(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源が載置される基板と、
強磁性体からなるフィラーを含有する樹脂接着剤を用いて前記基板に固定された、磁石を含む部品と、
前記レーザ光源、前記基板、および前記部品を収容する筐体と、
を備え、
前記筐体は、前記基板とは前記部品を挟んで対向する位置に設けられた金属からなる蓋を備え、前記蓋は前記部品に含まれる磁石からの距離が１．２ｍｍ以下であることを特徴とするレーザモジュール。
【請求項２】
前記部品は光アイソレータであることを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記磁石はニッケルメッキが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石を含む部品の固定方法およびレーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザモジュールにおいて、半導体レーザ素子へ反射戻り光が入力されるのを防ぐため、光アイソレータが用いられている（特許文献１参照）。光アイソレータは、磁石部材を含む光学部品であり、磁気光学効果の１つであるファラデー効果を用いた素子である。光アイソレータは、モジュールの筐体内において、金属ホルダに収容された状態で、金属ホルダと基板とをＹＡＧレーザにより溶接することによって、基板に固定されている場合があった（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１６６９５号公報
【特許文献２】特許第４６３９５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光アイソレータを樹脂接着剤で基板に固定する方法を用いれば、金属ホルダを使用しないので、レーザモジュールの低背化、小型化が可能となる。
【０００５】
しかしながら、光アイソレータを樹脂接着剤で固定する方法を採用し、レーザモジュールを小型化した場合に、光アイソレータが、金属部材である筐体に引き寄せられて、基板から剥離しやすくなる場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属部材が近くに存在したとしても剥離しにくい、磁石を含む部品の固定方法、およびレーザモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る部品の固定方法は、磁石を含む部品を、強磁性体からなるフィラーを含有する樹脂接着剤を用いて基板に固定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る部品の固定方法は、上記の発明において、前記部品を金属部材の近くに固定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る部品の固定方法は、上記の発明において、前記部品は光アイソレータであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る部品の固定方法は、上記の発明において、前記磁石はニッケルメッキが施されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るレーザモジュールは、レーザ光源と、前記レーザ光源が載置される基板と、強磁性体からなるフィラーを含有する樹脂接着剤を用いて前記基板に固定された、磁石を含む部品と、前記レーザ光源、前記基板、および前記部品を収容する筐体と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るレーザモジュールは、上記の発明において、前記部品は金属部材の近くに固定されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るレーザモジュールは、上記の発明において、前記筐体の蓋は金属からなり、前記蓋は前記部品に含まれる磁石から所定の距離の範囲内に存在していることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るレーザモジュールは、上記の発明において、前記所定の距離は１．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るレーザモジュールは、上記の発明において、前記部品は光アイソレータであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るレーザモジュールは、上記の発明において、前記磁石はニッケルメッキが施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁石を含む部品が剥離しにくいという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施の形態に係るレーザモジュールの模式的な平面断面図である。
【図２】図２は、図１に示す光アイソレータの構成図である。
【図３】図３は、図１の要部Ａ矢視側断面図である。
【図４】図４は、距離と磁力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して本発明に係る部品の固定方法およびレーザモジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係や比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２０】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るレーザモジュールの模式的な平面断面図である。図１に示すように、このレーザモジュール１は、レーザ光源２、ペルチェ素子３、サブマウント４、コリメートレンズ５、ビームスプリッタ６、パワーモニタ用フォトダイオード７、エタロンフィルタ８、波長モニタ用フォトダイオード９、ベースプレート１０、ペルチェ素子１１、光アイソレータ１２、集光レンズ１３、光ファイバ１４、およびこれらの各要素を気密に収容する筐体１５を備えている。また、レーザモジュール１は制御装置１６に接続されている。制御装置１６は、パワーモニタ用フォトダイオード７、波長モニタ用フォトダイオード９、レーザ光源２、ペルチェ素子３、１１に接続している。
【００２１】
レーザ光源２は、たとえば、分布帰還型（Distributed  FeedBack：ＤＦＢ）の半導体レーザ素子であって、ベースプレート１０の上に、サブマウント４およびペルチェ素子３を介して載置されている。このレーザ光源２は、制御装置１６によって制御されたペルチェ素子３を用いてその素子温度を調整することによって、レーザ発振波長を制御することができる。なお、レーザ光源２は、単一の半導体レーザ素子を備えるものでもよいし、たとえば互いにレーザ発振波長が異なる複数の半導体レーザ素子、光合流器、および半導体光増幅器を集積した集積型半導体レーザ素子を備えるものでよい。このような集積型半導体レーザ素子は、駆動する半導体レーザ素子を切り替えると共に素子温度を制御することによって、単体の半導体レーザ素子よりも広帯域な連続した波長帯域のレーザ光を出力することができる。
【００２２】
コリメートレンズ５は、レーザ光源２の出射端面近傍に配置されている。コリメートレンズ５は、レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌを平行光に変換し、平行光に変換されたレーザ光Ｌをビームスプリッタ６に入力させる。
【００２３】
ビームスプリッタ６は、入力された光の一部を透過し、残部を反射させる部分反射面６ａ、６ｂを有している。ビームスプリッタ６は、部分反射面６ａにおいて、コリメートレンズ５によって入力されたレーザ光Ｌの大部分（レーザ光Ｌ１とする）を透過して光アイソレータ１２に入力させるとともに、レーザ光Ｌの残部を部分反射面６ｂ側に反射させる。さらに、ビームスプリッタ６は、部分反射面６ｂにおいて、部分反射面６ａが反射したレーザ光Ｌの残部のさらに一部（レーザ光Ｌ２とする）を透過してパワーモニタ用フォトダイオード７に入力させるとともに、さらに残部をエタロンフィルタ８側に反射させる。パワーモニタ用フォトダイオード７は、レーザ光Ｌ２の強度を検出し、検出された強度に応じた電気信号を制御装置１６に入力する。
【００２４】
エタロンフィルタ８は、波長に対して周期的な透過特性（透過波長特性）を有し、その透過波長特性に応じた透過率で、部分反射面６ｂが反射したレーザ光を選択的に透過して波長モニタ用フォトダイオード９に入力する。波長モニタ用フォトダイオード９は、エタロンフィルタ８を透過したレーザ光（レーザ光Ｌ３とする）の強度を検出し、検出された強度に応じた電気信号を制御装置１６に入力する。エタロンフィルタ８の透過波長特性の周期としては、光の周波数にしてたとえば５０ＧＨｚ、３３．３ＧＨｚ、２５ＧＨｚなどである。
【００２５】
基板としてのベースプレート１０は、サブマウント４、コリメートレンズ５、ビームスプリッタ６、パワーモニタ用フォトダイオード７、エタロンフィルタ８、波長モニタ用フォトダイオード９、および光アイソレータ１２を載置する。サブマウント４およびベースプレート１０は、たとえば熱伝導率が高い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる。ペルチェ素子１１は、筐体１５の底面とベースプレート１０との間に設けられ、ベースプレート１０及びサブマウント４を介してレーザ光源２を冷却または加熱する。なお、ペルチェ素子１１は、ベースプレート１０を介してエタロンフィルタ８の温度を調整して、エタロンフィルタ８の透過波長特性を制御してもよい。光アイソレータ１２は、光ファイバ１４からの反射戻り光がレーザ光源２に戻って入力することを抑制する。集光レンズ１３は、光アイソレータ１２を透過したレーザ光Ｌ１を光ファイバ１４に結合させて出力する。
【００２６】
パワーモニタ用フォトダイオード７及び波長モニタ用フォトダイオード９によって検出されたレーザ光Ｌ２、Ｌ３の強度は、制御装置１６による波長ロック制御（レーザ光Ｌの波長を所望の波長及び強度にするためのレーザ光源２の制御）に用いられる。
【００２７】
具体的には、波長ロック制御では、制御装置１６は、パワーモニタ用フォトダイオード７によって検出されたレーザ光Ｌ２の強度と、波長モニタ用フォトダイオード９によって検出された、エタロンフィルタ８透過後のレーザ光Ｌ３の強度との比が、レーザ光Ｌ１の強度及び波長が所望の強度及び波長になるときの比になるように、レーザ光源２の駆動電流と温度とを制御する。これにより、レーザ光Ｌ１の強度及び波長を所望の強度及び波長（ロック波長）に制御することができる。
【００２８】
つぎに、光アイソレータ１２についてより具体的に説明する。図２は、図１に示す光アイソレータの構成図である。図２に示すように、光アイソレータ１２は、直方体状の２つの磁石部材１２ａ、１２ａと、２つの磁石部材１２ａ、１２ａの間に設けられた２つの偏光子１２ｂ、１２ｃと、２つの偏光子１２ｂ、１２ｃの間に設けられたファラデー回転子１２ｄとを備えている。
【００２９】
レーザ光Ｌ１は、偏光子１２ｂ側から光アイソレータ１２に入力する。レーザ光Ｌ１が偏波Ｐを有するとすると、偏光子１２ｂの透過偏波軸は、偏波Ｐと平行方向に設定されている。一方、偏光子１２ｃの透過偏波軸は、偏波Ｐと４５度の角度をなすように設定されている。また、ファラデー回転子１２ｄは、２つの磁石部材１２ａ、１２ａから与えられる磁界によって、偏光子１２ｂを透過したレーザ光Ｌ１の偏波Ｐを４５度回転させて、偏光子１２ｃを透過させるように構成されている。その結果、偏光子１２ｂから入力されたレーザ光Ｌ１は、ファラデー回転子１２ｄ、偏光子１２ｃを順次通過して出力する。しかし、偏波Ｐと４５度の角度をなす偏波を有する反射戻り光は、偏光子１２ｃ側から入力すると、ファラデー回転子１２ｄによってその偏波をさらに４５度回転されて、偏波Ｐと９０度の角度をなす偏波の光として偏光子１２ｂに入力される。偏光子１２ｂは、偏波Ｐと９０度の角度をなす偏波の光を透過しない。したがって、偏光子１２ｂは反射戻り光の透過を防止する。これによって、反射戻り光がレーザ光源２に入力されることが防止される。
【００３０】
光アイソレータ１２は、２つの磁石部材１２ａ、１２ａの底部において、強磁性体からなるフィラーを含有する樹脂接着剤１７によってベースプレート１０に接着されて固定されている。これによって、樹脂接着剤１７が、レーザ光Ｌ１の光路となる偏光子１２ｂ、１２ｃとファラデー回転子１２ｄとに付着することが防止されている。
【００３１】
図３は、図１の要部Ａ矢視側断面図である。筐体１５の底板１５ａは、たとえば熱伝導率が高い銅タングステン（ＣｕＷ）からなる。これによって、レーザ光源２が動作時に発生する熱は、ペルチェ素子３、サブマウント４、ベースプレート１０、ペルチェ素子１１を介して、底板１５ａから効率的に放熱される。また、筐体１５の蓋１５ｂは、熱膨張係数が低いたとえばＫｏｖａｒ（登録商標）のような金属部材からなることが好ましい。
【００３２】
ここで、レーザモジュール１を小型化、低背化するために、光アイソレータ１２と蓋１５ｂとの距離Ｇを小さくすることが好ましい。しかしながら、距離Ｇが小さくなると、蓋１５ｂが光アイソレータ１２の磁石部材１２ａ、１２ａの近くに存在することになるので、両者の間に引力としての磁力が働くこととなる。
【００３３】
これに対して、本実施の形態に係るレーザモジュール１では、光アイソレータ１２を、強磁性体からなるフィラーを含有する樹脂接着剤１７を用いてベースプレート１０に固定している。その結果、樹脂接着剤１７と光アイソレータ１２の磁石部材１２ａ、１２ａとの間にも引力としての磁力が働く。この磁力は、蓋１５ｂと磁石部材１２ａ、１２ａとの間に働く磁力と反対の方向に働く。その結果、光アイソレータ１２は、樹脂接着剤１７の接着力と磁力とによって、ベースプレート１０に一層強固に固定されるので、蓋１５ｂからの引力にもかかわらず、ベースプレート１０から剥離しにくくなる。
【００３４】
特に、光アイソレータ用の磁石部材１２ａには、ニッケルメッキが施されている。ニッケルメッキと樹脂接着剤との間の引っ張り強度または剥離強度は小さく剥離しやすいため、樹脂接着剤１７を適用してベースプレート１０からの剥離を防止することがきわめて効果的である。
【００３５】
樹脂接着剤１７としては、主剤樹脂としてエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂を含むものを使用できる。これにさらに光重合開始剤および熱重合開始剤の一方または両方を配合し、光硬化性接着剤または熱硬化性接着剤としてもよい。また、樹脂接着剤１７に含有させるフィラーとしては、酸化鉄や、コバルト、ニッケル、フェライト、マグネタイト等の強磁性体の粉末を使用できる。
【００３６】
つぎに、樹脂接着剤１７に強磁性体からなるフィラーを含有することによって発生させる磁力の好ましい例を説明する。以下では、磁石部材１２ａがサマリウムコバルト磁石（Ｓｍ２Ｃｏ１７）からなるとする。また、磁石部材１２ａの幅Ｗ、厚さＴ、高さＨ１（図２、３参照）をそれぞれ１．５ｍｍ、２．１ｍｍ、１．８ｍｍとする。そして、Ｋｏｖａｒからなる蓋１５ｂと磁石部材１２ａとの距離Ｇと、両者の間に働く磁力との関係を調べた。
【００３７】
図４は、距離と磁力との関係を示す図である。図４に示すように、距離を遠くするに応じて磁力は低下する。したがって、所望の距離Ｇにおける、蓋１５ｂと磁石部材１２ａとの間に働く磁力を勘案して、この磁力を打ち消すような磁力を、磁石部材１２ａとの間に発生させるように、樹脂接着剤１７にフィラーを含有させることが好ましい。
【００３８】
たとえば、図４において、距離Ｇが１．２ｍｍ、０．５ｍｍの場合は、磁力はそれぞれ０．０１９Ｎ、０．０７８Ｎである。したがって、これらの磁力を打ち消すような磁力を発生させるように、樹脂接着剤１７にフィラーを含有させることが好ましい。
【００３９】
なお、強磁性体からなるフィラーを含有しない樹脂接着剤を用いて、磁石部材をベースプレートに固定したレーザモジュールにおいては、上記の大きさの磁石部材を用いた場合、蓋と磁石部材との距離を１．２ｍｍ以下にすると、磁力によって磁石部材が剥がれてしまった。これに対して、本実施の形態に係るレーザモジュール１においては、距離Ｇを１．２ｍｍ以下とできる。距離Ｇを１．２ｍｍ以下とすれば、筐体１５内の高さＨ２も４．０ｍｍ程度と、公知の高さよりも４５％程度低くできるので、レーザモジュール１の低背化、小型化に大きく寄与する。
【００４０】
また、距離Ｇとしては、樹脂接着剤１７の厚さや、筐体１５に収容される各部品や筐体１５自体の製造誤差等を勘案すると、０．１ｍｍ以上に設定するのが好ましい。
【００４１】
樹脂接着剤１７と磁石部材１２ａとの間に０．０２Ｎの磁力を発生させるには、たとえば、主剤樹脂としてのビスフェノール型エポキシ樹脂（たとえば三菱化学社製のｊＥＲ  ８２８（商品名））１００質量部に対して、強磁性体からなるフィラーとして６０質量部のフェライト（たとえばＪＦＥケミカル社製のＭｎ−Ｚｎ系フェライトであるＬＤ−Ｍ（商品名））を含有させればよい。さらに強い磁力を発生させるためには、フィラーの含有量を増加させればよい。なお、上記のように幅Ｗ、厚さＴがそれぞれ１．５ｍｍ、２．１ｍｍの場合の磁石部材１２ａに０．０２Ｎの磁力を発生させる場合、樹脂接着剤１７または蓋１５ｂに対向する磁石部材１２ａの各面における、単位面積当たりの磁力は、０．０２／（１．５×２．１）＝０．００６Ｎ／ｍｍ２（６ｋＰａ）である。
【００４２】
なお、樹脂接着剤１７と磁石部材１２ａとの間に発生させるべき磁力（または単位面積あたりの磁力）は、蓋１５ｂの材質、磁石部材１２ａの材質およびサイズ、ならびに蓋１５ｂと磁石部材１２ａとの好ましい距離に応じて適宜設定するのが好ましい。
【００４３】
また、上記の実施の形態では、磁石を含む部品が光アイソレータであり、基板はベースプレートである。しかしながら、本発明はこれに限られず、たとえば磁気光学素子等の磁石を含む部品を金属部材の近くに固定する場合に広く適用できるものである。また、金属部材としては、蓋に限られず、磁石を含む部品がその近くに固定されるものであれば特に限定されない。また、磁石を含む部品とは、磁石を構成要素の一つとして含む部品に限られず、磁石そのものであってもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  レーザモジュール
２  レーザ光源
３、１１  ペルチェ素子
４  サブマウント
５  コリメートレンズ
６  ビームスプリッタ
６ａ、６ｂ  部分反射面
７  パワーモニタ用フォトダイオード
８  エタロンフィルタ
９  波長モニタ用フォトダイオード
１０  ベースプレート
１２  光アイソレータ
１２ａ  磁石部材
１２ｂ、１２ｃ  偏光子
１２ｄ  ファラデー回転子
１３  集光レンズ
１４  光ファイバ
１５  筐体
１５ａ  底板
１５ｂ  蓋
１６  制御装置
１７  樹脂接着剤
Ｇ  距離
Ｈ１、Ｈ２  高さ
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  レーザ光
Ｐ  偏波
Ｔ  厚さ
Ｗ  幅
【図１】
0005567050.tif 000002
【図２】
0005567050.tif 000003
【図３】
0005567050.tif 000004
【図４】
0005567050.tif 000005