(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する出射面を有するレーザ素子と、
前記レーザ素子の前記出射面に対向するように配置された先端部を有する光ファイバと、
前記光ファイバを支持する支持部材であって、９０Ｗ／ｍ・℃以上の熱伝導率を有する非断熱材料からなる支持部材と、を備えたレーザ装置において、
前記支持部材は、直方体形状の柱部であって、放熱部材に熱的に接触する下面を有する柱部と、平板形状の梁部であって、前記光ファイバが半田により固定される半田固定部を含む上面、及び、前記柱部の上面が連結される連結部を含み、該連結部以外の部分が前記放熱部材と離間しつつ対向する下面を有する梁部と、を備えており、
前記梁部は、上面及び下面の短手方向が前記光ファイバの軸方向と平行になるように配置されており、
前記梁部の上面及び下面の短手方向に沿う２つの端部であって、これら２つの端部の何れにも属さない領域を挟む２つの端部を第１の端部及び第２の端部として、前記半田固定部は、前記梁部の前記第１の端部の上面側に配置されており、前記連結部は、前記梁部の前記第２の端部の下面側に配置されており、
前記梁部において前記第１の端部と前記第２の端部とに挟まれた前記領域を、前記光ファイバを前記半田固定部に固定する際に前記レーザ素子とは異なるレーザ素子からレーザ光を照射する領域とした、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記支持部材の熱抵抗は、１０℃／Ｗ以上、６０℃／Ｗ以下であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
放熱部材である台座と、前記台座上に配設されたレーザ素子及び光ファイバと、前記光ファイバの端面が前記レーザ素子の出射面と対向するように前記光ファイバを支持する支持部材であって、９０Ｗ／ｍ・℃以上の熱伝導率を有する非断熱材料からなる支持部材とを備え、
前記支持部材は、直方体形状の柱部であって、前記台座に熱的に接触する下面を有する柱部と、平板形状の梁部であって、前記光ファイバが半田により固定される半田固定部を
含む上面、及び、前記柱部の上面が連結される連結部を含み、該連結部以外の部分が前記台座と離間しつつ対向する下面を有する梁部と、を備えており、
前記梁部は、上面及び下面の短手方向が前記光ファイバの軸方向と平行になるように配置されており、
前記梁部の上面及び下面の短手方向に沿う２つの端部であって、これら２つの端部の何れにも属さない領域を挟む２つの端部を第１の端部及び第２の端部として、前記半田固定部は、前記梁部の前記第１の端部の上面側に配置されており、前記連結部は、前記梁部の前記第２の端部の下面側に配置されており、
前記梁部において前記第１の端部と前記第２の端部とに挟まれた前記領域は、前記光ファイバを前記半田固定部に固定する際に前記レーザ素子とは異なるレーザ素子からレーザ光が照射される領域である、
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
レーザ光を出射する出射面を有するレーザ素子と、前記レーザ素子の前記出射面に対向するように配置された先端部を有する光ファイバと、前記光ファイバを支持する支持部材であって、９０Ｗ／ｍ・℃以上の熱伝導率を有する非断熱材料からなる支持部材とを備えるレーザ装置の製造方法であって、
前記支持部材は、直方体形状の柱部であって、放熱部材に熱的に接触する下面を有する柱部と、平板形状の梁部であって、前記光ファイバが半田により固定される半田固定部を含む上面、及び、前記柱部の上面が連結される連結部を含み、該連結部以外の部分が前記放熱部材と離間しつつ対向する下面を有する梁部と、を備えており、
前記梁部は、上面及び下面の短手方向が前記光ファイバの軸方向と平行になるように配置されており、
前記梁部の上面及び下面の短手方向に沿う２つの端部であって、これら２つの端部の何れにも属さないレーザ光照射領域を挟む２つの端部を第１の端部及び第２の端部として、前記半田固定部は、前記梁部の前記第１の端部の上面側に配置されており、前記連結部は、前記梁部の前記第２の端部の下面側に配置されており、
当該製造方法は、
前記光ファイバを前記半田により前記半田固定部に固定する際、前記レーザ光照射領域にレーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光照射領域から前記半田固定部側に伝導する熱による前記半田固定部の温度上昇を用いて前記半田を溶融する工程とを含み、
前記レーザ光を照射する工程では、前記レーザ装置が備えるレーザ素子とは異なるレーザ素子からレーザ光を照射する、
ことを特徴とするレーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子等のレーザ素子と光ファイバ等の光部品とを組み合わせたレーザ装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）素子等のレーザ素子を用いたレーザ装置が商品化され、光通信の分野に普及し始めて来ている。このようなレーザ装置の一例として、レーザ素子と光ファイバとを組み合わせたレーザ・モジュール（laser module）がある。このようなレーザ・モジュールにおいては、レーザ素子と光ファイバとを高い光結合率で光結合するように組み合わせることが求められる。【０００３】
このため、このようなレーザ・モジュールにおいては、レーザ素子から出射されるレーザ光がより多く光ファイバに導入されるよう、レーザ素子の出射面（レーザ光を出射する面）と光ファイバの先端部との位置合わせを正確に行うことが重要になる。また、レーザ素子の出射面および光ファイバの先端部の位置を、位置合わせされた状態に保つことが重要になる。【０００４】
上で述べたようなレーザ・モジュールとしては、例えば、特許文献１に記載されたレーザ・モジュールが知られている。特許文献１に記載されたレーザ・モジュールでは、レーザ素子（laser）と光ファイバ（optical fiber）とが同一の基板（substrate）の上に配置されている。より具体的に言うと、レーザ素子は、基板上に固定されたレーザ・サブマウント（laser submount）上に固着されている。同様に、光ファイバは、基板上に固定されたファイバ・サブマウント（fiber submount、ファイバ支持部材）上に固着されている。【０００５】
特許文献１に記載されたレーザ・モジュールにおいて、レーザ素子および光ファイバは、位置合わせがなされた状態で、半田付けによってそれぞれのサブマウント上に固着される。これにより、レーザ素子の出射面及び光ファイバの先端部の位置を、位置合わせされた状態に保つことができる。【０００６】
ところで、ファイバ・サブマウントへの光ファイバの固着は、上で述べた半田付けにより行なわれるが、その際、半田の温度を溶融点以上に上昇させるのみならず、ファイバ・サブマウントの温度、特に、半田を濡れ広げる半田固定部の温度を十分に上昇させる必要がある。これは、半田固定部の温度が低いと、半田固定部全体に半田を均等に濡れ広げることができないからである。【０００７】
また、レーザ素子から出射されるレーザ光は、その出射面の縦方向（レーザ素子の活性層に直交する方向）の広がり角の半値全幅（ＦＷＨＭ；Full Width at Half Maximum）が４０°程度、その出射面の横方向（レーザ素子の活性層に平行な方向）の広がり角の半値全幅が１０°程度となるのが一般的である（例えば、非特許文献１、非特許文献２を参照）。すなわち、レーザ光は横方向の広がりよりも縦方向の広がりのほうが大きくなっている。【０００８】
このため、上記の非特許文献１、非特許文献２に記載されたように、光ファイバの先端部をくさび形状に形成し、その先端部にレンズ機能を付加することにより、縦方向に大きく広がるレーザ光を効率よく、光ファイバのコア部に入射させることが一般的に行なわれている。【０００９】
そうすることにより、レーザ素子から出射されたレーザ光が、光ファイバのコア部に導入されずに、ファイバ・サブマウントに光ファイバを固着するための半田周辺に照射されてしまったり、あるいは、光ファイバのクラッド部に導入されてしまったりすることを抑制することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，７５８，６１０号明細書（２００４年７月６日登録）
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Xiaodong Zeng and Yuying An, Coupling light from a laser diode into a multimode fiber, APPLIED OPTICS, Optical Society of America, August 2003, Vol. 42, No. 22
【非特許文献２】Min-Ching Lin et al., High-Power Laser Module with High Coupling Wedge-Shaped Fiber, Opto-Electronics and Communications Conference, 2008 and the 2008 Australian Conference on Optical Fiber Technology, OECC/ACOFT 2008, Joint conference of the Volume, Issue, 7-10 July 2008 Pages 1-2.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記の特許文献１に記載されたレーザ・モジュールにおいては、ファイバ・サブマウントにＺｒＯ2やＡｌ2Ｏ3等の断熱材料を用いた場合、半田の温度が上昇し、その結果、半田自体が溶融したり、光ファイバが加熱され、その特性が劣化したりするという課題があった。【００１３】
ファイバ・サブマウントに非断熱材料を用いた場合に半田の温度が上昇する理由は以下のとおりである。すなわち、上で述べたように、レーザ素子から出射されるレーザ光は、そのすべてが光ファイバのコア部に導入されることはなく、その一部は、光ファイバをファイバ・サブマウントに固着するための半田に直接照射されたり、光ファイバのクラッド部に導入されたりする。【００１４】
そして、半田に直接照射されたレーザ光は、半田を発熱させる。ファイバ・サブマウントに非断熱材料を用いた場合には、半田で発生した熱がファイバ・サブマウントを介して基板に放熱されるが、ファイバ・サブマウントに断熱材料を用いた場合には、このような放熱が速やかに行われず、半田で発生した熱がファイバ・サブマウント内に滞留する。その結果、半田の温度上昇を招く。また、クラッド部に導入されたレーザ光は、クラッドから漏れ出して光ファイバの金属被覆部材を発熱させる。ファイバ・サブマウントに断熱材料を用いた場合、金属被覆部材で発生した熱は、半田に伝導した後、ファイバ・サブマウントに伝導されずに半田内に滞留し、半田の温度上昇を招く。【００１５】
具体的には、レーザ素子から出射されるレーザ光のうち、実際に光ファイバのコア部に導入されるのは、全発光量のうちの９０％程度であるといわれている。このため、残りの１０％程度のレーザ光は、半田に直接照射されたり、光ファイバのクラッド部に導入されたりすることになる。【００１６】
さらに、レーザ素子は益々高出力化していくことが予想されており、それに伴い、半田に直接照射されたり、光ファイバのクラッド部に導入されたりするレーザ光の強度は増大する一方である。レーザ素子の出力は現在においてもすでに１０Ｗ以上であり、この場合、光ファイバのコア部に導入されないレーザ光は１Ｗ以上となり、上で述べたような半田への影響は無視できない状況に来ている。【００１７】
このようにして光ファイバのコア部に導入されず、半田に直接照射されるレーザ光や、光ファイバのクラッド部に導入されるレーザ光は、それぞれ、半田の温度を上昇させる。その結果、上で述べたような半田の溶融や、光ファイバの加熱、光ファイバの特性劣化を招くことになる。また、光ファイバの特性劣化には至らないものの、半田の温度が必要以上に上昇してしまうと、半田が軟化し、光ファイバの位置が変動するということが懸念される。この現象は、上で述べたレーザ素子の出射光の広がり角や光ファイバの先端部のレンズ形状により、光ファイバの位置がレーザ素子の出射端面の縦方向にずれた場合に、特に顕著になる。【００１８】
したがって、光ファイバを固着する半田からの発熱を効率的に放熱することは、レーザ素子の高出力化を進める上で、非常に重要な事柄である。【００１９】
そこで、半田からの発熱を効率的に放熱するためには、上記の特許文献１のレーザ・モジュールにおいて、ファイバ・サブマウントを熱伝導率の高い非断熱材料を用いることが有効である。【００２０】
しかし、ファイバ・サブマウントに非断熱材料を単純に用いた場合、今度は、光ファイバをファイバ・サブマウントに半田を用いて実装する際、ファイバ・サブマウントの半田固定部の温度を均一かつ十分に上昇させることができず、その結果、ファイバ・サブマウントの半田固定部全体に半田を濡れ広げることができないという新たな課題を生じる。【００２１】
光ファイバをファイバ・サブマウントに実装する際には、その実装のために別途用意されたレーザ光源からのレーザ光照射により熱を発生させ、その熱を用いて半田付けが行なわれる。しかし、ファイバ・サブマウントに非断熱材料を用いると、そのレーザ光照射によって発生する熱が、半田固定部が配置されたファイバ・サブマウントの上面内（以下、単に「ファイバ・サブマウント面内」と呼ぶ。）に滞留することなく放熱されてしまう。そのため、ファイバ・サブマウント面内の温度を十分に上昇させることができず、また、ファイバ・サブマウント面内での温度勾配を小さくすることができない。【００２２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバを半田固定部に固定する際における半田固定部への熱供給と、レーザ素子から光ファイバのコア部にレーザ光を導入する際における半田固定部からの放熱とを共に安定化させることができ、高い実装信頼性を有したレーザ装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ装置は、レーザ光を出射する出射面を有するレーザ素子と、前記レーザ素子の前記出射面に対向するように配置された先端部を有する光ファイバと、前記光ファイバを支持する支持部材であって、非断熱材料からなり、且つ、前記光ファイバが半田により固定される半田固定部を有する支持部材とを備え、前記支持部材は、放熱部材に熱的に接触する接触部位を含み、前記半田固定部は、前記光ファイバを前記半田固定部に固定する際に前記レーザ素子とは異なるレーザ素子からレーザ光照射される領域を挟んで前記接触部位と反対側に位置するように前記接触部位から離間しており、且つ、前記放熱部材と空間的に分離されている。【００２４】
上記のレーザ装置では、支持部材に非断熱材料を用いているので、レーザ素子から光ファイバにレーザ光を導入する際においては、半田固定部により吸収される熱を半田固定部から接触部位へ効率よく伝導させることができる。【００２５】
したがって、レーザ素子の出射面から出射されたレーザ光のうちの、光ファイバのコア部に導入されなかったレーザ光の照射により、レーザ光が半田に直接照射されて半田から発熱し、あるいは、光ファイバのクラッド部に導入されたレーザ光が光ファイバの金属被覆部材に照射されて金属被覆部材から発熱し、半田固定部による熱の吸収が始まっても、その熱を効率よく放熱させることができる。【００２６】
ただし、支持部材を単に断熱材料から非断熱材料に変更するのみでは、支持部材の放熱効率の大幅な向上のため、半田を溶融させながら光ファイバを半田固定部に固定するためにレーザ光を照射する際にも、その照射領域から接触部位に向かう急峻な熱勾配が生じることで、半田固定部の温度を十分かつ均一に上昇させることができず、その結果、半田固定部全体に半田を濡れ広げることができなくなってしまうという弊害が生じる。【００２７】
そこで、上記のレーザ装置では、半田固定部が接触部位から離間しており、且つ、放熱部材と空間的に分離されている構成を採用している。【００２８】
したがって、半田を溶融させながら光ファイバを半田固定部に固定する際に、半田固定部から接触部位側に離間した領域（半田固定部と接触部位に挟まれた領域）にレーザ光を照射することで、レーザ光の照射領域から半田固定部側における支持部材においては、そのレーザ光の照射領域から発生する熱のうち半田固定部側に伝導する熱を、半田固定部が配置された支持部材内に滞留させ、半田固定部の温度を十分かつ均一に上昇させることができる。なぜなら、レーザ光の照射領域に対して半田固定部は、接触部位とは反対側に位置することになるため、レーザ光の照射領域に対して半田固定部は、接触部位とは反対側に位置することになるため、急峻な温度勾配が生じにくいからである。その結果、半田固定部上での半田の濡れ性をより均一なものとすることができる。【００２９】
それゆえ、光ファイバを半田固定部に固定する際における半田固定部への熱供給と、レーザ素子から光ファイバのコア部にレーザ光を導入する際における半田固定部からの放熱とを共に安定化させることができ、高い実装信頼性を実現することができる。【００３０】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ装置は、台座と、前記台座上に配設されたレーザ素子及び光ファイバと、前記光ファイバの端面が前記レーザ素子の出射面と対向するように前記光ファイバを支持する支持部材であって、非断熱材料からなる支持部材とを備え、前記支持部材は、その一方の端部のみが前記台座と熱的に接触しており、前記光ファイバは、前記支持部材の前記一方の端部と反対側の端部に半田付けされている。【００３１】
上記の構成によれば、レーザ装置の使用時において、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を前記光ファイバの先端部に入射させる際に、半田で発生した熱を速やかに台座に逃がすことができる。なぜなら、前記支持部材は、非断熱材料からなるので、半田で発生した熱は、前記支持部材の前記反対側の端部（光ファイバが半田付けされる側の端部）から前記一方の端部（台座と熱的に接触している端部）に伝導し、前記一方の端部から台座へと逃げていくためである。【００３２】
同時に、上記の構成によれば、レーザ装置の製造時に、前記支持部材の前記反対側の端部（光ファイバが半田付けされる側の端部）の温度を均一かつ十分に上昇させることができ、その結果、前記光ファイバを前記支持部材に半田付けするための半田を前記支持部材上に均一に濡れ広げることができる。なぜなら、前記支持部材は、前記一方の端部のみが前記台座と熱的に接触している（前記反対側の端部は前記台座と熱的に接触していない）ので、前記一方の端部と前記反対側の端部との間に領域にレーザ光を照射して前記支持部材を加熱した場合、その領域から前記反対側の端部に向かって伝導する熱を前記台座に逃がす放熱経路が存在せず、その熱が前記反対側の端部に滞留するためである。【００３３】
すなわち、上記の構成によれば、（１）レーザ装置の製造時においては、前記光ファイバを前記支持部材の前記反対側の端部に半田付けする際に、当該反対側の端部の温度を均一かつ十分に上昇させ、かつ、（２）レーザ装置の使用時においては、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を前記光ファイバの先端部に入射させる際に、半田で発生した熱を速やかに台座に逃がすという２つの相反する要求に応えることができる。これにより、従来よりも実装信頼性に優れたレーザ装置を実現することができる。【００３４】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ装置の製造方法は、前記光ファイバを支持する支持部材であって、非断熱材料からなり、且つ、前記光ファイバが半田により固定される半田固定部を有する支持部材を備えるレーザ装置の製造方法であって、前記支持部材は、放熱部材に熱的に接触する接触部位を含み、前記半田固定部は、前記光ファイバを前記半田固定部に固定する際にレーザ素子からレーザ光照射されるレーザ光照射領域を挟んで前記接触部位と反対側に位置するように前記接触部位から離間しており、且つ、前記放熱部材と空間的に分離されており、前記光ファイバを前記半田により前記半田固定部に固定する際、前記レーザ光照射領域にレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光照射領域から前記半田固定部側に伝導する熱による前記半田固定部の温度上昇を用いて前記半田を溶融する工程とを含む。【００３５】
上記のレーザ装置の製造方法では、半田を溶融させながら光ファイバを半田固定部に固定する際においては、半田固定部から接触部位側に離間した領域（半田固定部と接触部位に挟まれた領域）にレーザ光を照射することができる。【００３６】
したがって、半田を溶融させながら光ファイバを半田固定部に固定する際に、半田固定部から接触部位側に離間した領域にレーザ光を照射することで、レーザ光の照射領域から半田固定部側における支持部材においては、そのレーザ光の照射領域から発生する熱のうち半田固定部側に伝導する熱を、半田固定部が配置された支持部材内に滞留させることができる。その結果、半田固定部の温度を十分かつ均一に上昇させることができるので、半田固定部上での半田の濡れ性を均一なものとすることができる。【００３７】
それゆえ、光ファイバを半田固定部に固定する際における半田固定部への熱供給と、レーザ素子から光ファイバのコア部にレーザ光を導入する際における半田固定部からの放熱とを共に安定化させることができ、高い実装信頼性を実現することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のレーザ装置は、レーザ光を出射する出射面を有するレーザ素子と、前記レーザ素子の前記出射面に対向するように配置された先端部を有する光ファイバと、前記光ファイバを支持する支持部材であって、非断熱材料からなり、且つ、前記光ファイバが半田により固定される半田固定部を有する支持部材とを備え、前記支持部材は、放熱部材に熱的に接触する接触部位を含み、前記半田固定部は、前記光ファイバを前記半田固定部に固定する際に前記レーザ素子とは異なるレーザ素子からレーザ光照射される領域を挟んで前記接触部位と反対側に位置するように前記接触部位から離間しており、且つ、前記放熱部材と空間的に分離されている。【００３９】
それゆえ、光ファイバを半田固定部に固定する際における半田固定部への熱供給と、レーザ素子から光ファイバのコア部にレーザ光を導入する際における半田固定部からの放熱とを共に安定化させることができ、高い実装信頼性を有したレーザ装置およびその製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ装置を説明するための模式的な断面図である。
【図２】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図３】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材およびその周辺部を示す図である。
【図４】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の熱伝導率、熱抵抗、および熱コンダクタンス、並びに、従来のレーザ装置の光ファイバ支持部材の熱伝導率、熱抵抗、および熱コンダクタンスを比較するための表である。
【図５】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の接合パッドに半田付けを用いて光ファイバを固定する状況を説明する図であり、（ａ）は、半田を溶融させるためのレーザ光が光ファイバ支持部材に半田溶融が実行された状況を示す図、（ｂ）は、３Ｗ／ｍ・℃の熱伝導率を有する断熱材料からなる光ファイバ支持部材における熱分布（温度分布）を示す図、（ｃ）は、９０Ｗ／ｍ・℃以上の熱伝導率を有する非断熱材料からなる光ファイバ支持部材における熱分布（温度分布）を示す図である。
【図６】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の変形例を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図７】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の変形例を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図８】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の変形例を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図９】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の変形例を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図１０】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の変形例を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図１１】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の変形例を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図１２】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の変形例を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図１３】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の変形例を示す三面図であり、（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【図１４】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材および図６、８、１０〜１３の光ファイバ支持部材にＮｉ、Ｍｏ、Ｓｉ、ＣｕＷ（またはＡｌＮ）、Ｃｕのいずれかを用いた場合におけるそれぞれの熱抵抗および熱コンダクタンスを示す表である。
【図１５】図１のレーザ装置の光ファイバ支持部材の接合パッドの温度上昇と、その光ファイバ支持部材の熱抵抗との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４２】
（レーザ装置１００）
先ず、図１および図２に基づき、本発明の一実施形態であるレーザ装置１００の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるレーザ装置１００を説明するための模式的な断面図である。また、図２は、図１に示した光ファイバ支持部材５を示す三面図であり、図２の（ａ）は、図１のＺ方向から見た平面図、図２の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た側面図、図２の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た側面図である。
【００４３】
図１および図２に示すように、本実施形態におけるレーザ装置１００は、台座（放熱部材）１と、半導体レーザ素子（レーザ素子）２と、レーザ素子支持部材３と、光ファイバ４と、光ファイバ支持部材（支持部材）５と、接合膜６と、接合パッド（半田固定部）７と、半田８と、金属被覆部材９と、を備えている。
【００４４】
台座１は、例えば、直方体形状を有した台座である。この台座１の上部には、封止体（図示省略）を配置することができる。そうすることにより、その封止体と台座１とによって、半導体レーザ素子２と光ファイバ４の先端部４ａと包み込むパッケージを構成することができる。この場合、台座１は、パッケージの底板として機能する。
【００４５】
台座１には、後述するように、レーザ素子支持部材３と光ファイバ支持部材５とが接合されている。このため、レーザ発振する際に半導体レーザ素子２で発生した熱は、レーザ素子支持部材３を通して台座１に伝導される。同様に、光ファイバ４で発生した熱や、後述する接合パッド７で発生した熱も、光ファイバ支持部材５を通して台座１に伝導される。
【００４６】
台座１は、このようにしてレーザ素子支持部材３や光ファイバ支持部材５を介して、自身に伝導してくる熱を放熱するために、通常、ヒートシンク上あるいは温度調整ブロック上に固定される。すなわち、台座１は、レーザ素子支持部材３や光ファイバ支持部材５から自身に伝導してくる熱を、ヒートシンク又は温度調整ブロックに放熱するための放熱部材として機能する。台座１は、放熱性（熱伝導性）や、その製造コストを考慮して、通常、銅を用いて形成される。
【００４７】
半導体レーザ素子２には、レーザ駆動装置（図示省略）が接続されており、そのレーザ駆動装置から駆動電流が入力される。半導体レーザ素子２は、レーザ光を出射する出射面２ａを有しており、その出射面２ａが光ファイバ４の先端部４ａに対向するように配置されている。半導体レーザ素子２は、駆動装置から駆動電流が入力されることで発振し、その発振により出射面２ａからレーザ光を出射する。本実施形態に係るレーザ装置１００においては、半導体レーザ素子２として、マルチモード光を出射するマルチモード半導体レーザ素子を用いている。このようなマルチモード半導体レーザ素子を構成する半導体材料としては、例えばＩｎＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰを用いることができる。
【００４８】
背景技術で述べたように、マルチモード光を出力する半導体レーザ素子２の出射面２ａから出射されるレーザ光の広がり角は、図１におけるＹＺ平面での半値全幅（ＦＷＨＭ）が４０°程度になり、また、図１におけるＸＹ平面での半値全幅が１０°程度になる。すなわち、半導体レーザ素子２のレーザ光の広がりはＸＹ面内よりもＹＺ面内のほうが大きくなっている。
【００４９】
なお、図１においては、半導体レーザ素子２の出射面２ａに直交する面のうち、半導体レーザ素子２の活性層が延在する平面に平行な面をＹＺ面としている。また、半導体レーザ素子２の出射面２ａに直交する面のうち、半導体レーザ素子２の活性層が延在する平面と直交する面をＸＹ面としている。
【００５０】
このことは、半導体レーザ素子２の出射面２ａと光ファイバ４の先端部４ａとの位置合わせに関して、半導体レーザ素子２の出射面に対して光ファイバ４がＸ軸方向にずれた場合よりもＺ軸方向にずれた場合の方が、後述する半導体レーザ素子２と光ファイバ４との光結合率を、より大きく低下させてしまうことを意味する。
【００５１】
なぜなら、上で述べたように、半導体レーザ素子２のレーザ光は、ＹＺ面内での広がりが大きいため、Ｚ軸方向における光ファイバ４の位置ずれが生じた場合、Ｘ軸方向における光ファイバ４の位置ずれが生じた場合と比較して、より多くのレーザ光が光ファイバ４のコア部に導入されないことになってしまうからである。
【００５２】
つまり、半導体レーザ素子２と光ファイバ４との光結合率の変動は、Ｘ軸方向における光ファイバ４の位置ずれに対しては鈍感である一方、Ｚ軸方向における光ファイバ４の位置ずれに対しては非常に敏感であるといえる。
【００５３】
光ファイバ４の先端部４ａが持つレンズ機能の程度によるものの、例えば、Ｘ軸方向における光ファイバ４の位置ずれは１０μｍ程度まで許容されるのに対して、半導体レーザ素子２の出射面２ａ上のＺ方向における光ファイバ４の位置ずれは１〜３μｍ程度までしか許容されない。
【００５４】
レーザ素子支持部材３は、その下面が台座１に接合される。一方、レーザ素子支持部材３の上面には、半導体レーザ素子２が配置されている。すなわち、レーザ素子支持部材３は、半導体レーザ素子２が台座１上方の特定の位置に配置されるよう、半導体レーザ素子２を支持するものである。
【００５５】
また、レーザ素子支持部材３は、半導体レーザ素子２がレーザ光を出射する際に発生する熱を台座１に伝導させる機能を担っている。半導体レーザ素子２で発生した熱は、台座１を通して（あるいは台座１に取り付けられたヒートシンク又は温度調整ブロックを通して）大気中に放熱されることになる。それにより、レーザ発振の際における半導体レーザ素子２の温度上昇が抑制されることになり、その結果、半導体レーザ素子２の発振が安定的に行なわれることになる。レーザ素子支持部材３を構成する材料としては、例えば銅タングステン（ＣｕＷ）、モリブデン（Ｍｏ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いることができる。
【００５６】
光ファイバ４は、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光をレーザ装置１００の外部に導くためのものである。光ファイバ４には、その先端部４ａを通して、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光が導入されることになる。
【００５７】
光ファイバ４の先端部４ａは、図１に示すように、稜線がＸ軸方向に延在するくさび形状を有している。
【００５８】
上で述べたように、半導体レーザ素子２のレーザ光の広がりは、ＸＹ面内よりもＹＺ面内のほうが大きくなっている。このため、レーザ光が入射する光ファイバ４の先端部４ａにおいて、ＹＺ面内に広がって半導体レーザ素子２の出射面２ａから出射されたレーザ光を屈折させて光ファイバ４のコア部に導く必要がある。
【００５９】
そこで、光ファイバ４は、その先端部４ａがくさび形状となるように加工され、その加工により、先端部４ａにレンズ機能が付与されている。そして、ＹＺ面内に広がって半導体レーザ素子２の出射面２ａから出射されたレーザ光は、レンズ機能が付与された、くさび形状を有する先端部４ａに入射する際に屈折し、光ファイバ４のコア部に導入されることになる。
【００６０】
また、光ファイバ４の先端部４ａは、図１に示すように、半導体レーザ素子２の出射面２ａに対向するように配置されている。そして、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光のうち、光ファイバ４のコア部に導入されるレーザ光が最大となるように、半導体レーザ素子２の出射面２ａと光ファイバ４の先端部４ａとの位置合わせが行なわれている。すなわち、半導体レーザ素子２と光ファイバ４との光結合率が最大となるように、半導体レーザ素子２の出射面２ａと光ファイバ４の先端部４ａとの位置合わせが行なわれている。
【００６１】
光ファイバ４は、例えば、コア部と、そのコア部の外側のクラッド部と、それらを覆う被覆部とを含む、公知の３重構造となっていればよい。上で述べたような、半導体レーザ素子２の出射面２ａと光ファイバ４の先端部４ａとの位置合わせは、具体的には、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光が光ファイバ４のコア部に最大限導入されるよう、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の光軸と光ファイバ４のコア部の光軸とを調心することを意味する。また、光ファイバ４は、上で述べたマルチモードの半導体レーザ素子２と光結合可能なマルチモードファイバを用いればよく、例えば、そのコア／クラッド径が１００／１２５μｍであればよい。
【００６２】
光ファイバ支持部材５は、その下面が接合膜６を挟むようにして台座１に接合される。一方、光ファイバ支持部材５の上面には、接合パッド７を挟むようにして光ファイバ４が配置されている。光ファイバ支持部材５は、光ファイバ４の先端部４ａが台座１上方の特定の位置に配置されるよう、光ファイバ４の先端部４ａを支持している。
【００６３】
光ファイバ支持部材５は、高い熱伝導率を有する非断熱材料を用いて構成されている。光ファイバ支持部材５は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、銅（Ｃｕ）等の高い熱伝導率を有する非断熱材料を用いればよい。例えば、上で述べたような非断熱材料の熱伝導率はそれぞれ、９０Ｗ／ｍ・℃（Ｎｉ）、１４７Ｗ／ｍ・℃（Ｍｏ）、１６０Ｗ／ｍ・℃（Ｓｉ）、２００Ｗ／ｍ・℃（ＣｕＷ、ＡｌＮ）、４００Ｗ／ｍ・℃（Ｃｕ）である。また、それら以外の非断熱材料としては、例えば、Ｎｉ−ｃｅｒａｍｉｃ、シリコンカーバイド（ＳｉＣ、２５７Ｗ／ｍ・℃）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ、２８５Ｗ／ｍ・℃）、立方晶窒化ホウ素（Cubic boron nitride、１３００Ｗ／ｍ・Ｋ）、ダイヤモンド（２２００Ｗ／ｍ・℃）を用いることができる。このような非断熱材料が持つ熱伝導率としては５０Ｗ／ｍ・℃以上であることが好ましい。一方、このような非断熱材料に対し、低い熱伝導率を有する断熱材料としては、例えば、シリカ（１Ｗ／ｍ・℃）、Ｍａｃｏｒ（２Ｗ／ｍ・℃）、Ｚｉｒｃｏｎｉａ（３Ｗ／ｍ・℃）等が挙げられる。
【００６４】
光ファイバ支持部材５は、このような高い熱伝導率を有する非断熱材料を用いて構成されていることから、光ファイバ４にレーザ光を入射させる際に発生する熱を台座１に効率よく伝導させることができる。
【００６５】
もちろん、光ファイバ支持部材５を構成する非断熱材料は、上で述べたような材料に限られるものではない。要は、光ファイバ支持部材５は、熱伝導率が極めて低いガラス等の断熱材料よりも高い熱伝導率を有する非断熱材料を用いていればよい。
【００６６】
そして、光ファイバ４にレーザ光を入射させる際に発生した熱は、台座１を通して放熱されることになる。それにより、レーザ光伝導の際における光ファイバ４の温度上昇が抑制されることになり、光ファイバ４の配置が安定的に支持されることになる。
【００６７】
また、後述するように、レーザ素子２から出射されたレーザ光のうち、半田８に直接照射されるレーザ光は、半田８を発熱させる。また、レーザ素子２から出射されたレーザ光のうち、光ファイバ４のクラッド部に導入されたレーザ光は、クラッド部から漏れ出して後述する金属被覆部材９を発熱させる。そして、それらの熱は光ファイバ４を固定する接合パッド７に吸収され、光ファイバ支持部材５を介して台座１から放熱されることになる。
【００６８】
光ファイバ支持部材５は、図２に示すように、光ファイバ４が配置される上記の上面を有する梁部（平板状部）５ａと、台座１に接合される上記の下面を有する柱部（保持部）５ｂとから構成されている。そして、その柱部５ｂは、梁部５ａの短手方向に沿った端部の一方の側に連結され、配置されている。梁部５ａと柱部５ｂとは一体成形されているが、ここでは、説明の都合上、光ファイバ支持部材５を２つの部分、つまり、上記の梁部５ａと上記の柱部５ｂとに分けるものとする。
【００６９】
梁部５ａは、平板形状を有しており、柱部５ｂは、直方体形状を有している。このため、図２の（ｃ）に示すように、光ファイバ支持部材５の図１のＹ軸方向から見た側面がＬ字形状となっている。このようなＬ字形状の側面を持つ光ファイバ支持部材５の構造を、本明細書では「片持ち梁構造」と呼ぶ。
【００７０】
なお、上で述べたように梁部５ａと柱部５ｂとを一体成形せずに、梁部５ａと柱部５ｂを、各々別々に成形し、その後、上で述べたようなＬ字形状となるように、それらを一体化してももちろん構わない。ただし、この場合、梁部５ａと柱部５ｂとの間の熱伝導が阻害されないよう、梁部５ａと柱部５ｂとを一体化することが望ましい。
【００７１】
柱部５ｂは、台座１に接合される上記の下面を有している。そして、柱部５ｂのその下面と台座１との間には接合膜６が挟み込まれている。その接合膜６は、台座１に柱部５ｂを固着するためのものであり、例えばＮｉ膜（上層）／Ａｕ膜（下層）からなる２層構造膜を用いることができる。接合膜６にこのような２層構造膜を用いることで、上で述べた接合パッド７に吸収された熱を台座１に効率よく伝導させることができるとともに、柱部５ｂを台座１に確実に固着することができる。
【００７２】
一方、梁部５ａは、光ファイバ４が配置される上記の上面を有している。そして、梁部５ａの上面と光ファイバ４との間には接合パッド７が挟み込まれている。その接合パッド７は、梁部５ａの上面に光ファイバ４を固着するためのものであり、接合膜６と同様、例えばＮｉ膜（上層）／Ａｕ膜（下層）からなる２層構造膜を用いることができる。接合パッド７にこのような２層構造膜を用いることで、上で述べた接合パッド７に吸収された熱を梁部５ａに効率よく伝導させることができるとともに、光ファイバ４を梁部５ａに確実に固着することができる。
【００７３】
さらに、光ファイバ４を梁部５ａの上面に配置する際において、光ファイバ４は梁部５ａの接合パッド７に半田８により固定されている。半田８としては例えば、融点が１００℃〜２００℃程度の低融点半田や共晶半田を用いればよい。より具体的には、半田８としてスズ（Ｓｎ）６３％‐鉛（Ｐｂ）３７％の共晶半田や、インジウム（Ｉｎ）合金半田、あるいはスズ（Ｓｎ）‐銀（Ａｇ）半田等を用いればよい。例えば、金（Ａｕ）８０％‐スズ（Ｓｎ）２０％、金（Ａｕ）１０％‐スズ（Ｓｎ）９０％、金（Ａｕ）９６．８５％‐シリコン（Ｓｉ）３．１５％、金（Ａｕ）８８％‐ゲルマニウム（Ｇｅ）１２％の各共晶半田であればよい。好ましくは、金（Ａｕ）８０％‐スズ（Ｓｎ）２０％半田である。また、これらの融点の範囲としては、好ましくは２００〜４００℃であり、より好ましくは１００〜４００℃である。
【００７４】
また、光ファイバ４の一部の周囲には、図１に示すように、金属被覆部材９が、光ファイバ４を取り囲むようにして配置されている。その金属被覆部材９は、光ファイバ４と接合パッド７とを半田８を用いて接合する際、光ファイバ４と半田８との間に存在することが望ましいものである。
【００７５】
なぜなら、光ファイバ４はガラスであるため、半田との接合に適していないからである。また、通常、光ファイバ4の外側には、コア部およびクラッド部を機械的外乱や化学的外乱から防御するため、樹脂による被覆がなされている。しかし、この被覆も、半田との接合には不適切であり、さらに金属被覆部材９の形成にも不適切である。以上のことから金属被覆部材９は光ファイバ４のクラッド部外周に直接形成されることが望ましい。
【００７６】
そこで、本実施形態においては、上で述べたような金属被覆部材９を別途配置し、その金属被覆部材９を介して、光ファイバ４と半田８との接合を行なっている。
【００７７】
（光ファイバ支持部材５）
以下、光ファイバ支持部材５の構成およびその効果について、さらに詳しく説明する。
【００７８】
図３は、図１および図２の光ファイバ支持部材５およびその周辺部を示す図である。図３において、光ファイバ支持部材５は、上で述べたように、梁部５ａと、柱部５ｂとから構成されている。
【００７９】
具体的には、梁部５ａは、光ファイバ４が半田８により固定される接合パッド７が配置された一方の主面（第１の主面、上面）と、その反対側にある他方の主面（第２の主面、下面）とを含んでいる。また、梁部５ａは、上で述べたように、平板状の形状を有しており、その短手方向に沿った一方の端部側において柱部５ｂと連結している。そして、梁部５ａの他方の主面（下面）は台座１と対向している。ここで、「主面」とは、平板状の物体を構成する６つの面のうち、最も大きい面積を有する２つの面のことを指す。なお、主面は、しばしば、「上面」若しくは「下面」とも呼ばれ、主面以外の面は、しばしば、「側面」とも呼ばれる。
【００８０】
一方、柱部５ｂの下端は、上で述べたように、台座１上に固定されている。そして、柱部５ｂの上端は、梁部５ａの短手方向に沿った一方の端部側において梁部５ａと連結されている。これにより、柱部５ｂは、梁部５ａの他方の主面（下面）を台座１とを離間させつつ対向させている。換言すれば、梁部５ａを台座１の上方において配置し、梁部５ａと台座１との間隔を保持している。
【００８１】
また、柱部５ｂは、梁部５ａから自身に伝導して来る熱を台座１に放熱する。上で述べたように、柱部５ｂは、台座１上に固定されており、柱部５ｂが台座１に固定されている部位（接触部位）を介して、梁部５ａ、柱部５ｂを伝導して来る熱が台座１に放熱される。したがって、柱部５ｂは、柱部５ｂが台座１に固定されている部位において、台座１と熱的に接触しているといえる。
【００８２】
さらに、それら梁部５ａおよび柱部５ｂはともに、上で述べたように、高熱伝導率を有する非断熱材料を用いている。
【００８３】
このような梁部５ａと柱部５ｂとが連結されている、非断熱材料からなる光ファイバ支持部材５においては、先ず、台座１を基準とする光ファイバ４の高さがＨであるのに対し、光ファイバ４が固着された接合パッド７の下方における光ファイバ支持部材５の厚み、すなわち、梁部５ａの厚みは光ファイバ４の高さＨよりも小さい値であるＨ１となっている（以下、この構成を「構成１」呼ぶ）。なお、ここでは、接合膜６および接合パッド７の厚みを無視し、光ファイバ４の高さは光ファイバ支持部材５の厚みのみで決まるものとする。
【００８４】
次に、接合パッド７と柱部５ｂとは互いに離間している（以下、この構成を「構成２」と呼ぶ）。図３においては、例えば、接合パッド７を貫く中心線と柱部５ｂを貫く中心線との間の距離をＬとすることで、接合パッド７と柱部５ｂとを互いに離間させている。図３から明らかなように、接合パッド７の幅（光ファイバ４の長手方向と直交する方向の幅）をＷ１、柱部５ｂの幅（光ファイバ４の長手方向と直交する方向の幅）をＷ２とすると、Ｌ＞（Ｗ１＋Ｗ２）／２である。
【００８５】
先ず、上記の構成１においては、接合パッド７の下方における光ファイバ支持部材５の厚みＨ１が、半導体レーザ素子２の出射面２ａに光ファイバ４の先端部４ａを光結合させるために必要な高さＨと比較して、薄くなっている。
【００８６】
すなわち、光ファイバ支持部材５は、光ファイバ４の先端部４ａと半導体レーザ素子２の出射面２ａとを位置合わせしつつ、接合パッド７の下方において梁部５ａと台座１とを離間させてそれらの間隔を保持している。
【００８７】
さらに、上記の構成２において、半導体レーザ素子２から出射されたレーザ光を光ファイバ４の先端部４ｂに入射させる際に発生する熱を梁部５ａに伝導する接合パッド７と、台座１上に固定された柱部５ｂとの間を距離Ｌだけ離している。
【００８８】
すなわち、光ファイバ支持部材５は、接合パッド７と、梁部５ａを伝導する熱を台座１に放熱する柱部５ｂとを距離Ｌだけ離している。
【００８９】
光ファイバ支持部材５は、上で述べたような２つの構成１および構成２を備えることにより、（１）半田８を溶融させながら光ファイバ４を接合パッド７に固定する際における接合パッド７への熱供給と、（２）半導体レーザ素子２から光ファイバ４のコア部にレーザ光を導入する際における接合パッド７からの放熱とを共に安定化させることができるものである。すなわち、（１）レーザ装置１００の製造時においては、半田８を溶融させながら光ファイバ４を接合パッド７に固定する際に、接合パッド７周辺の温度を均一かつ十分に上昇させ、かつ、（２）レーザ装置１００の使用時においては、半導体レーザ素子２からから出射されたレーザ光を光ファイバ４の先端部４ｂに入射させる際に、半田８から接合パッド７に伝導してくる熱を速やかに台座１に逃がすという２つの相反する要求に応えるものである。
【００９０】
まず、半導体レーザ素子２からから出射されたレーザ光を光ファイバ４の先端部４ｂに入射させる際に、どうして、半田８から接合パッド７に伝導してきた熱を速やかに台座１に逃がすことができるのかについて、図３および図４を参照して説明する。
【００９１】
半導体レーザ素子２から出射されたレーザ光を光ファイバ４の先端部４ｂに入射させる際に半田８で発生した熱は、まず、接合パッド７に伝導される。そして、接合パッド７に伝導された熱は、図３の矢印Ａに沿って梁部５ａ内に伝導した後、図３の矢印Ｂに沿って梁部５ａから柱部５ｂに効率よく伝導する。
【００９２】
このように、接合パッド７に吸収された熱を効率良く柱部５ｂに伝導させることができるのは、接合パッド７と、放熱機能を有する台座１に固定された柱部５ｂ、より具体的は、柱部５ｂが台座１に固定されている部位との間に、非断熱材料を用いた梁部５ａと、非断熱材料を用いた柱部５ｂとが介在しているからである。
【００９３】
ここで、図４の本発明の項目に示すように、梁部５ａおよび柱部５ｂに９０Ｗ／ｍ・℃以上の熱伝導率を有する非断熱材料を用いた場合、梁部５ａの接合パッド７の台座１に近い端から、柱部５ｂが台座１に固定されている部位までの熱抵抗は６×１０℃／Ｗ以下となる。言い換えれば、梁部５ａの接合パッド７の台座１に近い端から、柱部５ｂが台座１に固定されている部位までの熱コンダクタンスは１．６７×１０-2Ｗ／℃以上となる。なお、上記の熱抵抗や熱コンダクタンスは、例えば、次のようにして算出することができる。図２の光ファイバ支持部材５を例にすれば、梁部５ａは、その幅ｈが１ｍｍ、その長さｋが２ｍｍ、その高さ（厚み）ｌが０．２ｍｍであるといえる。また、柱部５ｂは、その幅ｈ´が１ｍｍ、その長さｋ´が０．５ｍｍ、その高さ（厚み）ｌ´が０．５ｍｍであるといえる。この場合、光ファイバ支持部材５の材料がＭｏ（熱伝導率κ＝１４７Ｗ／ｍ・℃）であれば、梁部５ａの一方の主面に配置された接合パッド７と、柱部５ｂが台座１に固定されている部位との間における熱抵抗は、以下の式で表わすことができる。
【００９４】
（（ｋ−k"）／（ｈ×ｌ）＋ｌ´／（ｈ´×ｋ´））／κ  …  （１）
また、その熱コンダクタンスは、上記の式（１）で算出される熱抵抗の逆数で表わすことができる。
【００９５】
なお、上記の式（１）においては、接合パッド７の台座１に近い端と、柱部５ｂが台座１に固定されている部位との間における熱抵抗を算出している。こうするのは、接合パッド７から上記の部位への放熱の流れを最も単純に仮定するためである。
【００９６】
一方、図４の従来技術の項目に示すように、梁部５ａおよび柱部５ｂに３Ｗ／ｍ・℃の熱伝導率を有する断熱材料を用いた場合、梁部５ａおよび柱部５ｂの熱抵抗は８．３３×１０℃／Ｗとなる。言い換えると、梁部５ａおよび柱部５ｂの熱コンダクタンスは１．２０×１０-2Ｗ／℃となる。
【００９７】
このように梁部５ａおよび柱部５ｂに図４の本発明の項目に示した９０Ｗ／ｍ・℃以上の熱伝導率を有する非断熱材料を用いることにより、梁部５ａおよび柱部５ｂの熱抵抗が、図４の従来技術の項目に示した場合と比べて、大きく減少する。この場合、上で述べたような、梁部５ａから柱部５ｂへの熱伝導を効率よく行なうことができる。
【００９８】
このようにして、半導体レーザ素子２からから出射されたレーザ光を光ファイバ４の先端部４ｂに入射させる際に、安定した放熱を実現することができる。
【００９９】
次に、半田８を溶融させながら光ファイバ４を接合パッド７に固定する際に、どうして、接合パッド７周辺の温度を均一かつ十分に上昇させることができるのかについて、図５を参照して説明する。
【０１００】
半田８を溶融させながら光ファイバ４を接合パッド７に固定する際には、レーザ装置１００の外部に配置されたレーザ光源からのレーザ光照射を用いて、半田８を溶融させるための熱を、レーザ装置１００の外部から供給する。すなわち、図５（ａ）に示すように、レーザ装置１００の外部に配置されたレーザ光源からのレーザ光１１を半田８に照射することによって、半田８を加熱すると共に、レーザ装置１００の外部に配置されたレーザ光源からのレーザ光１０を梁部５ａに照射することによって、梁部５ａを加熱する。ここで、梁部５ａを加熱するのは、接合パッド７周辺の温度を均一かつ十分に上昇させ、接合パッド７全体に半田８が濡れ広がるようにするためである。なお、レーザ光１０による梁部５ａの加熱だけで半田８を溶融させることができる場合には、レーザ光１１による半田８の直接加熱を省略してもよい。
【０１０１】
光ファイバ支持部材５においては、上で述べたように、接合パッド７と柱部５ｂとの間を距離Ｌだけ離している。したがって、図５（ａ）に示すように、梁部５ｂを加熱するためのレーザ光１０を接合パッド７と柱部５ｂとの間に照射することができる。
【０１０２】
梁部５ａおよび柱部５ｂに断熱材料（例えば、図４の従来技術の項目に示した３Ｗ／ｍ・℃の熱伝導率を有する断熱材料）を用いた場合、レーザ光１０の照射位置で発生した熱は、梁部５ａの低い熱伝導性のため、梁部５ａの中を効率よく伝導しない。
【０１０３】
このため、図５（ｂ）に示すように、梁部５ａの温度は、レーザ光１０の照射位置から遠ざかるに従って急激に低下する。すなわち、光ファイバ４を接合パッド７に固定する際に、接合パッド７周辺の温度を均一かつ十分に上昇させることができない。その結果、接合パッド７周辺に半田８を均一に濡れ広げることができない。
【０１０４】
これに対し、梁部５ａおよび柱部５ｂに非断熱材料（例えば、図４の本発明の項目に示した９０Ｗ／ｍ・℃以上の熱伝導率を有する非断熱材料）を用いた場合、図５（ｃ）に示すように、レーザ光１０の照射位置（レーザ光照射位置）から発生する熱は、梁部５ａの高い熱伝導性のため、梁部５ａの中を効率よく伝導する。
【０１０５】
このため、図５（ｃ）に示すように、梁部５ａにおける温度勾配が小さくなる。すなわち、光ファイバ４を接合パッド７に固定する際に、接合パッド７周辺の温度を均一かつ十分に上昇させることができる。その結果、接合パッド７周辺に半田８を均一に濡れ広げることができる。
【０１０６】
特に、梁部５ａのうち、レーザ光１０の照射位置よりも接合パッド７側の部分における温度勾配は、レーザ光１０の照射位置よりも柱部５ｂ側の部分の温度勾配よりも小さくなる。なぜなら、レーザ光１０の照射位置から柱部５ｂ側に伝導した熱は、柱部５ｂを介して台座１に放熱されるのに対し、レーザ光１０の照射位置から接合パッド７側に伝導した熱は、梁部５ａが台座１から離間していて放熱経路が無いので、梁部５ａ内に滞留することになるためである。
【０１０７】
このようにして、光ファイバ４を接合パッド７に固定する際に、接合パッド７への安定した熱供給を実現することができる。
【０１０８】
なお、図５（ａ）に示したように、半田８ａを溶融させながら光ファイバ４を接合パッド７に固定する際、レーザ装置１００の外部に配置されたレーザ光源から半田８ａに直接レーザ光１１を照射させ、半田８ａの溶融を促すことも可能である。
【０１０９】
例えば、レーザ光１０の出力を２７Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗにすればよい。ただし、半田８ａに直接照射されるレーザ光１１は、半田８ａを変質させてしまう温度にまで半田８ａの温度を上昇させることがないように、その出力を設定することが好ましい。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ装置１００によれば、半導体レーザ素子２の出射面２ａから出射されるレーザ光のうち、光ファイバ４のコア部に導入されないレーザ光の照射により、光ファイバ４を固定するための半田８が発熱しても、その熱を台座１に効率よく伝導させ、その結果、接合パッド７からの熱を効率的に放熱することができる。したがって、半田８自体の溶融や、その熱による光ファイバ４の加熱、その加熱による光ファイバ４の特性劣化を防止することができる。
【０１１１】
また、半田８を溶融させながら光ファイバ４を接合パッド７に固定する際、接合パッド７周辺の温度を均一かつ十分に上昇させることができる。したがって、接合パッド７上での半田８ａの濡れ性を均一なものとすることができる。
【０１１２】
このようにして本実施形態におけるレーザ装置１００によれば、（１）半導体レーザ素子２からから出射されたレーザ光を光ファイバ４の先端部４ｂに入射させる際には、半田８から接合パッド７に伝導してきた熱を速やかに台座１に逃がし、かつ、（２）半田８を溶融させながら光ファイバ４を接合パッド７に固定する際には、接合パッド７周辺の温度を均一かつ十分に上昇させるという２つの相反する要求に応えることができる。これにより、高い実装信頼性を実現することができる。
【０１１３】
（変形例１）
図６に、上記の一実施形態に係るレーザ装置１００の光ファイバ支持部材５の変形例１の概略構成を示す。図６は、図１に示した光ファイバ支持部材５の変形例１を示す三面図であり、図６の（ａ）は、図１のＺ方向から見た上記の変形例１の平面図、図６の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た上記の変形例１の側面図、図６の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た上記の変形例１の側面図である。
【０１１４】
本変形例１に係る光ファイバ支持部材と上記の光ファイバ支持部材５と異なる点は、２つの柱部１５ｂをそれぞれ、梁部１５ａの短手方向に沿った２つの端部側に設けた点である。梁部１５ａ、柱部１５ｂ、接合膜１６および接合パッド１７はそれぞれ、光ファイバ支持部材５の梁部５ａ、柱部５ｂ、接合膜６および接合パッド７と同一である。なお、２つの柱部１５ｂのうち、接合膜１６を介して台座１と接合されるのは、２つの柱部１５ｂのうち、接合パッド１７からの距離が大きい方（図６（ｃ）において右側）の柱部１５ｂのみである。
【０１１５】
なお、接合パッド１７からの距離が小さい方（図６（ｃ）において左側）の柱部１５ｂは、台座１と離間していてもよいし、断熱材料からなる接合膜（不図示）等を介して台座１と接合されていてもよい。要は、接合パッド１７からの距離が小さい方（図６（ｃ）において左側）の柱部１５ｂが台座１と熱的に接触していなければよい。この点については、以下の各変形例でも同様である。
【０１１６】
本変形例１によっても、図２に示す光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
以下、本変形例１に係る光ファイバ支持部材および上記の光ファイバ支持部材５のそれぞれの構成をあわせて「構成Ａ」と呼ぶこととする。
【０１１８】
（変形例２）
図７に、上記の一実施形態に係るレーザ装置１００の光ファイバ支持部材５の変形例２の概略構成を示す。図７は、図１に示した光ファイバ支持部材５の変形例２を示す三面図であり、図７の（ａ）は、図１のＺ方向から見た上記の変形例２の平面図、図７の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た上記の変形例２の側面図、図７の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た上記の変形例２の側面図である。
【０１１９】
本変形例２に係る光ファイバ支持部材と上記の光ファイバ支持部材５と異なる点は、光ファイバ支持部材５の梁部５ａを、その梁部５ａに開口部Ｄを設けた梁部２５ａに置き換えた点である。柱部２５ｂ、接合膜２６および接合パッド２７はそれぞれ、光ファイバ支持部材５の柱部５ｂ、接合膜６および接合パッド７と同一である。また、梁部２５ａは、開口部Ｄを設けた以外、光ファイバ支持部材５の梁部５ａと同一である。
【０１２０】
本変形例２によっても、図２に示す光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１２１】
（変形例３）
図８に、上記の一実施形態に係るレーザ装置１００の光ファイバ支持部材５の変形例３の概略構成を示す。図８は、図１に示した光ファイバ支持部材５の変形例３を示す三面図であり、図８の（ａ）は、図１のＺ方向から見た上記の変形例３の平面図、図８の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た上記の変形例３の側面図、図８の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た上記の変形例３の側面図である。
【０１２２】
本変形例３に係る光ファイバ支持部材と上記の光ファイバ支持部材５と異なる点は、光ファイバ支持部材５の梁部５ａを、その梁部５ａに開口部Ｅを設けた梁部３５ａに置き換えた点である。さらに、２つの柱部３５ｂをそれぞれ、梁部３５ａの短手方向に沿った２つの端部側に設けた点である。
【０１２３】
柱部３５ｂ、接合膜３６および接合パッド３７はそれぞれ、光ファイバ支持部材５の柱部５ｂ、接合膜６および接合パッド７と同一である。また、梁部３５ａは、開口部Ｅを設けた以外、光ファイバ支持部材５の梁部５ａと同一である。なお、２つの柱部３５ｂのうち、接合膜３６を介して台座１と接合されるのは、２つの柱部３５ｂのうち、接合パッド３７からの距離が大きい方のみである。
【０１２４】
本変形例３によっても、図２に示す光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
以下、本変形例３に係る光ファイバ支持部材および上記の変形例２に係る光ファイバ支持部材のそれぞれの構成をあわせて「構成Ｂ」と呼ぶこととする。
【０１２６】
（変形例４）
図９に、上記の一実施形態に係るレーザ装置１００の光ファイバ支持部材５の変形例４の概略構成を示す。図９は、図１に示した光ファイバ支持部材５の変形例４を示す三面図であり、図９の（ａ）は、図１のＺ方向から見た上記の変形例４の平面図、図９の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た上記の変形例４の側面図、図９の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た上記の変形例４の側面図である。
【０１２７】
本変形例４に係る光ファイバ支持部材と上記の光ファイバ支持部材５と異なる点は、光ファイバ支持部材５の梁部５ａを、その梁部５ａに開口部Ｆを設けた梁部４５ａに置き換えた点である。柱部４５ｂ、接合膜４６および接合パッド４７はそれぞれ、光ファイバ支持部材５の柱部５ｂ、接合膜６および接合パッド７と同一である。また、梁部４５ａは、開口部Ｆを設けた以外、光ファイバ支持部材５の梁部５ａと同一である。
【０１２８】
本変形例４によっても、図２に示す光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
（変形例５）
図１０に、上記の一実施形態に係るレーザ装置１００の光ファイバ支持部材５の変形例５の概略構成を示す。図１０は、図１に示した光ファイバ支持部材５の変形例５を示す三面図であり、図１０の（ａ）は、図１のＺ方向から見た上記の変形例５の平面図、図１０の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た上記の変形例５の側面図、図１０の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た上記の変形例５の側面図である。
【０１３０】
本変形例５に係る光ファイバ支持部材と上記の光ファイバ支持部材５と異なる点は、光ファイバ支持部材５の梁部５ａを、その梁部５ａに開口部Ｇを設けた梁部５５ａに置き換えた点である。さらに、２つの柱部５５ｂをそれぞれ、梁部５５ａの短手方向に沿った２つの端部側に設けた点である。
【０１３１】
柱部５５ｂ、接合膜５６および接合パッド５７はそれぞれ、光ファイバ支持部材５の柱部５ｂ、接合膜６および接合パッド７と同一である。また、梁部５５ａは、開口部Ｇを設けた以外、光ファイバ支持部材５の梁部５ａと同一である。なお、２つの柱部５５ｂのうち、接合膜５６を介して台座１と接合されるのは、２つの柱部５５ｂのうち、接合パッド５７からの距離が大きい方のみである。
【０１３２】
本変形例５によっても、図２に示す光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
以下、本変形例５に係る光ファイバ支持部材および上記の変形例４に係る光ファイバ支持部材のそれぞれの構成をあわせて「構成Ｃ」と呼ぶこととする。
【０１３４】
（変形例６）
図１１に、上記の一実施形態に係るレーザ装置１００の光ファイバ支持部材５の変形例６の概略構成を示す。図１１は、図１に示した光ファイバ支持部材５の変形例６を示す三面図であり、図１１の（ａ）は、図１のＺ方向から見た上記の変形例６の平面図、図１１の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た上記の変形例６の側面図、図１１の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た上記の変形例６の側面図である。
【０１３５】
本変形例６に係る光ファイバ支持部材と上記の光ファイバ支持部材５と異なる点は、（１）光ファイバ支持部材５の梁部５ａを、その梁部５ａに２つの開口部Ｉを設けた梁部６５ａに置き換えた点、（２）２つの柱部６５ｂ,６５ｄを設けた点、及び、（３）Ｌ字型の拡張部６５ｃを梁部６５ａに付加した点である。
【０１３６】
拡張部６５ｃは、梁部６５ａの端部のうち、接合パッド６７が配置されている側の端部とは反対側の端部を基点とし、梁部６５ａの一方の長辺および一方の短辺に沿って延びている。そして、第１の柱部６５ｂは、梁部６５ａの端部のうち、接合パッド６７が配置されている側の端部とは反対側の端部の下面に連結されており、第２の柱部６５ｄは、拡張部６５ｃの先端部（梁部６５ａの端部のうち、接合パッド６７が配置されている側の端部に沿った直線部）の下面に連結されている。これら２つの柱部のうち、接合膜６６を介して台座１と接合されるのは、これら２つの柱部のうち、接合パッド６７からの距離が大きい柱部６５ｄのみである。ここで、接合パッド６７からの距離とは、接合パッド６７からの放熱経路に沿って測った距離のことを指す。
【０１３７】
柱部６５ｂ、接合膜６６および接合パッド６７はそれぞれ、光ファイバ支持部材５の柱部５ｂ、接合膜６および接合パッド７と同一である。また、梁部６５ａは、２つの開口部Ｉを設けた以外、光ファイバ支持部材５の梁部５ａと同一である。
【０１３８】
本変形例６によっても、図２に示す光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
以下、本変形例６に係る光ファイバ支持部材の構成を「構成Ｄ」と呼ぶこととする。
【０１４０】
（変形例７）
図１２に、上記の一実施形態に係るレーザ装置１００の光ファイバ支持部材５の変形例７の概略構成を示す。図１２は、図１に示した光ファイバ支持部材５の変形例７を示す三面図であり、図１２の（ａ）は、図１のＺ方向から見た上記の変形例７の平面図、図１２の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た上記の変形例７の側面図、図１２の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た上記の変形例７の側面図である。
【０１４１】
本変形例７に係る光ファイバ支持部材と上記の光ファイバ支持部材５と異なる点は、光ファイバ支持部材５の柱部５ｂを用いずに、その梁部７５が接合膜７６を挟むようにして台座１上に配置された台座凸部７８に接合した点である。
【０１４２】
接合パッド７７は、光ファイバ支持部材５の接合パッド７と同一である。
【０１４３】
本変形例７によっても、図２に示す光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１４４】
以下、本変形例７に係る光ファイバ支持部材の構成を「構成Ｅ」と呼ぶこととする。
【０１４５】
（変形例８）
図１３に、上記の一実施形態に係るレーザ装置１００の光ファイバ支持部材５の変形例８の概略構成を示す。図１３は、図１に示した光ファイバ支持部材５の変形例８を示す三面図であり、図１３の（ａ）は、図１のＺ方向から見た上記の変形例８の平面図、図１３の（ｂ）は、図１のＸ方向から見た上記の変形例８の側面図、図１１の（ｃ）は、図１のＹ方向から見た上記の変形例８の側面図である。
【０１４６】
本変形例８に係る光ファイバ支持部材と上記の光ファイバ支持部材５と異なる点は、光ファイバ支持部材５の柱部５ｂを、その柱部５ｂの一部の材料を、柱部５ｂの材料とは異なる材料を用いた柱部８５ｂに置き換えた点である。例えば図２において、柱部５ｂにＳｉのような割れ易い材料を用いた場合、台座１と柱部５ｂとの熱膨張係数の差により応力が発生し、それらの固定後、梁部５ａまたは柱部５ｂが破損してしまうおそれがある。そこで、本変形例８では、柱部８５ｂの一部をＳｉに近い熱膨張係数を持つＭｏ等の金属に置き換えることで、柱部８５ｂに、台座１と柱部５ｂとの固定時に発生する応力の緩衝材としての役割を付与することができる。
【０１４７】
梁部８５ａ、接合膜８６および接合パッド８７はそれぞれ、光ファイバ支持部材５の柱部５ｂ、接合膜６および接合パッド７と同一である。
【０１４８】
本変形例８によっても、図２に示す光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１４９】
以下、本変形例８に係る光ファイバ支持部材の構成を「構成Ｆ」と呼ぶこととする。
【０１５０】
図１４に、図２に示す光ファイバ支持部材５とその変形例１、３、５〜８に係る光ファイバ支持部材の各構成Ａ〜Ｆにおいて、各光ファイバ支持部材にＮｉ、Ｍｏ、Ｓｉ、ＣｕＷ（またはＡｌＮ）、Ｃｕのいずれかを用いた場合におけるそれぞれの熱抵抗と熱コンダクタンスを示す。
【０１５１】
図１４に示すように、光ファイバ支持部材にＮｉを用いた場合には、上記の構成Ｅおよび構成Ｆが、上で述べた６×１０℃／Ｗ以下の熱抵抗を持つことができる。同様に、１．６７×１０-2Ｗ／℃以上の熱コンダクタンスを持つことができる。
【０１５２】
この場合、図５（ａ）に示したレーザ光１０の出力を２７Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗにすれば、上で述べたような光ファイバ支持部材５の効果を得ることができる。
【０１５３】
光ファイバ支持部材にＭｏを用いた場合には、上記の構成Ａ、構成Ｂ、構成Ｅおよび構成Ｆが、上で述べた６×１０℃／Ｗ以下の熱抵抗を持つことができる。同様に、１．６７×１０-2Ｗ／℃以上の熱コンダクタンスを持つことができる。
【０１５４】
この場合、図５（ａ）に示したレーザ光１０の出力を２７Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗにすれば、上で述べたような光ファイバ支持部材５の効果を得ることができる。
【０１５５】
光ファイバ支持部材にＳｉを用いた場合には、上記の構成Ａ、構成Ｂ、構成Ｅおよび構成Ｆが、上で述べた６×１０℃／Ｗ以下の熱抵抗を持つことができる。同様に、１．６７×１０-2Ｗ／℃以上の熱コンダクタンスを持つことができる。
【０１５６】
この場合、図５（ａ）に示したレーザ光１０の出力を２７Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗにすれば、上で述べたような光ファイバ支持部材５の効果を得ることができる。
【０１５７】
光ファイバ支持部材にＣｕＷ（またはＡｌＮ）を用いた場合には、上記の構成Ａ、構成Ｂ、構成Ｃ、構成Ｅおよび構成Ｆが、上で述べた６×１０℃／Ｗ以下の熱抵抗を持つことができる。同様に、１．６７×１０-2Ｗ／℃以上の熱コンダクタンスを持つことができる。
【０１５８】
この場合、上記の構成Ａ、構成Ｂ、構成Ｃおよび構成Ｆであれば、図５（ａ）に示したレーザ光１０の出力を２７Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗにすれば、上で述べたような光ファイバ支持部材５の効果を得ることができる。
【０１５９】
また、上記の構成Ｅであれば、図５（ａ）に示したレーザ光１０の出力を５４Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗにすれば、上で述べたような光ファイバ支持部材５の効果を得ることができる。
【０１６０】
光ファイバ支持部材にＣｕを用いた場合には、上記の構成Ａ、構成Ｂ、構成Ｃ、構成Ｄ、構成Ｅおよび構成Ｆが、上で述べた６×１０℃／Ｗ以下の熱抵抗を持つことができる。同様に、１．６７×１０-2Ｗ／℃以上の熱コンダクタンスを持つことができる。
【０１６１】
この場合、上記の構成Ｂ、構成Ｃ、構成Ｄおよび構成Ｆであれば、図５（ａ）に示したレーザ光１０の出力を２７Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗにすれば、上で述べたような光ファイバ支持部材５の効果を得ることができる。
【０１６２】
また、上記の構成Ａおよび構成Ｅであれば、図５（ａ）に示したレーザ光１０の出力を１０８Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗにすれば、上で述べたような光ファイバ支持部材５の効果を得ることができる。
【０１６３】
図１４に示すように、光ファイバ支持部材にＣｕＷ（またはＡｌＮ）を用いた場合における上記の構成Ｅ、光ファイバ支持部材にＣｕを用いた場合における上記の構成Ａおよび構成Ｅはそれぞれ、上で述べた半田８ａに直接レーザ光を照射させ、半田８ａの溶融を促すことにより、上記の一実施形態の光ファイバ支持部材５と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
図１５は、接合パッド７の温度上昇と、上記の光ファイバ支持部材の熱抵抗との関係を示すグラフである。なお、図１５のＪで示す範囲は、図５（ａ）に示したレーザ光１０の出力を２７Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗとした場合における熱抵抗の範囲であり、図１５のＫで示す範囲は、レーザ光１０の出力を５４Ｗ、レーザ光１１の出力を８Ｗとした場合における熱抵抗の範囲である。図１５のＪで示すように、前者の熱範囲の場合であれば、光ファイバ支持部材の熱抵抗は、２０℃／Ｗ以上、６０℃／Ｗ以下であり、図１５のＫで示すように、後者の熱範囲の場合であれば、光ファイバ支持部材の熱抵抗は、１０℃／Ｗ以上、６０℃／Ｗ以下である。
【０１６５】
図１５に示すように、図４の従来技術の項目に示した３Ｗ／ｍ・℃の熱伝導率を有する断熱材料を光ファイバ支持部材に用いた場合、半田８に１Ｗの熱量を与えると、その温度上昇は１５０℃となっている。
【０１６６】
これに対し、本発明に係る光ファイバ支持部材では、その温度上昇を１００℃以下とすることが可能である。
【０１６７】
例えば、半田８を例えばＡｕＳｎ２０％（融点２７８℃）とし、半導体レーザ素子２の出力を１０〜２０Ｗとした場合、光ファイバ４への光の結合が８５％程度であれば、２Ｗ程度の光が半田８へ吸収されることとなる。
【０１６８】
この場合、図４の従来技術の項目に示した３Ｗ／ｍ・℃の熱伝導率を有する断熱材料を光ファイバ支持部材に用いると、半田８およびその周辺の光ファイバ４は３００℃近くまで加熱されることとなるが、本発明では２００℃以下であり、それらの影響は回避される。
【０１６９】
〔まとめ〕
以上のように、本実施形態に係るレーザ装置は、レーザ光を出射する出射面を有するレーザ素子と、前記レーザ素子の前記出射面に対向するように配置された先端部を有する光ファイバと、前記光ファイバを半田により固定する半田固定部を有し、前記光ファイバを支持する、非断熱材料からなる支持部材とを備え、前記支持部材は、放熱部材に熱的に接触する接触部位を含み、前記半田固定部は、前記光ファイバを前記半田固定部に固定する際に前記レーザ素子とは異なるレーザ素子からレーザ光照射される領域を挟んで前記接触部位と反対側に位置するように前記接触部位から離間しており、且つ、前記放熱部材と空間的に分離されている。
【０１７０】
上記のレーザ装置では、支持部材に非断熱材料を用いているので、レーザ素子から光ファイバにレーザ光を導入する際においては、半田固定部により吸収される熱を半田固定部から接触部位へ効率よく伝導させることができる。
【０１７１】
したがって、レーザ素子の出射面から出射されたレーザ光のうちの、光ファイバのコア部に導入されなかったレーザ光の照射により、レーザ光が半田に直接照射されて半田から発熱し、あるいは、光ファイバのクラッド部に導入されたレーザ光が光ファイバの金属被覆部材に照射されて金属被覆部材から発熱し、半田固定部による熱の吸収が始まっても、その熱を効率よく放熱させることができる。
【０１７２】
ただし、支持部材を単に断熱材料から非断熱材料に変更するのみでは、支持部材の放熱効率の大幅な向上のため、半田を溶融させながら光ファイバを半田固定部に固定するためにレーザ光を照射する際にも、その照射領域から接触部位に向かう急峻な熱勾配が生じることで、半田固定部が配置された支持部材の主面内に十分な熱量が供給されず、その主面内の温度勾配が大きくなってしまうという弊害が生じる。
【０１７３】
そこで、上記のレーザ装置では、半田固定部が接触部位から離間しており、且つ、放熱部材と空間的に分離されている構成を採用している。
【０１７４】
したがって、半田を溶融させながら光ファイバを半田固定部に固定する際に、半田固定部から接触部位側に離間した領域にレーザ光を照射することで、レーザ光の照射領域から半田固定部側における支持部材においては、そのレーザ光の照射領域から発生する熱のうち半田固定部側に伝導する熱を、半田固定部が配置された支持部材の主面内に滞留させ、その主面内における温度勾配を小さくすることができる。なぜなら、レーザ光の照射領域に対して半田固定部は、接触部位とは反対側に位置することになるため、急峻な熱勾配が生じにくいからである。その結果、上記の主面内における温度勾配を小さくすることができるので、半田固定部上での半田の濡れ性をより均一なものとすることができる。
【０１７５】
それゆえ、光ファイバを半田固定部に固定する際における半田固定部への熱供給と、レーザ素子から光ファイバのコア部にレーザ光を導入する際における半田固定部からの放熱とを共に安定化させることができる高い実装信頼性を実現することができる。
【０１７６】
上記のレーザ装置において、前記非断熱材料の熱抵抗は、前記半田固定部と前記接触部位との間において、１０℃／Ｗ以上、６０℃／Ｗ以下であることが好ましい。
【０１７７】
この場合、レーザ素子から光ファイバのコア部にレーザ光を導入する際に、半田固定部により吸収される熱を支持部材の中をより効率よく伝導させることができる。
【０１７８】
一方、光ファイバを半田固定部に固定する際に、半田固定部が配置された支持部材の主面内に十分な熱量を効率よく供給することができ、その主面内における温度勾配をより小さくすることができる。
【０１７９】
また、上記のレーザ装置において、前記支持部材は、前記半田固定部が配置された第１の主面と、前記放熱部材と離間しつつ対向する、前記第１の主面の反対側にある第２の主面とを含む平板状部と、前記放熱部材上に固定され、前記平板状部のいずれかの端部側において前記平板状部と連結して前記第２の主面と前記放熱部材との間隔を保持する保持部と、を有し、前記保持部が前記放熱部材に固定された部位を前記接触部位とすることが好ましい。
【０１８０】
この場合、放熱部材上に固定されている保持部が平板状部の端部側に連結されているので、平板状部の中を伝導する熱を保持部の中を伝導させ、放熱部材から放熱させることができる。
【０１８１】
また、上記のレーザ装置において、前記保持部は、前記平板状部の短手方向に沿った一方の端部側において前記平板状部と連結するとともに、前記半田固定部は、前記平板状部の短手方向に沿った他方の端部側に配置されていることが好ましい。
【０１８２】
この場合、半田固定部と保持部とは平板状部の長手方向の長さだけ離れることになる。
【０１８３】
このため、半田固定部と、保持部との間の距離を大きくすることができるので、光ファイバを半田固定部に固定する際に、半田固定部が配置された支持部材の主面内に滞留する熱量を増加させ、その主面内における温度勾配をより小さくすることができる。
【０１８４】
また、本実施形態に係るレーザ装置の製造方法は、光ファイバを半田により固定する半田固定部を有し、前記光ファイバを支持する、非断熱材料からなる支持部材を備えるレーザ装置の製造方法であって、前記支持部材は、放熱部材に熱的に接触する接触部位を含み、前記半田固定部は、前記光ファイバを前記半田固定部に固定する際にレーザ素子からレーザ光照射される領域を挟んで前記接触部位と反対側に位置するように前記接触部位から離間しており、且つ、前記放熱部材と空間的に分離されており、前記光ファイバを前記半田により前記半田固定部に固定する際、前記レーザ光照射領域にレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光照射領域から前記半田固定部側に伝導する熱による前記半田固定部の温度上昇を用いて前記半田を溶融する工程とを含む。
【０１８５】
上記のレーザ装置の製造方法では、半田を溶融させながら光ファイバを半田固定部に固定する際においては、半田固定部から接触部位側に離間した領域にレーザ光を照射することができる。
【０１８６】
したがって、半田を溶融させながら光ファイバを半田固定部に固定する際に、半田固定部から接触部位側に離間した領域にレーザ光を照射することで、レーザ光の照射領域から半田固定部側における支持部材においては、そのレーザ光の照射領域から発生する熱のうち半田固定部側に伝導する熱を、半田固定部が配置された支持部材の主面内に滞留させることができる。その結果、その主面内に十分な熱量を供給し、その主面内の温度勾配を小さくすることができるので、半田固定部上での半田の濡れ性を均一なものとすることができる。
【０１８７】
それゆえ、光ファイバを半田固定部に固定する際における半田固定部への熱供給と、レーザ素子から光ファイバのコア部にレーザ光を導入する際における半田固定部からの放熱とを共に安定化させることができる高い実装信頼性を実現することができる。
【０１８８】
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８９】
本発明は、半導体レーザ素子等のレーザ素子と光ファイバ等の光部品とを組み合わせたレーザ装置に適用できる。
【符号の説明】
【０１９０】
１    台座（放熱部材）
２    半導体レーザ素子（レーザ素子）
２ａ    出射面
３    レーザ素子支持部材
４    光ファイバ
４ａ    先端部
５    光ファイバ支持部材（支持部材）
５ａ、１５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａ、６５ａ、７５、８５ａ    梁部（平板状部）
５ｂ、１５ｂ、２５ｂ、３５ｂ、４５ｂ、５５ｂ、６５ｂ、８５ｂ    柱部（保持部）
６、１６、２６、３６、４６、５６、６６    接合膜
７、１７、２７、３７、４７、５７、６７    接合パッド（半田固定部）
８、８ａ    半田
９    金属被覆部材
１０、１１    レーザ光
１００    レーザ装置
【図１】
0005509317.tif 000002
【図２】
0005509317.tif 000003
【図３】
0005509317.tif 000004
【図４】
0005509317.tif 000005
【図５】
0005509317.tif 000006
【図６】
0005509317.tif 000007
【図７】
0005509317.tif 000008
【図８】
0005509317.tif 000009
【図９】
0005509317.tif 000010
【図１０】
0005509317.tif 000011
【図１１】
0005509317.tif 000012
【図１２】
0005509317.tif 000013
【図１３】
0005509317.tif 000014
【図１４】
0005509317.tif 000015
【図１５】
0005509317.tif 000016