(57)【要約】【課題】キャップの取り付け時におけるレーザ素子へのダメージを抑制する。【解決手段】光モジュール１は、ステム２０と、ステム２０上に設けられた半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１をステム２０上において覆うキャップ３０と、を備え、ステム２０は、ステム２０の外周面２２ｃに設けられた第１螺子部２２ｓを有し、キャップ３０は、筒状の側壁部３０ａと、側壁部３０ａの一端を覆う天井部３０ｂと、側壁部３０ａの他端の内周面３０ｄに設けられた第２螺子部３０ｓと、を有し、第１螺子部２２ｓと第２螺子部３０ｓとは、互いに嵌め合わされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムと、
前記ステム上に設けられた半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を前記ステム上において覆うキャップと、
を備え、
前記ステムは、前記ステムの外周面に設けられた第１螺子部を有し、
前記キャップは、筒状の側壁部と、前記側壁部の一端を覆う天井部と、前記側壁部の他端の内周面に設けられた第２螺子部と、を有し、
前記第１螺子部と前記第２螺子部とは、互いに嵌め合わされることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記ステムは、第１部材と、前記第１部材上に設けられた第２部材と、を有し、
前記第１部材と、前記第２部材と、前記半導体レーザ素子とは、前記側壁部の軸線方向に沿って順に配置されており、
前記第１部材は、前記第２部材が設けられた第１部分と、前記第１部分を前記軸線方向を軸として囲む第２部分と、を含み、
前記第１螺子部は前記第２部材の外周面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記キャップの他端は、前記第２部分と接触を成していることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
封止部材をさらに備え、
前記封止部材は、前記他端と前記第２部分との間に挟まれていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記キャップは金属からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記天井部に設けられたレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記第２螺子部は螺旋状に延びる凸部であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記第２螺子部は螺旋状に延びる凹部であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項９】
半導体レーザ素子をステム上において覆うためのキャップであって、
筒状の側壁部と、
前記側壁部の一端を覆う天井部と、
前記側壁部の他端の内周面に設けられた螺子部と、
を備えることを特徴とする光モジュール用キャップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュール及び光モジュール用キャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光モジュールでは、ステム上に設けられたレーザ素子は、窓部を有するキャップによって封止される。このキャップは、溶接によりステムに接着される（特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７６８２５号公報
【特許文献２】特開平１１−２５１６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶接工程では、アーク放電などを用いてキャップをステムに接着するので、溶接時に熱が発生する。この熱によってレーザ素子にダメージが与えられるおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、キャップの取り付け時におけるレーザ素子へのダメージを抑制可能な構造を有する光モジュール及び光モジュール用キャップ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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る光モジュールは、（ａ）ステムと、（ｂ）前記ステム上に設けられた半導体レーザ素子と、（ｃ）前記半導体レーザ素子を前記ステム上において覆うキャップと、を備える。前記ステムは、前記ステムの外周面に設けられた第１螺子部を有し、前記キャップは、筒状の側壁部と、前記側壁部の一端を覆う天井部と、前記側壁部の他端の内周面に設けられた第２螺子部と、を有し、前記第１螺子部と前記第２螺子部とは、互いに嵌め合わされる。
【０００７】
この光モジュールにおいては、ステムの外周面に第１螺子部が設けられ、キャップが有する側壁部の他端における内周面に第２螺子部が設けられている。そして、第１螺子部と第２螺子部とが互いに嵌め合わされる。このように、ネジ止めによってキャップをステムに取り付けることができる。このため、溶接を行うことなくキャップをステムに取り付けることができ、キャップの取り付け時における半導体レーザ素子へのダメージを抑制することが可能となる。
【０００８】
前記ステムは、第１部材と、前記第１部材上に設けられた第２部材と、を有してもよく、前記第１部材と、前記第２部材と、前記半導体レーザ素子とは、前記側壁部の軸線方向に沿って順に配置されてもよく、前記第１部材は、前記第２部材が設けられた第１部分と、前記第１部分を前記軸線方向を軸として囲む第２部分と、を含んでもよく、前記第１螺子部は前記第２部材の外周面に設けられていてもよい。この場合、第１螺子部と第２螺子部とを嵌め合わせ、キャップの他端がステムの第１部材の第２部分に当接するまで締めることができる。このため、ステムに対するキャップの位置を規定することが可能となる。
【０００９】
前記キャップの他端は、前記第２部分と接触を成していてもよい。この場合、キャップの他端とステムの第１部材の第２部分とが接触を成すことにより、キャップとステムとによって囲まれた空間の気密性を向上することができる。
【００１０】
光モジュールは、封止部材をさらに備えてもよい。この場合、前記封止部材は、前記他端と前記第２部分との間に挟まれていてもよい。この場合、封止部材によって、キャップとステムとによって囲まれた空間の気密性をさらに向上することができる。
【００１１】
前記キャップは金属から構成されていてもよい。金属製のキャップを用いた場合においても、溶接を行うことなくステムに取り付けることができ、キャップの取り付け時における半導体レーザ素子へのダメージを抑制することが可能となる。
【００１２】
光モジュールは、前記天井部に設けられたレンズをさらに備えてもよい。天井部にレンズを有するキャップを用いた場合においても、溶接を行うことなくステムに取り付けることができ、キャップの取り付け時における半導体レーザ素子へのダメージを抑制することが可能となる。
【００１３】
前記第２螺子部は螺旋状に延びる凸部であってもよいし、前記第２螺子部は螺旋状に延びる凹部であってもよい。
【００１４】
本発明に係る光モジュール用キャップは、半導体レーザ素子をステム上において覆うためのキャップである。この光モジュール用キャップは、筒状の側壁部と、前記側壁部の一端を覆う天井部と、前記側壁部の他端の内周面に設けられた螺子部と、を備える。
【００１５】
この光モジュール用キャップにおいては、側壁部の他端の内周面に第２螺子部が設けられている。この光モジュール用キャップを、外周面に第１螺子部が設けられたステムに取り付ける場合、ネジ止めによって光モジュール用キャップをステムに取り付けることができる。このため、溶接を行うことなく光モジュール用キャップをステムに取り付けることができ、キャップの取り付け時における半導体レーザ素子へのダメージを抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、キャップの取り付け時におけるレーザ素子へのダメージを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る光モジュールを概略的に示す上方斜視図である。
【図２】図１の光モジュールの軸に沿った断面を概略的に示す図である。
【図３】図１の光モジュールの製造方法を示す工程図である。
【図４】光モジュール用のキャップの変形例を概略的に示す下方斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る光モジュールを概略的に示す図である。図１に示されるように、光モジュール１は、例えば軸線Ｘを軸とした同軸型の光モジュールであって、パッケージ１０と、半導体レーザ素子１１と、サブマウント１２と、搭載部材１３と、を備えている。
【００２０】
パッケージ１０は、半導体レーザ素子１１、サブマウント１２及び搭載部材１３を覆うように設けられている。半導体レーザ素子１１、サブマウント１２及び搭載部材１３は、パッケージ１０によって提供される気密の空間内に収容されている。また、パッケージ１０は、ステム２０と、複数のリードピン２３と、キャップ３０と、レンズ３１と、を有している。
【００２１】
ステム２０は、軸線Ｘに交差する面２０ａを有し、この面２０ａ上に半導体レーザ素子１１、サブマウント１２及び搭載部材１３が搭載される。ステム２０は、例えば鉄などから構成されている。また、ステム２０には、軸線Ｘ方向に延びる複数の貫通孔２０ｄが設けられている。これらの貫通孔２０ｄにはリードピン２３が通されており、リードピン２３とステム２０との間は封止部材２４によって封止されている。封止部材２４としては、低融点ガラスなどが用いられる。
【００２２】
キャップ３０は、ステム２０上に設けられ、軸線Ｘを軸とした中空の円筒部材である。キャップ３０は、例えば鉄ニッケル合金などから構成されている。このキャップ３０は、軸線Ｘを軸とした筒状の側壁部３０ａと、側壁部３０ａの一端を覆う天井部３０ｂとを有している。また、側壁部３０ａの他端は、ステム２０に固定されている。天井部３０ｂには、軸線Ｘ周りに開口部３０ｃが設けられている。レンズ３１は、この開口部３０ｃに嵌合されて保持されており、レンズ３１と開口部３０ｃとの間は低融点ガラスなどの封止部材によって封止されている。
【００２３】
半導体レーザ素子１１は、例えばIII族窒化物の半導体レーザ素子であって、活性層を含む。この半導体レーザ素子１１は、軸線Ｘに沿って光を出力する。サブマウント１２は、半導体レーザ素子１１を搭載する。半導体レーザ素子１１とサブマウント１２とは、導電性の接着剤を介して互いに固定されている。搭載部材１３は、例えばヒートシンクであって、熱伝導性に優れた金属から構成されている。この搭載部材１３は、ステム２０上に設けられる。搭載部材１３は、ステム２０の面２０ａに接合されている。また、搭載部材１３は、軸線Ｘに沿った搭載面１３ａを有し、搭載面１３ａにサブマウント１２を搭載する。
【００２４】
次に、ステム２０とキャップ３０とを固定するための構造をより詳細に説明する。図２は、図１の光モジュールの軸線Ｘに沿った断面を概略的に示す図である。図２に示されるように、ステム２０は、第１部材２１及び第２部材２２を含む。第１部材２１は、軸線Ｘを軸とした円板状の部材であって、軸線Ｘに交差する支持面２１ａと、支持面２１ａと反対側の裏面２１ｂと、を有している。第１部材２１の軸線Ｘ方向の長さＨ１は、例えば０．５ｍｍ程度、第１部材２１の外径Ｄ１は、例えば５．６ｍｍ程度である。また、第１部材２１は、第１部分２１１と第２部分２１２とを含む。第１部分２１１は、軸線Ｘを含み、例えば３．２ｍｍ程度の外径を有する。この第１部分２１１には、軸線Ｘ方向に延びる複数の貫通孔２１ｄが設けられている。第２部分２１２は、第１部分２１１を軸線Ｘ周りに囲む環状の部分である。
【００２５】
第２部材２２は、軸線Ｘを軸とした円柱状の部材であって、第１部材２１の第１部分２１１上に設けられており、第２部分２１２上には設けられていない。第２部材２２は、軸線Ｘに交差する支持面２２ａと、第１部材２１の支持面２１ａに接合を成す固定面２２ｂを有している。この支持面２２ａは、面２０ａを成している。すなわち、第１部材２１と、第２部材２２と、半導体レーザ素子１１とは、軸線Ｘ方向に沿って順に配置されている。第２部材２２の軸線Ｘ方向の長さＨ２は、例えば１〜３ｍｍ程度、第２部材２２の外径Ｄ２は、例えば３．２ｍｍ程度である。第１部材２１の外周面２１ｃから第２部材２２の外周面２２ｃまでの距離Ｄ１２は、例えば１．１５ｍｍ程度である。第２部材２２には、第１部材２１の貫通孔２１ｄと対応する位置に、軸線Ｘ方向に延びる複数の貫通孔２２ｄが設けられている。第２部材２２の貫通孔２２ｄと第１部材２１の貫通孔２１ｄとは、繋がっており、ステム２０を軸線Ｘ方向に貫く貫通孔２０ｄを成している。また、第２部材２２は、外周面２２ｃに設けられた第１螺子部２２ｓを有している。この第１螺子部２２ｓは、外周面２２ｃよりも窪んだネジ溝（凹部）であって、外周面２２ｃの全体にわたり螺旋状に延びている。
【００２６】
キャップ３０は、側壁部３０ａの他端の内周面３０ｄに設けられた第２螺子部３０ｓを有している。この第２螺子部３０ｓは、内周面３０ｄから突出したネジ山（凸部）であって、内周面３０ｄに沿って螺旋状に延びている。側壁部３０ａの外径Ｄｏｕｔは例えば３．６ｍｍ程度、内径Ｄｉｎは例えば３．２ｍｍ程度である。第２部材２２の第１螺子部２２ｓとキャップ３０の第２螺子部３０ｓとは、ネジ止めされて互いに嵌め合わされる。第１螺子部２２ｓと第２螺子部３０ｓとがネジ止めされた状態で、キャップ３０の他端は、第１部材２１の第２部分２１２の支持面２１ａに接触を成している。
【００２７】
第１螺子部２２ｓの底部と貫通孔２０ｄとの距離Ｗは、ネジ止めのために加えられる力が封止部材２４に影響を及ばさない程度の大きさであって、例えば０．３ｍｍ程度である。この距離Ｗに応じて、第１螺子部２２ｓの深さ及び第２螺子部３０ｓの高さが定められる。
【００２８】
次に、光モジュール１の製造方法を説明する。図３は、図１の光モジュールの製造方法を示す図である。図３に示されるように、まず、ステム準備工程Ｓ０１では、ステム２０を準備する。具体的に説明すると、まず、第１部材２１及び第２部材２２を準備する。第１部材２１は、例えば鉄から構成された所定の大きさを有する板材を準備し、この板材の予め定められた位置に複数の貫通孔２１ｄを形成することにより形成される。この第１部材２１は、貫通孔２１ｄが設けられた第１部分２１１と、第１部分２１１を囲む第２部分２１２とを有する。第２部材２２は、例えば鉄から構成された所定の大きさを有する板材を準備し、この板材の予め定められた位置に複数の貫通孔２２ｄを形成することにより形成される。そして、第２部材２２の外周面に、例えばダイスを用いた切削加工によって、第１螺子部２２ｓを形成する。次に、複数の貫通孔２１ｄと複数の貫通孔２２ｄとをそれぞれ位置合わせしながら、第１部材２１の第１部分２１１上に第２部材２２を例えば銀ロウを用いて接合する。これによって、ステム２０が形成される。また、貫通孔２１ｄと貫通孔２２ｄとによって、貫通孔２０ｄが形成される。
【００２９】
次に、キャップ準備工程Ｓ０２では、キャップ３０を準備する。例えば固形溶着剤を使用して、キャップ３０の天井部３０ｂに設けられた開口部３０ｃにレンズ３１を取り付けることによって、キャップ３０を形成する。このとき、固形溶着剤を加熱溶融することによって、レンズ３１を開口部３０ｃに固着する。そして、キャップ３０の他端の内周面３０ｄに、例えばタップを用いた切削加工によって、第２螺子部３０ｓを形成する。リードピン取付工程Ｓ０３では、複数のリードピン２３を複数の貫通孔２０ｄにそれぞれ挿通し、封止部材２４によってリードピン２３をステム２０に固定する。搭載部材及びサブマウント搭載工程Ｓ０４では、第２部材２２の支持面２２ａ上に搭載部材１３を配置し、支持面２２ａと搭載部材１３とを接合する。そして、搭載部材１３の搭載面１３ａにサブマウント１２を搭載する。半導体レーザ素子搭載工程Ｓ０５では、例えば導電性の接着剤を用いて、半導体レーザ素子１１をサブマウント１２に固定する。ワイヤボンディング工程Ｓ０６では、リードピン２３と半導体レーザ素子１１又はサブマウント１２とをワイヤを用いて接続する。
【００３０】
キャップ取付工程Ｓ０７では、ステム２０とキャップ３０とをネジ止めして互いに固定する。具体的に説明すると、第２部材２２の外周面２２ｃに設けられた第１螺子部２２ｓと、キャップ３０の内周面３０ｄに設けられた第２螺子部３０ｓとをネジ止めして、互いに嵌め合わせる。そして、キャップ３０の他端が第１部材２１の第２部分２１２と接触を成すまでネジ止めする。以上のようにして、光モジュール１が作製される。
【００３１】
光モジュール１では、ステム２０の第２部材２２の外周面２２ｃに第１螺子部２２ｓが設けられ、キャップ３０の側壁部３０ａの他端の内周面３０ｄに第２螺子部３０ｓが設けられている。そして、第１螺子部２２ｓと第２螺子部３０ｓとが互いに嵌め合わされる。このように、ネジ止めによってキャップ３０をステム２０に取り付けることができる。このため、溶接を行うことなくキャップ３０をステム２０に取り付けることができるので、溶接時の熱及びアーク放電などによる半導体レーザ素子１１へのダメージを防止できる。その結果、キャップシール時における半導体レーザ素子１１へのダメージを抑制することが可能となる。
【００３２】
また、キャップ３０の他端は、ステム２０の第１部材２１の第２部分２１２と接触を成している。このため、第１螺子部２２ｓと第２螺子部３０ｓとの間から、パッケージ１０内のガスが外部にリークしたとしても、キャップ３０の他端と第２部分２１２との接触によって、パッケージ１０内のガスの外部へのリーク量を低減できる。その結果、パッケージ１０によって提供される空間の気密性を向上することができる。
【００３３】
また、キャップ３０の他端が第２部分２１２と接触を成すことによって、ステム２０に対するキャップ３０の位置を規定することができる。すなわち、半導体レーザ素子１１に対するレンズ３１の位置を規定することができる。これにより、キャップ３０が第２部分２１２に当接するまでキャップ３０とステム２０とをネジ止めすればよく、ネジ止めの微調整が不要となる。
【００３４】
図４は、キャップ３０の変形例を概略的に示す下方斜視図である。図４に示されるように、このキャップ３０は、封止部材３２をさらに備える点において、上述した実施形態のキャップ３０と相違している。
【００３５】
封止部材３２は、環状の部材であって、キャップ３０の他端の下周縁に沿ってキャップ３０に設けられている。この封止部材３２は、例えば樹脂から構成されている。変形例のキャップ３０を用いた光モジュール１では、封止部材３２が、側壁部３０ａの他端とステム２０の第１部材２１の第２部分２１２との間に挟まれている。
【００３６】
以上の変形例のキャップ３０を用いた場合においても、上述した実施形態の光モジュール１と同様の効果が奏される。また、変形例のキャップ３０を用いた場合、封止部材３２は、側壁部３０ａの他端とステム２０の第１部材２１の第２部分２１２との間に挟まれる。このため、封止部材３２によってステム２０とキャップ３０との間を封止することができ、パッケージ１０によって提供される空間の気密性をさらに向上することができる。
【００３７】
なお、本発明に係る光モジュール及び光モジュール用キャップは上記実施形態に記載したものに限定されない。例えば、上記実施形態では、第１螺子部２２ｓが螺旋状の凹部で第２螺子部３０ｓが凸部であるが、第１螺子部２２ｓが凸部で第２螺子部３０ｓが凹部であってもよい。
【００３８】
また、第１螺子部２２ｓ及び第２螺子部３０ｓは、螺旋状に連続している必要はなく、第１螺子部２２ｓと第２螺子部３０ｓとによってステム２０とキャップ３０とをネジ止めできる形状であればよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…光モジュール、１１…半導体レーザ素子、２０…ステム、２１…第１部材、２２…第２部材、２２ｃ…外周面、２２ｓ…第１螺子部、３０…キャップ、３０ａ…側壁部、３０ｂ…天井部、３０ｄ…内周面、３０ｓ…第２螺子部、３１…レンズ、３２…封止部材、２１１…第１部分、２１２…第２部分、Ｘ…軸線。
【図１】
2014075536.tif 000003
【図２】
2014075536.tif 000004
【図３】
2014075536.tif 000005
【図４】
2014075536.tif 000006