(57)【要約】【課題】  光学部品に対する温度制御手段を、低融点の接合媒体を溶融させる加熱手段に利用することで、装置を構成する部品点数を少なくして組立作業を容易にしたり、装置の小型化及びコストダウンを可能にする固体レーザ装置における光学部品の取付方法を提供する。【解決手段】  保持部材７を介して基台３上に光学部品６を固着すると共に、基台３を温度制御手段２で温度制御するようにした構成の固体レーザ装置において、基台３と保持部材７の間に低融点の接合媒体９を介在させ、温度制御手段２を加熱手段として接合媒体９を溶融させ、基台３上に光学部品６を固着させるようにした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持部材を介して基台上に光学部品を固着すると共に、当該基台を温度制御手段で温度制御するようにした構成の固体レーザ装置において、前記基台と保持部材の間に低融点の接合媒体を介在させ、前記温度制御手段を加熱手段として接合媒体を溶融させ、基台上に光学部品を固着させることを特徴とした固体レーザ装置における光学部品の取付方法。
【請求項２】
予め保持部材に固着した光学部品をマニピュレータで保持した状態で、固体レーザ装置を通常作動させてアライメント調整を行った後に、レーザ光の照射を停止して前記温度制御手段で基台を高温状態にして前記光学部品の接合を行い、その後に前記温度制御手段で基台を常温状態に戻して接合媒体を固化させる請求項１に記載した固体レーザ装置における光学部品の取付方法。
【請求項３】
前記低融点の接合媒体は融点が８０〜１４０度の範囲内であって、半田を含む低融点金属材料又は熱伝導性接着剤である請求項１又は２の固体レーザ装置における光学部品の取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持部材を介して基台上に光学部品を取り付ける固体レーザ装置における光学部品の取付方法に関するものであって、特に保持部材を介して基台上に固着して光軸調整した光学部品に対し、基台を介して温度制御手段で温度制御するようにした構成の固体レーザ装置に適用する。
【背景技術】
【０００２】
本発明が実施対象とする固体レーザ装置には、例えば特許文献1などのように、半導体レーザ（ＬＤ）光を集光した励起光で共振器を励起し、発生した高調波を光源とする半導体レーザ励起固体レーザ装置や、特許文献２などのように、半導体レーザ（ＬＤ）光を集光レンズで集光し、光通信などの励起光源とする光半導体モジュールなどがある。
【０００３】
これらの固体レーザ装置では、光学部品（前者の場合は共振器のレーザ媒質や非線形素子など、後者の場合は集光レンズや光ファイバなど）は、保持部材を介して基台上に固着した状態で使用されるが、半導体レーザ（ＬＤ）側との光軸を一致させて効率的に出力光を得るためには、保持部材を含む光学部品の加工精度及び取付け位置精度を高精度にする必要がある。
【０００４】
また、半導体レーザ（ＬＤ）光などを励起用とした高出力の固体レーザ装置では、光学部品に対する温度変化によって光軸にズレを生じ、結合損失で発光効率を低下させるので、熱伝導率の良い金属材料を放熱用の基台上に載置して使用すると共に、ペルチェ素子及びサーミスタなどを用いた温度制御手段によって、光学部品が所望の一定温度になるように基台を介して温度制御を行って出力の安定化を図っている。
【０００５】
特に、基台上に保持部材を介して光学部品を取り付ける際には、接着剤や半田その他の接合媒体が用いられるが、光学部品の取付方法として例えば特許文献3のように自己制御性サーミスタを設け、当該サーミスタで半田などの接合媒体を加熱溶融するものや、特許文献４のようにペルチェ素子をレーザの設定温度に保持した状態で、光学部品をペルチェ素子の所定位置に接着剤で固定するもの、などが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２１０８９９号公報
【特許文献２】特許第２９８８４３２号公報
【特許文献３】特開平１０−５６２３７号公報
【特許文献４】特開２０００−２６１０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献3及び特許文献４などを含む従来技術の場合には、光学部品に対する温度制御手段とは別途に、接着剤その他の加熱媒体を溶融させる加熱手段を設ける必要があったので、装置を構成する部品点数が増加して組立作業を繁雑にしたり、装置の小型化及びコストダウンを阻害すると共に、光軸の調整作業を繁雑にする恐れがあるなど、改善を必要とする課題があった。
【０００７】
そこで本発明では、これら従来技術の課題を解決し得る固体レーザ装置における光学部品の取付方法を提供するものであって、特に光学部品に対する温度制御手段を、低融点金属材料や熱伝導性接着剤その他の低融点の接合媒体を溶融させる加熱手段に兼用して使用することによって、上記した従来技術の課題を解決するようにした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、保持部材を介して基台上に光学部品を固着すると共に、当該基台を温度制御手段で温度制御するようにした構成の固体レーザ装置において、前記基台と保持部材の間に低融点の接合媒体を介在させ、前記温度制御手段を加熱手段として接合媒体を溶融させ、基台上に光学部品を固着させることを特徴とした固体レーザ装置における光学部品の取付方法である。（請求項１）
【０００９】
請求項１の固体レーザ装置における光学部品の取付方法において、予め保持部材に固着した光学部品をマニピュレータで保持した状態で、固体レーザ装置を通常作動させてアライメント調整を行った後に、レーザ光の照射を停止して前記温度制御手段で基台を高温状態にして前記光学部品の接合を行い、その後に前記温度制御手段で基台を常温状態に戻して接合媒体を固化させる形態を採ることができる。（請求項２）
【００１０】
請求項１又は２の固体レーザ装置における光学部品の取付方法において、前記低融点の接合媒体は融点が８０〜１４０度の範囲内であって、半田を含む低融点金属材料又は熱伝導性接着剤である形態を採ることができる。（請求項３）
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の光学部品の取付方法によると、固体レーザ装置の温度制御手段を、低融点の接合媒体を溶融する加熱手段としても利用することにより、装置を構成する部品点数を少なくして組立作業を容易にしたり、装置の小型化及びコストダウンを可能にすることができる。
【００１２】
請求項２の光学部品の取付方法によると、マニピュレータで光学部品を保持して通常の使用状態と同じ温度（常温）条件下でアライメント調整を行い、その後に接合媒体を加熱溶融する際に基台の熱膨張などで一時的に調整位置ズレを生じても、再度常温に戻すことで当初のアライメント調整位置を確保できる。
【００１３】
また、保持部材を含む光学部品の加工精度などが必ずしも高精度でない場合であっても、これらの精度を補正する状態でアライメント調整が行われるので、容易な調整作業によって半導体レーザ（ＬＤ）側との光軸を一致させて効率的に出力光を得ることが可能である。
【００１４】
さらに、ねじ類などを用いて機械的に固着する従来技術に比べて、低融点で熱伝導性のある接合媒体による固着手段は、基台及び保持部材と機械的及び熱的にも一体化されて温度変化の影響を受けにくいので、レーザ光の位置変動および環境温度に対する安定性なども向上する。
【００１５】
請求項３の光学部品の取付方法によると、融点が８０〜１４０度の範囲内の低融点接合媒体を使用することによって、固体レーザ装置の通常運転時における最高温度以上を融点の下限とし、光学部品や保持部材及び両者の接合手段に対して変質及び変形を生じさせない温度を融点の上限とした範囲内で、公知の低融点接合媒体である半田を含む低融点金属材料又は熱伝導性接着剤を使用することができる。
【実施例】
【００１６】
本発明の固体レーザ装置における光学部品の取付方法について、本発明を半導体レーザ装置の励起用光源に適用した添付図面の実施例に基づき詳細に説明するが、励起用光源は図１〜３の模式図のように、載置台１上に温度制御手段の加熱及び冷却する温度制御素子であるペルチェ素子２を介してＬ字状に形成した基台３を設け、基台３の垂直面板３Ａには半導体レーザダイオード（ＬＤ）４を装着すると共に、温度制御手段の温度センサであるサーミスタ５を装着している。
【００１７】
また、基台３は放熱性を高めるために熱伝導率の良い金属材料で形成すると共に、基台３の水平面板３Ｂ上には光学部品６である集光レンズを装着するが、光学部品６は金属プレート又は絶縁基板にメタライズした保持部材７に対し、エポキシ系やシリコン系などの接着剤又は低融点ガラス或いは熱伝導性接着剤などによる公知の接合手段で予め固着されており、この保持部材７を介して基台３上に光学部品６を接合して一体に固着する。
【００１８】
なお、温度制御手段は半導体レーザ装置などに用いられている公知のものであって、加熱及び冷却素子であるペルチェ素子２と、温度センサであるサーミスタ５と、これらペルチェ素子２とサーミスタ５に接続された温度制御回路（図示を省略）とで構成され、ペルチェ素子２に対して温度制御回路から電圧を印加させ、電流を制御してペルチェ素子２を所望の設定温度に加熱又は冷却することが可能である。
【００１９】
上記接合手順は、図１で示すように保持部材７と一体にした光学部品６をマニピュレータ８で保持し、半導体レーザダイオード（ＬＤ）４を作動してマニピュレータ８で光学部品６の位置を可変させ、半導体レーザダイオード（ＬＤ）４との光軸を調整して位置決めするアライメント調整を行うが、このアライメント調整はペルチェ素子２及びサーミスタ５を含む温度制御手段を常温（例えば、３０度）に設定して行われる。
【００２０】
次に、半導体レーザダイオード（ＬＤ）４の作動を停止し、図２で示すようにマニピュレータ８で光学部品６をアライメント調整位置に保持したままの状態で、基台３の水平面板３Ｂと保持部材７との間に低融点で且つ熱伝導性を備えた接合媒体９を挿入すると共に、温度制御手段の設定温度を常温から接合媒体９が溶融可能な高温（８０〜１４０度）に設定変更し、接合媒体９を加熱溶融して水平面板３Ｂと保持部材７を接合させる。
【００２１】
接合媒体９は、少なくとも適用する固体レーザ装置の通常運転時における最高温度以上を融点の下限とし、光学部品６や保持部材７及び両者の接合手段に対して変質及び変形を生じさせない温度を融点の上限とした低融点であって且つ、基台３及び保持部材７を介してペルチェ素子２による恒温作用を光学部品６に伝達できるように、熱伝導性を備えていることが望ましい。
【００２２】
例えば、この接合媒体９として使用可能な熱伝導性接合部材としては、Ｓｎ−Ｉｎ系やＳｎ−Ｂｉ系の共晶ハンダその他の合金による低融点金属材料や、有機バインダに熱伝導性フィラーを含有させた低融点の熱伝導性接着剤など、公知の各種熱伝導性接合部材の中から、融点が８０〜１４０度程度の低融点材料を所望に選択して採用することができる。
【００２３】
次に、溶融した接合媒体９の固化を完了させるためには常温に戻す必要があり、温度制御手段であるペルチェ素子２による加熱を停止して自然冷却することも可能であるが、常温に戻す迄に時間を要するので、再度設定温度を常温（例えば、３０度）に変更して強制冷却を行うようにし、この強制冷却中も図３で示すようにマニピュレータ８によって、光学部品６のアライメント調整位置に対する保持が行われ、常温に復帰して接合媒体９が確実に固化した時点で光学部品６からマニピュレータ８を取り外す。
【００２４】
このように、基台３の水平面板３Ｂ上に保持部材７を介して集光レンズその他の光学部品６を固着することができるが、この取付方法ではペルチェ素子２を含む固体レーザ装置の温度制御手段を、低融点の接合媒体９を溶融する加熱手段としても利用することにより、装置を構成する部品点数をすくなくして組立作業を容易にしたり、装置の小型化及びコストダウンを可能にすることができる。
【００２５】
また、アライメント調整を行う際には、マニピュレータ８で光学部品６と保持部材７を保持して通常の使用状態と同じ温度（常温）条件下で行い、その後に低融点の接合媒体９を加熱溶融して基台３上に固着する際には、当該基台３の熱膨張などによって一時的に調整位置にズレを生ずる場合もあるが、再度常温に戻すことによって当初のアライメント調整位置を確保することができる。
【００２６】
また、保持部材７を含む光学部品６の加工精度などが必ずしも高精度でない場合であっても、これらの精度を補正する状態でアライメント調整が行われるので、容易な調整作業によって半導体レーザ（ＬＤ）側との光軸を一致させて効率的に出力光を得ることが可能である。
【００２７】
さらに、ねじ類などを用いて機械的に固着する従来技術に比べて、低融点で熱伝導性のある接合媒体９による固着手段は、基台３及び保持部材７と機械的及び熱的にも一体化されて温度変化の影響を受けにくいので、レーザ光の位置変動および環境温度に対する安定性なども向上する。
【００２８】
なお、上記実施例では半導体レーザ装置の励起用光源に適用したが、この励起光源で共振器を励起して高調波を発生する高調波発生装置や、両者が一体に組み込まれた半導体レーザ励起固体レーザ装置や、半導体レーザ（ＬＤ）光を集光レンズで集光して光通信などの励起光源とする光半導体モジュールなど、各種の半導体レーザ装置に対しても同様の技術思想に基づいて適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の固体レーザ装置における光学部品の取付方法を、半導体レーザ装置の励起用光源に適用した実施例図であって、アライメント調整状態を模式図を示す。
【図２】本発明の固体レーザ装置における光学部品の取付方法を、半導体レーザ装置の励起用光源に適用した実施例図であって、接合媒体による光学部品の固着状態を模式図を示す。
【図３】本発明の固体レーザ装置における光学部品の取付方法を、半導体レーザ装置の励起用光源に適用した実施例図であって、光学部品の固着完了状態を模式図を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１  載置台
２  ペルチェ素子（温度制御手段）
３  （熱伝導性の）基台
３Ａ  （基台３の）垂直面板
３Ｂ  （基台３の）水平面板
４  半導体レーザ（ＬＤ）
５  サーミスタ
６  光学部品（集光レンズ）
７  保持部材
８  マニピュレータ
９  接合媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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