(57)【要約】【課題】長波長のレーザ光を出射する場合でも効果的に有機物を除去することができ、これにより性能を長期に渡って維持することのできる半導体レーザモジュールを提供する。【解決手段】半導体レーザモジュール１は、パッケージ筐体１０と、パッケージ筐体１０に収容されてレーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ素子２０と、レーザ光をパッケージ筐体１０の外部に伝搬する光ファイバ５１と、パッケージ筐体１０の内面に設けられてレーザ光の一部を第３次高調波のレーザ光Ｌ５に変換する非線形光学部材６０とを備えている。パッケージ筐体１０の内面には、第３次高調波のレーザ光Ｌ５によって活性化される光触媒層７０が形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ筐体と、
前記パッケージ筐体に収容されてレーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザ光を前記パッケージ筐体の外部に伝搬する光ファイバと、
前記パッケージ筐体の内面に設けられて前記レーザ光の一部を第３次高調波のレーザ光に変換する非線形光学部材と
を備え、
前記パッケージ筐体の内面の少なくとも一部には、前記第３次高調波のレーザ光により活性化される光触媒層が形成されている
ことを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
前記パッケージ筐体は、
前記半導体レーザ素子が実装される基板と、
前記基板を取り囲む枠体であって、前記レーザ光が前記光ファイバを介して前記パッケージ筐体の外部に伝搬する際に前記レーザ光が通過する開口が形成された開口側壁を含む枠体と、
前記枠体に載置される蓋体と
を有し、
前記非線形光学部材は、前記蓋体における前記開口側壁の近傍に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】
前記基板における前記非線形光学部材と対向する部分に前記レーザ光を反射させる反射部が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項４】
前記反射部は金からなることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項５】
前記パッケージ筐体は、
前記半導体レーザ素子が搭載される基板と、
前記基板を取り囲む枠体であって、前記レーザ光が前記光ファイバを介して前記パッケージ筐体の外部に伝搬する際に前記レーザ光が通過する開口が形成された開口側壁を含む枠体と、
前記枠体に載置される蓋体と
を有し、
前記非線形光学部材は、前記開口を包囲するように前記開口側壁に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項６】
前記光触媒層が前記蓋体の内面に形成されていることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項７】
前記非線形光学部材は非晶質材料からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項８】
前記非線形光学部材は反転対称性を有する結晶材料からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項９】
前記光触媒層は紫外光によって活性化されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１０】
前記光触媒層は、酸化チタン（ＴｉＯ2）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザモジュールに係り、特に長波長のレーザ光を出射する半導体レーザモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パッケージ筐体内に半導体レーザ素子を配置して、該半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を光ファイバを介してパッケージ筐体の外部に出射する半導体レーザモジュールが使用されている。このような半導体レーザモジュールのパッケージ筐体内には、パッケージ筐体そのものの汚れやパッケージ筐体内に収容された光学系の汚れ、或いはレンズの接着剤からのアウトガスに起因する有機物が存在（浮遊）していることがある。そして、このような有機物が半導体レーザ素子の出射面などに付着すると、該有機物によりレーザ光が吸収されて高温となる結果、半導体レーザ素子が破損してしまうおそれがある。
【０００３】
このような問題を解決するために、従来技術（例えば、特許文献１参照）では、パッケージ筐体の内部に有機物吸着材を設けることによりパッケージ筐体内の有機物を除去することが行われている。しかしながら、このような有機物吸着材は、時間の経過とともに有機物の吸着性能が低下してしまうため、長期に渡って満足な吸着性能を維持することができない。このように有機物吸着材には使用限度が存在するため、有機物吸着材の使用限度によって半導体レーザモジュールの寿命が決定されてしまう。その結果、半導体レーザモジュールの本来の寿命（半導体レーザモジュールの性能が本来的に維持される期間）に渡って半導体レーザモジュールを使用できなくなるおそれがある。
【０００４】
この問題を解決するために、他の従来技術（例えば、特許文献２参照）では、半導体レーザ素子の出射面に光触媒層を形成することが行われている。これによれば、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光によって光触媒が活性化される結果、半導体レーザ素子の出射面に付着した有機物が分解されて除去される。このように、特許文献２によれば、有機物吸着剤を使用することなく光触媒効果によって有機物を除去することができるため、有機物吸着材によって半導体レーザモジュールの寿命が決定されてしまうことがない。したがって、特許文献２によれば、特許文献１と比較して長期に渡って半導体レーザモジュールの性能を維持することができる。
【０００５】
しかしながら、現在、このような光触媒は、波長が４００ｎｍ程度又はそれ以下の光（いわゆる紫外光）によって活性化されるものが一般的であるため、長波長のレーザ光（例えば、波長が９００ｎｍ以上のレーザ光）を出射する半導体レーザモジュールに対して特許文献２の方法を用いることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１０１１１６号公報
【特許文献２】特開２００６−１８６２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、長波長のレーザ光を使用する場合でも効果的に有機物を除去することができ、これにより性能を長期に渡って維持することのできる半導体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】
【０００８】
本発明の一態様によれば、長波長のレーザ光を出射する場合でも効果的に有機物を除去することができ、これにより性能を長期に渡って維持することのできる半導体レーザモジュールが提供される。この半導体レーザモジュールは、パッケージ筐体と、上記パッケージ筐体に収容されてレーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子から出射された上記レーザ光を上記パッケージ筐体の外部に伝搬する光ファイバと、上記パッケージ筐体の内面に設けられる非線形光学部材とを備えている。上記非線形光学部材は上記レーザ光の一部を第３次高調波のレーザ光に変換するものである。上記パッケージ筐体の内面の少なくとも一部には、上記第３次高調波のレーザ光により活性化される光触媒層が形成されている。
【０００９】
このように、本発明の一態様によれば、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の一部（光ファイバに光結合しない非結合光）を非線形光学部材により第３次高調波のレーザ光に変換することができるため、長波長のレーザ光を使用した場合でも光触媒層を活性化させることができる。すなわち、本発明の第１の態様によれば、長波長のレーザ光を使用した場合でも活性化した光触媒層によりパッケージ筐体内の有機物を除去することができるため、半導体レーザ素子の出射面などに有機物が付着することが軽減される。したがって、半導体レーザモジュールの性能を長期に渡って維持することが可能となる。
【００１０】
ここで、上記パッケージ筐体は、上記半導体レーザ素子が実装される基板と、上記基板を取り囲む枠体と、上記枠体に載置される蓋体とを有してもよい。上記枠体は、上記レーザ光が上記光ファイバを介して上記パッケージ筐体の外部に伝搬する際に上記レーザ光が通過する開口が形成された開口側壁を含んでもよい。この場合において、上記非線形光学部材は、上記蓋体における上記開口側壁の近傍に設けられていることが好ましい。このような構成によれば、非線形光学部材が開口側壁の近傍に設けられていることにより、非結合光を効果的に第３次高調波のレーザ光に変換することができる。また、非線形光学部材を蓋体に設置することができるため、製造工程を簡略化することが可能となる。ここで、上記基板における上記非線形光学部材と対向する部分に上記レーザ光を反射させる反射部が形成されていることが好ましい。このような構成により、非結合光を反射部で反射させることができるため、非結合光を効果的に非線形光学部材に入射させることができる。また、パッケージ筐体の温度が局所的に上昇してしまうことが防止される。なお、上記反射部を金で形成してもよい。これにより、反射部の反射率を増大させることができる。
【００１１】
また、上記パッケージ筐体は、上記半導体レーザ素子及び上記光結合手段が実装される基板と、上記基板を取り囲む枠体と、上記枠体に載置される蓋体とを有してもよい。上記枠体は、上記レーザ光が上記光ファイバを介して上記パッケージ筐体の外部に伝搬する際に上記レーザ光が通過する開口が形成された開口側壁を含んでもよい。この場合において、上記非線形光学部材を上記開口を包囲するように上記開口側壁に設けてもよい。このような構成によれば、非線形光学部材が開口側壁の開口を包囲するように設けられているため、非結合光を極めて効率的に第３次高調波のレーザ光に変換することができる。
【００１２】
ここで、上記光触媒層を上記蓋体の内面に形成してもよい。このような構成によれば、光触媒層を容易にパッケージ筐体に形成することができる。また、上記非線形光学部材は、非晶質材料又は反転対称性を有する結晶材料であることが好ましい。これにより、効果的に非結合光を第３次高調波に変換することができる。また、上記光触媒層を紫外光で活性化する材料で形成することが好ましい。このような構成により光触媒層を効果的に活性化させることができる。また、上記光触媒層を酸化チタン（ＴｉＯ2）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、非結合光を非線形光学部材により第３次高調波に変換することができるため、長波長のレーザ光を使用した場合でも光触媒層を活性化させることができる。すなわち、本発明の一態様によれば、長波長のレーザ光を使用した場合でも活性化した光触媒層によりパッケージ筐体内の有機物を除去することができるため、半導体レーザ素子の出射面などに有機物が付着することが軽減される。したがって、性能を長期に渡って維持することが可能な半導体レーザモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における半導体レーザモジュールを示す斜視図である。
【図２】図１の半導体レーザモジュールの部分断面平面図である。
【図３】図１の半導体レーザモジュールの部分断面正面図である。
【図４】図３の非線形光学部材の近傍を示す拡大図である。
【図５】図１の半導体レーザモジュールにおける蓋体を示す底面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における半導体レーザモジュールを示す図３に対応する部分断面正面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る半導体レーザモジュールの実施形態について図１から図７を参照して詳細に説明する。なお、図１から図７において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態における半導体レーザモジュール１を示す斜視図、図２は半導体レーザモジュール１を示す部分断面平面図、図３は半導体レーザモジュール１を示す部分断面正面図である。図１に示すように、本実施形態における半導体レーザモジュール１は、パッケージ筐体１０と、パッケージ筐体１０からＺ方向に延びる光ファイバ部５０とを備えている。図１から図３に示すように、パッケージ筐体１０は、Ｚ方向に延びる略直方体の外形を有しており、基板１１と、基板１１を囲むように配置された枠体１２と、枠体１２に載置された板状の蓋体１３とを含んでいる。なお、パッケージ筐体１０の材料として銅が使用されるが、これに限られるものではない。
【００１７】
図２に示すように、基板１１の上面１１Ａには、複数の半導体レーザ素子（レーザダイオード）２０と、これらの半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光を光ファイバ部５０の光ファイバ５１に光結合させるための光結合手段８０とが実装されている。基板１１の上面１１Ａにおいて、半導体レーザ素子２０や光結合手段８０が実装されない部分には金コーティングが施されている。複数の半導体レーザ素子２０は、それぞれ、Ｚ方向に等間隔に配置されており、波長がおよそ９００ｎｍ以上からおよそ１２００ｎｍ未満のレーザ光（例えば、波長が９２０ｎｍ又は９７０ｎｍのレーザ光）をＸ方向に向けて出射できるように構成されている。
【００１８】
上述したように、基板１１の上面１１Ａには、複数の半導体レーザ素子２０に対応して、これらの半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光を光ファイバ５１に光結合させるための光結合手段８０が実装されている。図２に示すように、この光結合手段８０は、第１のコリメートレンズ（ファースト軸コリメートレンズ）３０と、第２のコリメートレンズ（スロー軸コリメートレンズ）３２と、光伝搬方向転換部材３４と、第１の集光レンズ４０（ファースト軸集光レンズ）と、第２の集光レンズ４２（スロー軸集光レンズ）とを含んでいる。
【００１９】
図２に示すように、ある半導体レーザ素子２０に対応する第１のコリメートレンズ３０、第２のコリメートレンズ３２、及び光伝搬方向転換部材３４は、これらのＺ方向の位置が、対応する半導体レーザ素子２０のＺ方向の位置と同じになるように配置されている。すなわち、本実施形態では、ある半導体レーザ素子２０と、該半導体レーザ素子２０に対応する第１のコリメートレンズ３０、第２のコリメートレンズ３２、及び光伝搬方向転換部材３４とが、Ｘ方向に沿った一直線上に配置されている。
【００２０】
図２に示すように、それぞれの第１のコリメートレンズ３０は、対応する半導体レーザ素子２０に隣接して配置されている。半導体レーザ素子２０のｐｎ接合に垂直な方向はファースト軸と呼ばれ、ｐｎ接合に平行な方向はスロー軸と呼ばれるが、半導体レーザ素子２０のファースト軸方向の光の広がり度合いはスロー軸方向の広がり度合いに比べてはるかに大きい。このため、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光は、ファースト軸方向に大きな広がりを有することとなる。本実施形態においては、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光のファースト軸方向は図３のＹ方向であり、スロー軸方向はＺ方向である。
【００２１】
第１のコリメートレンズ３０は、対応する半導体レーザ素子２０から出射されファースト軸方向（Ｙ方向）に広がるレーザ光をコリメートして平行光にするものである。一方、第２のコリメートレンズ３２は、第１のコリメートレンズ３０を透過したレーザ光の成分のうちスロー軸方向（Ｚ方向）の成分をコリメートして平行光にするものである。上述したように、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光はファースト軸方向に大きな広がりを有することから、ファースト軸方向に広がるレーザ光をコリメートする第１のコリメートレンズ３０が半導体レーザ素子２０に隣接して設けられる。
【００２２】
図２に示すように、光伝搬方向転換部材３４は、互いにＸ方向に所定のピッチで位置をずらして配置されている。これらの光伝搬方向転換部材３４は、第１のコリメートレンズ３０及び第２のコリメートレンズ３２を透過したレーザ光の伝搬方向を１組のミラーを使って方向転換するものである。本実施形態では、Ｘ方向に沿って光伝搬方向転換部材３４に入射したレーザ光が光伝搬方向転換部材３４によってＺ方向に方向転換される。
【００２３】
ここで、図２及び図３に示すように、半導体レーザモジュール１は、光伝搬方向転換部材３４から出たレーザ光をＸ方向に集光する第１の集光レンズ４０と、第１の集光レンズ４０を透過したレーザ光をＹ方向に集光する第２の集光レンズ４２とを備えている。これら第１の集光レンズ４０及び第２の集光レンズ４２は、光伝搬方向転換部材３４から出たレーザ光を光ファイバ５１に入射可能なビームサイズまで縮小するものであり、光伝搬方向転換部材３４から出たレーザ光が光ファイバ部５０に向かって集光されるように（すなわち、光ファイバ５１の端部に向かって集光されるように）配置されている。これらの集光レンズ４０，４２としてはシリンドリカルレンズを用いることができるが、これに限られるものではない。
【００２４】
図２及び図３に示すように、光ファイバ部５０は、光ファイバ５１と、光ファイバ５１を保持するフェルール５２と、フェルール５２を内部に収容するパイプ５４と、パイプ５４からＺ方向に延びるブーツ５８とを含んでいる。フェルール５２としてジルコニアが用いられるが、これに限られるものではない。光ファイバ５１は、その端部がフェルール５２の端面５２Ａと同一平面上に位置しており、フェルール５２の端面５２Ａから＋Ｚ方向に延びている。枠体１２のうち＋Ｚ方向側に位置する側壁１２Ａ（開口側壁）には、側壁１２Ａを貫通する開口Ｓが形成されている。側壁１２Ａの外面には、この開口Ｓを包囲するようにパイプ５４が取り付けられている。フェルール５２は、その先端が開口Ｓの内部に位置した状態でパイプ５４の内部に形成された樹脂５６によって固定されている。また、樹脂５６は、ブーツ５８の内部にも形成されており、フェルール５２から＋Ｚ方向に延びる光ファイバ５１を固定している。
【００２５】
上述したように、複数の光伝搬方向転換部材３４は互いにＸ方向に所定のピッチで位置をずらして配置されている。したがって、複数の半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光は光伝搬方向転換部材３４により９０°方向転換され、互いに干渉することなくＸ方向に所定のピッチで並んだ複数のレーザ光として第１の集光レンズ４０に入射する。このとき、半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光が９０°方向転換されているため、図２のＸ方向がレーザ光のファースト軸方向となり、Ｙ方向がスロー軸方向となる。
【００２６】
第１の集光レンズ４０は、レーザ光をファースト軸方向（Ｘ方向）に集光するもの（ファースト軸集光レンズ）であり、Ｚ方向に沿った光軸を有している。すなわち、第１の集光レンズ４０は、Ｚ方向に沿った光軸に垂直な第１の垂直軸に沿った方向（Ｘ方向）にレーザ光を集光するものである。第１の集光レンズ４０は、ファースト軸方向（Ｘ方向）に関して調心され、Ｘ方向及びＺ方向に関して位置決めされる。
【００２７】
第２の集光レンズ４２は、レーザ光をスロー軸方向（Ｙ方向）に集光するもの（スロー軸集光レンズ）であり、Ｚ方向に沿った光軸を有している。すなわち、第２の集光レンズ４２は、Ｚ方向に沿った光軸に垂直な第２の垂直軸に沿った方向（Ｙ方向）にレーザ光を集光するものである。本実施形態では、図３に示すように、ＹＺ平面における第２の集光レンズ４２の断面は、レーザ光が入射する側が凸面状になっており、レーザ光が出射する側がＹ軸に平行になっている。第２の集光レンズ４２は、このような断面形状を有してＸ方向に延びている。例えば、第２の集光レンズ４２のＹ方向の長さは３ｍｍ程度である。第２の集光レンズ４２は、スロー軸方向（Ｙ方向）に関して調心され、Ｙ方向及びＺ方向に関して位置決めされる。
【００２８】
したがって、第１の集光レンズ４０及び第２の集光レンズ４２を通過したレーザ光は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に関して位置決めされることにより、開口Ｓ内に位置する光ファイバ５１の端部に向かって集光される。その結果、光ファイバ５１の端部に向かって集光されたレーザ光の多くが光ファイバ５１の端部と光学的に結合し、光ファイバ５１内を伝搬してパッケージ筐体１０の外部に出射される。このように、半導体レーザモジュール１は、複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光レンズで集光して１つの出力に変換可能なマルチチップレーザモジュールとして構成されている。
【００２９】
図４は枠体１２の側壁１２Ａ（開口側壁）の近傍を示す拡大図である。上述したように、集光レンズ４０，４２によって光ファイバ５１の端部に向かって集光されたレーザ光の多くは、光ファイバ５１と光学的に結合して１つの出力としてパッケージ筐体１０の外部に出射される。一方、光ファイバ５１の端部に向かって集光されたレーザ光のうち、光軸が光ファイバ５１の端部からずれているレーザ光（非結合光Ｌ４）は、光ファイバ５１と光学的に結合することができずに、例えばフェルール５２の端面５２Ａに入射してフェルール５２の端面５２Ａで反射する。上述したように、パッケージ筐体１０は銅で形成されているため、フェルール５２の端面５２Ａで反射した非結合光Ｌ４は、さらに開口Ｓの内周面１２Ｂで反射する。このように非結合光Ｌ４が開口Ｓの内周面１２Ｂで反射する結果、非結合光Ｌ４の一部（非結合光Ｌ４Ａ）は、開口Ｓを介してパッケージ筐体１０内を蓋体１３に向かって伝搬していき、非結合光Ｌ４の他の一部（非結合光Ｌ４Ｂ）は開口Ｓを介してパッケージ筐体１０内を基板１１に向かって伝搬していく。
【００３０】
ここで、図５は蓋体１３の底面図である。図４及び図５に示すように、底面１３Ａの側壁１２Ａの近傍（すなわち、開口Ｓの近傍）には、非線形光学部材６０が設けられている。より具体的には、底面１３Ａの＋Ｚ方向における縁部近傍には、底面１３Ａの＋Ｘ方向の縁部近傍から−Ｘ方向の縁部近傍にかけて非線形光学部材６０が設けられている。この非線形光学部材６０は、非晶質材料であるガラスで形成されており、非線形光学部材６０に入射した光を第３次高調波に変換するものである。
【００３１】
非線形光学部材６０にレーザ光が入射すると、非線形光学部材６０の電子に振動が発生し、これにより非線形光学部材６０に分極Ｐが発生する。この分極Ｐは、入射レーザ光の電場Ｅに対して以下の式で表される。なお、以下の式において、χは第１項（１次）の非線形感受率、χ(2)は第２項（２次）の非線形感受率、χ(3)は第３項（３次）の非線形感受率を表す。
【数１】
2018022747.tif 000003
【００３２】
上式における第２項は、入射レーザ光が該入射レーザ光の２光子分のエネルギーを有する光に変換されることを表す。ここで、エネルギーは振動数（波長）に比例するため、第２項は入射レーザ光が該入射レーザ光の１／２の波長のレーザ光（第２次高調波のレーザ光）に変換されることを表す。また、上式における第３項は、入射レーザ光が該入射レーザ光の３光子分のエネルギーを有する光に変換されることを表す。したがって、第３項は入射レーザ光が該入射レーザ光の１／３の波長のレーザ光（第３次高調波のレーザ光）に変換されることを表す。一般的に、非線形光学部材が反転対称性を欠く材料で形成されている場合、入射光は偶数次の高調波に変換される。一方、非線形光学部材が反転対称性を有する材料で形成されている場合や非晶質（アモルファス）な材料で形成されている場合、入射光は奇数次の高調波に変換される。したがって、例えば、非線形光学部材６０がガラス（非晶質材料）で形成されている場合、非線形光学部材６０に入射したレーザ光は、第３次高調波のレーザ光に変換されることとなる。
【００３３】
図４に示すように、蓋体１３の底面１３Ａにおける側壁１２Ａの近傍（開口Ｓの近傍）には非線形光学部材６０が設けられている。したがって、開口Ｓから蓋体１３側に向かって伝搬する非結合光Ｌ４Ａの大部分がこの非線形光学部材６０に入射する。一方、開口Ｓから基板１１に向かって伝搬する非結合光Ｌ４Ｂも基板１１の金コーティングが施された上面１１Ａで反射し、その後蓋体１３に向かって伝搬する結果、非線形光学部材６０に入射する。すなわち、基板１１の上面１１Ａが非結合光Ｌ４を反射させる反射部として作用することにより、非結合光Ｌ４Ｂも非線形光学部材６０に入射する。上述したように、非線形光学部材６０は、非晶質材料であるガラスによって形成されている。したがって、非線形光学部材６０に入射した非結合光Ｌ４Ａ，Ｌ４Ｂは、この非線形光学部材６０によって第３次高調波のレーザ光Ｌ５に変換される。
【００３４】
ここで、上述したように、半導体レーザ素子２０によって出射されるレーザ光の波長はおよそ９００ｎｍ以上からおよそ１２００ｎｍ未満（例えば、波長が９２０ｎｍ又は９７０ｎｍのレーザ光）である。したがって、非線形光学部材６０に入射した非結合光Ｌ４（波長およそ９００ｎｍ〜およそ１２００ｎｍ）は、非線形光学部材６０によって、波長がおよそ３００ｎｍからおよそ４００ｎｍの第３次高調波のレーザ光Ｌ５に変換される。なお、非線形光学部材６０を必ずしもガラスで形成する必要はなく、その他のアモルファス材料や反転対称性を有する結晶で形成してもよい。
【００３５】
図３及び図５に示すように、蓋体１３の底面１３Ａには、その全面を覆うように光触媒層７０が形成されている。この光触媒層７０は、酸化チタン（ＴｉＯ2）によって形成されており、概して波長がおよそ４００ｎｍよりも短い光（例えば、紫外光）によって活性化されるものである。すなわち、第３次高調波のレーザ光Ｌ５（波長がおよそ３００ｎｍからおよそ４００ｎｍ）が光触媒層７０に入射することにより、光触媒層７０が活性化され、光触媒層７０に強い酸化力が生じる。図４に示すように、活性化された光触媒層７０に付着している有機物Ｕは、この光触媒層７０の強い酸化力によって電子を奪われ、最終的に分解される。なお、このような光触媒層を必ずしも酸化チタンで形成する必要はない。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成してもよい。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、非線形光学部材６０によって入射したレーザ光を第３次高調波のレーザ光に変換することができるため、長波長（例えば、波長９００ｎｍ以上）のレーザ光を使用する場合でも光触媒層を活性化させることができる。すなわち、本実施形態によれば、長波長のレーザ光を使用する場合でも光触媒層を活性化させて有機物を分解することができる。したがって、長波長のレーザ光を使用する場合でも、有機物によって半導体レーザ素子２０などの光学デバイスが破損してしまうことが防止されるため、性能を長期に渡って維持することが可能となる。
【００３７】
ところで、上述したように、非結合光Ｌ４は側壁１２Ａの開口Ｓを介してパッケージ筐体１０の内部空間に伝搬していく。このため、非結合光Ｌ４は開口Ｓの近傍で最も集中した状態となっている。本実施形態によれば、このような開口Ｓの近傍（すなわち、底面１３Ａにおける側壁１２Ａの近傍）に非線形光学部材６０が設けられているため、非結合光Ｌ４を効率的に第３次高調波のレーザ光Ｌ５に変換することができる。
【００３８】
また、非線形光学部材６０の直下に基板１１の金コーティングされた上面１１Ａ（反射部）が存在するため、基板１１側に伝搬する非結合光Ｌ４Ｂが上面１１Ａにおいて非線形光学部材６０に向かって反射することにより、非結合光Ｌ４Ｂを効果的に非線形光学部材６０に入射させることができる。このように、本実施形態によれば、開口Ｓから蓋体１３側に伝搬した非結合光Ｌ４Ａに加えて、開口Ｓから基板１１側に伝搬した非結合光Ｌ４Ｂも効果的に非線形光学部材６０に入射させることができるため、極めて効率的に非結合光Ｌ４を第３次高調波のレーザ光Ｌ５に変換することができる。
【００３９】
さらに、本実施形態によれば、蓋体１３の底面１３Ａの全面に光触媒層７０が形成されているため、広範囲に渡って有機物を分解することができる。したがって、半導体レーザ素子２０や光結合手段８０に有機物が付着してしまうことをさらに効果的に抑制できる。
【００４０】
上述した実施形態では、非線形光学部材６０を蓋体１３に設けることとしたが、非線形光学部材６０を設ける位置や非線形光学部材６０の大きさは適宜変更することができる。例えば、以下のような半導体レーザモジュール２を構成してもよい。図６はこのような半導体レーザモジュール２を示す部分断面正面図、図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。
【００４１】
図６及び図７に示すように、半導体レーザモジュール２によれば、枠体１２の内面１２Ｃにおける側壁１２Ａ（開口側壁）の内面に、開口Ｓを包囲するように非線形光学部材１６０が設けられている。本実施形態によれば、非結合光Ｌ４が集中する開口Ｓが非線形光学部材１６０によって包囲されているため、非結合光Ｌ４を極めて効率的に第３次高調波のレーザ光Ｌ５に変換することができる。
【００４２】
ただし、枠体１２の外形（枠形状）が複雑であること及び基板１１に種々の光学部材が実装されることを考慮すれば、枠体１２や基板１１に非線形光学部材６０を設ける場合、製造工程が煩雑となるおそれがある。一方、蓋体１３は平坦な板状に形成されており、実装される光学デバイスも存在しないため、蓋体１３に非線形光学部材６０を設けることは容易である。したがって、蓋体１３に非線形光学部材６０を設ける半導体レーザモジュール１（第１の実施形態）を採用する場合、製造工程を簡略化・短縮化できるというメリットがある。
【００４３】
上述した実施形態では単一の非線形光学部材をパッケージ筐体１０内に設けることとしたが、非線形光学部材の数は適宜変更することが可能である。例えば、蓋体１３の底面１３Ａと、枠体１２の側壁１２Ａとの双方に非線形光学部材を設けることにより、２つの非線形光学部材を備えた半導体レーザモジュールを構成してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、基板１１の上面１１Ａに金コーティングを施すことにより第３次高調波への変換効率を高めることとしている。しかしながら、パッケージ筐体１０の材料である銅は、金よりは低いものの、一定の反射率を有することから、必ずしもこのような金コーティングを施す必要はない。そして、金コーティングを省略した場合は、製造工程を簡略化することができるとともに、製造コストを低減することが可能となる。
【００４５】
また、上述した実施形態では、光触媒層７０を蓋体１３の底面１３Ａの全面に形成することとしたが、光触媒層７０を形成する領域は適宜変更することができる。例えば、底面１３Ａに代えて（或いは底面１３Ａに加えて）、枠体１２の内面１２Ｃ（図２参照）の任意の位置（例えば、側壁１２Ａの内面）に光触媒層７０を形成してもよい。
【００４６】
ただし、光触媒層７０を形成する材料（例えば、ＴｉＯ2）の反射率は概して銅や金などの金属に比べて低いことから、基板１１の上面１１Ａの全体やパッケージ筐体１０の内面の全体を光触媒層７０で覆ってしまうと、光触媒層７０が非結合光Ｌ４を吸収してパッケージ筐体１０（特に、基板１１）が高温となり、基板１１に実装された半導体レーザ素子２０や光結合手段８０がダメージを負うおそれがある。したがって、基板１１の上面１１Ａの少なくとも一部に上述した反射部を設けることが好ましい。そして、このような反射部を設けることによって非結合光Ｌ４が該反射部で反射するため、パッケージ筐体１０の温度が局所的に上昇することが抑制される。その結果、半導体レーザ素子２０や光結合手段８０がダメージを負うことが軽減される。ここで、金は反射率が極めて大きいことから、反射部を金で形成した場合には、パッケージ筐体１０の温度上昇を抑える効果が顕著となる。また、非結合光Ｌ４Ｂをロスなく非線形光学部材６０に入射させて第３次高調波のレーザ光Ｌ５への変換効率を高める観点から、このような反射部を非線形光学部材６０の直下に設けることがさらに好ましい。
【００４７】
また、上述した実施形態では、実質的に紫外光の波長域に属するレーザ光によって活性化される光触媒層７０を用いた例を示したが、他の波長域に属するレーザ光によって活性化される光触媒層があれば、このような光触媒層を使用できることはいうまでもない。例えば、１５００ｎｍのレーザ光を出射するように半導体レーザ素子２０を構成した場合、このレーザ光は非線形光学部材６０（又は非線形光学部材１６０）により波長が５００ｎｍの第３次高調波のレーザ光に変換されることとなる。この場合、波長が５００ｎｍのレーザ光で活性化される光触媒層７０を形成することで、半導体レーザ素子２０や光結合手段８０などを効果的に保護することが可能となる。
【００４８】
ところで、上述した実施形態では、複数の半導体レーザ素子２０が配置されたマルチチップレーザモジュールの例を説明したが、本発明は、単一の半導体レーザ素子を備える場合にも適用できるものである。さらに、本実施形態における光伝搬方向転換部材は、１組のミラーから構成されているが、単一のミラーにより構成することも可能である。
【００４９】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【００５０】
また、本明細書において使用した用語「下」、「上」、「底」、その他の位置関係を示す用語は、図示した実施形態との関連において使用されているのであり、装置の相対的な位置関係によって変化するものである。
【符号の説明】
【００５１】
１，２  半導体レーザモジュール
１０    パッケージ筐体
１１    基板
１１Ａ  上面
１２    枠体
１２Ａ  側壁
１２Ｂ  内周面
１２Ｃ  内面
１３    蓋体
１３Ａ  底面
２０    半導体レーザ素子
３０    第１のコリメートレンズ（ファースト軸コリメートレンズ）
３２    第２のコリメートレンズ（スロー軸コリメートレンズ）
３４    光伝搬方向転換部材
３６    跳ね上げミラー
３６Ａ  反射面
３８    折り返しミラー
３８Ａ  反射面
４０    第１の集光レンズ（ファースト軸集光レンズ）
４２    第２の集光レンズ（スロー軸集光レンズ）
５０    光ファイバ部
５１    光ファイバ
５２    フェルール
５２Ａ  端面
５４    パイプ
５６    樹脂
５８    ブーツ
６０    非線形光学部材
７０    光触媒層
８０    光結合手段
１６０    非線形光学部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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