(57)【要約】      （修正有）【課題】加工コストの上昇を抑えつつ、半田の位置を再調整する手間を低減することができる、レーザモジュールの製造方法を提供する。【解決手段】ファイバマウント１２の上面１２ａを傾斜させる傾斜工程と、上面１２ａ上に光ファイバ３５を配置する配置工程と、半田１４を、上面１２ａにおける、光ファイバ３５の配置位置よりも上流側の位置に載置する載置工程と、半田１４を溶融することによって、光ファイバ３５を上面１２ａに接合する接合工程とを含む。【選択図】図３
2015004740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座を有するレーザモジュールの製造方法であって、
前記台座を傾けることにより前記台座が有する平坦面を傾斜させる傾斜工程と、
前記平坦面上に光ファイバを配置する配置工程と、
傾斜された前記平坦面上を移動可能な形状を有する半田を、前記平坦面における、前記光ファイバの配置位置よりも上流側の位置に載置する載置工程と、
前記半田を溶融することによって、前記光ファイバを前記平坦面に接合する接合工程と
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記半田は、傾斜された前記平坦面上を降下することが可能な形状を有しており、
前記半田が前記平坦面に載置された状態において、前記台座に対する前記光ファイバの位置を調整する調整工程
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記半田は、円柱形状を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
台座を有するレーザモジュールの製造方法であって、
前記台座は傾斜した平坦面を有しており、
前記平坦面上に光ファイバを配置する配置工程と、
傾斜された前記平坦面上を移動可能な形状を有する半田を、前記平坦面における、前記光ファイバの配置位置よりも上流側の位置に載置する載置工程と、
前記半田を溶融することによって、前記光ファイバを前記平坦面に接合する接合工程と
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項５】
光ファイバを接合する平坦面を有する台座を備えたレーザモジュールであって、
前記台座が有する前記平坦面は傾斜を有している
ことを特徴とするレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザモジュールの製造方法に関する。また、本発明は、レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
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は商品化され、光通信の分野に普及している。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、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を正確に位置合わせすることが重要である。特に近年、加工用など高出力のレーザ素子が普及してきており、このようなレーザ素子は、光ファイバとの結合効率が低いと漏れ光によってレーザ装置が損傷を受けてしまうため、レーザ素子と光ファイバとの位置合わせが極めて重要である。
【０００４】
そこで、従来のレーザモジュールにおいては、レーザマウント上に実装されたレーザ素子に対して、光ファイバを位置合わせした後、当該光ファイバをファイバマウント（台座）上に接合する方法が用いられている。
【０００５】
（従来の接合方法）
ここで、図９を参照して、従来用いられている光ファイバの接合方法について説明する。図９は、従来の接合方法を用いた光ファイバの接合プロセスにおける、光ファイバの支持構造の状態遷移図である。従来の接合方法によれば、図９に図示されている以下の手順によって、光ファイバ９２０がファイバマウント９１２へ接合される。
【０００６】
（手順１）まず、ファイバマウント９１２を配置する。このとき、図９（ａ）に示すように、ファイバマウント９１２の上面９１２ａが水平（すなわち、地平面９３０と平行）となるように、ファイバマウント９１２を水平な状態に配置する。上面９１２ａには、メタライズ層９１２ｂが形成されている。
【０００７】
（手順２）次に、上面９１２ａ上に光ファイバ９２０および半田９１４を配置する。具体的には、図９（ｂ）に示すように、ファイバマウント９１２の上面９１２ａに形成されたメタライズ層９１２ｂ上に、光ファイバ９２０および半田９１４を並べて配置する。このとき、図９（ｂ）に示すように、断面が円形状の半田９１４を用いることが一般的である。より具体的には、半田９１４として、一般的に利用されているワイヤ状の半田を所定の長さに切断することにより作製できる円柱形状の半田プリフォームを用いることが一般的である。
【０００８】
（手順３）次に、ファイバマウント９１２に対する光ファイバ９２０の位置を調整することにより、光ファイバ９２０のアライメント調整を行う。このアライメント調整工程において、光ファイバ９２０が半田９１４側へ移動したり、戻ったりした場合、光ファイバ９２０が、図９（ｃ）に示すように、半田９１４を、メタライズ層９１２ｂの範囲外に押し出してしまうことがある。
【０００９】
このように、半田９１４がメタライズ層９１２ｂの範囲外に押し出された状況では、光ファイバ９２０を、ファイバマウント９１２に対して適切に接合することができない。このような状況で半田９１４を溶融させたとしても、溶融した半田が、メタライズ層９１２ｂ上に濡れ広がることができないからである。
【００１０】
（手順４）このため、従来の接合方法では、図９（ｄ）に示すように、メタライズ層９１２ｂの範囲外に押し出されてしまった半田９１４を、メタライズ層９１２ｂ上に移動させる必要がある。
【００１１】
（手順５）そして、メタライズ層９１２ｂ上に半田９１４が載置されている状態で、ファイバマウント９１２の上面９１２ａに対して、レーザ光９４０を照射することにより、半田９１４を溶融し、溶融された半田９１４がメタライズ層９１２ｂ上を濡れ広がることによって、光ファイバ９２０がファイバマウント９１２の上面９１２ａに接合されることとなる。
【００１２】
このように、上述の従来の接合方法では、アライメント調整によりメタライズ層９１２ｂの範囲外に押し出されてしまった半田９１４を、メタライズ層９１２ｂ上に再度移動するための余分な手間がかかっていた。
【００１３】
そこで、光ファイバの接合時における、光ファイバの位置調整を効率化するための技術が考案されている。例えば、下記特許文献１には、光ファイバに沿って延伸する溝が形成された半田プリフォームが開示されている。特許文献１の技術を用いた場合、光ファイバのアライメント調整を行っても、半田がメタライズ層の範囲外に押し出されてしまうことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１２２１２９号公報（２００５年５月１２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記特許文献１の技術では、半田プリフォームに光ファイバに沿って延伸する溝を形成する必要があり、半田プリフォームの加工コストが増大する。また、半田プリフォームの素材にＡｕＳｎ２０のような非常に硬質かつ脆い素材を用いた場合、そもそも、このような加工を行うことは非常に困難であり現実的ではないという問題がある。
【００１６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工コストの上昇を抑えつつ、半田の位置を再調整する手間を低減することのできるレーザモジュールの製造方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザモジュールの製造方法は、台座を有するレーザモジュールの製造方法であって、前記台座を傾けることにより前記台座が有する平坦面を傾斜させる傾斜工程と、前記平坦面上に光ファイバを配置する配置工程と、傾斜された前記平坦面上を移動可能な形状を有する半田を、前記平坦面における、前記光ファイバの配置位置よりも上流側の位置に載置する載置工程と、前記半田を溶融することによって、前記光ファイバを前記平坦面に接合する接合工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
上記製造方法によれば、前記半田に対し、前記傾斜された平坦面に平行な分力であって、前記光ファイバに向かう分力が作用する。このため、前記半田に対して何らかの外力が働いた場合であっても、前記半田は前記光ファイバから遠ざかりづらい。したがって、上記製造方法によれば、半田の位置を再調整する手間を低減することができる。また、上記製造方法によれば、半田は、上記傾斜された平坦面上を移動可能であれば、単純な形状で足りるので、半田の加工コストの増大が抑制される。また、上記製造方法によれば、台座の上面は平坦面であればよいので、台座の加工コストの増大を招来しない。
【００１９】
上記製造方法において、前記半田は、傾斜された前記平坦面上を降下することが可能な形状を有しており、前記半田が前記平坦面に載置された状態において、前記台座に対する前記光ファイバの位置を調整する調整工程をさらに含むことが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、前記半田は、傾斜された前記平坦面上を降下することが可能な形状を有しているので、光ファイバの位置を調整している間、前記半田は、光ファイバに追従して移動する。このため、光ファイバの位置の調整後も、半田が光ファイバに接した状態を維持することができ、光ファイバの位置の調整と半田の位置の調整とを同時に行うことができる。このため、半田の位置を再調整する必要がない。したがって、上記構成によれば、半田の位置を再調整する手間が更に軽減される。なお、本書における「半田が降下する」には、半田が重力によって下流方向に転がる場合、および、半田が重力によって下流方向に滑り降りる場合を含んでいる。
【００２１】
上記製造方法において、前記半田は、円柱形状を有することが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、一般的に利用されている円柱形状の半田プリフォームをそのまま利用することができるため、より簡単な構成で、レーザモジュールを製造することができる。また、上記傾斜工程にて傾斜させる角度を小さくとることができる。
【００２３】
また、本発明に係る他の製造方法は、台座を有するレーザモジュールの製造方法であって、前記台座は傾斜した平坦面を有しており、前記平坦面上に光ファイバを配置する配置工程と、傾斜された前記平坦面上を移動可能な形状を有する半田を、前記平坦面における、前記光ファイバの配置位置よりも上流側の位置に載置する載置工程と、前記半田を溶融することによって、前記光ファイバを前記平坦面に接合する接合工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
上記製造方法によれば、前記半田に対し、前記傾斜した平坦面に平行な分力であって、前記光ファイバに向かう分力が作用する。このため、前記半田に対して何らかの外力が働いた場合であっても、前記半田は前記光ファイバから遠ざかりづらい。したがって、上記製造方法によれば、半田の位置を再調整する手間を低減することができる。また、上記製造方法によれば、半田は、上記傾斜した平坦面上を移動可能であれば、単純な形状で足りるので、半田の加工コストの増大が抑制される。また、上記製造方法によれば、台座の上面は平坦面であればよいので、台座の加工コストの増大が抑制される。
【００２５】
また、本発明に係るレーザモジュールは、光ファイバを接合する平坦面を有する台座を備えたレーザモジュールであって、前記台座が有する前記平坦面は傾斜を有していることを特徴とする。
【００２６】
上記レーザモジュールにおいて、光ファイバを、半田よりも、上記平坦面の傾斜の下流側に配置しておけば、前記半田に対し、前記傾斜した平坦面に平行な分力であって、前記光ファイバに向かう分力が作用する。このため、前記半田に対して何らかの外力が働いた場合であっても、前記半田は前記光ファイバから遠ざかりづらい。したがって、上記レーザモジュールによれば、半田の位置を再調整する手間を低減することができる。また、上記レーザモジュールにおいて、半田は、上記傾斜した平坦面上を移動可能であれば、単純な形状で足りるので、半田の加工コストの増大が抑制される。また、上記レーザモジュールにおいて、台座の上面は平坦面であればよいので、台座の加工コストの増大が抑制される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、加工コストの上昇を抑えつつ、半田の位置を再調整する手間を低減することができるレーザモジュールの製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態１に係る光ファイバの支持構造の構成を示す。（ａ）は、本発明の実施形態１に係る光ファイバの支持構造の構成を示す斜視図である。（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る光ファイバの支持構造の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る製造方法に含まれる光ファイバの接合プロセスの手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態１に係る製造方法に含まれる光ファイバの接合プロセスにおける、光ファイバの支持構造の状態遷移図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る光ファイバの支持構造の構成を示す。（ａ）は、本発明の実施形態２に係る光ファイバの支持構造の構成を示す斜視図である。（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る光ファイバの支持構造の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る製造方法に含まれる光ファイバの接合プロセスの手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態２に係る製造方法に含まれる光ファイバの接合プロセスにおける、光ファイバの支持構造の状態遷移図である。
【図７】本発明の実施例１に係る光ファイバ接合システムの全体像を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例２に係る半導体レーザモジュールの全体像を示す斜視図である。
【図９】従来の接合方法を用いた光ファイバの接合プロセスにおける、光ファイバの支持構造の状態遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【００３０】
＜実施形態１＞
まず、図１〜図３を参照して、本発明の実施形態１について説明する。
【００３１】
〔光ファイバの支持構造の構成〕
図１は、本発明の実施形態１に係る支持構造１０の構成を示す。図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る支持構造１０の構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る支持構造１０の構成を示す断面図（光ファイバ３５が延伸する方向に対して垂直な断面図）である。
【００３２】
図１に示す支持構造１０は、光ファイバ３５の一部を支持および固定するために、光ファイバ３５の経路上に設けられる構造体である。支持構造１０は、ファイバマウント１２および半田１４を備えて構成されている。
【００３３】
（ファイバマウント１２）
ファイバマウント１２は、立体形状を有し、光ファイバ３５を固定するための台座となる部材である。ファイバマウント１２の上面１２ａは、平坦面となっている。図１に示す例では、上面１２ａの全体が平坦面となっているが、これに限らず、ファイバマウント１２は、その上面１２ａの少なくとも一部に平坦面を有していればよい。本書において「上面」とは、重力方向（すなわち、地平面に対する垂直方向）において、ファイバマウント１２の上側に形成された面のことを示す。
【００３４】
ファイバマウント１２は、当該ファイバマウント１２に照射されるレーザ光の波長を吸収し易い素材であることが好ましく、また、熱伝導率の低い素材であることが好ましい。そのような素材の例として、ＺｒＯ2（ジルコニア）等を挙げることができる。このような熱伝導性の低い素材を用いることによって、半田固定を容易に行うことができるという利点がある。但し、ファイバマウント１２には、Ｃｕ（銅）やＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＣｕＷ（銅タングステン）等の熱伝導性の高い素材を用いることも可能である。このような熱伝導性の高い素材を用いた場合には、レーザモジュールを駆動させている時に生じる漏れ光を吸収して発生した熱を逃がし易いという利点がある。
【００３５】
（メタライズ層１２ｂ）
ファイバマウント１２の上面１２ａの表面には、メタライズ層１２ｂが形成されている。メタライズ層１２ｂは、金属の薄膜であり、例えば、スパッタリング法や無電解メッキなどを用いて形成される。メタライズ層１２ｂの材質には、例えば、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
（光ファイバ３５）
光ファイバ３５は、レーザ光を伝送するための光伝送媒体である。光ファイバ３５において、少なくともメタライズ層１２ｂの上方を通過する部分の表面は、メタライズ層３５ａが形成されている。メタライズ層３５ａには、メタライズ層１２ｂと同様の材質を用いることができる。光ファイバ３５は、メタライズ層３５ａが形成されている部分が、メタライズ層１２ｂの上方を通過するように配置される。光ファイバ３５は、このように配置された状態で、半田１４によってファイバマウント１２の上面１２ａに接合される。
【００３７】
（半田１４）
半田１４は、光ファイバ３５をファイバマウント１２に接合するための接合剤である。半田１４としては、例えば、Ａｕ８０Ｓｎ２０（金８０錫２０）等の高融点鉛フリー半田を用いることができる。また、半田１４としては、フラックスレスの半田を用いることが好ましい。これにより、光ファイバ３５及びその周辺に配置され得る光学素子において、フラックスの吸着による半田接合力の低下を防止することができる。
【００３８】
ファイバマウント１２の上面１２ａにおいては、メタライズ層１２ｂが形成されていることにより、溶融した半田が濡れ広がり易くなっている。これにより、上面１２ａにおいて、十分な接合面積を確保することが可能となっている。同様に、光ファイバ３５の表面においては、メタライズ層３５ａが形成されていることにより、溶融した半田が濡れ広がり易くなっている。これにより、光ファイバ３５の表面においても、十分な接合面積を確保することが可能となっている。
【００３９】
〔接合プロセスの手順〕
図２は、本発明の実施形態１に係るレーザモジュールの製造方法に含まれる光ファイバの接合プロセスの手順を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施形態１に係るレーザモジュールの製造方法に含まれる光ファイバの接合プロセスにおける、支持構造１０の状態遷移図である。本実施形態１の製造方法によれば、図２および図３に図示されている以下の手順によって、光ファイバ３５がファイバマウント１２へ接合され得る。
【００４０】
（ステップＳ２０２：傾斜工程）
ファイバマウント１２を傾けることにより、ファイバマウント１２の上面１２ａを傾斜させる。本書において「ファイバマウント１２を傾ける」とは、ファイバマウント１２を地平面３０（図３参照）に対して傾けることを意味する。同様に、「上面１２ａを傾斜させる」とは、上面１２ａを地平面３０（図３参照）に対して傾斜させることを意味する。
【００４１】
図３（ａ）では、地平面３０に対して傾けられた状態のファイバマウント１２が示されている。図３（ａ）に示す通り、上面１２ａが地平面３０に対して傾斜している。なお、上面１２ａの傾斜角度は、特に限定されないが、少なくとも、重力によって半田１４が当該上面１２ａ上を転がり降りることが可能な角度（もしくは、滑り降りることが可能な角度）であることが好ましい。発明者の得た知見によれば、円柱状の形状を有する半田１４（半田プリフォーム）を用いた場合、上面１２ａを地平面３０に対して「５°」程度傾斜させることが好ましい。
【００４２】
ファイバマウント１２の傾斜は、例えば、ファイバマウント１２をステージ上に載置し、地平面３０に平行な軸を回転軸として、当該ステージを回転させることによって、実現することができる。
【００４３】
（ステップＳ２０４：配置工程）
傾斜された上面１２ａ上に光ファイバ３５を配置する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、ファイバマウント１２の上面１２ａに形成されたメタライズ層１２ｂ上に、光ファイバ３５を配置する。この際、光ファイバ３５とメタライズ層１２ｂとの間に半田１４が回り込むように、図３（ｂ）に示すように、光ファイバ３５を、メタライズ層１２ｂからある程度離間させることが好ましい。
【００４４】
（ステップＳ２０６：載置工程）
傾斜された上面１２ａ上で転がり降りることが可能な形状を有する半田１４（半田プリフォーム）を、上面１２ａにおける、光ファイバ３５の配置位置よりも上流側の位置に載置する。上面１２ａに載置された半田１４は、重力によって、上面１２ａの下流に向かって上面１２ａ上を転がり降りる。しかしながら、上面１２ａの下流には光ファイバ３５が配置されているため、半田１４の転がりは、光ファイバ３５によって係止される。その後、半田１４は、重力によって、図３（ｃ）に示すように、光ファイバ３５に当接した状態を維持することとなる。本実施形態では、半田１４として、円柱形状を有する半田プリフォームを用いている。これにより、半田１４は、より少ない傾斜角度で、上面１２ａ上を転がり降りることが可能となっている。また、断面が円形状を有するワイヤ状の半田を切断することによって、容易に半田１４を作成することができる。
【００４５】
（ステップＳ２０８：調整工程）
半田１４が上面１２ａに載置された状態において、ファイバマウント１２に対する光ファイバ３５の位置をアライメント調整する。具体的には、光ファイバ３５を固定したまま、ファイバマウント１２を移動させる。ファイバマウント１２の移動は、例えば、ファイバマウント１２をステージ上に載置し、当該ステージを各方向（水平方向および垂直方向）に移動させることによって、実現することができる。図３（ｄ）に示すように、光ファイバ３５の位置が調整されている間、半田１４は、重力が加わることにより、光ファイバ３５の移動に追従し、光ファイバ３５と当接した状態を維持する。このため、半田１４の位置を再調整するための追加の工程は不要である。
【００４６】
（ステップＳ２１０：接合工程）
半田１４を溶融することによって、光ファイバ３５を上面１２ａに接合する。具体的には、図３（ｅ）に示すように、ファイバマウント１２の上面１２ａに対して、レーザ光４０を照射する。これにより、ファイバマウント１２が加熱され、当該ファイバマウント１２からの熱伝導によって、半田１４の温度が上昇し、当該半田１４が溶融する。溶融した半田１４は、図３（ｅ）に示すように、メタライズ層１２ｂ上で溶け広がり、表面張力によって、上方に突出する半円球状となる。このとき、半田１４は、光ファイバ３５と当接した状態で溶融されるため、光ファイバ３５を確実に覆うことができる。また、半田１４が加熱されるとともに、当該半田１４に当接している光ファイバ３５のメタライズ層３５ａも加熱されるため、半田１４は、光ファイバ３５の表面において、メタライズ層３５ａと確実に結合されることとなる。その後、半田１４が温度低下に伴って凝固すると、光ファイバ３５は、ファイバマウント１２の上面１２ａに確実に固定されることとなる。
【００４７】
（効果）
このように、本実施形態１の製造方法によれば、ファイバマウント１２の上面１２ａを傾斜させたことにより、半田１４が自動的に光ファイバ３５に当接し、光ファイバ３５の位置調整後も、半田１４が光ファイバ３５に接した状態を維持する。このため、半田１４の位置を再調整するための追加の工程は不要である。また、本実施形態１では、ファイバマウント１２の上面１２ａは平坦である。このため、ファイバマウントの加工コストの増大を招来しない。
【００４８】
また、本実施形態１の製造方法によれば、レーザ光４０を半田１４に直接照射することがないので、半田１４の酸化が抑制され、高い信頼性にて光ファイバ３５の固定を行うことができる。また、レーザ光４０を光ファイバ３５に誤って照射する可能性も低くなるため、光ファイバ３５を損傷させてしまうといったリスクを低減することができる。さらに、ファイバマウント１２からの熱伝導によって半田１４を溶融させるので、溶融温度の制御を容易に行うことができ、歩留まりを向上させることができる。さらに、ファイバマウント１２を加熱することで、半田１４の濡れ性を増加させることができ、これにより、フラックスレス半田を用いつつ安定的に半田固定を行うことができる。
【００４９】
＜実施形態２＞
次に、図４〜図６を参照して、本発明の実施形態２について説明する。
【００５０】
〔光ファイバの支持構造の構成〕
図４は、本発明の実施形態２に係る光ファイバの支持構造２０の構成を示す。図４（ａ）は、本発明の実施形態２に係る光ファイバの支持構造２０の構成を示す斜視図である。図４（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る光ファイバの支持構造２０の構成を示す断面図（光ファイバ３５が延伸する方向に対して垂直な断面図）である。
【００５１】
本実施形態２の光ファイバの支持構造２０は、ファイバマウント１２の代わりに、ファイバマウント２２を備えて構成されている点で、実施形態１（図１）の支持構造１０と異なる。以下、実施形態１からの相違点について説明する。
【００５２】
（ファイバマウント２２）
ファイバマウント２２は、立体形状を有し、光ファイバ３５を固定するための台座となる部材である。ファイバマウント２２の上面２２ａは、傾斜面となっている。本書において「傾斜面」とは、図６に示すように、ファイバマウント２２の底面を地平面３０と平行な状態としたときに、地平面３０に対して傾斜する平坦面を意味する。図４に示す例では、ファイバマウント２２の上面２２ａ全体が傾斜面となっているが、これに限らず、ファイバマウント２２は、その上面２２ａの少なくとも一部に傾斜面を有していればよい。
【００５３】
（メタライズ層２２ｂ）
ファイバマウント２２の上面２２ａの表面には、メタライズ層２２ｂが形成されている。メタライズ層２２ｂは、実施形態１のメタライズ層１２ｂと同様である。但し、ファイバマウント２２においては、上面２２ａが傾斜面となっているため、メタライズ層２２ｂの表面も傾斜面となっている。
【００５４】
（光ファイバ３５）
光ファイバ３５は、メタライズ層３５ａが形成されている部分が、メタライズ層２２ｂの上方を通過するように配置される。光ファイバ３５は、このように配置された状態で、半田１４によってファイバマウント２２の上面２２ａに接合される。
【００５５】
〔接合プロセスの手順〕
図５は、本発明の実施形態２に係るレーザモジュールの製造方法に含まれる光ファイバの接合プロセスの手順を示すフローチャートである。図６は、本発明の実施形態２に係るレーザモジュールの製造方法に含まれる光ファイバの接合プロセスにおける、光ファイバの支持構造２０の状態遷移図である。本実施形態２の製造方法によれば、図５および図６に図示されている以下の手順によって、光ファイバ３５がファイバマウント２２へ接合され得る。
【００５６】
（ステップＳ５０２：用意工程）
予め傾斜された上面２２ａを有するファイバマウント２２を用意する。図６（ａ）では、予め傾斜された上面２２ａを有するファイバマウント２２が示されている。図６（ａ）に示す通り、上面２２ａが地平面３０に対して傾斜している。なお、上面２２ａの傾斜角度は、特に限定されないが、少なくとも、重力によって半田１４が当該上面２２ａ上を転がり降りることが可能な角度（もしくは、滑り降りることが可能な角度）であればよい。
【００５７】
（ステップＳ５０４：配置工程）
傾斜された上面２２ａ上に光ファイバ３５を配置する。具体的には、図６（ｂ）に示すように、ファイバマウント２２の上面２２ａに形成されたメタライズ層２２ｂ上に、光ファイバ３５を配置する。この際、光ファイバ３５とメタライズ層２２ｂとの間に半田１４が回り込むように、図６（ｂ）に示すように、光ファイバ３５を、メタライズ層２２ｂからある程度離間させることが好ましい。
【００５８】
（ステップＳ５０６：載置工程）
傾斜された上面２２ａ上で転がり降りることが可能な形状を有する半田１４（半田プリフォーム）を、上面２２ａにおける、光ファイバ３５の配置位置よりも上流側の位置に載置する。上面２２ａに載置された半田１４は、重力によって、上面２２ａの下流に向かって上面２２ａ上を転がり降りる。しかしながら、上面２２ａの下流には光ファイバ３５が配置されているため、半田１４の転がりは、光ファイバ３５によって係止される。その後、半田１４は、重力が加わることによって、図６（ｃ）に示すように、光ファイバ３５に当接した状態を維持することとなる。
【００５９】
（ステップＳ５０８：調整工程）
半田１４が上面２２ａに載置された状態において、ファイバマウント２２に対する光ファイバ３５の位置をアライメント調整する。具体的には、光ファイバ３５を固定したまま、ファイバマウント２２を移動させる。ファイバマウント２２の移動は、例えば、ファイバマウント２２をステージ上に載置し、当該ステージを各方向（水平方向および垂直方向）に移動させることによって、実現することができる。図６（ｄ）に示すように、光ファイバ３５の位置が調整されている間、半田１４は、重力が加わることにより、光ファイバ３５の移動に追従し、光ファイバ３５と当接した状態を維持する。このため、半田１４の位置を再調整するための追加の工程は不要である。
【００６０】
（ステップＳ５１０：接合工程）
半田１４を溶融することによって、光ファイバ３５を上面２２ａに接合する。具体的には、図６（ｅ）に示すように、ファイバマウント２２の上面２２ａに対して、レーザ光４０を照射する。これにより、ファイバマウント２２が加熱され、当該ファイバマウント２２からの熱伝導によって、半田１４の温度が上昇し、当該半田１４が溶融する。溶融した半田１４は、図６（ｅ）に示すように、メタライズ層１２ｂ上で溶け広がり、表面張力によって、上方に突出する半円球状となる。このとき、半田１４は、光ファイバ３５と当接した状態で溶融されるため、光ファイバ３５を確実に覆うことができる。また、半田１４が加熱されるとともに、当該半田１４に当接している光ファイバ３５のメタライズ層３５ａも加熱されるため、半田１４は、光ファイバ３５の表面において、メタライズ層３５ａと確実に結合されることとなる。その後、半田１４が温度低下に伴って凝固すると、光ファイバ３５は、ファイバマウント２２の上面２２ａに確実に固定されることとなる。
【００６１】
（効果）
このように、本実施形態２の製造方法によれば、予め傾斜された上面２２ａを有するファイバマウント２２を用いたことにより、半田１４が自動的に光ファイバ３５に当接し、光ファイバ３５の位置調整後も、半田１４が光ファイバ３５に接した状態を維持する。このため、半田１４の位置を再調整するための追加の工程は不要である。また、本実施形態２では、ファイバマウント２２の上面２２ａは平坦である。このため、ファイバマウントの加工コストの増大を招来しない。
【００６２】
以下、本発明に係る光ファイバの支持構造の実施例について説明する。本発明に係る光ファイバの支持構造は、例えば、以下実施例１〜２に例示するように、実施され得る。
【００６３】
＜実施例１＞
まず、本発明に係る光ファイバの支持構造の実施例１について説明する。本実施例１では、図７を参照して、上述した実施形態に係る光ファイバの支持構造の、光ファイバ接合システムへの適用例を説明する。
【００６４】
〔光ファイバ接合システム１００の構成〕
図７は、本発明の実施例１に係る光ファイバ接合システム１００の全体像を示す斜視図である。光ファイバ接合システム１００は、光ファイバ３５を筐体５０に接合するためのシステムである。光ファイバ接合システム１００は、図７に示すように、ステージ１１０、治具１２０、および、レーザ照射装置１３０を備えて構成されている。
【００６５】
（筐体５０）
筐体５０は、光ファイバ３５の接合対象物であり、光ファイバ３５の接合のため、ステージ１１０の上面１１２に取り付けられる。筐体５０の上面５２には、光ファイバ３５を支持するための、上述の実施形態１のファイバマウント１２が設置および固定されている。筐体５０としては、例えば、半導体レーザモジュールが挙げられるが、これに限らない。
【００６６】
（ステージ１１０）
ステージ１１０は、平板状であり、その上面１１２は平坦面である。上面１１２には、筐体５０が取り付けられる。ステージ１１０は、地平面３０に対して水平方向（図中ｘ軸方向およびｙ軸方向）および垂直方向（図中ｚ軸方向）に移動可能である。これにより、ステージ１１０は、その上面１１２に取り付けられた筐体５０を水平移動および垂直移動させることが可能となっている。また、ステージ１１０は、水平面に対して平行な軸Ａを回転軸として、時計回りおよび反時計回りに回転可能である。これにより、ステージ１１０は、その上面１１２に取り付けられた筐体５０を地平面（ｘｙ平面）に対して傾斜させることが可能となっている。
【００６７】
（治具１２０）
治具１２０は、筐体５０上において予め定められた姿勢で配置された状態（図７に示す状態）にある、光ファイバ３５を固定するための器具である。治具１２０による光ファイバ３５の固定方法は、どのような方法によるものであってもよいが、例えば、光ファイバ３５をポンプによって吸着する方法や、光ファイバ３５を把持する方法等が採用し得る。
【００６８】
（レーザ照射装置１３０）
レーザ照射装置１３０は、レーザ光４０を照射する装置である。レーザ照射装置１３０は、レーザ光４０の照射方向および強度を任意に調整することが可能となっている。したがって、レーザ照射装置１３０は、レーザ光４０の照射方向および強度を調整することにより、例えば、ファイバマウント１２の上面１２ａ上の任意の位置に対して、任意の強度のレーザ光４０を照射することが可能となる。
【００６９】
〔光ファイバ接合プロセスの手順〕
このように構成された本実施例１の光ファイバ接合システム１００は、光ファイバ３５の接合方法として、上述の実施形態１に記載の接合プロセスを採用している。したがって、本実施例１の光ファイバ接合システム１００によれば、以下の手順によって、光ファイバ３５がファイバマウント１２へ接合され得る。
【００７０】
（手順１：取り付け工程）
ステージ１１０の上面１１２に、筐体５０を取り付ける。このとき、筐体５０の上面５２には、ファイバマウント１２が既に設置および固定されているものとする。また、ステージ１１０の上面１１２、筐体５０の上面５２、および、ファイバマウント１２の上面１２ａは、いずれも水平状態（地平面３０に対して平行な状態）になっているものとする。
【００７１】
（手順２：配置工程）
光ファイバ３５を配置および固定する。具体的には、光ファイバ３５を、そのメタライズ層３５ａが形成されている部分がファイバマウント１２の上面１２ａの上方を通過するように、上面１２ａと平行に配置し、その状態で、光ファイバ３５を、治具１２０によって固定する。本実施例１では、光ファイバ３５として、直径が０．１２５ｍｍである光ファイバを用いているが、これに限らない。なお、光ファイバ３５におけるレンズ加工が施された先端の回転角が、対象物に対して所定の角度となるように規定されている場合、ファイバマウント１２を傾斜させた場合に上記回転角が所定の角度となるように、光ファイバ３５をその接合前に当該光ファイバ３５の動径方向に予め回転させておく必要がある。
【００７２】
（手順３：傾斜工程）
ステージ１１０を傾斜させることにより、ファイバマウント１２の上面１２ａを傾斜させる。具体的には、光ファイバ３５の配置位置（図７に示す例では、ｘ軸正側の位置）が下流となり、半田１４の載置位置（図７に示す例では、ｘ軸負側の位置）が上流となるように、ファイバマウント１２の上面１２ａを傾斜させる。本実施例１では、上面１２ａの傾斜角度を、円筒状の半田１４が転がり降りるのに十分な角度である「５°」としているが、これに限らない。なお、当該傾斜工程は、上記配置工程の前に実施されてもよいし、上記取り付け工程の前に実施されてもよい。
【００７３】
（手順４：載置工程）
ファイバマウント１２の上面１２ａに半田１４を載置する。具体的には、傾斜された上面１２ａにおける、光ファイバ３５の配置位置よりも上流となる位置に、半田１４を載置する。上面１２ａに載置された半田１４は、重力によって、上面１２ａを転がり、光ファイバ３５に当接する。その後、半田１４は、重力によって、光ファイバ３５に当接した状態を維持することとなる。本実施例１では、半田１４として、直径が０．５ｍｍであり、長さが０．９ｍｍであり、素材がＡｕＳｎ２０である、円柱状の半田プリフォームを用いているが、これに限らない。
【００７４】
（手順５：調整工程）
半田１４が上面１２ａに載置された状態において、ファイバマウント１２に対する光ファイバ３５の位置を調整する。具体的には、光ファイバ３５が治具１２０によって固定されたまま、ステージ１１０を移動させることによって、ファイバマウント１２を移動させる。これにより、相対的に、光ファイバ３５の位置が調整されることとなる。光ファイバ３５の位置が調整された場合であっても、上面１２ａが傾斜している故、半田１４が光ファイバ３５と当接した状態を維持し続けることは、実施形態で説明したとおりである。
【００７５】
（手順６：接合工程）
半田１４を溶融することによって、光ファイバ３５を上面１２ａに接合する。具体的には、レーザ照射装置１３０から、レーザ光４０をファイバマウント１２の上面１２ａに照射する。レーザ光４０の照射位置は、メタライズ層１２ｂの近傍の位置であってもよく、メタライズ層１２ｂ上の位置であってもよい。これにより、ファイバマウント１２が加熱され、当該ファイバマウント１２からの熱伝導によって、半田１４の温度が上昇し、当該半田１４が溶融する。このとき、半田１４は、光ファイバ３５と当接した状態で溶融されるため、確実に光ファイバ３５を覆うことができる。したがって、光ファイバ３５は、ファイバマウント１２の上面１２ａに確実に固定されることとなる。
【００７６】
上述のとおり、本実施例１の光ファイバ接合システム１００は、光ファイバ３５を接合するための構成として、実施形態１の支持構造１０を用いている。すなわち、光ファイバ３５の接合方法として、実施形態１に記載の接合プロセスを採用している。したがって、本実施例１の光ファイバ接合システム１００では、半田の位置を再調整する手間を低減することができる。
【００７７】
なお、本実施例１では、光ファイバ３５を接合するための構成として、実施形態１の支持構造１０を適用しているが、支持構造１０の代わりに、上述の実施形態２の光ファイバの支持構造２０を適用することもできる。この場合、上述の傾斜工程が不要なため、より少ない作業工程で、ファイバマウント１２の適正な位置に光ファイバ３５を接合することができる。
【００７８】
＜実施例２＞
次に、本発明に係る光ファイバの支持構造の実施例２について説明する。本実施例２では、図８を参照して、本発明に係る光ファイバの支持構造の、半導体レーザモジュールへの適用例を説明する。
【００７９】
図８は、本発明の実施例２に係る半導体レーザモジュール２００の全体像を示す斜視図である。半導体レーザモジュール２００は、光ファイバ３５の一端に装着されるレーザモジュールである。半導体レーザモジュール２００は、図８に示すように、基板２１０、ＣｏＳ（Chip on Submount）２３０、ケース２５０、および、上述した実施形態１の支持構造１０を備えている。なお、図８においては、半導体レーザモジュール２００の内部構造を明らかにするために、ケース２５０の天板及び側板の一部を省略している。
【００８０】
図８に示すように、光ファイバ３５は、ケース２５０の側面に形成された挿通パイプ２５１内を通って、半導体レーザモジュール２００の内部に引き込まれている。半導体レーザモジュール２００内において、光ファイバ３５は、ファイバマウント１２の上面を通過しているとともに、半田１４によって、ファイバマウント１２の上面に固定されている。ファイバマウント１２の底面は、半田２６３によって、基板２１０の上面に接合されている。
【００８１】
光ファイバ３５の端部３５ｂは、半導体レーザチップ２３３の端面２３３ａに対向するように配置される。半導体レーザチップ２３３の端面２３３ａから発せられたレーザ光は、端部３５ｂから光ファイバ３５内に入射し、光ファイバ３５内を伝搬する。
【００８２】
基板２１０は、半導体レーザモジュール２００の底板を構成する、板状部材である。基板２１０は、半導体レーザモジュール２００の内部（特にＣｏＳ２３０）で発生した熱を半導体レーザモジュール２００の外部に放熱するためのヒートシンクとして機能する。このため、基板２１０は、熱伝導率の高い材料、例えば、例えばＣｕ（銅）によって形成される。
【００８３】
基板２１０の上面には、図８に示すように、ＣｏＳ２３０と、上述の実施形態１の支持構造１０とが設置される。上述のとおり、支持構造１０は、ファイバマウント１２と半田１４とを備えて構成されている。基板２１０の上面において、ファイバマウント１２は、光ファイバ３５が引き出される側に配置され、ＣｏＳ２３０は、光ファイバ３５が引き出される側と反対側に配置される。
【００８４】
（ＣｏＳ２３０）
ＣｏＳ２３０は、レーザマウント２３１、ＣｕＷ（銅タングステン）層２３２、半導体レーザチップ２３３、および、ワイヤ２３４を備えている。レーザマウント２３１は、その上面においてＣｏＳ２３０が備える他の構成部材を支持する、立体形状の部材である。レーザマウント２３１の底面は、半田２６２によって、基板２１０の上面に接合されている。レーザマウント２３１の上面には、図８に示すように、ＣｕＷ（銅タングステン）層２３２が形成されており、当該ＣｕＷ層２３２の上面には、半導体レーザチップ２３３が実装されている。レーザマウント２３１、ＣｕＷ層２３２、および半導体レーザチップ２３３は、長手方向が互いに平行になるように、基板２１０上に配置されている。
【００８５】
（半導体レーザチップ２３３）
半導体レーザチップ２３３は、その端面２３３ａからレーザ光を発するレーザ光源である。本実施形態においては、半導体レーザチップ２３３として、主にＧａＡｓ（ガリウム砒素）からなる、３ｍｍ以上のキャビティ長を有する高出力半導体レーザを用いている。半導体レーザチップ２３３は、図８に示すように、レーザマウント２３１の上面に形成された回路（図示省略）に対して、ワイヤ２３４を介して接続されており、この回路から供給された電流によって駆動される。
【００８６】
上述のとおり、本実施例２の半導体レーザモジュール２００は、光ファイバ３５を接合するための構成として、実施形態１の支持構造１０を用いている。また、本実施例２の半導体レーザモジュール２００は、光ファイバ３５の接合方法として、実施形態１に記載の接合プロセスを採用している。したがって、本実施例２の半導体レーザモジュール２００では、半田の位置を再調整する手間を低減することができる。
【００８７】
なお、本実施例２では、光ファイバ３５を接合するための構成として、実施形態１の支持構造１０を適用しているが、支持構造１０の代わりに、上述の実施形態２の光ファイバの支持構造２０を適用することもできる。この場合、上述の傾斜工程が不要なため、より少ない作業工程で、ファイバマウント１２の適正な位置に光ファイバ３５を接合することができる。
【００８８】
〔変形例１〕
上述の実施形態１では、半田１４として、円柱形状を有する半田プリフォームを用いているが、半田１４は、少なくとも上面１２ａ上を降下することが可能な形状を有していればよく、円柱形状を有する半田プリフォームに限らない。例えば、半田１４として、多角柱形状を有する半田プリフォーム、球状を有する半田プリフォーム等を用いてもよい。なお、半田１４の形状がどのような形状を有していても、半田が上面１２ａ上を下流側に転がることができるように、または、半田が上面１２ａ上を滑り降りることができるように、上面１２ａの傾斜角度を決定することが好ましい。上述の実施形態２についても同様である。
【００８９】
〔変形例２〕
さらに言えば、上述の実施形態１において、半田１４は、少なくとも上面１２ａ上を移動可能な形状を有していればよい。このような形状を有する半田１４を、傾斜された上面１２ａにおいて、光ファイバ３５の配置位置よりも上流側の位置に載置すれば、半田１４に対し、上面１２ａに平行な分力であって、光ファイバ３５に向かう分力が作用する。このため、半田１４に対して何らかの外力が働いた場合であっても、半田１４は光ファイバから遠ざかりづらい。したがって、上面１２ａ上を移動可能な形状を有する半田１４を用いれば、半田１４の位置を再調整する手間を低減することができる。なお、「上面１２ａ上を移動可能な形状」には、少なくとも、円柱形状、多角柱形状、球状、及び板状等が含まれる。上述の実施形態２についても同様である。
【００９０】
〔変形例３〕
上述の実施形態では、ファイバマウントにレーザ光を照射することによって半田を加熱溶融する構成を採用しているが、それ以外の方法（例えば、加熱された媒体をファイバに接触させる方法等）によって半田を加熱溶融する構成を採用してもよい。
【００９１】
〔付記事項〕
本発明は上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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】
【００９２】
本発明は、レーザモジュールの製造方法、及びレーザモジュールに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０    支持構造
１２    ファイバマウント（台座）
１２ａ  上面（平坦面）
１２ｂ  メタライズ層
１４    半田
２０    支持構造
２２    ファイバマウント（台座）
２２ａ  上面（平坦面）
２２ｂ  メタライズ層
３０    地平面
３５    光ファイバ
３５ａ  メタライズ層
４０    レーザ光
【図１】
2015004740.tif 000003
【図２】
2015004740.tif 000004
【図３】
2015004740.tif 000005
【図４】
2015004740.tif 000006
【図５】
2015004740.tif 000007
【図６】
2015004740.tif 000008
【図７】
2015004740.tif 000009
【図８】
2015004740.tif 000010
【図９】
2015004740.tif 000011