(57)【要約】【課題】  新規な半導体レーザ素子また、非ガウシアン分布である半導体レーザ素子の新規な結合効率を求める方法、さらには非ガウシアン分布である半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを歩留良く結合させる方法を提供する。【解決手段】  遠視野像測定装置などの比較的容易に半導体レーザ素子の特性が測定できる装置を用い、半導体レーザ素子から出されるレーザ光の光強度および、半導体レーザ素子と結合させる受光部における受光部を通過する光強度のそれぞれをドット状に算出し、結合効率を求める。【選択図】  図５
2004221577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子からのレーザ光を受光する受光部との結合効率がＸ％以上、Ｙ％以下となる半導体レーザ素子であって、
前記半導体レーザ素子の遠視野像の光強度分布の水平成分をｍ等分し、ｍ行一列の行列Ａとし、遠視野像の光強度分布の垂直成分をｎ等分し、一行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算により行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和をＩａとし、
前記行列Ｃのうち、前記受光部がレーザ光を受光する成分の総和をＩｂとしたとき、
Ｘ≦（Ｉｂ／Ｉａ）×１００≦Ｙ
を満たすことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
半導体レーザ素子からのレーザ光を受光する受光部との結合効率がＸ％以上、Ｙ％以下となる半導体レーザ素子であって、
前記半導体レーザ素子の、遠視野像の光強度の水平成分をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の光強度の垂直成分をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算により行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和をＩａとし、
前記行列Ｃのうち、受光部でのレーザ光の受光角度のうち水平方向受光角度をｐ、垂直方向受光角度をｑとしたとき、
ｘ２／ｐ２＋ｙ２／ｑ２＝１
で表される楕円に囲まれた成分のみの総和をＩｂとしたとき、
Ｘ≦（Ｉｂ／Ｉａ）×１００≦Ｙ
を満たすことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記水平成分または垂直成分の少なくとも１つの半値幅の中点が０°と異なる請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記水平成分または垂直成分の少なくとも１つが非ガウシアン分布である請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
半導体レーザ素子の、遠視野像の水平成分の測定により得られる光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の垂直成分の測定により得られる光強度をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算をして行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和を算出する第１の工程と、
前記行列Ｃのうち、受光部において受光部がレーザ光を受光する成分のみを抽出し、その総和を算出する第２の工程と、
前記行列Ｃを構成する行列の総和に対する受光する成分のみの総和の割合を結合効率とする第３の工程と、
を備えた半導体レーザ素子の結合効率測定方法。
【請求項６】
半導体レーザの、遠視野像の水平成分の光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の垂直成分の光強度をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算をして行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和を算出する第１の工程と、
前記行列Ｃのうち、受光部でのレーザ光の受光角度のうち水平方向受光角度をｐ、垂直方向受光角度をｑとしたとき、
ｘ２／ｐ２＋ｙ２／ｑ２＝１
で表される楕円に囲まれた成分のみを抽出し、その総和を算出する第２の工程と、
前記行列Ｃを構成する行列の総和に対する受光する成分のみの総和の値を結合効率とする第３の工程と、
を具備する半導体レーザ素子の結合効率測定方法。
【請求項７】
半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合する方法であって、遠視野像の光強度の水平成分の光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の光強度の垂直成分のをｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算をして行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値の総和を算出する第１の工程と、第１の工程後、前記行列Ｃのうち、受光部において受光部がレーザ光を受光する成分のみを抽出し、その総和を算出する第２の工程と、第２の工程後、前記行列Ｃを構成する行列の総和に対する受光する成分のみの総和の値を積分結合効率とし、該積分結合効率をもとに半導体レーザ素子を選別する第３の工程と、を具備することを特徴とする半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合する方法。
【請求項８】
半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合する方法であって、遠視野像の水平方向の測定により得られる角度に対する光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の垂直方向の測定により得られる角度に対する光強度をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算をして行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値の総和を算出する第１の工程と、第１の工程後、行列Ｃのうち、受光部でのレーザ光の受光角度のうち水平方向受光角度をｐ、垂直方向受光角度をｑとしたとき、
ｘ２／ｐ２＋ｙ２／ｑ２＝１
で表される楕円に囲まれた成分のみを抽出し、その総和を算出する第２の工程と、  第２の工程後、前記行列Ｃを構成する行列の総和に対する受光する成分のみの総和の値を積分結合効率とし、該積分結合効率をもとに半導体レーザ素子を選別する第３の工程と、を具備することを特徴とする半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の結合効率測定方法に関するものである。また半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合させる際の結合方法に関するものであり、とくに、遠視野像のうち水平方向もしくは垂直方向の少なくともいずれかが非ガウシアン分布である半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の結合効率測定方法および半導体レーザ素子を結合する際の結合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザ素子と例えばレンズやファイバなどのレーザ光を受光する受光部とを結合する際、受光部を通過する光の強度は、半導体レーザ素子から出された光強度に対して低下してしまう。ここで半導体レーザ素子から出された光が受光部を通過したときの光強度がある一定の光強度以上、もしくはある一定の範囲内にあることは非常に重要である。そこで、受光部にレーザ光が入射する前の光強度に対して、受光部を通過する光の光強度の割合を示す指標として、結合効率が定義され、結合効率がある一定の範囲内にある半導体レーザ素子が選別されて半導体レーザ素子を用いた光学部品に組み込まれている。
【０００３】
この結合効率を用いた光半導体レーザ素子の選別方法としては、遠視野像において、水平横モードの光強度分布および垂直横モードの光強度分布を用いて、それぞれの半値全幅角を、図１に示すような遠視野像の水平方向の角度をＸ軸、垂直方向の角度をＹ軸としたグラフ上にプロットし、所望の結合効率を考慮した一定の領域内にある半導体レーザ素子を選別し、合格品（良品）として用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、遠視野像のうち水平方向もしくは垂直方向の少なくともいずれかが非ガウシアン分布である半導体レーザ素子を受光部と結合させる際に、上記のような半導体レーザ素子の選別方法を用いると、実際に受光部を通過した光強度の実測値と結合効率から算出された受光部を通過した光強度の計算値との誤差が非常に大きく、この選別方法を用いて半導体レーザを光学部品に組み込むことは歩留が非常に悪く問題であった。
【０００５】
また非ガウシアン分布である半導体レーザ素子について、レーザ素子から出された光強度と受光部を通過する光強度を各素子ごとに測定し、所望の受光部を通過する光強度が得られる素子を選別する方法がもっとも精度が高く確実であるが、選別工程に非常に時間を有し、生産性において採用できるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような問題を考慮し、新規な半導体レーザ素子また、非ガウシアン分布である半導体レーザ素子の新規な結合効率を求める方法、さらには非ガウシアン分布である半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを歩留良く結合させる方法を提供するものであり、（１）〜（８）によって達成される。
【０００７】
（１）  受光する側の光学部品との結合効率がＸ％以上、Ｙ％以下となる半導体レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子の遠視野像の水平方向の角度に対する光強度をｍ等分し、ｍ行一列の行列Ａとし、遠視野像の垂直方向の角度に対する光強度をｎ等分し、一行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算により行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和をＩａとし、前記行列Ｃのうち、前記受光部がレーザ光を受光する成分の総和をＩｂとしたとき、
Ｘ≦（Ｉｂ／Ｉａ）×１００≦Ｙ
を満たすことを特徴とする半導体レーザ素子。
【０００８】
（２）  受光する側の光学部品との結合効率がＸ％以上、Ｙ％以下となる半導体レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子の、遠視野像の水平方向の角度に対する光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の垂直方向の角度に対する光強度をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算により行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和をＩａとし、前記行列Ｃのうち、受光部でのレーザ光の受光角度のうち水平方向受光角度をｐ、垂直方向受光角度をｑとしたとき、
ｘ２／ｐ２＋ｙ２／ｑ２＝１
で表される楕円に囲まれた成分のみの総和をＩｂとしたとき、
Ｘ≦（Ｉｂ／Ｉａ）×１００≦Ｙ
を満たすことを特徴とする半導体レーザ素子。
【０００９】
（３）  前記（１）または（２）の半導体レーザ素子であって、前記水平成分または垂直成分の少なくとも１つの半値幅の中点が０°と異なる。
【００１０】
（４）  前記（１）〜（３）のいずれか１つの半導体レーザ素子であって、前記水平成分または垂直成分の少なくとも１つが非ガウシアン分布である。
【００１１】
（５）半導体レーザ素子の、遠視野像の水平方向の測定により得られる角度に対する光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の垂直方向の測定により得られる角度に対する光強度をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算をして行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和を算出する第１の工程と、前記行列Ｃのうち、受光部において受光部がレーザ光を受光する成分のみを抽出し、その総和を算出する第２の工程と、前記行列Ｃを構成する行列の総和に対する受光する成分のみの総和の割合を結合効率とする第３の工程と、を備えた半導体レーザ素子の結合効率測定方法。
【００１２】
（６）半導体レーザ素子の、遠視野像の水平方向の測定により得られる角度に対する光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の垂直方向の測定により得られる角度に対する光強度をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算をして行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和を算出する第１の工程と、前記行列Ｃのうち、受光部でのレーザ光の受光角度のうち水平方向受光角度をｐ、垂直方向受光角度をｑとしたとき、
ｘ２／ｐ２＋ｙ２／ｑ２＝１
で表される楕円に囲まれた成分のみを抽出し、その総和を算出する第２の工程と、前記行列Ｃを構成する行列の総和に対する受光する成分のみの総和の値を結合効率とする第３の工程と、を具備する半導体レーザ素子の結合効率測定方法。
【００１３】
これら（５）（６）のような半導体レーザ素子の結合効率測定方法とすることにより、結合効率を測定する半導体レーザ素子が、遠視野像のうち水平方向もしくは垂直方向の少なくともいずれかが非ガウシアン分布であっても、実測値に近い結合効率を得ることができ、複数の半導体レーザ素子の結合効率による選別を効率よく行うことができる。
【００１４】
（７）半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合する方法であって、遠視野像の水平方向の測定により得られる角度に対する光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の垂直方向の測定により得られる角度に対する光強度をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算をして行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和を算出する第１の工程と、第１の工程後、前記行列Ｃのうち、受光部において受光部がレーザ光を受光する成分のみを抽出し、その総和を算出する第２の工程と、第２の工程後、前記行列Ｃを構成する行列の総和に対する受光する成分のみの総和の値を積分結合効率とし、該積分結合効率をもとに半導体レーザ素子を選別する第３の工程と、を具備することを特徴とする半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合する方法。
【００１５】
（８）半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合する方法であって、遠視野像の水平方向の測定により得られる角度に対する光強度をｍ等分し、ｍ行１列の行列Ａとし、遠視野像の垂直方向の測定により得られる角度に対する光強度をｎ等分し、１行ｎ列の行列Ｂとし、ＡＢの行列乗算をして行列Ｃを得て、該行列Ｃを構成する数値（光強度）の総和を算出する第１の工程と、第１の工程後、行列Ｃのうち、受光部でのレーザ光の受光角度のうち水平方向受光角度をｐ、垂直方向受光角度をｑとしたとき、
ｘ２／ｐ２＋ｙ２／ｑ２＝１
で表される楕円に囲まれた成分のみを抽出し、その総和を算出する第２の工程と、  第２の工程後、前記行列Ｃを構成する行列の総和に対する受光する成分のみの総和の値を積分結合効率とし、該積分結合効率をもとに半導体レーザ素子を選別する第３の工程と、を具備することを特徴とする半導体レーザ素子とレーザ光を受光する受光部とを結合する方法。
【００１６】
これら（７）（８）に示す方法により、半導体レーザ素子と受光部とを結合することで、遠視野像が非ガウシアン分布のレーザ素子であっても、実際に受光部を通過する光強度と結合効率から算出された受光部を通過する光強度との誤差が小さくなり、効率良く半導体レーザ素子の選別ができ、歩留良く受光部と結合することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の半導体レーザ素子によれば、実際の結合効率との誤差の小さい結合効率を有する半導体レーザ素子を得ることができる。また本発明の測定方法によれば、非ガウシアン分布である半導体レーザ素子の実際の結合効率との誤差の小さい結合効率を比較的容易に測定することができる。また非ガウシアン分布である半導体レーザ素子とレンズなどの受光部と結合する際に、歩留良く結合することができる。また非ガウシアン分布の半導体レーザ素子を実際の結合効率との誤差の小さい結合効率でもって提供することができる。さらに図１に示すような遠視野像の水平方向の角度をＸ軸、垂直方向の角度をＹ軸としたグラフ上にプロットし、所望の結合効率を考慮した一定の領域内にある半導体レーザ素子を選別し、合格品（良品）とする（この選別方法を比較例とする）選別方法では良品であったが、本発明の結合効率測定方法では不良品に選別されるもの、本発明の結合効率測定方法では良品であったが、比較例の選別方法では不良品に選別されるものが見られ、実際の結合効率との誤差が小さい結合効率の値による良品を得ることの歩留まりを飛躍的に向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を詳細に説明する。本発明は次に示す行列Ｃをもとに、半導体レーザ素子から出される光強度の総和をＩａ、受光部を通過する光成分のみの光強度の総和をＩｂをそれぞれ算出し、ＩａとＩｂとから得られる新規な結合効率を求めることを特徴とし、さらには得られた結合効率を用いて半導体レーザ素子を効率よく選別し、受光部との結合の際の歩留を良くすることを特徴とする。
【００１９】
まず水平方向の遠視野像を測定し、レーザ光の出射角度に対する光強度を得る。＋Ｓ°から−Ｓ°までｔ°間隔で光強度を測定して、（２Ｓ／ｔ＋１）個の光強度を得る。ここでＳは０＜Ｓ≦９０であり、ｔは数値が小さいほど精度は高くなるが、測定時間が長くなる傾向にあるので、適度な数値を決定する。水平方向の遠視野像が非ガウシアンの傾向が強いほどｔを小さくするとよいが、ガウシアンに近いほどｔは大きくとっても大きな誤差は発生しない。ｔとしては０．０１°以上５°以下が好ましく、さらに好ましくは０．０５°以上１°以下である。これによって得られた光強度からｍ行１列の行列Ａを作る。ｍは測定点の個数（２Ｓ／ｔ＋１）に対して、ｍ＝（２Ｓ／ｔ＋１）とすればよいが、得られた（２Ｓ／ｔ＋１）個の光強度から等間隔となるようにｍ個を抽出して行列Ａとしてもよい。
【００２０】
次に水平方向の遠視野像から行列Ａを求めるようにして、同様に垂直方向の遠視野像から行列Ｂを求める。まず垂直方向の遠視野像を測定し、レーザ光の出射角度に対する光強度を得る。＋Ｕ°から−Ｕ°までｖ°間隔で光強度を測定して、（２Ｕ／ｖ＋１）個の光強度を得る。ここでＵは０＜Ｕ≦９０であり、ｖは数値が小さいほど精度は高くなるが、測定時間が長くなる傾向にあるので、適度な数値を決定する。水平方向の遠視野像が非ガウシアンの傾向が強いほどｖを小さくするとよいが、ガウシアンに近いほどｖは大きくとっても大きな誤差は発生しない。ｖとしては０．０１°以上５°以下が好ましく、さらに好ましくは０．０５°以上１°以下である。これによって得られた光強度から１行ｎ列の行列Ｂを作る。ｎは測定点の個数（２Ｕ／ｖ＋１）に対して、ｎ＝（２Ｕ／ｖ＋１）とすればよいが、得られた（２Ｕ／ｖ＋１）個の光強度から等間隔となるようにｎ個を抽出して行列Ｂとしてもよい。
【００２１】
以上から行列Ａと行列Ｂを求めることができる。ここでそれぞれの数値は、ｍ＝ｎとしてもよいし、Ｓ＝Ｕ、ｔ＝ｖとしてもよいことは言うまでもない。また、水平方向と垂直方向のそれぞれの半値全幅角のうち、小さいほうの方向における測定点を大きいほうの方向における測定点よりも小さくすることで、データ量が減少、処理時間が短くなるという点で好ましい。
【００２２】
これにより行列ＡＢを行列乗算し、ｍ行ｎ列の行列Ｃを求める。さらに行列Ｃを構成する数値（光強度）を全て加法演算し、数値の総和（Ｉａ）を算出する。
【００２３】
次に半導体レーザ素子から出されるレーザ光のうち、受光部において受光部がレーザ光を受光する光成分を求める。言い換えれば受光部を通過する光成分であり、また受光部から出されるレーザ光の光成分である。この受光部を通過する光成分を求めるために、受光部に入射するレーザ光に相当するレーザ光の光強度成分を行列Ｃから抽出する。具体的には、受光部に入射するレーザ光の受光角度の領域を求め、その領域に相当するレーザ光の光強度成分を行列Ｃから抽出する。ここで相当するレーザ光の光強度成分を行列Ｃから抽出する、とは、第１の工程によって得られた行列Ｃを用い、Ｘ軸とＹ軸とが測定角度を、Ｚ軸が光強度を表すグラフに置き換え、そのグラフから受光部に入射するレーザ光の領域を取り出すことを意味する。そして行列Ｃから該当する領域のみの数値（光強度）を全て加法演算し、数値の総和（Ｉｂ）を算出する。
【００２４】
このＩｂを算出する方法として、さらに好ましくは、受光部に入射するレーザ光の領域を楕円状として算出する。受光部でのレーザ光の受光角度のうち水平方向の受光角度をｐ、垂直方向の受光角度をｑとして、
ｘ２／ｐ２＋ｙ２／ｑ２＝１
として、楕円の方程式を求め、前記行列Ｃから得られるＸ軸とＹ軸とが測定角度を、Ｚ軸が光強度を表すグラフのＸ−Ｙ平面上にその楕円を転写しその楕円に囲まれた領域の数値（光強度）を全て加法演算し、数値の総和（Ｉｂ）を算出することもできる。
【００２５】
ここで、受光角度はレンズ径と焦点距離から求められる開口数およびアナモ設定から算出される。
【００２６】
この楕円の方程式を求めマトリックスデータ上に転写する場合、遠視野像を測定した際に得た遠視野像の光軸ずれΔθを楕円の中心として転写するほうがよい。
【００２７】
以上の方法によって得られたＩａとＩｂから（Ｉｂ／Ｉａ）×１００として新規な結合効率として積分結合効率（％）を得る。これにより、比較的容易に効率の良い半導体レーザ素子の選別のための結合効率を求めることができる。
【００２８】
この方法によって、遠視野像の垂直方向または水平方向の少なくとも一方がたとえ非ガウシアン分布であったとしても、実際の結合効率との誤差が非常に小さい結合効率をもった半導体レーザ素子を得ることができる。例えば受光部との結合効率がＸパーセント以上、Ｙパーセント以下の半導体レーザ素子の要求があっても、Ｉｂ／Ｉａを結合効率とすることで、Ｘ≦（Ｉｂ／Ｉａ）×１００≦Ｙを満たすことができる。
【００２９】
また本発明によって得られる半導体レーザ素子は、さらに好ましくは、水平成分または垂直成分の少なくとも１つの半値幅の中点が０°と異なる。つまり、遠視野像において、水平成分と垂直成分の両方が半値幅の中点が０°に位置するような角度である場合と異なり、水平成分と垂直成分の少なくとも一方の半値幅が０°と異なるような半導体レーザ素子に好ましい。これを図６を用いて説明する。図６は図２の（ｂ）である垂直方向における遠視野像である。この半導体レーザ素子において、垂直方向の遠視野像の中点Ｔは０°と異なり、３°を示している。
【００３０】
また本発明によって得られる半導体レーザ素子は、さらに好ましくは、水平成分または垂直成分の少なくとも１つが非ガウシアン分布である。つまり、遠視野像が、水平成分と垂直成分の両方がガウシアン分布である場合と異なり、水平成分と垂直成分の少なくとも一方の遠視野像が非ガウシアン分布である半導体レーザ素子に好ましい。非ガウシアン分布とは、一般式として示されるガウシアン分布の式に一致しない分布を示すものであり、たとえば図６に示すような分布があげられる。
【００３１】
また本発明の結合効率の測定方法により得られる、この積分結合効率を用いて、半導体レーザ素子を選別し、半導体レーザ素子と受光部とを結合する。
【００３２】
本発明の最も特徴とするところは、遠視野像測定装置などの比較的容易に半導体レーザ素子の特性が測定できる装置を用い、半導体レーザ素子から出されるレーザ光の光強度および、半導体レーザ素子と結合させる受光部における受光部を通過する光強度のそれぞれをドット状に算出し、結合効率を求めるところにある。これらの構成を具備していればよく、この結合効率の算出方法の応用例として、行列乗算によって得られた行列Ｃの行列成分のすべてを正の平方根に変換し、新たな行列Ｃ’として、行列Ｃ’の総和を算出し光強度の総和Ｉａ’、受光部を通過するレーザ光のみの行列成分を行列Ｃ’から抽出し、抽出した光強度の総和をＩｂ’として、結合効率を算出してもよい。
【００３３】
また本発明は、遠視野像のうち水平方向もしくは垂直方向の少なくともいずれかが非ガウシアン分布である半導体レーザ素子を選別する際に顕著な効果を示すが、このような非ガウシアン分布である半導体レーザ素子としては、とくに窒化ガリウム系の半導体レーザ素子がある。様々な窒化ガリウム系の半導体レーザ素子の研究がなされているが、未だかつて、遠視野像がガウシアン分布となる半導体レーザ素子は報告されていないのが現状である。また多くはｐ型窒化ガリウム層がリッジストライプを有する実効屈折率型の半導体レーザ素子であるが、特に実効屈折率型の半導体レーザ素子は活性層中で横方向の光閉じ込めが弱く、また窒化ガリウム特有の性質であるキャリアの拡散長が短いために、近視野像では水平横モードが非ガウシアン分布となりやすい。このことから、遠視野像では特に垂直横モードの方が、非ガウシアン分布となる傾向にある。したがって、本発明は窒化ガリウム系の半導体レーザ素子において、また／かつ実効屈折率型の半導体レーザ素子において、特に有効な結合効率の測定方法であり、また結合方法であるといえる。
【００３４】
またさらに、前記（５）または（６）に記載の半導体レーザ素子の結合効率測定方法を備えた以下の（９）（１０）に示すレーザ特性測定装置を得ることもできる。つまり各種の半導体レーザ素子を評価する装置に組み込むことによって、高付加価値をもった半導体レーザ素子の評価装置を得ることができる。
【００３５】
（９）前記（５）に記載の測定方法を備えたレーザ特性測定装置。
【００３６】
（１０）前記（６）に記載の測定方法を備えたレーザ特性測定装置。
これら（９）（１０）のような測定装置を用いることで、結合効率を測定する半導体レーザ素子が、遠視野像のうち水平方向もしくは垂直方向の少なくともいずれかが非ガウシアン分布であっても、この測定方法を組み込んだレーザ特性測定装置を得ることで、実測値に近い結合効率の値が容易に得られる。レーザ特性測定装置としては、例えばＩ−Ｌ特性、Ｉ−Ｖ特性、ＦＦＰ（遠視野像）、発振波長、ノイズ測定（ＲＩＮ特性も得られる）などが測定できる種々の測定装置に組み込むことができる。少なくともＦＦＰ（遠視野像）が測定できる装置に組み込むことで、ＦＦＰの水平横モード（Ｘ方向）と垂直横モード（Ｙ方向）とを測定する際に、水平横モードから行列Ａ、垂直横モードから行列Ｂを容易に得ることができる。あとは、装置内に内蔵された演算処理装置を用いることで結合効率を測定することが可能となる。
【実施例】
【００３７】
次に実施例を示すが、これに限るものではない。
【００３８】
［実施例１］
半導体レーザ素子を遠視野像やしきい値を測定するために用いている通常のレーザテスタにセットし、遠視野像の水平横モード（Ｘ方向）と垂直横モード（Ｙ方向）とを測定する。測定角度としては水平横モードと垂直横モードそれぞれについて−４５°〜４５°の範囲で光強度データを得る。
（水平横モード）＝（０、０、１、１、１、２、・・・、・・・、４８５３、４９６８、５００３、４９５４、４８６０、・・・、・・・、３、２、１、１、０、０）
（垂直横モード）＝（０、０、１、１、２、２、・・・、・・・、４９２１、５０７８、５１４２、５０４５、４９１１、・・・、・・・、３、２、２、１、１、０）
ここでレーザ光の測定角度の間隔は水平横モードと垂直横モードいずれも０．１°とする。
【００３９】
（測定角度）＝（−４５．０、−４４．９、−４４．８、−４４．７、−４４．６、−４４．５、・・・、・・・、−０．２、−０．１、０、０．１、０．２、・・・、・・・、４４．５、４４．６、４４．７、４４．８、４４．９、４５．０）
次に横軸に測定角度、縦軸に水平横モード、垂直横モードとしてグラフを作成すると図２のようになる（図２（ａ）が水平横モード、（ｂ）が垂直横モード）。
【００４０】
次にこれらのデータを行列化し、行列演算を行う。例えば図３に示すような、水平横モードを９０１行１列の行列Ａ、垂直横モードを１行９０１列の行列Ｂとし、行列乗算して行列Ｃを得る。行列乗算してできた行列のデータを例えば図４に示すような、グラフ上に置き換える。このグラフ内の全ての光強度データの総和Ｉａを求める。
【００４１】
次に、受光部がレーザ光を受光する光成分のみをグラフから抽出し、抽出された光強度データの総和Ｉｂを求める。
【００４２】
得られたＩａとＩｂをもとに、積分結合効率として、（Ｉｂ／Ｉａ）×１００の数値を得る。
【００４３】
［実施例２］
半導体レーザ素子とレーザ光を受光するレンズとを結合する際に、必要とされる結合効率が２０％〜４０％であるとする。
【００４４】
半導体レーザ素子を実施例１の体系によって得られた積分結合効率を各素子毎に測定し、積分結合効率が２０％〜４０％にある素子を良品として、測定した半導体レーザ素子を選別する。
【００４５】
非ガウシアンである半導体レーザ素子を本実施例により結合効率を測定すると、２３パーセントで良品であったが、比較例の選別方法とする半値全幅角を利用した図１では不良品に選別されるもの、また比較例の選別方法では良品であったが、本実施例の結合効率測定方法では不良品に選別されるものが確認された。また、（Ｉｂ／Ｉａ）×１００が２０パーセント以上、４０パーセント以下の半導体レーザ素子を得ることができる。
【００４６】
良品として選別された半導体レーザ素子をレンズと結合することで、歩留良く結合することができる。
【００４７】
［実施例３］
半導体レーザ素子を遠視野像やしきい値を測定するために用いている市販のレーザ特性測定装置にセットし、遠視野像の水平横モード（Ｘ方向）と垂直横モード（Ｙ方向）とを測定し、行列Ｃを求め、さらにグラフ内の全ての光強度データの総和Ｉａを求めるまでは、実施例１と同様にする。
【００４８】
次に、半導体レーザ素子とレンズとを結合する際に必要とされる受光角度が、遠視野像の水平横モードが８．２°、垂直横モードが１３．８°であるとき、楕円の方程式
ｘ２／８．２２＋ｙ２／１３．８２＝１
を得て、例えば図５に示すようなグラフ上に、遠視野像の光軸ずれを楕円の中心として転写する。この楕円に囲まれたグラフ内の全ての光強度データ（図５の斜線部以外）の総和Ｉｂを求める。得られたＩａとＩｂをもとに、積分結合効率として、（Ｉｂ／Ｉａ）×１００の数値を得る。
【００４９】
［実施例４］
半導体レーザ素子を遠視野像やしきい値を測定するために用いている市販のレーザ特性測定装置にセットし、遠視野像の水平横モード（Ｘ方向）と垂直横モード（Ｙ方向）とを測定し、行列Ｃを求め、さらにグラフ内の全ての光強度データの総和Ｉａを求めるまでは、実施例１と同様にする。
【００５０】
次に、レンズのレンズ径と焦点距離とから求められた開口数と、アナモ設定から受光角度として、水平方向受光角度が８．２°、垂直方向受光角度が１３．８°であるとして、楕円の方程式、
ｘ２／８．２２＋ｙ２／１３．８２＝１
を得て、例えば図５に示すようなグラフ上に、遠視野像の光軸ずれを楕円の中心として転写する。この楕円に囲まれたグラフ内の全ての光強度データ（図５の斜線部以外）の総和Ｉｂを求める。得られたＩａとＩｂをもとに、積分結合効率として、（Ｉｂ／Ｉａ）×１００の数値を得る。
【００５１】
必要とされる結合効率が２０％〜４０％であるとして、積分結合効率を各素子毎に測定し、積分結合効率が２０％〜４０％にある素子を良品として、測定した半導体レーザ素子を選別する。また、（Ｉｂ／Ｉａ）×１００が２０パーセント以上、４０パーセント以下の半導体レーザ素子を得ることができる。
【００５２】
選別された半導体レーザ素子をレンズと結合することで、歩留良く結合することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は半導体レーザ素子から得られた結合効率を利用するレンズやファイバのみならず、受光素子や回折格子など、あらゆる光学系の受光部を有する素子や装置やシステムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】比較例とする結合効率の測定方法を説明する図、
【図２】本発明の一実施の形態で用いられる半導体レーザ素子の遠視野像、
【図３】本発明の一実施の形態を説明する図、
【図４】本発明の一実施の形態を説明する図、
【図５】本発明の一実施の形態を説明する図、
【図６】本発明の一実施の形態を説明する図。
【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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