(57)【要約】【課題】２つのレーザ光を偏波合成して出力する際に、各レーザ光の位置が一致させてズレが生じないように調芯することができる半導体レーザモジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体レーザモジュールＭ１は、２つのレーザ光を偏波合成する偏波合成手段７を略円柱形状の外周面を備えたホルダ部材１４に保持して偏波合成モジュール５９とし、ホルダ部材１４を、少なくとも中心軸Ｃを中心に回転可能に支持し、所定位置で固定する支持部材１９ｂとを有する。【選択図】　図１
2004006439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
前記第１及び第２のレーザ光を入射し、所定の方向に出射する第１レンズと、
前記第１のレーザ光が入射される第１の入力部と、前記第２のレーザ光が入射される第２の入力部と、前記第１の入力部から入射される第１のレーザ光と前記第２の入力部から入射される第２のレーザ光とが合波されて出射される出力部とを有する光合成素子をホルダ部材に保持してなる光合成モジュールと、
前記半導体レーザ素子を搭載する搭載面を有する基台と、
前記光合成素子の前記出力部から出射されるレーザ光を受光し外部に送出する光ファイバと、
を有し、
前記光合成モジュールの前記ホルダ部材は、前記光ファイバの軸方向に略平行に位置合わせされる中心軸を有する略円柱形状の外周面を有し、
前記光合成モジュールを、少なくとも前記光ファイバの軸方向の周り方向に動かして位置合わせしてから支持固定する支持部材をさらに有すること
を特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
前記支持部材は、前記基台に垂直に設けられ、かつ前記光ファイバの軸方向に互いに平行に並んだ２つの起立壁であり、
前記光合成モジュールは、前記ホルダ部材の前記外周面が前記２つの起立壁の間に嵌めこまれた状態で支持固定されていること
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】
前記支持部材は、前記基台に接合される底板と、前記底板の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁とを有し、
前記ホルダ部材の前記外周面が前記２つの起立壁の間で位置合わせされた状態で前記光合成モジュールが前記支持部材を介して前記基台に支持固定されていること
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４】
前記ホルダ部材は、さらに、前記中心軸と平行で、かつ互いに平行な２つの平坦面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項５】
前記光合成素子は、偏波合成素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項６】
前記ホルダ部材には、前記第１のレンズから出射された第１、第２のレーザ光の少なくとも一方の偏光方向を回転させる偏光回転素子がさらに保持されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項７】
前記半導体レーザ素子は、間隔を隔てて形成された第１のストライプ及び第２のストライプを有し、前記第１のストライプ及び第２のストライプの一方側端面からそれぞれ第１のレーザ光及び第２のレーザ光を出射する単一の半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項８】
前記第１レンズは、前記第１のレーザ光と第２のレーザ光とを前記第１，第２のストライプの並び方向に分離させる単一の第１レンズであることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項９】
前記第１及び第２のストライプは、１００μｍ以下の間隔を介して並んでいることを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１０】
前記第１レンズから出射された前記第１のレーザ光と第２のレーザ光を入射し、互いに平行にして前記光合成素子に向かって出射するプリズムをさらに有し、
前記プリズムは前記ホルダ部材に固定されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１１】
前記半導体レーザ素子は、前記第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と前記第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子の２つからなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１２】
前記第１のレーザ光と第２のレーザ光の一方を入射し、前記光合成素子に向かって反射して入射させる反射面を有するミラーを有し、
前記ミラーは前記ホルダ部材に固定されていること
を特徴とする請求項１１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１３】
前記第１レンズは、前記第１のレーザ光と第２のレーザー光とをそれぞれ入射する２つのレンズからなることを特徴とする請求項７、請求項１１又は請求項１２のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１４】
前記第１レンズは、レンズアレイとして構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュールの製造方法であって、
前記第１及び第２のレーザ光のスポットが、前記光合成素子の出力部において重なるように前記光合成モジュールを位置合わせする光合成モジュール調芯工程を含むことを特徴とする半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記光合成モジュール調芯工程は、前記光合成モジュールを、前記光ファイバの軸方向、前記光ファイバの軸方向の周り方向、又は、前記光ファイバの軸方向に垂直でかつ前記搭載面に平行な方向の周り方向の少なくとも１つの方向に動かして位置合わせする工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記光合成モジュール調芯工程は、前記出力部と前記光ファイバとの間に設定された仮想参照面上において、前記第１のレーザ光と第２のレーザ光とが重なるように前記光合成モジュールを位置合わせすることを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記光合成素子の出力部から出力されるレーザ光を受光しうる位置に配置したダミーファイバーに結合する光量が最大となるように、前記光合成モジュールを位置合わせする工程を有することを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記支持部材は、前記基台に垂直に設けられ、かつ前記光ファイバの軸方向に互いに平行に並んだ２つの起立壁であり、
前記光合成モジュールの前記ホルダ部材の前記外周面を前記支持部材の起立壁に固定する工程をさらに有することを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記支持部材は、前記基台に接合される底板と、前記底板の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁とを有し、
前記支持部材を前記基台に固定する工程と、
前記光合成モジュールの前記ホルダ部材の前記外周面を前記支持部材の起立壁に固定する工程とをさらに有することを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれか１つの項に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザモジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば米国特許第５５８９６８４号公報や特開２０００−３１５７５号公報には、２つのレーザ光を光合成（偏波合成）して出力する半導体レーザ装置が開示されている。
【０００３】
図１５は、米国特許第５５８９６８４号公報に開示された従来の半導体レーザ装置を説明するための説明図である。
【０００４】
図１５に示すように、従来の半導体レーザ装置は、同一波長で互いに直交する方向にレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子１００及び第２の半導体レーザ素子１０１と、第１の半導体レーザ素子１００から出射されたレーザ光を平行にする第１の平行レンズ１０２と、第２の半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光を平行にする第２の平行レンズ１０３と、第１の平行レンズ１０２及び第２の平行レンズ１０３によって平行になったレーザ光を直交偏波合成する偏波合成素子（キューブビームスプリッタ）１０４と、偏波合成素子１０４によって偏波合成されたレーザ光を集光する集光レンズ１０５と、集光レンズ１０５によって集光されたレーザ光が入射され外部に送出する光ファイバ１０６とを有する。
【０００５】
従来の半導体レーザ装置によれば、第１の半導体レーザ素子１００及び第２の半導体レーザ素子１０１から互いに直交する方向に出射されたレーザ光が偏波合成素子１０４によって偏波合成されるので、光ファイバ１０６からは偏光度の小さい、高出力のレーザ光を出射することができる（以下、この技術を従来技術１という）。
【０００６】
また、特開２０００−３１５７５号公報には、電子冷却素子と、電子冷却素子上に実装された第１及び第２の半導体レーザ素子と、電子冷却素子上に実装され、第１及び第２の半導体レーザ素子から出射された第１及び第２のレーザ光をそれぞれ平行化する２つのレンズと、第１及び第２のレーザ光を光合成する偏波合成素子又は波長合成素子と、この光合成素子から出力されたレーザ光を受光し外部に送出する光ファイバとを有する半導体レーザモジュールが開示されている（特開２０００−３１５７５号公報の図５又は図１０参照）。また、第１及び第２の半導体レーザ素子は、発光中心間ピッチ５００μｍで形成されたＬＤアレイとして構成されている。また、２つのレンズは、球レンズアレイやフレネルレンズアレイ等のレンズアレイとして構成されている（以下、この技術を従来技術２という）。
【０００７】
また、出願人は、２つのストライプ状発光部（以下、単に「ストライプ」という。）を備えた単一の半導体レーザ素子から出射される２つのレーザ光を偏波合成又は波長合成して光ファイバで受光する半導体レーザモジュールを提案している（例えば、特願２００１−３８３８４０号参照：以下、この技術を関連技術という。）。図２は、関連技術に係る半導体レーザモジュールの構成の一例（２つのレーザ光を偏波合成して出力するもの）を模式化して示す図である。
【０００８】
図２に示すように、関連技術に係る半導体レーザモジュールは、間隔を隔てて形成された第１のストライプ（ストライプ状発光部）９及び第２のストライプ１０を有し、第１のストライプ９及び第２のストライプ１０の前側端面２ａ（図２では右側）からそれぞれ第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２を出射する単一の半導体レーザ素子２と、半導体レーザ素子２から出射された第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが入射され、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とを第１，第２のストライプ９，１０の並び方向に分離（又は集光）させる第１レンズ４と、第１、第２のレーザ光Ｋ１、Ｋ２の少なくとも一方（図２の場合、第１のレーザ光Ｋ１）の偏光方向を所定角度（例えば９０度）回転させる半波長板６と、第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２を光合成して出射するＰＢＣ７（偏波合成素子、Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）と、ＰＢＣ７から出射されるレーザ光を受光し外部に送出する光ファイバ８とを有する。
【０００９】
第１レンズ４と半波長板６との間には、第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２を入射し、互いの光軸を略平行にして出射するプリズム５が配設されている。このプリズム５は、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が入射され、光ファイバ８の軸方向に略垂直に配置される入射面５ａと、この入射面５ａに対して所定角度傾けて形成される出射面５ｂとを有している。また、ＰＢＣ７と光ファイバ８との間には、ＰＢＣ７により光合成された第１、第２のレーザ光Ｋ１，Ｋ２を光ファイバ８に光結合させる第２レンズ１６が配設されている。
【００１０】
半導体レーザ素子２の第１のストライプ９及び第２のストライプ１０の前側端面２ａからそれぞれ出射された第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２は、第１レンズ４を通過し、交差した後、間隔が広がり十分分離された後、プリズム５に入射される。
【００１１】
プリズム５によって第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２は平行となって出射し、第１のレーザ光Ｋ１は半波長板６に入射され、偏光方向を９０度回転されたＰＢＣ７の第１の入力部７ａに入射され、第２のレーザ光Ｋ２はＰＢＣ７の第２の入力部７ｂに入射される。
【００１２】
ＰＢＣ７では、第１の入力部７ａから入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２の入力部７ｂから入射される第２のレーザ光Ｋ２とが合波されて出力部７ｃから出射される。
【００１３】
ＰＢＣ７から出射されたレーザ光は、第２レンズ１６によって集光され、フェルール２３によって保持された光ファイバ８の端面に入射され外部に送出される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１、従来技術２及び関連技術では、半導体レーザ素子は、例えば半田などによって、また、レンズはＹＡＧレーザ溶接などによって基台上に固定されるが、この際、半田の厚さの不均一性や、レンズをＹＡＧレーザ溶接したときに生じるレンズの位置ずれ等によって、単一又は２つの半導体レーザ素子から出射される２つのレーザ光の光軸によって決定される平面が基台の半導体レーサ素子を固定する搭載面（主面）に平行とならない場合がある。この場合、光合成素子の出力部において、２つのレーザ光のスポット位置及び出射光の光軸が一致せず、光合成が適切に行われないという問題がある。
【００１５】
また、偏波合成を行う場合においては、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の偏光方向が、光合成素子（偏波合成素子）に適切な偏光方向で入射しないために、入射光が偏光分離して、合成光の強度が低下する場合がある。
【００１６】
この点について、図１６を参照して具体的に説明する。図１６（Ａ）は、図２に示した関連技術の半導体レーザモジュールの構成を模式的に示した斜視図であり、（Ｂ）はプリズム５の入射面５ａにおけるレーザ光Ｋ１，Ｋ２の位置及び偏光方向を示した図、（Ｃ）は、ＰＢＣ７の入力部７ａ，７ｂにおけるレーザ光Ｋ１，Ｋ２の位置及び偏光方向を示した図である。
【００１７】
図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が、これらの光軸によって決定される平面Ｐが半導体レーザ素子２などが固定された基台の搭載面Ｑに対して非平行となった状態でプリズム５に入射すると、出射面５ｂにおけるそれぞれの屈折角が異なることとなるため、プリズムを出射した２つのレーザ光の光軸は、もはや同一平面上には存在しない状態となる。そして、出射面５ｂを出射した２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２のうち、一方のレーザ光Ｋ１が半波長板６によって偏光方向を９０°回転されて光合成素子（ＰＢＣ）７の入力部７ａに入射され、他方のレーザ光Ｋ２がそのまま光合成素子７の入力部７ｂに入射され、光合成素子７で偏波合成された後、出力部７ｃから出射される場合、出力部７ｃにおいて各レーザ光Ｋ１，Ｋ２の位置が一致せず、Ｙ軸方向にズレδが生じたり、各レーザ光Ｋ１，Ｋ２の出射光軸が一致しないという課題があった。
【００１８】
また、図２に示した関連技術の半導体レーザモジュールのように光合成素子として偏波合成素子を使用する場合には、図１６（Ｃ）に示すように、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の偏光方向が所定方向から傾いた状態で光合成素子（ＰＢＣ）７の入力部７ａ，７ｂに入射するため、各レーザ光Ｋ１，Ｋ２が、常光線Ｋ１ｎ，Ｋ２ｎと、異常光線Ｋ１ａ，Ｋ２ａとに偏光分離され（図１６（Ａ）参照）、出力部７ｃから出力されるレーザ光の強度が減少するという課題もあった。
【００１９】
このため、光ファイバ８に結合する合成光の強度及び偏光度が所望の値にならない場合があった。
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、２つのレーザ光を偏波合成や波長合成によって光合成して出力する際に、各レーザ光の位置及び出射光の光軸を一致させてズレが生じないように調芯することができる半導体レーザモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２１】
また、光合成素子として偏波合成素子を使用する場合には、各レーザ光が偏波合成素子に所定の偏光方向をもって入射し、光合成素子において偏光分離を起こさない半導体レーザモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、次の構成を備える。
【００２３】
すなわち、本発明の半導体レーザモジュールは、
第１及び第２のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
前記第１及び第２のレーザ光を入射し、所定の方向に出射する第１レンズと、前記第１のレーザ光が入射される第１の入力部と、前記第２のレーザ光が入射される第２の入力部と、前記第１の入力部から入射される第１のレーザ光と前記第２の入力部から入射される第２のレーザ光とが合波されて出射される出力部とを有する光合成素子をホルダ部材に保持してなる光合成モジュールと、
前記半導体レーザ素子搭載する搭載面を有する基台と、
前記光合成素子の前記出力部から出射されるレーザ光を受光し外部に送出する光ファイバと、
を有し、
前記光合成モジュールの前記ホルダ部材は、前記光ファイバの軸方向に略平行に位置合わせされる中心軸を有する略円柱形状の外周面を有し、
前記光合成モジュールを、少なくとも前記光ファイバの軸方向の周り方向に動かして位置合わせしてから支持固定する支持部材をさらに有すること
を特徴とする。
【００２４】
上記構成の本発明の半導体レーザモジュールでは、光ファイバの軸方向に略平行に位置合わせされる中心軸を有する略円柱形状の外周面を有するホルダ部材に光合成素子を保持して光合成モジュールとなし、これを少なくとも前記光ファイバの軸方向の周り方向に移動させて位置合わせしてから支持固定する支持部材を有している。このため、半導体レーザ素子や第１レンズが傾いて固定された結果、複数のレーザ光の光軸によって決定される平面が基台の搭載面に平行に出射されていない場合であっても、光合成モジュールを光ファイバの軸方向の周り方向に回転させることにより個別的にこのズレを補償し、光合成素子の出力部における複数のレーザ光のスポット位置及び出射光の光軸を一致させたうえで、支持部材に固定することができる。
【００２５】
また、２つのレーザ光が、所定の偏光方向をもって偏波合成素子に入射し、偏波合成素子において偏光分離を起こさないようにすることができる。
【００２６】
また、光合成モジュールを支持固定する前記支持部材は、前記基台に垂直に設けられ、かつ前記光ファイバの軸方向に互いに平行に並んだ２つの起立壁であり、
前記光合成モジュールは、前記ホルダ部材の前記外周面が前記２つの起立壁の間に嵌めこまれた状態で支持固定されていてもよい。
【００２７】
上記構成によれば、前記光ファイバの軸方向、その周り方向、及び前記光ファイバの中心軸に垂直でかつ前記基台の搭載面に平行な方向の周り方向に調芯された光合成モジュールの略円柱形状の外周面を、基台に垂直に設けられ、かつ前記光ファイバの軸方向に互いに平行に並んだ２つの起立壁の間に支持固定するので、上記調芯の結果光合成モジュールがどのような配置となっても、これを支持固定することが可能となる。
【００２８】
また、光合成モジュールを支持固定する前記支持部材は、前記基台に接合される底板と、前記底板の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁とを有し、
前記ホルダ部材の前記外周面が前記２つの起立壁の間で位置合わせされた状態で前記光合成モジュールが前記支持部材を介して前記基台に支持固定されていてもよい。
【００２９】
上記構成では、光合成モジュールは、前記光ファイバの軸方向の周りを含む種々の方向に調芯がされ、その外周面を、基台に接合される底板とこの底板の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁とを有する第２の支持部材の当該２つの起立壁の間で支持して、前記基台に固定される。このため、前記光ファイバの軸方向、前記基台の搭載面に垂直な方向、前記光ファイバの軸方向に垂直でかつ前記搭載面に平行な方向、及び、これら３つの各方向の周りに光合成モジュールを動かして調芯することが可能である。そして、かかる調芯の結果、光合成モジュールがどのような配置となっても、前記支持部材の配置状態を、その２つの起立壁の間に光合成モジュールの略円柱形状の外周面部がはまり込むように基台上で適宜調整することで、光合成モジュールの調芯結果に柔軟に対応してこれを前記基台上に固定することが可能となる。
【００３０】
また、前記ホルダ部材は、さらに、前記中心軸と平行で、かつ互いに平行な２つの平坦面を有していてもよい。
【００３１】
かかる構成によれば、調芯装置のチャックで前記光合成モジュールを把持することが容易となる。
【００３２】
本発明の半導体レーザモジュールに使用する前記光合成素子は、例えば偏波合成素子とし、また、前記ホルダ部材には、前記第１のレンズから出射された第１、第２のレーザ光の少なくとも一方の偏光方向を回転させる偏光回転素子がさらに保持されていてもよい。
【００３３】
かかる構成によれば、前記第１のレーザ光と第２のレーザ光の偏光方向を直交させてから偏波合成し高出力かつ低偏光度のレーザ光が得られる半導体レーザモジュールとし、また、偏光回転素子の位置合わせを光合成素子と同時に行うことができる。
【００３４】
また、本発明の半導体レーザモジュールにおいて、前記半導体レーザ素子は、間隔を隔てて形成された第１のストライプ及び第２のストライプを有し、前記第１のストライプ及び第２のストライプの一方側端面からそれぞれ第１のレーザ光及び第２のレーザ光を出射する単一の半導体レーザ素子としてもよい。
【００３５】
また、前記第１レンズは、前記第１のレーザ光と第２のレーザ光とを前記第１，第２のストライプの並び方向に分離させる単一の第１レンズとしてもよい。
【００３６】
さらに、前記第１及び第２のストライプは、１００μｍ以下の間隔を介して並んでいてもよい。
【００３７】
かかる構成によれば、レーザ光を出射させる２つのストライプを備えた１個の半導体レーザ素子と、その２つのレーザ光を前記ストライプの並び方向に分離する単一の第１レンズを用いているので、半導体レーザ素子や第１レンズの位置決め時間が短くて済む。さらに、１個の半導体レーザ素子に１００μｍ以下の間隔で離間して形成された２つのストライプから２つのレーザ光を出射することにより、これら２つの光は、ストライプに垂直な方向におけるパッケージの反りによって、光ファイバとの結合効率の変動に差異を生じにくい。このため、パッケージの反りの影響を、光ファイバの軸方向（ストライプに平行な方向）のみに限定することができるので、パッケージの反りに対して安定した半導体レーザモジュールとすることができる。また、２つのストライプが１個の半導体レーザ素子に１００μｍ以下の間隔で離間して形成されているため、１枚の半導体ウェーハから得られる半導体レーザ素子の数が大きくなり、コストを低減できる。
【００３８】
また、上記構成に加え、さらに、前記第１レンズから出射された前記第１のレーザ光と第２のレーザ光を入射し、互いに平行にして前記光合成素子に向かって出射するプリズムをさらに有し、
このプリズムは前記ホルダ部材に固定されいてもよい。
【００３９】
かかる構成によれば、第１レンズを出射後、非平行に伝搬して十分分離された２つのレーザ光が、プリズムによって互いに平行とされるので、このプリズムの後方に配置される光合成素子の形状を単純にして設計を容易にすることができる。また、このようなプリズムを光合成素子と同一のホルダ部材に固定しているため、プリズムの位置合わせを光合成素子と同時に行うことができる。
【００４０】
本発明の半導体レーザモジュールはまた、前記半導体レーザ素子が、前記第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と前記第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子の２つからなっていてもよい。
【００４１】
かかる構成の半導体レーザモジュールにおいては、さらに、
前記第１のレーザ光と第２のレーザ光の一方を入射し、前記光合成素子に向かって反射して入射させる反射面を有するミラーを有し、
前記ミラーは前記ホルダ部材に固定されていてもよい。
【００４２】
上記構成の半導体レーザモジュールにおいては、略円柱形状の外周面を有するホルダ部材に、ミラーが光合成素子とともに固定されて光合成モジュールとして一体化されている。このため、ミラーの位置合わせを光合成素子と同時に行うことができる。
【００４３】
上記構成の半導体レーザモジュールにあっては、前記第１レンズは、前記第１のレーザ光と第２のレーザー光のとをそれぞれ入射する２つのレンズからなっていてもよく、また、前記第１レンズは、レンズアレイとして構成されていてもよい。
【００４４】
本発明の半導体レーザモジュールの製造方法は、
前記第１及び第２のレーザ光のスポットが、前記光合成素子の出力部において重なるように前記光合成モジュールを位置合わせする光合成モジュール調芯工程を含むこと
を特徴とする。
【００４５】
前記光合成モジュール調芯工程は、前記光合成モジュールを、前記光ファイバの軸方向、前記光ファイバの軸方向の周り方向、又は、前記光ファイバの軸方向に垂直でかつ前記搭載面に平行な方向の周り方向の少なくとも１つの方向に動かして位置合わせする工程を含んでいてもよい。
【００４６】
かかる構成の本発明の半導体レーザモジュールの製造方法によれば、前記光合成モジュールを、前記光ファイバの軸方向、前記光ファイバの軸方向の周り方向、又は、前記光ファイバの軸方向に垂直でかつ前記搭載面に平行な方向の周り方向の少なくとも１つの方向に動かすので、前記光合成素子の出力部における複数のレーザ光の位置、及び出射光軸を一致させることが可能である。
【００４７】
また、２つのレーザ光が、所定の偏光方向をもって偏波合成素子に入射し、偏波合成素子において偏光分離を起こさないように光合成モジュールを調芯することができる。
【００４８】
また、前記光合成モジュール調芯工程は、前記出力部と前記光ファイバとの間に設定された仮想参照面上において、前記第１のレーザ光と第２のレーザ光とが重なるように前記光合成モジュールを位置合わせするものであってもよい。
【００４９】
かかる構成によれば、光合成素子の出力部と光ファイバの間に仮想参照面を設定し、この仮想参照面上で複数のレーザ光が重なるように光合成モジュールを調整しているので、光合成素子の出力部においてわずかに存在している各ビーム間の出射方向のズレを、出力部から離間した仮想参照面における位置のズレとして拡大して精度よく検出できる。したがって、複数のレーザ光の位置及び出射方向をより正確に一致させることが可能となる。
【００５０】
本発明の半導体レーザモジュールの製造方法は、さらに、
前記光合成素子の出力部から出力されるレーザ光を受光しうる位置に配置したダミーファイバーに結合する光量が最大となるように、前記光合成モジュールを位置合わせする工程を有していてもよい。
【００５１】
かかる構成によって、複数のレーザ光の位置及び出射光軸の方向が一致したことを、ダミーファイバに結合する光量として評価し、これが最大となるように前記光合成モジュールを調芯することができる。
【００５２】
さらに、本発明の半導体レーザモジュールの製造方法では、
前記支持部材は、前記基台に垂直に設けられ、かつ前記光ファイバの軸方向に互いに平行に並んだ２つの起立壁であり、
前記光合成モジュールの前記ホルダ部材の前記外周面を前記支持部材の起立壁に固定する工程をさらに有していてもよい。
【００５３】
上記構成によれば、前記光ファイバの軸方向、その周り方向、及び前記光ファイバの中心軸に垂直でかつ前記基台の搭載面に平行な方向の周り方向に調芯された光合成モジュールの略円柱形状の外周面を、基台に垂直に設けられ、かつ前記光ファイバの軸方向に互いに平行に並んだ２つの起立壁に固定するので、調芯の結果光合成モジュールがどのような配置となっても、これを支持固定することが可能となる。
【００５４】
あるいは、本発明の半導体レーザモジュールの製造方法では、
前記支持部材は、前記基台に接合される底板と、前記底板の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁とを有し、
前記支持部材を前記基台に固定する工程と、
前記光合成モジュールの前記ホルダ部材の前記外周面を前記支持部材の起立壁に固定する工程をさらに有していてもよい。
【００５５】
上記構成の半導体レーザモジュールの製造方法では、光合成モジュールは、前記光ファイバの軸方向の周りを含む種々の方向に調芯され、その外周面を、基台に接合される底板とこの底板の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁とを有する第２の支持部材の当該２つの起立壁の間で支持して、前記支持部材が前記基台に、前記光合成モジュールが前記支持部材の起立壁に固定される。このため、前記光ファイバの軸方向、前記基台の搭載面に垂直な方向、前記光ファイバの軸方向に垂直でかつ前記搭載面に平行な方向、及び、これら３つの各方向の周りに光合成モジュールを動かして調芯することが可能である。そして、かかる調芯の結果、光合成モジュールがどのような配置となっても、前記支持部材の配置状態を、その２つの起立壁の間に光合成モジュールの略円柱形状の外周面部がはまり込むように基台上で適宜調整することで、光合成モジュールの調芯結果に柔軟に対応してこれを前記基台上に固定することが可能となる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００５７】
（第１の実施形態例）
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザモジュールの構成を示す側面断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における半導体レーザ素子２の周辺部分の拡大図、図２は本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザモジュールの構成を模式化して示す説明図である。
【００５８】
図１（Ａ）に示すように、本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭ１は、内部を気密封止したパッケージ１と、そのパッケージ１内に設けられ、レーザ光を出射する半導体レーザ素子２と、フォトダイオード（受光素子）３と、第１レンズ４と、プリズム５と、半波長板（偏光回転素子）６と、光合成素子（偏波合成素子、ＰＢＣ）７と、光ファイバ８とを有する。
【００５９】
半導体レーザ素子２は、図２に示すように、間隔を隔てて長手方向に互いに同一平面上に平行に形成された第１のストライプ９及び第２のストライプ１０を有し、第１のストライプ９及び第２のストライプ１０の端面からそれぞれ第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２を出射する。図２中に示すＫ１及びＫ２は、それぞれ第１のストライプ９及び第２のストライプ１０から出射されるレーザ光の中心の軌跡を示す。レーザ光は、図２に破線で示すように、この中心のまわりにある広がりをもって伝搬する。第１のストライプ９と第２のストライプ１０との間隔は、それぞれから出射された光Ｋ１、Ｋ２を１つの第１レンズ４に入射させるために、１００μｍ以下、例えば約４０〜６０μｍ程度に設定される。また、ストライプ同士の間隔が狭いことにより、ストライプ同士の光出力特性等の差が小さくなる。
【００６０】
この半導体レーザ素子２は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、ダイヤモンドヒートシンク５８、チップキャリア１１を介して、第１の基台１７上に固定されている。半導体レーザ素子２とダイヤモンドヒートシンク５８、ダイヤモンドヒートシンク５８とチップキャリア１１、及びチップキャリア１１と第１の基台１７との接合は、すべて半田（ＡｕＳｎ等）を用いて行われている。
【００６１】
フォトダイオード３は、半導体レーザ素子２の後側（図１（Ａ）では左側）端面２ｂ（図２参照）から出射されたモニタ用のレーザ光を受光する。フォトダイオード３は、フォトダイオードキャリア１２に固定して取り付けられている。
【００６２】
第１レンズ４は、半導体レーザ素子２の前側（図１（Ａ）では右側）端面２ａ（図２参照）から出射された第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが入射され、レーザ光Ｋ１、Ｋ２を交差させ、第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との間隔をストライプ９，１０の並び方向に広げ、分離させるとともに、それぞれの光を異なる焦点位置（Ｆ１，Ｆ２）に集光させる作用をもつ（図２参照）。
【００６３】
通常、大きなスポットサイズに変換された平行ビーム同士では、光部品の角度のずれのトレランスが０．１°以下と厳しいが、レーザ光を集束させて伝搬させる集光系では角度のトレランスはゆるくなる。第１レンズ４を集束レンズとして使用することにより、光部品の部品形状や位置決め、光部品の角度調整トレランスがゆるくなり、好ましい。
【００６４】
また、このように第１レンズ４を集束レンズとして使用することにより、伝搬レーザ光のスポット径が小さくなるので、使用する光学部品を小型化することができる。
【００６５】
図１（Ａ）に示すように、第１レンズ４は、第１のレンズ保持部材１３によって保持されている。第１レンズ４は、図２に示すように、第１のストライプ９から出射された第１のレーザ光Ｋ１の光軸と第２のストライプ１０から出射された第２のレーザ光Ｋ２の光軸とが、第１レンズ４の中心軸を挟んで略対称になるように位置決めされるのが好ましい。これによって、第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２が、ともに収差の小さい領域である第１レンズ４の中心軸近傍を通過するため、レーザ光の波面の乱れが少なくなり、光ファイバ８との光結合効率が高くなる。その結果、より高光出力の半導体レーザモジュールＭ１が得られる。なお、球面収差の影響を抑え、高い結合効率を得るためには、第１のレンズ４は、非球面レンズを用いるのが望ましい。
【００６６】
プリズム５は、第１レンズ４とＰＢＣ７との間に配設され、入射された第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２の光路を補正し、互いの光軸を略平行にして出射する。
【００６７】
図３（Ａ）はプリズム５の構成を示す側面図、（Ｂ）はその平面図である。図３に示すように、プリズム５は、平坦状に形成された入射面５ａと、入射面５ａから所定角度αに傾斜した出射面５ｂを有する。たとえば、プリズム５がＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）から作製され、半導体レーザ素子の各ストライプ間の間隔が４０μｍで、焦点距離０．７ｍｍの第１レンズを使用する場合には、プリズム５の全長Ｌ１は約１．０ｍｍ、角度αは３．２°±０．１°とする。
【００６８】
第１レンズ４から非平行に伝搬する第１及び第２のレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光軸は、プリズム５の入射面５ａと出射面５ｂとにおける屈折により平行とされる。このため、プリズム５の後方に配置されるＰＢＣ７の作製が容易となり、ＰＢＣ７を小型化し半導体レーザモジュールＭ１を小型にすることが可能となる。
【００６９】
図２に示すように、半波長板６は、プリズム５を通過した第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２のうち、第１のレーザ光Ｋ１のみが入射され、入射された第１のレーザ光Ｋ１の偏光方向を９０度回転させる偏光回転手段である。第１レンズ４によって、第１、第２のレーザ光Ｋ１、Ｋ２が十分分離されることにより、半波長板６が配置しやすくなっている。
【００７０】
ＰＢＣ７は、第１のレーザ光Ｋ１が入射される第１の入力部７ａと、第２のレーザ光Ｋ２が入射される第２の入力部７ｂと、第１の入力部７ａから入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２の入力部７ｂから入射される第２のレーザ光Ｋ２とが合波されて出射される出力部７ｃとを有する。ＰＢＣ７は、例えば、第１のレーザ光Ｋ１を常光線として出力部７ｃに伝搬させるとともに、第２のレーザ光Ｋ２を異常光線として出力部７ｃに伝搬させる複屈折素子である。ＰＢＣ７は、複屈折素子の場合、複屈折率性が高くレーザ光間の分離幅を大きくとれるように、例えばＴｉＯ２（ルチル）で作られる。
【００７１】
本実施形態例においてはプリズム５、半波長板６及びＰＢＣ７を同一のホルダ部材１４に固定した光合成モジュール５９を用いている。図４（Ａ）は光合成モジュール５９を示し、（Ｂ）のＡ−Ａ線平面断面図、（Ｂ）はその側面断面図、（Ｃ）はその正面図、（Ｄ）は第２の支持部材１９ｂとともに現した斜視図、（Ｅ）はその背面図である。図４に示すように、光合成モジュール５９のホルダ部材１４は、ＹＡＧレーザ溶接に好適な材料（例えばＳＵＳ４０３、３０４等）で作られ、その全長Ｌ２は約７．０ｍｍであり、全体が、中心軸Ｃ１を中心とする略円柱状に形成されている。ホルダ部材１４の円柱状の外周面の一部は、図４に示すように切り欠かれ、互いに平行な２つの平坦面１４ｂが形成されている。この平坦面１４ｂは、後述する光合成モジュール５９の調芯工程において、調芯装置のチャックにより把持しやすくするためのものである。ホルダ部材１４の上部及び下部は、平坦状に形成されている。
【００７２】
ホルダ部材１４の内部には収容部１４ａが形成され、その収容部１４ａにプリズム５、半波長板６及びＰＢＣ７がそれぞれ固定されている。
【００７３】
この光合成モジュール５９は、図４（Ｄ）に示すように、ホルダ部材１４の略円柱形状の外周面の部分が、第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１と、この底板１９ｂ１の両端部に立設され、長手方向に互いに平行に並んだ２つの起立壁１９ｂ２とを有する断面略Ｕ字形状の第２の支持部材１９ｂの当該２つの起立壁１９ｂ２の間に嵌めこまれ、ホルダ部材１４の略円柱形状の外周面の中心軸Ｃ１が、光ファイバ８の軸方向と略平行となり、かつ、プリズム５の入射面５ａから入射した２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２がＰＢＣ７の出力部７ｃから重なって略同一方向に出射するように、第２の基台１８上において位置合わせされ、２つの起立壁１９ｂ２の先端部分においてＹＡＧレーザ溶接によって固定される。
【００７４】
このように、ＰＢＣ７を、略円柱形状の外周面を有するホルダ部材１４に保持して光合成モジュール５９として構成し、これを断面略Ｕ字形状の第２の支持部材１９ｂの２つの起立壁１９ｂ２間で支持固定する構成とすることによって、ＰＢＣ７の第１の入力部７ａから入射する第１のレーザ光Ｋ１及び第２の入力部７ｂから入射する第２のレーザ光Ｋ２がともに出力部７ｃから重なって略同一方向に出射するように、また、これらがＰＢＣ７の入力部７ａ，７ｂに所定の偏光方向をもって入射するように、プリズム５、半波長板６、ＰＢＣ７の位置を、図４におけるＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿った方向、及び／又はＺ軸周り（角度θ）、Ｘ軸周り（角度Ψ）、Ｙ軸周り（角度φ）の各方向に調芯して固定することが容易になる。
【００７５】
すなわち、光合成モジュール５９のＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向の位置及びこれら各軸の周りの角度（Ψ、φ、θ）が位置合わせの結果いかようになろうとも、第２の支持部材１９ｂの配置状態を、その２つの起立壁１９ｂ２の間に光合成モジュール５９の略円柱形状の外周面部がはまり込むように第２の基台上で適宜調整することで、光合成モジュール５９の調芯結果に柔軟に対応してこれを支持することが可能となる。
また、プリズム５、半波長板６をＰＢＣ７とともに上記ホルダ部材に一体化することにより、プリズム５、半波長板６の位置合わせを、ＰＢＣ７と同時に行うことができる。
【００７６】
図２に示すように、光ファイバ８は、ＰＢＣ７の出力部７ｃから出射されるレーザ光を受光し、パッケージ１の外部に送出する。
ＰＢＣ７と光ファイバ８との間には、ＰＢＣ７の出力部７ｃから出射されるレーザ光を光ファイバ８に光結合させる第２レンズ１６が配設されている。本実施形態例では、第１レンズ４は、第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２が、第１レンズ４と第２レンズ１６との間で焦点（Ｆ１、Ｆ２）を結ぶように位置合わせされている。
【００７７】
これによって、第１レンズ４と焦点（Ｆ１、Ｆ２）間におけるレーザ光のスポットサイズが小さくなって両レーザ光の重なりが防止されるので、第１のレーザ光Ｋ１の光路上にのみ半波長板６を挿入できるために十分な第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２の分離幅Ｄ’を得るために必要な伝搬距離Ｌ（図２参照）が短くなる。このため、半導体レーザモジュールＭ１の光軸方向の長さを短くすることができる。その結果、例えば高温環境下における半導体レーザ素子２と光ファイバ８との光結合の経時安定性が優れた、信頼性の高い半導体レーザモジュールＭ１を提供できる。
【００７８】
また、第１レンズ４と第２レンズ１６との間のレーザ光のスポット径を小さくできるので、使用する光学部品を小型化することができる。
図１に示すように、半導体レーザ素子２を固定したチップキャリア１１と、フォトダイオード３を固定したフォトダイオードキャリア１２とは、断面略Ｌ字形状の第１の基台１７上に半田付けして固定される。第１の基台１７は、半導体レーザ素子２の発熱に対する放熱性を高めるためにＣｕＷ系合金等で作られているのが好ましい。
【００７９】
第１レンズ４を固定した第１のレンズ保持部材１３と、プリズム５、半波長板６及びＰＢＣ７をホルダ部材１４に固定した偏波合成モジュール５９とは、第１の基台１７の平坦部１７ａ上に予め銀ろう付け固定されたステンレス鋼製の第２の基台１８上にそれぞれ第１の支持部材１９ａ及び第２の支持部材１９ｂを介してＹＡＧレーザ溶接により固定される。
【００８０】
第１の基台１７の下部にはペルチェ素子からなる冷却装置２０が設けられている。半導体レーザ素子２からの発熱による温度上昇はチップキャリア１１上に設けられたサーミスタ２０ａによって検出され、サーミスタ２０ａより検出された温度が一定温度になるように、冷却装置２０が制御される。これによって、半導体レーザ素子２のレーザ出射を高出力化かつ安定化させることができる。
【００８１】
パッケージ１の側部に形成されたフランジ部１ａの内部には、ＰＢＣ７を通過した光が入射する窓部１ｂが設けられ、また、フランジ部１ａの端部には、レーザ光を集光する第２レンズ１６が固定されている。第２レンズ１６は、フランジ部１ａの端部にＹＡＧレーザ溶接により固定された第２レンズ保持部材２１によって保持され、第２レンズ保持部材２１の端部には金属製のスライドリング２２を介して光ファイバ８を保持したフェルール２３がＹＡＧレーザ溶接により固定される。
【００８２】
次に、本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭ１の動作について説明する。
図２に示すように、半導体レーザ素子２の第１のストライプ９及び第２のストライプ１０の前側端面２ａからそれぞれ出射された第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２は、第１レンズ４を通過し、交差した後、間隔が広がり十分分離された後、光合成モジュール５９のプリズム５に入射される。プリズム５に入射した時の第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２との間隔（Ｄ）は約４６０μｍである。プリズム５によって第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２は平行となって出射し（両者の間隔は約５００μｍになる）、第１のレーザ光Ｋ１は光合成モジュール５９内の半波長板６に入射され、偏光方向を９０度回転された後、ＰＢＣ７の第１の入力部７ａに入射され、第２のレーザ光Ｋ２はＰＢＣ７の第２の入力部７ｂに入射される。
ＰＢＣ７では、第１の入力部７ａから入射される第１のレーザ光Ｋ１と第２の入力部７ｂから入射される第２のレーザ光Ｋ２とが偏波合成されて出力部７ｃから出射される。
【００８３】
ＰＢＣ７から出射されたレーザ光は、第２レンズ１６によって集光され、光ファイバ８の端面に入射され、伝搬する。
【００８４】
本実施形態例では、このように、プリズム５、半波長板６、及びＰＢＣ７を、略円柱形状の外周面を有する偏波合成モジュール５９として一体化し、これを第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１と、この底板１９ｂ１の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁１９ｂ２とを有する断面略Ｕ字形状の第２の支持部材１９ｂの２つの起立壁１９ｂ２間で支持固定する構成とすることによって、ＰＢＣ７の第１の入力部７ａから入射する第１のレーザ光Ｋ１及び第２の入力部７ｂから入射する第２のレーザ光Ｋ２がともに出力部７ｃから重なって略同一方向に出射するように、また、これらがＰＢＣ７の入力部７ａ，７ｂに所定の偏光方向をもって入射するように、プリズム５、半波長板６、ＰＢＣ７の位置を、光ファイバ８の軸方向に垂直でかつ第２の基台１８の搭載面に平行な方向（図１のＸ方向）、第２の基台１８の搭載面に垂直な方向（図１のＹ方向）、光ファイバ８の軸方向（図１のＺ方向）、及びＸ軸周り（角度Ψ）、Ｙ軸周り（角度φ）、Ｚ軸周り（角度θ）の各方向に調芯して固定することが容易になる。
【００８５】
すなわち、光合成モジュール５９のＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向の位置及びこれら各軸の周りの角度（Ψ、φ、θ）が位置合わせの結果いかようになろうとも、第２の支持部材１９ｂの配置状態を、その２つの起立壁１９ｂ２の間に光合成モジュール５９の略円柱形状の外周面部がはまり込むように第２の基台１８上で適宜調整することで、偏波合成モジュールの配置状態に柔軟に対応してこれを支持することが可能となる。
【００８６】
このため、半導体レーザ素子を固定する半田の厚さの不均一性や、第１レンズをＹＡＧレーザ溶接したときに生じるレンズの位置ずれ等によって、半導体レーザ素子から出射される２つのレーザ光の光軸によって決定される平面が第２の基台１８の搭載面に平行となっていない場合であっても、光合成モジュールを適宜位置合わせすることによって、２つのレーザ光のＰＢＣ７の出力部における位置及び出射方向を一致させることが可能となり、また、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２がＰＢＣ７によって偏光分離して合成光の強度が低下することを防止することが可能となる。したがって、光ファイバ８からは、偏光度の低い、かつ高出力の合成光が確実に得られる。
【００８７】
また、本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭ１によれば、１つの半導体レーザ素子２に１００μｍ以下という狭い間隔で形成された第１、第２のストライプ９，１０から偏光方向のそろった第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２が出射され、第１レンズ４で十分分離された後、半波長板６によって第１のレーザ光Ｋ１の偏光方向が９０度回転される。すなわち、このときレーザ光Ｋ１、Ｋ２の偏光方向は互いに直交したものとなる。この状態で、ＰＢＣ７によって第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２が偏波合成されるので、光ファイバ８からは高出力で、かつ偏光度の小さいレーザ光が得られる。
【００８８】
なお、本実施形態例の半導体レーザモジュールＭ１では、２つのレーザ光を出射させる２つのストライプを備えた１個の半導体レーザ素子２と、レーザ光Ｋ１、Ｋ２両方を分離する単一の第１レンズ４を用いているので、半導体レーザ素子２や第１レンズ４の位置決め時間が短くなる。その結果、半導体レーザモジュールＭ１の製造時間を短縮化できる。
【００８９】
また、１個の半導体レーザ素子２から２つの光を出射することにより、これら２つの光はストライプに垂直な方向（図１のＸ方向）におけるパッケージ１の反りによって、光ファイバ８との結合効率の変動に差異を生じにくい。このため、パッケージ１の反りの影響を、光ファイバ８の軸方向（図１のＺ方向）のみに限定することができるので、パッケージ１の反りに対して安定した半導体レーザモジュールとすることができる。また、２つのストライプ９、１０が１個の半導体レーザ素子２に１００μｍ以下の間隔で離間して形成されているため、１枚の半導体ウェーハから得られる半導体レーザ素子の数が大きくなり、コストを低減できる。
また、１つの半導体レーザ素子２を用いるので、半導体レーザ素子２から発生した熱を冷却するためのペルチェモジュール等の冷却装置２０を小型化でき、低消費電力化を図ることができる。
【００９０】
なお、パッケージ１内を真空にするか、封入ガスをＸｅとすることにより、２つのストライプ９，１０から発生する熱を冷却装置２０で放熱する際に必要な消費電力を大幅に抑制することができ、好ましい。
【００９１】
ここで、本実施形態例では、第２の支持部材１９ｂは、第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１と、この底板１９ｂ１の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁１９ｂ２とを有する断面略Ｕ字形状としたが、第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１を具備せず、２つの起立壁１９ｂ２が、直接第２の基台１８上に形成されていてもよい。この場合であっても、図１におけるＺ方向、θ方向（Ｚ軸の周り）及びΨ方向（Ｘ軸の周り）に光合成モジュール５９を調芯することが可能である。Ｘ方向，φ方向の調芯トレランスが緩い場合には、このような構成でも十分に本発明の効果を奏することができる。なお、光合成モジュール５９の調芯方法については後述する。
【００９２】
次に、本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭ１の製造方法について説明する。
まず、半導体レーザ素子２を固定したチップキャリア１１と、フォトダイオード３を固定したフォトダイオードキャリア１２を、第１の基台１７上に半田付けして固定する。
次いで、第１の基台１７の平坦部１７ａ上に予め銀ロウつけされている第２の基台１８上に第１レンズ４を調芯して固定する。この第１レンズ４の調芯工程では、半導体レーザ素子２に電流を供給して第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２を半導体レーザ素子２の第１のストライプ９及び第２のストライプ１０の双方から出射させ、その出射方向を基準方向（以下、「ストライプ基準方向」と呼ぶ。）として設定した後、第１レンズ４を挿入し、ＸＹＺ軸方向の位置を決める。
【００９３】
図６は、第１レンズ４の調芯工程を説明するための説明図である。Ｘ軸方向については、図６（Ａ）に示すように、上記のようにして設定されたストライプ基準方向（中心軸Ｃ２）と第１のレーザ光Ｋ１との角度θ１と、ストライプ基準方向と第２のレーザ光Ｋ２との角度θ２とが等しくなる位置で決める。Ｙ軸方向については、図６（Ｂ）に示すように、第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２が第１レンズ４の中心を通る位置で決める。Ｚ軸については、半導体レーザ素子２からの所定の距離で、レーザ光のスポット径が最小となる位置で決める。好ましくは、第１レンズ４を出射する各レーザ光が、第１レンズ４と第２レンズ１６との間の所定の位置で、スポット径が最小となるように、第１レンズ４のＺ軸方向の位置を決める。以上の調芯工程で決まった位置で第１レンズ４を保持する第１レンズ保持部材１３を、第２の基台１８上に第１の支持部材１９ａを介してＹＡＧレーザ溶接して固定する。
【００９４】
次いで、第２の基台１８上に、プリズム５、半波長板６、ＰＢＣ７を一体化した光合成モジュール５９を調芯して固定する。図１７〜図２４は、光合成モジュール５９を調芯固定する方法を示した説明図である。以下、順を追って光合成モジュール５９の調芯と固定の方法について説明する。
【００９５】
なお、ここにおいて、Ｚ軸とは、後の工程で固定される光ファイバ８の軸方向とし、図１７乃至図２４においては、ストライプ基準方向（図６（Ａ）の中心軸Ｃ２）は、このＺ軸にほぼ一致するように予め必要な位置合わせがなされているものとする。また、第２の基台１８（若しくは第１の基台１７）の搭載面（半導体レーザ素子２、第１レンズ４、光合成モジュール５９などの光学部品が配置される面）の法線方向をＹ軸方向、Ｚ軸とＹ軸の双方に垂直な軸をＸ軸とする。
【００９６】
（第１の工程）
まず、図１７（Ａ）に示すように、光合成モジュール５９のホルダ部材１４の平坦面１４ｂを調芯装置のチャック６０で把持し、ホルダ部材１４の中心軸Ｃ１がストライプ基準方向と略平行になるように、光合成モジュール５９を第２の基台１８上に固定された第１レンズ４の前方（第１レンズ４を挟んで半導体レーザ素子２と反対側）に配置する。
【００９７】
次いで、半導体レーザ素子２を駆動する。２つのストライプ９、１０から出射されたレーザ光Ｋ１，Ｋ２は、光合成モジュール５９を通過して、調芯装置の赤外カメラ（ＩＲカメラ）６２に入射する。赤外カメラ６２には、モニター６３が接続されており、Ｚ軸に垂直に設定された仮想参照面Ｒ上に投影されるレーザ光Ｋ１，Ｋ２のスポットの位置が観察できるようになっている。ここで、仮想参照面Ｒは、後の工程で第１の基台１７がパッケージ１内に固定され、第２レンズ１６が固定される際に、第２レンズ１６の主面が位置するＺ座標を有し、図１７（Ｂ）に示すように、モニター画面上におけるその仮想参照面Ｒの中心Ｏｍが第２レンズ１６の中心と一致するように設定されている。（ここでの説明の便宜上、モニター画面上で中心Ｏｍを通り、Ｘ軸、Ｙ軸に平行な軸を、それぞれＸｍ軸，Ｙｍ軸と呼ぶことにする。）
チャック６０により把持された光合成モジュール５９は、Ｘ軸、Ｙ軸に沿って移動され、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２がともにモニター画面上で位置を確認できるように大まかに位置合わせされる。
【００９８】
（第２の工程）
次に、図１８（Ａ）に示すように、光合成モジュール５９のＸ軸の周りの角度Ψを調整する。光合成モジュール５９を、Ｘ軸の周りに回転させると、レーザ光Ｋ１，Ｋ２は、光合成モジュール５９内に保持されたプリズム５、ＰＢＣ７等によって屈折される結果、モニター画面上では、図１８（Ｂ）に示すように、Ｙｍ軸に沿って同一方向に動く。この工程では、各レーザ光のスポットとＸｍ軸との距離が等しくなるように、光合成モジュール５９のＸ軸の周りの角度Ψを調整する。
【００９９】
（第３の工程）
次に、図１９（Ａ）に示すように、光合成モジュール５９を、Ｚ軸方向に調芯する。光合成モジュール５９をＺ軸方向に移動させると、プリズム５に入射するレーザ光Ｋ１，Ｋ２の分離幅Ｄ（図２参照）が変化するため、ＰＢＣ７の出力部７ｃにおけるレーザ光Ｋ１，Ｋ２の位置がＸ軸に沿って互いに逆方向に動く。したがって、モニター画面上では、図１９（Ｂ）に示すように、レーザ光Ｋ１，Ｋ２がＸｍ軸に沿って互いに逆方向に動く。この工程では、モニター画面のＸｍ軸上における２つのレーザ光の位置が一致するように光合成モジュール５９を、Ｚ軸方向において位置合わせする。
【０１００】
なお、本第３の工程においては、位置合わせ後の２つのレーザ光は、必ずしもＹｍ軸上に位置している必要はない。この工程において、２つのレーザ光のスポット位置がＸ軸方向にずれていたとしても、後の工程で第１の基台１７がパッケージ１内に固定される際に、このズレ量を補償して固定することが可能だからである。ただし、必要に応じて、光合成モジュールをＸ軸方向に移動させたり、Ｙ軸周り（角度φ）に回転させることで、Ｘ軸方向のズレを補正してもよい。
【０１０１】
（第４の工程）
次に、図２０（Ａ）に示すように、光合成モジュール５９のＺ軸周りの角度θを調整する。プリズム５の出射面５ｂは、ホルダ部材１４の略円柱形状の外周面の中心軸Ｃ１に対して非垂直な平面として構成されているため、光合成モジュール５９をＺ軸周りに回転させると、該出射面５ｂに対する２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の入射角が変化し、該出射面５ｂにおける２つのレーザ光の屈折の方向が互いに逆方向に変化する。このため、ＰＢＣ７の出力部７ｃにおける２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の位置は、Ｙ軸に沿って互いに逆方向に動くこととなる。この工程では、図２０（Ｂ）に示すように、モニター画面上において２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が重なるように（Ｙｍ座標が一致するように）、光合成モジュール５９のＺ軸周りの角度θを調整する。
【０１０２】
なお、上記第２乃至第４の工程は、どのような順番で行っても構わない。
【０１０３】
本実施形態例では、ＰＢＣ７の出力部７ｃと光ファイバ８の間に仮想参照面Ｒを設定し、この仮想参照面Ｒ上で２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が重なるように光合成モジュール５９を調整しているので、ＰＢＣ７の出力部７ｃにおいてわずかに存在しているビームの出射方向のズレを、出力部７ｃから離間した仮想参照面Ｒにおける位置のズレとして拡大して精度よく検出できる。したがって、両レーザ光の位置及び出射方向をより正確に一致させることが可能となる。
【０１０４】
（第５の工程）
次いで、図２１に示すように、第１乃至第４の工程によって決まった光合成モジュール５９の位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，Ψ，φ）を記憶したうえで、光合成モジュール５９を一旦上方に退避し、第２の基台１８上に第２の支持部材１９ｂを設置した後、再度光合成モジュール５９を第２の基台１８上に下ろす。このとき、第２の支持部材１９ｂを位置合わせして、光合成モジュール５９が同じ位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，Ψ，φ）を再現した状態で２つの起立壁１９ｂ２の間にその円柱形状の外周面部が嵌まりこむようにする。
【０１０５】
（第６の工程）
次に、図２２に示すように、位置合わせ用のダミーファイバ（レンズ付きファイバ）６４をＰＢＣ７の出力部７ｃからの合成光を受光しうる位置に配置し、ダミーファイバ６４の他端に接続されたパワーメータ６１の指示値を見ながら、ダミーファイバ６４に結合する合成光の光量が最大となるように、ダミーファイバ６４を、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向、及びＸ軸周り（角度α）、Ｙ軸周り（角度β）に位置合わせする。
【０１０６】
（第７の工程）
ダミーファイバ６４の位置合わせ後、図２３に示すように、光合成モジュール５９をＺ軸方向、及びＺ軸周り（角度θ）に位置調整し、ダミーファイバ６４に結合する合成光の光量が最大となるようにする。
【０１０７】
上記第６の工程と第７の工程を通じて、ダミーファイバ６４に結合する合成光の光量が最大となる光合成モジュール５９の位置を決定する。なお、前記第２乃至第４の工程で用いる赤外カメラの分解能が十分であって、精度よく２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の位置を一致させることができるのであれば、この第６の工程及び第７の工程を省略してもよい。
【０１０８】
（第８の工程）
最後に、図２４に示すように、上記の工程で決まった位置で、第２の支持部材１９ｂを第２の基台１８上にＹＡＧレーザ溶接固定する。そして、光合成モジュール５９のホルダ部材１４の円柱形状の外周面部を第２の支持部材１９ｂの起立壁１９ｂ２に固定する。これによって、光合成モジュール５９は第２の基台１８上に固定される。
【０１０９】
このように、本実施形態例の半導体レーザモジュールＭ１では、光ファイバ８の軸方向（図１のＺ軸方向）に略平行に位置合わせされる中心軸Ｃ１を有する略円柱形状の外周面を具備したホルダ部材１４に、光合成素子（ＰＢＣ）７を保持して光合成モジュール５９となし、これを少なくとも前記光ファイバ８の軸方向の周り方向（角度θ）に動かして位置合わせしてから支持固定する第２の支持部材１９ｂを有している。
【０１１０】
このため、半導体レーザ素子２や第１レンズ４が傾いて固定された結果、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光軸によって決定される平面が基台（第１の基台１７又は第２の基台１８）の搭載面に平行に出射されていない場合であっても、光合成モジュール５９を光ファイバ８の軸方向の周り方向に回転させることにより個別的にこのズレを補償し、ＰＢＣ７の出力部７ｃにおける２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２のスポット位置及び出射光の光軸を一致させたうえで、第２の基台１８上に第２の支持部材１９ｂを介して固定することができる。
【０１１１】
また、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が、所定の偏光方向をもってＰＢＣ７の入力部７ａ，７ｂに入射し、ＰＢＣ７において偏光分離を起こさないようにすることができる。
【０１１２】
そして、本実施形態例では、このようにしてＺ軸の周り（角度θ方向）を含む種々の方向に調芯がされた光合成モジュール５９の略円柱形状の外周面を、第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１と、この底板１９ｂ１の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁１９ｂ２とを有する断面略Ｕ字形状の第２の支持部材１９ｂの当該２つの起立壁１９ｂ２間で支持固定する構成とすることによって、光合成モジュール５９のＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向の位置及びこれら各軸の周りの角度（Ψ、φ、θ）が調芯の結果いかようになろうとも、第２の支持部材１９ｂの配置状態を、その２つの起立壁１９ｂ２の間に光合成モジュール５９の略円柱形状の外周面部がはまり込むように第２の基台１８上で適宜調整することで、光合成モジュール５９の調芯結果に柔軟に対応してこれを支持することが可能となる。
【０１１３】
このため、半導体レーザ素子２を固定する半田の厚さの不均一性や、第１レンズ４をＹＡＧレーザ溶接したときに生じるレンズの位置ずれ等によって、半導体レーザ素子２から出射される２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光軸によって決定される平面が第２の基台１８の搭載面に平行となっていない場合であっても、光合成モジュール５９を適宜調芯して、２つのレーザ光のＰＢＣ７の出力部７ｃにおける位置及び出射方向を一致させることが可能となる。また、光合成素子として偏波合成素子（ＰＢＣ７）を使用する本実施形態例では、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２がＰＢＣ７によって偏光分離して合成光の強度が低下することを防止することが可能となる。したがって、光ファイバ８からは、偏光度の低い、かつ高出力の合成光が確実に得られる。
【０１１４】
なお、本実施形態例では、第２の支持部材１９ｂは、第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１と、この底板１９ｂ１の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁１９ｂ２とを有する断面略Ｕ字形状としたが、第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１を具備せず、２つの起立壁１９ｂ２が、直接第２の基台１８上に形成されていてもよい。この場合であっても、図１におけるＺ方向、θ方向（Ｚ軸の周り）及びΨ方向（Ｘ軸の周り）に光合成モジュール５９を調芯することが可能である。Ｘ方向，φ方向の調芯トレランスが緩い場合には、このような構成でも十分に本発明の効果を奏することができる。
【０１１５】
また、本実施形態例では、第１乃至第４の工程で光合成モジュール５９を位置合わせしてから第２の支持部材１９ｂを嵌め込むこととしたが、第１の工程において第２の支持部材１９ｂの起立壁１９ｂ２の間に光合成モジュール５９のホルダ部材１４を嵌めこんだ状態で、光合成モジュール５９を移動させて調芯することも可能である。この場合、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ軸周り（角度θ）、及びＸ軸周り（角度Ψ）の調芯は、２つの起立壁１９ｂ２の間で光合成モジュール５９を動かすことによって行われ、Ｘ方向、Ｙ軸周り（角度φ）の調芯は、ホルダ部材１４が２つの起立壁１９ｂ２の間に嵌めこまれた状態で、第２の支持部材１９ｂごと光合成モジュール５９をＸ方向、Ｙ軸周り（角度φ）に動かすことによって行われる。
【０１１６】
次いで、第１の基台１７を、予めパッケージ１の底板上に固定された冷却装置２０上に半田付けして固定する。
次いで、半導体レーザ素子２及びモニタ用のフォトダイオード３は、金ワイヤ（図示せず）を介してパッケージ１のリード（図示せず）と電気的に接続される。
次いで、不活性ガス（例えばＮ２、Ｘｅ）雰囲気においてパッケージ１上部に蓋１ｃを被せて、その周縁部を抵抗溶接することにより気密封止する。
【０１１７】
次いで、パッケージ１のフランジ部１ａに対し第２レンズ１６をＸＹ面内及びＺ軸方向で調芯して固定する。この工程では、まず、フランジ部１ａの端面上において第２レンズ保持部材２１をスライドリング１ｄに挿入した状態で動かし、第２レンズ１６からの出射光がパッケージ１のフランジ部１ａの中心軸（Ｚ軸に平行）と平行になる位置で、スライドリング１ｄをフランジ部１ａの端部にＹＡＧレーザ溶接する。次に、第２レンズ１６からの出射光の広がり角度をモニタしながら、第２レンズ保持部材２１をＺ軸方向に動かし、この広がり角が光ファイバ８の受光角（ＮＡ）に略等しくなる位置において、第２レンズ保持部材２１とスライドリング１ｄとをＹＡＧレーザ溶接する。
【０１１８】
最後に、光ファイバ８を調芯して固定する。この工程では、フェルール２３をスライドリング２
２に挿通した状態でフェルール調芯ハンド６３で把持し、この状態で、フェルール２３とスライドリング２２とを光ファイバ８の光軸と垂直な面内（ＸＹ面内）及び光ファイバ８の光軸方向（Ｚ方向）で、光ファイバ８に結合する光量が最大となるように位置調整する。
【０１１９】
このようにして、光ファイバ８の位置決めが終了したら、その位置でフェルール２３をスライドリング２２の内部にＹＡＧレーザ溶接により固定する。次いで、スライドリング２２と第２レンズ保持部材２１とを、両者の境界部においてＹＡＧレーザ溶接して固定する。これによって光ファイバ８の調芯固定作業が終了する。
【０１２０】
なお、本発明の半導体レーザモジュールは、上記構成のものに限定されることなく、例えば図９に半導体レーザモジュールＭ２として示したように、ＰＢＣ７に第１のレーザ光Ｋ１と第２のレーザ光Ｋ２とが非平行に入射し、常光線である第１のレーザ光Ｋ１が光ファイバ８の軸線方向に伝搬し、かつ異常光線である第２のレーザ光Ｋ２がＰＢＣ７の出力部７ｃから第１のレーザ光Ｋ１とともに光ファイバ８の軸線方向に出射するように、ＰＢＣ７の入射面が楔形に傾斜して形成されていてもよい。
【０１２１】
また、図１０に半導体レーザモジュールＭ３として示すように、第１レンズ４を出射した後の第１のレーザ光Ｋ１が、光ファイバ８の軸線方向に伝搬するように、半導体レーザ素子２及び第１レンズ４の中心軸を該軸線方向に対して所定角度傾斜して配置するとともに、異常光線である第２のレーザ光Ｋ２がＰＢＣ７の出力部７ｃから第１のレーザ光Ｋ１とともに光ファイバ８の軸線方向に出射するように、ＰＢＣ７の第２の入力部７ｂを第１の入力部７ａに対して傾斜するように形成してもよい。
【０１２２】
さらに、図１１に半導体レーザモジュールＭ４として示すように、第２のレーザ光Ｋ２が第１レンズの略中心を透過するように第１レンズ４を配置するとともに、第２のレーザ光Ｋ２が、光ファイバ８の軸線方向に伝搬し、かつ、第１のレーザ光Ｋ１が出力部７ｃから第２のレーザ光Ｋ２とともに光ファイバ８の軸線方向に出射されるように、第１の入力部７ａが第２の入力部７ｂに対して傾斜して形成されていてもよい。
【０１２３】
上記構成の半導体レーザモジュールＭ２乃至Ｍ４では、半波長板６と第１レンズ４との間にプリズム５を配設する必要がなくなり、構成を簡略化することができるとともに、半導体レーザモジュールの光軸方向の長さを短くできるため、高温環境下における光出力特性に対するパッケージの反りの影響などを低減できる。
【０１２４】
さらに、図１２に半導体レーザモジュールＭ５として示すように、楔形の複数（図１２では２つ）のプリズム５ａ，５ｂが光軸方向に沿って設けられ、これによって、第１レンズ４を出射した２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が平行にされる構成としてもよい。この実施形態例では、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２を精度よく互いに平行にすることができる。
【０１２５】
上記構成の半導体レーザモジュールＭ２乃至Ｍ５でも、半導体レーザモジュールＭ１と同様、ＰＢＣ７を保持した光合成モジュール５９を適宜調芯して、２つのレーザ光のＰＢＣ７の出力部７ｃにおける位置及び出射方向を一致させることが可能となる。また、光合成素子として偏波合成素子（ＰＢＣ７）を使用するこれらの実施形態例では、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２がＰＢＣ７によって偏光分離して合成光の強度が低下することを防止することが可能となる。したがって、光ファイバ８からは、偏光度の低い、かつ高出力の合成光が確実に得られる。
【０１２６】
ここで、本発明の実施形態例の半導体レーザモジュールに使用される半導体レーザ素子２について説明する。図７（Ａ），（Ｂ）は本発明の半導体レーザモジュールに使用される半導体レーザ素子２の構成を説明するための説明図、図８は半導体レーザ素子２の他の例を示す説明図である。なお、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のａ−ａ線断面図である。
【０１２７】
図７（Ａ）に示すように、半導体レーザ素子２は、例えば有機金属気相成長法、液相法、分子線エピタキシャル成長法、ガスソース分子線エピタキシャル成長法等の公知のエピタキシャル成長法により、所定の半導体からなる基板２４の上に、所定の半導体のエビタキシャル結晶成長を行って後述する積層構造２５を形成した後、基板２４の底面に下部電極２６、積層構造２５の上面に上部電極２７を形成し、へき開を行って所定の共振器長Ｌ３とし、更に一方のへき開面（前端面２ａ）に低反射膜２８（例えば反射率５％以下）を成膜し、他方のへき開面（後端面２ｂ）に高反射膜２９（例えば反射率９０％以上）を成膜した構造になっている。
【０１２８】
図７（Ｂ）に示すように、基板２４上の積層構造２５は、例えば埋め込み型ＢＨ（ＢｕｒｉｅｄＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造になっていて、例えばＩｎＰから成る基板２４の上に、例えばｎ−ＩｎＰクラッド層３１、例えばＧａＩｎＡｓＰ多層膜により構成されたＧＲＩＮ―ＳＣＨ−ＭＱＷ（Ｇｒａｄｅｄ　Ｉｎｄｅｘ　Ｓｅｐａｒａｔｅ　Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ　Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｍｕｌｔｉ　Ｑｕａｎｔｕｍｎ　Ｗｅｌｌ）から成る活性層３２、例えばｐーＩｎＰクラッド層３３が順次積層されており、更に、ｐーＩｎＰクラッド層３３の上に、例えばｐ−ＩｎＰから成る埋め込み層３４、例えばｐ−ＧａＩｎＡｓＰから成るキャップ層３５が積層されている。そして、このキャップ層３５の上に上部電極２７が形成され、また基板２４の底面には下部電極２６が形成されている。
【０１２９】
そして、上記した下部ｎ−ＩｎＰクラッド層３１、活性層３２、ｐ−ＩｎＰクラッド層３３は、４０−６０μｍの間隔を介して互いに平行に並んだ２本のストライプ状に加工され、その側面に例えばｐ−ＩｎＰブロッキング層３６とｎ−ＩｎＰブロッキング層３７をこの順序で積層することにより、活性層３２への注入電流狭窄部が形成されている。
上記した活性層３２としては、例えば、基板２４に対する格子不整合率が０．５％以上１．５％以下となるような圧縮歪み量子井戸構造を採用し、かつ井戸数が５個程度の多重量子井戸構造を使用するのが、高出力化の観点から有利である。また、歪み量子井戸構造として、その障壁層を井戸層の歪みと反対の引っ張り歪みを導入して成る歪み補償構造とすれば、等価的に格子整合条件を満たすことができるため、井戸層の格子不整合度に関しては更に高い値を用いることも可能である。
【０１３０】
本実施形態例では、下部ｎ−ＩｎＰクラッド層３１、ＧＲＩＮ―ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３２、ｐーＩｎＰクラッド層３３からなる発光部が、図７（Ｂ）の紙面に垂直な方向にストライプ状に延びて形成されており、この部分をそれぞれストライプ９，１０と称する。
次に、上記の構造の半導体レーザ素子２の製造方法について説明する。
まず、有機金属気相成長法、液相法、分子線エピタキシャル成長法、ガスソース分子線エピタキシャル成長法等の公知のエピタキシャル成長法により、基板２４の上に、下部ｎ−ＩｎＰクラッド層３１、ＧＲＩＮ―ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３２、ｐーＩｎＰクラッド層３３の順に積層する。
【０１３１】
次いで、４０〜６０μｍの間隔を介して互いに平行に並んだ２本のマスクを上記ｐ−ＩｎＰクラッド層３３上に形成してから、所定のエッチャントを用いて上部ｐーＩｎＰクラッド層３３、ＧＲＩＮ―ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３２、下部ｎ−ＩｎＰクラッド層３１、及びＩｎＰ基板２４の一部を溶解し、上記ストライプ上にさらに、ｐ−ＩｎＰブロッキング層３６とｎ−ＩｎＰブロッキング層３７をこの順序で積層することによって、活性層３２への注入電流狭窄部を形成する。
次いで、上部埋め込み層３４をエピタキシャル成長させて積層する。
【０１３２】
また、上部埋め込み層３４上にキャップ層３５を積層する。
次いで、キャップ層３５の上面に上部電極２７を形成し、基板２４の底面に下部電極２６を形成する。
その後、基板を所定幅Ｌ３のバーにへき開し、更に一方のへき開面（前端面２ａ）に低反射膜２８を成膜し、他方のへき開面（後端面２ｂ）に高反射膜２９を成膜する。最後に、このバーをさらにへき開して共振器長Ｌ３の半導体レーザ素子２を得る。
【０１３３】
このようにして作製された半導体レーザ素子２は、上部電極２７側を、図１（Ｂ）に示すヒートシンク５８にＡｕＳｎ半田等により接着される。そして、２つのストライプは、上部電極２７（本実施形態例ではｐ側）及び下部電極２６（本実施形態例ではｎ側）を通して外部より供給される電流により、同時にレーザ発振し、低反射膜２８からの２つの出射光が前述したＰＢＣ７により合波されて所望の用途に供される。
【０１３４】
ここで、２つのストライプの特性が全く同じであるとすると、本実施形態例に係る半導体レーザ素子２のしきい値電流は、ストライプ１本のしきい値電流の２倍、全光出力は、ストライプ１本の光出力の２倍となる。すなわち、半導体レーザ素子２全体としては、ストライプ１本当たりの駆動電流の約２倍の駆動電流で約２倍の光出力が得られ、半導体レーザ素子２のスロープ効率は１本のストライプを有する半導体レーザ素子２と変わらない。
【０１３５】
また、上記した例では、半導体レーザ素子２は、ＩｎＰ系の埋め込み型ＢＨ構造のものを説明したが、例えば図８に示すようなＧａＡｓ系のリッジ導波路型の半導体レーザ素子２であってもよい。図８に示すように、この半導体レーザ素子２は、ｎ−ＧａＡｓからなる基板４０上に、ｎ型下部クラッド層４１、活性層４２、ｐ型上部クラッド層４３、絶縁層４４、ｐ−ＧａＡｓ層４５を積層し、２つのリッジ部が形成されている。絶縁層４４及びｐ−ＧａＡｓ層４５上には上部電極（ｐ電極）４６が形成され、基板４０の底面には下部電極（ｎ電極）４７が形成されている。
リッジ部は、図８の紙面に垂直な方向にストライプ状に延びて形成され、当該リッジ部直下の部分の活性層４２がそれぞれ発光する。この発光部をそれぞれストライプ９，１０と称する。もちろん、ＩｎＰ系でリッジ型ＬＤを作製することも可能である。
【０１３６】
なお、上述した半導体レーザ素子２の第１のストライプ９と第２のストライプ１０は、互いに長手方向に平行に延びて形成されているが、これに限らず例えば図５に示すように、傾斜して形成されていてもよい。図５では、右側が光を出射させる方向であり、右側に行くに従ってストライプ９，１０の間隔が狭くなっている。この場合、２本のストライプ９，１０から出射される２本のレーザ光は半導体レーザ素子２から短距離で交差するので、第１のレーザ光Ｋ１及び第２のレーザ光Ｋ２が第１レンズ４を通過後、第１のレーザ光Ｋ１の光路上にのみ半波長板６を挿入できる程度に十分に分離する（図２においてＤ’が十分大きくなることをいう）ために必要な伝搬距離（図２におけるＬ）が短くなるため、半導体レーザモジュールＭの光軸方向の長さを短くすることができる。
【０１３７】
さらに、図５とは逆、右側に行くに従ってストライプ９，１０の間隔が広がるようにしても、同様に上記伝搬距離Ｌを短くすることができる。
【０１３８】
（第２の実施形態例）
図１３は本発明の第２の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭ６を示す平面図である。図１３に示すように、本発明の第２の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭ６は、第１のレーザ光Ｋ１を出射する第１の半導体レーザ素子９４と、第２のレーザ光Ｋ２を出射する第２の半導体レーザ素子９５と、２つの半導体レーザ素子９４，９５から出射される２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２がそれぞれ入射する２つの第１レンズ９６ａ，９６ｂと、光合成素子（偏波合成素子（キューブビームスプリッタ））９７と、レーザ光Ｋ２を光合成素子９７側に反射させる反射面を構成するミラー９７ａとを有する。
【０１３９】
また、本発明の第２の実施形態例では、略円柱形状の外周面を有するホルダ部材１４に、光合成素子５９とともにミラー９７ａと半波長板６が固定され、光合成モジュール５９として一体化されている。そして、これを第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１と、この底板１９ｂ１の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁１９ｂ２とを有する断面略Ｕ字形状の第２の支持部材１９ｂの２つの起立壁１９ｂ２間で支持固定する構成とすることによって、光合成素子９７の第１の入力部９７ａから入射する第１のレーザ光Ｋ１及び第２の入力部９７ｂから入射する第２のレーザ光Ｋ２がともに出力部９７ｃから重なって略同一方向に出射するように、また、これらが光合成素子９７の入力部９７ａ，９７ｂに所定の偏光方向をもって入射するように、光合成素子９７、ミラー９７ａ、半波長板６の位置を、図１３のＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向、及びＸ軸周り（角度Ψ）、Ｙ軸周り（角度Ψ）、Ｚ軸周り（角度θ）の各方向に調芯して固定することが容易になる。
【０１４０】
すなわち、光合成モジュール５９のＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向の位置及びこれら各軸の周りの角度（Ψ、φ、θ）が位置合わせの結果いかようになろうとも、第２の支持部材１９ｂの配置状態を、その２つの起立壁１９ｂ２の間に光合成モジュール５９の略円柱形状の外周面部がはまり込むように第２の基台１８上で適宜調整することで、光合成モジュールの配置状態に柔軟に対応してこれを支持することが可能となる。
【０１４１】
このため、半導体レーザ素子９４，９５を固定する半田の厚さの不均一性や、第１レンズ９６ａ，９６ｂをＹＡＧレーザ溶接したときに生じるレンズの位置ずれ等によって、半導体レーザ素子９４，９５から出射される２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光軸によって決定される平面が第２の基台１８の搭載面に平行となっていない場合であっても、光合成モジュール５９を適宜位置合わせすることによって、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光合成素子７の出力部における位置及び出射方向を一致させることが可能となる。
【０１４２】
また、光合成素子９７として偏波合成素子（キューブビームスプリッタ）を使用する本実施形態例では、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が光合成素子９７によって偏光分離して合成光の強度が低下することを防止することが可能となる。したがって、光ファイバ８からは、偏光度の低い、かつ高出力の合成光が確実に得られる。
【０１４３】
（第３の実施形態例）
図１４（Ａ）は、本発明の第４の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭ７を示す側面断面図、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のａ−ａ断面図である。
【０１４４】
第１又は第２の実施形態例では、光合成モジュール５９は、第２の基台１８上に、断面略Ｕ字形状の第２の支持部材１９ｂを介して固定されていたが、本第３の実施形態例では、パッケージ１が、窓部１ｂの周囲に予め固定されホルダ部材１４の外周面と同一形状の内周面部を有する支持部材１ｅを有しており、この支持部材１ｅの内周面に沿うように光合成モジュール５９のホルダ部材１４が固定されている。その他の構成については、第１の実施形態例と同一である。本第３の実施形態例では、光合成モジュール５９は、支持部材１ｅの内周面に沿って、光ファイバ８の軸方向（Ｚ軸方向）及び光ファイバ８の軸方向の周り（角度θ）に位置調整可能である。
【０１４５】
このため、半導体レーザ素子２を固定する半田の厚さの不均一性や、第１レンズ４をＹＡＧレーザ溶接したときに生じるレンズの位置ずれ等によって、半導体レーザ素子２から出射される２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光軸によって決定される平面が第２の基台１８の搭載面に平行となっていない場合であっても、光合成モジュール５９を光ファイバ８の軸方向の周り（角度θ）方向及び／又は光ファイバ８の軸方向に適宜調芯して、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光合成素子７の出力部７ｃにおける位置及び出射方向を一致させることが可能となり、また、光合成素子７が偏波合成素子である場合には、さらに２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が光合成素子９７によって偏光分離して合成光の強度が低下することを防止することが可能となる。したがって、光ファイバ８からは、偏光度の低い、かつ高出力の合成光が確実に得られる。
【０１４６】
（第４の実施形態例）
図２５は、本発明の第４の実施形態例に係る半導体レーザモジュールを示す平面図である。
【０１４７】
第４の実施形態例に係る半導体レーザモジュールＭ８は、約５００μｍ程度の間隔を隔てて平行に形成された第１のストライプ９８ａ及び第２のストライプ９８ｂを備えたアレイレーザである半導体レーザ素子９８と、第１のストライプ９８ａから出射される第１のレーザ光Ｋ１を入射する第１のレンズ９９ａと、第２のストライプ９８ｂから出射される第２のレーザ光Ｋ２を入射する第２のレンズ９９ｂとを有する。その他の構成については、第１の実施形態例と同様である。
【０１４８】
本発明の第４の実施形態例では、第１の実施形態例と同様、光ファイバ８の軸方向（図２５のＺ方向）に略平行に位置合わせされる中心軸Ｃ１を有する略円柱形状の外周面を具備したホルダ部材１４に、光合成素子（ＰＢＣ）７を保持して光合成モジュール５９となし、これを少なくとも前記光ファイバ８の軸方向の周り方向（角度θ）に動かして位置合わせしてから支持固定する第２の支持部材１９ｂを有している。このため、半導体レーザ素子９８や第１レンズ９９ａ，９９ｂが傾いて固定された結果、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光軸によって決定される平面が基台（第１の基台１７又は第２の基台１８）の搭載面に平行に出射されていない場合であっても、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２が、所定の偏光方向をもってＰＢＣ７の入力部７ａ，７ｂに入射し、ＰＢＣ７において偏光分離を起こさないようにすることができる。
【０１４９】
そして、本実施形態例では、このようにしてＺ軸の周り（角度θ方向）を含む種々の方向に調芯がされた光合成モジュール５９の略円柱形状の外周面を、第２の基台１８に接合される底板１９ｂ１と、この底板１９ｂ１の両端部に立設され互いに平行に並んだ２つの起立壁１９ｂ２とを有する断面略Ｕ字形状の第２の支持部材１９ｂの当該２つの起立壁１９ｂ２間で支持固定する構成とすることによって、光合成モジュール５９のＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向の位置及びこれら各軸の周りの角度（Ψ、φ、θ）が調芯の結果いかようになろうとも、第２の支持部材１９ｂの配置状態を、その２つの起立壁１９ｂ２の間に光合成モジュール５９の略円柱形状の外周面部がはまり込むように第２の基台１８上で適宜調整することで、光合成モジュール５９の調芯結果に柔軟に対応してこれを支持することが可能となる。
【０１５０】
このため、半導体レーザ素子９８を固定する半田の厚さの不均一性や、第１レンズ９９ａ，９９ｂをＹＡＧレーザ溶接したときに生じるレンズの位置ずれ等によって、半導体レーザ素子９８から出射される２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２の光軸によって決定される平面が第２の基台１８の搭載面に平行となっていない場合であっても、２つのレーザ光Ｋ１，Ｋ２がＰＢＣ７によって偏光分離して合成光の強度が低下することを防止することが可能となる。したがって、光ファイバ８からは、偏光度の低い、かつ高出力の合成光が確実に得られる。
【０１５１】
なお、第４の実施形態例では、半導体レーザ素子として、２つのストライプ９８ａ，９８ｂを有するアレイレーザ（ストライプ間隔が約５００μｍ程度）としているが、２つの半導体レーザ素子を狭い間隔で平行に配置してもよい。また、第１レンズは、レンズアレイでもよい。
【０１５２】
なお、上記第１乃至第４の実施形態例においては、光合成モジュール５９として偏波合成素子を保持した偏波合成モジュールを使用した場合を示したが、波長合成素子を保持した波長合成モジュールを使用しても、偏光分離を起こさないようにできる点を除き、同様の効果が得られることは明らかである。
【０１５３】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバの軸方向に略平行に位置合わせされる中心軸を有する略円柱形状の外周面を具備したホルダ部材に光合成素子を保持して光合成モジュールとなし、これを少なくともその中心軸周りに回転させて調芯した状態で支持固定する構成を備えることにより、光合成素子の出力部において合成される複数のレーザ光の位置、出射方向を一致させるように調芯することができる。このため、半導体レーザ素子やレンズが傾いて固定された結果、複数のレーザ光の光軸によって決定される平面が基台の搭載面に平行となっていない場合であっても、個別的にこのズレを補償し、光合成素子の出力部において合成されるレーザ光のスポット位置及び出射光の光軸が略一致するよう光合成モジュールを調芯することができる。
【０１５４】
また、光合成素子が偏波合成素子である場合には、２つのレーザ光が所定の偏光方向をもって光合成素子に入射するように位置合わせを行うことができるので、光合成素子において偏光分離が起こることを防止し、高出力の半導体レーザモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザモジュールの構成を示す側面断面図、（Ｂ）は半導体レーザ素子がヒートシンク上に固定して取り付けられている状態を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態例に係る半導体レーザモジュールの構成を模式化して示す説明図である。
【図３】（Ａ）はプリズムの構成を示す側面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図４】（Ａ）は偏波合成モジュールを示し、（Ｂ）のＡ−Ａ線平面断面図、（Ｂ）はその側面断面図、（Ｃ）はその正面図、（Ｄ）はその斜視図、（Ｅ）はその背面図である。
【図５】本発明の実施形態例の半導体レーザ素子の変形例を示す説明図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は第１レンズの調芯工程を説明するための説明図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は半導体レーザ素子の構成を説明するための説明図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のａ−ａ線断面図である。
【図８】半導体レーザ素子の他の例を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態態例に係る半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式化して示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態態例に係る半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式化して示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態態例に係る半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式化して示す説明図である。
【図１２】本発明の実施形態態例に係る半導体レーザモジュールの変形例の構成を模式化して示す説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態例に係る半導体レーザモジュールの構成を模式化して示す説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態例に係る半導体レーザモジュールの構成を模式化して示す説明図であり、（Ａ）は本発明の第４の実施形態例に係る半導体レーザモジュールの構成を示す側面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線断面図である。
【図１５】米国特許第５５８９６８４号公報に開示された従来の半導体レーザ装置を説明するための説明図である。
【図１６】従来技術及び関連技術の課題を説明するための斜視図である。
【図１７】偏波合成モジュールの調芯及び固定方法を説明するための説明図である。
【図１８】偏波合成モジュールの調芯及び固定方法を説明するための説明図である。
【図１９】偏波合成モジュールの調芯及び固定方法を説明するための説明図である。
【図２０】偏波合成モジュールの調芯及び固定方法を説明するための説明図である。
【図２１】偏波合成モジュールの調芯及び固定方法を説明するための説明図である。
【図２２】偏波合成モジュールの調芯及び固定方法を説明するための説明図である。
【図２３】偏波合成モジュールの調芯及び固定方法を説明するための説明図である。
【図２４】偏波合成モジュールの調芯及び固定方法を説明するための説明図である。
【図２５】本発明の第４の実施形態例を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｋ１：第１のレーザ光
Ｋ２：第２のレーザ光
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３、Ｍ４，Ｍ５、Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８：半導体レーザモジュール
１：パッケージ
１ａ：フランジ部
１ｂ：窓部
１ｃ：蓋
２：半導体レーザ素子
３：フォトダイオード
４：第１レンズ
５：プリズム
６：半波長板（偏光回転手段）
７：ＰＢＣ
７ａ：第１の入力部
７ｂ：第２の入力部
７ｃ：出力部
８：光ファイバ（偏波保存ファイバ）
９：第１のストライプ
１０：第２のストライプ
１１：チップキャリア
１２：フォトダイオードキャリア
１３：第１のレンズ保持部材
１４：ホルダ部材
１６：第２レンズ
１７：第１の基台
１８：第２の基台
１９ａ：第１の支持部材
１９ｂ：第２の支持部材
２０：冷却装置
２０ａ：サーミスタ
２１：第２レンズ保持部材
２２：スライドリング
２３：フェルール
２４：基板
２５：積層構造
２６：下部電極
２７：上部電極
２８：低反射膜
２９：高反射膜
３１：ｎ−ＩｎＰクラッド層
３２：ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層
３３：ｐ−ＩｎＰクラッド層
３４：上部埋め込み層
３５：キャップ層
３６：ｐ−ＩｎＰブロッキング層
３７：ｎ−ＩｎＰブロッキング層
４０：基板
４１：ｎ型下部クラッド層
４２：活性層
４３：ｐ型上部クラッド層
４４：絶縁層
４５：ｐ−ＧａＡｓ層
４６：上部電極
４７：下部電極
５８：ヒートシンク
５９：偏波合成モジュール
６０：調芯装置のチャック
６１：パワーメータ
６２：赤外カメラ
６３：モニター
６４：ダミーファイバ（レンズ付ファイバ）
６５：ＹＡＧレーザ溶接スポット
９４：第１の半導体レーザ素子
９５：第２の半導体レーザ素子
９６ａ、９６ｂ：第１レンズ
９７：偏波合成手段
９７ａ：ミラー
９８：半導体レーザ素子
９８ａ：第１のストライプ
９８ｂ：第２のストライプ
９９ａ，９９ｂ：第１レンズ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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