(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を受けて該レーザ光を伝搬するレンズドファイバと、該レンズドファイバが挿通固定されるフェルールと、前記半導体レーザ素子が搭載固定されるベースと、該ベース上に、前記レンズドファイバの光軸であるＺ軸に対し直交するＸ軸方向に間隔を介して、前記フェルールの互いに対向する両側面がわに配置固定される対を成す固定用部材を備え、該固定用部材間に前記フェルールが両側から挟持されて当該挟持部位で前記フェルールと前記固定用部材とがレーザ溶接により固定される半導体レーザモジュールの製造方法において、
前記フェルールに挿通固定されたレンズドファイバの光入射の先端部を、ベース上に位置決め固定された前記半導体レーザ素子に間隔を介して対向配置し、前記半導体レーザ素子に対して前記レンズドファイバを調心する調心工程と、
前記調心工程の後に、前記フェルールを、前記ベース上に配置された前記固定用部材にレーザ溶接するレーザ溶接工程とを含み、
前記Ｚ軸方向と前記Ｘ軸方向に直交する方向であって、前記ベースの前記半導体レーザ素子の搭載固定面に直交する方向をＹ軸方向とし、前記フェルールを前記固定用部材に間隔ｄを介して配置してレーザ溶接したときに生じる、少なくとも前記Ｙ軸方向を含む前記レンズドファイバと前記半導体レーザ素子との調心の位置ずれ量との関係を実験によって求め、この実験データに基いて、前記間隔ｄをパラメータとしたレーザ溶接前のレンズドファイバの前記調心の位置ずれ量に応じた分だけ当該位置ずれ方向と逆方向にずらすずらし量のデータを予め作成しておき、
レーザ溶接の前にレンズドファイバをずらす際には、前記フェルールと固定用部材間の間隔ｄを検出し、この検出値と、前記レンズドファイバのずらし量のデータとに基いて、レンズドファイバのずらし量を決定し、
前記調心工程後の前記レーザ溶接工程の前に、前記決定したずらし量だけ前記レンズドファイバを調心位置から前記少なくともＹ軸方向を含む位置ずれ量分だけ逆方向にずらすオフセット工程とを含むことを特徴とした半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項２】
フェルールは、半導体レーザ素子に近い前方側の部位と、半導体レーザ素子から遠い後方側の部位とにおいて、固定用部材により挟持されてベースに固定される構成と成し、
フェルールの前方側の部位と後方側の部位のそれぞれにおいて調心工程とレーザ溶接工程を行ってベースに固定することとし、少なくともフェルールの後方側の部位に対してオフセット工程を行うことを特徴とした請求項１記載の半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項３】
フェルールと、固定用部材とが微小間隙を介して配置された状態で、それらフェルールと固定用部材の接合対象部位にレーザ光を照射して当該フェルールと固定用部材を溶接固定するものとし、前記固定用部材に対するフェルールの配置高さの違いによって固定用部材とフェルール間の間隔ｄが異なるものとし、フェルールと固定用部材間の間隔ｄをパラメータとしたレーザ溶接前のレンズドファイバのずらし量のデータを予め作成しておくことに代えて、前記固定用部材に対するフェルールの配置高さをパラメータとしたレーザ溶接前のレンズドファイバのずらし量のデータを予め作成しておき、レーザ溶接の前にレンズドファイバをずらす際には、固定用部材に対するフェルールの配置高さを検出し、この検出値と、前記レンズドファイバのずらし量のデータとに基づいて、レンズドファイバのずらし量を決定することを特徴とした請求項１又は請求項２記載の半導体レーザモジュールの製造方法。
【請求項４】
溶接レーザ光の出力エネルギー量を考慮して、レーザ溶接前のレンズドファイバのずらし量を決定することを特徴とした請求項１乃至請求項３の何れか１つ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、光通信に用いられる半導体レーザモジュールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図７には半導体レーザモジュールの一構造例が模式的な断面図により示されている。この半導体レーザモジュール１は半導体レーザ素子２を光ファイバ３と光結合状態にしてパッケージ４の内部に収容配置して成るものである。
【０００３】
この半導体レーザモジュール１において、パッケージ４の内部には温度制御モジュール（例えばペルチェモジュール）５が固定されており、この温度制御モジュール５の上部には金属製のベース６が固定されている。ベース６の上面にはＬＤキャリア７を介して半導体レーザ素子２が固定され、また、ＰＤキャリア８を介してフォトダイオード９が固定され、半導体レーザ素子２の近傍にサーミスタ（図示せず）が配設されている。
【０００４】
フォトダイオード９は半導体レーザ素子２の発光状態をモニタするものであり、温度制御モジュール５は半導体レーザ素子２の温度制御を行うものである。この温度制御モジュール５の動作は、サーミスタの検出温度に基づいて、半導体レーザ素子２が一定の温度となるように制御される。温度制御モジュール５による半導体レーザ素子２の温度制御によって、半導体レーザ素子２の温度変動に起因した半導体レーザ素子２のレーザ光の強度変動および波長変動が抑制されて、半導体レーザ素子２のレーザ光の強度および波長がほぼ一定に維持される。
【０００５】
ベース６には、さらに、固定用部材１７によってフェルール１１が固定されている。フェルール１１は、例えば、Fe-Ni-Co合金（コバール（商標））等の金属により構成されており、例えば円柱状に形成されている。このフェルール１１の内部には前端面１１ａから後端面１１ｂにかけて貫通する貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔には光ファイバ３が挿通されて例えば半田により固定されている。
【０００６】
この光ファイバ３の先端部はフェルール１１の前端面１１ａから前方に突出され、半導体レーザ素子２の発光部（活性層）と間隔を介して配置されており、半導体レーザ素子２から出射されたレーザ光を受けるものである。この例では、光ファイバ３は、その先端部にレンズ１２が形成されて成るレンズドファイバである。
【０００７】
フェルール１１の後端面１１ｂから引き出された光ファイバ３は、パッケージ４の外部に導出されており、半導体レーザ素子２から光ファイバ３の先端部に入射したレーザ光は、光ファイバ３を伝搬して所望の供給場所に導かれる。
【０００８】
図８には、フェルール１１が固定されている部分を抜き出して上方側から見た平面図が示され、図９には固定用部材１７の一例が斜視図により示されている。固定用部材１７は、対を成す固定部１０ａ，１０ｂ（１０ａ'，１０ｂ'）が間隔を介して基部１５に配置固定されているものである。この固定用部材１７は例えば図８に示されるようなＱ位置でレーザ溶接（例えばＹＡＧレーザ溶接）によりベース６に固定されている。
【０００９】
フェルール１１は、半導体レーザ素子２に近い前方側の部位と、半導体レーザ素子２から遠い後方側の部位とにおいて、その側面が両側から固定用部材１７の一対の固定部１０（１０ａ，１０ｂ、１０ａ'，１０ｂ'）によって挟み込まれ、当該フェルール１１は固定部１０（１０ａ，１０ｂ、１０ａ'，１０ｂ'）にレーザ溶接（例えばＹＡＧレーザ溶接）により固定されている。なお、図７や図８では、その溶接部分は黒丸Ｐにより示されている。
【００１０】
半導体レーザモジュール１の製造工程では、ベース６にＬＤキャリア７を介して半導体レーザ素子２を固定した後に、固定用部材１７を利用してフェルール１１をベース６に固定する作業が行われる。この作業の一例を示す。例えば、まず、フェルール１１の前方側を固定するための固定用部材１７を、ベース６上の固定位置と推定される位置に移動自在な状態で配置する。この状態で、フェルール１１の前方側の部位を固定用部材１７の固定部１０ａ，１０ｂ間に配置し、フェルール１１の前方側の部位を固定部１０ａ，１０ｂにレーザ溶接により固定する。この際、ベース６に対する半導体レーザ素子２の光軸の高さ位置と、光ファイバ３の光軸の高さ位置とがほぼ一致するように半導体レーザ素子２に対して光ファイバ３の調心を行ってから（つまり、半導体レーザ素子２の光軸と光ファイバ３の光軸をＹ軸方向にて位置合わせしてから）、フェルール１１の前方側の部位をレーザ溶接により固定部１０ａ，１０ｂに固定する。
【００１１】
その後、光ファイバ３の光軸が半導体レーザ素子２の光軸と一致するように、フェルール１１の前方側の部位が固定された固定用部材１７を、Ｘ軸方向やＺ軸方向に移動させて、光ファイバ３の光軸のＸ軸方向とＺ軸方向の位置合わせを行う。この位置合わせの後に、その位置合わせの状態を保持したまま、固定用部材１７の基板１５を溶接によりベース６に固定する。
【００１２】
なお、予め固定用部材１７（基板１５）をベース６に固定してから、その固定用部材１７の固定部１０ａ，１０ｂ間にフェルール１１の前方側の部位を配置し、半導体レーザ素子２の光軸と光ファイバ３の光軸が一致するように光ファイバ３の調心を行い、その後に、フェルール１１の前方側の部位を固定用部材１７の固定部１０ａ，１０ｂに溶接固定してもよい。
【００１３】
然る後に、図１０に示すように、調心器具（図示せず）を用い、フェルール１１の後方側を、前方側の溶接部Ｐを支点として矢印Ａの如く傾動させる。これにより、光ファイバ３の先端部をＹ軸方向に微動させ、再度、半導体レーザ素子２に対して光ファイバ３を調心して精密な光軸の位置合わせを行う。この再調心の後に、その状態を維持したまま、フェルール１１の後方側の部位を固定用部材１７の固定部１０ａ'，１０ｂ'に溶接固定し、固定用部材１７をベース６に固定する。ここでも、固定用部材１７を予めベース６に固定してからフェルール１１の後方側の部位を固定用部材１７に溶接固定してもよい。
【００１４】
上記のような作業手順でもって、フェルール１１が固定用部材１７を介してベース６に固定されることによって、半導体レーザ素子２に対して光ファイバ３を調心固定する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フェルール１１は、レーザ溶接によって、固定用部材１７の固定部１０に固定されるために、実際には、半導体レーザ素子２の光軸に対して光ファイバ３の光軸がずれてしまうという問題が起こる。
【００１６】
それというのは、レーザ溶接は、フェルール１１と固定部１０の接合対象部位にレーザ光（溶接レーザ光）を照射して局所的にその接合対象部位を加熱し、フェルール１１と固定部１０の金属を溶融させ、瞬時に凝固させ合金化させることによって、フェルール１１と固定部１０を接合固定する手法である。このレーザ溶接の際に、金属の溶融や凝固収縮に起因して、固定部１０に対してフェルール１１が位置ずれしてしまうという事態が発生する。
【００１７】
このため、光ファイバ３の調心を行ったのにも拘わらず、調心の後にフェルール１１を固定用部材１７の固定部１０にレーザ溶接する工程において、フェルール１１が位置ずれし、これにより、半導体レーザ素子２に対して光ファイバ３が位置ずれしてしまうという問題が生じてしまうこととなる。
【００１８】
これに対して、EUROPEAN PATENT APPLICATION EP 0 717 297 A2には、次に示すような手法が提案されている。この提案の手法では、図１１に示されるように、フェルール１１の前方側の部位を固定部１９に溶接固定した後に、半導体レーザ素子２に対して光ファイバ３を再調心し、この再調心後に、特有な形状を持つ固定用部材１８を利用して、フェルール１１の後方側をベース６に固定する。その固定用部材１８においては、把持部２０でもってフェルール１１の後方側を挟持し、当該把持部２０にフェルール１１の後方側がレーザ溶接される。
【００１９】
把持部２０にフェルール１１の後方側をレーザ溶接した際に、前記したようなレーザ溶接に起因した光ファイバ３の位置ずれが生じるので、その光ファイバ３の位置ずれを補正するために、固定用部材１８を塑性変形させて、再度、光ファイバ３の調心を行う。そして、光ファイバ３の調心が成されている状態で、固定用部材１８の形状を固定する。
【００２０】
このように、この提案の手法では、フェルール１１の後方側を固定用部材１８にレーザ溶接により固定した後に、再度、光ファイバ３の調心を行わなければならないという面倒がある。
【００２１】
また、固定用部材１８の形状が複雑であり、これにより、固定用部材１８のコストが高くなり、これに起因して半導体レーザモジュール１の価格が高くなってしまうという問題がある。
【００２２】
さらに、フェルール１１と固定用部材１８をレーザ溶接した後に、固定用部材１８を塑性変形させて光ファイバ３の再調心を行う際には、固定用部材１８の弾性変形による戻りを見越して調心を行う必要がある。このため、その調心作業に多くの時間がかかり、半導体レーザモジュール１の製造効率を低下させてしまうという問題があった。
【００２３】
さらに、フェルール１１の前方側のレーザ溶接の部位を支点としてフェルール１１を傾動させて光ファイバ３を調心する作業を繰り返すことによって、フェルール１１の前方側の溶接部にねじれ応力などによる歪みが生じ易くなる。その歪みに起因して、半導体レーザモジュール１を使用しているうちに、その溶接部にクラックなどが発生し、このクラックに起因して光ファイバ３の位置ずれが生じて、半導体レーザモジュール１の特性が劣化し、半導体レーザモジュール１の信頼性が低下してしまうという問題が生じる。
【００２４】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、製造が容易で、製造効率を高めることができ、しかも、コストが安く、信頼性が高い半導体レーザモジュールを得るための製造方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を受けて該レーザ光を伝搬するレンズドファイバと、該レンズドファイバが挿通固定されるフェルールと、前記半導体レーザ素子が搭載固定されるベースと、該ベース上に、前記レンズドファイバの光軸であるＺ軸に対し直交するＸ軸方向に間隔を介して、前記フェルールの互いに対向する両側面がわに配置固定される対を成す固定用部材を備え、該固定用部材間に前記フェルールが両側から挟持されて当該挟持部位で前記フェルールと前記固定用部材とがレーザ溶接により固定される半導体レーザモジュールの製造方法において、
前記フェルールに挿通固定されたレンズドファイバの光入射の先端部を、ベース上に位置決め固定された前記半導体レーザ素子に間隔を介して対向配置し、前記半導体レーザ素子に対して前記レンズドファイバを調心する調心工程と、
前記調心工程の後に、前記フェルールを、前記ベース上に配置された前記固定用部材にレーザ溶接するレーザ溶接工程とを含み、
前記Ｚ軸方向と前記Ｘ軸方向に直交する方向であって、前記ベースの前記半導体レーザ素子の搭載固定面に直交する方向をＹ軸方向とし、前記フェルールを前記固定用部材に間隔ｄを介して配置してレーザ溶接したときに生じる、少なくとも前記Ｙ軸方向を含む前記レンズドファイバと前記半導体レーザ素子との調心の位置ずれ量との関係を実験によって求め、この実験データに基いて、前記間隔ｄをパラメータとしたレーザ溶接前のレンズドファイバの前記調心の位置ずれ量に応じた分だけ当該位置ずれ方向と逆方向にずらすずらし量のデータを予め作成しておき、
レーザ溶接の前にレンズドファイバをずらす際には、前記フェルールと固定用部材間の間隔ｄを検出し、この検出値と、前記レンズドファイバのずらし量のデータとに基いて、レンズドファイバのずらし量を決定し、
前記調心工程後の前記レーザ溶接工程の前に、前記決定したずらし量だけ前記レンズドファイバを調心位置から前記少なくともＹ軸方向を含む位置ずれ量分だけ逆方向にずらすオフセット工程とを含むことを特徴としている。
【００２６】
第２の発明は、第１の発明の構成を備え、フェルールは、半導体レーザ素子に近い前方側の部位と、半導体レーザ素子から遠い後方側の部位とにおいて、固定用部材により挟持されてベースに固定される構成と成し、
フェルールの前方側の部位と後方側の部位のそれぞれにおいて調心工程とレーザ溶接工程を行ってベースに固定することとし、少なくともフェルールの後方側の部位に対してオフセット工程を行うことを特徴としている。
【００２８】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成を備え、フェルールと、固定用部材とが微小間隙を介して配置された状態で、それらフェルールと固定用部材の接合対象部位にレーザ光を照射して当該フェルールと固定用部材を溶接固定するものとし、前記固定用部材に対するフェルールの配置高さの違いによって固定用部材とフェルール間の間隔ｄが異なるものとし、フェルールと固定用部材間の間隔ｄをパラメータとしたレーザ溶接前のレンズドファイバのずらし量のデータを予め作成しておくことに代えて、前記固定用部材に対するフェルールの配置高さをパラメータとしたレーザ溶接前のレンズドファイバのずらし量のデータを予め作成しておき、レーザ溶接の前にレンズドファイバをずらす際には、固定用部材に対するフェルールの配置高さを検出し、この検出値と、前記レンズドファイバのずらし量のデータとに基づいて、レンズドファイバのずらし量を決定することを特徴としている。
【００３０】
第４の発明は、第１乃至第３発明の何れか１つの発明の構成を備え、溶接レーザ光の出力エネルギー量を考慮して、レーザ溶接前のレンズドファイバのずらし量を決定することを特徴としている。
【００３１】
この発明では、レンズドファイバの調心の後に、レーザ溶接に起因したレンズドファイバの位置ずれを見越してレンズドファイバを調心位置からずらし、その後に、レーザ溶接によって、フェルールを固定用部材に固定する。このレーザ溶接工程では、レーザ溶接によってフェルールが位置ずれしてレンズドファイバが調心位置に戻ることとなる。このように、レーザ溶接によるフェルールの位置ずれによってレンズドファイバが調心位置に復帰するので、このレーザ溶接の後に、再度、レンズドファイバの調心を行わなくとも済む。これにより、作業効率を高めることができる。
【００３２】
また、図１１に示されるような複雑な形状の固定用部材を用いなくとも、簡単な形状を有する安価な固定用部材を採用して、レンズドファイバを調心位置でもって固定することができるので、部品コストを低下させることができて、半導体レーザモジュールのコストを安くすることができる。
【００３３】
さらに、例えば、フェルールの前方側の溶接部を支点としてフェルールの後方側を傾動してレンズドファイバを調心する作業を複数回行わなくてもよいので、フェルールの前方側の溶接部にねじれ応力などに起因した歪みが発生することを抑制することができる。これにより、歪みに起因した溶接部の経年劣化によってフェルール（レンズドファイバ）の位置ずれが生じる事態を防止することができる。このため、半導体レーザモジュールの信頼性を向上させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００３５】
第１実施形態例では、図７に示す半導体レーザモジュールを例にして、この発明に係る半導体レーザモジュールの製造方法の一例を説明する。なお、この第１実施形態例では、図７に示す半導体レーザモジュールの構造の説明は、前述したので、省略する。
【００３６】
この第１実施形態例では、固定用部材１７を利用してフェルール１１をベース６に固定する工程に特徴がある。それ以外の製造工程に関しては、製造手法が特に限定されるものではなく、何れの手法を採用してもよく、ここでは、その説明は省略する。
【００３７】
この第１実施形態例では、ベース６上に、ＬＤキャリア７を介して半導体レーザ素子２が固定されている状態で、まず、図１（ａ）に示されるように、フェルール１１に挿通固定された光ファイバ（レンズドファイバ）３を、半導体レーザ素子２と間隔を介して対向配置させ、半導体レーザ素子２に対して光ファイバ３を調心する。なお、図１（ａ）に表されている符号２２は、半導体レーザ素子２の発光部（活性層）を示している。
【００３８】
光ファイバ３の調心工程の手法は特に限定されるものではないが、その一例を示すと、例えば、半導体レーザ素子２からレーザ光を発光させ、そのレーザ光を光ファイバ３に入射・伝搬させながら、調心治具（図示せず）などを利用してフェルール１１の配置位置を微妙にずらして、光ファイバ３を伝搬するレーザ光の強度（パワー）が最も強くなる位置を調心位置とする。また、次に示すようにして調心作業を行う場合もある。例えば、調心治具にステッピングモータなどの駆動手段を取り付け、また、光ファイバ３を伝搬するレーザ光の強度を検出する光強度検出装置を設ける。そして、コンピュータが、その駆動手段の駆動情報と、光強度検出装置の光強度の検出情報とに基づいて、フェルール１１の配置位置をずらして、光ファイバ３を自動的に調心位置に調節してもよい。あるいは、光強度検出装置による光強度の検出結果を監視しながら、人が駆動手段によるフェルール１１の移動量を調節して、光ファイバ３を調心してもよい。
【００３９】
このような調心工程の後に、レーザ溶接（例えばＹＡＧレーザ溶接）によって、ベース６上に配置された固定用部材１７の固定部１０ａ，１０ｂと、フェルール１１の前方側の部位とを溶接固定するレーザ溶接工程を行うが、そのレーザ溶接により固定部１０ａ，１０ｂに対してフェルール１１が位置ずれして光ファイバ３が位置ずれしてしまう事態が発生する。このため、この第１実施形態例では、調心工程とレーザ溶接工程との間に、図１（ｂ）に示すように、その位置ずれを見越し、予め、光ファイバ３を調心位置から、その位置ずれ量に応じた分だけ、上記位置ずれ方向と逆方向にずらす。なお、この明細書では、そのずらす工程をオフセット工程と称する。
【００４０】
このときのずらし量（以下、オフセット量と称する）およびそのずらし方向（以下、オフセット方向と称する）は、予め、実験データに基づいて定められる。つまり、フェルール１１と固定用部材１７（固定部１０）の構成材料や、レーザ溶接手法などの条件がほぼ等しければ、レーザ溶接による光ファイバ３の位置ずれ量およびその方向はほぼ同様となるからである。
【００４１】
このことから、予め実験などによって、レーザ溶接による光ファイバ３の位置ずれ量や、そのずれ方向のデータを多数検出し、それら検出データに基づいて、オフセット量およびオフセット方向を決定しておく。そして、この予め定めたオフセット量およびオフセット方向でもって、レーザ溶接の前に、光ファイバ３を調心位置からずらす。
【００４２】
なお、図１（ｂ）に示す例では、オフセット方向は斜め右上方向であるが、もちろん、レーザ溶接による光ファイバ３の位置ずれ方向は様々な条件によって異なるものであり、オフセット方向は、図１（ｂ）に示す方向に限定されるものではない。また、レーザ溶接に起因した光ファイバ３の位置ずれによって、半導体レーザ素子２から光ファイバ３に伝搬される光のパワーが変動することから、そのレーザ溶接に起因した伝搬光のパワー変動量を光ファイバ３の位置ずれ量のデータとして実験により検出し、この検出データに基づいて、予めオフセット量およびオフセット方向を決定してもよい。
【００４３】
オフセット工程の後には、図１（ｃ）に示すように、レーザ溶接によって、フェルール１１の前方側を固定用部材１７の固定部１０（１０ａ，１０ｂ）に例えばＰの位置で接合する。このレーザ溶接によって、フェルール１１が位置ずれして、光ファイバ３は調心位置に復帰することとなる。
【００４４】
その後、そのフェルール１１の前方側と固定部１０との溶接部Ｐを支点として、フェルール１１の後方側を傾動し、半導体レーザ素子２に対して光ファイバ３を再調心する。この再調心によって、図２（ａ）に示されるように光ファイバ３の調心位置が定まると、その後に、レーザ溶接によって、フェルール１１の後方側を固定用部材１７の固定部１０（１０ａ'，１０ｂ'）に接合固定するが、この場合にも、そのレーザ溶接に起因してフェルール１１の後方側が位置ずれを起こして、光ファイバ３の調心状態が崩れてしまう。
【００４５】
このため、フェルール１１の後方側を固定部１０に溶接固定する場合にも、前記同様に、レーザ溶接する前に、図２（ｂ）に示されるように、フェルール１１を調心位置から予め定めたオフセット量分だけオフセット方向にずらす。
【００４６】
このオフセット工程の後に、図２（ｃ）に示すように、レーザ溶接によって、フェルール１１の後方側を固定部１０（１０ａ'，１０ｂ'）にＰの位置でもって接合する。このレーザ溶接によって、フェルール１１の後方側が位置ずれして、光ファイバ３は調心位置に復帰する。
【００４７】
この第１実施形態例によれば、光ファイバ３の調心工程の後に、オフセット工程を行ってから、レーザ溶接によってフェルール１１を固定用部材１７の固定部１０に接合固定するレーザ溶接工程を行う構成としたので、レーザ溶接に起因してフェルール１１が位置ずれすることにより、光ファイバ３が調心位置に復帰し、光ファイバ３を調心状態でベース６に固定することができる。
【００４８】
これにより、フェルール１１の後方側を固定用部材１７に溶接固定した後に、そのレーザ溶接による位置ずれを補正するために光ファイバ３の再調心を行う必要が無くなり、その分、作業効率を高めることができて、半導体レーザモジュール１の製造時間を短縮させることが可能となる。
【００４９】
また、そのように、光ファイバ３の再調心が不要となることから、図１１に示すような複雑な形状の固定用部材１８をわざわざ用いなくともよい。つまり、簡単な形状の固定用部材を利用して光ファイバ３（フェルール１１）をベース６に固定することができるので、部品コストを低下させることができて、半導体レーザモジュール１の低コスト化が容易となる。
【００５０】
さらに、図１１に示すような固定用部材１８を利用する場合には、フェルール１１の後方側を固定用部材１８に溶接固定した後に、光ファイバ３の調心工程を再び行うので、その再調心工程に起因して、フェルール１１の前方側の溶接部Ｐにねじれ応力などによる歪みが発生する確率が高かった。その歪みに起因して、半導体レーザモジュール１を使用しているうちに、その溶接部Ｐにクラックなどが発生して半導体レーザモジュール１の特性が劣化するという問題が発生していた。
【００５１】
これに対して、この第１実施形態例では、フェルール１１の後方側を固定部１０に溶接固定した後に光ファイバ３の再調心工程を行わなくとも済むので、フェルール１１の前方側の溶接部Ｐにねじれ応力などによる歪みが発生することを抑制することができる。このため、その歪みに起因した溶接部Ｐの経年劣化を抑えることができて、半導体レーザモジュール１の信頼性を高めることができる。
【００５２】
さらに、フェルール１１の前方側を固定部１０に溶接固定する際に、そのレーザ溶接に起因してフェルール１１が固定部１０に対してＹ方向だけでなく、Ｚ方向にも位置ずれする場合がある。このような場合に、従来の手法では、そのフェルール１１の位置ずれに起因した光ファイバ３のＹ方向の位置ずれに関しては、フェルール１１の後方側を傾動させて光ファイバ３の調心作業を行うことによって修正することができるが、光ファイバ３のＺ方向の位置ずれに関しては、修正することができず、ずれたままとなってしまっていた。
【００５３】
これに対して、この第１実施形態例では、フェルール１１の前方側を固定部１０に溶接固定する前に、レーザ溶接によるフェルール１１のＹ方向の位置ずれだけでなく、Ｚ方向の位置ずれをも考慮して、フェルール１１をオフセット移動させることにより、フェルール１１の前方側を固定部１０に溶接固定した後に、光ファイバ３をＹ方向とＺ方向の両方向において精度良く調心位置に配置させることができることとなる。
【００５４】
さらに、フェルール１１の前方側を溶接固定する前にオフセット動作を行うことによって、フェルール１１の後方側を傾動して光ファイバ３の再調心を行う際に、そのフェルール１１の後方側の傾動量を小さくすることができる。これにより、フェルール１１の後方側の傾動による前方側の溶接部Ｐの負担を軽減することができる。また、フェルール１１の後方側を溶接固定する前にオフセット動作を行うことによって、フェルール１１の後方側を溶接固定した後に、光ファイバ３の再調心を行わなくて済む。この第１実施形態例では、フェルール１１の前方側を溶接固定する場合と、フェルール１１の後方側を溶接固定する場合との両方において、その溶接前にオフセット動作を行う構成としたので、フェルール１１の前方側のオフセット動作による効果と、後方側のオフセット動作による効果との両方を得ることができる。
【００５５】
なお、フェルール１１と固定部１０を溶接するための溶接レーザ光の出力エネルギー量が大きければ、そのレーザ溶接に起因した光ファイバ３の位置ずれ量は大きくなるという如く、溶接レーザ光の出力エネルギー量によって光ファイバ３の位置ずれ量が異なる。このことから、例えば溶接レーザ光の出力エネルギー量を可変することが考えられる場合などにおいては、溶接レーザ光の出力エネルギー量をパラメータとした光ファイバ３のオフセット量のデータを予め作成しておき、溶接レーザ光の出力エネルギー量に応じて光ファイバ３のオフセット量を決定することが望ましい。
【００５６】
また、ここでは、フェルール１１の前方側の部位と後方側の部位に対して、それぞれ、オフセット工程を行う例を示したが、フェルール１１の前方側の部位に対するオフセット工程を省略し、フェルール１１の後方側の部位を固定部１０に固定する際の調心工程とオフセット工程によって、前方側部位のレーザ溶接による光ファイバ３の位置ずれを吸収することとしてもよい。
【００５７】
以下に、第２実施形態例を説明する。この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と共通する部分の重複説明は省略する。
【００５８】
この第２実施形態例では、図３に示すように、フェルール１１と、固定用部材１７の固定部１０との間に間隙Ｓを形成し、この状態で、フェルール１１と固定部１０の接合対象部位にレーザ光を照射してフェルール１１を固定部１０に溶接固定する場合を対象としている。なお、フェルール１１の前方側と後方側の両方において、固定部１０との間に隙間が形成される場合もあるし、フェルール１１の前方側と後方側の一方のみにおいて、固定部１０との間に隙間が形成される場合もある。この第２実施形態例では、何れの場合であってもよい。また、フェルール１１の前方側の部位において、固定部１０との間に隙間を形成して溶接固定することにより、フェルール１１の後方側を傾動させて調心作業を行う際に、フェルール１１の後方側を傾動し易くすることができる。
【００５９】
例えば、フェルール１１の直径Ｒが１mmであり、レーザ溶接機の出力エネルギー量が約５〜６．５Ｊである場合に、フェルール１１と固定部１０間の間隔ｄが約５μｍであるときには、レーザ溶接に起因した光ファイバ３の位置ずれ量が約１１．３μｍであった。また、前記間隔ｄが約１０μｍであるときには、レーザ溶接に起因した光ファイバ３の位置ずれ量は約１２．１μｍであった。この具体例に示されるように、フェルール１１と固定部１０間の間隔ｄの違いによって、レーザ溶接に起因したフェルール１１（光ファイバ３）の位置ずれ量が異なる。この第２実施形態例では、このことに着目した。
【００６０】
ところで、この第２実施形態例では、固定部１０は直方体状であり、フェルール１１は円筒形状である。このことから、フェルール１１と固定部１０の接合対象部位において、互いに向き合っているフェルール１１の面と、固定部１０の面とは平行ではない。このため、対を成す固定部１０ａ，１０ｂ（１０ａ'，１０ｂ'）間の間隔が同じでも、固定部１０に対するフェルール１１の配設高さが異なると、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、接合対象部位におけるフェルール１１と固定部１０間の間隔ｄが異なることとなる。
【００６１】
前述したように、そのフェルール１１と固定部１０間の間隔ｄの違いによって、レーザ溶接に起因したフェルール１１（光ファイバ３）の位置ずれ量が異なることから、この第２実施形態例では、そのフェルール１１と固定部１０間の間隔ｄを考慮して、レーザ溶接前のオフセット工程を行うこととした。
【００６２】
例えば、予め、接合対象部位におけるフェルール１１と固定部１０間の間隔ｄと、レーザ溶接によるフェルール１１の位置ずれ量との関係を実験によって求め、この実験データに基づいて、フェルール１１と固定部１０（固定用部材１７）間の間隔ｄをパラメータとしたレーザ溶接前の光ファイバ３のオフセット量（ずらし量）のデータを予め作成しておく。なお、オフセット作業によって、例えば図１（ｂ）に示すように光ファイバ３を調心位置からＹ方向およびＺ方向にずらす必要がある場合には、それら各方向毎のオフセット量のデータが作成されることとなる。また、もちろん、溶接レーザ光の出力エネルギー量を考慮して、光ファイバ３のオフセット量のデータが作成されることとなる。
【００６３】
そして、レーザ溶接前のオフセット工程を行う際には、フェルール１１と固定部１０間の間隔ｄを検出し、この検出値と、前記光ファイバ３のオフセット量のデータとに基づいて、オフセット量を決定する。その後、その決定したオフセット量分だけ、光ファイバ３をずらす。そして、フェルール１１を固定部１０にレーザ溶接する。
【００６４】
この第２実施形態例によれば、フェルール１１と固定部１０間に間隙Ｓが形成される場合に、そのフェルール１１と固定部１０間の間隔ｄを考慮して光ファイバ３のオフセット量を決定することとした。このため、レーザ溶接に起因したフェルール１１（光ファイバ３）の位置ずれ量がフェルール１１と固定部１０間の間隔ｄの違いによって変動することによる悪影響を受けずに、レーザ溶接の後に、精度良く光ファイバ３を調心位置に復帰させることができることとなる。
【００６５】
これにより、フェルール１１と固定部１０間に間隙Ｓが形成される場合であっても、第１実施形態例と同様の効果を奏することができることとなる。
【００６６】
以下に、第３実施形態例を説明する。この第３実施形態例の説明において、前記各実施形態例と共通する部分の重複説明は省略する。
【００６７】
この第３実施形態例では、第２実施形態例と同様に、フェルール１１と固定部１０間に間隙Ｓが形成される場合を対象としている。この第３実施形態例では、固定用部材１７の固定部１０に対するフェルール１１の配置高さと、フェルール１１と固定部１０間の間隔ｄとには相関関係があることに着目した。このことから、この第３実施形態例では、固定部１０に対するフェルール１１の配置高さの情報をフェルール１１と固定部１０間の間隔ｄの情報として利用することとした。それ以外は第２実施形態例と同様である。
【００６８】
例えば、固定部１０の上面に対するフェルール１１の頂部の高さＨと、レーザ溶接に起因した光ファイバ３の位置ずれ量との関係を予め実験によって求める。そして、この実験データに基づいて、固定部１０の上面に対するフェルール１１の頂部の高さＨをパラメータとした光ファイバ３のオフセット量（ずらし量）のデータを予め作成しておく。そして、オフセット作業を行う際には、固定部１０の上面に対するフェルール１１の頂部の高さＨを検出し、この検出値と、上記光ファイバ３のオフセット量のデータとに基づいて、オフセット量を決定する。そして、その求めたオフセット量分だけ、光ファイバ３を調心位置からずらし、その後に、フェルール１１を固定部１０に溶接固定する。
【００６９】
この第３実施形態例においても、第２実施形態例と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記各実施形態例では、フェルール１１は円筒形状であったが、例えば、図５に示されるように断面多角形状であってもよく、その形状は特に限定されるものではない。
【００７１】
また、固定用部材の形状も特に限定されるものではなく、適宜の形状を採り得る。例えば、図６に示されるような形状としてもよい。この図６に示す例では、フェルール１１の前方側をベース６に固定するための固定用部材２５は、対を成す固定部２６ａ，２６ｂを有し、これら固定部２６ａ，２６ｂ間の間隔が固定のものである。なお、例えば、それら固定部２６ａ，２６ｂ間にフェルール１１が配置され光ファイバ３が調心位置にあるときに、フェルール１１と、固定部２６ａ，２６ｂとの間の間隔ｄが０〜２０μｍ程度となるように、固定部２６ａ，２６ｂ間の間隔が定められている。
【００７２】
また、フェルール１１の後方側を固定するための固定用部材２７は、対を成す固定部２８ａ，２８ｂを有して構成されている。それら固定部２８ａ，２８ｂは、その側面が両側からガイド部２９によってガイドされ、配置位置調整前は、Ｘ方向にスライド移動が自在な状態となっている。それら固定部２８ａ，２８ｂ間にフェルール１１が配置された後に、各固定部２８ａ，２８ｂの配置位置をそれぞれ調節し、各固定部２８ａ，２８ｂとフェルール１１との間隔が０〜約５μｍとなる位置でもって、各固定部２８ａ，２８ｂがガイド部２９に例えばＹＡＧレーザ溶接により固定される。
【００７３】
さらに、上記各実施形態例では、フェルール１１の前方側と後方側の両方において、オフセット工程を行ってからレーザ溶接工程を行うこととしたが、フェルール１１の前方側と後方側のうちの一方側のみにおいて、レーザ溶接前にオフセット作業を行うこととしてもよい。
【００７４】
さらに、上記各実施形態例では、図７に示す半導体レーザモジュール１を例にして説明したが、この発明の製造方法は、レンズドファイバを挿通固定したフェルールが固定用部材を利用してベースに固定され、そのフェルールと固定用部材がレーザ溶接により接合されているタイプの半導体レーザモジュールであれば、適用することができるものである。
【００７５】
【発明の効果】
この発明によれば、調心工程の後に、レーザ溶接工程で生じるレンズドファイバの位置ずれを見越して、予めレンズドファイバを調心位置から前記位置ずれ量分だけ逆方向にずらし、その後に、レーザ溶接を行うこととした。このため、フェルールと固定用部材をレーザ溶接することにより、フェルールが位置ずれしてレンズドファイバを調心位置に復帰させることができる。
【００７６】
これにより、レーザ溶接による位置ずれを補正するためにレンズドファイバの再調心を行う必要が無くなり、その分、半導体レーザモジュールの製造効率を高めることができる。
【００７７】
また、レーザ溶接による位置ずれを補正するために複雑な形状の固定用部材をわざわざ用いなくともよくなり、これに起因して部品コストを低下させることができて、半導体レーザモジュールの低コスト化を図ることが容易となる。
【００７８】
さらに、例えば、フェルールの後方側を固定用部材に溶接固定した後に、レーザ溶接に起因したレンズドファイバのずれを補正しなくともよいので、フェルールの後方側の溶接固定後の再調心に起因した問題である半導体レーザモジュールの特性劣化の問題を抑制することができて、半導体レーザモジュールの信頼性を高めることができる。
【００７９】
さらに、フェルールと、固定用部材とが微小間隙を介して配置された状態で、それらフェルールと固定用部材の接合対象部位にレーザ光を照射して当該フェルールと固定用部材を溶接固定する手法を採用し、そのフェルールと固定用部材間の間隔を考慮して、レーザ溶接前のレンズドファイバのずらし量を決定するものにあっては、フェルールと固定用部材間の間隔によって、レーザ溶接に起因したレンズドファイバの位置ずれ量が異なるが、その間隔の差異によるレンズドファイバの位置ずれ量の変動の悪影響を受けずに、レーザ溶接によってレンズドファイバを調心位置に復帰させることができて、上記のような優れた効果を奏することが可能となる。
【００８０】
また、フェルールと固定用部材間の間隔と、固定用部材に対するフェルールの配置高さとの間には相関関係があることから、固定用部材に対するフェルールの配置高さの情報を、フェルールと固定用部材間の間隔の情報として利用することによって、上記同様の効果を得ることができる。
【００８１】
さらに、溶接レーザ光の出力エネルギー量によって、レーザ溶接に起因したレンズドファイバの位置ずれ量が異なることから、溶接レーザ光の出力エネルギー量を考慮して、レーザ溶接前のレンズドファイバのずらし量を決定することにより、より精度良く、レーザ溶接によって、レンズドファイバを調心位置に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例における半導体レーザモジュールの製造工程を説明するための図である。
【図２】図１に引き続き、第１実施形態例における半導体レーザモジュールの製造工程を説明するための図である。
【図３】フェルールと固定用部材間に間隙を形成する場合に、それらフェルールと固定用部材の配置例を示すモデル図である。
【図４】フェルールの配置高さの違いによって、フェルールと固定用部材間の間隔が異なることを説明するための図である。
【図５】フェルールのその他の形状例を示すモデル図である。
【図６】固定用部材のその他の形態例を示すモデル図である。
【図７】半導体レーザモジュールの一構造例を模式的な断面図により示したモデル図である。
【図８】図７に示す半導体レーザモジュールのフェルールの配置固定部分を抜き出して模式的に示した上面図である。
【図９】固定用部材の一形態例を示すモデル図である。
【図１０】フェルールの後方側を固定用部材に溶接固定する前の調心作業の一例を説明するための図である。
【図１１】フェルールの後方側を固定用部材に溶接固定した後に、レンズドファイバの位置ずれを補正するための提案手法を説明するための図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザモジュール
２  半導体レーザ素子
３  光ファイバ
６  ベース
１１  フェルール
１７  固定用部材
【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】
0004676101.tif 000008
【図８】
0004676101.tif 000009
【図９】
0004676101.tif 000010
【図１０】
0004676101.tif 000011
【図１１】
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