(57)【要約】【課題】本発明は、光ファイバが精度良く位置決めされ、優れた結合効率で容易に半導体レーザアレイからの出力光を結合できる光ファイバアレイと、半導体レーザアレイからの出力光を優れた結合効率で光ファイバに結合でき、低損失で出力光を光ファイバから出射できる半導体レーザモジュールを提供する。【解決手段】本発明の光ファイバアレイ１は、平板状の本体２１と、該本体２１の端面２１ａ側に立設されたガイド板４と、該ガイド板４と対峙して本体２１上に立設された光ファイバ支持台５とから構成されたアレイ基板２を有し、ガイド板４に１以上の位置決め溝４１が設けられ、光ファイバ支持台５の上面５１が、位置決め溝４１の底面４１ａよりも高い位置にあり、光ファイバ３が、位置決め溝４１に収容された状態で光ファイバ支持台５の上面５１に固定された構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の本体と、該本体の端面側に立設されたガイド板と、該ガイド板と対峙して本体上に立設された光ファイバ支持台とから構成されたアレイ基板を有し、
ガイド板に１以上の位置決め溝が設けられ、光ファイバ支持台の上面が、位置決め溝の底面よりも高い位置にあり、
光ファイバが、位置決め溝に収容された状態で光ファイバ支持台の上面に固定されたことを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項２】
前記光ファイバ支持台が前記ガイド板と間隔を配して立設されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバアレイ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ファイバアレイと、１以上の発光点を有する半導体レーザアレイとから構成され、
半導体レーザアレイの各発光点に、光ファイバアレイの各光ファイバの一方の端面が対向配置されたことを特徴とする半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバが位置決めされて固定された光ファイバアレイ及びその光ファイバアレイを用いた半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバアレイは、１以上の位置決め溝が設けられたアレイ基板と、この位置決め溝に収容、固定された光ファイバから構成された光部品である。光ファイバは、所定の間隔で設けられた位置決め溝に収容、固定されることによって、光ファイバの端面が所望の位置にくるように位置決めされる。
例えば、１以上の発光点（以下、エミッタ面とも言う。）を有する半導体レーザアレイ等の発光素子の各エミッタ面に光ファイバの端面が対向するように光ファイバが配置された構成の半導体レーザアレイモジュールにおいて、エミッタ間隔と等しい間隔を配して位置決め溝が設けられ、この位置決め溝に光ファイバが収容、固定された光ファイバアレイが用いられる（特許文献１，２参照。）。
光ファイバアレイを用いることによって、容易に光ファイバの端面が所望の位置にくるように位置決めでき、エミッタ面からの出力光を光ファイバに結合することができる。このように光ファイバアレイは、半導体レーザアレイを用いた光部品等に利用することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−９３８２８号公報
【特許文献２】
特開平１１−２５１６２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザアレイと光ファイバアレイとを組み合わせる場合、半導体レーザアレイからの出力光の光ファイバへの結合効率が重要となる。半導体レーザアレイからの出力光の光軸と光ファイバの中心軸とが一致するように光ファイバを精度良く位置決めすることによって、結合効率を高めることができ、これにより低損失で半導体レーザアレイからの出力光を光ファイバに結合することができる。光ファイバアレイにおいて、光ファイバは位置決め溝に収容、固定されることによって位置決めされるため、光ファイバの位置決め精度は、位置決め溝の形成位置、断面形状、寸法等によって決定される。
【０００５】
図６は、アレイ基板１０２の位置決め溝に、矩形光ファイバ３が収容、固定された状態の一例を示す断面概略図であり、（ａ）は、位置決め溝１４１の角部１４１ｂが直角である場合であり、（ｂ）は、位置決め溝２４１の角部２４１ｂが鈍化した場合をそれぞれ示す。一般に矩形光ファイバ３を用いる場合、断面が矩形状の位置決め溝が設けられたアレイ基板１０２が使用される。
位置決め溝１４１の角部１４１ｂが直角である場合、矩形光ファイバ３を位置決め溝１４１に収容すると、図６（ａ）に示されたように、矩形光ファイバ３の下面３２全面が位置決め溝１４１の底面１４１ａに接触した状態で、矩形光ファイバ３は位置決め溝１４１に収容、固定される。
【０００６】
しかし、断面が矩形状の位置決め溝をアレイ基板１０２に研削加工等によって形成する際、角部を直角とすることは技術上難しく、図６（ｂ）のように角部２４１ｂが鈍化した状態となってしまう場合がある。この場合、位置決め溝２４１の底面２４１ａの幅は、矩形光ファイバ３の幅よりも狭くなってしまい、矩形光ファイバ３をその下面３２が位置決め溝２４１の底面２４１ａと平行となる状態で位置決め溝２４１に収容した際、矩形光ファイバ３は、位置決め溝２４１の角部２４１ｂの湾曲面に係止することになる。このため、位置決め溝２４１に収容された矩形光ファイバ３はぐらつきやすく、図６（ｂ）に示されたように、傾斜した状態となりやすい。このような状態では、エミッタ面から出射された光の光軸と矩形光ファイバ３の中心軸が一致するように矩形光ファイバ３を精度良く位置決めできず、結合効率が低下してしまう問題がある。
更に、位置決め溝２４１をエッチングにより形成する場合、アレイ基板１０２として使用できる材質が、エッチング可能な材質に制限されてしまう等の問題も挙げられる。
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわち矩形光ファイバが精度良く位置決めされ、優れた結合効率で容易に半導体レーザアレイからの出力光を結合できる光ファイバアレイと、半導体レーザアレイからの出力光を優れた結合効率で矩形光ファイバに結合でき、低損失で半導体レーザアレイからの出力光を矩形光ファイバから出射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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、平板状の本体と、該本体の端面側に立設されたガイド板と、該ガイド板と対峙して本体上に立設された光ファイバ支持台とから構成されたアレイ基板を有し、ガイド板に１以上の位置決め溝が設けられ、光ファイバ支持台の上面が、位置決め溝の底面よりも高い位置にあり、光ファイバが、位置決め溝に収容された状態で光ファイバ支持台の上面に固定されたことを特徴とする光ファイバアレイである。
請求項２にかかる発明は、前記光ファイバ支持台が前記ガイド板と間隔を配して立設されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバアレイである。請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の光ファイバアレイと、１以上の発光点を有する半導体レーザアレイとから構成され、半導体レーザアレイの各発光点に、光ファイバアレイの各光ファイバの一方の端面が対向配置されたことを特徴とする半導体レーザモジュールである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
図１は、本実施形態の光ファイバアレイ１の要部の一例を示す概略斜視図である。また、図２は、図１に示された光ファイバアレイ１の側面図である。この光ファイバアレイ１は、アレイ基板２と矩形光ファイバ３とから構成されている。矩形光ファイバ３は、断面が矩形状の光ファイバである。また、アレイ基板２は、平板状の本体２１に、位置決め溝４１が形成されたガイド板４と、光ファイバ支持台５とが設けられた構成になっている。アレイ基板２の材質としては、特に限定されないが、ステンレス鋼が切削加工性に優れ、高い加工精度のアレイ基板２が製造できるため好ましく使用できる。
【０００９】
前記ガイド板４は、本体２１の一方の端部２１ａ（本体のうち紙面上、手前側の端部）側に、本体２１上方に直立して設けられている。このガイド板４の本体２１の一方の端部２１ａと同じ側に位置する面４２（以下、前面と言う。）から、この前面４２と対向する面４３（以下、背面と言う。）に渡って１以上の位置決め溝４１が間隔を配して並んで形成されている。
ここで、図中、ガイド板４の前面４２に向かって左右方向をＸ軸方向とし、前面４２に垂直に交わり、前面４２から背面４３に向かう方向、すなわち位置決め溝４１と平行な方向をＹ軸方向とし、前面４２に向かって上下方向をＺ軸方向と定める。
【００１０】
位置決め溝４１の形成位置は、矩形光ファイバ３が収容された際、矩形光ファイバ３の一方の端面３１がＸ軸方向の所望の位置にくるように定められている。このため、位置決め溝４１は、矩形光ファイバ３を収容することによって、矩形光ファイバ３のＸ軸方向の位置決めができるように機能する。
また、位置決め溝４１の幅は矩形光ファイバ３の横幅とほぼ同一であり、これにより位置決め溝４１に矩形光ファイバ３が収容されたとき、矩形光ファイバ３がぐらつかないようになっている。
【００１１】
また、前記光ファイバ支持台５は、ガイド板４と間隔を配し、これと対峙して本体２１上に立設されている。光ファイバ支持台５の高さは、位置決め溝４１の底面４１ａよりも高い位置にあり、かつ光ファイバ支持台５の上面５１に光ファイバ３が固定された際、光ファイバ３の一方の端面３１がＺ軸方向の所望の位置にくるように定められている。このため、光ファイバ支持台５の上面５１に、位置決め溝に収容された状態の矩形光ファイバ３を固定することによって、矩形光ファイバ３のＺ軸方向の位置決めが行えるようになっている。
【００１２】
矩形光ファイバ３は、その一方の端面３１側がガイド板４の位置決め溝４１に収容された状態で、光ファイバ支持台５の上面５１に接着用樹脂等で固定されている。このように矩形光ファイバ３は、その一方の端面３１から離れた位置で接着用樹脂で固定され、矩形光ファイバ３の一方の端面部と位置決め溝４１とは、接着用樹脂で固定されておらず、接着用樹脂がガイド板４の前面４２に流れ出ることがほとんど無い。前記ガイド板４の前面４２において、矩形光ファイバ３の一方の端面３１が位置決めされており、例えば半導体レーザアレイ等の発光素子からの出力光を受光する受光面となる。
【００１３】
本発明では、前記したように光ファイバ支持台５の上面５１は、位置決め溝４１の底面４１ａよりも高い位置にあるため、前記光ファイバ支持台５の上面５１に固定された矩形光ファイバ３を、位置決め溝４１の底面４１ａや角部４１ｂに接触せずに位置決め溝４１に収容することができる。
このため、従来のように位置決め溝４１の角部４１ｂが鈍化した場合であっても、矩形光ファイバ３が傾斜した状態とならず、光ファイバ支持台５によって矩形光ファイバ３のＺ軸方向の位置決めがなされ、かつ位置決め溝４１によって矩形光ファイバ３のＸ軸方向の位置決めがなされた状態で固定できる。
【００１４】
また、光ファイバ支持台５の上面５１は、公知技術により例えば上面５１の高さのばらつきが０．５μｍ以下の高い加工精度で容易に形成できる。矩形光ファイバ３のＺ軸方向の位置決め精度は、光ファイバ支持台５の上面５１の加工精度によって決定されるため、本発明の光ファイバアレイ１を用いることによって、高い位置決め精度で矩形光ファイバ３のＺ軸方向の位置決めができる。
また、前記したように矩形光ファイバ３は、位置決め溝４１の底面４１ａや角部４１ｂに接触せずに位置決め溝４１に収容されるため、位置決め溝４１の角部４１ｂが鈍化しても構わない。このため、位置決め溝４１を形成する際、例えば切削加工法等が適用でき、高い位置精度で容易に位置決め溝４１を形成できる。矩形光ファイバ３のＸ軸方向の位置決め精度は、位置決め溝４１の形成位置の精度によって決定されるため、本発明の光ファイバアレイ１を用いることによって、高い位置決め精度で矩形光ファイバ３のＸ軸方向の位置決めができる。
以上のように、高い精度で矩形光ファイバ３を位置決めできるため、例えば半導体レーザアレイ等の発光素子からの出力光を矩形光ファイバ３の一方の端面３１で受光する際、発光素子からの出力光の光軸と矩形光ファイバ３の中心軸とが一致するように矩形光ファイバ３を精度良く位置決めすることができ、結合効率を高めることができ、これにより低損失で発光素子からの出力光を矩形光ファイバ３に結合することができる。
【００１５】
また、切削加工により位置決め溝４１を形成できるため、エッチングにより位置決め溝４１を形成する場合のように、ガイド板４及びアレイ基板２の材質がシリコンやセラミックス等のエッチング可能な材料に限定されず、ステンレス鋼等の加工性に優れ、かつ機械強度に優れた材料等も使用できる。
ガイド板４の前面４２から光ファイバ支持台５までの距離は、１ｍｍ以下が好ましい。これにより矩形光ファイバ３の一方の端面部が自重により曲がることがなく、所望の位置に位置決めできる。更に、光ファイバ支持台５のＹ軸方向の長さは２ｍｍ以上が好ましく、これにより、矩形光ファイバ３を光ファイバ支持台５に強固に固定できる。
【００１６】
図１及び図２に一例として示した本実施形態の光ファイバアレイ１では、光ファイバ支持台５の上面５１は垂線に対して垂直に交わる平面であり、かつ前記上面５１が位置決め溝４１の底面４１ａからガイド板４の上面４４までの高さに位置する。このため、位置決め溝４１に収容された状態の矩形光ファイバ３が光ファイバ支持台５の上面５１に固定された際、矩形光ファイバ３が垂線に垂直な状態で固定できる。
また位置決め溝４１は、その断面形状が矩形状であり、Ｘ軸方向に並列に並ぶように複数形成されている。この位置決め溝４１に対向するようにＸ軸方向に渡って一定の高さの光ファイバ支持台５が設けられている。各位置決め溝４１に矩形光ファイバ３が収容され、その状態を維持したまま光ファイバ支持台５の上面５１に固定されており、全ての矩形光ファイバ３は同一の高さに位置決めされている。
このように複数の矩形光ファイバ３を同一の高さに位置決めする際、光ファイバ支持台５の上面５１の高さのばらつき（面精度）は０．５μｍとすることが好ましく、これにより矩形光ファイバ３のＺ軸方向の位置ばらつきを０．３μｍ以下と高い精度で矩形光ファイバ３の位置決めができる。
【００１７】
更に、本実施形態の光ファイバアレイ１では、前記したように矩形光ファイバ３の一方の端面部と位置決め溝４１とは、接着用樹脂で固定されておらず、受光面となるガイド板４の前面４２に、接着用樹脂が流れ出し前面４２に露出することがほとんど無い。このため、接着用樹脂が出力光に晒されて焼損することにより生じる結合効率の低下を防止できる。
【００１８】
光ファイバ支持台５は、ガイド板４と接触した状態で立設されていても構わないが、本実施形態のようにガイド板４と光ファイバ支持台５とが接触しないように、ガイド板４と光ファイバ支持台５との間に間隔が設けられていることが好ましい。
この場合、ガイド板４の背面４３と光ファイバ支持台５との距離は０．２〜０．５ｍｍが好ましく、これにより矩形光ファイバ３と光ファイバ支持台５とを接着用樹脂で固定する際、接着用樹脂が光ファイバ支持台５からガイド板４に伝わって流れることを完全に無くすることができ、ガイド板４の前面４２に接着用樹脂が露出することを無くすることができる。
【００１９】
次に、前記光ファイバアレイ１が備えられた半導体レーザモジュール６について説明する。
図３は、本実施形態の半導体レーザモジュール６の要部の一例を示す概略図である。この半導体レーザモジュール６は、１以上の発光点７１（以下、エミッタ面とも言う。）を有する半導体レーザアレイ７と、前記した本実施形態の光ファイバアレイ１から構成されている。
前記半導体レーザアレイ７は、基板の同一の端面７２に１以上のエミッタ面７１が設けられ、それぞれのエミッタ面７１から光８が出力されるものである。例えば、基板上に複数の活性層が形成され、基板の同一の端面７２に１以上のエミッタ面７１が設けられたものや、１以上の半導体レーザ素子がそのエミッタ面７１を同一方向に向けた状態でアレイ基板上に配列、固定されたもの等が挙げられる。
【００２０】
光ファイバアレイ１の詳細な構成は、図１及び図２に示されたものと同一であるため説明を省略する。光ファイバアレイ１は、半導体レーザアレイ７のエミッタ面７１に対向配置したとき、光ファイバアレイ１の矩形光ファイバ３の一方の端面３１が半導体レーザアレイ７のそれぞれのエミッタ面７１に対向し、このエミッタ面７１から出射された出力光８を、矩形光ファイバ３のそれぞれの端面３１に結合できるようになっている。
【００２１】
本発明の半導体レーザモジュール６は、前記した光ファイバアレイ１を用いることによって、優れた結合効率で、半導体レーザアレイ７から出射された出力光８をそれぞれの矩形光ファイバ３の一方の端面３１に結合でき、低損失で半導体レーザアレイ７からの出力光８を矩形光ファイバ３の他方の端面（図示省略）から出射できる。
【００２２】
また、矩形光ファイバ３がその他方の端部側で束ねられた状態で設けられた構成とすることによって、矩形光ファイバ３の一方の端面３１から入射した光８が、矩形光ファイバ３の束ねられた他方の端面より収束した状態で出射されるようにすることができる。これにより半導体レーザアレイ７から出射された出力光８を低損失で収束でき、高出力の光として出射できる。このため、半導体レーザモジュール６を高出力のレーザの励起用光源として用いることができる。
【００２３】
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
図４は、本実施形態の半導体レーザモジュールの他の一例を示す概略図である。光ファイバアレイ１１の矩形光ファイバ３の一方の端面３１に対向する位置にレンズ９が配置されており、これにより、半導体レーザアレイ７等の発光素子の各エミッタ面７１から出射された出力光８を集光して、コリメート性に優れた光８として矩形光ファイバ３に結合させることができる。
このため、発光素子からの出力光８の矩形光ファイバ３への結合効率を更に高めることができ、低損失で半導体レーザアレイ７等の発光素子からの出力光８を結合できる光ファイバアレイ１１が実現できる。
【００２４】
また、半導体レーザモジュール６１は、優れた結合効率で、半導体レーザアレイ７から出射された出力光８を光ファイバアレイ１１の矩形光ファイバ３の一方の端面３１に結合でき、低損失で半導体レーザアレイ７からの出力光８を矩形光ファイバ３の他方の端面から出射できる。
前記レンズ９としては、球状レンズ、円柱状レンズや、また複数のレンズ９が配置されたレンズアレイ等が適用できる。また、矩形光ファイバ３の一方の端面部をレンズ状に加工し、発光素子からの出力光８を集光できるようにしても構わない。
【００２５】
図５は、本実施形態の半導体レーザモジュールの更に他の一例を示す概略図である。この半導体レーザモジュール６２では、光ファイバアレイ１２の矩形光ファイバ３の一方の端面３１が位置決め溝４１内に収容されている。これにより、半導体レーザアレイ７等の発光素子からの出力光８が矩形光ファイバ３の一方の端面３１に結合する際、出力光８の一部が隣接する矩形光ファイバ３に漏洩することを無くすることができる。
【００２６】
また、本発明の光ファイバアレイ及び半導体レーザモジュールにおいて、矩形光ファイバ３の代わりに、断面が円状の光ファイバを用いても構わない。この場合、光ファイバ支持台５の上面５１にＶ溝等を設け、このＶ溝に光ファイバを収容、固定することによって、位置決めされた光ファイバを強固に固定できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の光ファイバアレイは、本体の端面側に立設されたガイド板と、このガイド板と対峙して本体上に立設された光ファイバ支持台とから構成されたアレイ基板を有し、ガイド板に１以上の位置決め溝が設けられ、光ファイバ支持台の上面が、位置決め溝の底面よりも高い位置にあり、光ファイバが位置決め溝に収容された状態で光ファイバ支持台の上面に固定されたことによって、従来のように位置決め溝の角部が鈍化した場合であっても、光ファイバが傾斜した状態とならず、光ファイバ支持台によって矩形光ファイバのＺ軸方向の位置決めがなされ、かつ位置決め溝によって矩形光ファイバのＸ軸方向の位置決めがなされた状態で固定できる。光ファイバ支持台の上面と位置決め溝は、高い精度で加工することができるため、高い位置決め精度で矩形光ファイバの位置決めができる。
以上のように、高い精度で矩形光ファイバを位置決めできるため、発光素子からの出力光を矩形光ファイバの一方の端面で受光する際、発光素子からの出力光の光軸と光ファイバの中心軸とが一致するように光ファイバを精度良く位置決めすることができ、結合効率を高めることができ、これにより低損失で発光素子からの出力光を光ファイバに結合することができる。
【００２８】
本発明の半導体レーザモジュールは、前記した光ファイバアレイを用いることによって、優れた結合効率で、半導体レーザアレイから出射された出力光をそれぞれの光ファイバの一方の端面に結合でき、低損失で半導体レーザアレイからの出力光を光ファイバの他方の端面から出射できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の光ファイバアレイの要部の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示された光ファイバアレイの側面図である。
【図３】本実施形態の半導体レーザモジュールの要部の一例を示す概略図である。
【図４】本実施形態の半導体レーザモジュールの他の一例を示す概略図である。
【図５】本実施形態の半導体レーザモジュールの更に他の一例を示す概略図である。
【図６】アレイ基板の位置決め溝に、矩形光ファイバが収容、固定された状態の一例を示す断面概略図であり、（ａ）は、位置決め溝の角部が直角である場合であり、（ｂ）は、位置決め溝の角部が鈍化した場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１，１１，１２‥‥光ファイバアレイ、２‥‥アレイ基板、３‥‥矩形光ファイバ、４‥‥ガイド板、５‥‥光ファイバ支持台、６，６１，６２‥‥半導体レーザモジュール、７‥‥半導体レーザアレイ、８‥‥光、３１‥‥矩形光ファイバの一方の端面、４１‥‥位置決め溝、４１ａ‥‥位置決め溝の底面、５１‥‥光ファイバ支持台の上面、７１‥‥発光点
【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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