(57)【要約】サブマウント（１０）と、サブマウント表面に固定された半導体レーザ（３）と、半導体レーザと光結合するように、サブマウント表面に接着剤層（１１）により接合された光導波路デバイス（２）とを備える。光導波路デバイス入射端側に対応する領域のサブマウント表面に、半導体レーザ出射端面と平行に所定の間隔を設けて第１の溝（１２）が形成されている。接着剤層は、光導波路デバイス入射端側における端縁が、第１の溝の半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ半導体レーザ出射端面には接触しないように形成されている。接着剤層を好適な範囲に位置させることができるので、熱変化による歪みに起因して生じる結合ズレを抑制することができる。
2004049526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスとを備えたレーザモジュールにおいて、
前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記半導体レーザ出射端面と平行に所定の間隔を設けて第１の溝が形成され、
前記接着剤層は、前記光導波路デバイス入射端側における端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように形成されていることを特徴とするレーザモジュール。
【請求項２】
前記半導体レーザの出射端面と前記接着剤層の近接端縁の距離Ｄが０ｍｍ＜Ｄ＜０．２ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記接着剤層は、前記光導波路デバイスの入射端面近傍の１箇所に部分的に設けられている請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項４】
前記接着剤層は、前記光導波路デバイスの入射端面近傍と、前記導波路デバイスの出射端面近傍の、少なくとも２箇所に部分的に設けられている請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項５】
前記光導波路デバイスの出射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記光導波路デバイスの出射端面と平行に第２の溝が形成され、前記第２の溝に沿って前記出射端面近傍の接着剤層が設けられている請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項６】
前記入射端面近傍の接着剤層の面積は、前記出射端面近傍の接着剤層の面積よりも大きい請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項７】
前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記第１の溝に対して平行で、前記第１の溝と前記光導波路デバイス出射端面の間に位置する第３の溝が形成された請求項１記載のレーザモジュール。
【請求項８】
前記第１の溝と第３の溝の距離Ｌ１は、前記光導波路デバイスの長さＬに対し、１ｍｍ＜Ｌ１＜Ｌ／２である請求項７記載のレーザモジュール。
【請求項９】
前記光導波路デバイス出射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記第２の溝に対して平行で、前記第２の溝と前記光導波路デバイス入射端面の間に位置する第４の溝が形成された請求項５記載のレーザモジュール。
【請求項１０】
前記第２の溝と第４の溝の距離Ｌ２は、前記光導波路デバイスの長さＬに対し、１ｍｍ＜Ｌ２＜Ｌ／２である請求項９記載のレーザモジュール。
【請求項１１】
前記光導波路デバイスの厚みＴ１がＴ１＜１ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１２】
前記光導波路デバイスの幅ＷがＷ＜０．８５ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１３】
前記光導波路デバイスの長さＬがＬ＞１０ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１４】
前記サブマウントの厚みＴ２がＴ２＜０．３ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１５】
前記光導波路デバイスがＱＰＭ−ＳＨＧ（Ｑｕａｓｉ−Ｐｈａｓｅ−Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）デバイスである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１６】
前記光導波路デバイスが光ファイバーである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１７】
サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスと、前記サブマウントが固定されたパッケージとを備えたレーザモジュールの作製方法において、
前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に溝を形成して、前記半導体レーザを前記溝に対して出射端面が平行となるように前記溝の近傍の所定位置に固定する工程と、
前記光導波路デバイス入射端側における前記接着剤層の端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように、前記接着剤層を付設して、前記光導波路デバイスを前記接着剤層により前記サブマウント表面に接合する工程と、
前記サブマウントを前記パッケージに固定する工程とを、上記の順に備えたことを特徴とするレーザモジュールの作製方法。
【請求項１８】
サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスと、前記サブマウントが固定されたパッケージとを備えたレーザモジュールの作製方法において、
前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に溝を形成して、前記半導体レーザを前記溝に対して出射端面が平行となるように前記溝の近傍の所定位置に固定する工程と、
前記サブマウントを前記パッケージに固定する工程と、
前記光導波路デバイス入射端側における前記接着剤層の端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように、前記接着剤層を付設して、前記光導波路デバイスを前記接着剤層により前記サブマウント表面に接合する工程とを、上記の順に備えたことを特徴とするレーザモジュールの作製方法。
【請求項１９】
前記全ての工程を終了した後、前記光導波路デバイスの出射端面近傍と前記サブマウントの間に接着剤を流し込むことにより、前記光導波路デバイスの前記出射端面近傍を前記サブマウントに固定する工程を更に備えた請求項１７または１８に記載のレーザモジュールの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、半導体レーザと光導波路デバイスがサブマウント上に実装されたレーザモジュールおよびその作製方法に関する。
【背景技術】  近年、光ディスク装置は、光源の短波長化、レンズの高ＮＡ化などによって大容量化が進んできた。光源の短波長化については、コンパクトディスク装置では７８０ｎｍの近赤外光を用いるのに対し、より高密度の情報再生を実現したデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）では、６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザが用いられている。更に高密度な次世代光ディスク装置を実現するため、青色光源の実用化は必要不可欠なものとなってきている。
青色レーザ実現の一手段として、波長変換デバイスを用いた光導波路型擬似位相整合方式の第２高調波発生（Ｑｕａｓｉ−Ｐｈａｓｅ−Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ、以下ＱＰＭ−ＳＨＧと略称する）技術がある。この技術を用いたＳＨＧ青色レーザは、近年注目されている直接発光型のＧａＮ系青色半導体レーザと比較した場合、低ノイズ（−１４５ｄＢ／Ｈｚ）であり、波長及び広がり角のばらつきも小さく、基本波であるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの駆動電圧が小さい（２Ｖ）等の特長を有する。また、ＳＨＧ青色レーザを光ディスク用光源として使用するには、小型・軽量化することが必要不可欠であるが、プレーナ型直接結合ＳＨＧ青色レーザは、結合系のレンズを必要としないため、十分な小型化を実現することができる（例えば日本特許第３１５６４４４号公報、第４−６頁、第７図参照）。
図１３に、プレーナ型直接結合ＳＨＧ青色レーザモジュールの構成を示す。Ｓｉサブマウント１上に、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２と波長可変ＤＢＲ半導体レーザ３が実装されている。ＳＨＧデバイス２は、ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ３基板４上に形成された、リッジ型光導波路５と周期的分極反転領域６により構成されている。ＬｉＮｂＯ３基板４は、紫外線硬化接着剤からなる接着剤層７により、サブマウント１に接合されている。サブマウント１は、Ａｇペースト８により筐体状のパッケージ９に接合されている。パッケージ９の壁には、ＳＨＧデバイス２からの出力光を取り出すための孔９ａが設けられている。
ＳＨＧデバイス２は、半導体レーザ３が発生する基本波光と第２高調波光の伝搬速度のずれを、周期的分極反転領域６により補償し、擬似的な位相整合条件を満足するように構成されている。基本波および高調波は、リッジ型光導波路５を導波光として伝搬するため、長い相互作用長を確保でき、高い変換効率が実現される。
このようなＳＨＧ青色レーザモジュールを小型・軽量化、低コスト化するために、各種構成部品の小型化が望まれる。そこで、ＳＨＧデバイス２を構成するＬｉＮｂＯ３基板４の素子幅を３ｍｍから０．８５ｍｍへ、またＳｉサブマウント１については、幅を５ｍｍから２ｍｍへ、厚みを０．８ｍｍから０．３ｍｍへ縮小することで、ＳＨＧ青色レーザモジュールの小型化を試みた。
小型化に伴い、ＳＨＧデバイス２、サブマウント１、パッケージ９は、温度上昇時の膨張による影響を受け易くなった。ＳＨＧデバイス２は素子幅が狭くなったため、接着剤層７の幅方向では接着面積が減少することで、接着強度の低下が起こる。またサブマウント１は厚みの減少に伴い、小さな応力でも歪みやすくなり、温度上昇によるＳＨＧデバイス２と半導体レーザ３の結合ずれが、従来のデバイスサイズに比べ一層発生し易くなる。温度変化時における結合ずれは、サブマウント１への固定時のみに限らず、熱サイクル試験、高温保持試験、高温高湿試験等、モジュールの各信頼性試験においても発生する。
光導波路波長変換型ＳＨＧデバイスでは、高調波パワーである青色光パワーは、基本波である赤外光の結合パワーの二乗に比例するので、結合ずれによる赤外光結合パワーの低下が、青色光出力の顕著な低下を引き起こす。また、動作環境下での温度変化による結合ずれも発生し易くなり、ＳＨＧ青色レーザの温度特性に影響が現れる。すなわち、高温動作時、例えば６０℃動作時に、半導体レーザとＳＨＧデバイスの結合効率の低下による青色出力低下が顕著になる。
また、ＳＨＧデバイスに限らず、半導体レーザと光導波路デバイス、例えば光ファイバーをサブマウント上に固定して、光結合させる場合には、結合ずれによる結合効率の低下は同様に大きな問題である。
【発明の開示】
本発明の目的は、半導体レーザと光導波路デバイスをサブマウント上に固定して光結合させたレーザモジュールにおいて、その作製時における温度上昇に起因する結合ずれを回避し、作製時の歩留まりを向上させることである。また、もうひとつの目的は、作製したモジュールの保存環境下、あるいは動作環境下での温度変化による結合ずれに起因する、赤外光の結合パワー、および青色光出力の低下を抑制することである。
本発明のレーザモジュールは、サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスとを備える。前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記半導体レーザ出射端面と平行に所定の間隔を設けて第１の溝が形成されている。前記接着剤層は、前記光導波路デバイス入射端側における端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように形成されている。
本発明のレーザモジュールの作製方法は、サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスと、前記サブマウントが固定されたパッケージとを備えたレーザモジュールを作製対象とする。
第一の作製方法は、前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に溝を形成して、前記半導体レーザを前記溝に対して出射端面が平行となるように前記溝の近傍の所定位置に固定する工程と、前記光導波路デバイス入射端側における前記接着剤層の端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように、前記接着剤層を付設して、前記光導波路デバイスを前記接着剤層により前記サブマウント表面に接合する工程と、前記サブマウントを前記パッケージに固定する工程とを、上記の順に備えたことを特徴とする。
第二の作製方法は、前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に溝を形成して、前記半導体レーザを前記溝に対して出射端面が平行となるように前記溝の近傍の所定位置に固定する工程と、前記サブマウントを前記パッケージに固定する工程と、前記光導波路デバイス入射端側における前記接着剤層の端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように、前記接着剤層を付設して、前記光導波路デバイスを前記接着剤層により前記サブマウント表面に接合する工程とを、上記の順に備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】  図１Ａは、本発明の実施の形態１におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図、図１Ｂはその平面図、
図２は、１箇所接合の場合における接着剤層と半導体レーザの距離に対する赤外光結合出力の関係を示す図、
図３Ａは、従来のＳＨＧ青色レーザモジュールの温度特性を示す図、
図３Ｂは、実施の形態１のＳＨＧ青色レーザモジュールの温度特性を示す図、
図４Ａは、本発明の実施の形態２におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図、図４Ｂはその平面図、
図５は、２箇所接合の場合における接着剤層と半導体レーザの距離に対する結合パワーの関係を示す図、
図６Ａは、本発明の実施の形態２における他の例のＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図、図６Ｂはその平面図、
図７は、実施の形態３におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの作製工程図、
図８は、実施の形態４におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの作製工程図、
図９Ａは、本発明の実施の形態５におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図、図９Ｂはその平面図、
図１０Ａは、本発明の実施の形態６におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図、図１０Ｂはその平面図、
図１１は、本発明の実施の形態７におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの平面図、
図１２Ａは、本発明の実施の形態８におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図、図１２Ｂはその平面図、
図１３は、従来のＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明のレーザモジュールによれば、サブマウント表面に、半導体レーザの出射端面近傍に位置するように第１の溝を形成することで、光導波路デバイスを固定する接着剤層の位置を、好適な範囲に制御できる。それにより、熱変化による歪みから生じる半導体レーザと光導波路デバイスの結合ズレを抑制し、赤外光の結合出力、および青色光の出力について、保存環境、および動作環境における信頼性が確保される。
また、溝を形成することで、光導波路デバイスを実装する際、接着剤が半導体レーザの出射端面へ回り込むことを抑制し、モジュール作製時の実装歩留まりが向上する。
本発明のレーザモジュールにおいて、前記半導体レーザの出射端面と前記接着剤層の近接端縁の距離Ｄが０ｍｍ＜Ｄ＜０．２ｍｍであることが好ましい。また、前記接着剤層が、前記光導波路デバイスの入射端面近傍の１箇所に部分的に設けられている構成とすることができる。
あるいは、前記接着剤層が、前記光導波路デバイスの入射端面近傍と、前記導波路デバイスの出射端面近傍の、少なくとも２箇所に部分的に設けられている構成にしてもよい。その場合、前記光導波路デバイスの出射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記光導波路デバイスの出射端面と平行に第２の溝が形成され、前記第２の溝に沿って前記出射端面近傍の接着剤層が設けられていることが好ましい。前記入射端面近傍の接着剤層の面積は、前記出射端面近傍の接着剤層の面積よりも大きいことが好ましい。
また好ましくは、前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記第１の溝に対して平行で、前記第１の溝と前記光導波路デバイス出射端面の間に位置する第３の溝が形成された構成とする。その場合、前記第１の溝と第３の溝の距離Ｌ１は、前記光導波路デバイスの長さＬに対し、１ｍｍ＜Ｌ１＜Ｌ／２であることが好ましい。
また好ましくは、前記光導波路デバイス出射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記第２の溝に対して平行で、前記第２の溝と前記光導波路デバイス入射端面の間に位置する第４の溝が形成された構成とする。その場合、前記第２の溝と第４の溝の距離Ｌ２は、前記光導波路デバイスの長さＬに対し、１ｍｍ＜Ｌ２＜Ｌ／２であることが好ましい。
前記光導波路デバイスの厚みＴ１は、Ｔ１＜１ｍｍであることが好ましい。また、前記光導波路デバイスの幅ＷがＷ＜０．８５ｍｍであることが好ましい。また、前記光導波路デバイスの長さＬがＬ＞１０ｍｍであることが好ましい。また、前記サブマウントの厚みＴ２がＴ２＜０．３ｍｍであることが好ましい。
前記光導波路デバイスとして、ＱＰＭ−ＳＨＧ（Ｑｕａｓｉ−Ｐｈａｓｅ−Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）デバイスを用いることができる。また、前記光導波路デバイスとして、光ファイバーを用いてもよい。
本発明のレーザモジュールの第１の作製方法によれば、光導波路デバイスを２箇所で接着固定する際、入射端側を接着固定後に、サブマウントをパッケージ固定し、その後、出射端側を接着固定する。そのため、サブマウントのパッケージ固定時に熱変化による歪みから生じる結合ズレを回避することができ、赤外光の結合出力、青色光の出力の信頼性が確保される。
第二の作製方法によれば、サブマウントをパッケージに固定した後に、光導波路デバイスをサブマウント上に接着固定する。従って、サブマウントのパッケージ固定時に熱変化による歪みから生じる結合ズレを回避する効果が、第一の作製方法より大きい。
第一、または第二の作製方法において好ましくは、前記全ての工程を終了した後、前記光導波路デバイスの出射端面近傍と前記サブマウントの間に接着剤を流し込むことにより、前記光導波路デバイスの前記出射端面近傍を前記サブマウントに固定する。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１におけるＳＨＧ青色レーザモジュールについて、図１Ａおよび１Ｂを参照して説明する。図１Ａは断面図、図１Ｂは平面図である。このレーザモジュールは、基本的な構成は図１３に示した従来例と同様であり、同様の要素については同一の参照番号を付して説明する。
Ｓｉサブマウント１０上に、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２と波長可変ＤＢＲ半導体レーザ３が実装されている。光波長変換デバイスであるＳＨＧデバイス２は、ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ３基板４上に形成された、リッジ型光導波路５と周期的分極反転領域６により構成されている。ＬｉＮｂＯ３基板４は、紫外線硬化接着剤からなる接着剤層１１により、サブマウント１０に接合されている。サブマウント１０は、Ａｇペースト８により筐体状のパッケージ９に接合されている。パッケージ９の壁には、ＳＨＧデバイス２からの出力光を取り出すための孔９ａが設けられている。
本実施の形態では、サブマウント１０表面に第１の溝１２が形成されている。第１の溝１２は、ＳＨＧデバイス２をサブマウント１０上に接着剤層１１により１箇所で固定する際、接着剤層１１の位置を半導体レーザ３の出射端近傍に制御する構造として機能する。接着剤層１１の位置をそのように制御することで、モジュールの温度変化時における基本波結合パワー、および青色出力の安定性を確保することができる。その効果については、後で説明する。
第１の溝１２は、光軸方向に対して直交するように、例えば幅０．２ｍｍ、深さ５０μｍで、エッチングによりＶ字型に形成されている。従って第１の溝１２は、半導体レーザ３の出射端面に平行である。第１の溝１２は、通常は、半導体レーザ３の出射端面に接する位置、すなわち、半導体レーザ３の出射端面との間隔が０である位置に配置すればよい。一般的には、第１の溝１２の位置は、半導体レーザ３の出射端面との間が所定の間隔になるように、接着剤層１１を形成するための接着剤の塗布の仕方に応じて設定することができる。この第１の溝１２により、次の二つの効果が得られる。
１番目の効果は、第１の溝１２を基準にして接着剤層１１を位置決めし、接着剤層１１の端縁と半導体レーザ３の出射端面の距離Ｄ（図１Ａ参照）を所定の範囲内に制御するのが容易になることである。距離Ｄは、半導体レーザ３の出射端面と、接着剤層１１の近接端縁、すなわち半導体レーザ３に面する側の端縁の間隔である。ただし、ＳＨＧデバイス２の固定に寄与するのは、接着剤層１１におけるＳＨＧデバイス２と接合している部分であるから、端縁は、接着剤層１１におけるＳＨＧデバイス２と接触している部分の端縁として定義される。
接着剤層１１は、その端縁が第１の溝１２の半導体レーザ３から遠い側の縁に接するように付設される。但し、接着剤層１１の端縁は、一般的には直線ではなく曲線を形成しているので、「接する」とは、端縁の少なくとも一部が第１の溝１２と接している状態を意味する。また、「接する」とは、「実質的に接する」状態であればよい。すなわち、第１の溝１２の縁と接着剤層１１の端縁の平面位置が一致している状態に限らず、接着剤層１１の端縁が第１の溝１２内に入り込んでいる状態を含む。また、接着剤層１１の端縁が第１の溝１２の縁から若干離間している状態も含まれる。すなわち「実質的に接する」とは、接着剤層１１の端縁が第１の溝１２に十分に近接しており、第１の溝１２による位置決めの効果が得られる程度の若干の誤差範囲を含む。したがって実用上は、接着剤層１１の端縁は、第１の溝１２の半導体レーザ３から遠い側の縁に接する位置から第１の溝１２内に亘る範囲に位置することができる。ただし、接着剤層１１が、半導体レーザ３の出射端面には接触しないように配置されることを要する。
接着剤層１１の位置は、上述の距離Ｄが０．２ｍｍ以内になるように制御することが好ましい。第１の溝１２を設けることにより、そのような位置決め制御が容易になる。距離Ｄを０．２ｍｍ以内にすることによる効果に関して、図２を参照して説明する。図２の横軸は、半導体レーザ３と接着剤層１１の距離Ｄを示す。●点は、本実施の形態のモジュールにおける距離Ｄの分布を示す。距離Ｄは、ほぼ０．２ｍｍに制御されていることが判る。
図２の縦軸は、距離Ｄに対する赤外光結合出力の関係を示す。この関係を調べるために、ＳＨＧデバイス２を実装したサブマウントを、パッケージ内で位置決めした後、８０℃×２Ｈの熱処理（Ａｇペースト硬化条件）を行った。図２に示されるように、距離Ｄが０．２ｍｍ以下である場合、パッケージへの固定後の赤外光結合出力は、パッケージへの固定前の出力と同じである。つまり、結合ずれを起こすことなく、パッケージ内にサブマウントを固定することができていることを示す。上述のとおり、本実施の形態のモジュールの場合、距離Ｄをほぼ０．２ｍｍに制御することが可能であるため、結合ずれは十分に抑制される。なお、図２に示されるように、距離Ｄが０．２ｍｍ以下であれば赤外光結合出力が維持されるので、距離Ｄが０．２ｍｍ以下になるように制御してもよい。
一方、図２に示す■点は、従来のサブマウントを使用したモジュール構造（図１３）の場合の、作製されたモジュールにおける距離Ｄの分布を示す。第１の溝１２が形成されていないため、接着剤の塗布位置を制御できず、距離Ｄが、０．２ｍｍを超えてばらついている。距離Ｄが０．２ｍｍを超えた場合には、パッケージ固定後のＳＨＧデバイス２の結合ずれが大きくなり、赤外光結合出力の低下が増大する。
ＳＨＧデバイスを構成するＬｉＮｂＯ３基板、Ｓｉサブマウント、およびパッケージ材料であるＣｕは、それぞれ線膨張係数が異なる。そのため、パッケージへの固定のための熱処理の工程時には、常温である２５℃から８０℃に上昇することにより、各材料が互いに異なる膨張量を持ち、接着剤による固定点を基点として歪みが生じる。接着剤層が半導体レーザの出射端面に近い場合は、温度上昇時の歪みがあってもＳＨＧデバイスの固定位置は保持され、結合ずれを起こさない。しかしながら、接着剤層が半導体レーザの出射端面から遠い場合は、歪みによる結合ずれは、温度上昇時に赤外光結合出力が低下するほどに大きくなる。
歪みによる結合ずれが発生し易くなる主な要因としては、以下の条件が挙げられる。
１）ＳＨＧ素子幅が狭い（例えば０．８５ｍｍ）ことによる接着面積減少から起きる接着強度低下
２）ＳＨＧ素子長が長い（１０〜１２ｍｍ）ことによるＳＨＧ素子の光軸方向における撓み
３）Ｓｉサブマウントが薄い（例えば０．３ｍｍ）によるＳｉサブマウントの歪み
モジュールの小型化を実現するためには１）、３）に示すようにＳＨＧ素子幅の狭窄化、およびＳｉサブマウントの薄板化は必要である。またモジュールの高出力化を実現するには高い変換効率が必要であり、そのため相互作用長を長くするには２）のＳＨＧ素子長の確保も必要である。本実施の形態のように、Ｓｉサブマウント１０に第１の溝１２を形成し、接着剤層１１の位置を制御することにより、１）〜３）に示したデバイス構造を確保した状態で、パッケージへの固定後のＳＨＧ素子２の結合ずれを回避することができる。
このことを考慮すると、本実施の形態の構成は、以下のようなレーザモジュールに適用するのに、特に効果的である。
光導波路デバイスの厚みＴ１がＴ１＜１ｍｍである。このような薄型の光導波路デバイスは、基板厚みが薄いので、コスト面、およびモジュール小型化の面で有効である。
光導波路デバイスの幅ＷがＷ＜０．８５ｍｍである。１ウエハあたりのデバイス取れ数を増やすことができるため、コストダウンが可能であり、またモジュール小型化にも有効である。
光導波路デバイスの長さＬがＬ＞１０ｍｍである。光導波路デバイスの長さを長くすることで変換効率が向上し、高出力化に有効である。
サブマウントの厚みＴ２がＴ２＜０．３ｍｍである。サブマウント基板を薄くすることができるため、コストダウン、およびモジュールの小型化の面で有効である。
第１の溝１２を設けることによる２番目の効果は、接着剤層１１を形成するための紫外線硬化剤が、塗布後ＳＨＧデバイス２の実装中に、半導体レーザ３の端面へ流れ込むことを防止する作用を有することである。これについて、以下に説明する。
図１３に示したような溝の形成されていないサブマウント１を使用した場合について、温度変化時における結合ズレを回避するために、接着剤層７を半導体レーザ３出射端面に対して、距離を０．２ｍｍ以内に近接させるように試みた。そのために、半導体レーザ３の出射端面近傍に接着剤を塗布すると、ＳＨＧデバイス２の位置決め中に接着剤が半導体レーザ３のほうへ移動し、半導体レーザ３の端面に回り込むことが頻繁に発生した。半導体レーザ３端面に接着剤が回り込むと、半導体レーザ３の発光時に出射端面が劣化し、パワー低下を引き起こす。これに対して、本実施の形態のように溝を形成した場合には、接着剤の半導体レーザ３端面への回り込みを回避でき、ＳＨＧデバイス２の実装歩留まりが向上する。
第１の溝１２の位置は、半導体レーザ３の出射端面との間隔が０〜０．２ｍｍの範囲内になるように設定することが好ましい。その範囲であれば、第１の溝１２を基準にして、接着剤層１１の端縁と半導体レーザ３の出射端面の距離Ｄを、０．２ｍｍ以内に制御するが容易である。また、第１の溝１２の幅は、０．２ｍｍより小さいことが望ましい。溝幅がそれ以上になると、接着剤層１１と半導体レーザ３の距離を０．２ｍｍ未満に制御し難くなり、温度変化時に位置ずれを起こす。溝幅が狭くなるほど、接着剤層１１の位置を望ましい範囲に制御し易くなるが、反面、接着剤が半導体レーザ３側、あるいはＳＨＧデバイス２の導波路部に回り込み易くなる。その際は、逃がし溝を設けたり、あるいは溝深さを深くすることで、接着剤の回り込みを回避することができる。なお、第１の溝１２に流れ込んだ接着剤も、接着剤層厚みによってはＳＨＧデバイス２を接合する機能を果たすので、接着剤層１１の位置は、そのことも考慮して設定する必要がある。
さらに、本実施の形態によれば、接着剤層１１が、ＳＨＧデバイス２に対しても、その入射端面近傍（入射端から０．２ｍｍの位置）に位置することになる。通常、半導体レーザ３の出射端面とＳＨＧデバイス２の入射端面は、ほぼ０μｍの間隔で直接結合させられるからである。接着剤層１１がＳＨＧデバイス２の入射端面近傍に位置することにより、温度上昇時におけるＳＨＧデバイス２の光軸方向の膨張による影響を、以下のとおり軽減できる。
ＳＨＧアバイス２における接着剤による固定位置よりも入射端側の部分が温度上昇時に膨張する距離は、固定位置がＳＨＧデバイス２の入射端面から離れるほど長くなる。ＳＨＧデバイス２の線膨張係数は１４×１０−６である。従って、固定位置がＳＨＧデバイス２の入射端面から０．５ｍｍ離れている場合、２５℃から８０℃までの温度上昇に伴い、ＳＨＧデバイス２は光軸方向、すなわち半導体レーザ３出射端側に向かって、およそ０．４μｍ伸びることになる。ＳＨＧデバイス２入射端面と半導体レーザ３出射端面の間隔はほぼ０μｍであるため、温度上昇時にＳＨＧデバイス２が半導体レーザ３側に向かって膨張する長さが長いほど、半導体レーザ３やＳＨＧデバイス２が破損したり、結合ずれを起こしたりする可能性が高くなる。本実施の形態では、ＳＨＧ素子２の入射端から０．２ｍｍの位置に接着剤層１１の位置を制御することができるため、２５℃から８０℃の温度上昇時の光軸方向への膨張量はわずか０．１μｍである。従って、ＳＨＧデバイス２と半導体レーザ３に接触による結合ずれや破損が発生する可能性は、極めて低い。
次に、本実施の形態により作製したＳＨＧ青色レーザモジュールの各種信頼性について説明する。ＳＨＧ青色レーザモジュールを光ディスク装置に搭載するためには、保存環境下、および動作環境下での各種信頼性を確保しなければならない。
はじめに、保存環境下における結合パワー、および青色光出力の信頼性について説明する。本実施の形態により作製したＳＨＧ青色レーザモジュールについて、高温連続試験（１００℃×５００Ｈ）、ヒートサイクル試験（−４５℃〜８０℃（１サイクル）×２００サイクル）、および高温高湿（６０℃９０％×５００Ｈ）の環境下での結合パワーの信頼性試験をおこなった。その結果、上記信頼性試験後、結合パワーは変化することなく安定であることを確認した。従って、本実施の形態におけるモジュール構造が、十分な信頼性を有することが実証された。
光ディスク装置に搭載する際、ＳＨＧレーザモジュールの温度特性も重要である。ＳＨＧレーザモジュールの動作温度を１０〜６０℃まで変化させた場合の、赤外光の結合パワー特性を測定した。図３Ａおよび図３Ｂは、ＳＨＧデバイスの１０℃〜６０℃における伝達効率の温度特性を示したものである。図３Ａは、接着剤層の位置、すなわち図１に示した距離Ｄが０．５ｍｍのモジュールにおけるＳＨＧデバイスの伝達効率の温度特性を示す。伝達効率は、モジュール完成後の赤外結合出力を、半導体レーザ単体の赤外光の出力で割った値である。伝達効率の低下は、モジュールの温度特性の劣化を示している。
図３Ａより、常温に対する温度変化が大きいほど、伝達効率の低下が大きいことがわかる。温度変化時における光導波路内の伝搬ロスの増加、あるいはレーザのスポットサイズと光導波路の導波モードサイズの変化による結合低下は非常に小さく、無視できる。従って、伝達効率低下は、温度変化時にＳＨＧデバイス２の固定位置が、ＳＨＧデバイス、接着剤層、およびＳｉサブマウントの、熱膨張、収縮により変化し、結合効率が低下したことが原因であると考えられる。
一方、本実施の形態の、接着剤層位置が半導体レーザ３の出射端に近接したモジュールについては、図３Ｂに示すように、１０℃〜６０℃までのＳＨＧ青色レーザモジュールの伝達効率の温度特性は劣化することなく、温度に依らず安定した伝達効率が得られた。すなわち、モジュール動作環境下（ここでは１０℃〜６０℃）においても結合パワーが安定であることを確認し、本実施の形態におけるモジュール構造が良好な温度特性を有することが実証された。
本実施の形態では、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ３と光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２とを直接結合した短波長レーザモジュールの例を説明したが、これに限らず、半導体レーザと光導波路デバイスが直接結合したレーザモジュールであれば、他の形態にも同様に本実施の形態の思想を適用できる。例えば、半導体レーザの種類、および波長によらず、すべての半導体レーザの場合に適用可能である。また、光導波路デバイスについても、リッジ型光導波路に限らず、プロトン交換型光導波路や、光ファイバを含め、すべての光導波路デバイスを用いる場合に適用できる。光導波路デバイスの基板材料についても、ＬｉＮｂＯ３に限らず、石英系光導波路等、その他の光導波路材料を用いる場合にも使用できる。
また、本実施の形態のレーザモジュールは、光ディスク装置に限らず、光通信分野等における直接結合型光導波路レーザモジュールのすべてに適用できる。
上述の実施の形態においては、サブマウント１０、およびパッケージ９の材料として、熱伝導に優れたＳｉ、およびＣｕを用いた例を示したが、これに限られることはない。熱によるモジュールの歪みをできるだけ低減するためには、光導波路デバイス材料の線膨張係数に近いサブマウント材料、パッケージ材料を選択することがより望ましい。
サブマウント１０への第１の溝１２の形成には、上述したエッチングに限らず、カッター等による形成も適用可能である。
また、上述の例においては、ＳＨＧデバイス２の入射端近傍の接着剤層１１が、半導体レーザ３出射端面から０．２ｍｍの位置に位置決めされるように、幅０．２ｍｍの第１の溝１２を形成した。これに対して、第１の溝１２の幅を小さくし、さらに半導体レーザ３に近づけることで、さらなる高温上昇時（１００℃以上）の結合パワーの信頼性が確保できる。また、接着剤の塗布量を最適化することで、ＳＨＧデバイス２の幅方向、すなわち光軸と垂直な方向の接着剤層１１の長さをＳＨＧデバイス２の幅と同じ大きさにすると、接着強度が最大となり、結合パワーの信頼性の確保に有効である。
（実施の形態２）
実施の形態２におけるＳＨＧ青色レーザモジュールについて、図４Ａおよび４Ｂを参照して説明する。このレーザモジュールは、基本的な構成は図１Ａ、１Ｂに示した実施の形態１のものと同様であり、同様の要素については同一の参照番号を付して説明を簡略化する。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、光導波路デバイスが、ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ３基板４を用いて作製した光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２であり、半導体レーザ３が波長可変機能を有するＤＢＲ半導体レーザである場合を例として説明する。
本実施の形態では、ＳＨＧデバイス２がＳｉサブマウント１０上に、紫外線硬化接着剤からなる２箇所の接着剤層１１および１３で固定される。そして、一方の接着剤層１１の位置を、実施の形態１と同様に、サブマウント１０に設けた第１の溝１２により、半導体レーザ３の出射端近傍に制御する構造を用いる。それにより、モジュールの温度変化時における基本波結合パワー、および青色出力の安定性を確保する。他方の接着剤層１３は、ＳＨＧデバイス２の出射端近傍に配置される。
上述のとおり、従来のモジュール構造においては、接着剤層１１の入射端の位置が制御できないため、モジュールの温度変化時、あるいはパッケージへの固定時に、熱による材料の歪みが原因で結合パワー、青色出力が低下する。特に、本実施の形態のように、ＳＨＧデバイス２の固定箇所を２点にした場合には、固定箇所２点を基点としてモジュール材料が歪むので、応力の逃げ場がない。そのため、固定箇所が１点の場合と比べると、接着剤層の位置が結合低下に大きく影響する。図５に、２点接合の場合の、半導体レーザ３の出射端面と接着剤層１１の端縁の距離Ｄに対する赤外光結合出力の関係を示す。図５に示すように、図２に示した１点固定の場合と比較すると、パッケージへの固定後に発生する結合ずれは、接着剤層１１と半導体レーザ３の距離依存性がより顕著になる。
従って、Ｓｉサブマウント１０上に、半導体レーザ３出射端面と平行になるように、結合ずれ防止、接着剤回り込み防止用の第１の溝１２（幅０．２ｍｍ×深さ５０μｍ）を形成した構造は、結合ずれを回避する効果において、実施の形態１に比べてより顕著である。
ＳＨＧデバイス２を２箇所で固定した構造は、ＳＨＧレーザを光ディスク装置に搭載する場合、記録層が２層の光ディスク記録再生時には特に有用である。すなわち、光ピックアップにおいては、ドライブの温度変化時にも良好な信号が得られる必要がある。光ディスク装置に用いる場合、モジュール温度変化に対する発光点安定度が必要である。記録層が２層、高開口レンズ（例えばＮＡ＝０．８５、波長４１０ｎｍ）の光ディスクシステムでは、−１０〜７０℃（±４０℃）の温度変化に対し、発光点移動量を水平、および垂直方向ともに±１μｍ以下に抑える必要がある。発光点の移動量が大きいと、光ディスクのトラッキングサーボがはずれるため、再生記録動作が不安定になる。
しかしながら、通常、光ピックアップは温度変化に伴い発光点の位置ずれが生じ易い。特に、ＳＨＧデバイス２が入射端近傍の１点で固定されているＳＨＧ青色レーザの場合、バイメタル効果による発光点の移動量が大きくなる傾向がある。例えば、±４０℃の温度変化に対し、発光点移動量が１μｍ以上となる測定結果が得られている。その結果、発光点位置ずれが青色光２層ディスクの場合の許容量を超えて、サーボがかからない場合もあった。
これに対して、ＳＨＧデバイス２の出射端面近傍も固定すれば、バイメタル効果が抑制され、発光点の位置ズレを抑制して、良好な信号が得られる。例えば、±４０℃の温度変化に対し、発光点移動量が１μｍ以下である測定結果が得られた。従って、２層ディスク対応の光ディスク装置で使用する青色レーザモジュールでは、少なくともＳＨＧデバイス２を、入出射端面近傍位置を含んだ２箇所以上で固定することが非常に重要である。
光ディスク分野に限らず、プリンタ、露光等の他分野においても、発光点近傍を固定することは望ましい。なぜなら、レーザ光源の発光点を中心として装置設計や部品の位置決め等を行っているので、発光点が熱により移動することは、すべての製品において使用上問題が発生する可能性が高いからである。従って、温度変化による発光点移動量が小さい２箇所接着モジュールの有用性は高い。
以上のように本実施の形態によれば、結合パワー、青色パワーの温度変化時における信頼性を確保し、かつ発光点位置ずれ量を所望の範囲に抑制することが可能であり、実施の形態１と比較してより実用的である。
二箇所固定時の信頼性をより高めるには、接着剤層１１、１３のうち、入射端側の接着剤層１１面積を出射端側の接着剤層１３面積よりも大きくすることが有効である。結合ずれの主要因は、ＳＨＧデバイス２の入射端側での位置ずれによるものなので、入射端側の接着剤層１１の面積を大きくすることで接着強度を増大させることが、非常に有効である。
また、二箇所固定以外にも、熱膨張時の歪みを軽減するため、ＳＨＧデバイス２の中央部に固定箇所を一点設ける３箇所固定や、ＳＨＧデバイス２全面で固定する全面固定等の固定方法もある。しかしながら、固定点を多くするとタクトタイムが長くなったり、接着剤の量が増大することによりＳＨＧデバイス２のスムーズな位置決めができなくなる、等の問題が発生するので、複数箇所固定としては２箇所固定が最適である。
また、ＳＨＧデバイス２を固定する際、入射端側の接着剤層１１を、出射端側の接着剤層１３よりも先に紫外線照射により硬化させることは、ＳＨＧデバイス２の実装歩留まり向上のために、非常に有効である。何故なら、そのような手順により、出射端側の接着剤層１１を紫外線照射した際に発生する熱による光結合の位置ずれを回避できるからである。
なお、図４Ａ、４ＢにおけるＳｉサブマウント１０を、図６Ａ、６Ｂに示すＳｉサブマウント１４のようにすることは効果的である。Ｓｉサブマウント１４には、出射端側の接着剤層１３に対応する位置に、第２の溝１５が形成されている。それにより、ＳＨＧデバイス２の出射端側を固定する接着剤層１３を、光軸方向において正確に位置決めすることができる。接着剤層１３がＳＨＧデバイス２の出射端面に近接するほど発光点の位置ずれ量は小さくなるので、発光点位置ずれの許容量に従い、第２の溝１５の位置を決定し、接着剤層１３の位置を制御する。
（実施の形態３）
実施の形態３におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの作製方法について、図７Ａおよび７Ｂを参照して説明する。この作製方法は、図４Ａ、４Ｂに示したような、ＳＨＧデバイス２が２箇所で固定された構造のレーザモジュールを対象とする。本実施の形態では、ＳＨＧデバイス２をＳｉサブマウント１０に２箇所で固定する際、まず、ＳＨＧデバイス２の入射端近傍で接着剤により１箇所固定する。次にサブマウント１０を金属パッケージ９に固定した後、ＳＨＧデバイス２の出射端側を接着剤により固定する。この工程により、サブマウント１０に形成された第１の溝１２の機能を活かすとともに、作製工程での加熱に起因する歪みによる影響を受け難くなる。
まず図７Ａに示すように、Ｓｉサブマウント１０表面に第１の溝１２を形成する。次に第１の溝１２を基準にして波長可変半導体レーザ３を実装する。
次に図７Ｂに示すように、Ｓｉサブマウント１０上に、ＳＨＧデバイス２を半導体レーザ３に対して高精度に実装する。その際、第１の溝１２を基準にして形成した紫外線硬化樹脂からなる接着剤層１１により、ＳＨＧデバイス２を入射端側の１箇所で固定する。接着剤層１１が第１の溝１２で位置決めされることにより、ＳＨＧデバイス２は、半導体レーザ３出射端面との間に０．２ｍｍの距離を保持した状態で固定される。
次に図７Ｃに示すように、パッケージ９の所定の位置に、半導体レーザ３、およびＳＨＧデバイス２が実装されたサブマウント１０を、Ａｇペースト８を８０℃×２Ｈで熱硬化させて固定する。
次に図７Ｄに示すように、常温下でサブマウント１０とＳＨＧデバイス２の隙間に紫外線硬化樹脂を流し込み、その後流し込んだ接着剤を紫外線照射により硬化させて、ＳＨＧデバイス２の出射端面近くを接着剤層１３により固定する。
この作製方法は、ＳＨＧデバイス２をＳｉサブマウント１０に２箇所で固定した後、サブマウント１０を金属パッケージ９に固定する方法と比べると、作製したＳＨＧ青色レーザモジュールの、常温下におけるモジュールの安定性が高い。すなわち、Ｓｉサブマウント１０をパッケージ９に固定するために８０℃に加熱し、固定後に常温に戻した際、ＳＨＧデバイス２、Ｓｉサブマウント１０、および金属パッケージ９の線膨張係数の差により、それぞれが歪んだ状態となる。その際、ＳＨＧデバイス２が２点で固定された状態であると、歪みを逃がすことができず、部分的なストレスがかかり易く、結合ずれの発生の原因となる。一方、本実施の形態の作製方法によれば、ＳＨＧデバイス２が入射端部の１箇所で固定された状態で上記の工程が施されるので、部分的なストレスがかかり難い。したがって結合ずれの発生が抑制される。
（実施の形態４）
実施の形態４におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの作製方法について、図８Ａおよび８Ｂを参照して説明する。この作製方法も、図４Ａ、４Ｂに示したような、ＳＨＧデバイス２が２箇所で固定された構造のレーザモジュールを対象とする。本実施の形態では、まずＳｉサブマウント２をパッケージ９に固定した後に、ＳＨＧデバイス２をＳｉサブマウントに２箇所で固定する。それにより、実施の形態３の作製工法に比べ、熱による歪みによる影響をさらに受け難くなり、結合パワーの高い信頼性を確保できる。
まず図８Ａに示すように、Ｓｉサブマウント１０表面に第１の溝１２を形成する。次に第１の溝１２を基準にして波長可変半導体レーザ３を実装する。
次に図８Ｂに示すように、パッケージ９の所定の位置に、サブマウント１０を、Ａｇペースト８を８０℃×２Ｈで熱硬化させて固定する。
次に図８Ｃに示すように、常温下で、パッケージ９内に固定されているサブマウント１０上に、ＳＨＧデバイス２を半導体レーザ３に対して高精度に実装する。その際、第１の溝１２を基準にして形成した紫外線硬化樹脂からなる接着剤層１１により、ＳＨＧデバイス２を入射端側の１箇所を固定する。接着剤層１１が第１の溝１２で位置決めされることにより、ＳＨＧデバイス２は、半導体レーザ３出射端面との間に０．２ｍｍの距離を保持した状態で固定される。
次に図８Ｄに示すように、サブマウント１０とＳＨＧデバイス２の隙間に紫外線硬化樹脂を流し込み、紫外線照射により硬化させて、ＳＨＧデバイス２の出射端面近傍を接着剤層１３により固定する。
本実施の形態の方法により作製したＳＨＧ青色レーザが、実施の形態３の方法により作製したモジュールに比べ常温時におけるモジュールの安定性が増す理由は以下のとおりである。すなわち、実施の形態３では、サブマウント１０をパッケージ９に固定するための８０℃での熱処理の際、ＳＨＧデバイス２は入射端側近傍の一点で固定されている。固定箇所が１箇所であっても、常温に戻したときには、ＳＨＧデバイス２、Ｓｉサブマウント、金属パッケージの間に、線膨張係数の差により、ＳＨＧデバイス２にはわずかながら歪みが残留する。
これに対して、本実施の形態の作製方法によれば、ＳＨＧデバイス２を固定する前に熱処理を行うため、各要素間の線膨張係数の差による歪みに起因するストレスがＳＨＧデバイス２にかかることがない。従って、サブマウント１０上に、ＳＨＧデバイス２を入出射端近傍の２箇所で固定し、さらにパッケージングしたレーザモジュールについて、常温下における高い信頼性を得ることができる。
なお、本実施の形態においてＳＨＧデバイス２を固定するために、ＳＨＧデバイス２の入射端近傍と出射端近傍の２箇所を同時に、紫外線硬化樹脂により固定する方法を用いることもできる。
（実施の形態５）
実施の形態５におけるレーザモジュールについて、図９Ａ、９Ｂを参照して説明する。このレーザモジュールは、図１Ａ，１Ｂに示した構成の改良である。改良点は、Ｓｉサブマウント１６上に、第１の溝１２に平行に第３の溝１７が形成されていることである。第３の溝１７は、ＳＨＧデバイス２入射端側に対応する領域で、第１の溝１２とＳＨＧデバイス２の出射端面の間に位置する。第１の溝１２、および第３の溝１７は、幅０．２ｍｍ、深さ５０μｍで、エッチングにより形成されている。第３の溝と第１の溝１２の距離Ｌ１は、ＳＨＧデバイス２の長さＬに対して、１ｍｍ＜Ｌ１＜Ｌ／２の範囲に設定される。
第１の溝１２を設けることにより、実施の形態１に記載したように、半導体レーザ３と接着剤層１１の距離を０．２ｍｍに維持しながらＳＨＧデバイス２を固定することができる。さらに、第３の溝１７を設けることにより、接着面積の制御が可能である。つまり、距離Ｌ１の設計によって、所望の接着剤層寸法、接着面積を精度良く得ることができる。
本実施の形態に基づく一例では、Ｌ１＝２ｍｍとして、モジュール作製をおこなった。それにより、ＳＨＧデバイス２の長手方向における接着剤層１１の寸法を一定に制御し、安定した接着強度を得ることができた。また、一対の対称な溝を形成することにより、接着剤層１１の厚み分布を均一化することができ、より安定した接着強度を得ることができた。十分な接着強度を得るためには、Ｌ１＞１ｍｍとすることが効果的であった。
（実施の形態６）
実施の形態６におけるレーザモジュールについて、図１０Ａ、１０Ｂを参照して説明する。このレーザモジュールは、図６Ａ，６Ｂに示した２箇所を固定する構成の改良である。改良点は、Ｓｉサブマウント１８上に、第１の溝１２に平行に第３の溝１７が形成され、第２の溝１５に平行に第４の溝１９が形成されていることである。第３の溝１７は、実施の形態５の場合と同様である。第４の溝１９は、ＳＨＧデバイス２出射端側に対応する領域で、第２の溝１５とＳＨＧデバイス２の入射端面の間に位置する。
第４の溝１９は、第３の溝１７と同様、接着剤面積を制御するために設けられる。すなわち、本実施の形態では、第２の溝１５と第４の溝１９を設けることにより、接着剤層１３を、所望の接着面積、接着剤形状に制御する。そのために、第２の溝１５と第４の溝１９の距離Ｌ２は、ＳＨＧデバイス２の長さＬに対し、１ｍｍ＜Ｌ２＜Ｌ／２の範囲に設定される。
本実施の形態に基づく一例では、Ｌ１＝３ｍｍ、Ｌ２＝２ｍｍに設計し、モジュール作製をおこなった。それより、ＳＨＧデバイス２の長手方向における入射端側、出射端側の接着剤層１１、１３の寸法をそれぞれ一定に制御することができた。作製されたレーザモジュールは、安定した接着剤層寸法、接着強度を得ることができた。また、一対の対称な溝を形成することにより、接着剤層の厚み分布も均一化することができるため、より安定した接着強度を得ることができた。
本実施の形態で述べたモジュール構造によれば、温度変化にともなう歪による影響を低減でき、さらに入射端、および出射端側の接着剤の強度をより高めることができる。ＳＨＧデバイス２の出射端側で十分な接着強度を得るためには、Ｌ２＞１ｍｍとすることが効果的であった。
（実施の形態７）
実施の形態７におけるレーザモジュールについて、図１１を参照して説明する。このレーザモジュールは、図１０Ａ、１０Ｂに示した構成の改良である。改良点は、Ｓｉサブマウント２０上に形成された、第１〜第４の溝２１〜２４が、一定の幅ではなく、両端部で幅が広がった形状を有することである。
この溝形状によれば、幅が広がった両端部が、接着剤の溜まり部分として機能する。従って、接着剤を多めに塗布した場合であっても、接着剤が半導体レーザ３の端面に流れ込むことを抑制する効果が得られる。
（実施の形態８）
実施の形態８におけるレーザモジュールについて、図１２Ａ、１２Ｂを参照して説明する。このレーザモジュールは、光導波路デバイスとして、上述の実施の形態におけるＳＨＧデバイスに代えて、光ファイバー２５を用いた構成を有する。基本的な構成は、図４Ａ、４Ｂに示したものと同様であり、サブマウント１０上に形成された第１の溝１２により接着剤層１１の位置が制御される。接着剤層１１により、光ファイバー２５の入射端面がサブマウント１０に固定され、半導体レーザ３の出射端面に対して位置決めされる。光ファイバー２５の出射側も、接着剤層１３によりサブマウント１０に固定されている。
【産業上の利用の可能性】
本発明によれば、光導波路デバイスを固定する接着剤層を好適な範囲に位置させて、熱変化による歪みに起因して生じる結合ズレを抑制することができる。その結果、赤外光の結合出力、青色光の出力の、保存環境、動作環境における高い信頼性が確保され、光ピックアップ等に適したレーザモジュールを、歩留まりよく作製することが可能となる。
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【図２】
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【図５】
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【図１１】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年1月7日(2005.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスとを備えたレーザモジュールにおいて、
前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記半導体レーザ出射端面と平行に所定の間隔を設けて第１の溝が形成され、
前記接着剤層は、前記光導波路デバイス入射端側における端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように形成されていることを特徴とするレーザモジュール。
【請求項２】
前記半導体レーザの出射端面と前記接着剤層の近接端縁の距離Ｄが０ｍｍ＜Ｄ＜０．２ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記接着剤層は、前記光導波路デバイスの入射端面近傍の１箇所に部分的に設けられている請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項４】
前記接着剤層は、前記光導波路デバイスの入射端面近傍と、前記導波路デバイスの出射端面近傍の、少なくとも２箇所に部分的に設けられている請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項５】
前記光導波路デバイスの出射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記光導波路デバイスの出射端面と平行に第２の溝が形成され、前記第２の溝に沿って前記出射端面近傍の接着剤層が設けられている請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項６】
前記入射端面近傍の接着剤層の面積は、前記出射端面近傍の接着剤層の面積よりも大きい請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項７】
前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記第１の溝に対して平行で、前記第１の溝と前記光導波路デバイス出射端面の間に位置する第３の溝が形成された請求項１記載のレーザモジュール。
【請求項８】
前記第１の溝と第３の溝の距離Ｌ１は、前記光導波路デバイスの長さLに対し、１ｍｍ＜Ｌ１＜Ｌ／２である請求項７記載のレーザモジュール。
【請求項９】
前記光導波路デバイス出射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記第２の溝に対して平行で、前記第２の溝と前記光導波路デバイス入射端面の間に位置する第４の溝が形成された請求項５記載のレーザモジュール。
【請求項１０】
前記第２の溝と第４の溝の距離Ｌ２は、前記光導波路デバイスの長さＬに対し、１ｍｍ＜Ｌ２＜Ｌ／２である請求項９記載のレーザモジュール。
【請求項１１】
前記光導波路デバイスの厚みＴ１がＴ１＜１ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１２】
前記光導波路デバイスの幅ＷがＷ＜０．８５ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１３】
前記光導波路デバイスの長さＬがＬ＞１０ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１４】
前記サブマウントの厚みＴ２がＴ２＜０．３ｍｍである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１５】
前記光導波路デバイスがQPM−ＳＨＧ（Quasi-Phase-Matched Second Harmonic Generation）デバイスである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１６】
前記光導波路デバイスが光ファイバーである請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項１７】
サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスと、前記サブマウントが固定されたパッケージとを備えたレーザモジュールの作製方法において、
前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に溝を形成して、前記半導体レーザを前記溝に対して出射端面が平行となるように前記溝の近傍の所定位置に固定する工程と、
前記光導波路デバイス入射端側における前記接着剤層の端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように、前記接着剤層を付設して、前記光導波路デバイスを前記接着剤層により前記サブマウント表面に接合する工程と、
前記サブマウントを前記パッケージに固定する工程とを、上記の順に備えたことを特徴とするレーザモジュールの作製方法。
【請求項１８】
サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスと、前記サブマウントが固定されたパッケージとを備えたレーザモジュールの作製方法において、
前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に溝を形成して、前記半導体レーザを前記溝に対して出射端面が平行となるように前記溝の近傍の所定位置に固定する工程と、
前記サブマウントを前記パッケージに固定する工程と、
前記光導波路デバイス入射端側における前記接着剤層の端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように、前記接着剤層を付設して、前記光導波路デバイスを前記接着剤層により前記サブマウント表面に接合する工程とを、上記の順に備えたことを特徴とするレーザモジュールの作製方法。
【請求項１９】
前記全ての工程を終了した後、前記光導波路デバイスの出射端面近傍と前記サブマウントの間に接着剤を流し込むことにより、前記光導波路デバイスの前記出射端面近傍を前記サブマウントに固定する工程を更に備えた請求項１７または１８に記載のレーザモジュールの作製方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザと光導波路デバイスがサブマウント上に実装されたレーザモジュールおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク装置は、光源の短波長化、レンズの高ＮＡ化などによって大容量化が進んできた。光源の短波長化については、コンパクトディスク装置では７８０ｎｍの近赤外光を用いるのに対し、より高密度の情報再生を実現したデジタル多用途ディスク（DVD：Digital Versatile Disc）では、６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザが用いられている。更に高密度な次世代光ディスク装置を実現するため、青色光源の実用化は必要不可欠なものとなってきている。
【０００３】
青色レーザ実現の一手段として、波長変換デバイスを用いた光導波路型擬似位相整合方式の第２高調波発生（Quasi-Phase-Matched Second-Harmonic-Generation、以下QPM−ＳＨＧと略称する）技術がある。この技術を用いたＳＨＧ青色レーザは、近年注目されている直接発光型のＧａＮ系青色半導体レーザと比較した場合、低ノイズ（−１４５ｄＢ／Ｈｚ）であり、波長及び広がり角のばらつきも小さく、基本波であるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの駆動電圧が小さい（２Ｖ）等の特長を有する。また、ＳＨＧ青色レーザを光ディスク用光源として使用するには、小型・軽量化することが必要不可欠であるが、プレーナ型直接結合ＳＨＧ青色レーザは、結合系のレンズを必要としないため、十分な小型化を実現することができる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図１３に、プレーナ型直接結合ＳＨＧ青色レーザモジュールの構成を示す。Ｓｉサブマウント１上に、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２と波長可変ＤＢＲ半導体レーザ３が実装されている。ＳＨＧデバイス２は、ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板４上に形成された、リッジ型光導波路５と周期的分極反転領域６により構成されている。ＬｉＮｂＯ3基板４は、紫外線硬化接着剤からなる接着剤層７により、サブマウント１に接合されている。サブマウント１は、Ａｇペースト８により筐体状のパッケージ９に接合されている。パッケージ９の壁には、ＳＨＧデバイス２からの出力光を取り出すための孔９ａが設けられている。
【０００５】
ＳＨＧデバイス２は、半導体レーザ３が発生する基本波光と第２高調波光の伝搬速度のずれを、周期的分極反転領域６により補償し、擬似的な位相整合条件を満足するように構成されている。基本波および高調波は、リッジ型光導波路５を導波光として伝搬するため、長い相互作用長を確保でき、高い変換効率が実現される。
【特許文献１】日本特許第3156444号公報、第４−６頁、第７図
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなＳＨＧ青色レーザモジュールを小型・軽量化、低コスト化するために、各種構成部品の小型化が望まれる。そこで、ＳＨＧデバイス２を構成するＬｉＮｂＯ3基板４の素子幅を３ｍｍから０．８５ｍｍへ、またＳｉサブマウント１については、幅を５ｍｍから２ｍｍへ、厚みを０．８ｍｍから０．３ｍｍへ縮小することで、ＳＨＧ青色レーザモジュールの小型化を試みた。
【０００７】
小型化に伴い、ＳＨＧデバイス２、サブマウント１、パッケージ９は、温度上昇時の膨張による影響を受け易くなった。ＳＨＧデバイス２は素子幅が狭くなったため、接着剤層７の幅方向では接着面積が減少することで、接着強度の低下が起こる。またサブマウント１は厚みの減少に伴い、小さな応力でも歪みやすくなり、温度上昇によるＳＨＧデバイス２と半導体レーザ３の結合ずれが、従来のデバイスサイズに比べ一層発生し易くなる。温度変化時における結合ずれは、サブマウント１への固定時のみに限らず、熱サイクル試験、高温保持試験、高温高湿試験等、モジュールの各信頼性試験においても発生する。
【０００８】
光導波路波長変換型ＳＨＧデバイスでは、高調波パワーである青色光パワーは、基本波である赤外光の結合パワーの二乗に比例するので、結合ずれによる赤外光結合パワーの低下が、青色光出力の顕著な低下を引き起こす。また、動作環境下での温度変化による結合ずれも発生し易くなり、ＳＨＧ青色レーザの温度特性に影響が現れる。すなわち、高温動作時、例えば６０℃動作時に、半導体レーザとＳＨＧデバイスの結合効率の低下による青色出力低下が顕著になる。
【０００９】
また、ＳＨＧデバイスに限らず、半導体レーザと光導波路デバイス、例えば光ファイバーをサブマウント上に固定して、光結合させる場合には、結合ずれによる結合効率の低下は同様に大きな問題である。
【００１０】
本発明の目的は、半導体レーザと光導波路デバイスをサブマウント上に固定して光結合させたレーザモジュールにおいて、その作製時における温度上昇に起因する結合ずれを回避し、作製時の歩留まりを向上させることである。また、もうひとつの目的は、作製したモジュールの保存環境下、あるいは動作環境下での温度変化による結合ずれに起因する、赤外光の結合パワー、および青色光出力の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のレーザモジュールは、サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスとを備える。前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記半導体レーザ出射端面と平行に所定の間隔を設けて第１の溝が形成されている。前記接着剤層は、前記光導波路デバイス入射端側における端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように形成されている。
【００１２】
本発明のレーザモジュールの作製方法は、サブマウントと、前記サブマウント表面に固定された半導体レーザと、前記半導体レーザと光結合するように、前記サブマウント表面に接着剤層により接合された光導波路デバイスと、前記サブマウントが固定されたパッケージとを備えたレーザモジュールを作製対象とする。
【００１３】
第一の作製方法は、前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に溝を形成して、前記半導体レーザを前記溝に対して出射端面が平行となるように前記溝の近傍の所定位置に固定する工程と、前記光導波路デバイス入射端側における前記接着剤層の端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように、前記接着剤層を付設して、前記光導波路デバイスを前記接着剤層により前記サブマウント表面に接合する工程と、前記サブマウントを前記パッケージに固定する工程とを、上記の順に備えたことを特徴とする。
【００１４】
第二の作製方法は、前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に溝を形成して、前記半導体レーザを前記溝に対して出射端面が平行となるように前記溝の近傍の所定位置に固定する工程と、前記サブマウントを前記パッケージに固定する工程と、前記光導波路デバイス入射端側における前記接着剤層の端縁が、前記第１の溝の前記半導体レーザから遠い側の縁に接する位置から前記第１の溝内に亘る範囲に位置し、かつ前記半導体レーザ出射端面には接触しないように、前記接着剤層を付設して、前記光導波路デバイスを前記接着剤層により前記サブマウント表面に接合する工程とを、上記の順に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーザモジュールによれば、サブマウント表面に、半導体レーザの出射端面近傍に位置するように第１の溝を形成することで、光導波路デバイスを固定する接着剤層の位置を、好適な範囲に制御できる。それにより、熱変化による歪みから生じる半導体レーザと光導波路デバイスの結合ズレを抑制し、赤外光の結合出力、および青色光の出力について、保存環境、および動作環境における信頼性が確保される。
【００１６】
また、溝を形成することで、光導波路デバイスを実装する際、接着剤が半導体レーザの出射端面へ回り込むことを抑制し、モジュール作製時の実装歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のレーザモジュールにおいて、前記半導体レーザの出射端面と前記接着剤層の近接端縁の距離Ｄが０ｍｍ＜Ｄ＜０．２ｍｍであることが好ましい。また、前記接着剤層が、前記光導波路デバイスの入射端面近傍の１箇所に部分的に設けられている構成とすることができる。
【００１８】
あるいは、前記接着剤層が、前記光導波路デバイスの入射端面近傍と、前記導波路デバイスの出射端面近傍の、少なくとも２箇所に部分的に設けられている構成にしてもよい。その場合、前記光導波路デバイスの出射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記光導波路デバイスの出射端面と平行に第２の溝が形成され、前記第２の溝に沿って前記出射端面近傍の接着剤層が設けられていることが好ましい。前記入射端面近傍の接着剤層の面積は、前記出射端面近傍の接着剤層の面積よりも大きいことが好ましい。
【００１９】
また好ましくは、前記光導波路デバイス入射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記第１の溝に対して平行で、前記第１の溝と前記光導波路デバイス出射端面の間に位置する第３の溝が形成された構成とする。その場合、前記第１の溝と第３の溝の距離Ｌ１は、前記光導波路デバイスの長さLに対し、１ｍｍ＜Ｌ１＜Ｌ／２であることが好ましい。
【００２０】
また好ましくは、前記光導波路デバイス出射端側に対応する領域の前記サブマウント表面に、前記第２の溝に対して平行で、前記第２の溝と前記光導波路デバイス入射端面の間に位置する第４の溝が形成された構成とする。その場合、前記第２の溝と第４の溝の距離Ｌ２は、前記光導波路デバイスの長さLに対し、１ｍｍ＜Ｌ２＜Ｌ／２であることが好ましい。
【００２１】
前記光導波路デバイスの厚みＴ１は、Ｔ１＜１ｍｍであることが好ましい。また、前記光導波路デバイスの幅ＷがＷ＜０．８５ｍｍであることが好ましい。また、前記光導波路デバイスの長さＬがＬ＞１０ｍｍであることが好ましい。また、前記サブマウントの厚みＴ２がＴ２＜０．３ｍｍであることが好ましい。
【００２２】
前記光導波路デバイスとして、QPM−ＳＨＧ（Quasi-Phase-Matched Second Harmonic Generation）デバイスを用いることができる。また、前記光導波路デバイスとして、光ファイバーを用いてもよい。
【００２３】
本発明のレーザモジュールの第１の作製方法によれば、光導波路デバイスを２箇所で接着固定する際、入射端側を接着固定後に、サブマウントをパッケージ固定し、その後、出射端側を接着固定する。そのため、サブマウントのパッケージ固定時に熱変化による歪みから生じる結合ズレを回避することができ、赤外光の結合出力、青色光の出力の信頼性が確保される。
【００２４】
第二の作製方法によれば、サブマウントをパッケージに固定した後に、光導波路デバイスをサブマウント上に接着固定する。従って、サブマウントのパッケージ固定時に熱変化による歪みから生じる結合ズレを回避する効果が、第一の作製方法より大きい。
【００２５】
第一、または第二の作製方法において好ましくは、前記全ての工程を終了した後、前記光導波路デバイスの出射端面近傍と前記サブマウントの間に接着剤を流し込むことにより、前記光導波路デバイスの前記出射端面近傍を前記サブマウントに固定する。
【００２６】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
実施の形態１におけるＳＨＧ青色レーザモジュールについて、図１Ａおよび１Ｂを参照して説明する。図１Ａは断面図、図１Ｂは平面図である。このレーザモジュールは、基本的な構成は図１３に示した従来例と同様であり、同様の要素については同一の参照番号を付して説明する。
【００２８】
Ｓｉサブマウント１０上に、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２と波長可変ＤＢＲ半導体レーザ３が実装されている。光波長変換デバイスであるＳＨＧデバイス２は、ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板４上に形成された、リッジ型光導波路５と周期的分極反転領域６により構成されている。ＬｉＮｂＯ3基板４は、紫外線硬化接着剤からなる接着剤層１１により、サブマウント１０に接合されている。サブマウント１０は、Ａｇペースト８により筐体状のパッケージ９に接合されている。パッケージ９の壁には、ＳＨＧデバイス２からの出力光を取り出すための孔９ａが設けられている。
【００２９】
本実施の形態では、サブマウント１０表面に第１の溝１２が形成されている。第１の溝１２は、ＳＨＧデバイス２をサブマウント１０上に接着剤層１１により１箇所で固定する際、接着剤層１１の位置を半導体レーザ３の出射端近傍に制御する構造として機能する。接着剤層１１の位置をそのように制御することで、モジュールの温度変化時における基本波結合パワー、および青色出力の安定性を確保することができる。その効果については、後で説明する。
【００３０】
第１の溝１２は、光軸方向に対して直交するように、例えば幅０．２ｍｍ、深さ５０μｍで、エッチングによりＶ字型に形成されている。従って第１の溝１２は、半導体レーザ３の出射端面に平行である。第１の溝１２は、通常は、半導体レーザ３の出射端面に接する位置、すなわち、半導体レーザ３の出射端面との間隔が０である位置に配置すればよい。一般的には、第１の溝１２の位置は、半導体レーザ３の出射端面との間が所定の間隔になるように、接着剤層１１を形成するための接着剤の塗布の仕方に応じて設定することができる。この第１の溝１２により、次の二つの効果が得られる。
【００３１】
１番目の効果は、第１の溝１２を基準にして接着剤層１１を位置決めし、接着剤層１１の端縁と半導体レーザ３の出射端面の距離Ｄ（図１Ａ参照）を所定の範囲内に制御するのが容易になることである。距離Ｄは、半導体レーザ３の出射端面と、接着剤層１１の近接端縁、すなわち半導体レーザ３に面する側の端縁の間隔である。ただし、ＳＨＧデバイス２の固定に寄与するのは、接着剤層１１におけるＳＨＧデバイス２と接合している部分であるから、端縁は、接着剤層１１におけるＳＨＧデバイス２と接触している部分の端縁として定義される。
【００３２】
接着剤層１１は、その端縁が第１の溝１２の半導体レーザ３から遠い側の縁に接するように付設される。但し、接着剤層１１の端縁は、一般的には直線ではなく曲線を形成しているので、「接する」とは、端縁の少なくとも一部が第１の溝１２と接している状態を意味する。また、「接する」とは、「実質的に接する」状態であればよい。すなわち、第１の溝１２の縁と接着剤層１１の端縁の平面位置が一致している状態に限らず、接着剤層１１の端縁が第１の溝１２内に入り込んでいる状態を含む。また、接着剤層１１の端縁が第１の溝１２の縁から若干離間している状態も含まれる。すなわち「実質的に接する」とは、接着剤層１１の端縁が第１の溝１２に十分に近接しており、第１の溝１２による位置決めの効果が得られる程度の若干の誤差範囲を含む。したがって実用上は、接着剤層１１の端縁は、第１の溝１２の半導体レーザ３から遠い側の縁に接する位置から第１の溝１２内に亘る範囲に位置することができる。ただし、接着剤層１１が、半導体レーザ３の出射端面には接触しないように配置されることを要する。
【００３３】
接着剤層１１の位置は、上述の距離Ｄが０．２ｍｍ以内になるように制御することが好ましい。第１の溝１２を設けることにより、そのような位置決め制御が容易になる。距離Ｄを０．２ｍｍ以内にすることによる効果に関して、図２を参照して説明する。図２の横軸は、半導体レーザ３と接着剤層１１の距離Ｄを示す。●点は、本実施の形態のモジュールにおける距離Ｄの分布を示す。距離Ｄは、ほぼ０．２ｍｍに制御されていることが判る。
【００３４】
図２の縦軸は、距離Ｄに対する赤外光結合出力の関係を示す。この関係を調べるために、ＳＨＧデバイス２を実装したサブマウントを、パッケージ内で位置決めした後、８０℃×２Ｈの熱処理（Ａｇペースト硬化条件）を行った。図２に示されるように、距離Ｄが０．２ｍｍ以下である場合、パッケージへの固定後の赤外光結合出力は、パッケージへの固定前の出力と同じである。つまり、結合ずれを起こすことなく、パッケージ内にサブマウントを固定することができていることを示す。上述のとおり、本実施の形態のモジュールの場合、距離Ｄをほぼ０．２ｍｍに制御することが可能であるため、結合ずれは十分に抑制される。なお、図２に示されるように、距離Ｄが０．２ｍｍ以下であれば赤外光結合出力が維持されるので、距離Ｄが０．２ｍｍ以下になるように制御してもよい。
【００３５】
一方、図２に示す■点は、従来のサブマウントを使用したモジュール構造（図１３）の場合の、作製されたモジュールにおける距離Ｄの分布を示す。第１の溝１２が形成されていないため、接着剤の塗布位置を制御できず、距離Ｄが、０．２ｍｍを超えてばらついている。距離Ｄが０．２ｍｍを超えた場合には、パッケージ固定後のＳＨＧデバイス２の結合ずれが大きくなり、赤外光結合出力の低下が増大する。
【００３６】
ＳＨＧデバイスを構成するＬｉＮｂＯ3基板、Ｓｉサブマウント、およびパッケージ材料であるＣｕは、それぞれ線膨張係数が異なる。そのため、パッケージへの固定のための熱処理の工程時には、常温である２５℃から８０℃に上昇することにより、各材料が互いに異なる膨張量を持ち、接着剤による固定点を基点として歪みが生じる。接着剤層が半導体レーザの出射端面に近い場合は、温度上昇時の歪みがあってもＳＨＧデバイスの固定位置は保持され、結合ずれを起こさない。しかしながら、接着剤層が半導体レーザの出射端面から遠い場合は、歪みによる結合ずれは、温度上昇時に赤外光結合出力が低下するほどに大きくなる。
【００３７】
歪みによる結合ずれが発生し易くなる主な要因としては、以下の条件が挙げられる。
【００３８】
１）ＳＨＧ素子幅が狭い（例えば０．８５ｍｍ）ことによる接着面積減少から起きる接着強度低下
２）ＳＨＧ素子長が長い（１０〜１２ｍｍ）ことによるＳＨＧ素子の光軸方向における撓み
３）Ｓｉサブマウントが薄い（例えば０．３ｍｍ）によるＳｉサブマウントの歪み
モジュールの小型化を実現するためには１）、３）に示すようにＳＨＧ素子幅の狭窄化、およびＳｉサブマウントの薄板化は必要である。またモジュールの高出力化を実現するには高い変換効率が必要であり、そのため相互作用長を長くするには２）のＳＨＧ素子長の確保も必要である。本実施の形態のように、Ｓｉサブマウント１０に第１の溝１２を形成し、接着剤層１１の位置を制御することにより、１）〜３）に示したデバイス構造を確保した状態で、パッケージへの固定後のＳＨＧ素子２の結合ずれを回避することができる。
【００３９】
このことを考慮すると、本実施の形態の構成は、以下のようなレーザモジュールに適用するのに、特に効果的である。
【００４０】
光導波路デバイスの厚みＴ１がＴ１＜１ｍｍである。このような薄型の光導波路デバイスは、基板厚みが薄いので、コスト面、およびモジュール小型化の面で有効である。
【００４１】
光導波路デバイスの幅ＷがＷ＜０．８５ｍｍである。１ウエハあたりのデバイス取れ数を増やすことができるため、コストダウンが可能であり、またモジュール小型化にも有効である。
【００４２】
光導波路デバイスの長さＬがＬ＞１０ｍｍである。光導波路デバイスの長さを長くすることで変換効率が向上し、高出力化に有効である。
【００４３】
サブマウントの厚みＴ２がＴ２＜０．３ｍｍである。サブマウント基板を薄くすることができるため、コストダウン、およびモジュールの小型化の面で有効である。
【００４４】
第１の溝１２を設けることによる２番目の効果は、接着剤層１１を形成するための紫外線硬化剤が、塗布後ＳＨＧデバイス２の実装中に、半導体レーザ３の端面へ流れ込むことを防止する作用を有することである。これについて、以下に説明する。
【００４５】
図１３に示したような溝の形成されていないサブマウント１を使用した場合について、温度変化時における結合ズレを回避するために、接着剤層７を半導体レーザ３出射端面に対して、距離を０．２ｍｍ以内に近接させるように試みた。そのために、半導体レーザ３の出射端面近傍に接着剤を塗布すると、ＳＨＧデバイス２の位置決め中に接着剤が半導体レーザ３のほうへ移動し、半導体レーザ３の端面に回り込むことが頻繁に発生した。半導体レーザ３端面に接着剤が回り込むと、半導体レーザ３の発光時に出射端面が劣化し、パワー低下を引き起こす。これに対して、本実施の形態のように溝を形成した場合には、接着剤の半導体レーザ３端面への回り込みを回避でき、ＳＨＧデバイス２の実装歩留まりが向上する。
【００４６】
第１の溝１２の位置は、半導体レーザ３の出射端面との間隔が０〜０．２ｍｍの範囲内になるように設定することが好ましい。その範囲であれば、第１の溝１２を基準にして、接着剤層１１の端縁と半導体レーザ３の出射端面の距離Ｄを、０．２ｍｍ以内に制御するが容易である。また、第１の溝１２の幅は、０．２ｍｍより小さいことが望ましい。溝幅がそれ以上になると、接着剤層１１と半導体レーザ３の距離を０．２ｍｍ未満に制御し難くなり、温度変化時に位置ずれを起こす。溝幅が狭くなるほど、接着剤層１１の位置を望ましい範囲に制御し易くなるが、反面、接着剤が半導体レーザ３側、あるいはＳＨＧデバイス２の導波路部に回り込み易くなる。その際は、逃がし溝を設けたり、あるいは溝深さを深くすることで、接着剤の回り込みを回避することができる。なお、第１の溝１２に流れ込んだ接着剤も、接着剤層厚みによってはＳＨＧデバイス２を接合する機能を果たすので、接着剤層１１の位置は、そのことも考慮して設定する必要がある。
【００４７】
さらに、本実施の形態によれば、接着剤層１１が、ＳＨＧデバイス２に対しても、その入射端面近傍（入射端から０．２ｍｍの位置）に位置することになる。通常、半導体レーザ３の出射端面とＳＨＧデバイス２の入射端面は、ほぼ０μｍの間隔で直接結合させられるからである。接着剤層１１がＳＨＧデバイス２の入射端面近傍に位置することにより、温度上昇時におけるＳＨＧデバイス２の光軸方向の膨張による影響を、以下のとおり軽減できる。
【００４８】
ＳＨＧデバイス２における接着剤による固定位置よりも入射端側の部分が温度上昇時に膨張する距離は、固定位置がＳＨＧデバイス２の入射端面から離れるほど長くなる。ＳＨＧデバイス２の線膨張係数は１４×１０-6である。従って、固定位置がＳＨＧデバイス２の入射端面から０．５ｍｍ離れている場合、２５℃から８０℃までの温度上昇に伴い、ＳＨＧデバイス２は光軸方向、すなわち半導体レーザ３出射端側に向かって、およそ０．４μｍ伸びることになる。ＳＨＧデバイス２入射端面と半導体レーザ３出射端面の間隔はほぼ０μｍであるため、温度上昇時にＳＨＧデバイス２が半導体レーザ３側に向かって膨張する長さが長いほど、半導体レーザ３やＳＨＧデバイス２が破損したり、結合ずれを起こしたりする可能性が高くなる。本実施の形態では、ＳＨＧ素子２の入射端から０．２ｍｍの位置に接着剤層１１の位置を制御することができるため、２５℃から８０℃の温度上昇時の光軸方向への膨張量はわずか０．１μｍである。従って、ＳＨＧデバイス２と半導体レーザ３に接触による結合ずれや破損が発生する可能性は、極めて低い。
【００４９】
次に、本実施の形態により作製したＳＨＧ青色レーザモジュールの各種信頼性について説明する。ＳＨＧ青色レーザモジュールを光ディスク装置に搭載するためには、保存環境下、および動作環境下での各種信頼性を確保しなければならない。
【００５０】
はじめに、保存環境下における結合パワー、および青色光出力の信頼性について説明する。本実施の形態により作製したＳＨＧ青色レーザモジュールについて、高温連続試験（１００℃×５００Ｈ）、ヒートサイクル試験（−４５℃〜８０℃（１サイクル）×２００サイクル）、および高温高湿（６０℃９０％×５００Ｈ）の環境下での結合パワーの信頼性試験をおこなった。その結果、上記信頼性試験後、結合パワーは変化することなく安定であることを確認した。従って、本実施の形態におけるモジュール構造が、十分な信頼性を有することが実証された。
【００５１】
光ディスク装置に搭載する際、ＳＨＧレーザモジュールの温度特性も重要である。ＳＨＧレーザモジュールの動作温度を１０〜６０℃まで変化させた場合の、赤外光の結合パワー特性を測定した。図３Ａおよび図３Ｂは、ＳＨＧデバイスの１０℃〜６０℃における伝達効率の温度特性を示したものである。図３Ａは、接着剤層の位置、すなわち図１に示した距離Ｄが０．５ｍｍのモジュールにおけるＳＨＧデバイスの伝達効率の温度特性を示す。伝達効率は、モジュール完成後の赤外結合出力を、半導体レーザ単体の赤外光の出力で割った値である。伝達効率の低下は、モジュールの温度特性の劣化を示している。
【００５２】
図３Ａより、常温に対する温度変化が大きいほど、伝達効率の低下が大きいことがわかる。温度変化時における光導波路内の伝搬ロスの増加、あるいはレーザのスポットサイズと光導波路の導波モードサイズの変化による結合低下は非常に小さく、無視できる。従って、伝達効率低下は、温度変化時にＳＨＧデバイス２の固定位置が、ＳＨＧデバイス、接着剤層、およびＳｉサブマウントの、熱膨張、収縮により変化し、結合効率が低下したことが原因であると考えられる。
【００５３】
一方、本実施の形態の、接着剤層位置が半導体レーザ３の出射端に近接したモジュールについては、図３Ｂに示すように、１０℃〜６０℃までのＳＨＧ青色レーザモジュールの伝達効率の温度特性は劣化することなく、温度に依らず安定した伝達効率が得られた。すなわち、モジュール動作環境下（ここでは１０℃〜６０℃）においても結合パワーが安定であることを確認し、本実施の形態におけるモジュール構造が良好な温度特性を有することが実証された。
【００５４】
本実施の形態では、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ３と光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２とを直接結合した短波長レーザモジュールの例を説明したが、これに限らず、半導体レーザと光導波路デバイスが直接結合したレーザモジュールであれば、他の形態にも同様に本実施の形態の思想を適用できる。例えば、半導体レーザの種類、および波長によらず、すべての半導体レーザの場合に適用可能である。また、光導波路デバイスについても、リッジ型光導波路に限らず、プロトン交換型光導波路や、光ファイバを含め、すべての光導波路デバイスを用いる場合に適用できる。光導波路デバイスの基板材料についても、ＬｉＮｂＯ3に限らず、石英系光導波路等、その他の光導波路材料を用いる場合にも使用できる。
【００５５】
また、本実施の形態のレーザモジュールは、光ディスク装置に限らず、光通信分野等における直接結合型光導波路レーザモジュールのすべてに適用できる。
【００５６】
上述の実施の形態においては、サブマウント１０、およびパッケージ９の材料として、熱伝導に優れたＳｉ、およびＣｕを用いた例を示したが、これに限られることはない。熱によるモジュールの歪みをできるだけ低減するためには、光導波路デバイス材料の線膨張係数に近いサブマウント材料、パッケージ材料を選択することがより望ましい。
【００５７】
サブマウント１０への第１の溝１２の形成には、上述したエッチングに限らず、カッター等による形成も適用可能である。
【００５８】
また、上述の例においては、ＳＨＧデバイス２の入射端近傍の接着剤層１１が、半導体レーザ３出射端面から０．２ｍｍの位置に位置決めされるように、幅０．２ｍｍの第１の溝１２を形成した。これに対して、第１の溝１２の幅を小さくし、さらに半導体レーザ３に近づけることで、さらなる高温上昇時（１００℃以上）の結合パワーの信頼性が確保できる。また、接着剤の塗布量を最適化することで、ＳＨＧデバイス２の幅方向、すなわち光軸と垂直な方向の接着剤層１１の長さをＳＨＧデバイス２の幅と同じ大きさにすると、接着強度が最大となり、結合パワーの信頼性の確保に有効である。
【００５９】
（実施の形態２）
実施の形態２におけるＳＨＧ青色レーザモジュールについて、図４Ａおよび４Ｂを参照して説明する。このレーザモジュールは、基本的な構成は図１Ａ、１Ｂに示した実施の形態１のものと同様であり、同様の要素については同一の参照番号を付して説明を簡略化する。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、光導波路デバイスが、ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板４を用いて作製した光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス２であり、半導体レーザ３が波長可変機能を有するＤＢＲ半導体レーザである場合を例として説明する。
【００６０】
本実施の形態では、ＳＨＧデバイス２がＳｉサブマウント１０上に、紫外線硬化接着剤からなる２箇所の接着剤層１１および１３で固定される。そして、一方の接着剤層１１の位置を、実施の形態１と同様に、サブマウント１０に設けた第１の溝１２により、半導体レーザ３の出射端近傍に制御する構造を用いる。それにより、モジュールの温度変化時における基本波結合パワー、および青色出力の安定性を確保する。他方の接着剤層１３は、ＳＨＧデバイス２の出射端近傍に配置される。
【００６１】
上述のとおり、従来のモジュール構造においては、接着剤層１１の入射端の位置が制御できないため、モジュールの温度変化時、あるいはパッケージへの固定時に、熱による材料の歪みが原因で結合パワー、青色出力が低下する。特に、本実施の形態のように、ＳＨＧデバイス２の固定箇所を２点にした場合には、固定箇所２点を基点としてモジュール材料が歪むので、応力の逃げ場がない。そのため、固定箇所が１点の場合と比べると、接着剤層の位置が結合低下に大きく影響する。図５に、２点接合の場合の、半導体レーザ３の出射端面と接着剤層１１の端縁の距離Ｄに対する赤外光結合出力の関係を示す。図５に示すように、図２に示した１点固定の場合と比較すると、パッケージへの固定後に発生する結合ずれは、接着剤層１１と半導体レーザ３の距離依存性がより顕著になる。
【００６２】
従って、Ｓｉサブマウント１０上に、半導体レーザ３出射端面と平行になるように、結合ずれ防止、接着剤回り込み防止用の第１の溝１２（幅０．２ｍｍ×深さ５０μｍ）を形成した構造は、結合ずれを回避する効果において、実施の形態１に比べてより顕著である。
【００６３】
ＳＨＧデバイス２を２箇所で固定した構造は、ＳＨＧレーザを光ディスク装置に搭載する場合、記録層が２層の光ディスク記録再生時には特に有用である。すなわち、光ピックアップにおいては、ドライブの温度変化時にも良好な信号が得られる必要がある。光ディスク装置に用いる場合、モジュール温度変化に対する発光点安定度が必要である。記録層が2層、高開口レンズ（例えばNA=0.85、波長410nm）の光ディスクシステムでは、-10〜70℃（±40℃）の温度変化に対し、発光点移動量を水平、および垂直方向ともに±1(m以下に抑える必要がある。発光点の移動量が大きいと、光ディスクのトラッキングサーボがはずれるため、再生記録動作が不安定になる。
【００６４】
しかしながら、通常、光ピックアップは温度変化に伴い発光点の位置ずれが生じ易い。特に、ＳＨＧデバイス２が入射端近傍の１点で固定されているＳＨＧ青色レーザの場合、バイメタル効果による発光点の移動量が大きくなる傾向がある。例えば、±40℃の温度変化に対し、発光点移動量が1(m以上となる測定結果が得られている。その結果、発光点位置ずれが青色光２層ディスクの場合の許容量を超えて、サーボがかからない場合もあった。
【００６５】
これに対して、ＳＨＧデバイス２の出射端面近傍も固定すれば、バイメタル効果が抑制され、発光点の位置ズレを抑制して、良好な信号が得られる。例えば、±40℃の温度変化に対し、発光点移動量が1(m以下である測定結果が得られた。従って、２層ディスク対応の光ディスク装置で使用する青色レーザモジュールでは、少なくともＳＨＧデバイス２を、入出射端面近傍位置を含んだ２箇所以上で固定することが非常に重要である。
【００６６】
光ディスク分野に限らず、プリンタ、露光等の他分野においても、発光点近傍を固定することは望ましい。なぜなら、レーザ光源の発光点を中心として装置設計や部品の位置決め等を行っているので、発光点が熱により移動することは、すべての製品において使用上問題が発生する可能性が高いからである。従って、温度変化による発光点移動量が小さい２箇所接着モジュールの有用性は高い。
【００６７】
以上のように本実施の形態によれば、結合パワー、青色パワーの温度変化時における信頼性を確保し、かつ発光点位置ずれ量を所望の範囲に抑制することが可能であり、実施の形態１と比較してより実用的である。
【００６８】
二箇所固定時の信頼性をより高めるには、接着剤層１１、１３のうち、入射端側の接着剤層１１面積を出射端側の接着剤層１３面積よりも大きくすることが有効である。結合ずれの主要因は、ＳＨＧデバイス２の入射端側での位置ずれによるものなので、入射端側の接着剤層１１の面積を大きくすることで接着強度を増大させることが、非常に有効である。
【００６９】
また、二箇所固定以外にも、熱膨張時の歪みを軽減するため、ＳＨＧデバイス２の中央部に固定箇所を一点設ける３箇所固定や、ＳＨＧデバイス２全面で固定する全面固定等の固定方法もある。しかしながら、固定点を多くするとタクトタイムが長くなったり、接着剤の量が増大することによりＳＨＧデバイス２のスムーズな位置決めができなくなる、等の問題が発生するので、複数箇所固定としては２箇所固定が最適である。
【００７０】
また、ＳＨＧデバイス２を固定する際、入射端側の接着剤層１１を、出射端側の接着剤層１３よりも先に紫外線照射により硬化させることは、ＳＨＧデバイス２の実装歩留まり向上のために、非常に有効である。何故なら、そのような手順により、出射端側の接着剤層１１を紫外線照射した際に発生する熱による光結合の位置ずれを回避できるからである。
【００７１】
なお、図４Ａ、４ＢにおけるＳｉサブマウント１０を、図６Ａ、６Ｂに示すＳｉサブマウント１４のようにすることは効果的である。Ｓｉサブマウント１４には、出射端側の接着剤層１３に対応する位置に、第２の溝１５が形成されている。それにより、ＳＨＧデバイス２の出射端側を固定する接着剤層１３を、光軸方向において正確に位置決めすることができる。接着剤層１３がＳＨＧデバイス２の出射端面に近接するほど発光点の位置ずれ量は小さくなるので、発光点位置ずれの許容量に従い、第２の溝１５の位置を決定し、接着剤層１３の位置を制御する。
【００７２】
（実施の形態３）
実施の形態３におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの作製方法について、図７Ａおよび７Ｂを参照して説明する。この作製方法は、図４Ａ、４Ｂに示したような、ＳＨＧデバイス２が２箇所で固定された構造のレーザモジュールを対象とする。本実施の形態では、ＳＨＧデバイス２をＳｉサブマウント１０に２箇所で固定する際、まず、ＳＨＧデバイス２の入射端近傍で接着剤により１箇所固定する。次にサブマウント１０を金属パッケージ９に固定した後、ＳＨＧデバイス２の出射端側を接着剤により固定する。この工程により、サブマウント１０に形成された第１の溝１２の機能を活かすとともに、作製工程での加熱に起因する歪みによる影響を受け難くなる。
【００７３】
まず図７Ａに示すように、Ｓｉサブマウント１０表面に第１の溝１２を形成する。次に第１の溝１２を基準にして波長可変半導体レーザ３を実装する。
【００７４】
次に図７Ｂに示すように、Ｓｉサブマウント１０上に、ＳＨＧデバイス２を半導体レーザ３に対して高精度に実装する。その際、第１の溝１２を基準にして形成した紫外線硬化樹脂からなる接着剤層１１により、ＳＨＧデバイス２を入射端側の１箇所で固定する。接着剤層１１が第１の溝１２で位置決めされることにより、ＳＨＧデバイス２は、半導体レーザ３出射端面との間に０．２ｍｍの距離を保持した状態で固定される。
【００７５】
次に図７Ｃに示すように、パッケージ９の所定の位置に、半導体レーザ３、およびＳＨＧデバイス２が実装されたサブマウント１０を、Ａｇペースト８を８０℃×２Ｈで熱硬化させて固定する。
【００７６】
次に図７Ｄに示すように、常温下でサブマウント１０とＳＨＧデバイス２の隙間に紫外線硬化樹脂を流し込み、その後流し込んだ接着剤を紫外線照射により硬化させて、ＳＨＧデバイス２の出射端面近くを接着剤層１３により固定する。
【００７７】
この作製方法は、ＳＨＧデバイス２をＳｉサブマウント１０に２箇所で固定した後、サブマウント１０を金属パッケージ９に固定する方法と比べると、作製したＳＨＧ青色レーザモジュールの、常温下におけるモジュールの安定性が高い。すなわち、Ｓｉサブマウント１０をパッケージ９に固定するために８０℃に加熱し、固定後に常温に戻した際、ＳＨＧデバイス２、Ｓｉサブマウント１０、および金属パッケージ９の線膨張係数の差により、それぞれが歪んだ状態となる。その際、ＳＨＧデバイス２が２点で固定された状態であると、歪みを逃がすことができず、部分的なストレスがかかり易く、結合ずれの発生の原因となる。一方、本実施の形態の作製方法によれば、ＳＨＧデバイス２が入射端部の１箇所で固定された状態で上記の工程が施されるので、部分的なストレスがかかり難い。したがって結合ずれの発生が抑制される。
【００７８】
（実施の形態４）
実施の形態４におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの作製方法について、図８Ａおよび８Ｂを参照して説明する。この作製方法も、図４Ａ、４Ｂに示したような、ＳＨＧデバイス２が２箇所で固定された構造のレーザモジュールを対象とする。本実施の形態では、まずＳｉサブマウント２をパッケージ９に固定した後に、ＳＨＧデバイス２をＳｉサブマウントに２箇所で固定する。それにより、実施の形態３の作製工法に比べ、熱による歪みによる影響をさらに受け難くなり、結合パワーの高い信頼性を確保できる。
【００７９】
まず図８Ａに示すように、Ｓｉサブマウント１０表面に第１の溝１２を形成する。次に第１の溝１２を基準にして波長可変半導体レーザ３を実装する。
【００８０】
次に図８Ｂに示すように、パッケージ９の所定の位置に、サブマウント１０を、Ａｇペースト８を８０℃×２Ｈで熱硬化させて固定する。
【００８１】
次に図８Ｃに示すように、常温下で、パッケージ９内に固定されているサブマウント１０上に、ＳＨＧデバイス２を半導体レーザ３に対して高精度に実装する。その際、第１の溝１２を基準にして形成した紫外線硬化樹脂からなる接着剤層１１により、ＳＨＧデバイス２を入射端側の１箇所を固定する。接着剤層１１が第１の溝１２で位置決めされることにより、ＳＨＧデバイス２は、半導体レーザ３出射端面との間に０．２ｍｍの距離を保持した状態で固定される。
【００８２】
次に図８Ｄに示すように、サブマウント１０とＳＨＧデバイス２の隙間に紫外線硬化樹脂を流し込み、紫外線照射により硬化させて、ＳＨＧデバイス２の出射端面近傍を接着剤層１３により固定する。
【００８３】
本実施の形態の方法により作製したＳＨＧ青色レーザが、実施の形態３の方法により作製したモジュールに比べ常温時におけるモジュールの安定性が増す理由は以下のとおりである。すなわち、実施の形態３では、サブマウント１０をパッケージ９に固定するための８０℃での熱処理の際、ＳＨＧデバイス２は入射端側近傍の一点で固定されている。固定箇所が１箇所であっても、常温に戻したときには、ＳＨＧデバイス２、Ｓｉサブマウント、金属パッケージの間に、線膨張係数の差により、ＳＨＧデバイス２にはわずかながら歪みが残留する。
【００８４】
これに対して、本実施の形態の作製方法によれば、ＳＨＧデバイス２を固定する前に熱処理を行うため、各要素間の線膨張係数の差による歪みに起因するストレスがＳＨＧデバイス２にかかることがない。従って、サブマウント１０上に、ＳＨＧデバイス２を入出射端近傍の２箇所で固定し、さらにパッケージングしたレーザモジュールについて、常温下における高い信頼性を得ることができる。
【００８５】
なお、本実施の形態においてＳＨＧデバイス２を固定するために、ＳＨＧデバイス２の入射端近傍と出射端近傍の２箇所を同時に、紫外線硬化樹脂により固定する方法を用いることもできる。
【００８６】
（実施の形態５）
実施の形態５におけるレーザモジュールについて、図９Ａ、９Ｂを参照して説明する。このレーザモジュールは、図１Ａ，１Ｂに示した構成の改良である。改良点は、Ｓｉサブマウント１６上に、第１の溝１２に平行に第３の溝１７が形成されていることである。第３の溝１７は、ＳＨＧデバイス２入射端側に対応する領域で、第１の溝１２とＳＨＧデバイス２の出射端面の間に位置する。第１の溝１２、および第３の溝１７は、幅０．２ｍｍ、深さ５０μｍで、エッチングにより形成されている。第３の溝と第１の溝１２の距離Ｌ１は、ＳＨＧデバイス２の長さＬに対して、１ｍｍ＜Ｌ１＜Ｌ／２の範囲に設定される。
【００８７】
第１の溝１２を設けることにより、実施の形態１に記載したように、半導体レーザ３と接着剤層１１の距離を０．２ｍｍに維持しながらＳＨＧデバイス２を固定することができる。さらに、第３の溝１７を設けることにより、接着面積の制御が可能である。つまり、距離Ｌ１の設計によって、所望の接着剤層寸法、接着面積を精度良く得ることができる。
【００８８】
本実施の形態に基づく一例では、Ｌ１＝２ｍｍとして、モジュール作製をおこなった。それにより、ＳＨＧデバイス２の長手方向における接着剤層１１の寸法を一定に制御し、安定した接着強度を得ることができた。また、一対の対称な溝を形成することにより、接着剤層１１の厚み分布を均一化することができ、より安定した接着強度を得ることができた。十分な接着強度を得るためには、Ｌ１＞１ｍｍとすることが効果的であった。
【００８９】
（実施の形態６）
実施の形態６におけるレーザモジュールについて、図１０Ａ、１０Ｂを参照して説明する。このレーザモジュールは、図６Ａ，６Ｂに示した２箇所を固定する構成の改良である。改良点は、Ｓｉサブマウント１８上に、第１の溝１２に平行に第３の溝１７が形成され、第２の溝１５に平行に第４の溝１９が形成されていることである。第３の溝１７は、実施の形態５の場合と同様である。第４の溝１９は、ＳＨＧデバイス２出射端側に対応する領域で、第２の溝１５とＳＨＧデバイス２の入射端面の間に位置する。
【００９０】
第４の溝１９は、第３の溝１７と同様、接着剤面積を制御するために設けられる。すなわち、本実施の形態では、第２の溝１５と第４の溝１９を設けることにより、接着剤層１３を、所望の接着面積、接着剤形状に制御する。そのために、第２の溝１５と第４の溝１９の距離Ｌ２は、ＳＨＧデバイス２の長さLに対し、１ｍｍ＜Ｌ２＜Ｌ／２の範囲に設定される。
【００９１】
本実施の形態に基づく一例では、Ｌ１＝３ｍｍ、Ｌ２＝２ｍｍに設計し、モジュール作製をおこなった。それより、ＳＨＧデバイス２の長手方向における入射端側、出射端側の接着剤層１１、１３の寸法をそれぞれ一定に制御することができた。作製されたレーザモジュールは、安定した接着剤層寸法、接着強度を得ることができた。また、一対の対称な溝を形成することにより、接着剤層の厚み分布も均一化することができるため、より安定した接着強度を得ることができた。
【００９２】
本実施の形態で述べたモジュール構造によれば、温度変化にともなう歪による影響を低減でき、さらに入射端、および出射端側の接着剤の強度をより高めることができる。ＳＨＧデバイス２の出射端側で十分な接着強度を得るためには、Ｌ２＞１ｍｍとすることが効果的であった。
【００９３】
（実施の形態７）
実施の形態７におけるレーザモジュールについて、図１１を参照して説明する。このレーザモジュールは、図１０Ａ、１０Ｂに示した構成の改良である。改良点は、Ｓｉサブマウント２０上に形成された、第１〜第４の溝２１〜２４が、一定の幅ではなく、両端部で幅が広がった形状を有することである。
【００９４】
この溝形状によれば、幅が広がった両端部が、接着剤の溜まり部分として機能する。従って、接着剤を多めに塗布した場合であっても、接着剤が半導体レーザ３の端面に流れ込むことを抑制する効果が得られる。
【００９５】
（実施の形態８）
実施の形態８におけるレーザモジュールについて、図１２Ａ、１２Ｂを参照して説明する。このレーザモジュールは、光導波路デバイスとして、上述の実施の形態におけるＳＨＧデバイスに代えて、光ファイバー２５を用いた構成を有する。基本的な構成は、図４Ａ、４Ｂに示したものと同様であり、サブマウント１０上に形成された第１の溝１２により接着剤層１１の位置が制御される。接着剤層１１により、光ファイバー２５の入射端面がサブマウント１０に固定され、半導体レーザ３の出射端面に対して位置決めされる。光ファイバー２５の出射側も、接着剤層１３によりサブマウント１０に固定されている。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明によれば、光導波路デバイスを固定する接着剤層を好適な範囲に位置させて、熱変化による歪みに起因して生じる結合ズレを抑制することができる。その結果、赤外光の結合出力、青色光の出力の、保存環境、動作環境における高い信頼性が確保され、光ピックアップ等に適したレーザモジュールを、歩留まりよく作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図
【図１Ｂ】同ＳＨＧ青色レーザモジュールの平面図
【図２】１箇所接合の場合における接着剤層と半導体レーザの距離に対する赤外光結合出力の関係を示す図
【図３Ａ】従来のＳＨＧ青色レーザモジュールの温度特性を示す図
【図３Ｂ】実施の形態１のＳＨＧ青色レーザモジュールの温度特性を示す図
【図４Ａ】本発明の実施の形態２におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図
【図４Ｂ】同ＳＨＧ青色レーザモジュールの平面図
【図５】２箇所接合の場合における接着剤層と半導体レーザの距離に対する結合パワーの関係を示す図
【図６Ａ】本発明の実施の形態２における他の例のＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図
【図６Ｂ】同ＳＨＧ青色レーザモジュールの平面図
【図７】実施の形態３におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの作製工程図
【図８】実施の形態４におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの作製工程図
【図９Ａ】本発明の実施の形態５におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図
【図９Ｂ】同ＳＨＧ青色レーザモジュールの平面図
【図１０Ａ】本発明の実施の形態６におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図
【図１０Ｂ】同ＳＨＧ青色レーザモジュールの平面図
【図１１】本発明の実施の形態７におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの平面図
【図１２Ａ】本発明の実施の形態８におけるＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図
【図１２Ｂ】同ＳＨＧ青色レーザモジュールの平面図
【図１３】従来のＳＨＧ青色レーザモジュールの断面図
【国際調査報告】
2004049526.tif 000016
2004049526.tif 000017
2004049526.tif 000018
2004049526.tif 000019