(57)【要約】 【課題】  レーザモジュールの組立装置において、合波ビーム生成手段と光ファイバとの調芯を効率よく実施する。【解決手段】  レーザモジュールの組立装置６は、合波ビームの設計上のビーム中心軸をｚ軸とし、ｚ軸に交わる平面をｘｙ平面としたとき、各レーザ素子について、レーザ素子を単独点灯した際の、任意のｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上の出射光のビーム中心位置を測定するビーム中心位置測定手段７Ｘと、各レーザ素子について得られる、少なくとも１つのｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置と設計上のレーザ素子の発光点位置とからなるビーム位置情報、あるいは、各レーザ素子について得られる、ｚ位置の異なる複数のｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置からなるビーム位置情報に基づいて、複数のレーザ素子からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｚ位置を求める集光点計算手段７１とを備えている。【選択図】  図４
2007065463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ素子及び該複数のレーザ素子からの出射光を集光する集光光学系を備え、前記複数のレーザ素子からの出射光が合波された合波ビームを生成する合波ビーム生成手段と、前記合波ビームが入射する光ファイバとを光学的に結合して、
前記複数のレーザ素子と前記集光光学系と前記光ファイバとを備えたレーザモジュールを組み立てるレーザモジュールの組立装置において、
前記合波ビームの設計上のビーム中心軸をｚ軸とし（原点は任意）、該ｚ軸に交わる一つの平面をｘｙ平面としたとき、
前記複数のレーザ素子の各々について、該１個のレーザ素子を単独点灯した際の、少なくとも１つの任意のｚ位置における前記ｘｙ平面と平行な平面上の該レーザ素子の出射光のビーム中心位置を測定するビーム中心位置測定手段と、
前記各レーザ素子について得られる、少なくとも１つのｚ位置における前記ｘｙ平面と平行な平面上の前記ビーム中心位置の測定データと設計上の該レーザ素子の発光点位置とからなるビーム位置情報、あるいは、前記各レーザ素子について得られる、ｚ位置の異なる複数の前記ｘｙ平面と平行な平面上の前記ビーム中心位置の測定データからなるビーム位置情報に基づいて、前記複数のレーザ素子からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さい前記ｘｙ平面と平行な平面のｚ位置を求める集光点計算手段とを備えたことを特徴とするレーザモジュールの組立装置。
【請求項２】
前記ビーム位置情報、及び／又は前記集光点計算手段による前記ｚ位置の計算結果を記憶する記憶手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュールの組立装置。
【請求項３】
前記ビーム中心位置測定手段は、
前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバをｘｙ方向に相対移動させるｘｙ方向相対移動手段と、前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバをｚ方向に相対移動させるｚ方向相対移動手段と、前記合波ビーム生成手段と前記光ファイバとが任意の相対位置で光学的に結合されたときの該光ファイバからの光出力を測定する光出力測定手段とを備え、
前記ｚ方向相対移動手段により、前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバの光入射面を前記ビーム中心位置の測定を行うｚ位置に相対配置し、該配置で、前記ｘｙ方向相対移動手段による前記光ファイバのｘｙ方向相対移動と前記光出力測定手段による前記光出力の測定とを実施して、該光出力が最大となる前記光ファイバの前記光入射面の中心位置を前記ビーム中心位置として求めるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザモジュールの組立装置。
【請求項４】
前記ｚ方向相対移動手段により、前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバの前記光入射面を前記集光点計算手段により計算された前記ｚ位置に相対配置し、
その後さらに該光ファイバの前記合波ビーム生成手段に対する相対位置の微調整を行って、前記合波ビームの前記光ファイバからの光出力が最大となる該光ファイバの前記相対位置を測定し、該相対位置で、前記合波ビーム生成手段と前記光ファイバとを固定するものであることを特徴とする請求項３に記載のレーザモジュールの組立装置。
【請求項５】
前記ビーム中心位置測定手段をなす、前記ｘｙ方向相対移動手段と前記ｚ方向相対移動手段と前記光出力測定手段とが、前記合波ビームの前記光ファイバからの光出力が最大となる該光ファイバの前記相対位置を測定する手段を兼ねていることを特徴とする請求項４に記載のレーザモジュールの組立装置。
【請求項６】
前記レーザモジュールは、
前記合波ビーム生成手段が、前記複数のレーザ素子及び前記集光光学系が光出射側に開口部を有する筐体に収容されたレーザユニットからなり、
該レーザユニットの前記筐体に、前記光ファイバの光入射側端部が介挿される筒状部を有し、前記開口部を覆う光ファイバ固定部材が取り付けられ、
前記合波ビーム生成手段と前記光ファイバとの固定前において、前記光ファイバ固定部材が前記筐体に対してｘｙ方向に相対移動自在とされ、前記光ファイバが前記筒状部に対してｚ方向に相対移動自在とされたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザモジュールの組立装置。
【請求項７】
複数のレーザ素子及び該複数のレーザ素子からの出射光を集光する集光光学系を備え、前記複数のレーザ素子からの出射光が合波された合波ビームを生成する合波ビーム生成手段と、前記合波ビームが入射する光ファイバとを光学的に結合して、
前記複数のレーザ素子と前記集光光学系と前記光ファイバとを備えたレーザモジュールを組み立てるレーザモジュールの組立方法において、
前記合波ビームの設計上のビーム中心軸をｚ軸とし（原点は任意）、該ｚ軸に交わる一つの平面をｘｙ平面としたとき、
前記複数のレーザ素子の各々について、該１個のレーザ素子を単独点灯した際の、少なくとも１つの任意のｚ位置における前記ｘｙ平面と平行な平面上の該レーザ素子の出射光のビーム中心位置を測定するビーム中心位置測定工程と、
前記各レーザ素子について得られる、少なくとも１つのｚ位置における前記ｘｙ平面と平行な平面上の前記ビーム中心位置の測定データと設計上の該レーザ素子の発光点位置とからなるビーム位置情報、あるいは、前記各レーザ素子について得られる、ｚ位置の異なる複数の前記ｘｙ平面と平行な平面上の前記ビーム中心位置の測定データからなるビーム位置情報に基づいて、前記複数のレーザ素子からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さい前記ｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置を求める集光点計算工程とを有することを特徴とするレーザモジュールの組立方法。
【請求項８】
前記ビーム中心位置測定工程は、
前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバの光入射面を前記ビーム中心位置の測定を行うｚ位置に相対配置し、該配置で、前記光ファイバのｘｙ方向相対移動と前記光ファイバからの光出力の測定とを実施して、該光出力が最大となる前記光ファイバの前記光入射面の中心位置を前記ビーム中心位置として求める工程であることを特徴とする請求項７に記載のレーザモジュールの組立方法。
【請求項９】
前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバの前記光入射面を前記集光点計算工程により計算された前記ｚ位置に相対配置する光ファイバ配置工程と、
前記光ファイバの前記合波ビーム生成手段に対する相対位置の微調整を行って、前記合波ビームの前記光ファイバからの光出力が最大となる該光ファイバの前記相対位置を測定する位置微調整工程と、
該位置微調整工程で測定された前記光ファイバの前記相対位置で、前記合波ビーム生成手段と前記光ファイバとを固定する固定工程とをさらに有することを特徴とする請求項７又は８に記載のレーザモジュールの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザ素子からの出射光を合波する合波ビーム生成手段と光ファイバとを光学的に結合してレーザモジュールを組み立てる、レーザモジュールの組立装置及び組立方法に係り、特に合波ビーム生成手段と光ファイバとの調芯技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１個のレーザ素子及び集光光学系を備えたレーザユニットと光ファイバとを光学的に結合してレーザモジュールを組み立てる組立装置が開示されている。
【０００３】
上記レーザモジュールでは、集光点と光ファイバのコア中心とを高精度に合わせることが重要である。ビーム中心軸をｚ軸とし（原点は任意）、このｚ軸に交わる平面をｘｙ平面とする。
【０００４】
特許文献１の組立装置は、レーザユニットをｘｙ方向に移動するｘｙ方向移動手段と、光ファイバをｚ方向に移動するｚ方向移動手段と、レーザユニットと光ファイバとが任意の位置で結合されたときの光ファイバからの光出力を測定する光出力測定手段とを備えたものである。
【０００５】
かかる組立装置では、集光点と光ファイバのコア中心とが完全に一致するときに光出力が最大となることを利用して、以下のように調芯及び固定が行われる。
【０００６】
はじめに、レーザユニットを固定して光ファイバを任意のｚ位置に配置し、その後、レーザユニットをｘｙ平面で移動させながら光ファイバからの出力を測定し、光ファイバが上記ｚ置にあるときに光出力が最大となるレーザユニットのｘｙ位置を求める。この操作を光ファイバのｚ位置を変えて行う。以上の操作により、光出力が最大となるレーザユニットのｘｙ位置と光ファイバのｚ位置との組合わせ（このときの光ファイバの光入射面の中心位置が集光点）が求まるので、この位置で、レーザユニットと光ファイとを固定する。上記操作は、大まかな刻みで粗調芯行った後、小刻みの微調芯を行って実施され、光出力が最大となる点を高精度に求めている。
【０００７】
特許文献２には、レーザユニットからの出射光の任意のｚ位置における光強度分布を撮像素子により測定し、画像処理により上記ｚ位置において光出力が最大となるｘｙ位置を求め、この操作をｚ位置を変えて行って、光出力が最大となるｘｙｚ位置（集光点）を求め、この位置に光ファイバを配置してレーザユニットと光ファイバとを固定するレーザモジュールの組立装置が開示されている。
【特許文献１】特許第2970508号公報
【特許文献２】特開2003-177285号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２に記載の組立装置は、１個のレーザ素子を用いたレーザモジュールを対象としたものである。近年、高輝度高出力を得るために、複数のレーザ素子を用い、複数のレーザ素子からの出射光を合波して光ファイバに入射させる合波レーザモジュールが検討されている。以下、合波レーザモジュールにおいて、複数のレーザ素子及び集光光学系を備え、複数のレーザ素子からの出射光が合波された合波ビームを生成する光学系を「合波ビーム生成手段」と称す。合波ビーム生成手段は、複数のレーザ素子と集光光学系とが筐体に収容されたレーザユニットでもよいし、複数のレーザ素子と集光光学系とがユニット化されていない光学系でもよい。
【０００９】
１個のレーザ素子を用いるレーザモジュールであれば、あるｘｙ平面における出射光の光強度分布は、ビーム中心の光強度が最も大きくビーム中心から離れるにつれて光強度が低下するガウス分布のような分布を呈するので、集光点を絞りやすく、集光点を求めやすい。
【００１０】
これに対して、合波モジュールでは、上記光強度分布を有する出射光が複数のレーザ素子から出射されて重なり合った合波ビームに対して、集光点を求めなければならない。しかも、個々のレーザ素子の集光点のｚ位置は通常一致しない。したがって、集光点を絞ることが難しく、合波ビーム生成手段に対する光ファイバの相対位置を広範囲に渡って変えながら光出力を測定し、光出力が最大となる光ファイバの相対位置（集光点）を網羅的に探索する必要があり、調芯には多大な時間と労力を要する。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のレーザ素子からの出射光が合波された合波ビームを生成する合波ビーム生成手段と光ファイバとの調芯を効率よくしかも高精度に実施することが可能な、レーザモジュールの組立装置及び組立方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のレーザモジュールの組立装置は、
複数のレーザ素子及び該複数のレーザ素子からの出射光を集光する集光光学系を備え、前記複数のレーザ素子からの出射光が合波された合波ビームを生成する合波ビーム生成手段と、前記合波ビームが入射する光ファイバとを光学的に結合して、
前記複数のレーザ素子と前記集光光学系と前記光ファイバとを備えたレーザモジュールを組み立てるレーザモジュールの組立装置において、
前記合波ビームの設計上のビーム中心軸をｚ軸とし（原点は任意）、該ｚ軸に交わる一つの平面をｘｙ平面としたとき、
前記複数のレーザ素子の各々について、該１個のレーザ素子を単独点灯した際の、少なくとも１つの任意のｚ位置における前記ｘｙ平面と平行な平面上の該レーザ素子の出射光のビーム中心位置を測定するビーム中心位置測定手段と、
前記各レーザ素子について得られる、少なくとも１つのｚ位置における前記ｘｙ平面と平行な平面上の前記ビーム中心位置の測定データと設計上の該レーザ素子の発光点位置とからなるビーム位置情報、あるいは、前記各レーザ素子について得られる、ｚ位置の異なる複数の前記ｘｙ平面と平行な平面上の前記ビーム中心位置の測定データからなるビーム位置情報に基づいて、前記複数のレーザ素子からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さい前記ｘｙ平面と平行な平面のｚ位置を求める集光点計算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のレーザモジュールの組立装置においては、ｚ軸と交わる任意の平面をｘｙ平面と設定することができるが、ｚ軸と直交する平面をｘｙ平面と設定することが好ましい。
【００１４】
前記ビーム中心位置測定手段は、
前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバをｘｙ方向に相対移動させるｘｙ方向相対移動手段と、前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバをｚ方向に相対移動させるｚ方向相対移動手段と、前記合波ビーム生成手段と前記光ファイバとが任意の相対位置で光学的に結合されたときの該光ファイバからの光出力を測定する光出力測定手段とを備え、
前記ｚ方向相対移動手段により、前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバの光入射面を前記ビーム中心位置の測定を行うｚ位置に相対配置し、該配置で、前記ｘｙ方向相対移動手段による前記光ファイバのｘｙ方向相対移動と前記光出力測定手段による前記光出力の測定とを実施して、該光出力が最大となる前記光ファイバの前記光入射面の中心位置を前記ビーム中心位置として求めるものであることが好ましい。
【００１５】
本発明のレーザモジュールの組立装置は、前記ｚ方向相対移動手段により、前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバの前記光入射面を前記集光点計算手段により計算された前記ｚ位置に相対配置し、その後さらに該光ファイバの前記合波ビーム生成手段に対する相対位置の微調整を行って、前記合波ビームの前記光ファイバからの光出力が最大となる該光ファイバの前記相対位置を測定し、該相対位置で、前記合波ビーム生成手段と前記光ファイバとを固定するものであることが好ましい。
【００１６】
本発明のレーザモジュールの組立方法は、
複数のレーザ素子及び該複数のレーザ素子からの出射光を集光する集光光学系を備え、前記複数のレーザ素子からの出射光が合波された合波ビームを生成する合波ビーム生成手段と、前記合波ビームが入射する光ファイバとを光学的に結合して、
前記複数のレーザ素子と前記集光光学系と前記光ファイバとを備えたレーザモジュールを組み立てるレーザモジュールの組立方法において、
前記合波ビームの設計上のビーム中心軸をｚ軸とし（原点は任意）、該ｚ軸に交わる一つの平面をｘｙ平面としたとき、
前記複数のレーザ素子の各々について、該１個のレーザ素子を単独点灯した際の、少なくとも１つの任意のｚ位置における前記ｘｙ平面と平行な平面上の該レーザ素子の出射光のビーム中心位置を測定するビーム中心位置測定工程と、
前記各レーザ素子について得られる、少なくとも１つのｚ位置における前記ｘｙ平面と平行な平面上の前記ビーム中心位置の測定データと設計上の該レーザ素子の発光点位置とからなるビーム位置情報、あるいは、前記各レーザ素子について得られる、ｚ位置の異なる複数の前記ｘｙ平面と平行な平面上の前記ビーム中心位置の測定データからなるビーム位置情報に基づいて、前記複数のレーザ素子からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さい前記ｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置を求める集光点計算工程とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
前記ビーム中心位置測定工程は、
前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバの光入射面を前記ビーム中心位置の測定を行うｚ位置に相対配置し、該配置で、前記光ファイバのｘｙ方向相対移動と前記光ファイバからの光出力の測定とを実施して、該光出力が最大となる前記光ファイバの前記光入射面の中心位置を前記ビーム中心位置として求める工程であることが好ましい。
【００１８】
本発明のレーザモジュールの組立方法は、
前記合波ビーム生成手段に対して前記光ファイバの前記光入射面を前記集光点計算工程により計算された前記ｚ位置に相対配置する光ファイバ配置工程と、
前記光ファイバの前記合波ビーム生成手段に対する相対位置の微調整を行って、前記合波ビームの前記光ファイバからの光出力が最大となる該光ファイバの前記相対位置を測定する位置微調整工程と、
該位置微調整工程で測定された前記光ファイバの前記相対位置で、前記合波ビーム生成手段と前記光ファイバとを固定する固定工程とをさらに有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のレーザモジュールの組立装置は、
複数のレーザ素子の各々について、１個のレーザ素子を単独点灯した際の、少なくとも１つの任意のｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上の出射光のビーム中心位置を測定するビーム中心位置測定手段と、
各レーザ素子について得られる、少なくとも１つのｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定データと設計上のレーザ素子の発光点位置とからなるビーム位置情報、あるいは、各レーザ素子について得られる、ｚ位置の異なる複数のｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定データからなるビーム位置情報に基づいて、複数のレーザ素子からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置を求める集光点計算手段とを備える構成を採用している。
【００２０】
かかる構成では、光ファイバをｚ方向に相対移動させることなく、複数のレーザ素子からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置、すなわち合波ビームの集光点のｚ位置を計算で求めることができるので、合波ビームの集光点を絞る操作が容易である。
【００２１】
また、合波ビームの集光点のｚ位置の計算に必要なビーム位置情報は、１個のレーザ素子を単独点灯して、少なくとも１つの任意のｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上の出射光のビーム中心位置を測定して得る構成としている。本発明のレーザモジュールの組立装置は、実測データに基づいて合波ビームの集光点のｚ位置を求める構成としているので、合波ビームの集光点のｚ位置を計算で精度よく求めることができる。１個のレーザ素子からの出射光に対してビーム中心位置を実測すればよいので、測定も容易である。
【００２２】
本発明では、上記のように合波ビームの集光点を計算で求めて粗調芯を行い、その後必要に応じて、位置の微調整を行って合波ビームの集光点を実測し、調芯を完了する構成とすることができる。すなわち、最終的には、計算上の合波ビームの集光点ではなく、実測した合波ビームの集光点に合わせて、光ファイバの光入射面を相対配置し、合波ビーム生成手段と光ファイバとを固定することができる。かかる構成では、光ファイバの光入射面の中心（コア中心）と合波ビームの集光点とを高精度に一致させることができ、好ましい。本発明では、合波ビームの集光点を計算で求めてから合波ビームの集光点を実測するので、はじめから合波ビームの集光点の測定を行う場合に比して、はるかに測定も容易である。
【００２３】
以上のように、本発明によれば、合波ビーム生成手段と光ファイバとの調芯を効率よくしかも高精度に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（レーザモジュール）
本発明はレーザモジュールの組立装置及び組立方法に関するものであるが、組立装置及び組立方法に先立ち、図面を参照して、本発明により製造されるレーザモジュールの構成例について説明する。
【００２５】
図１は、レーザモジュールをなす後記レーザパッケージのパッケージベースとパッケージフレームとを取り出して示す斜視図である。図２及び図３は各々、レーザモジュール全体のモジュール中心軸を通るｘ方向断面図及びｙ方向断面図である。レーザモジュールのモジュール中心軸をｚ軸とし（原点は任意）、ｚ＝0においてｚ軸に直交する面をｘｙ平面としてある。便宜上、パッケージベースの短手方向をｘ軸、長手方向をｙ軸としてある。
【００２６】
上記のように、ｚ軸と直交する平面をｘｙ平面と設定することが好ましいが、ｚ軸と交わる任意の平面をｘｙ平面と設定することも差し支えない。
【００２７】
図示するレーザモジュール１はいわゆるピッグテール型の合波レーザモジュールであり、光源である複数のレーザ素子１１及び複数のレーザ素子１１からの出射光を集光する集光レンズ（集光光学系）４１、４２を備え、複数のレーザ素子１１からの出射光が合波された合波ビームを生成するレーザユニット（合波ビーム生成手段）２と、合波ビームが入射する光ファイバ５１を含む光ファイバユニット５とが連結（光学的に結合）されてユニット化されたモジュールである。複数のレーザ素子１１からの出射光及び合波ビームに符号Ｌを付してある。
【００２８】
レーザユニット２は、複数のレーザ素子１１が気密封止されたレーザパッケージ１０を含むレーザパッケージユニット３と、集光レンズ４１、４２を含む集光光学系ユニット４とが連結されたユニットである。
【００２９】
レーザパッケージ１０は、パッケージ２０内に、複数のレーザ素子１１と複数のレーザ素子１１からの出射光を平行光束化する複数のコリメートレンズ１４とが気密封止されたものである。パッケージ２０は、パッケージベース２１と、パッケージベース２１に熔接固定されたパッケージフレーム２２と、パッケージフレーム２２に固定され、透光性窓２３ａが取り付けられたパッケージリッド２３とから構成されている。
【００３０】
パッケージベース２１は、ｙ方向がｘ方向よりも長い略矩形の板状部材であり、パッケージフレーム２２は、一辺の長さがパッケージベース２１のｘ方向の長さと略等しい平面視略正方形の角筒状部材である。気密性を考慮すれば、パッケージベース２１とパッケージフレーム２２との熔接は、抵抗熔接（シーム熔接）が好ましい。パッケージ２０内には、不活性ガスが封入されている。
【００３１】
レーザ素子１１としては特に制限なく、ＧａＮ系（３７０〜４５０ｎｍ）、ＡｌＧａＩｎＰ系（５８０〜６９０ｎｍ）、ＩｎＧａＰ系（６５０〜１０００ｎｍ）、ＡｌＧａＡｓ系（７００〜１０００ｎｍ）、ＧａＡｓＰ系（７００〜１０００ｎｍ）、ＩｎＧａＡｓ系（１０００〜３５００ｎｍ）、ＩｎＡｓＰ系（１０００〜３５００ｎｍ）等の半導体レーザ素子等が挙げられる。（）内の数字は発振波長域を示す。
【００３２】
複数のレーザ素子１１は、レーザ素子基板１３に突設された複数の放熱ブロック１２に各々、光出射面が透光性窓２３ａと対向するよう実装されている。レーザ素子基板１３がパッケージベース２１の内面に固定されている。複数のコリメートレンズ１４は、レーザ素子基板１３に固定されたレンズ保持ブロック１５に保持されて、パッケージ２０内に固定されている。
【００３３】
レーザ素子１１の個数及び配列パターンに制限はなく、レーザ素子１１をｘ方向に４個ｙ方向に２個マトリクス状に配列し、計８個のレーザ素子１１を用いた合波レーザモジュールを例として図示してある。図示例では、コリメートレンズ１４は、レーザ素子１１の個数と配列パターンに対応して、計８個備えられている。
【００３４】
レーザ素子１１に駆動電流を供給するリード線等の配線類１６が、パッケージフレーム２２から外部に引き出されている。
【００３５】
レーザパッケージユニット３には、レーザパッケージ１０の他に、レーザパッケージ１０を集光光学系ユニット４と連結するための連結部材３１（図３参照）が備えられている。連結部材３１は、パッケージベース２１上であってパッケージフレーム２２より外側の部分に突設され、パッケージフレーム２２のｘ方向に平行な両側面を覆う部材である。連結部材３１は、パッケージベース２１に固定ネジ３２により固定されている。
【００３６】
集光光学系ユニット４は、複数のレーザ素子１１からの出射光のｘ方向成分を集光する第１の集光レンズ４１と、複数のレーザ素子１１からの出射光のｙ方向成分を集光する第２の集光レンズ４２と、これら集光レンズ４１、４２を共に保持する略円筒状の集光レンズホルダ４３とから構成されている。
【００３７】
第１の集光レンズ４１は、光入射面にｙ軸を対称軸とする対称凸面を有するシリンドリカルレンズであり、第２の集光レンズ４２は、光入射面にｘ軸を対称軸とする対称凸面を有するアナモルフィックレンズである。集光レンズ４１、４２の組合せは適宜設計できる。
【００３８】
集光レンズホルダ４３は、ホルダ本体４３ａとレーザパッケージユニット３との連結用である連結部材４３ｂとから構成され、これらホルダ本体４３ａと連結部材４３ｂとは固定ネジ４４により固定されている。集光レンズホルダ４３の光出射側は開口している。集光レンズホルダ４３の光出射側開口部に符号４３ｅを付してある。ホルダ本体４３ａの内部に、集光レンズ４１、４２を各々保持する、レンズ保持面が平坦な保持台４３ｃ、４３ｄが設けられている。
【００３９】
レーザモジュール１においては、レーザパッケージユニット３のパッケージベース２１と連結部材３１、及び集光光学系ユニット４の集光レンズホルダ４３により、レーザユニット２の筐体が構成されている。
【００４０】
光ファイバ５１は、光ファイバ５１の光入射側端部がフェルール５２に挿入固定され、フェルール５２がフェルール５２の外径に略等しい内径の略筒状の光ファイバパッケージ５３に挿入固定された光ファイバユニット５の形態で、集光光学系ユニット４に取り付けられるようになっている。光ファイバ５１としては制限なく、コア径５０〜６０μｍのマルチモード光ファイバ等が好ましく用いられる。
【００４１】
光ファイバパッケージ５３の光入射側端面は、フェルール５２の光入射側端面よりレーザパッケージユニット３側に突出しており、光ファイバパッケージ５３内において、光ファイバパッケージ５３の光入射側端面とフェルール５２の光入射側端面との間はテーパ状に拡径され、合波ビームＬが通る光通過孔５４が設けられている。光ファイバパッケージ５３の光入射側端面には、光通過孔５４を閉じる透光性窓５５が取り付けられている。透光性窓５５は光ファイバ５１の光入射面を保護する機能を有する。
【００４２】
集光光学系ユニット４の集光レンズホルダ４３には、その光出射側端面に光ファイバユニット５との連結用である光ファイバ固定部材４５が取り付けられている。この光ファイバ固定部材４５は、円板状部４５ａと、円板状部４５ａを貫通する形態で円板状部４５ａと一体形成された円筒状部４５ｂとからなり、円筒状部４５ｂの内径が光ファイバパッケージ５３の外径に略等しく設定された、集光レンズホルダ４３の光出射側開口部４３ｅを覆う部材である。
【００４３】
レーザユニット２内において、複数のレーザ素子１１、コリメータレンズ１４、及び集光レンズ４１、４２は、合波ビームＬのビーム軸がモジュール中心軸と略一致するよう、高精度に位置が調整されている。
【００４４】
レーザモジュール１は、レーザユニット２と光ファイバユニット５との調芯を高精度に実施した後、これらユニット同士を固定して、製造される。
【００４５】
レーザユニット２と光ファイバユニット５との固定前においては、光ファイバ固定部材４５が集光レンズホルダ４３の光出射側端面上においてｘｙ方向に相対移動自在とされ、光ファイバユニット５が光ファイバ固定部材４５の円筒状部４５ｂ内をｚ方向に相対移動自在とされ、光ファイバ５１の光入射面上のコア中心と合波ビームＬの集光点とが略一致する位置（例えば、光ファイバ５１の光入射面上の集光ビーム径：３０μｍ）に調整された後、集光レンズホルダ４３と光ファイバ固定部材４５との固定、及び光ファイバ固定部材４５の円筒状部４５ｂと光ファイバユニット５との固定（いずれも熔接固定や接着固定等）が実施されるようになっている。
【００４６】
レーザモジュール１は、以上のように構成されている。
【００４７】
（レーザモジュールの組立装置）
次に、図面を参照して、上記レーザモジュール１を組み立てる場合を例として、本発明に係る実施形態のレーザモジュールの組立装置、及びこれを用いたレーザモジュールの組立方法について、説明する。図４は、レーザモジュールの組立装置の構成を示す概略図（図２に対応した断面図）であり、図５は、ビーム中心位置測定工程と集光点計算工程とを説明するための説明図である。
【００４８】
レーザモジュールの組立装置６は、ある条件範囲内において光出力が最大となるレーザユニット２（合波ビーム生成手段）に対する光ファイバ５１の相対位置（光出力ピーク位置）を測定する光出力ピーク位置測定手段７と、光出力ピーク位置測定手段７による測定データに基づいて合波ビームＬの集光点のｚ位置を計算し、該計算結果に基づいてレーザユニット２と光ファイバユニット５とを配置する制御を行う制御手段８とから概略構成されている。
【００４９】
レーザモジュールの組立装置６において、ｘ〜ｚ軸は図１〜図３に示したレーザモジュール１に対応しており、ｚ軸は合波ビームＬの設計上のビーム中心軸（原点は任意）であり、ｚ軸に直交する面がｘｙ平面である。
【００５０】
光出力ピーク位置測定手段７は、レーザユニット２に取り付けられた光ファイバ固定部材４５の円筒状部４５ｂを把持して、光ファイバ固定部材４５をｘｙ方向に移動させるｘｙ方向移動手段６１と、光ファイバユニット５の光ファイバパッケージ５３を把持して、光ファイバユニット５をｚ方向に移動させるｚ方向移動手段６２と、レーザユニット２と光ファイバユニット５とが任意の位置で光学的に結合されたときの光ファイバ５１からの光出力を測定する光出力測定手段６３とから概略構成されている。
【００５１】
ｘｙ方向移動手段６１は、レーザユニット２に対して光ファイバ５１をｘｙ方向に相対移動させる手段であり、ｚ方向移動手段６２は、レーザユニット２に対して光ファイバ５１をｚ方向に相対移動させる手段である。
【００５２】
ｘｙ方向移動手段６１は、光ファイバ固定部材４５の円筒状部４５ｂを把持する把持部材６１Ａと、把持部材６１Ａに接続されたｘｙ方向に移動可能な可動ステージ６１Ｂと、可動ステージ６１Ｂの移動を駆動制御すると共に、その位置を記憶する移動制御手段６１Ｃとから構成されている。
【００５３】
ｚ方向移動手段６２は、光ファイバパッケージ５３を把持する把持部材６２Ａと、把持部材６２Ａに接続されたｚ方向に移動可能な可動ステージ６２Ｂと、可動ステージ６２Ｂの移動を駆動制御すると共に、その位置を記憶する移動制御手段６２Ｃとから構成されている。
【００５４】
ｘｙ方向移動手段６１及びｚ方向移動手段６２としては、例えば、光ファイバ５１のコア径５０〜６０μｍに対して、０．５μｍ程度の移動分解能があるものが好ましく使用される。
【００５５】
光出力測定手段６３としては、光ファイバ５１の光出射端から出射される光を受光して、その強度（出力）を求めるフォトダイオード等が挙げられる。
【００５６】
光出力ピーク位置測定手段７にはさらに、移動制御手段６１Ｃ、６２Ｃと光出力測定手段６３とを制御し、移動制御手段６１Ｃ、６２Ｃに記憶された位置情報と光出力測定手段６３による光出力データとに基づいて、ある条件範囲内において光出力が最大となる光ファイバ５１の光入射面の相対位置を求める測定コントローラ６４が備えられている。
【００５７】
本実施形態では、光出力ピーク位置測定手段７により、複数のレーザ素子１１の各々について、１個のレーザ素子１１を単独点灯した際の、少なくとも１つの任意のｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上の出射光のビーム中心位置を測定するビーム中心位置測定手段７Ｘが構成されている。
【００５８】
ビーム中心位置測定手段７Ｘは、任意の１個のレーザ素子１１を単独点灯した状態で、ｚ方向相対移動手段６２により、光ファイバ５１の光入射面をビーム中心位置の測定を行うｚ位置に相対配置し、該配置で、ｘｙ方向移動手段６１による光ファイバ固定部材４５のｘｙ方向移動（光ファイバ５１のｘｙ方向相対移動）と光出力測定手段６３による光出力の測定とを実施して、光ファイバ５１からの光出力が最大となる光ファイバ５１の光入射面の中心位置をビーム中心位置として求め、この操作をすべてのレーザ素子１１について各々実施するものである。
【００５９】
制御手段８には、ビーム中心位置測定手段７Ｘにより得られた測定データに基づいて、合波ビームＬの集光点のｚ位置を計算する集光点計算手段７１が備えられている。
【００６０】
集光点計算手段７１は、各レーザ素子１１について得られる、ｚ位置の異なる複数のｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定データからなるビーム位置情報が入力され、該入力情報に基づいて、複数のレーザ素子１１からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置（この位置が合波ビームＬの集光点のｚ位置に相当）を求める計算を行うものである。
【００６１】
本実施形態では、複数のレーザ素子１１の各々について、ビーム中心位置測定手段７Ｘによるビーム中心位置の測定を実施し（ビーム中心位置測定工程）、集光点計算手段７１により、複数のレーザ素子１１からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置（合波ビームＬの集光点のｚ位置）を求めて（集光点計算工程）、粗調芯を行う。
【００６２】
図５を参照して、これらの工程について具体的に説明する。８個のレーザ素子１１を用いたレーザモジュール１を例として説明する。８個のレーザ素子１１に各々ＬＤ１〜８の番号を付し、各発光点位置を図示してある。実際には、レーザ素子１１から出射された光は発散してコリメータレンズ１４に入射し、コリメータレンズ１４により平行光束化された後、集光レンズ４１、４２により集光されるが、説明を簡略化するため、図５では、発散光及びコリメート光については図示を省略してある。
【００６３】
まず、一番目のレーザ素子ＬＤ１を単独点灯し、レーザユニット２に対して、光ファイバ５１の光入射面を任意のｚ位置＝ｚ１に相対配置する。はじめに測定を行う光ファイバ５１の光入射面のｚ位置は特に制限なく、設計仕様から合波ビームＬの集光点があると予想される範囲内に設定することが好ましい。ビーム中心位置測定手段７Ｘにより、ｚ＝ｚ１におけるｘｙ平面と平行な平面上のレーザ素子ＬＤ１の出射光のビーム中心位置を求める。このビーム中心位置をＰ１１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）とする。ビーム中心位置Ｐの添え字１１は、左の数字がレーザ素子の番号（ＬＤ１）を示し、右の数字がｚ位置（ｚ＝ｚ１）を示している。
【００６４】
次に、光ファイバ５１の光入射面をｚ＝ｚ１とは異なるｚ＝ｚ２に配置して、上記と同様の操作を行い、ｚ＝ｚ２におけるｘｙ平面と平行な平面上のレーザ素子ＬＤ１の出射光のビーム中心位置Ｐ１２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を求める。同様に、光ファイバ５１の光入射面をｚ＝ｚ１、ｚ＝２とは異なるｚ＝ｚ３に配置して、上記と同様の操作を行い、ｚ＝ｚ３におけるｘｙ平面と平行な平面上のレーザ素子ＬＤ１の出射光のビーム中心位置Ｐ１３（ｘ３、ｙ３、ｚ３）を求める。
【００６５】
ｚ２及びｚ３は特に制限なく、例えばｚ２＝ｚ１＋α、ｚ３＝ｚ１−αに設定することができる（α＞０）。例えばα＝２５０（μｍ）に設定することができ、この場合、Ｐ１２（ｘ２、ｙ２、ｚ１＋２５０）、Ｐ１３（ｘ３、ｙ３、ｚ１−２５０）となる。図５では、Ｐ１１とＰ１２とを実際よりも大きく離すと共に、Ｐ１３を省略して、視認しやすく図示してある。
【００６６】
以上の操作により、一番目のレーザ素子ＬＤ１について、３つのｚ位置ｚ＝ｚ１、ｚ２、ｚ３におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３が各々求まる。
【００６７】
ｚ＝ｚ１、ｚ２、ｚ＝ｚ３におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定を、残りのレーザ素子ＬＤ２〜ＬＤ８について同様に実施し、各レーザ素子ＬＤ２〜ＬＤ８を単独点灯したときの出射光のビーム中心位置Ｐ２１〜Ｐ２３、・・・、Ｐ８１〜Ｐ８３を各々求める。ここでは、ビーム中心位置を測定するｚ位置を８個のレーザ素子１１で同一としたが、レーザ素子１１ごとに測定するｚ位置を変えてもよい。以上の操作により、ビーム中心位置測定工程が終了する。
【００６８】
次いで、ビーム中心位置測定工程で得られたビーム中心位置の測定データが、集光点計算手段７１に入力され、合波ビームＬの集光点の計算が行われる。
【００６９】
図５に示す如く、一番目のレーザ素子ＬＤ１に着目すれば、ｚ位置の異なる３つのｘｙ平面と平行な平面上におけるビーム中心位置の測定データＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３があるので、これらを結ぶことでＬＤ１からの出射光のビーム軸ＡＸ１が求められる。集光点計算手段７１は、ビーム軸ＡＸ１の式を求めるものでもよいし、Ｐ１１〜Ｐ１３のうちいずれかを基準点とし、基準点から傾き方向に微小ずつｘｙｚ座標をずらしたときの位置を求め、ビーム軸ＡＸ１を間接的に求めるものでもよい。
【００７０】
残りのレーザ素子ＬＤ２〜ＬＤ８について、同様に、ビーム中心位置の測定データからビーム軸ＡＸ２〜ＡＸ８を直接的又は間接的に求められる。
【００７１】
各レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８について直接的又は間接的に求められたビーム軸ＡＸ１〜ＡＸ８から、任意のｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上のレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８からの出射光のビーム中心位置が各々計算で求められ、該平面におけるレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８からの出射光のビーム中心位置のばらつきが求められるので、レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置が求められる。
【００７２】
各レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８について、３つのｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置を測定する例について説明したが、各レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８に対するｚ位置を変えたビーム中心位置の測定点数は少なくとも２点あれば、ビーム軸ＡＸ１〜ＡＸ８が直接的又は間接的に求まる。ただし、ビーム中心位置の測定点数は多い程、ビーム軸ＡＸ１〜ＡＸ８の計算精度がよくなり好ましい。
【００７３】
以下、計算例を具体的に説明する。  
上記で説明したように、一番目のレーザ素子ＬＤ１を単独点灯し、光ファイバ５１の光入射面を任意のｚ位置＝ｚ１（例えば、ＬＤ１単独点灯における予測又は実測の集光点位置より前方（図示上方））に相対配置した際の、ｚ＝ｚ１におけるｘｙ平面と平行な平面上のレーザ素子ＬＤ１の出射光のビーム中心位置Ｐ１１（ｘ１１、ｙ１１、ｚ１）を求める。
次に、光ファイバ５１の光入射面をｚ＝ｚ１とは異なるｚ＝ｚｎ（例えば、ＬＤ１単独点灯における予測又は実測の集光点位置より後方（図示下方））に相対配置して、ｚ＝ｚｎにおけるｘｙ平面と平行な平面上のレーザ素子ＬＤ１の出射光のビーム中心位置Ｐ１ｎ（ｘ１ｎ、ｙ１ｎ、ｚｎ）を求める。ここで、ｎは、ＬＤ１についてビーム中心位置の座標を計算するｚ位置の個数に対応している（後記式（１）参照）。  
ｚ１とｚｎの位置は制限なく、例えば、ＬＤ１単独点灯における予測又は実測の集光点位置を挟んで等距離に設定することが好ましい。
【００７４】
次に、ｚ＝ｚ１〜ｚ＝ｚｎの間について、ｚ間隔ｔでｘｙ平面と平行な平面上の、レーザ素子ＬＤ１からの出射光のビーム中心位置の座標を各々計算する。ｔは下記式（１）で表される。  
ｔ＝（ｚｎ−ｚ１）／（ｎ−１）・・・（１）
【００７５】
ｚ＝ｚｋ（ｋ＝１〜ｎ）におけるｘｙ平面と平行な平面上の、ＬＤ１からの出射光のビーム中心位置Ｐ１ｋ（ｘ１ｋ，ｙ１ｋ，ｚｋ）は、下記式（２ｘ）〜（２ｚ）から計算することができる。  
ｘ１ｋ＝ｘ１１＋（ｋ−１）×（ｘ１ｎ−ｘ１１）／（ｎ−１）・・・（２ｘ）
ｙ１ｋ＝ｙ１１＋（ｋ−１）×（ｙ１ｎ−ｙ１１）／（ｎ−１）・・・（２ｙ）
ｚｋ＝ｚ１＋（ｋ−１）ｔ・・・（２ｚ）
【００７６】
同様にして、レーザ素子ＬＤ２〜ＬＤ８について各々、ｚ＝ｚｋ（ｋ＝１〜ｎ）におけるｘｙ平面と平行な平面上の、ビーム中心位置Ｐ２ｋ（ｘ２ｋ，ｙ２ｋ，ｚ２ｋ）〜Ｐ８（ｘ８ｋ，ｙ８ｋ，ｚ８ｋ）を計算することができる。
【００７７】
次に、ｚ＝ｚｋ（ｋ＝１〜ｎ）におけるｘｙ平面と平行な平面上の、レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８からの出射光のビーム中心位置Ｐ１ｋ〜Ｐ８ｋのばらつきを計算する。
【００７８】
ｚ＝ｚｋ（ｋ＝１〜ｎ）におけるビーム中心位置Ｐ１ｋ〜Ｐ８ｋから２点を選択して、これらのビーム中心位置間距離を計算する。この計算をビーム中心位置Ｐ１ｋ〜Ｐ８ｋから選択される２点のすべての組合せについて実施する。  
例えば、レーザ素子ＬＤ１のビーム中心位置Ｐ１ｋと、レーザ素子ＬＤ２のビーム中心位置の距離Ｐ２ｋとの距離ｄ１２ｋは、下記式（３）により計算することができる。  
ｄ１２ｋ＝（（ｘ２ｋ−ｘ１ｋ）２−（ｙ２ｋ−ｙ１ｋ）２）１／２・・・（３）
【００７９】
ビーム中心位置Ｐ１ｋ〜Ｐ８ｋから選択される２点のすべての組合せについて計算したビーム中心位置間距離のうち最大の値ｄｋを、ビーム中心位置Ｐ１ｋ〜Ｐ８ｋのばらつきとして求める。
【００８０】
すべてのｋ（＝１〜ｎ）について上記と同様の計算を実施することで、ｚ＝ｚ１〜ｚ＝ｚｎまでのｎ個のｚ位置におけるｄｋを各々計算することができ、ｄｋが最小となる時のｋ、すなわち、レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置を計算することができる。
【００８１】
合波ビームＬの集光点の計算に際しては、設計上のレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８の発光点位置を用いることもできる。設計上のレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８の発光点位置を用いる場合には、各レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８に対するｚ位置を変えたビーム中心位置の測定点数は少なくとも１点あれば、ビーム軸ＡＸ１〜ＡＸ８が直接的又は間接的に求まる。
【００８２】
すなわち、集光点計算手段７１は、各レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８について得られる、少なくとも１つのｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定データと設計上のレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８の発光点位置とからなるビーム位置情報に基づいて、レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置（合波ビームＬの集光点のｚ位置）を求めるものであってもよい。
【００８３】
この場合、各レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８から出射されるビームの方向は、光学設計から光路追跡により求めることができるので、例えば、レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８を単独点灯したときの予測又は実測の集光点近傍の光路の方向ベクトルの設計値を用いて、計算を行うことができる。
【００８４】
すなわち、各レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８を単独点灯した際の、少なくとも１つのｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定データと、各レーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８を単独点灯したときの予測又は実測の集光点近傍の光路の方向ベクトルの設計値とから、ビーム軸ＡＸ１〜ＡＸ８を直接的又は間接的に求めることができ、上記と同様に合波ビームＬの集光点を計算することができる。
【００８５】
設計上のレーザ素子ＬＤ１〜ＬＤ８の発光点位置を用いて計算を実施する場合には、実測点数を少なくすることができるので、合波ビームＬの集光点の計算をより短時間で実施することができる。
【００８６】
制御手段８には、集光点計算手段７１による合波ビームＬの集光点の計算に必要なビーム位置情報（各レーザ素子１１について得られる、ｚ位置の異なる複数のｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定データからなるビーム位置情報、あるいは、各レーザ素子１１について得られる、少なくとも１つのｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定データと設計上のレーザ素子１１の発光点位置とからなるビーム位置情報）、及び／又は集光点計算手段７１による合波ビームＬの集光点のｚ位置の計算結果を記憶する記憶手段（メモリ）７２が備えられている。
【００８７】
記憶手段７２を設ける構成とすることで、同仕様の複数のレーザモジュール１を組み立てる場合、２回目以降の組立てについては、ビーム中心位置測定手段７Ｘによるビーム中心位置の測定及び／又は集光点計算手段７１による合波ビームＬの集光点のｚ位置の計算を省略することができ、好ましい。
【００８８】
本実施形態では、ビーム中心位置測定手段７Ｘによる各レーザ素子１１の出射光のビーム中心位置の測定と集光点計算手段７１による計算とにより、合波ビームＬの集光点のｚ位置を計算で求めて粗調芯を行い、その上で、合波ビームＬの実際の光出力を見ながら位置の微調整を行い、最適な位置でレーザユニット２と光ファイバユニット５との固定（光学的な結合）を行うことができる。
【００８９】
すなわち、制御手段８は集光点計算手段７１による計算結果に基づいてｚ方向移動手段６２を制御して、レーザユニット２に対して光ファイバ５１の光入射面を集光点計算手段７１により計算された合波ビームＬの集光点のｚ位置に相対配置する（光ファイバ配置工程）。
【００９０】
次に、複数のレーザ素子１１を全点灯した状態で、光ファイバ５１のレーザユニット２に対する相対位置の微調整をｘｙｚ方向で実施して、合波ビームＬの光ファイバ５１からの光出力が最大となる光ファイバ５１の光入射面の相対位置（合波ビームＬの集光点のｘｙｚ位置）を測定する（位置微調整工程）。
【００９１】
本実施形態では、ビーム中心位置測定手段７Ｘをなす光出力ピーク位置測定手段７が、合波ビームＬの光ファイバ５１からの光出力が最大となる光ファイバ５１の相対位置を求め、合波ビームＬの集光点を測定する合波ビーム集光点測定手段７Ｙを兼ねている。
【００９２】
ビーム中心位置測定手段７Ｘは、１個のレーザ素子１１を単独点灯し、光ファイバ５１の光入射面を任意のｚ位置に固定した状態で、該ｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上で光出力が最大となる光ファイバ５１の相対位置を求めるものである。
【００９３】
これに対して、合波ビーム集光点測定手段７Ｙは、複数のレーザ素子１１を全点灯した状態で、光ファイバ５１の光入射面を任意のｚ位置に固定して、ｘｙ方向移動手段６１による光ファイバ固定部材４５のｘｙ方向移動（光ファイバ５１のｘｙ方向相対移動）と、光出力測定手段６３による光出力の測定とを実施して、上記ｚ位置において光ファイバ５１からの光出力が最大となる光ファイバ５１の光入射面のｘｙ位置を求め、さらに光ファイバ５１の光入射面のｚ位置を変えて同様の操作を行い、合波ビームＬの光出力が最大となるレーザユニット２に対する光ファイバ５１の光入射面の中心位置（合波ビームＬの集光点のｘｙｚ位置）を合波ビームＬの集光点として求めるものである。
【００９４】
本実施形態では、合波ビーム集光点測定手段７Ｙにより実測された、合波ビームＬについて光ファイバ５１からの光出力が最大となる光ファイバ５１の相対位置で、レーザユニット２と光ファイバユニット５との固定（集光レンズホルダ４３と光ファイバ固定部材４５との固定、及び光ファイバ固定部材４５の円筒状部４５ｂと光ファイバユニット５との固定）を実施して、レーザモジュール１の組立てが完了する（固定工程）。
【００９５】
本実施形態のレーザモジュールの組立装置６は、
複数のレーザ素子１１の各々について、１個のレーザ素子１１を単独点灯した際の、少なくとも１つの任意のｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上の出射光のビーム中心位置を測定するビーム中心位置測定手段７Ｘと、
各レーザ素子１１について得られる、ｚ位置の異なる複数のｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置からなるビーム位置情報（各レーザ素子１１について得られる、少なくとも１つのｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上のビーム中心位置の測定データと設計上のレーザ素子１１の発光点位置とからなるビーム位置情報でもよい）に基づいて、複数のレーザ素子１１からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置を計算で求める集光点計算手段７１とを備える構成を採用している。
【００９６】
かかる構成では、光ファイバ５１をｚ方向に相対移動させることなく、複数のレーザ素子１１からの出射光のビーム中心位置のばらつきが最も小さいｘｙ平面と平行な平面上のｚ位置、すなわち合波ビームＬの集光点のｚ位置を計算で求めることができるので、合波ビームＬの集光点を絞る操作が容易である。
【００９７】
合波ビームＬの集光点のｚ位置の計算に必要なビーム位置情報は、１個のレーザ素子１１を単独点灯して、少なくとも１個の任意のｚ位置におけるｘｙ平面と平行な平面上の出射光のビーム中心位置を測定して得る構成としている。本実施形態のレーザモジュールの組立装置６は、実測データに基づいて合波ビームＬの集光点のｚ位置を計算する構成としているので、合波ビームＬの集光点のｚ位置を計算で精度よく求めることができる。１個のレーザ素子からの出射光に対してビーム中心位置を実測すればよいので、測定も容易である。
【００９８】
本実施形態では、上記のように合波ビームＬの集光点を計算で求めて粗調芯を行い、その後、位置の微調整を行って合波ビームＬの集光点を実測し、調芯を完了することができる。すなわち、最終的には、計算上の合波ビームＬの集光点ではなく、実測した合波ビームＬの集光点に合わせて、光ファイバ５１の光入射面を相対配置し、レーザユニット２と光ファイバ５１とを固定することができる。かかる構成では、光ファイバ５１の光入射面の中心（コア中心）と合波ビームＬの集光点とを高精度に一致させることができ、好ましい。本実施形態では、合波ビームＬの集光点を計算で求めてから合波ビームＬの集光点を実測するので、はじめから合波ビームＬの集光点の測定を行う場合に比して、はるかに測定も容易である。
【００９９】
なお、各レーザ素子１１について測定するビーム中心位置の測定点数を増やせば、計算で求められる合波ビームＬの集光点の位置と、実際の合波ビームＬの集光点の位置とを、高精度に一致させることも可能である。この場合は、合波ビームＬの集光点の実測（位置の微調整）は必ずしも必須ではない。
【０１００】
以上のように、本実施形態によれば、レーザユニット２（合波ビーム生成手段）と光ファイバ５１との調芯を効率よくしかも高精度に実施することができる。
【０１０１】
本発明者は、８個のレーザ素子１１を用いるレーザモジュール１における調芯時間を、個々のレーザ素子１１のビーム中心位置を求めずに、はじめから合波ビームＬの集光点を網羅的に求める従来技術に比して、例えば１／１０程度と大幅に短縮できることを見出している。
【０１０２】
（設計変更）
本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。
【０１０３】
上記実施形態では光出力ピーク位置測定手段７が、ｘｙ方向移動手段６１とｚ方向移動手段６２と光出力測定手段６３とを備える構成について説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。光出力ピーク位置測定手段７としては、例えば、「背景技術」に挙げた特許文献２に記載されているような、レーザユニット２からの出射光の任意のｚ位置における光強度分布を撮像する撮像素子と、撮像素子により撮像された画像に対して画像処理を行う画像処理手段と、ｚ方向移動手段６２とを備え、レーザユニット２からの出射光の任意のｚ位置における光強度が最大となるｘｙ位置を求めるものであってもよい。
【０１０４】
上記実施形態ではピッグテール型のレーザモジュールを組み立てる組立装置及び組立方法について説明したが、本発明は、複数のレーザ素子及び複数のレーザ素子からの出射光を集光する集光光学系を備え、複数のレーザ素子からの出射光が合波された合波ビームを生成する合波ビーム生成手段と、合波ビームが入射する光ファイバとが光学的に結合された構造を有するレーザモジュールであれば、いかなる構造のレーザモジュールの組立てにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明のレーザモジュールの組立装置及び組立方法は、光通信、レーザ加工機、固体レーザ励起用光源等に使用されるレーザモジュールの組立てに好ましく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明のレーザモジュールの組立装置及び組立方法により製造されるレーザモジュールの構成例を示す図であり、レーザパッケージのパッケージベースとパッケージフレームとを取り出して示す斜視図
【図２】本発明のレーザモジュールの組立装置及び組立方法により製造されるレーザモジュールの構成例の全体構成を示すｘ方向断面図
【図３】図２のレーザモジュールのｙ方向断面図
【図４】本発明に係る実施形態のレーザモジュールの組立装置の構成を示す概略図
【図５】本発明におけるビーム中心位置測定工程と集光点計算工程とを説明するための図
【符号の説明】
【０１０７】
１  レーザモジュール
２  レーザユニット（合波ビーム生成手段）
１１、ＬＤ１〜ＬＤ８  レーザ素子
２１  パッケージベース（合波ビーム生成手段の筐体の一部）
３１  連結部材（合波ビーム生成手段の筐体の一部）
４１、４２  集光レンズ（集光光学系）
４３  集光レンズホルダ（合波ビーム生成手段の筐体の一部）
４３ｅ  集光レンズホルダの光出射側開口部
４５  光ファイバ固定部材
４５ｂ  筒状部
５１  光ファイバ
Ｌ  出射光、合波ビーム
６  レーザモジュールの組立装置
７  光出力ピーク位置測定手段
７Ｘ  ビーム中心位置測定手段
７Ｙ  合波ビーム集光点測定手段
８  制御手段
６１  ｘｙ方向移動手段（ｘｙ方向相対移動手段）
６２  ｚ方向移動手段（ｚ方向相対移動手段）
６３  光出力測定手段
７１  集光点計算手段
７２  記憶手段
【図１】
2007065463.tif 000003
【図２】
2007065463.tif 000004
【図３】
2007065463.tif 000005
【図４】
2007065463.tif 000006
【図５】
2007065463.tif 000007