(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑制しつつ簡便な操作により発光素子の特性を測定することが可能な特性測定方法を提供する。【解決手段】半導体レーザ１９の特性を測定する特性測定方法であって、受光素子９の受光部９ａを半導体レーザ１９と対向させて受光部９ａと受光素子９との間の第１の距離を変化させた複数の測定点毎に、受光部９ａに入射する光Ｌの光出力を測定する測定工程と、第１の距離と、受光部９ａにおける半導体レーザ１９に対向する位置と受光部９ａの外周上の位置との間の第２の距離との比率に基づき、測定点のそれぞれにおける受光部９ａの最大受光角を算出する算出工程と、測定工程及び算出工程の後、最大受光角に対する光出力の変化率を求める演算工程と、を備える、特性測定方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の特性を測定する特性測定方法であって、
受光素子の受光部を前記発光素子と対向させて前記受光部と前記発光素子との間の第１の距離を変化させた複数の測定点毎に、前記受光部に入射する光の光出力を測定する測定工程と、
前記第１の距離と、前記受光部における前記発光素子に対向する位置と前記受光部の外周上の位置との間の第２の距離との比率に基づき、前記測定点のそれぞれにおける前記受光部の最大受光角を算出する算出工程と、
前記測定工程及び前記算出工程の後、前記最大受光角に対する前記光出力の変化率を求める演算工程と、を備える、特性測定方法。
【請求項２】
前記受光部が単一の領域からなる、請求項１に記載の特性測定方法。
【請求項３】
前記受光部が複数の領域からなる、請求項１に記載の特性測定方法。
【請求項４】
前記測定工程の前に、前記受光部と前記発光素子とを位置合わせする工程を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の特性測定方法。
【請求項５】
前記演算工程では、微分演算を行って前記変化率を求める、請求項１〜４のいずれか一項に記載の特性測定方法。
【請求項６】
前記演算工程では、差分演算を行って前記変化率を求める、請求項１〜４のいずれか一項に記載の特性測定方法。
【請求項７】
発光素子の特性を測定する特性測定装置であって、
前記発光素子を保持する保持部と、
前記発光素子に対向する受光部を有する受光素子と、
前記受光部と前記発光素子との間の第１の距離を変更可能な距離変更部と、
前記距離変更部により前記第１の距離を変化させた複数の測定点毎に、前記受光部に入射する光の光出力を測定する光出力測定部と、
前記第１の距離と、前記受光部における前記発光素子に対向する位置と前記受光部の外周上の位置との間の第２の距離との比率に基づき、前記測定点のそれぞれにおける前記受光部の最大受光角を算出し、前記最大受光角に対する前記光出力の変化率を求める制御部と、を備える、特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特性測定方法及び特性測定装置に関し、特に、発光素子の特性測定方法及び特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、円弧状のレールに沿って移動する受光器を用いてレーザダイオードのファーフィルドパターン（ＦＦＰ）を測定する特性測定方法及び特性測定装置が記載されている。特許文献１に記載の特性測定方法及び特性測定装置では、円弧状のレールにおける円弧の中心位置にレーザダイオードが配置されており、レーザダイオードのＦＦＰを測定するに際しては、レーザダイオードと受光器との間の距離が一定に維持された状態で受光器をレールに沿って移動させて、受光器とレーザダイオードとの位置関係を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８１４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の特性測定方法及び特性測定装置では、受光器とレーザダイオードとの位置関係を変化させるために円弧状のレールを用いているため特性測定装置が大型化するだけでなく、複数のレーザダイオードの特性を評価する場合に個々のレーザダイオード毎に受光器をレールに沿って移動させることとなり測定工程が煩雑化してしまう。そのため、近年、受光素子と発光素子との位置関係を変化させる手段として大掛かりなアームやレールを用いることなく、簡便な操作により発光素子の特性を測定することが求められている。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、装置の大型化を抑制しつつ簡便な操作により発光素子の特性を測定することが可能な特性測定方法及び特性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る特性測定方法は、発光素子の特性を測定する特性測定方法であって、受光素子の受光部を発光素子と対向させて受光部と発光素子との間の第１の距離を変化させた複数の測定点毎に、受光部に入射する光の光出力を測定する測定工程と、第１の距離と、受光部における発光素子に対向する位置と受光部の外周上の位置との間の第２の距離との比率に基づき、測定点のそれぞれにおける受光部の最大受光角を算出する算出工程と、測定工程及び算出工程の後、最大受光角に対する光出力の変化率を求める演算工程と、を備える。
【０００７】
本発明では、受光素子の受光部を発光素子と対向させて受光部と発光素子との間の距離を変化させた複数の測定点毎に光出力を測定しており、大掛かりなアームやレールを用いることなく簡便な操作により光出力を測定することができる。また、このように光出力を測定すると共に、測定点のそれぞれにおける受光素子と発光素子との位置関係に基づき最大受光角を算出し、最大受光角に対する光出力の変化率を求めている。このような本発明では、装置の大型化を抑制しつつ簡便な操作により発光素子の特性を測定することができる。また、発光素子からの光出力を直接計測するため、発光素子から放射される光の光強度分布と合わせて、光出力強度（光出力パワー）も同時に測定することができる。
【０００８】
本発明に係る特性測定方法において、受光部は単一の領域からなる態様であってもよい。この場合、２次元センサ等を用いた煩雑な操作によらず発光素子の特性を得ることができる。
【０００９】
本発明に係る特性測定方法において、受光部は複数の領域からなる態様であってもよい。この場合、２次元センサ等を用いた煩雑な操作によらず発光素子の特性を得ることができる。
【００１０】
本発明に係る特性測定方法は、測定工程の前に、受光部と発光素子とを位置合わせする工程を更に備えていることが好ましい。この場合、発光素子の特性の測定精度を向上させることができる。
【００１１】
本発明に係る特性測定方法において、演算工程では、微分演算を行って変化率を求めてもよく、差分演算を行って変化率を求めてもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る特性測定装置は、発光素子の特性を測定する特性測定装置であって、発光素子を保持する保持部と、発光素子に対向する受光部を有する受光素子と、受光部と発光素子との間の第１の距離を変更可能な距離変更部と、距離変更部により第１の距離を変化させた複数の測定点毎に、受光部に入射する光の光出力を測定する光出力測定部と、第１の距離と、受光部における発光素子に対向する位置と受光部の外周上の位置との間の第２の距離との比率に基づき、測定点のそれぞれにおける受光部の最大受光角を算出し、最大受光角に対する光出力の変化率を求める制御部と、を備える。
【００１３】
本発明では、受光素子の受光部を発光素子と対向させて受光部と発光素子との間の距離を距離変更部により変化させた複数の測定点毎に光出力を測定することにより、大掛かりなアームやレールを用いることなく簡便な操作により光出力を測定することができる。また、このように光出力を測定すると共に、制御部において、測定点のそれぞれにおける受光素子と発光素子との位置関係に基づき最大受光角を算出し、最大受光角に対する光出力の変化率を求めることができる。このような本発明では、装置の大型化を抑制しつつ簡便な操作により発光素子の特性を測定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ簡便な操作により発光素子の特性を測定することができる特性測定方法及び特性測定装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る特性測定装置を模式的に示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態に係る特性測定方法を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、受光素子及び発光素子の位置関係を模式的に示す図面であり、（ｂ）は、最大受光角θと（距離ｚ／受光素子の半径ｒ）との関係を示す図面である。
【図４】本発明の一実施形態に係る特性測定方法の一工程を模式的に示す図面である。
【図５】全光出力Ｐｏと（距離ｚ／受光素子の半径ｒ）との関係を示す図面である。
【図６】全光出力Ｐｏと最大受光角θとの関係を示す図面である。
【図７】光強度分布を示す図面である。
【図８】受光素子の表面における受光部の構成を示す図面である。
【図９】受光素子の表面における受光部の構成を示す図面である。
【図１０】本発明の他の一実施形態に係る特性測定方法の一工程を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る特性測定装置及び特性測定方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る特性測定装置を模式的に示す図面である。図１に示すように、特性測定装置１は、支持部材３と、受光素子保持部５と、ステッピングモータ（距離変更部）７と、受光素子９と、光出力測定部１１と、変位計１３と、制御部１５と、発光素子保持部１７と、半導体レーザ（発光素子）１９とを備えている。図１には、直交座標系３０が示されており、特性測定装置１の高さ方向と平行にＺ軸が設定されている。
【００１８】
支持部材３は、Ｚ軸方向に長尺な第１の支持部材３ａと、第１の支持部材３ａの上端部に接続されると共にＹ軸方向に長尺な第２の支持部材３ｂとを有している。受光素子保持部５は、受光素子９を保持しており、ステッピングモータ７を介して第１の支持部材３ａに接続されている。ステッピングモータ７は、第１の支持部材３ａに対してＺ軸方向に移動することができる。後述する本実施形態に係る特性測定方法では、受光素子９と半導体レーザ１９との間の距離をステッピングモータ７により変化させて、半導体レーザ１９から放射される光の全光出力Ｐｏを所定の測定点毎に測定する。ここで、半導体レーザ１９は、しきい値電流以上の電流で、例えば定電流駆動（ＡＣＣ駆動）されている。このとき、半導体レーザ素子固有の放射角で、レーザ光Ｌが放射される。
【００１９】
受光素子９は、例えば板状のフォトダイオードであり、受光素子９の表面の略中央には、円形状の受光部９ａが単一の領域（光感応領域）として形成されている。受光部９ａの半径は例えば５ｍｍである。受光素子９は、受光素子保持部５の下面に配置されており、受光部９ａは、半導体レーザ１９と対向するように下方（Ｚ軸負方向）に向いている。受光部９ａには、半導体レーザ１９から出力された光Ｌが入射する。受光素子９は、ステッピングモータ７の移動に伴いＺ軸方向に移動することができる。受光素子９は、光出力測定部１１に接続されている。
【００２０】
光出力測定部１１は、受光部９ａに入射する光成分の全光出力Ｐｏを測定する。半導体レーザ１９から出力された光Ｌの光成分が受光部９ａに入射すると、入射した光成分の光出力に応じた電気信号が受光素子９から光出力測定部１１へ出力される。光出力測定部１１では、受光素子９からの電気信号に基づき、受光部９ａに入射した光成分の全光出力Ｐｏが測定される。ここで、「全光出力Ｐｏ」とは、半導体レーザ１９から出力された光Ｌのうち受光部９ａが受光し得る光成分の光出力の合計（トータルパワー）を意味しており、半導体レーザ１９から出力された光Ｌのうち受光部９ａに受光されない光成分の光出力は含まれない。
【００２１】
変位計１３は、受光部９ａと半導体レーザ１９との間の距離を測定する距離測定部であり、受光素子保持部５のＺ軸方向の位置を検出することで受光素子保持部５に保持された受光素子９の位置を測定する。変位計１３は、受光素子保持部５の上方（Ｚ軸正方向）において第２の支持部材３ｂの下面に配置されている。変位計１３としては、例えばレーザ変位計を用いることができる。
【００２２】
制御部１５は、算出部１５ａと演算部１５ｂとを有している。算出部１５ａでは、半導体レーザ１９の発光部（発光点又は発光面）から受光部９ａが受光可能な光の最大受光角を算出する。ここで、「最大受光角」とは、受光部９ａの中心と半導体レーザ１９の発光部とを結ぶ中心軸線と、受光部９ａの外周部と半導体レーザ１９の発光部とを結ぶ直線とのなす角度をいい、受光部９ａの大きさと、受光部９ａと半導体レーザ１９との間の距離によって決定される。具体的には、受光部９ａと半導体レーザ１９との間の距離が長く受光部９ａの外周に光Ｌが達している場合には、半導体レーザ１９から出力される光Ｌのうち受光部９ａが受光し得る光成分の最大受光角を意味し、受光部９ａと半導体レーザ１９との間の距離が短く受光部９ａの外周に光Ｌが達しない場合には、半導体レーザ１９の発光部から受光部９ａの外周に達すると仮定された光の受光角を意味する。最大受光角の算出方法については後述する。算出部１５ａは、変位計１３に接続されており、変位計１３から受光素子９の位置情報を受ける。
【００２３】
演算部１５ｂは、光出力測定部１１に接続されており、光出力測定部１１から全光出力Ｐｏに関する光出力情報を受ける。また、演算部１５ｂは、算出部１５ａに接続されており、算出部１５ａから最大受光角情報を受ける。演算部１５ｂでは、これらの情報に基づき、最大受光角に対する全光出力Ｐｏの変化率を求める。変化率の演算方法については後述する。
【００２４】
発光素子保持部１７は、半導体レーザ１９を保持しており、受光素子９の下方に配置されている。発光素子保持部１７は、例えばＸＹステージであり、半導体レーザ１９を移動させる手段としてＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。発光素子保持部１７は、半導体レーザ１９の温度を一定に保持するために、ペルチェ素子（図示せず）を備えることができる。
【００２５】
半導体レーザ１９は、受光素子９の受光部９ａと対向するように発光素子保持部１７の上面に配置されている。半導体レーザ１９は、半導体レーザ１９を駆動するための電流を供給する電力供給部（図示せず）に接続されている。半導体レーザ１９は、発光素子保持部１７のペルチェ素子により一定の温度に制御され、例えば、定電流駆動（ＡＣＣ駆動）により駆動される。このとき、半導体レーザ１９は、半導体レーザ素子固有の放射角で光Ｌを放射する。半導体レーザ１９は、発光素子保持部１７のＸＹ軸方向への移動に伴い、ＸＹ軸方向に移動可能である。受光部９ａに入射する光成分の全光出力Ｐｏを測定する際には、発光素子保持部１７のＸＹ軸方向への移動により半導体レーザ１９の位置を調整し、受光素子９と半導体レーザ１９とを位置合わせすることができる。例えば、受光素子９と半導体レーザ１９との位置関係は、受光部９ａの中心が半導体レーザ１９と対向して光Ｌの光軸上に位置するように調整される。
【００２６】
半導体レーザ１９は、上方に光Ｌを放射状に出力し、光Ｌの照射領域は、半導体レーザ１９から離れるに従い広がる。光Ｌは、出力方向に配置された受光素子９の受光部９ａに向かって出力され、受光素子９及び半導体レーザ１９の位置関係に応じて受光部９ａに入射する光成分の入射量が変化する。すなわち、受光素子９及び半導体レーザ１９間の距離が短い場合には、受光素子９及び半導体レーザ１９とは、光Ｌの大部分（実質的に全て）が受光部９ａに入射する位置関係（以下、場合により「第１の位置関係」という）を有する。この場合、本実施形態では、受光部９ａの中心付近に受光領域が形成され、受光領域の外周側の領域は光Ｌが照射されず非受光領域となる。一方、受光素子９及び半導体レーザ１９間の距離が充分に長い場合には、受光素子９及び半導体レーザ１９とは、半導体レーザ１９からの放射角の大きい光成分が受光部９ａに入射しない位置関係（以下、場合により「第２の位置関係」という。）を有する。この場合、本実施形態では、受光部９ａの全面に光Ｌが入射し、受光部９ａ全体に受光領域が形成される。
【００２７】
特性測定装置１では、受光素子９と半導体レーザ１９との間の距離を変化させた際に、上記第１の位置関係と上記第２の位置関係とを有するような受光素子が用いられる。例えば、受光部９ａの面積や半径、半導体レーザ１９の放射角に応じて、受光素子９と半導体レーザ１９との間の距離および可動範囲、並びに所定の大きさの受光部（または受光面）を有する受光素子が適宜選定される。
【００２８】
次に、本実施形態に係る特性測定方法について説明する。本実施形態に係る特性測定方法では、上記特性測定装置１を用いて半導体レーザ１９の光強度分布を測定する。図２は、本実施形態に係る特性測定方法を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係る特性測定方法は、素子準備工程Ｓ１と、位置合わせ工程Ｓ３と、光出力測定工程Ｓ５と、最大受光角算出工程Ｓ７と、対応づけ工程Ｓ９と、演算工程Ｓ１１とをこの順に備える。
【００２９】
素子準備工程Ｓ１では、受光素子９と半導体レーザ１９との間の距離を変化させた際に受光素子９及び半導体レーザ１９とが上記第１の位置関係と上記第２の位置関係とを有するような受光素子を準備する。例えば、半導体レーザ１９の放射角に合わせて、受光素子９の形状や寸法を選定する。
【００３０】
具体的には、まず、測定対象の半導体レーザを発光素子保持部１７の上面に配置し、ステッピングモータ７を下方に移動させ、上記第１の位置関係となるように受光素子９を測定対象の半導体レーザに近づける。次に、測定対象の半導体レーザから受光素子９へ光を出力しつつ、ステッピングモータ７を上方へ移動させ、ステッピングモータ７の稼動範囲内に第２の位置関係が存在することを確認する。
【００３１】
位置合わせ工程Ｓ３では、受光部９ａの中心が光Ｌの光軸上に位置しない場合に、受光素子９と半導体レーザ１９とを位置合わせする。具体的には、発光素子保持部１７のＸＹ軸方向への移動により半導体レーザ１９の位置を調整し、受光部９ａに形成される受光領域の中心が受光部９ａの中心と一致するように調整する。位置合わせ工程Ｓ３を行うことにより、受光領域が受光部９ａと同心を有しつつ変化するため、受光部９ａ及び半導体レーザ１９の間の距離の変化に伴う全光出力の変化量が安定する。
【００３２】
続いて、光出力測定工程Ｓ５及び最大受光角算出工程Ｓ７を順に行う。ここで、受光部９ａの形状が、円形状である場合を仮定する。図３（ａ）に示すように、受光部９ａの半径をｒ、受光部９ａ及び半導体レーザ１９の間の距離（第１の距離）をｚとすると、受光部９ａの外周上の位置Ｐ１に入射する光成分の最大受光角θは、以下の式（１）のように表される。
θ＝ｔａｎ−１（ｒ／ｚ）      ・・・（１）
なお、距離ｚは、受光部９ａ及び半導体レーザ１９の間の最短距離を意味し、本実施形態では、光Ｌの光軸Ｌａ上に位置する受光部９ａの中心Ｐ２から半導体レーザ１９の発光部までの距離を意味する。
【００３３】
上記式（１）における最大受光角θと（ｒ／ｚ）との関係を図３（ｂ）に示す。但し、図３（ｂ）では、規格化のため距離ｚを半径ｒで除しており、横軸は（ｚ／ｒ）の値である。図３（ｂ）に示すように、距離ｚが短くなると、最大受光角θは大きくなり、距離ｚが長くなると、最大受光角θは小さくなる。
【００３４】
光出力測定工程Ｓ５では、距離ｚを変化させて、受光部９ａに入射する光成分の全光出力Ｐｏを所定の測定点毎に光出力測定部１１において測定し、それぞれの測定点における全光出力Ｐｏと距離ｚとの関係を求める。全光出力Ｐｏに関する全光出力情報は、光出力測定部１１から演算部１５ｂへ出力される。以下、図４を用いて、光出力測定工程Ｓ５における全光出力Ｐｏの測定方法を具体的に説明する。なお、図４では、受光素子９及び半導体レーザ１９以外の構成要素を便宜上省略している。
【００３５】
まず、ステッピングモータ７を下方に移動させ、受光素子９を半導体レーザ１９の近くに配置する（位置Ａ参照）。この状態で半導体レーザ１９から光Ｌを受光素子９に出力すると、受光部９ａの中央には受光領域が形成され、受光領域の外周側は非受光領域となる。すなわち、位置Ａにおいては、上述した第１の位置関係が満たされている。この場合、光Ｌの大部分が受光部９ａに入射している。
【００３６】
次に、受光部９ａの中心が光Ｌの光軸上に位置する状態を維持しつつ、ステッピングモータ７により受光素子９を半導体レーザ１９から離間するように移動させ、全光出力Ｐｏの測定を所定の測定点毎に行う。この場合、距離ｚが大きくなるに伴い、光Ｌのうち最大受光角θを有する光成分の受光部９ａにおける照射位置は、受光部９ａの外周側に移動して行き、いずれは最大受光角θを有する光成分が受光部９ａの外周に照射される位置関係となる（位置Ｂ参照）。位置Ｂにおいては、受光部９ａには受光領域のみが形成されており、上述した第１の位置関係が維持されている。さらに、半導体レーザ１９の放射角と最大受光角θとが一致する状態となっている。この場合、光Ｌの大部分が受光部９ａに入射している。なお、受光素子９を移動させるに先立って、測定開始時の距離ｚを測定しておく。
【００３７】
そして、受光素子９を半導体レーザ１９から離間するように更に移動させると、半導体レーザ１９からの放射角の大きい光成分が受光部９ａに入射しなくなる（位置Ｃ参照）。すなわち、位置Ｃにおいては、上述した第２の位置関係が満たされている。この場合、放射角の大きい光成分が受光部９ａに入射せず、当該光成分の光出力が検出されないため、位置Ａや位置Ｂと比べて位置Ｃの全光出力Ｐｏは小さくなる。
【００３８】
その後、受光素子９を半導体レーザ１９から離間するように更に移動させて、全光出力Ｐｏの測定を測定点毎に行う。上述した第２の位置関係を満たす位置関係では、距離ｚが大きくなるに伴い、受光部９ａに入射しない光成分が増加するため、全光出力Ｐｏは減少傾向となる。
【００３９】
全光出力Ｐｏの測定は、所定の距離ｚまで、又は、所定の測定回数まで距離ｚを一定速度で変化させて行われる。例えば、ｒ＝５ｍｍの場合において、上記式（１）における（ｚ／ｒ）を１００まで全光出力Ｐｏを測定する際には、ｚ＝５００ｍｍとなる距離まで測定が行われる。また、全光出力Ｐｏを５００回測定する際には、（ｚ／ｒ）＝０．０２の位置関係から（ｚ／ｒ）を０．２毎に５００回変化させて全光出力Ｐｏを測定する。
【００４０】
ここで、（ｚ／ｒ）＝０．０２の位置関係から（ｚ／ｒ）を０．２毎に５００回変化させて全光出力Ｐｏを測定した場合、距離ｚを半径ｒで規格化した（ｚ／ｒ）に対して、各測定点で測定した全光出力Ｐｏをプロットすると図５に示すようなプロファイルが得られる。図５に示すように、（ｚ／ｒ）が小さい領域では、受光部９ａに入射する光成分が多いことから全光出力Ｐｏは大きくなる。一方、（ｚ／ｒ）が大きい領域では、受光部９ａに入射しない光成分が多いことから全光出力Ｐｏは小さくなる。
【００４１】
最大受光角算出工程Ｓ７では、全光出力の測定点のそれぞれにおける受光素子９及び半導体レーザ１９の位置関係に基づき、最大受光角θと距離ｚとの関係を求める。具体的には、最大受光角θは、距離ｚと、受光部９ａにおける半導体レーザ１９の発光部に対向する位置（図３（ａ）中の位置Ｐ２）と受光部９ａの外周上の位置（（図３（ａ）中の位置Ｐ１）との間の距離（第２の距離）との比率に基づき算出される。本実施形態では、受光部９ａにおける半導体レーザ１９の発光部に対向する位置が、受光部９ａの中心と一致するように調整されているため、受光部９ａの半径ｒが上記第２の距離に相当する。本実施形態では、上記式（１）において、距離ｚと半径ｒとの比率に基づき、最大受光角θを算出することが可能であり、上記式（１）においてｒが一定であることから、距離ｚに基づき測定点のそれぞれにおける最大受光角θを算出する。最大受光角算出工程Ｓ７において、算出部１５ａは、変位計１３から受光素子９の位置情報を受けて受光素子９の位置に応じた距離ｚを見積もり、各測定点における最大受光角θを算出する。最大受光角に関する最大受光角情報は、算出部１５ａから演算部１５ｂへ出力される。
【００４２】
対応づけ工程Ｓ９では、演算部１５ｂにおいて測定点のそれぞれにおける最大受光角θと全光出力Ｐｏとを対応づけて、最大受光角θと全光出力Ｐｏとの関係を示すプロファイル（放射角曲線）を求める。具体的には、光出力測定工程Ｓ５における全光出力Ｐｏ及び距離ｚの関係と、最大受光角算出工程Ｓ７における最大受光角θ及び距離ｚの関係とに基づき、距離ｚを介して最大受光角θ及び全光出力Ｐｏの関係を求める。図５に示した測定結果について最大受光角θと全光出力Ｐｏとを対応づけることにより、横軸は最大受光角θに変換され、図６に示す全光出力Ｐｏのプロファイルが得られる。
【００４３】
演算工程Ｓ１１では、最大受光角θに対する全光出力Ｐｏの変化率を求める。演算工程Ｓ１１では、微分演算を行って変化率を求めてもよく、差分演算を行って変化率を求めてもよい。光出力測定工程Ｓ５において測定点を連続的に設定して光出力を取得した場合には、微分演算により変化率を求める。光出力測定工程Ｓ５において測定点を離散的に設定して光出力を取得した場合には、差分演算により変化率を求める。
【００４４】
ここで、ｎ回目の測定点における最大受光角をθ（ｎ）、全光出力をＰｏ（ｎ）とし、（ｎ−１）回目の測定点における最大受光角をθ（ｎ−１）、全光出力をＰｏ（ｎ−１）とすると、ｄＰｏ／ｄθは以下の式（２）のように表される。
ｄＰｏ／ｄθ＝｛Ｐｏ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１）｝／｛θ（ｎ）／θ（ｎ−１）｝  （２）
横軸に最大受光角θ、縦軸にｄＰｏ／ｄθをプロットすることにより光強度分布を得ることができる。図６に示した測定結果に基づき最大受光角θに対する全光出力Ｐｏの変化率を求めると、図７に示すような光強度分布を得ることができる。この最大受光角θに対する光強度分布から、測定対象である半導体レーザ１９の放射角等の特性を見積もることができる。
【００４５】
本実施形態に係る特性測定方法では、光出力測定工程Ｓ５において受光部９ａを半導体レーザ１９と対向させて受光部９ａと半導体レーザ１９との間の距離ｚを変化させた複数の測定点毎に全光出力Ｐｏを測定しており、大掛かりなアームやレールを用いることなく簡便な操作により全光出力Ｐｏを測定することができる。また、このように全光出力Ｐｏを測定すると共に、最大受光角算出工程Ｓ７において測定点のそれぞれにおける受光素子９と半導体レーザ１９との位置関係に基づき最大受光角θを算出し、演算工程Ｓ１１において最大受光角θに対する全光出力Ｐｏの変化率を求めて光強度分布を得ている。このような本実施形態では、装置の大型化を抑制しつつ簡便な操作により半導体レーザ１９の光強度分布を測定することができる。
【００４６】
本実施形態に係る特性測定装置１では、受光部９ａを半導体レーザ１９と対向させて受光部９ａと半導体レーザ１９との間の距離ｚをステッピングモータ７により変化させた複数の測定点毎に全光出力Ｐｏを測定することにより、大掛かりなアームやレールを用いることなく簡便な操作により全光出力Ｐｏを測定することができる。また、このように全光出力Ｐｏを測定すると共に、制御部１５において、測定点のそれぞれにおける受光素子９と半導体レーザ１９との位置関係に基づき最大受光角θを算出し、最大受光角θに対する全光出力Ｐｏの変化率を求めて光強度分布を得ている。このような特性測定装置１では、装置の大型化を抑制しつつ簡便な操作により光強度分布を測定することができる。また、特性測定装置１では、受光素子９が単一の領域からなる受光部９ａを有しており、２次元センサ等を用いた煩雑な操作によらず光強度分布や放射角を得ることができる。また、半導体レーザ１９からの光出力を直接計測するため、半導体レーザ１９から放射される光Ｌの光強度分布と合わせて、光出力強度（光出力パワー）も同時に測定することができる。
【００４７】
本発明は上述の実施形態に限られず、様々な変形態様が可能である。例えば、上述の実施形態では、受光素子９の表面の略中央に円形状の受光部９ａが形成されているが（図８（ａ））、これに限られるものではない。例えば、単一の領域からなる受光部９ａとして、楕円形状の受光部９ａが受光素子９の表面の略中央に形成されていてもよく（図８（ｂ））、円環状の受光部９ａが受光素子９の表面の略中央に形成されていてもよい（図８（ｃ））。また、複数の領域からなる受光部９ａとして、受光素子９の表面の中心に対して対称に二対の光感応領域が形成される配置構成において、一方の対の間隔と他方の対の間隔とが互いに等しくてもよく（図９（ａ））、一方の対の間隔と他方の対の間隔とが互いに異なっていてもよく（図９（ｂ））、さらに、複数の光感応領域がアレイ状に配置された配置構成であってもよい（図９（ｃ））。この場合、光出力測定部１１は、受光部９ａの各光感応領域に接続されており、各領域に入射した光の光出力の合計により、全光出力Ｐｏを算出することができる。
【００４８】
受光部９ａは、図８及び図９に示すように、受光素子９の表面の中心に対して対称に形成されていることが好ましい。また、受光素子９の表面の中心に対して対称に複数の光感応領域が対をなして形成される配置構成においては、全ての対の間隔が互いに等しくてもよい（例えば図９（ａ））。また、各対の間隔が互いに異なっていてもよく（例えば図９（ｂ））、この場合、一の光成分（例えば水平方向成分）及び他の光成分（例えば垂直方向成分）の光強度分布を個々に測定することができる。
【００４９】
また、受光素子９の表面の中央の領域には受光部９ａが形成されていなくてもよい（例えば図８（ｃ））。この場合、受光部９ａに入射する光成分の絶対量が少なくなり、全光出力Ｐｏの絶対量が減少するため、距離ｚの変化に伴う全光出力Ｐｏの変化量を大きくすることができる。
【００５０】
また、上述の実施形態では、素子準備工程Ｓ１を実施しているが、上記第１の位置関係と上記第２の位置関係とが光出力測定工程Ｓ５において生じることが既知である場合には、素子準備工程Ｓ１を実施しなくてもよい。また、上述の実施形態では、位置合わせ工程Ｓ３を実施しているが、受光部９ａの中心が半導体レーザ１９からの光Ｌの光軸上に位置している場合には、位置合わせ工程Ｓ３を実施しなくてもよい。
【００５１】
また、上述の実施形態では、光出力測定工程Ｓ５、最大受光角算出工程Ｓ７がこの順序で実施されているが、最大受光角算出工程Ｓ７、光出力測定工程Ｓ５の順序で実施されてもよい。この場合、最大受光角算出工程Ｓ７において各測定点の最大受光角θを予め算出しておき、光出力測定工程Ｓ５において各測定点の全光出力Ｐｏを測定すればよい。
【００５２】
また、上述の実施形態では、光出力測定工程Ｓ５において距離ｚが大きくなるように受光素子９を移動させているが、受光素子９と半導体レーザ１９とが充分に離れた状態から、距離ｚが小さくなるように受光素子９を移動させてもよい。また、上述の実施形態では、光出力測定工程Ｓ５において受光素子９を移動させて半導体レーザ１９との距離ｚを変化させているがこれに限られるものではない。光出力測定工程Ｓ５では、受光部９ａと半導体レーザ１９との距離ｚが変化すればよく、受光素子９を固定し、半導体レーザ１９の位置を検出しつつ半導体レーザ１９を移動させて距離ｚを変化させてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、光出力測定工程Ｓ５において一定速度で距離ｚを変化させているが、距離ｚの変化速度を距離ｚの測定領域に応じて調整することで、全光出力Ｐｏの分解能を向上させることができる。例えば、最大受光角θが大きい領域では距離ｚの変化速度を遅くし、最大受光角θが小さい領域では距離ｚの変化速度を速くすることで、全光出力Ｐｏの分解能と測定時間とを最適化することが可能である。
【００５４】
また、上述の実施形態では、対応づけ工程Ｓ９を実施しているが、光出力測定工程Ｓ５及び最大受光角算出工程Ｓ７において最大受光角θと全光出力Ｐｏとが対応づけられる場合には、対応づけ工程Ｓ９を実施しなくてもよい。例えば、最大受光角算出工程Ｓ７において最大受光角θと距離ｚとの関係を求めた後、光出力測定工程Ｓ５において全光出力Ｐｏを測定しつつ、測定した全光出力Ｐｏを最大受光角θに対応づけてもよく、この場合は対応づけ工程Ｓ９を改めて実施する必要はない。
【００５５】
また、上記実施形態において、伝播距離に応じて出力が低下する光成分（空間伝播ロス成分）が光Ｌに含まれている場合には、当該成分の光出力を除去する工程を備えていてもよい。空間伝播ロス成分は、図１０に示すように、半導体レーザ１９の直上にコリメートレンズ２１を配置し、半導体レーザ１９から出力された光Ｌを略平行な光Ｌ１とすることで測定することができる。例えば、半導体レーザ１９の直上にコリメートレンズ２１を配置した状態で半導体レーザ１９から光Ｌを出力しつつ距離ｚを増加させて、測定点のそれぞれにおいて受光部９ａに入射する光Ｌ１の全光出力を算出する。空間伝播ロス成分の光出力は、距離ｚの変化に伴う光Ｌ１の全光出力の変化量として得られる。光出力測定工程Ｓ５で測定した全光出力Ｐｏから空間伝播ロス成分の光出力を差し引くことで、受光素子９と半導体レーザ１９との位置関係に基づく全光出力Ｐｏの変化量の測定精度が向上し、光強度分布の測定精度を向上させることができる。
【００５６】
また、上述の実施形態では、半導体レーザ１９からの光の水平方向成分及び垂直方向成分が混在した光Ｌの光強度分布を測定しているが、光強度分布の水平方向成分及び垂直方向成分を個々に測定することもできる。例えば、所望の光成分が透過するようにスリットを受光素子９と半導体レーザ１９との間に配置した状態で、上記実施形態と同様に、距離ｚを変化させて半導体レーザ１９の全光出力を測定することで、所望の光成分の光強度分布を測定することができる。
【００５７】
さらに、光出力測定工程Ｓ５が、第１の光成分（例えば水平方向成分）が透過するようにスリットを受光素子９と半導体レーザ１９との間に配置した状態で、距離ｚを第１の方向（例えば、距離ｚが大きくなる方向）に変化させて所定の測定点毎に半導体レーザ１９の光出力を測定する工程と、第１の光成分の光出力を測定した後、第１の成分とは異なる第２の光成分（例えば垂直方向成分）が透過するようにスリットを受光素子９と半導体レーザ１９との間に配置した状態で、距離ｚを第２の方向（例えば、距離ｚが小さくなる方向）に変化させて所定の測定点毎に半導体レーザ１９の光出力を測定する工程と、を有する場合には、受光素子９の一度の往復移動により２つの光成分の光強度分布を効率よく測定することができる。スリットを透過する光成分の調整方法としては、第１の光成分の光出力を測定した後、スリットをＸＹ軸方向に回転（例えば９０°回転）させる方法や、発光素子保持部１７の回転により半導体レーザ１９をＸＹ軸方向に回転（例えば９０°回転）させる方法が挙げられる。
【符号の説明】
【００５８】
１…特性測定装置、７…ステッピングモータ（距離変更部）、９…受光素子、９ａ…受光部、１１…光出力測定部、１３…変位計、１５…制御部、１７…発光素子保持部、１９…半導体レーザ（発光素子）、Ｌ…光、Ｐ１…受光部の外周上の位置、Ｐ２…受光部における発光素子に対向する位置、ｚ…第１の距離、ｒ…受光部の半径（第２の距離）、θ…最大受光角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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