(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体レーザの光出力を安定化させるため出力光をモニタリングしているが、出力光を直接ビームスプリッタで分岐させ検出したり、出力光の一部の光路を変更し光学フィルタを通して検出したりしている。ここでの、部品点数が増えて小型化の妨げになったり、光軸を合わせるのが難しいと言う問題を解決する。【解決手段】基本波を出射する半導体レーザ素子１と、基本波の入射を受け、基本波の波長を変換した波長変換光を出射する変換素子２と、波長変換光の所望の波長領域である波長領域光を選択的に透過させるフィルタ４と、フィルタを透過した前記波長領域光の入射を受け、波長領域光の一部を正反射し波長領域光の残部を実質的に透過する透光部材６を有するとともに、半導体レーザ素子を封止する封止部材５と、透光部材から正反射した正反射光を受光する受光素子３と、を有した構成とする。【選択図】図３
2012038789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波を出射する半導体レーザ素子と、
前記基本波の入射を受け、前記基本波の波長を変換した波長変換光を出射する変換素子と、
前記波長変換光の所望の波長領域である波長領域光を選択的に透過させるフィルタと、
前記フィルタを透過した前記波長領域光の入射を受け、前記波長領域光の一部を正反射し前記波長領域光の残部を実質的に透過させる透光部材を有するとともに、前記半導体レーザ素子を封止する封止部材と、
前記透光部材から正反射した正反射光を受光する受光素子と、を有していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子から出射された前記基本波の一部は、前記変換素子で前記波長変換光に変換され、前記波長変換光は、前記フィルタを透過後前記透光部材に至り、前記透光部材は、前記フィルタを透過した前記波長領域光の一部を正反射し第一の反射光とするとともに、前記波長領域光の残部を実質的に透過し、前記フィルタは、前記第一の反射光を正反射し第二の反射光とするとともに、前記受光素子は前記第二の反射光を受光していることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記フィルタは、前記波長領域光が出射する出射側面の法線方向と、前記波長領域光の光軸方向とが平行とならないように配置されることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記透光部材は、前記波長領域光が前記透光部材に入射する入射側面の法線方向と、前記波長領域光の光軸とが平行となるように配置されることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置
【請求項５】
前記変換素子は、前記基本波の入射をうけて所望の波長を出射する固体レーザと、前記固体レーザの出射光の入射をうけて高調波を発生する非線形光学素子と、を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記フィルタは、前記フィルタの前記変換素子側面に、前記波長変換光の反射を防止するための反射防止層を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記封止部材は、前記半導体レーザと前記変換素子と前記フィルタと前記受光素子とが載せられた基材と、前記基材及び前記透光部材と接合し前記半導体レーザを封止するケースとを有しており、
前記基材は、前記フィルタの前記出射側面の法線方向と、前記波長領域光の光軸とが平行にならないように配置する傾斜部を有していることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの発光する光の波長を変換する半導体レーザ装置に関し、特に、光記録装置、計測器、事務機器等に使用される半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザは、小型、高効率、高い指向性等の特徴を生かし、光記録装置、計測器、プリンタ、医療機器、事務機器等、幅広い分野で応用されている。特に、小型化や高い指向性が必要とされるレーザポインタへの適用が従来から良く知られている。特許文献１では、従来から一般に利用されている赤色よりも比視感度が高い波長領域のレーザ光を用いたレーザポインタが提案されている。図６に示すように、レーザポインタ８００は、半導体レーザ８０１が発振した光により励起される固体レーザ媒質８０３と、固体レーザ媒質８０３の励起によって発生した光を波長変換する非線形光学素子８０４とで光共振器８０７を形成して、赤色よりも波長の短いレーザ光を取り出している。
【０００３】
しかしながら、半導体レーザ８０１と固体レーザ媒質８０３と非線形光学素子８０４とによる波長変換方式では、その発光効率が温度に大きく依存するため、自己発熱や外部環境の影響により、レーザ出力の安定がされないと言う課題があった。そのため、特許文献１では、図６に示すように、光共振器８０７から出力された出力光の一部をビームスプリッタ８０６で反射して検出器８１０に入射させ、検出器８１０の出力に基づいて光出力を安定化させるフィードバック機構を有するＡＰＣ（Auto Power Control）回路８１１を備え、光の出力を安定化する事ができるとしている。
【０００４】
従来のＡＰＣ機能の出力光のモニタリングでは、端面発光の半導体レーザの場合は後方への漏れ出射光をモニタリング光にしていて（例えば特開２００８−２７５５０５号公報）、後方への漏れ出射光のない面発光の半導体レーザの場合はレーザ出射口にあるカバーガラスに反射して戻ってきた乱反射光をモニタリングしたりしている（例えば特開２００７−１８５８５０号公報）。しかし、半導体レーザを基本波として変換素子を用いて波長変換している場合は、変換素子による発光効率の温度依存性が一様でないので、半導体レーザの出射光をモニタリングしていては正確な出力光の制御が出来ないと言う課題があった。そのため、特許文献１では、変換素子で変換された変換光をモニタリングする様にしている。
【０００５】
また、従来技術として、特許文献４では、ビームスプリッタを用いない方法が提案されている。図７に示すように、レーザ発光モジュール９００は、レーザダイオード９０４が発振した光により励起される固体レーザ媒質９０５と、固体レーザ媒質９０５の励起によって発生した光を波長変換する非線形光学素子９０６とで光共振器９５６を形成して、赤色よりも波長の短いレーザ光を取り出している。
【０００６】
ＡＰＣ機能のための出力光のモニタリングは、光共振器９５６から出力された出力光の一部をレーザ出射口にある光学フィルタ９０７に反射させ、その正反射した正反射光をさらにウィンドウキャップ９５３に保持された反射鏡９０９で反射させ、光学フィルタ９０８を通しヘッダー９０１に搭載されたフォトダイオード９１１に入射させる事により行っている。この事により、光共振器９５６から出射した光は、光学フィルタ９０７および光学フィルタ９０８により、レーザダイオード９０４の基本波及び固体レーザ媒質９０５で励起された励起波をカットしているので、フォトダイオード９１１に到達する光は所望の変換波のみとなる。そのため、ＡＰＣ機能により、レーザダイオード９０４を正確に制御することができ、窓部９０３から出射する所望の変換波を効率よく発光させ、変換波の出力を安定させる事ができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第３１２３３４５号
【特許文献２】特開２００８−２７５５０５号公報
【特許文献３】特開２００７−１８５８５０号公報
【特許文献４】特開２００４−２８１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来から知られている特許文献１の技術では、光共振器８０７から出力された出力光を直接ビームスプリッタ８０６で分岐させ検出器８１０に入射させているので、入射された出力光には、所望の変換波以外に半導体レーザ８０１の基本波と固体レーザ媒質８０３で励起された励起波が混在している。そのため、その混在波が検出器８１０のノイズとなり、ＡＰＣ機能に誤信号を送付する等の悪影響を与えると言う課題があった。また、光共振器８０７とビームスプリッタ８０６の間に混在波をカットするフィルタを入れる方法もとれるが、部品点数が増えてコストアップになるばかりでなく、小型化の妨げになると言う課題もあった。
【０００９】
また、従来から知られている特許文献４の技術では、光共振器９５６から出力された出力光の一部の光路を変更して、光学フィルタ９０７および光学フィルタ９０８を通しながら、所望の変換波のみをフォトダイオード９１１に入射させている。しかしながら、出力光の一部の光路を変更するために、ウィンドウキャップ９５３の形状を複雑にしているので、ウィンドウキャップ９５３とヒートシンクのフランジ状部分９５２の接合の際に、光軸を合わせるため、前後方向の位置合わせに加え回転方向の位置合わせをしなければいけないと言う課題があった。また、完全に混在波をカットするために追加の光学フィルタ９０８を用い、後方に反射させるために反射鏡９０９を用いており、部品点数が増えてコストアップになると言う課題もあった。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するもので、ＡＰＣ機能の出力光のモニタリングのために、部品点数を増やすことなく、小型のしかも光軸を合わせやすい構造の半導体レーザ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】
【００１１】
この課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置は、基本波を出射する半導体レーザ素子と、前記基本波の入射を受け、前記基本波の波長を変換した波長変換光を出射する変換素子と、前記波長変換光の所望の波長領域である波長領域光を選択的に透過させるフィルタと、前記フィルタを透過した前記波長領域光の入射を受け、前記波長領域光の一部を正反射し前記波長領域光の残部を実質的に透過する透光部材を有するとともに、前記半導体レーザ素子を封止する封止部材と、前記透光部材から正反射した正反射光を受光する受光素子と、を有していることを特徴としている。
【００１２】
これによれば、本発明の半導体レーザ装置は、フィルタを透過した波長領域光の一部が透光部材に正反射し、その正反射光を受光素子で受光しているので、ＡＰＣ機能への出力光のモニタリングのために、ビームスプリッタのような部品を新たに追加する必要がない。また、封止部材の一部である透光部材とフィルタを利用して出力光のモニタリングをしているので、反射ミラーを幾つか組み合わせて出力光をモニタリングする場合と比較して、複雑な形状にする必要がなく、小型化もはかれ、さらに、受光素子へ入射させる正反射光の光軸も合わせやすい。また、フィルタを透過した所望の波長領域光をモニタリングしているので、基本波や波長変換光の中で所望しない波長等が混在していなく、モニタリング精度を向上させることができる。
【００１３】
本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子から出射された前記基本波の一部は、前記変換素子で前記波長変換光に変換され、前記波長変換光は、前記フィルタを透過後前記透光部材に至り、前記透光部材は、前記フィルタを透過した前記波長領域光の一部を正反射し第一の反射光とするとともに、前記波長領域光の残部を実質的に透過し、前記フィルタは、前記第一の反射光を正反射し第二の反射光とするとともに、前記受光素子は前記第二の反射光を受光していることを特徴としている。
【００１４】
これによれば、フィルタを透過した波長領域光の一部が透光部材に正反射した第一の反射光をフィルタで正反射し、その第二の反射光を受光素子で受光しモニタリングしているので、乱反射光をモニタリングする場合と比較して、充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００１５】
本発明の半導体レーザ装置は、前記フィルタが、前記波長領域光が出射する出射側面の法線方向と、前記波長領域光の光軸方向とが平行とならないように配置されることを特徴としている。
【００１６】
これによれば、フィルタを波長領域光の光軸に対して傾斜して配置しているので、第一の反射光を正反射した第二の反射光を受光する受光素子をフィルタの近傍に配置することができる。この事により、小型化がはかれ、受光素子の配線の取り出しも容易になる。
【００１７】
本発明の半導体レーザ装置は、前記透光部材が、前記波長領域光が前記透光部材に入射する入射側面の法線方向と、前記波長領域光の光軸とが平行となるように配置されることを特徴としている。
【００１８】
これによれば、透光部材を波長領域光の光軸に対して垂直に配置しているので、透光部材を複雑な形状にする必要がない上、封止部材も複雑な形状にする必要がなく、第一の反射光をフィルタに確実に戻すことができる。この事により、小型化もはかれ、さらに、受光素子へ入射させる正反射光の光軸も合わせやすい。
【００１９】
本発明の半導体レーザ装置は、前前記変換素子が、前記基本波の入射をうけて所望の波長を出射する固体レーザと、前記固体レーザの出射光の入射をうけて高調波を発生する非線形光学素子と、を有することを特徴としている。
【００２０】
これによれば、基本波の変換素子に固体レーザと非線形光学素子を用いているので、所望の波長領域光の高い出力が得られるため、第一の反射光及び第二の反射光の光量が多くなる。この事により、受光素子への充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００２１】
本発明の半導体レーザ装置は、前記フィルタが、前記フィルタの前記変換素子側面に、前記波長変換光の反射を防止するための反射防止層を有していることを特徴としている。
【００２２】
これによれば、フィルタの変換素子側面に波長変換光の反射防止層を設けているので、変換素子からの波長変換光がフィルタの変換素子側面で反射することなくフィルタに入射するため、フィルタを透過した波長領域光の光量が増加する。この事により、第一の反射光及び第二の反射光の光量が多くなり、受光素子への充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００２３】
本発明の半導体レーザ装置は、前記封止部材が、前記半導体レーザと前記変換素子と前記フィルタと前記受光素子とが載せられた基材と、前記基材及び前記透光部材と接合し前記半導体レーザを封止するケースとを有しており、前記基材は、前記フィルタの前記出射側面の法線方向と、前記波長領域光の光軸とが平行にならないように配置する傾斜部を有していることを特徴としている。
【００２４】
これによれば、基材に傾斜部を設けることで、フィルタを傾斜させるとともに固定できるので、フィルタの位置決めと傾斜角度の設定とを容易にかつ精度良く行うことができる。また、フィルタの傾斜角度と透光部材との位置関係が、封止を行う際の基材と封止部材との接合の精度で決まるので、波長領域光に対する透光部材の回転角度の精度は必要なく、フィルタと透光部材との距離の精度も確保でき、波長領域光に対する透光部材の法線方向の角度精度のみが必要になる。この事により、受光素子へ入射させる正反射光の光軸合わせを、基材と封止部材との接合時に容易に行うことができ、受光素子への充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
これによれば、本発明の半導体レーザ装置は、フィルタを透過した波長領域光の一部が透光部材に正反射し、その正反射光を受光素子で受光しているので、ＡＰＣ機能への出力光のモニタリングのために、ビームスプリッタのような部品を新たに追加する必要がない。また、封止部材の一部である透光部材とフィルタを利用して出力光のモニタリングをしているので、反射ミラーを幾つか組み合わせて出力光をモニタリングする場合と比較して、複雑な形状にする必要がなく、小型化もはかれ、さらに、受光素子へ入射させる正反射光の光軸も合わせやすい。また、フィルタを透過した所望の波長領域光をモニタリングしているので、基本波や波長変換光の中で所望しない波長等が混在していなく、モニタリング精度を向上させることができる。したがって、本発明の半導体レーザ装置は、ＡＰＣ機能の出力光のモニタリングのために、部品点数を増やすことなく、小型のしかも光軸が合わせやすい構造の半導体レーザ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の構成を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の変換素子とフィルタと受光素子の部分を拡大した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置における光の経路を説明する模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置の構成を説明する模式図である。
【図５】本発明の第３実施形態の半導体レーザ装置の構成を説明する模式図である。
【図６】従来例１の構成を示す模式図である。
【図７】従来例２の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置１９の構成を説明するための斜視図である。図１では、説明を容易にするため、封止部材５を構成しているケース８の一部を省略している。図２は、本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置１９の変換素子２とフィルタ４と受光素子３の部分を拡大した斜視図である。図２も同様に、説明を容易にするため、透光部材６及びケース８を省略している。図３は、本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置１９における光の経路を説明する模式図である。図３も同様に、説明を容易にするため、基材７の一部を省略している。
【００２９】
図１ないし図３に示す様に、半導体レーザ装置１９は、基本波Ｆを出射する半導体レーザ素子１と、基本波Ｆの入射を受け基本波Ｆの波長を変換し波長変換光ＷＬＣを出射する変換素子２と、波長変換光ＷＬＣの所望の波長領域である波長領域光ＷＬＺを選択的に透過させるフィルタ４と、フィルタ４を透過した波長領域光ＷＬＺの入射を受け波長領域光ＷＬＺの一部を正反射し波長領域光ＷＬＺの残部を実質的に透過させる透光部材６と、透光部材６から正反射した正反射光Ｒを受光する受光素子３と、を備え、透光部材６と封止部材５とによって、半導体レーザ素子１と変換素子２とフィルタ４と受光素子３とを封止するよう構成されている。
【００３０】
まず、本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置１９における光の経路を説明する。図３に示す様に、半導体レーザ装置１９は、先ず、半導体レーザ素子１から出射された基本波Ｆが固体レーザ２Ｓに入射され、その入射を受けた固体レーザ２Ｓが励起される。次に、この励起によって発生した基本波変換光は非線形光学素子２Ｈによって、第２高調波のレーザ光に変換され、第２高調波のレーザ光が変換素子２から出射されている。次に、変換素子２から出射された波長変換光ＷＬＣは、所望の波長領域光ＷＬＺである第２高調波のレーザ光以外に、基本波Ｆや基本波変換光や高次の高調波を含んでいるので、フィルタ４によって、所望の波長領域光ＷＬＺである第２高調波のみが透過されている。そして、フィルタ４を透過した波長領域光ＷＬＺは、透光部材６を通過して半導体レーザ装置１９外に出射されている。また、フィルタ４を透過した波長領域光ＷＬＺの一部は、透光部材６によって正反射され、透光部材６から正反射した正反射光Ｒである第一の反射光Ｒ１となっていて、更に、第一の反射光Ｒ１は、フィルタ４によって正反射され、正反射光Ｒである第二の反射光Ｒ２となっている。そして、第二の反射光Ｒ２を受光できる位置に受光素子３が配置されている。なお、図中の基本波Ｆ、波長変換光ＷＬＣ、波長領域光ＷＬＺ、第一の反射光Ｒ１及び第二の反射光Ｒ２については、光の経路を示したもので、光の全てを表したものではない。本発明の他の実施形態に係る図も同様である。
【００３１】
半導体レーザ素子１は、基本波Ｆとして、青色、例えば４４５ｎｍの波長等や、赤色、例えば６７０ｎｍの波長等の可視光の場合や、赤外の波長、例えば８０８ｎｍの波長や、１０６４ｎｍ波長等の光を出射する素子が好適に用いられる。また、その半導体レーザ素子１には、図３に示すように、Ａｌ２Ｏ３/Ｓｉ、ＳｉＯ２/Ｔａ２Ｏ５等の絶縁材料の多層膜を用いた基本波Ｆの低反射コーティングが、基本波Ｆを透過させるため、固体レーザ２Ｓと対向する側の端面１ａに施され、反対側の端面１ｂには、基本波Ｆを反射させるため、同様にＡｌ２Ｏ３/Ｓｉ、ＳｉＯ２/Ｔａ２Ｏ５等の多層膜を用いた基本波Ｆの高反射コーティングが施されている。基本波Ｆを高反射させるか低反射させるかは、コーティング膜の組み合わせ、膜厚、層数等の設計によって変えられる。
【００３２】
変換素子２は、図３に示すように、固体レーザ２Ｓと非線形光学素子２Ｈとからなり、基材７Ａ上に配置されている。図１及び図２では、変換素子２は、変換素子２の冷却機能を備えたホルダＨＤによって覆われるように固定されているので、変換素子２の一部のみ示されている。固体レーザ２Ｓは、基本波Ｆの入射を受けて励起され、この励起によって発生した１０６４ｎｍの波長や９４６ｎｍの波長などの基本波変換光を出射している。例えば、固体レーザ２ＳにＮｄ：ＹＡＧ結晶等を用いた場合、固体レーザ２Ｓは、８０８ｎｍの基本波Ｆの入射を受けて、１０６４ｎｍの基本波変換光を出射している。
【００３３】
非線形光学素子２Ｈは、固体レーザ２Ｓから出射された基本波変換光を、第２高調波のレーザ光に変換し、変換素子２から出射させている。非線形光学素子２Ｈは、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＮｂＯ３、ＫＴｉＯＰＯ４(ＫＴＰ)、ＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）、ＢａＢ２Ｏ４(ＢＢＯ)等を用いることができる。中でもＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＴｉＯＰＯ４（ＫＴＰ）は、分極反転構造を持たせることにより、非常に大きな非線形光学定数を得られるため、高い波長変換効率が得られる。例えば、８０８ｎｍの基本波Ｆの入射を受けて、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶を用いた固体レーザ２Ｓが励起され、この励起によって発生した１０６４ｎｍの基本波変換光が出射された場合、ＫＴｉＯＰＯ４(ＫＴＰ)を用いた非線形光学素子２Ｈは、１０６４ｎｍの基本波変換光を所望の波長領域光ＷＬＺである５３２ｎｍの第２高調波に変換し、５３２ｎｍの第２高調波を変換素子２から出射している。この緑色の５３２ｎｍの波長の光は視認性が良いので、レーザポインタや画像表示装置の光源等に好適に用いられる。また、緑色の光は、半導体レーザ素子で発振させることが難しいので、非線形光学素子を用いたＳＨＧ(Second harmonic generation）を用いて作製する場合が多い。また、基本波Ｆの変換素子２に固体レーザ２Ｓと非線形光学素子２Ｈを用いると、所望の波長領域光ＷＬＺの高い出力を得ることができる。
【００３４】
また、その非線形光学素子２Ｈには、図３に示すように、フィルタ４と対向する側の端面２Ｈａに、ＳｉＯ２/ＴｉＯ２、ＳｉＯ２/Ｔａ２Ｏ５等の多層膜のコーティングが施され、その多層膜のコーティングは、基本波Ｆ及び基本波変換光を高反射させ非線形光学素子２Ｈに戻していて、第２高調波を高透過させている。半導体レーザ素子１の端面１ｂと非線形光学素子２Ｈの端面２Ｈａ間で、反射が繰り返され共振器構造が作られている。基本波Ｆを高反射させ、第２高調波を高透過させるのは、コーティング膜の組み合わせ、膜厚、層数等の設計によって変えられる。
【００３５】
フィルタ４は、図３に示すように、変換素子２の波長変換光ＷＬＣの出射側に配置され、図１ないし図３に示すように、基材７Ａの傾斜面７ｋと基材７Ａと一体に作られた傾斜部７ｓとに支えられ、傾斜して配置されている。図１ないし図３に示されたフィルタ４は、３０°傾斜させている。フィルタ４は、傾斜して配置されているので、図３に示すように、波長領域光ＷＬＺが出射する出射側面４ｐの法線方向Ｄ１と、波長領域光ＷＬＺの光軸方向とが平行とならなく、透光部材６から正反射した第一の反射光Ｒ１を正反射し第二の反射光Ｒ２としている。また、フィルタ４の傾斜角度は、受光素子３を基材７Ａ側に配置した場合、基材７Ａの許容長さや受光素子３の実装のし易さ等を考慮して、１０°〜８０°好ましくは３０°〜６０°が好適である。これによれば、フィルタ４を波長領域光ＷＬＺの光軸に対して傾斜して配置しているので、第一の反射光Ｒ１を正反射した第二の反射光Ｒ２を受光する受光素子３をフィルタ４の近傍に配置することができる。
【００３６】
また、フィルタ４は、変換素子２から出射された、第２高調波や基本波Ｆや基本波変換光や高次の高調波を含んでいる波長変換光ＷＬＣの内、所望の波長領域光ＷＬＺである第２高調波のみを透過させている。例えば、所望の波長領域光ＷＬＺである５３２ｎｍの第２高調波のみを透過し、８０８ｎｍの基本波Ｆや１０６４ｎｍの基本波変換光をカットするようなフィルタの場合、フィルタ４は、波長５３２ｎｍの緑の波長範囲の光を中心に比較的狭い帯状の波長領域を透過させるバンドパスフィルタを用いる。所望の波長領域光ＷＬＺが他の波長の場合、その波長に合わせたフィルタをその都度選択するようになる。フィルタ４を透過した所望の波長領域光ＷＬＺの正反射光Ｒを受光素子３で受光しているので、基本波Ｆや基本波変換光や高次の高調波等が正反射光Ｒに混在していなく、ＡＰＣ機能への出力光のモニタリングを精度良く行うことができる。
【００３７】
また、フィルタ４として、光学ガラスの組成を調整した色ガラスフィルタを用いているが、誘電体を用いたタイプや多層膜をコーティングしたタイプ等、様々なタイプを用いることができる。
【００３８】
また、フィルタ４は、フィルタ４の変換素子側面４ａに、ＳｉＯ２/Ｔａ２Ｏ５等の多層膜のコーティングが施された反射防止層を有している。この反射防止層は、波長変換光ＷＬＣの反射を０.２％以下に抑えているので、波長変換光ＷＬＣがフィルタ４の変換素子側面４ａで反射することなくフィルタ４に入射されるため、フィルタ４を透過した波長領域光ＷＬＺの光量が増加する。
【００３９】
透光部材６は、図３に示すように、波長領域光ＷＬＺが透光部材６に入射する入射側面６ｐの法線方向Ｄ２と、波長領域光ＷＬＺの光軸とが平行となるように配置されていて、フィルタ４を透過した波長領域光ＷＬＺの１％から５％を正反射し第一の反射光Ｒ１とするとともに、波長領域光ＷＬＺの９５％から９９％を透過している。また、法線方向Ｄ２と波長領域光ＷＬＺの光軸とが平行となっているので、透光部材６を複雑な形状にする必要がない上、封止部材５も複雑な形状にする必要がなく、第一の反射光Ｒ１をフィルタ４に確実に戻すことができる。
【００４０】
また、透光部材６は、半導体レーザ素子１と変換素子２とフィルタ４と受光素子３とを封止するため、Ｋ２Ｏ-ＰｂＯ-ＳｉＯ２系やＢｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系等の低融点ガラスにより、ケース８と接着している。また、透光部材６とケース８との接着の際には、受光素子３で受光される正反射光Ｒ（第一の反射光Ｒ１及び第二の反射光Ｒ２）の光軸を合わせるために、法線方向Ｄ２と波長領域光ＷＬＺの光軸とが平行となるように調整するが、予め位置決め部（図示しない）をケース８に設けて位置決めすると、精度良く光軸を合わせることができる。また、透光部材６は、硼珪酸系のガラスを用いているが、特に硼珪酸系のガラスに限るものではない。
【００４１】
受光素子３は、図２及び図３に示すように、フィルタ４の出射側面４ｐ側の基材７Ａ上に配置され、第一の反射光Ｒ１の１％から５％を正反射した第二の反射光Ｒ２を受光できる位置に配置している。また、受光素子３は、フォトダイオード等を用いていて、受光した光量の情報を基材７に設けた配線（図示しない）と電極９を介して、ＡＰＣ機能（図示しない）に送信している。
【００４２】
また、フィルタ４を透過した波長領域光ＷＬＺの一部が透光部材６に正反射し、その第一の反射光Ｒ１をフィルタ４で正反射し、その第二の反射光Ｒ２を受光素子３で受光し、モニタリングしているので、特許文献１のビームスプリッタのような新たな部品を追加せずに、ＡＰＣ機能への出力光のモニタリングを行うことができる。
【００４３】
封止部材５は、図１及び図３に示すように、基材７とケース８とを有している。基材７は、鉄や鉄合金、黄銅等の金属材料で作製されていて、変換素子２とフィルタ４と受光素子３とが載せられた基材７Ａと、半導体レーザ素子１が載せられた基材７Ｂとから構成されている。基材７Ａは、フィルタ４を３０°傾斜して配置するために、３０°傾斜した傾斜面７ｋと、６０°傾斜した面を持つ傾斜部７ｓとが設けられ、傾斜部７ｓは、フィルタ４の片側を支持するよう基材７Ａと一体に作られている。傾斜部７ｓは、基材７Ａの先端の片側にのみ設けているが、波長領域光ＷＬＺや第一の反射光Ｒ１や第二の反射光Ｒ２の光路の妨げにならなければ、両側に設けても良いし、図１及び図３に示すような形状に限るものではない。また、フィルタ４は、基材７Ａの傾斜面７ｋと基材７Ａと一体に作られた傾斜部７ｓとに支えられて傾斜し配置しているので、フィルタ４の位置決めと傾斜角度の設定とを容易にかつ精度良く行うことができる。
【００４４】
基材７Ｂは、電力の供給や信号の送信、受信のための電極９と接合しているとともに、基材７Ｂのシール面７ｂとケース８のくびれ部８ｂとを抵抗溶接することによって、ケース８と接合している。基材７Ｂとケース８との接合は、製造の容易さや機密性の確保の点から抵抗溶接を好適に用いているが、接着材による接合等の他の方法を用いても良い。また、基材７は、基材７Ａと基材７Ｂとで構成されているが、一体で構成されても良いし、更に構成部品が増えても構わない。
【００４５】
また、ケース８は、図１及び図３に示すように、透光部材６を透過した波長領域光ＷＬＺが半導体レーザ装置１９外に出射できるように開口部８ｃを有している。ケース８は、基材７と同様に、鉄や鉄合金、黄銅等の金属材料で作製されている。封止部材５の一部である透光部材６とフィルタ４を利用して出力光のモニタリングをしているので、特許文献４の反射ミラーを幾つか組み合わせて出力光をモニタリングする場合と比較して、ケース８を複雑な形状にする必要がなく、小型化もはかれ、さらに、受光素子３へ入射させる正反射光Ｒの光軸も合わせやすい。
【００４６】
また、ＡＰＣ機能への出力光のモニタリングを精度良く行うためには、受光素子３で受光されるモニタリング光の光量を多くすることが最も効果的で、そのためには、精度よくモニタリング光を受光させる機構が必要である。本発明の半導体レーザ装置１９は、フィルタ４の位置決めと傾斜角度の設定は基材７Ａで精度良く決められ、フィルタ４と透光部材６との位置関係は、封止を行う際の基材７と封止部材５との接合の精度で決められている。そのため、波長領域光ＷＬＺに対する透光部材６の回転角度の精度は必要なく、フィルタ４と透光部材６との距離の精度も確保でき、波長領域光ＷＬＺに対する透光部材６の法線方向の角度精度のみが必要となっている。この事は、特許文献４のように光軸を合わせるため、前後方向の位置合わせに加え回転方向の位置合わせをしなければいけないと言う課題を解決している。
【００４７】
以上により、本発明の半導体レーザ装置１９は、フィルタ４を透過した波長領域光ＷＬＺの一部が透光部材６に正反射し、その第一の反射光Ｒ１をフィルタ４で正反射し、その第二の反射光Ｒ２を受光素子３で受光しているので、ＡＰＣ機能への出力光のモニタリングのために、ビームスプリッタのような部品を新たに追加する必要がない。また、封止部材５の一部である透光部材６とフィルタ４を利用して出力光のモニタリングをしているので、反射ミラーを幾つか組み合わせて出力光をモニタリングする場合と比較して、複雑な形状にする必要がなく、小型化もはかれ、さらに、受光素子３へ入射させる正反射光Ｒ（第一の反射光Ｒ１及び第二の反射光Ｒ２）の光軸も合わせやすい。また、フィルタ４を透過した所望の波長領域光ＷＬＺをモニタリングしているので、基本波Ｆや基本波変換光や高次の高調波等が混在していなく、モニタリング精度を向上させることができる。また、乱反射光をモニタリングする場合と比較して、充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００４８】
また、フィルタ４を波長領域光ＷＬＺの光軸に対して傾斜して配置しているので、第一の反射光Ｒ１を正反射した第二の反射光Ｒ２を受光する受光素子３をフィルタ４の近傍に配置することができる。この事により、小型化がはかれ、受光素子３の配線の取り出しも容易になる。
【００４９】
また、透光部材６を波長領域光ＷＬＺの光軸に対して垂直に配置しているので、透光部材６を複雑な形状にする必要がない上、封止部材５も複雑な形状にする必要がなくなる。この事により、小型化もはかれ、さらに、受光素子３へ入射させる正反射光Ｒの光軸も合わせやすい。
【００５０】
また、基本波Ｆの変換素子２に固体レーザ２Ｓと非線形光学素子２Ｈを用いているので、所望の波長領域光ＷＬＺの高い出力が得られるため、第一の反射光Ｒ１及び第二の反射光Ｒ２の光量が多くなる。この事により、受光素子３への充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００５１】
また、フィルタ４の変換素子側面４ａに波長変換光ＷＬＣの反射防止層を設けているので、変換素子２からの波長変換光ＷＬＣがフィルタ４の変換素子側面４ａで反射することなくフィルタ４に入射するため、フィルタ４を透過した波長領域光ＷＬＺの光量が増加する。この事により、第一の反射光Ｒ１及び第二の反射光Ｒ２の光量が多くなり、受光素子３への充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００５２】
また、基材７に傾斜面７ｋ及び傾斜部７ｓを設けることで、フィルタ４を傾斜させるとともに固定できるので、フィルタ４の位置決めを容易にかつ精度良く行うことができる。また、フィルタ４の傾斜角度と透光部材６との位置関係が、封止を行う際の基材７と封止部材５との接合の精度で決まるので、波長領域光ＷＬＺに対する透光部材６の回転角度の精度は必要なく、フィルタ４と透光部材６との距離の精度も確保でき、波長領域光ＷＬＺに対する透光部材６の法線方向Ｄ２の角度精度のみが必要になる。この事により、受光素子３へ入射させる正反射光Ｒの光軸合わせを、基材７と封止部材５との接合時に容易に行うことができ、受光素子３への充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００５３】
したがって、本発明の半導体レーザ装置１９は、ＡＰＣ機能の出力光のモニタリングのために、部品点数を増やすことなく、小型のしかも光軸が合わせやすい構造の半導体レーザ装置を提供できる。
【００５４】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置２９の構成を説明する模式図である。本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置２９は、第１実施形態の半導体レーザ装置１９に対し、透光部材２６と基材２７とフィルタ２４とが異なっている。また、説明を容易にするため、基材２７Ａに設けられたフィルタ２４の固定部分は省略している。なお、第１実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。
【００５５】
図４に示す様に、半導体レーザ装置２９は、先ず、半導体レーザ素子１から出射された基本波Ｆが固体レーザ２Ｓに入射され、その入射を受けた固体レーザ２Ｓが励起される。次に、この励起によって発生した基本波変換光は非線形光学素子２Ｈによって、第２高調波のレーザ光に変換され、第２高調波のレーザ光が変換素子２から出射されている。基本波Ｆとして用いる波長によっては、例えば１０６４ｎｍの波長の半導体レーザ素子の場合、非線形光学素子２Ｈは、固体レーザ２Ｓを用いなく、１０６４ｎｍの基本波Ｆを所望の波長領域光ＷＬＺである５３２ｎｍの第２高調波に直接変換することができる。
【００５６】
次に、変換素子２から出射された波長変換光ＷＬＣは、所望の波長領域光ＷＬＺである第２高調波のレーザ光以外に、基本波Ｆや基本波変換光や高次の高調波を含んでいるので、フィルタ２４によって、所望の波長領域光ＷＬＺである第２高調波のみが透過されている。そして、フィルタ２４を透過した波長領域光ＷＬＺは、透光部材２６を通過して半導体レーザ装置２９外に出射されている。また、フィルタ２４を透過した波長領域光ＷＬＺの一部は、透光部材２６の傾斜面２６ｓによって正反射され、その正反射光Ｒを受光できる位置に受光素子３が配置されている。
【００５７】
半導体レーザ装置２９は、波長領域光ＷＬＺの一部を傾斜面２６ｓで正反射し、その正反射した正反射光Ｒを受光素子３で直接受光しているので、第１実施形態の半導体レーザ装置１９と比較して、透光部材２６の形状を工夫して設計すれは、ＡＰＣ機能の出力光のモニタリングのために受光するモニタリングの光量をより多くできる。
【００５８】
以上により、本発明の半導体レーザ装置２９は、フィルタ２４を透過した波長領域光ＷＬＺの一部が透光部材２６の傾斜面２６ｓに正反射し、その正反射光Ｒを受光素子３で受光しているので、ＡＰＣ機能への出力光のモニタリングのために、ビームスプリッタのような部品を新たに追加する必要がない。また、封止部材２５の一部である透光部材２６を利用して出力光のモニタリングをしているので、反射ミラーを幾つか組み合わせて出力光をモニタリングする場合と比較して、複雑な形状にする必要がなく、小型化もはかれ、さらに、受光素子３へ入射させる正反射光Ｒの光軸も合わせやすい。また、フィルタ２４を透過した所望の波長領域光ＷＬＺをモニタリングしているので、基本波Ｆや基本波変換光や高次の高調波等が混在していなく、モニタリング精度を向上させることができる。また、乱反射光をモニタリングする場合と比較して、充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００５９】
［第３実施形態］
【００６０】
図５は、本発明の第３実施形態の半導体レーザ装置３９の構成を説明する模式図である。本発明の第３実施形態の半導体レーザ装置３９は、第１実施形態の半導体レーザ装置１９に対し、フィルタ３４の傾斜角度と基材３７と透光部材３６とが異なっている。また、説明を容易にするため、基材３７Ａに設けられたフィルタ３４の固定部分は省略している。なお、第１実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。
【００６１】
図５に示す様に、半導体レーザ装置３９は、フィルタ３４の傾斜角度を６０°にしている。そのため、半導体レーザ装置３９は、第１実施形態の半導体レーザ装置１９と比較して、第一の反射光Ｒ１がフィルタ４で正反射して第二の反射光Ｒ２として正反射される角度が異なるので、より変換素子２側に受光素子３が配置される。この事により、受光素子３を配置するための基材３７Ａの先端部３７ａを短くすることができ、半導体レーザ装置３９をより小型化にすることができる。
【００６２】
以上により、本発明の半導体レーザ装置３９は、フィルタ３４を透過した波長領域光ＷＬＺの一部が透光部材３６に正反射し、その第一の反射光Ｒ１をフィルタ３４で正反射し、その第二の反射光Ｒ２を受光素子３で受光しているので、ＡＰＣ機能への出力光のモニタリングのために、ビームスプリッタのような部品を新たに追加する必要がない。また、封止部材３５の一部である透光部材３６とフィルタ３４を利用して出力光のモニタリングをしているので、反射ミラーを幾つか組み合わせて出力光をモニタリングする場合と比較して、複雑な形状にする必要がなく、小型化もはかれ、さらに、受光素子３へ入射させる正反射光Ｒ（第一の反射光Ｒ１及び第二の反射光Ｒ２）の光軸も合わせやすい。また、フィルタ３４を透過した所望の波長領域光ＷＬＺをモニタリングしているので、基本波Ｆや基本波変換光や高次の高調波等が混在していなく、モニタリング精度を向上させることができる。また、乱反射光をモニタリングする場合と比較して、充分な光量が得られ、モニタリング精度を向上させることができる。
【００６３】
本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  半導体レーザ素子
２  変換素子
２Ｓ  固体レーザ
２Ｈ  非線形光学素子
３  受光素子
４、２４、３４  フィルタ
４ａ  変換素子側面
４ｐ  出射側面
５、２５、３５  封止部材
６、２６、３６  透光部材
６ｐ  入射側面
７、７Ａ、７Ｂ、２７、２７Ａ、２７Ｂ、３７、３７Ａ、３７Ｂ  基材
７ｓ  傾斜部
８  ケース
１９、２９、３９  半導体レーザ装置
Ｄ１  出射側面の法線方向
Ｄ２  入射側面の法線方向
Ｒ  正反射光
Ｒ１  第一の反射光
Ｒ２  第二の反射光
Ｆ  基本波
ＷＬＣ  波長変換光
ＷＬＺ  波長領域光
【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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