(57)【要約】【課題】樹脂の膨張によるコリメートレンズの位置ずれを効果的に低減することが可能な半導体レーザ装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体レーザ装置１は、基板１１上に搭載されてＺ方向に向けてレーザ光Ｌを射出する半導体レーザ素子１３と、半導体レーザ素子１３から射出されるレーザ光Ｌの成分のうちＹ方向の成分をコリメートするコリメートレンズ１４と、基板１１上に固定用樹脂Ｊ１により固定され、コリメートレンズ１４の端部が固定用樹脂Ｊ２により固定されるレンズ取付面を有するレンズ固定ブロック１５と、Ｙ方向における固定用樹脂Ｊ２の重心の位置が、Ｙ方向におけるコリメートレンズ１４の重心の位置よりも基板１１から遠くなるように、固定用樹脂Ｊ２によりコリメートレンズ１４の側面に形成されたフィレットＦと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に搭載されて第１方向に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の成分のうち前記第１方向に垂直な第２方向の成分をコリメートするコリメートレンズと、
前記基板上に第１固定用樹脂により固定され、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向に対して垂直な面であって前記コリメートレンズの前記第３方向における端部の一方が第２固定用樹脂により固定されるレンズ取付面を有するレンズ固定ブロックと、
前記第２固定用樹脂の重心の位置が前記コリメートレンズの重心の位置よりも前記基板から遠くなるように、前記第２固定用樹脂により前記コリメートレンズの側面に形成されたフィレットと、
を備える半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記フィレットは、前記コリメートレンズの前記基板から遠い側の側面に形成されている、請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記フィレットは、前記コリメートレンズの前記基板から遠い側の側面及び前記コリメートレンズの前記基板に近い側の側面に形成されており、前記コリメートレンズの前記基板から遠い側の側面に形成されているフィレットは、前記コリメートレンズの前記基板に近い側の側面に形成されているフィレットよりも体積が大きい、請求項１又は請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記コリメートレンズの側面に形成される前記フィレットは、前記レンズ取付面において前記コリメートレンズに近づくにつれて盛り上がる形状である、請求項２又は請求項３記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記レンズ固定ブロックの前記レンズ取付面には、前記基板側の端部と反対側の端部に凸部が形成されており、
前記フィレットは、前記凸部と前記コリメートレンズの側面との間に形成されている
請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記第１固定用樹脂の前記第２方向における厚みと、前記フィレットの前記第２方向における厚みとはほぼ等しい、請求項５記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記コリメートレンズは、前記半導体レーザ素子からのレーザ光が入射される平面状の入射面と、前記半導体レーザ素子からのレーザ光が射出される円柱面状の射出面とを備えており、
前記レンズ固定ブロックの前記レンズ取付面には、前記コリメートレンズの前記射出面側に凹部が形成されている
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記レンズ固定ブロックの前記レンズ取付面には、前記コリメートレンズの前記基板に近い側面側に凹部が形成されている請求項１から請求項７の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記第１固定用樹脂及び前記第２固定用樹脂は、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂である、請求項１から請求項８の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の半導体レーザ装置の製造装置であって、
前記レンズ固定ブロックの前記レンズ取付面が鉛直上方向を向くように、前記半導体レーザ素子及び前記レンズ固定ブロックが搭載された前記基板を回転させる第１工程と、
前記レンズ取付面上で前記コリメートレンズが配置される配置位置よりも前記基板から遠い位置に固定用樹脂を塗布する第２工程と、
鉛直上下方向に沿うようにされた前記コリメートレンズを、前記レンズ取付面の上方から前記配置位置に配置する第３工程と、
前記コリメートレンズ、或いは前記基板を水平移動させ、前記コリメートレンズと前記半導体レーザ素子との相対位置を調整する第４工程と、
前記固定用樹脂を硬化させる第５工程と、
を有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置は、気体レーザや固体レーザに比べて、小型であって消費電力が小さい（エネルギー変換効率が高い）等の特徴を有することから、民生用途（例えば、光ピックアップの光源）及び工業用途（例えば、ファイバレーザの励起光源）において広く用いられている。このような半導体レーザ装置は、レーザ光を射出する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から射出されたレーザ光をコリメートするためのコリメートレンズとを備える。
【０００３】
ここで、半導体レーザ素子から射出されるレーザ光は、半導体レーザ素子のｐｎ接合面に平行な方向（スロー軸）よりも垂直な方向（ファスト軸）に大きく広がる。このため、上記のコリメートレンズとしては、半導体レーザ素子から射出されたレーザ光のファスト軸の成分をコリメートするコリメートレンズ（ＦＡＣレンズ：ファスト軸コリメートレンズ）が用いられる。
【０００４】
以下の特許文献１には、半導体レーザ素子が搭載された基台上にレンズ固定台を設け、このレンズ固定台上にコリメートレンズを樹脂固定して、半導体レーザ素子のレーザ光射出部にコリメートレンズが対面配置されるようにした半導体レーザ装置が開示されている。また、以下の特許文献１には、上部が凹型とされたレンズ固定台を基台上に設け、このレンズ固定台の凹部内にコリメートレンズの一部を非接触状態で配置して樹脂固定することで、樹脂の収縮（例えば、硬化収縮）や膨張（例えば、吸湿膨張）によるコリメートレンズの位置ずれを低減するようにした半導体レーザ装置も開示されている。
【０００５】
また、以下の特許文献２には、半導体レーザ素子が搭載された基板上にレンズ固定台を設け、このレンズ固定台の側面にコリメートレンズの一端を片持ち梁状に樹脂固定した半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置では、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズの位置ずれが、コリメートレンズの長さ方向（スロー軸に沿う方向）に制限されるため、ファスト軸に沿う方向及びレーザ光の射出方向に沿う方向のコリメートレンズの位置ずれが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１８７５２５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２８１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１に開示された１つ目の半導体レーザ装置では、コリメートレンズをレンズ固定台上に樹脂固定する際に、樹脂の硬化収縮によってコリメートレンズがファスト軸に沿う方向に位置ずれし、これにより性能低下が生ずるという問題がある。ここで、例えば吸着固定等によってコリメートレンズを固定した状態で樹脂を硬化させれば、樹脂固定時に生ずる位置ずれを小さく抑えることも可能である。しかしながら、コリメートレンズがレンズ固定台上に樹脂固定された後においても、樹脂の膨張（吸湿膨張、熱膨張等）によってコリメートレンズの位置ずれが生ずるため、環境に応じた性能低下が懸念されるという問題がある。
【０００８】
上述した特許文献１に開示された２つ目の半導体レーザ装置は、上部が凹型とされたレンズ固定台にコリメートレンズが樹脂固定された構造である。このため、樹脂の収縮や膨張によるコリメートレンズの位置ずれは低減されるものの、上部が凹型のレンズ固定台を用いる必要があることからコストが上昇してしまうという問題がある。また、半導体レーザ素子から射出されたレーザ光をコリメートするには、コリメートレンズを半導体レーザ素子のレーザ光射出部に近接配置する必要があるが、このような近接配置を実現するには、凹部の側壁の厚みを薄くする必要があり、コストが大幅に上昇してしまうという問題がある。
【０００９】
上述した特許文献２に開示された半導体レーザ装置は、レンズ固定台が基板上に樹脂固定されている構造であるため、レンズ固定台を固定している樹脂の膨張によってレンズ固定台とともにコリメートレンズがファスト軸に沿う方向に位置ずれし、これにより性能低下が生ずるという問題がある。レンズ固定台の位置ずれを抑えるには、基板上においてレンズ固定台を固定している樹脂の厚み（樹脂厚）を極力小さくすれば良い。しかしながら、上記の樹脂には、粘度を高めるためにフィラー（シリカ等の粉末）が含有されており、樹脂厚をフィラーの大きさ（例えば、数十［μｍ］）よりも小さくすることはできない。このようなフィラーを含有する樹脂によってレンズ固定台が樹脂固定されている場合には、レンズ固定台の位置ずれは、フィラーの大きさに樹脂の膨張率を乗算して得られる値程度になる。
【００１０】
ここで、上記のフィラーが含有されていない樹脂を用いれば、樹脂厚をフィラーの大きさよりも小さくすることができるため、レンズ固定台の位置ずれをより抑えることができるとも考えられる。しかしながら、このような樹脂は粘度が低いため、樹脂の拡がり範囲を制御することが困難であるという問題がある。また、樹脂厚が数［μｍ］程度になると、主剤と硬化剤とが分離する分離現象によって樹脂の硬化不良が生じ、製造歩留まりが悪化するという問題がある。
【００１１】
また、基板に対するレンズ固定台の固定を、樹脂固定に代えてハンダ固定にすれば、上述した樹脂の膨張による位置ずれの問題は生じないと考えられる。しかしながら、一般的にハンダ固定は樹脂固定よりも高価であるとともに、ガラス製のレンズ固定台を金メッキ処理する必要があることから、コストが高くなるという問題がある。ガラス製のレンズ固定台に代えて金属製のレンズ固定台を用い、上述の金メッキ処理を不要とすればコストを低減することができると考えられる。しかしながら、金属製のレンズ固定台はガラス製のレンズ固定台よりも熱膨張率が高いため、樹脂の膨張を考慮して樹脂固定に代えてハンダ固定を用いる意味が全く無くなってしまう。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、樹脂の膨張によるコリメートレンズの位置ずれを効果的に低減することが可能な半導体レーザ装置及びその製造方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置は、基板（１１）上に搭載されて第１方向（Ｚ方向）に向けてレーザ光（Ｌ）を射出する半導体レーザ素子（１３）と、前記半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の成分のうち前記第１方向に垂直な第２方向（Ｙ方向）の成分をコリメートするコリメートレンズ（１４）と、前記基板上に第１固定用樹脂（Ｊ１）により固定され、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向（Ｘ方向）に対して垂直な面であって前記コリメートレンズの前記第３方向における端部の一方（Ｅ）が第２固定用樹脂（Ｊ２）により固定されるレンズ取付面（Ｐ１１）を有するレンズ固定ブロック（１５）と、前記第２固定用樹脂の重心の位置が前記コリメートレンズの重心の位置よりも前記基板から遠くなるように、前記第２固定用樹脂により前記コリメートレンズの側面に形成されたフィレット（Ｆ）と、を備える。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記フィレットが、前記コリメートレンズの前記基板から遠い側の側面（Ｐ３）に形成されている。
或いは、本発明の半導体レーザ装置は、前記フィレットが、前記コリメートレンズの前記基板から遠い側の側面（Ｐ３）及び前記コリメートレンズの前記基板に近い側の側面（Ｐ４）に形成されており、前記コリメートレンズの前記基板から遠い側の側面に形成されているフィレットは、前記コリメートレンズの前記基板に近い側の側面に形成されているフィレットよりも体積が大きい。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記コリメートレンズの側面に形成される前記フィレットが、前記レンズ取付面において前記コリメートレンズに近づくにつれて盛り上がる形状である。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記レンズ固定ブロックの前記レンズ取付面には、前記基板側の端部と反対側の端部に凸部（ＣＶ１）が形成されており、前記フィレットが、前記凸部と前記コリメートレンズの側面との間に形成されている。
ここで、本発明の半導体レーザ装置は、前記第１固定用樹脂の前記第２方向における厚みと、前記フィレットの前記第２方向における厚みとがほぼ等しい。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記コリメートレンズが、前記半導体レーザ素子からのレーザ光が入射される平面状の入射面（Ｐ１）と、前記半導体レーザ素子からのレーザ光が射出される円柱面状の射出面（Ｐ２）とを備えており、前記レンズ固定ブロックの前記レンズ取付面には、前記コリメートレンズの前記射出面側に凹部（ＣＶ２）が形成されている。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記レンズ固定ブロックの前記レンズ取付面には、前記コリメートレンズの前記基板に近い側面側に凹部（ＣＶ３）が形成されている。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記第１固定用樹脂及び前記第２固定用樹脂が、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂である。
本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、上記の何れかに記載の半導体レーザ装置の製造装置であって、前記レンズ固定ブロックの前記レンズ取付面が鉛直上方向を向くように、前記半導体レーザ素子及び前記レンズ固定ブロックが搭載された前記基板を回転させる第１工程と、前記レンズ取付面上で前記コリメートレンズが配置される配置位置よりも前記基板から遠い位置に固定用樹脂（Ｊ２）を塗布する第２工程と、鉛直上下方向に沿うようにされた前記コリメートレンズを、前記レンズ取付面の上方から前記配置位置に配置する第３工程と、前記コリメートレンズ、或いは前記基板を水平移動させ、前記コリメートレンズと前記半導体レーザ素子との相対位置を調整する第４工程と、前記固定用樹脂を硬化させる第５工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コリメートレンズの側面にフィレットを形成することで、第２固定用樹脂の重心の位置をコリメートレンズの重心の位置よりも基板から遠くするようにしている。これにより、第２固定用樹脂の膨張によって生ずるコリメートレンズの変動方向を、第１固定用樹脂の膨張によって生ずるレンズ固定ブロックの変動方向とは反対の方向にすることができ、第１固定用樹脂の膨張によるコリメートレンズの位置ずれを効果的に低減することが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体レーザ装置の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体レーザ装置の右側面図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体レーザ装置が備えるコリメートレンズを示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態においてフィレットの形成位置を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を説明するための斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の一実施形態において、レンズ固定ブロックに塗布される固定用樹脂を模式的に示す図である。
【図９】本発明の一実施形態におけるレンズ固定ブロックの第１変形例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態におけるレンズ固定ブロックの第２変形例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態におけるレンズ固定ブロックの第３変形例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態におけるレンズ固定ブロックの第４変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法について詳細に説明する。尚、以下では理解を容易にするために、図中に設定したＸＹＺ直交座標系（原点の位置は適宜変更する）を必要に応じて参照しつつ各部材の位置関係について説明する。また、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、必要に応じて各部材の寸法を適宜変えて図示している。
【００１７】
〔半導体レーザ装置〕
図１は、本発明の一実施形態による半導体レーザ装置の平面図であり、図２は、同半導体レーザ装置の正面図であり、図３は、同半導体レーザ装置の右側面図である。これら図１〜図３に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置１は、基板１１、サブマウント１２、半導体レーザ素子１３、コリメートレンズ１４、及びレンズ固定ブロック１５を備えており、半導体レーザ素子１３から射出されるレーザ光Ｌをコリメート（平行光に変換）して外部に射出する。
【００１８】
尚、図１〜図３中に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｚ軸の＋Ｚ方向（第１方向）がレーザ光Ｌの射出方向に設定されている。また、このＸＹＺ直交座標系のＸ軸（第３方向）は、半導体レーザ素子１３のｐｎ接合面に平行な方向（スロー軸）と平行になるよう設定され、Ｙ軸（第２方向）は、半導体レーザ素子１３のｐｎ接合面に垂直な方向（ファスト軸）と平行になるよう設定されている。
【００１９】
基板１１は、上述したサブマウント１２、半導体レーザ素子１３、コリメートレンズ１４、及びレンズ固定ブロック１５が搭載される平面視形状が矩形形状の板状部材である。サブマウント１２は、その上面に半導体レーザ素子１３が搭載される部材であり、平面視でのＺ方向の長さが基板１１よりも短くされた矩形形状の板状部材である。これら基板１１及びサブマウント１２は、半導体レーザ素子１３の放熱効率を高めるために熱伝導率が高く、且つ温度変化によって生ずる応力を極力低減するために熱膨張率が小さい材料を用いて形成される。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス、或いはモリブデン（Ｍｏ）等の金属が適している。尚、図１〜図３に示す通り、サブマウント１２は、基板１１の一端部（−Ｚ方向における端部）に取り付けられる。
【００２０】
半導体レーザ素子１３は、レーザ光射出部を＋Ｚ側に向けてサブマウント１２上の中央部（Ｘ方向における中央部）に取り付けられており、不図示の駆動回路から駆動電流が供給された場合に、レーザ光Ｌを＋Ｚ方向に向けて射出する。この半導体レーザ素子１３から射出されるレーザ光Ｌの波長は、例えば０．９μｍ帯である。尚、半導体レーザ素子１３は、ｐｎ接合面がＺＸ平面に平行となるようにサブマウント１２上に搭載されている。
【００２１】
コリメートレンズ１４は、半導体レーザ素子１３の＋Ｚ側に配置され、半導体レーザ素子１３から射出されるレーザ光Ｌのファスト軸の成分をコリメートするＦＡＣレンズ（ファスト軸コリメートレンズ）である。尚、コリメートレンズ１４は、半導体レーザ素子１３から射出されるレーザ光Ｌのスロー軸の成分をコリメートしない。図４は、本発明の一実施形態による半導体レーザ装置が備えるコリメートレンズを示す斜視図である。
【００２２】
図４に示す通り、コリメートレンズ１４は、側面が複数の平面及び円柱面とされた棒状部材である。具体的に、コリメートレンズ１４は、半導体レーザ素子１３からのレーザ光Ｌが入射される平面状の入射面Ｐ１と、レーザ光Ｌが射出される円柱面状の射出面Ｐ２とが側面に形成されたＸ方向に延びる透明な棒状部材である。尚、コリメートレンズ１４の側面における入射面Ｐ１及び射出面Ｐ２以外の部分は、入射面Ｐ１と９０°の角度をなし、射出面Ｐ２に連続する平面状の面Ｐ３，Ｐ４とされている。このコリメートレンズ１４のＸ方向の長さは２ｍｍ程度である。
【００２３】
レンズ固定ブロック１５は、例えばガラス等の熱膨張率が小さい材料を用いて形成される略直方体状の部材であり、ＹＺ平面に平行なレンズ取付面Ｐ１１を有する。このレンズ固定ブロック１５は、図１〜図３に示す通り、サブマウント１２の＋Ｚ側であって、基板１１の中央部から−Ｘ方向にずれた端部に取り付けられる。このレンズ固定ブロック１５は、固定用樹脂Ｊ１（第１固定用樹脂）を用いて基板１１の上面に固定されている。尚、上記の固定用樹脂Ｊ１としては、例えば紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を用いることができる。
【００２４】
コリメートレンズ１４の端部Ｅ（図４参照）は、レンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１に固定用樹脂Ｊ２（第２固定用樹脂）により固定されており、コリメートレンズ１４は、図１〜図３に示す通り、長手方向がＸ方向に沿うように半導体レーザ素子１３の＋Ｚ側に配置されている。尚、上記の固定用樹脂Ｊ２としては、例えば紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を用いることができる。固定用樹脂Ｊ１と固定用樹脂Ｊ２とは、同じものであっても良く、異なるものであっても良い。
【００２５】
具体的に、コリメートレンズ１４は、入射面Ｐ１がレンズ固定ブロック１５の側面Ｐ１２（レンズ取付面Ｐ１１に交差する面であって半導体レーザ素子１３側を向く面）と概ね一致する状態でレンズ取付面Ｐ１１に片持ち梁状に固定されている。また、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける側面の一部（基板１１から遠い側の側面）にはフィレットＦが形成されている。より具体的に、フィレットＦは、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける射出面Ｐ２の一部及び面Ｐ３（図４参照）に形成されており、その形状は、レンズ取付面Ｐ１１において、コリメートレンズ１４に近づくにつれて盛り上がる形状である。ここで、フィレットＦは、固着されるべき面（コリメートレンズ１４の端面ＰＴ及びレンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１）の間からはみ出した固定用樹脂Ｊ２である。
【００２６】
ここで、入射面Ｐ１をレンズ固定ブロック１５の側面Ｐ１２に概ね一致させた状態でコリメートレンズ１４をレンズ取付面Ｐ１１に固定するのは、コリメートレンズ１４の固定強度の低下を招くことなく半導体レーザ素子１３とレンズ固定ブロック１５の距離を極力大きくするためである。半導体レーザ素子１３とレンズ固定ブロック１５の距離が大きくなることで、コリメートレンズ１４を固定するためにレンズ固定ブロック１５に塗布される固定用樹脂Ｊ２が、半導体レーザ素子１３のレーザ光射出部に付着するのを防止することができる。
【００２７】
また、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおいて基板１１から遠い側の側面にフィレットＦを形成するのは、基板１１の上面にレンズ固定ブロック１５を固定する固定用樹脂Ｊ１の膨張（吸湿膨張、熱膨張等）によって生ずるコリメートレンズ１４のＹ方向の位置ずれを低減するためである。図５は、本発明の一実施形態においてフィレットの形成位置を説明するための図である。
【００２８】
レンズ固定ブロック１５を固定する固定用樹脂Ｊ１の膨張は、固定用樹脂Ｊ１の重心を基準として行われ、コリメートレンズ１４を固定する固定用樹脂Ｊ２の膨張は、固定用樹脂Ｊ２の重心を基準として行われる。つまり、固定用樹脂Ｊ１及び固定用樹脂Ｊ２は、各々の重心を中心として膨張する。固定用樹脂Ｊ１の重心の位置は、基板１１とレンズ固定ブロック１５との間になることから、固定用樹脂Ｊ１の膨張によって生ずるレンズ固定ブロック１５の変動方向は、図５中の符号ＤＲ１が付された方向である。
【００２９】
これに対し、固定用樹脂Ｊ２については、コリメートレンズ１４の基板１１から遠い側の側面にフィレットＦが形成されていることから、固定用樹脂Ｊ２の重心の位置は、コリメートレンズ１４の重心の位置よりも基板１１から遠い位置になる。つまり、フィレットＦを形成することで、図５に示す通り、固定用樹脂Ｊ２の重心線（重心を通るＸ軸に平行な線）ＣＬ２を、コリメートレンズ１４の重心線ＣＬ１よりも＋Ｙ側に配置することができる。
【００３０】
固定用樹脂Ｊ２の重心とコリメートレンズ１４の重心とが上記の位置関係にある場合には、固定用樹脂Ｊ２の膨張によって生ずるコリメートレンズ１４の変動方向は、図５中の符号ＤＲ２が付された方向（−Ｙ方向）になる。このように、フィレットＦを形成することで、固定用樹脂Ｊ２の膨張によって生ずるコリメートレンズ１４の変動方向を、固定用樹脂Ｊ１の膨張によって生ずるレンズ固定ブロック１５の変動方向とは反対の方向にすることができるため、固定用樹脂Ｊ１の膨張によって生ずるコリメートレンズ１４のＹ方向の位置ずれを低減させる（或いは、打ち消す）ことができる。このようにして、固定用樹脂Ｊ１の膨張によって生ずるコリメートレンズ１４のＹ方向の位置ずれを低減するようにしている。
【００３１】
尚、レンズ固定ブロック１５は、基板１１上において、コリメートレンズ１４の作動距離（ワーキング・ディスタンス）を考慮した位置に取り付けられる。具体的には、レンズ固定ブロック１５の側面Ｐ１２が、コリメートレンズ１４の作動距離だけ半導体レーザ素子１３から＋Ｚ方向に離間する位置に取り付けられる。これは、コリメートレンズ１４が、その入射面Ｐ１を側面Ｐ１２に概ね一致させた状態でレンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１に固定されているためである。
【００３２】
以上の通り、本実施形態の半導体レーザ装置１では、コリメートレンズ１４の基板１１から遠い側の側面にフィレットＦが形成されており、固定用樹脂Ｊ２の重心の位置がコリメートレンズ１４の重心の位置よりも基板１１から遠くなるようにしている。これにより、固定用樹脂Ｊ１の膨張によって生ずるレンズ固定ブロック１５の変動方向と、固定用樹脂Ｊ２の膨張によって生ずるコリメートレンズ１４の変動方向とを反対方向にすることができるため、固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれを効果的に低減することができる。
【００３３】
〔半導体レーザ装置の製造方法〕
図６は、本発明の一実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を説明するための斜視図であり、図７は、同製造方法を示す工程図である。尚、図６においては、半導体レーザ素子１３から射出されるレーザ光Ｌのスロー軸の成分をコリメートするコリメートレンズ１６（ＳＡＣレンズ）を図示している。図示の通り、コリメートレンズ１６は、基板１１の他端部（サブマウント１２が取り付けられている端部とは反対側の端部）に取り付けられている。
【００３４】
尚、半導体レーザ装置１は、サブマウント１２、半導体レーザ素子１３、及びレンズ固定ブロック１５等を基板１１上に搭載する工程、コリメートレンズ１４をレンズ固定ブロック１５に取り付ける工程、その他の工程（例えば、調整工程）が行われることによって製造されるが、ここではコリメートレンズ１４をレンズ固定ブロック１５に取り付ける工程について説明する。このため、初期状態では、図６に示す通り、サブマウント１２、半導体レーザ素子１３、及びレンズ固定ブロック１５等が基板１１上に搭載されているものとする。
【００３５】
半導体レーザ装置１は、回転ステージ（図示省略）、塗布装置ＡＰ（図７（ｂ）参照）、及び吸着コレットＣＴ（図６及び図７（ｃ），（ｄ）参照）を用いて製造される。上記の回転ステージは、図６中の符号Ｄ１が付された回転方向（図１〜図３におけるＺ軸周りの回転方向）に、基板１１を９０°回転させるステージである。上記の塗布装置ＡＰは、レンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１に固定用樹脂Ｊ２を塗布する装置である。上記の吸着コレットＣＴは、コリメートレンズ１４を吸着した状態で、図６に示す状態のレンズ取付面Ｐ１１に直交する方向、図６中の符号Ｄ２が付された方向（図１〜図３におけるＺ軸に沿う方向）、及び図６中の符号Ｄ４が付された方向に移動可能であり、また図６中の符号Ｄ３が付された回転方向に微小回転可能である。
【００３６】
まず、図７（ａ）に示す通り、不図示の回転ステージによって基板１１を回転方向Ｄ１に９０°だけ回転させ、レンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１が鉛直上方向を向くように配置する工程が行われる（第１工程）。次に、図７（ｂ）に示す通り、レンズ固定ブロック１５の上方に塗布装置ＡＰを配置し、レンズ取付面Ｐ１１上に固定用樹脂Ｊ２を塗布する工程が行われる（第２工程）。
【００３７】
図８は、本発明の一実施形態において、レンズ固定ブロックに塗布される固定用樹脂を模式的に示す図である。図８に示す通り、固定用樹脂Ｊ２は、レンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１上において、コリメートレンズ１４が配置される配置位置ＭＰよりも基板１１から遠い位置（＋Ｙ側の位置）に塗布される。これは、図１〜図３に示す通り、コリメートレンズ１４の基板１１から遠い側の側面にフィレットＦを形成するためである。上記の配置位置ＭＰは、半導体レーザ素子１３のレーザ光射出部の前方であって、コリメートレンズ１４の作動距離よりも離れた位置である。尚、レンズ取付面Ｐ１１上に塗布される固定用樹脂Ｊ２の体積は、図１〜図３等に示すフィレットＦの体積を考慮して設定される。
【００３８】
次いで、コリメートレンズ１４（図４に示す端部Ｅとは反対側の端部が吸着コレットＣＴに吸着された状態のコリメートレンズ１４）を、吸着コレットＣＴによってレンズ固定ブロック１５の上方に搬送し、レンズ取付面Ｐ１１の配置位置ＭＰの上方に位置決めさせる。続いて、図７（ｃ）に示す通り、吸着コレットＣＴを鉛直下方向に移動させ、コリメートレンズ１４の端面ＰＴ（図４参照）がレンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１に接触するよう（或いは、コリメートレンズ１４の端面ＰＴとレンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１との間隔が、予め規定された微小間隔となるよう）に配置する工程が行われる（第３工程）。
【００３９】
そして、吸着コレットＣＴを、図中の方向Ｄ２に移動させて、コリメートレンズ１４と半導体レーザ素子１３との相対位置が最適となるように調心する工程が行われる（第４工程）。この工程が行われる際には、図７（ｃ）に示す通り、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１から遠い側の側面にはフィレットＦが形成される。尚、必要であれば、図６中の方向Ｄ４に吸着コレットＣＴを移動させ、レーザ光Ｌの射出角度の調整（コリメートレンズ１４から射出されるレーザ光Ｌの角度を基板１１に平行に調整）が行われ、或いは、図６中の回転方向Ｄ３に吸着コレットＣＴを微小回転させ、コリメートレンズ１４の入射面Ｐ１の調整（半導体レーザ素子１３のレーザ光射出部に対する入射面Ｐ１の角度の調整）が行われる。
【００４０】
以上の工程が終了すると、図７（ｄ）に示す通り、フィレットＦが形成された状態の固定用樹脂Ｊ２を硬化させ、コリメートレンズ１４をレンズ固定ブロック１５に固定させる工程が行われる（第５工程）。具体的に、固定用樹脂Ｊ２が紫外線硬化樹脂である場合には、図７（ｄ）に示す状態の固定用樹脂Ｊ２に紫外線ＵＶを照射して硬化させ、固定用樹脂Ｊ２が熱硬化樹脂である場合には、図７（ｄ）に示す状態の固定用樹脂Ｊ２を加熱して硬化させる工程が行われる。
【００４１】
以上の通り、本実施形態の半導体レーザ装置１の製造方法では、レンズ固定ブロック１５のレンズ取付面Ｐ１１が鉛直上方向を向くように基板１１を回転させ、レンズ取付面Ｐ１１上の配置位置ＭＰよりも基板１１から遠い位置に固定用樹脂Ｊ２を塗布している。そして、鉛直上下方向に沿うようにされたコリメートレンズ１４を配置位置ＭＰに配置し、コリメートレンズ１４を水平移動させてコリメートレンズ１４と半導体レーザ素子１３との相対位置を調整した後に、固定用樹脂Ｊ２を硬化させるようにしている。
【００４２】
これにより、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１から遠い側の側面にフィレットＦが形成されて、固定用樹脂Ｊ２の重心の位置がコリメートレンズ１４の重心の位置よりも基板１１から遠くなるようにされた半導体レーザ装置１が得られる。このように、本実施形態の半導体レーザ装置１の製造方法では、固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれを効果的に低減することができる半導体レーザ装置１を製造することができる。
【００４３】
また、本実施形態の半導体レーザ装置１の製造方法では、ガラス等を用いて形成された略直方体状のレンズ固定ブロック１５を、固定用樹脂Ｊ１を用いて基板１１の上面に固定するようにしている。このため、レンズ固定ブロック１５の加工（例えば、凹部を形成する加工）や、ハンダ固定のための金メッキ処理が不要であることから、コストの大幅な上昇を伴うことなく高い歩留まりで半導体レーザ装置１を製造することが可能である。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、図１〜図３に示す通り、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１から遠い側の側面にのみフィレットＦを形成していたが、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１から遠い側の側面と基板１１に近い側の側面とにフィレットを形成しても良い。具体的には、図４に示すコリメートレンズ１４の端部Ｅにおける射出面Ｐ２の一部及び面Ｐ３に加えて、面Ｐ４にフィレットが形成されていても良い。
【００４５】
但し、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１から遠い側の側面に形成されるフィレットＦの体積は、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１に近い側の側面に形成されるフィレットの体積よりも大きくする必要がある。これは、図５を用いて説明した通り、固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれを効果的に低減するためには、固定用樹脂Ｊ２の重心の位置（重心線ＣＬ２）を、コリメートレンズ１４の重心の位置（重心線ＣＬ１）よりも基板１１から遠くする必要があるからである。尚、コリメートレンズ１４及び固定用樹脂Ｊ２の重心を、このような関係にすることができるのであれば、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける側面の全面にフィレットが形成されていても良い。
【００４６】
また、上述した実施形態では、コストの大幅な上昇を防止するために、ガラス等を用いて形成された略直方体状のレンズ固定ブロック１５（加工されていないレンズ固定ブロック１５）を用いる例について説明した。しかしながら、加工されたレンズ固定ブロックを全く用いることができないという訳ではなく、大幅なコストの上昇を招かなければ、加工されたレンズ固定ブロックを用いることも可能である。
【００４７】
図９は、本発明の一実施形態におけるレンズ固定ブロックの第１変形例を示す図である。図９に示すレンズ固定ブロック１５は、Ｚ方向に延びる凸部ＣＶ１が、レンズ取付面Ｐ１１の基板１１側の端部とは反対側の端部に形成されたものである。この凸部ＣＶ１は、フィレットＦの形状を制御して、固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれを効果的に低減するために設けられる。
【００４８】
固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれを低減するためには、固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれ量と、固定用樹脂Ｊ２の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれ量とが等しくなるように、フィレットＦの形状を制御する必要がある。上述した実施形態のように、略直方体状のレンズ固定ブロック１５を用いた場合には、固定用樹脂Ｊ２の塗布量やコリメートレンズ１４の調心時の移動量に応じてフィレットＦの形状がばらつくため、フィレットＦの形状の制御は困難である。
【００４９】
本変形例では、レンズ取付面Ｐ１１に凸部ＣＶ１が形成されたレンズ固定ブロック１５を用い、凸部ＣＶ１とコリメートレンズ１４の側面との間にフィレットＦを形成することで、フィレットＦの形状を制御するようにしている。凸部ＣＶ１が形成されたレンズ固定ブロック１５を用いると、固定用樹脂Ｊ２の塗布量がばらついても、フィレットＦの厚み（Ｙ方向の厚み）を一定に制御することができる。
【００５０】
ここで、図９に示す通り、コリメートレンズ１４のレンズ幅（図４に示す面Ｐ３と面Ｐ４との間隔）をＷとし、レーザ光射出部の高さ（基板１１の上面から半導体レーザ素子１３のレーザ光射出部までの高さ）をＨとし、レンズ取付面Ｐ１１の長さ（レンズ取付面Ｐ１１の基板１１側の端部から凸部ＣＶ１までのＹ方向の長さ）をＱとする。これらが以下の（１）式に示される関係にあるとき、固定用樹脂Ｊ１の厚み（Ｙ方向の厚み）とフィレットＦの厚みとを等しくすることができ、固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれを効果的に低減することができる。
Ｑ＝Ｈ＋Ｗ／２  …（１）
【００５１】
尚、固定用樹脂Ｊ１の厚みが薄すぎる場合（例えば、固定用樹脂Ｊ１の厚みが１０［μｍ］程度である場合）には、フィレットＦが形成される凸部ＣＶ１とコリメートレンズ１４の側面との間の幅も小さくなるため、コリメートレンズ１４の位置調整が困難になる。このため、固定用樹脂Ｊ１の厚みは、５０〜１００［μｍ］程度に設定するのが望ましい。尚、固定用樹脂Ｊ１の厚みとフィレットの厚みとは等しい（或いは、ほぼ等しい）ことが望ましいため、フィレットＦの厚みも５０〜１００［μｍ］程度に設定するのが望ましい。
【００５２】
図１０は、本発明の一実施形態におけるレンズ固定ブロックの第２変形例を示す図である。図１０に示すレンズ固定ブロック１５は、レンズ取付面Ｐ１１の＋Ｚ側に凹部ＣＶ２が形成されたものである。この凹部ＣＶ２は、フィレットＦの形状を制御して固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれを効果的に低減するために設けられる。具体的に、凹部ＣＶ２は、コリメートレンズ１４の射出面Ｐ２（図４参照）に形成されるフィレットＦを抑制するために設けられる。
【００５３】
コリメートレンズ１４の射出面Ｐ２の形状は円柱面状であるため、コリメートレンズ１４をＺ方向に移動させて調心する際に、多くの固定用樹脂Ｊ２が射出面Ｐ２に付着してしまい、射出面Ｐ２に形成されるフィレットの体積が大きくなることが考えられる。射出面Ｐ２に形成されるフィレットの体積が大きくなると、固定用樹脂Ｊ２の重心の位置がＺ方向に移動してしまい、固定用樹脂Ｊ２の膨張によってコリメートレンズ１４はＺ方向にも変動すると考えられる。
【００５４】
本変形例では、レンズ取付面Ｐ１１に凹部ＣＶ２が形成されたレンズ固定ブロック１５を用い、コリメートレンズ１４の射出面Ｐ２に形成されるフィレットＦを抑制することで、フィレットＦの形状を制御するようにしている。ここで、レンズ固定ブロック１５におけるレンズ取付面Ｐ１１のＺ方向の幅は、図１０（ｂ）に示す通り、コリメートレンズ１４のＺ方向の幅（入射面Ｐ１から射出面Ｐ２のＺ方向の先端部までの長さ）と同程度に設定しても良く、図１０（ｃ）に示す通り、射出面Ｐ２を含まないコリメートレンズ１４のＺ方向の幅（面Ｐ３，Ｐ４のＺ方向の長さ）と同程度に設定しても良い。
【００５５】
レンズ固定ブロック１５におけるレンズ取付面Ｐ１１のＺ方向の幅が、図１０（ｂ）に示す幅に設定されている場合には、レンズ固定ブロック１５に対するコリメートレンズ１４の固定強度を上述した実施形態と同程度に維持しつつ、コリメートレンズ１４の射出面Ｐ２に形成されるフィレットＦを抑制することができる。これに対し、レンズ固定ブロック１５におけるレンズ取付面Ｐ１１のＺ方向の幅が、図１０（ｃ）に示す幅に設定されている場合には、レンズ固定ブロック１５に対するコリメートレンズ１４の固定強度が、図１０（ｂ）に示すレンズ固定ブロック１５を用いた場合よりも低下する可能性があるが、コリメートレンズ１４の射出面Ｐ２に形成されるフィレットＦを、図１０（ｂ）に示すレンズ固定ブロック１５を用いた場合よりも効果的に抑止することができる。
【００５６】
図１１は、本発明の一実施形態におけるレンズ固定ブロックの第３変形例を示す図である。図１１に示すレンズ固定ブロック１５は、レンズ固定ブロック１５のＺ方向の幅を、コリメートレンズ１４のＺ方向の幅と同程度以下にしたものである。このレンズ固定ブロック１５は、図１０に示す凹部ＣＶ２が形成されたレンズ固定ブロック１５と同様に、コリメートレンズ１４の射出面Ｐ２に形成されるフィレットＦを抑制するために設けられる。尚、図１１に示すレンズ固定ブロック１５は、図１０に示すレンズ固定ブロック１５から凹部ＣＶ２すら無くしたものということができる。
【００５７】
図１２は、本発明の一実施形態におけるレンズ固定ブロックの第４変形例を示す図である。図１２に示すレンズ固定ブロック１５は、図９に示すレンズ固定ブロック１５におけるレンズ取付面Ｐ１１の−Ｙ側に凹部ＣＶ３が形成されたものである。この凹部ＣＶ３は、フィレットＦの形状を制御して固定用樹脂Ｊ１の膨張によるコリメートレンズ１４の位置ずれを効果的に低減するために設けられる。具体的に、凹部ＣＶ３は、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１に近い側の側面に形成されるフィレットを抑制するために設けられる。
【００５８】
つまり、図１２に示すレンズ固定ブロック１５は、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１から遠い側の側面に形成されるフィレットＦの形状を、レンズ取付面Ｐ１１に形成された凸部ＣＶ１によって制御し、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１から近い側の側面に形成されるフィレットを、レンズ取付面Ｐ１１に形成された凹部ＣＶ３によって抑制するものである。レンズ取付面Ｐ１１に形成された凹部ＣＶ３によって、コリメートレンズ１４の端部Ｅにおける基板１１から近い側の側面に形成されるフィレットを抑制することができるため、固定用樹脂Ｊ２の重心の位置を、コリメートレンズ１４の重心の位置よりも基板１１から遠い位置にする上で好適である。尚、上記の凹部ＣＶ３と同様の凹部を、前述した実施形態及び第２，第３変形例におけるレンズ固定ブロック１５に形成しても良い。
【００５９】
尚、上述した実施形態では、図７（ｄ）に示す通り、吸着コレットＣＴを図中の方向Ｄ２に移動させて、コリメートレンズ１４を半導体レーザ素子１３に近づけるように調心していた。しかしながら、基板１１を図６中の方向Ｄ２に移動させる移動ステージ（図示省略）を用い、吸着コレットＣＴを固定したまま、図７（ｄ）中に示す方向Ｄ２とは反対方向に基板１１を移動させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１…半導体レーザ装置、１１…基板、１３…半導体レーザ素子、１４…コリメートレンズ、１５…レンズ固定ブロック、ＣＶ１…凸部、ＣＶ２…凹部、ＣＶ３…凹部、Ｅ…端部、Ｆ…フィレット、Ｊ１，Ｊ２…固定用樹脂、Ｌ…レーザ光、Ｐ１…入射面、Ｐ２…射出面、Ｐ３，Ｐ４…面、Ｐ１１…レンズ取付面
【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】
2017143183.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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