(57)【要約】【課題】半導体素子の反射面及びＶＢＧ等の光学素子の反射面が非平行となる要因の発生を抑制することにより、レーザ光の出力低下を抑制可能な外部共振器型レーザ装置を実現することを目的とする。【解決手段】    外部共振器型レーザ装置は、半導体素子から出射される光のうち、特定の波長帯を選択して反射することにより、半導体素子との間で外部共振器を形成する光学素子と、光学素子に比べて線膨張係数が大きい材料からなる支持部材と、光学素子と支持部材との間に位置し、支持部材に比べて光学素子に近い線膨張係数の材料からなる第一マウントと、を有する。光学素子は、第一マウントに接着される。第一マウントは、ショア硬度が６５以下の接着剤により支持部材に接着される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子から出射される光のうち、特定の波長帯を選択して反射することにより、前記半導体素子との間で外部共振器を形成する光学素子と、
前記光学素子に比べて線膨張係数が大きい材料からなる支持部材と、
前記光学素子と前記支持部材との間に位置し、前記支持部材に比べて前記光学素子に近い線膨張係数の材料からなる第一マウントと、を有し、
前記光学素子は、前記第一マウントに接着され、
前記第一マウントは、ショア硬度が６５以下の接着剤により前記支持部材に接着されることを特徴とする外部共振器型レーザ装置。
【請求項２】
前記第一マウントは、熱硬化型の接着剤により前記支持部材に接着され、
前記光学素子は、光硬化型の接着剤により前記第一マウントに接着されることを特徴とする請求項１に記載の外部共振器型レーザ装置。
【請求項３】
前記光学素子は、
前記特定の波長帯の光を選択して反射する波長選択素子と、
前記波長選択素子と前記第一マウントとの間に位置し、前記支持部材に比べて前記第一マウントに近い線膨張係数の材料からなる第二マウントと、を含み、
前記第二マウントは、光硬化型の接着剤により前記第一マウントに接着されることを特徴とする請求項２に記載の外部共振器型レーザ装置。
【請求項４】
前記支持部材の線膨張係数と、前記第一マウントの線膨張係数の差は、１．３×１０−６（／Ｋ）〜２２．６３×１０−６（／Ｋ）の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の外部共振器型レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部共振器型レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、面発光型の半導体素子に外部共振器を設け、当該半導体素子と当該外部共振器との間に非線形光学結晶で形成された波長変換素子を配置した波長変換型レーザ装置が知られている。この外部共振器としては波長選択性反射鏡が用いられ、波長変換素子としては分極反転型ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ：Periodically Poled Lithium Niobate）などの光学結晶を用いる技術が知られている（下記特許文献１参照）。また、外部共振器に用いる反射鏡に変わり体積ブラッググレーティング（ＶＢＧ：Volume Bragg Grating）を用いる技術も知られている（下記特許文献２参照）。また、体積ブラッググレーディング（ＶＢＧ）に変わりＴＦＦ（誘電体薄膜フィルタ）及び光学部材を用いる技術も知られている（下記特許文献３参照）。
【０００３】
図９を用いて従来の外部共振器型レーザ装置（以下、適宜「レーザ装置９０」と略記する。）について説明する。図９は特許文献２に開示されている従来の外部共振器型レーザ装置の構成を模式的に示したものである。
【０００４】
従来のレーザ装置９０は、発光部２を備える半導体素子３、波長選択素子としての体積ブラッググレーティング（ＶＢＧ）５、波長変換素子としての周期的分極反転型ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）７、及び反射部材９、１１を含む。
【０００５】
図９に示すように、半導体素子３上には発光部２が配置されている。発光部２から基本光が放射される。なお、半導体素子３は、発光部２から生じる熱を放熱するためのヒートシンク１５上に当接されている。
【０００６】
各発光部２から放射される基本光は、所定の波長分布を有する光である。ＶＢＧ５は、この光から特定の波長帯を選択するために設けられている。また、ＰＰＬＮ７は、入射される光のうち、特定の波長帯の光の一部に対して波長変換を施して出射する機能を有する。
【０００７】
半導体素子３上に搭載された発光部２は、基本光を放射する。この基本光は、特定の波長帯の成分のみを有する光ではなく、所定の波長分布を有する光である。この基本光がＶＢＧ５を通過すると、特定の波長帯の光のみが選択的に反射される。以下、波長選択素子としてのＶＢＧ５によって選択された光を「第１光」と呼ぶ。なお、このＶＢＧ５は、後述する第２光の波長帯の光は透過する機能を有している。
【０００８】
ＶＢＧ５から反射された第１光は、ＰＰＬＮ７内を通過する。ＰＰＬＮ７は、上述したように、特定の波長帯の光の一部に対して波長変換を施して出射する構成である。ここでは、ＰＰＬＮ７は、第１光が有する波長成分の光の一部の波長を変換して、別の異なる波長の光を生成する。以下、ＰＰＬＮ７によって変換された変換後の波長を有する光を「第２光」と呼ぶ。
【０００９】
なお、第１光の波長帯がＰＰＬＮ７による波長変換可能な波長帯内である場合であっても、入射される全ての第１光が一度に第２光に変換されるわけではなく、一部は変換されないままＰＰＬＮ７を通過する。このため、ＰＰＬＮ７からは、半導体素子３に向かって、ＰＰＬＮ７によって生成された第２光と、ＰＰＬＮ７で波長変換されなかった第１光が出射する。
【００１０】
ＰＰＬＮ７と半導体素子３の間には、反射部材９及び１１が設けられている。これらの反射部材９及び１１は、第２光が有する波長帯の光を反射し、少なくとも第１光が有する波長帯の光を透過するような構成である。このため、ＰＰＬＮ７から半導体素子３に向かって出射された第２光は、反射部材９及び１１で反射されることで光の向きが変えられた後、装置９０の外部へと出射される（第２光４０）。
【００１１】
一方、ＰＰＬＮ７によって波長変換されずにそのまま透過した第１光は、反射部材９を透過して半導体素子３内に進入する。半導体素子３には、反射部材（内部ミラー）が設けられており（不図示）、入射された第１光は、ＰＰＬＮ７の方向に向かって反射する。
【００１２】
半導体素子３側から入射された第１光は、前述したのと同様、ＰＰＬＮ７内を通過する際に、一部が波長変換されて第２光になる。この第２光は、ＶＢＧ５に達する。上述したように、ＶＢＧ５は、第２光が有する波長帯の光を透過する構成のため、入射された第２光はそのまま透過してレーザ装置９０の外部へと出射される（第２光５０）。一方、波長変換されなかった第１光は、再びＶＢＧ５で反射されてＰＰＬＮ７に向かう。
【００１３】
つまり、レーザ装置９０は、半導体素子３内に形成された内部ミラーとＶＢＧ５の間で外部共振器が形成されており、第１光はこの両者間で反射が繰り返される。そして、この反射が繰り返されている間に、ＰＰＬＮ７を通過した第１光が次々と第２光へと波長変換されて、ＶＢＧ５又は反射部材１１から装置９０の外部へと取り出される。
【００１４】
すなわち、レーザ装置９０は、発光部２から放射された基本光から、ＶＢＧ５によって選択された第１の波長帯を有する第１光を選択し、この第１光から、ＰＰＬＮ７によって波長変換されて第２の波長帯を有する第２光を生成して、この第２光を、目的とするレーザ光として外部に出射する構成である。一例として、第１光をピーク波長が１０６５ｎｍ程度の赤外光とし、第２光をピーク波長が５３２．５ｎｍ程度の緑色可視光とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特表２００３−５２６９３０号公報
【特許文献２】特開２０１２−０９８４９５号公報
【特許文献３】特開２０１４−１８７１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のように、レーザ装置９０は、半導体素子３とＶＢＧ５との間で第１光の反射を繰り返す。そのため、レーザ装置９０では、半導体素子３とＶＢＧ５との間で第１光の反射が効率的に繰り返されるよう、半導体素子３の反射面及びＶＢＧ５の反射面が平行となることが好ましい。半導体素子３の反射面に対しＶＢＧ５の反射面が傾いていると、反射の効率が低下し、レーザ光の出力低下に繋がるためである。
【００１７】
従って、レーザ装置９０において、半導体素子３の反射面及びＶＢＧ５の反射面が非平行となる要因を可能な限り除去すべきである。
【００１８】
本発明は、半導体素子の反射面及びＶＢＧ等の光学素子の反射面が非平行となる要因の発生を抑制することにより、レーザ光の出力低下を抑制可能な外部共振器型レーザ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の外部共振器型レーザ装置は、
半導体素子から出射される光のうち、特定の波長帯を選択して反射することにより、前記半導体素子との間で外部共振器を形成する光学素子と、
前記光学素子に比べて線膨張係数が大きい材料からなる支持部材と、
前記光学素子と前記支持部材との間に位置し、前記支持部材に比べて前記光学素子に近い線膨張係数の材料からなる第一マウントと、を有し、
前記光学素子は、前記第一マウントに接着され、
前記第一マウントは、ショア硬度が６５以下の接着剤により前記支持部材に接着されることを特徴とする。
【００２０】
上記外部共振器型レーザ装置によれば、半導体素子の反射面及び光学素子の反射面が非平行となる要因の発生が抑制されるので、レーザ光の出力低下を抑制できる。詳細は、発明を実施するための形態の欄で説明する。
【００２１】
また、上記構成において、
前記第一マウントは、熱硬化型の接着剤により前記支持部材に接着され、
前記光学素子は、光硬化型の接着剤により前記第一マウントに接着されるものとしても構わない。
【００２２】
上記構成によれば、第一マウントを光硬化型の接着剤ではなく熱硬化型の接着剤により支持部材に接着する場合であっても、光学素子を所望の位置に位置決めすることが可能となる。これにより、外部共振器型レーザ装置の出力低下を抑制できる。詳細は、発明を実施するための形態の欄で説明する。
【００２３】
また、上記構成において、
前記光学素子は、
前記特定の波長帯の光を選択して反射する波長選択素子と、
前記波長選択素子と前記第一マウントとの間に位置し、前記支持部材に比べて前記第一マウントに近い線膨張係数の材料からなる第二マウントと、を含み、
前記第二マウントは、光硬化型の接着剤により前記第一マウントに接着されるものとしても構わない。
【００２４】
上記構成によれば、波長選択素子は第二マウントを介して光硬化型の接着剤により第一マウントに接着される。これにより、波長選択素子の破損や品質の悪化を抑制できる。詳細は、発明を実施するための形態の欄で説明する。
【００２５】
また、上記構成において、
前記支持部材の線膨張係数と、前記第一マウントの線膨張係数の差は、１．３×１０−６（／Ｋ）〜２２．６３×１０−６（／Ｋ）の範囲であるものとしても構わない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の外部共振器型レーザ装置によれば、半導体素子の反射面及び光学素子の反射面が非平行となる要因の発生を抑制することが可能となり、その結果、レーザ光の出力低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】参考例の外部共振器型レーザ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２Ａ】参考例における外部共振器型レーザ装置の製造工程の一部を模式的に示す図である。
【図２Ｂ】参考例における外部共振器型レーザ装置の製造工程の一部を模式的に示す図である。
【図３】第一実施形態における外部共振器型レーザ装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】試験結果を示す表である。
【図５】第二実施形態における外部共振器型レーザ装置の構成を模式的に示す図である。
【図６Ａ】第二実施形態における外部共振器型レーザ装置の製造工程の一部を模式的に示す図である。
【図６Ｂ】第二実施形態における外部共振器型レーザ装置の製造工程の一部を模式的に示す図である。
【図６Ｃ】第二実施形態における外部共振器型レーザ装置の製造工程の一部を模式的に示す図である。
【図７】別実施形態における外部共振器型レーザ装置の構成を模式的に示す図である。
【図８Ａ】別実施形態における外部共振器型レーザ装置の製造工程の一部を模式的に示す図である。
【図８Ｂ】別実施形態における外部共振器型レーザ装置の製造工程の一部を模式的に示す図である。
【図８Ｃ】別実施形態における外部共振器型レーザ装置の製造工程の一部を模式的に示す図である。
【図９】従来の外部共振器型レーザ装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の外部共振器型レーザ装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
【００２９】
外部共振器型レーザ装置は、例えば図９を参照して上述したように、光源としての半導体素子３と、波長選択素子としてのＶＢＧ５を備えて構成される。本発明者は、このような構成のレーザ装置について鋭意研究を行った結果、半導体素子３の反射面及びＶＢＧ５の反射面が非平行となり、レーザ光の出力が低下する場合があることを確認した。
【００３０】
図１は、上記のように半導体素子３の反射面及びＶＢＧ５の反射面が非平行となり、レーザ光の出力が低下した構成を模式的に示す図である。以下、この構成を便宜上「参考例」と呼ぶ。なお、図１に示す参考例の外部共振器型レーザ装置９２を適宜「レーザ装置９２」と略記する。
【００３１】
（参考例）
［構成］
まず、参考例のレーザ装置９２の構成について説明する。レーザ装置９２は、発光部２を備える半導体素子３、波長選択素子としてのＶＢＧ５、波長変換素子としてのＰＰＬＮ７、反射部材９、１１、ヒートシンク１５、加熱装置１７、マウント１９、及び支持部材２１を含む。発光部２、半導体素子３、ＶＢＧ５、ＰＰＬＮ７、反射部材９、１１及びヒートシンク１５は、従来の外部共振器型レーザ装置９０と同様であるため、説明を省略する。
【００３２】
加熱装置１７は、ＰＰＬＮ７に熱を伝達してＰＰＬＮ７の温度を制御する。ＰＰＬＮ７は、温度に応じて変換可能な波長帯が変化する。加熱装置１７は、ＰＰＬＮ７の温度を調整することによってＰＰＬＮ７が変換可能な波長帯を制御する。
【００３３】
マウント１９は、ＶＢＧ５を支持する台である。
【００３４】
支持部材２１は、反射部材９、１１を支持する。また、支持部材２１は、加熱装置１７を介してＰＰＬＮ７を支持し、マウント１９を介してＶＢＧ５を支持する。
【００３５】
ＶＢＧ５及びマウント１９は、熱硬化型の接着剤２３により接着されている。また、マウント１９及び支持部材２１は、光硬化型の接着剤２５により接着されている。
【００３６】
熱硬化型の接着剤とは、一例としてエポキシ系樹脂があり、加熱することにより硬化する接着剤である。光硬化型の接着剤とは、一例としてＵＶ接着剤があり、加熱することにより硬化する性質を有するとともに、光を照射することにより硬化する性質を併せ持つ接着剤である。光を照射して硬化させる場合、加熱により硬化させる場合に比べて短時間で硬化する。そのため、光硬化型の接着剤によれば、まず光を照射することによって接着対象を仮固定し、続いて加熱することによって、光の照射によっては届かない部分を含め完全に硬化（本固定）させることができる。
【００３７】
以下、マウント１９及び支持部材２１を、熱硬化型の接着剤２３ではなく光硬化型の接着剤２５により接着する理由について、レーザ装置９２の製造方法を説明することにより示す。
【００３８】
［製造方法］
図２Ａ及び図２Ｂに参考例のレーザ装置９２の製造方法を示す。
【００３９】
まず、ＶＢＧ５及びマウント１９を熱硬化型の接着剤２３によって接着する（図示略）。続いて、図２Ａに示すように、支持部材２１の載積面２１Ａ上に、光硬化型の接着剤２５を塗布し、ＶＢＧ５が接着されたマウント１９を光硬化型の接着剤２５上に載積する。そして、ＶＢＧ５の反射面が、半導体素子３の反射面と平行になるようマウント１９の位置を調整する。
【００４０】
具体的には、マウント１９が図示しない装置に固定され、当該装置によってマウント１９の位置を調整することでＶＢＧ５の位置調整を行う。このように、ＶＢＧ５に直接触れることなく、マウント１９を介してＶＢＧ５の位置を調整することで、ＶＢＧ５が破損したり、品質が悪化することを抑制している。
【００４１】
ＶＢＧ５の位置調整が終了すると、図２Ｂに示すように、ＶＢＧ５の上方や光硬化型の接着剤２５の側方から光を照射することによって、マウント１９及び支持部材２１の間にある光硬化型の接着剤２５を硬化する。ＶＢＧ５及びマウント１９は、例えばガラスのような光を透過する材料で構成されている。ＶＢＧ５の上面に照射された光は、ＶＢＧ５及びマウント１９を透過し、光硬化型の接着剤２５まで到達すると、当該接着剤２５を硬化する。これにより、ＶＢＧ５が接着されたマウント１９が支持部材２１上に仮固定される。
【００４２】
マウント１９は、光硬化型の接着剤２５による光硬化を利用して支持部材２１上に仮固定された後、加熱が施されることにより当該接着剤２５が熱硬化されることで支持部材２１上に本固定される。即ち、第一段階である仮固定によってマウント１９を調整後の位置に位置決めし、第二段階である本固定によって支持部材２１との接着を強化する。このように、マウント１９及び支持部材２１を光硬化型の接着剤２５で接着することにより、マウント１９に接着されるＶＢＧ５が、調整後の位置からズレた位置で固定されることを抑制している。
【００４３】
［考察］
本発明者は、鋭意研究の結果、レーザ装置９２の温度が大きく変化する環境下で、マウント１９及び支持部材２１を接着する光硬化型の接着剤２５にクラックが生じることを見出した。そして、このクラックに起因してマウント１９が傾くことによって、ＶＢＧ５の反射面が半導体素子３の反射面と非平行となり、出力が低下することを突き止めた。この現象は、本発明者の鋭意研究により新たに見出されたものである。
【００４４】
以下、参考例のレーザ装置９２において光硬化型の接着剤２５にクラックが生じる理由に対する本発明者の考察を説明する。
【００４５】
本発明者は、参考例のレーザ装置９２の環境温度を変化させるべく、まずレーザ装置９２を２５〜３０℃のような常温環境下に設置した状態から、例えば−４０℃のような低温環境下に移動させ、その後常温環境下に戻す、という試験を行った。これは、例えばレーザ装置９２が飛行機によって輸送される場合を模擬したものである。この結果、レーザ装置９２は、上記のように、マウント１９及び支持部材２１を接着する光硬化型の接着剤２５にクラックが生じ、レーザ光の出力が低下してしまうことが分かった。なお、レーザ装置９２を常温環境下に設置し続けたものについては、マウント１９及び支持部材２１を接着する光硬化型の接着剤２５にクラックは生じていなかった。
【００４６】
本発明者は、上記の検証から、レーザ装置９２の温度環境が大きく変化した場合に、マウント１９及び支持部材２１を接着する光硬化型の接着剤２５にクラックが生じるものと結論づけた。そして、マウント１９と支持部材２１の線膨張係数の差により膨張／収縮量が異なることがその理由ではないかと推察した。
【００４７】
ここで、支持部材２１は金属で構成され、マウント１９はガラスで構成されており、両者の線膨張係数は異なっている。一例として、支持部材２１がステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）からなる場合、線膨張係数は１７．３×１０−６（／Ｋ）であり、マウント１９がホウケイ酸ガラスからなる場合、線膨張係数は３×１０−６（／Ｋ）であり、線膨張係数の差は１４．３×１０−６（／Ｋ）にもなる。
【００４８】
支持部材２１及びマウント１９の線膨張係数に差がある場合、支持部材２１及びマウント１９の収縮量にも差が生じる。具体的には、支持部材２１の線膨張係数がマウント１９の線膨張係数に比べて大きいため、支持部材２１の収縮量がマウント１９の収縮量に比べて大きくなる。そのため、接着剤２５において、支持部材２１側である下側部分に働く圧縮応力が、マウント１９側である上側部分に働く圧縮応力よりも大きくなる。
【００４９】
そのため、光硬化型の接着剤２５が下側部分（支持部材２１側）に働く大きな圧縮応力を吸収することができず、その結果、接着剤２５にクラックが生じたものと考えられる。
【００５０】
本発明者は、上記の考察に基づき、マウント１９及び支持部材２１を接着する接着剤が、下側部分（支持部材２１側）に働く大きな圧縮応力を吸収することができれば、クラックの発生を抑制できるのではないか、と考察し、本発明に至った。以下、本発明の第一実施形態について説明する。
【００５１】
（第一実施形態）
［構成］
図３を参照して、第一実施形態における外部共振器型レーザ装置１の構成につき説明する。なお、以下において、適宜「外部共振器型レーザ装置１」を「レーザ装置１」と略記する。
【００５２】
外部共振器型レーザ装置１は、発光部２を備える半導体素子３、ＶＢＧ５、ＰＰＬＮ７、反射部材９、１１、ヒートシンク１５、加熱装置１７、マウント１９、及び支持部材２１を含む。本実施形態では、ＶＢＧ５が「光学素子」に対応する。また、マウント１９が「第一マウント」に対応する。以下、参考例のレーザ装置９２と異なる点を重点的に説明する。
【００５３】
ＶＢＧ５及びマウント１９は、熱硬化型の接着剤２３により接着されている。マウント１９及び支持部材２１は、光硬化型の接着剤２６により接着されている。この光硬化型の接着剤２６は、参考例のレーザ装置９２で使用されていた光硬化型の接着剤２５と比較して、ショア硬度が異なる材料で構成されている。即ち、第一実施形態のレーザ装置１は、参考例のレーザ装置９２と、マウント１９及び支持部材２１を接着する接着剤として、光硬化型の接着剤２５ではなく光硬化型の接着剤２６を使用する点で異なる。
【００５４】
ここで、光硬化型の接着剤２６のショア硬度は、光硬化型の接着剤２５のショア硬度に比べ低い。一例として、光硬化型の接着剤２６のショア硬度は５５であり、光硬化型の接着剤２５のショア硬度は９０である。
【００５５】
なお、本明細書において、ショア硬度とは、ＪＩＳ  Ｋ７２１５に準拠して測定されたショアＤ硬度を指す。
【００５６】
［試験］
本発明者は、レーザ装置１を上記の常温環境下から低温環境下に移動させ、その後常温環境下に戻す試験を行った。すると、光硬化型の接着剤２６にはクラックが生じず、レーザ装置１の光出力に変化はみられなかった。
【００５７】
そこで、本発明者は、クラックが確認された図１に示す参考例のレーザ装置９２に用いられていた光硬化型の接着剤２５のショア硬度（本実施形態では、９０）より小さいショア硬度である種々の接着剤を使用して、同様の試験を行った。即ち、マウント１９及び支持部材２１を上記の種々の接着剤によって接着した場合にクラックが生じるか、試験を行い、接着剤のショア硬度及びクラックの発生の関係性について検証した。
【００５８】
図４に、ショア硬度が９０以下の９種類の接着剤Ａ〜Ｉを使用した場合における試験結果を示す。なお、ここでは、接着剤Ａは光硬化型の接着剤を用い、接着剤Ｂは光硬化型の接着剤を用い、接着剤Ｃは熱硬化型の接着剤を用い、接着剤Ｄは熱硬化型の接着剤を用い、接着剤Ｅは熱硬化型の接着剤を用い、接着剤Ｆは光硬化型の接着剤を用い、接着剤Ｇは熱硬化型の接着剤を用い、接着剤Ｈは熱硬化型の接着剤を用い、接着剤Ｉは光硬化型の接着剤を用いた。
【００５９】
図４に示すように、接着剤Ａ〜Ｄ（ショア硬度が５０、５５、６０、及び６５）を使用した場合、接着剤にはクラックが生じなかった。しかし、接着剤Ｅ〜Ｉ（ショア硬度が７０、７５、８０、８５、及び９０）を使用した場合、接着剤にクラックが生じた。即ち、ショア硬度６５を境界として、クラックの有無が変化することが分かった。
【００６０】
以上の試験結果からすると、ショア硬度が６５以下の接着剤を使用することで、接着剤におけるクラックの発生を抑制できる、と結論付けることができる。即ち、接着剤に生じるクラックは当該接着剤の硬度に起因するものであり、硬度が比較的低い接着剤を使用することでクラックの発生を抑制できる、と言える。
【００６１】
ショア硬度が６５以下のように比較的低い値の接着剤によれば、下側部分（支持部材２１側）に大きな圧縮応力が働いても容易に変形することにより、応力を吸収可能であるためと考えられる。
【００６２】
［効果］
第一実施形態のレーザ装置１によれば、上記の常温環境下から低温環境下に移動させ、その後常温環境下に戻しても、光硬化型の接着剤２６にクラックは生じない。そのため、ＶＢＧ５の反射面が半導体素子３の反射面と非平行となることを抑制することができ、レーザ装置１の出力低下を抑制できる。即ち、第一実施形態のレーザ装置１によれば、輸送時における環境変化に耐え得る信頼性の高いレーザ装置１を実現できる。
【００６３】
（第二実施形態）
本発明者は、第一実施形態のレーザ装置１において、熱硬化型の接着剤２３の硬度を調査したところ、ショア硬度が６５であることが分かった。そこで、熱硬化型の接着剤２３を使用してマウント１９及び支持部材２１を接着して構成されるレーザ装置を考察した。
【００６４】
以下、このように構成した第二実施形態の外部共振器型レーザ装置３１の構成につき、図５を参照して説明する。なお、以下において、適宜「外部共振器型レーザ装置３１」を「レーザ装置３１」と略記する。
【００６５】
［構成］
外部共振器型レーザ装置３１は、発光部２を備える半導体素子３、ＶＢＧ５、ＰＰＬＮ７、反射部材９、１１、ヒートシンク１５、加熱装置１７、第一マウント１９ａ、第二マウント１９ｂ及び支持部材２１を含む。本実施形態では、ＶＢＧ５が「波長選択素子」に対応し、ＶＢＧ５及び第二マウント１９ｂを含む構成が「光学素子」に対応する。以下、第一実施形態のレーザ装置１と異なる点を重点的に説明する。
【００６６】
図５に示すように、レーザ装置３１では、ＶＢＧ５を支持する台が第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂの二つに分けられている。第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂは、同じ材料からなり、線膨張係数は同じ値である。本実施形態において、第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂは、ガラスで構成されている。一例として、第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂはホウケイ酸ガラスからなる。
【００６７】
第一マウント１９ａ及び支持部材２１は、熱硬化型の接着剤２３により接着され、第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂは、光硬化型の接着剤２５により接着され、ＶＢＧ５及び第二マウント１９ｂは、熱硬化型の接着剤２３により接着されている。上記のように、熱硬化型の接着剤２３のショア硬度は、６５である。また、光硬化型の接着剤２５のショア硬度は、図１に示す参考例のレーザ装置９２に用いられていたものと同じく、９０である。
【００６８】
［効果］
第一実施形態と同様に、レーザ装置３１を上記の常温環境下から低温環境下に移動させ、その後常温環境下に戻した場合、光硬化型の接着剤２３の下側部分（支持部材２１側）に大きな圧縮応力が働く。しかし、上記のように接着剤２３のショア硬度は６５であり比較的低い。そのため、光硬化型の接着剤２３は、下側部分（支持部材２１側）に大きな圧縮応力が働いても容易に変形することにより応力を吸収し、クラックの発生を抑制できる。即ち、第二実施形態のレーザ装置３１によっても、輸送時における環境変化に耐え得る信頼性の高いレーザ装置３１を実現できる。
【００６９】
また、第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂは、一例として、ホウケイ酸ガラスからなり、双方の線膨張係数は同じ値である。そのため、レーザ装置３１に大きな温度変化が生じた場合でも、温度変化に起因して生じる収縮量に、差は然程生じない。そのため、光硬化型の接着剤２５には、僅かな応力しか働かない。従って、ショア硬度が９０と比較的高い光硬化型の接着剤２５によって第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂを接着しても、光硬化型の接着剤２５にクラックが生じる可能性は低い。
【００７０】
さらに、第二実施形態のレーザ装置３１によれば、参考例のレーザ装置９２において既に使用していた熱硬化型の接着剤２３及び光硬化型の接着剤２５を用いてレーザ装置３１を構成できる。即ち、使用実績のある接着剤２３及び接着剤２５を利用することができるため、使用実績のない接着剤の採用に伴う新たな検証を行う必要がない。
【００７１】
［製造方法］
続いて、図６Ａ〜図６Ｃを参照して、上記のレーザ装置３１の製造方法につき説明する。
【００７２】
図６Ａに示すように、まず、支持部材２１上に、第一マウント１９ａを熱硬化型の接着剤２３により接着する。続いて、ＶＢＧ５及び第二マウント１９ｂを熱硬化型の接着剤２３によって接着する（図示略）。
【００７３】
続いて、図６Ｂに示すように、第一マウント１９ａの上面に光硬化型の接着剤２５を塗布し、ＶＢＧ５が接着された第二マウント１９ｂを光硬化型の接着剤２５上に載積する。そして、ＶＢＧ５の反射面が、半導体素子３の反射面と平行になるよう位置調整を行う。
【００７４】
位置調整が終了すると、図６Ｃに示すように、ＶＢＧ５の上方から光を照射することによって光硬化型の接着剤２５を硬化する。これにより、ＶＢＧ５が接着された第二マウント１９ｂが第一マウント１９ａ上に仮固定される。その後、レーザ装置３１を加熱することにより、光硬化型の接着剤２５が完全に硬化する。
【００７５】
上記のように、ＶＢＧ５が接着された第二マウント１９ｂは、第一マウント１９ａ上に光硬化型の接着剤２５によって接着される。これにより、ＶＢＧ５が、調整後の位置からズレた位置で固定されることを抑制でき、レーザ装置３１の出力低下を抑制できる。さらに、ＶＢＧ５の位置調整は第二マウント１９ｂを介して行われる。即ち、ＶＢＧ５は直接触れられることなく位置を調整されるため、ＶＢＧ５の破損や品質の悪化を抑制できる。
【００７６】
なお、本実施形態では、熱硬化型の接着剤２３として、ショア硬度が６５のものを利用する場合について説明した。しかし、第一実施形態の項で上述した内容に鑑みれば、本実施形態においても、熱硬化型の接着剤２３として、ショア硬度が６５以下の接着剤を用いることで、クラックの発生が抑制できる。
【００７７】
［別実施形態］
〈１〉レーザ装置１では、マウント１９及び支持部材２１は光硬化型の接着剤２６により接着され、ＶＢＧ５及びマウント１９は熱硬化型の接着剤２３により接着された。これに対し、図７に示される別実施形態のレーザ装置３３のように、マウント１９及び支持部材２１を、ショア硬度が６５以下である熱硬化型の接着剤２３により接着し、ＶＢＧ５及びマウント１９を光硬化型の接着剤２６により接着するものとしても構わない。この場合、ＶＢＧ５が「光学素子」に対応し、マウント１９が「第一マウント」に対応する。
【００７８】
以下、図８Ａ〜図８Ｃを参照して、レーザ装置３３の製造方法の概要を説明する。
【００７９】
まず、図８Ａに示すように、マウント１９を熱硬化型の接着剤２３により支持部材２１上に接着する。
【００８０】
続いて、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、ＶＢＧ５を光硬化型の接着剤２６によりマウント１９上に接着する。なお、光を照射して光硬化型の接着剤２６を硬化する前に、ＶＢＧ５の位置調整を行う。具体的には、ＶＢＧ５が図示しない装置に固定され、当該装置によってＶＢＧ５の位置調整を行う。このように、ＶＢＧ５に直接触れて位置を調整する点が、第一実施形態におけるレーザ装置１の製造方法と異なる。
【００８１】
レーザ装置３３においても、レーザ装置１と同様に、マウント１９及び支持部材２１を、ショア硬度が６５と比較的低い値である熱硬化型の接着剤２３によって接着している。これにより、熱硬化型の接着剤２３は、下側部分（支持部材２１側）に働く大きな圧縮応力を吸収することができ、当該接着剤２３にクラックが生じることを抑制できる。
【００８２】
ただし、このレーザ装置３３の場合、上述したように、ＶＢＧ５に直接触れながらＶＢＧ５の位置調整が行われる。このため、場合によっては、ＶＢＧ５が破損等するおそれがある。ＶＢＧ５に破損が生じると、反射特性に影響が生じるので好ましくない。このため、例えば光軸から大きく離れた領域のＶＢＧ５に触れながら位置調整をするのが好ましい。これにより、万一ＶＢＧ５に破損が生じても、光の反射特性に大きな影響が生じない。
【００８３】
なお、レーザ装置１の場合には、ＶＢＧ５ではなく、マウント１９に触れながらＶＢＧ５の位置調整を行うことができるため、位置調整時の部材の取り扱いがレーザ装置３３に比べて容易化される点において好ましい。
【００８４】
〈２〉第二実施形態のレーザ装置３１では、一例として第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂがホウケイ酸ガラスからなり、線膨張係数も同じ値であるものとして説明した。これに対し、第一マウント１９ａ及び第二マウント１９ｂを異なる材料で構成し、線膨張係数に差を設けても構わない。より具体的には、第二マウント１９ｂは、支持部材２１に比べ、第一マウント１９ａの線膨張係数に近い線膨張係数の材料によって構成されるという条件を満たせばよい。
【００８５】
〈３〉上記の実施形態において、支持部材２１は、一例としてステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）からなると説明したが、他の例として、アルミニウム（線膨張係数：２３．１×１０−６（／Ｋ））、鉄（線膨張係数：１１．８×１０−６（／Ｋ））、タングステン（線膨張係数：４．３×１０−６（／Ｋ））、銅（線膨張係数：１６．５×１０−６（／Ｋ））からなるものとしても構わない。また、マウント１９は、一例としてホウケイ酸ガラスからなるものとして説明したが、他の例として、石英ガラス（線膨張係数：０．４７×１０−６（／Ｋ）〜０．６４×１０−６（／Ｋ））からなるものとしても構わない。何れの材料を採用した場合であっても、支持部材２１の線膨張係数はマウント１９の線膨張係数と大きく異なり、参考例のレーザ装置９２と同様の問題が生じ得る。また、何れの材料によって支持部材２１及びマウント１９を構成した場合においても、ショア硬度が６５以下のように比較的低い値である接着剤を使用して、支持部材２１及びマウント１９を接着することにより、当該接着剤にクラックが発生することを抑制できることを確認した。
【００８６】
なお、上記の例において、支持部材２１の線膨張係数と、マウント１９の線膨張係数との差は、１．３×１０−６（／Ｋ）〜２２．６３×１０−６（／Ｋ）の範囲である。より具体的には、支持部材２１がタングステンからなり、マウント１９がホウケイ酸ガラスからなる場合、両者の線膨張係数の差は１．３×１０−６（／Ｋ）となり、最も小さい。また、支持部材２１がアルミニウムからなり、マウント１９が０．４７×１０−６（／Ｋ）の線膨張係数である石英ガラスからなる場合、両者の線膨張係数の差は２２．６３×１０−６（／Ｋ）となり、最も大きい。
【００８７】
〈４〉第一実施形態のレーザ装置１では、ＶＢＧ５及びマウント１９は、ショア硬度６５の熱硬化型の接着剤２３で接着される構成とした。同様に、第二実施形態のレーザ装置３１では、ＶＢＧ５及び第二マウント１９ｂは、ショア硬度６５の熱硬化型の接着剤２３で接着される構成とした。しかし、ＶＢＧ５及びマウント１９（第二マウント１９ｂ）の線膨張係数の差は小さいため、ＶＢＧ５とマウント１９（又は第二マウント１９ｂ）とを接着する接着剤については、ショア硬度が６５よりも小さい接着剤であっても構わないことは勿論、ショア硬度が６５を超える接着剤であっても構わない。即ち、前記接着剤のショア硬度は問わない。また、前記接着剤は、熱硬化型でも光硬化型でも構わない。
【００８８】
〈５〉光硬化型の接着剤２５、２６は、加熱することにより硬化する性質を有するとともに、光を照射することにより硬化する性質を併せ持った接着剤であるとした。これに対し、光硬化型の接着剤として、加熱することにより硬化する性質を有さず、光を照射することにより硬化する性質のみ有する接着剤を使用しても構わない。この場合、レーザ装置（１、３１、３３）の製造方法において、光硬化型の接着剤を加熱することによる本固定が省略される。
【００８９】
〈６〉波長選択素子の一例としてＶＢＧ５を挙げた。これに対し、ＶＢＧ５に代わり、ＴＦＦ（誘電体薄膜フィルタ）及び光学部材を使用してもよい。より一般的には、特定の波長帯を選択して反射する機能を有するものであれば何れであってもよい。
【００９０】
〈７〉レーザ装置（１、３１、３３）は、反射部材９、１１を備えないものとしても構わない。即ち、レーザ光をＶＢＧ５のみから装置の外部へと出射される構成としても構わない。
【符号の説明】
【００９１】
１      ：    第一実施形態の外部共振器型レーザ装置
２      ：    発光部
３      ：    半導体素子
５      ：    ＶＢＧ
７      ：    ＰＰＬＮ
９      ：    反射部材
１１      ：    反射部材
１５      ：    ヒートシンク
１７      ：    加熱装置
１９      ：    マウント
１９ａ      ：    第一マウント
１９ｂ      ：    第二マウント
２１      ：    支持部材
２１Ａ      ：    載積面
２３      ：    熱硬化型の接着剤
２５      ：    光硬化型の接着剤
２６      ：    光硬化型の接着剤
３１      ：    第二実施形態の外部共振器型レーザ装置
３３      ：    別実施形態の外部共振器型レーザ装置
４０，５０      ：    第２光
９０      ：    従来の外部共振器型レーザ装置
９２      ：    参考例の外部共振器型レーザ装置
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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