レーザモジュール及び製造方法
【課題】低コストで、防湿で、強度が高く、かつ、工程数が少ない気密封止されたレーザモジュールを提供する。
【解決手段】レーザ光を出力するレーザ素子と、レーザ素子を格納するパッケージと、パッケージの内側に内側開口が配置され、パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部と、導入孔を通り、一端がパッケージの内側に配置され、他端がパッケージの外側に配置され、レーザ光を伝送する光ファイバ部と、導入孔の内側開口から外側開口にわたって、導入孔と光ファイバ部との間に充填して設けられたガラス部とを備えるレーザモジュール。
【解決手段】レーザ光を出力するレーザ素子と、レーザ素子を格納するパッケージと、パッケージの内側に内側開口が配置され、パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部と、導入孔を通り、一端がパッケージの内側に配置され、他端がパッケージの外側に配置され、レーザ光を伝送する光ファイバ部と、導入孔の内側開口から外側開口にわたって、導入孔と光ファイバ部との間に充填して設けられたガラス部とを備えるレーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザモジュール及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージ内部に半導体レーザ素子を配置して、当該パッケージに光ファイバ用の導入部を設け、当該導入部および光ファイバの間を気密封止した半導体レーザモジュールが知られている（例えば、特許文献１−４参照）。
特許文献１ 特開昭６１−２８９３０９号公報
特許文献２ 特開平６−５９１６２号公報
特許文献３ 特開２００２−２５８１１１号公報
特許文献４ 特開平７−９２３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
導入部および光ファイバの間を気密封止する方法のうち、メタライズされた光ファイバを導入部に挿入して、導入部と光ファイバとの隙間に半田材を溶かし込み封止する方法は、メタライズされた特殊な光ファイバを用いるのでコストがかかる。また、導入部と光ファイバとの隙間に樹脂を充填して封止する方法は、樹脂部分を水分が透過するため半導体レーザモジュールの信頼性が低下する。
【０００４】
また、低融点ガラスを導入部の一方の開口部に付着させて封止する方法は、低融点ガラスの粘度が高く、導入部の内部まで低融点ガラスが浸透しないので固定範囲が狭く強度が弱い。また、導入部と光ファイバとの隙間に樹脂及び低融点ガラスを充填して封止する方法は、複数の材料を用いるので作業工程が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様においては、レーザ光を出力するレーザモジュールであって、レーザ光を出力するレーザ素子と、レーザ素子を格納するパッケージと、パッケージの内側に内側開口が配置され、パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部と、導入孔を通り、一端がパッケージの内側に配置され、他端がパッケージの外側に配置され、レーザ光を伝送する光ファイバ部と、導入孔の内側開口から外側開口にわたって、導入孔と光ファイバ部との間に充填して設けられたガラス部とを備えるレーザモジュールが提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様においては、レーザ光を出力するレーザモジュールを製造する製造方法であって、レーザ光を出力するレーザ素子を格納するパッケージを準備するパッケージ準備段階と、パッケージの内側に内側開口が配置され、パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部を、パッケージに取り付ける導入部取付段階と、レーザ光を伝送する光ファイバ部の一端を、導入孔を介してパッケージの内側まで挿入する挿入段階と、挿入段階の後に、導入孔の内側開口から外側開口にわたって、導入孔と光ファイバ部との間にポリシラザンを充填し、且つ、充填したポリシラザンをシリカ転化させる充填段階とを備える製造方法が提供される。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態にかかるレーザモジュールの断面図である。
【図２】第２実施形態にかかるレーザモジュールの断面図である。
【図３】導入部の他の構造例を示す断面図である。
【図４】導入部の他の構造例を示す断面図である。
【図５】導入部の他の構造例を示す断面図である。
【図６】導入部の他の構造例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本発明の第１実施形態にかかるレーザモジュール１００の断面図を示す。レーザモジュール１００は、パッケージ２０、レーザ素子１０、金属ステム１２、温度制御部７０、保持部６２、光ファイバ固定部６０、導入部３０、光ファイバ部４０およびガラス部５０を備える。
【００１１】
レーザ素子１０は、レーザ光を出力する。レーザ素子１０は、ファブリペロー型の半導体レーザであってよい。パッケージ２０は、レーザ素子１０を格納する。パッケージ２０は、壁部２２、天板２４、底板２６を有する箱型の略直方体形状であってよい。パッケージ２０の壁部２２、天板２４、底板２６は、セラミック材またはコバール材より形成されてよい。壁部２２及び底板２６は一体成形により形成してよい。パッケージ２０の内部には、レーザ素子１０の他に、レンズ、アイソレータ等の光学部品が配置されてよい。
【００１２】
金属ステム１２、温度制御部７０、保持部６２および光ファイバ固定部６０は、パッケージ２０の内部に配置される。温度制御部７０は、パッケージ２０の底板２６に設けられてよい。金属ステム１２及び保持部６２は、温度制御部７０の上面に載置される。
【００１３】
金属ステム１２はレーザ素子１０を保持する。保持部６２は、光ファイバ固定部６０を保持する。温度制御部７０は、金属ステム１２及び保持部６２を介して、レーザ素子１０及び光ファイバ固定部６０の温度を制御する。温度制御部７０は、金属ステム１２及び保持部６２の加熱および冷却を、共通に設けたペルチェ素子等で行なってよい。こうすることで、環境温度変化による調芯のずれを抑制することができる。光ファイバ固定部６０は、レーザ素子１０に対して調芯された位置に、光ファイバ部４０を固定する。
【００１４】
導入部３０は、パッケージ２０の壁部２２を貫通して設けられる。導入部３０は、導入孔３３を有しており、導入孔３３を介して、光ファイバ部４０をパッケージ２０の内部に導入する。
【００１５】
導入部３０は長さ方向に沿って導入孔３３が形成された略円筒形状を有する。導入部３０の長さ方向とは、導入部３０が設けられるパッケージ２０の壁部２２と垂直な方向であってよい。導入孔３３は、長さ方向に沿って導入部３０と同軸に形成されてよい。
【００１６】
導入孔３３は、パッケージ２０の内側に配置される内側開口３１と、パッケージの外側に配置される外側開口３２を有する。つまり、導入孔３３は、内側開口３１から外側開口３２まで、導入部３０の内部を貫通して形成されている。光ファイバ部４０は、導入孔３３を通じて、一端がパッケージ２０の内側に配置され、他端がパッケージ２０の外側に配置される。
【００１７】
ガラス部５０は、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたって、導入孔３３と光ファイバ部４０との間に充填して設けられる。ここで、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたってとは、ガラス部５０の端面の位置が、内側開口３１および外側開口３２の位置と一致する場合、および、各開口の位置に対して所定のオフセットを有する場合を含む。例えばガラス部５０の端面は、ガラス部５０の原料の表面張力に応じた長さだけ、各開口よりも突出して形成されてよい。また、ガラス部５０の端面は、導入孔３３の長さの数％程度ずつ、各開口よりも内側に配置されてもよい。
【００１８】
ガラス部５０を導入孔３３の全体にわたって形成するので、低融点ガラスを一方の開口付近だけに形成する場合に比べて強度が強く、水分の透過を防ぐことができる。また、特殊な光ファイバを用いずとも導入孔３３を封止できるので、封止コストを低減することができる。
【００１９】
ガラス部５０は、導入孔３３に注入したポリシラザンをシリカ転化することで形成される。ここで、ポリシラザンとは、−（ＳｉＨ２ＮＨ）−を基本ユニットとする有機溶剤に可溶な無機ポリマーを指す。ポリシラザンはＳｉ−Ｈ、Ｎ−Ｈ、Ｓｉ−Ｎ結合のみを有する完全無機なポリマーを指してよい。ポリシラザンは、大気中の水分と以下のような反応をし、高純度のシリカ（アモルファスＳｉＯ２）に転化する。
−（ＳｉＨ２ＮＨ）− ＋２Ｈ２Ｏ → ＳｉＯ２＋ＮＨ３＋２Ｈ２
ポリシラザンは、低融点ガラスよりも粘度が低いので、導入孔３３の全体にわたるガラス部５０を容易に形成することができる。
【００２０】
例えばポリシラザンは、高温（３００℃から５００℃）及び多湿（湿度８０％〜１００％）の環境下で約１時間焼成することで加水分解し、シリカ転化する。焼成温度が高いほど、シリカ膜の密度が高く緻密となる。例えば、焼成温度が５００℃の場合、シリカ膜の密度は約２．１ｇ／ｃｍ３である。
【００２１】
なお、無機触媒であるＰｄ化合物をポリシラザンに添加することによって、シリカ転化温度を約２５０℃まで低減することができる。また、有機触媒であるアミン系触媒をポリシラザンに添加することによって、シリカ転化温度を常温まで低減することができる。ガラス部５０は常温で形成されてよい。
【００２２】
ガラス部５０の形成方法の一例として、所定量のポリシラザンを外側開口３２から注入する。所定量は、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたって導入孔３３と光ファイバ部４０との間にポリシラザンが充填される量であってよい。注入後、ポリシラザンの表面張力により、それぞれの開口部からポリシラザンが突出していてもよい。また、ポリシラザンを、内側開口３１から注入してもよい。この場合、ポリシラザンを注入した後に、パッケージ２０の壁部２２および天板２４を固定する。
【００２３】
ポリシラザンは、低融点ガラスよりも低い粘性を有する液体である。したがって、外側開口３２から内側開口３１までポリシラザンを容易に充填することができる。なお、ポリシラザンは、４５０℃の焼成温度で、体積収縮率が約３５％である。したがって、体積収縮率を考慮してポリシラザンの注入量を決定するのが好ましい。なお、シリカ転化温度が低い低温タイプのポリシラザンを使用した場合、４５０℃の焼成温度で体積収縮率は約２５％となる。
【００２４】
導入部３０は、パッケージ２０の壁部２２を貫通する貫通領域３４と、貫通領域３４からパッケージ２０の外側に突出して形成される突出領域３５とを有する。貫通領域３４のパッケージ２０側の端部には内側開口３１が設けられる。突出領域３５のパッケージ２０と反対側の端部には外側開口３２が設けられる。
【００２５】
貫通領域３４は、導入孔３３の長さ方向の中心軸線が壁部２２の壁面の法線と平行になるように、壁部２２を貫通して設けられている。貫通領域３４は、導入部３０のうち、壁部２２の内部に配置される領域をさしてよい。突出領域３５は、貫通領域３４から延伸して、壁部２２よりも外側に突出して設けられる。
【００２６】
導入部３０が突出領域３５を有することにより、貫通領域３４に対応する光ファイバ部４０の部分に応力が集中することを防ぐことができる。そして、ポリシラザンを用いてガラス部５０を形成するので、導入孔３３が長くなっても、導入孔３３の全体にガラス部５０を形成することができる。
【００２７】
導入部３０は貫通領域３４においてパッケージ２０の壁部２２に低融点ガラスにより固着されてよい。パッケージ２０の壁部２２と導入部３０との接合部において環境温度の変化により熱応力が発生しないよう、導入部３０の材質は、パッケージ２０の材質と同程度の熱膨張係数を有するものが好ましい。導入部３０はガラス材より形成されてよい。また、導入部３０はコバール材より形成されてよい。コバール材として、熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ程度のものを使用するのが好ましい。
【００２８】
第１実施形態にかかるレーザモジュール１００によれば、半田で導入孔３３を密閉する場合に比べ、光ファイバ部４０をメタライズする必要がないためコストを低減できる。また、導入孔３３に充填される封止材としてガラスを使用するため透湿を防止することができる。また、粘度が低融点ガラスより低いポリシラザンを使用することにより、ガラスを導入孔の全体にわたって充填することができる。さらに、封止材として、ガラスのみを使用しているので、少ない工程数で導入部を気密封止することができる。なお、ガラス部５０は、ポリシラザン以外の材料を用いて形成してもよい。当該材料は、導入孔３３の全体に導入できる程度に低融点ガラスよりも粘度が低く、且つ、水分に触れることでシリカ化するものであればよい。
【００２９】
図２は、第２実施形態にかかるレーザモジュール１００の断面図を示す。なお図２においては、パッケージ２０の内部に設けられる構成、および、パッケージ２０の一部を省略する。本例のレーザモジュール１００は、第１実施形態におけるレーザモジュール１００の構成に対して、導入被覆部８０を更に備える。また、本例の光ファイバ部４０は、光ファイバが被覆された被覆領域４４と、光ファイバが被覆されない非被覆領域４２とを有する。また、本例の導入孔３３は、外側拡大領域３６を有する。本例のレーザモジュール１００の他の構成は、第１実施形態におけるレーザモジュール１００と同一であってよい。
【００３０】
ここで光ファイバとは、コアおよびクラッド部分を指してよく、コアおよびクラッドを薄い樹脂で覆ったファイバ素線を指してよい。以下において、ファイバ素線を光ファイバとして説明する。ファイバ素線は、パッケージ２０の内側の先端部が球面状に加工されたレンズドファイバであってよい。
【００３１】
被覆領域４４においては、ファイバ素線が被覆材により被覆される。被覆材は、プラスチック樹脂または繊維等であってよい。すなわち、光ファイバ部４０は、非被覆領域４２よりも径の大きい被覆領域４４を有する。光ファイバ部４０は、パッケージ２０側に非被覆領域４２を有する。非被覆領域４２におけるファイバ素線は、レーザ素子１０と調芯された後、光ファイバ固定部６０により固定される。また、光ファイバ部４０は、パッケージ２０の外側に被覆領域４４を有する。また、被覆領域４４および非被覆領域４２の境界は、外側拡大領域３６に設けられる。
【００３２】
導入孔３３には、内側開口３１より大きい直径を有する外側拡大領域３６が、外側開口３２に接して形成される。つまり、内側開口３１の内径は、外側開口３２の内径より小さくてよい。内側開口３１の内径は、非被覆領域４２の外径より大きい。例えば、光ファイバ素線の外径が１２５μｍの場合、内側開口３１の内径は、１３０μｍ〜１５０μｍである。導入部３０の長さは、約３ｍｍ〜５ｍｍであってよい。
【００３３】
外側拡大領域３６の内径は、被覆領域４４の外径より大きい。外側拡大領域３６は、外側開口３２から内側開口３１に向かって所定の長さを有し、導入孔３３と同軸に形成される。被覆領域４４は、外側開口３２よりも外側、及び、外側拡大領域３６の少なくとも一部に配置される。なお、外側拡大領域３６においても、ガラス部５０が形成される。これにより、外側拡大領域３６は、光ファイバ部４０の被覆領域４４の一部を収容し、かつ、保持する。
【００３４】
導入被覆部８０は、パッケージ２０の外側において、導入部３０の突出領域３５と、光ファイバ部４０の一部とを覆って設けられる。導入被覆部８０は、突出領域３５の外径と略等しい内径を有する開口が設けられた内側端部８２と、被覆領域４４の外形と略等しい内径を有する開口が設けられた外側端部８４とを有する。導入被覆部８０は例えばゴムで形成される。
【００３５】
導入被覆部８０は、少なくとも一部がパッケージ２０に固定される。本例において導入被覆部８０は、内側端部８２においてパッケージ２０の壁部２２と接着剤により固定される。導入被覆部８０は外側端部８４において光ファイバ部４０の被覆領域４４と接着剤により固定されてよい。接着剤は、例えば、エポキシ系接着剤である。
【００３６】
なお、導入被覆部８０は、図１に示した第１実施形態のレーザモジュール１００に設けてもよい。また、第２実施形態のレーザモジュール１００において、導入被覆部８０を設けなくともよい。
【００３７】
次に、レーザモジュール１００の製造方法を説明する。レーザモジュール１００の製造方法は、レーザ光を出力するレーザ素子１０を格納するパッケージ２０を準備するパッケージ準備段階と、パッケージ２０の内部にレーザ素子１０を載置する段階と、導入孔３３を有する導入部３０を形成する導入部形成段階と、導入孔３３を有する導入部３０を、パッケージ２０に取り付ける導入部取付段階と、レーザ光を伝送する光ファイバ部４０の一端を、導入孔３３を介してパッケージ２０の内側まで挿入する挿入段階と、光ファイバ部４０の一端とレーザ素子１０とを調芯する調芯段階と、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたって、導入孔３３と光ファイバ部４０との間にポリシラザンを充填し、且つ、充填したポリシラザンをシリカ転化させる充填段階と、天板２４を取付けパッケージ２０を気密封止する気密封止段階と、導入部３０に導入被覆部８０を取付ける導入被覆部取付段階とを備える。
【００３８】
充填段階は、所定量のポリシラザンをディスペンサを使って外側開口３２より注入し、導入孔３３と光ファイバ部４０との間にポリシラザンを充填し、大気中の水分と反応させることでガラス部５０を形成する段階を有する。充填段階では、高温及び高湿度の環境でポリシラザンを焼成してもよい。ここで、高温とは、３００℃から５００℃の温度をさす。また、高湿度とは、８０％から１００％の湿度をさす。ポリシラザンの焼成を３０分から１時間行なうことによりガラス部５０を形成してよい。焼成には、パッケージ２０の内部をベーキングする加熱装置を使ってよい。また、導入部３０を局部的に加熱する加熱装置を使ってもよい。
【００３９】
焼成温度を高温にし、かつ、湿度を高湿度とすることにより、シリカ転化に要する時間を短縮することができるが、ポリシラザンの体積収縮率も同時に増加する。光ファイバ部４０の固定強度を保つのに必要な量のガラス部５０が導入孔３３内に充填されるように焼成温度及び湿度を調節するのが好ましい。導入部３０、ガラス部５０及び光ファイバ素線の線膨張係数は略同一となるので、熱衝撃によって発生する歪みにより光ファイバ素線が破損または変形することが防止される。したがって、レーザモジュール１００の信頼性が向上する。
【００４０】
気密封止段階は、パッケージ２０内部の水分を蒸発させるためにベーキングする段階と、パッケージ２０の上部にシーム溶接により天板２４を接合する段階とを有する。ベーキングにより、パッケージ２０内部の水分は飛ばされ、結露の発生が防止される。ベーキング後に、乾燥させた窒素等の不活性ガスをパッケージ２０の内部に封入してもよい。ベーキング及びシーム溶接は同一の装置で実行されてよい。
【００４１】
導入被覆部取付段階は、導入被覆部８０を導入部３０に装着する段階と、導入被覆部８０の少なくとも一部をパッケージ２０に固定する段階とを有する。導入被覆部８０は、導入部３０及び導入部３０の外側開口３２から延伸する光ファイバ部４０の被覆領域４４の一部を被覆する。内側端部８２は、パッケージ２０の壁部２２と接着剤により固定されてよい。外側端部８４は、被覆領域４４と接着剤により固定されてよい。
【００４２】
上述したレーザモジュールの製造方法において、導入部取付段階は、光ファイバ部４０の挿入段階の後であってもよい。また、レーザ素子１０を載置する段階は、調芯段階の前であれば、いつでもよい。
【００４３】
図３は、導入部３０の他の構造例の断面図を示す。本例の導入部３０は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。本例の導入部３０は、突出領域３５の側面３７に側面孔５２が設けられている点で第１実施形態または第２実施形態に係る導入部３０と異なる。他の構造は、第１実施形態または第２実施形態に係る導入部３０と同一であってよい。
【００４４】
導入部３０の突出領域３５には、側面３７から導入孔３３まで貫通する側面孔５２が形成される。ここで、側面孔５２は、導入孔３３の内部にポリシラザンを注入するための注入孔として機能する。側面孔５２は、側面３７の上側の領域に形成されてよい。上側の領域とは、底板２６と平行な面で側面３７を２分したうちの、天板２４と対向する側の領域を指す。
【００４５】
側面孔５２は、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域に形成される。ここで、中央領域とは、当該中央領域に設けた側面孔５２から注入したポリシラザンが、内側開口３１及び外側開口３２に略同時に到達する位置をさしてよい。または、中央領域とは、中央領域よりも右側の導入孔３３の体積と、左側の導入孔３３の体積とが略同一となる位置であってよい。または、中央領域とは、導入部３０の長さ方向の中央を指してもよい。
【００４６】
側面孔５２からポリシラザンが注入されると、側面孔５２から内側開口３１および外側開口３２の双方に向かってポリシラザンが進行する。側面孔５２を中央領域に形成することで、ガラス部５０の端面を、内側開口３１及び外側開口３２の双方に対して、ほぼ一致した位置に設けることができる。側面孔５２の直径は、ディスペンサを使って、ポリシラザンを注入することができる程度であればよい。例えば、側面孔５２の直径は、約０．１ｍｍから２ｍｍである。
【００４７】
また、ポリシラザンを外側開口３２から注入する場合、側面孔５２は、ポリシラザンを大気に触れさせるための通気孔として機能できる。この場合、側面孔５２は、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域よりも、内側開口３１側に形成されてよい。また、ポリシラザンを内側開口３１から注入する場合、側面孔５２は、中央領域よりも外側開口３２側に形成されてよい。
【００４８】
側面孔５２の直径は、内側開口３１の直径よりも大きくてよい。また、外側開口３２および光ファイバ部４０間の隙間の大きさよりも大きくてよい。この場合、側面孔５２からポリシラザンを注入することで、ポリシラザンを効率よく注入できる。また、側面孔５２の直径は、内側開口３１よりも小さくてもよい。この場合、ポリシラザンは、内側開口３１または外側開口３２から注入してよい。
【００４９】
なお、側面孔５２を形成する側面形成段階は、ポリシラザンを充填する充填段階よりも前に行なわれる。側面孔形成段階は、導入部取付段階の前であってよい。側面孔形成段階は、側面孔５２を、内側開口３１及び外側開口３２の間に形成される側面３７のうちのパッケージ２０の外側の領域に形成する段階を有する。側面孔５２は、レーザ掘削により形成されてよい。
【００５０】
本例では、側面孔５２からポリシラザンを注入するので、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたって素早くかつ均等に充填することができる。なお、焼成によりシリカ転化する段階において、側面孔５２は、導入孔３３内に水分を透過させる通気口として機能してもよい。本例では、ポリシラザンが水分と触れる面積が大きくなるので、第１実施形態に比べ、シリカ転化に要する時間を短縮することができる。
【００５１】
図４は、導入部３０の他の構造例の断面図を示す。本例の導入部３０は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。本例の導入部３０は、図３に示した導入部３０の構造に比べ、側面孔５２の位置が異なる。他の構造は、図３に示した導入部３０と同一であってよい。本例の側面孔５２は、側面３７のうち、外側拡大領域３６に対応する領域に設けられる。本例の側面孔５２は、ポリシラザンを注入する注入口として機能してよい。
【００５２】
図５は、導入部３０の他の構造例の断面図を示す。本例の導入部３０は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。本例の導入部３０は、図３に示した導入部３０の構造に比べ、側面孔５２の数および位置が異なる。他の構造は、図３に示した導入部３０と同一であってよい。
【００５３】
複数の側面孔５２は、突出領域３５の上側の側面３７に形成される。例えば複数の側面孔５２は、突出領域３５の上側の側面３７において、内側開口３１から外側開口３２に向かう方向に直線上に配列される。当該直線は、導入孔３３の中心軸と平行であってよく、非平行であってもよい。また複数の側面孔５２は、非直線に配列されてもよい。
【００５４】
なお、複数の側面孔５２の開口面積は等しくてよく、異なっていてもよい。複数の側面孔５２のうち、開口面積の最も大きい側面孔５２が、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域よりも、内側開口３１側に形成されてよい。複数の側面孔５２は、内側開口３１に近いほど開口面積が大きくなるように設けられてよい。
【００５５】
また、複数の側面孔５２のうち、開口面積の最も大きい側面孔５２は、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域に形成されてもよい。また、開口面積の最も大きい側面孔５２は、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域よりも、外側開口３２側に形成されてもよい。また、開口面積の最も大きい側面孔５２からポリシラザンを注入してよい。ポリシラザンの注入後は、複数の側面孔５２はポリシラザンに水分を触れさせる通気口として機能する。
【００５６】
複数の側面孔５２の間隔は等しくてもよいし、異なってもよい。例えば、複数の側面孔５２の開口面積が等しく、かつ、それぞれの側面孔５２の間隔は、内側開口３１に近いほど狭い。また、複数の側面孔５２は、外側拡大領域３６に対応する側面３７には設けられなくともよい。また、それぞれの側面孔５２には、ポリシラザンが充填されてもよい。本例の導入部３０は、側面孔５２が複数個設けられるので、ポリシラザンの注入位置から離れた領域でも、ポリシラザンを水分に触れさせることが容易になる。
【００５７】
図６は、導入部３０の他の構造例の断面図を示す。本例の導入部３０は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。本例の導入部３０は、図１から図５に示した導入部３０の構造に比べ、導入孔３３の形状が異なる。他の構造は、図１から図５に示したいずれかの導入部３０と同一であってよい。
【００５８】
本例の導入部３０は、中央領域と内側開口３１との間の導入孔３３において、内側拡大領域３８を有する。内側拡大領域３８は、中間領域における直径より大きい直径を有する。内側拡大領域３８は、外側拡大領域３６と直径が略等しい円柱形状であってよい。内側拡大領域３８の直径は、例えば、約０．２ｍｍから約１ｍｍである。また、内側拡大領域３８の長さは、例えば、約０．５ｍｍから約２ｍｍである。内側拡大領域３８の長さは、外側拡大領域３６と同一であってよい。
【００５９】
内側拡大領域３８は、中間領域及び内側開口３１の間に、内側開口３１から離間して形成される。ここで、内側開口３１から離間してとは、導入孔３３の長さ方向において内側開口３１から所定の距離だけ外側開口３２側の位置に設けられることをさす。内側拡大領域３８の、内側開口３１側の端部は、貫通領域３４に形成されてよい。また、内側拡大領域３８の、外側開口３２側の端部は、貫通領域３４に形成されてよく、突出領域３５に形成されてもよい。
【００６０】
内側拡大領域３８は、ひとつに限定されず、複数の内側拡大領域３８が導入孔３３の長さ方向においてそれぞれ所定の距離だけ離間して設けられてもよい。本例において、側面孔５２は、内側拡大領域３８及び外側拡大領域３６の間の側面３７に形成される。側面孔５２は、中央領域に形成されてよい。側面孔５２は、ポリシラザンを注入する注入孔として機能する。
【００６１】
ガラス部５０は、内側拡大領域３８よりも内側開口３１側に形成されなくともよい。内側拡大領域３８は中央領域よりも内径が大きく、ポリシラザンの注入時にポリシラザンが進行する速度が遅くなる。このため、ポリシラザンの注入量に誤差が生じても、内側開口３１からパッケージ２０内部へ余分なポリシラザンがあふれ出す確率を低減できる。
【００６２】
内側拡大領域３８は、内側開口３１側に向かって先細りするコーン形状であってもよい。また、内側拡大領域３８は、円柱形状とコーン形状とを組み合わせた形状であってもよい。また、内側開口３１側に向かって、ステップ状に直径が小さくなる形状であってもよい。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６５】
１０・・・レーザ素子、１２・・・金属ステム、２０・・・パッケージ、２２・・・壁部、２４・・・天板、２６・・・底板、３０・・・導入部、３１・・・内側開口、３２・・・外側開口、３３・・・導入孔、３４・・・貫通領域、３５・・・突出領域、３６・・・外側拡大領域、３７・・・側面、３８・・・内側拡大領域、４０・・・光ファイバ部、４２・・・非被覆領域、４４・・・被覆領域、５０・・・ガラス部、５２・・・側面孔、６０・・・光ファイバ固定部、６２・・・保持部、７０・・・温度制御部、８０・・・導入被覆部、８２・・・内側端部、８４・・・外側端部、１００・・・レーザモジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザモジュール及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージ内部に半導体レーザ素子を配置して、当該パッケージに光ファイバ用の導入部を設け、当該導入部および光ファイバの間を気密封止した半導体レーザモジュールが知られている（例えば、特許文献１−４参照）。
特許文献１ 特開昭６１−２８９３０９号公報
特許文献２ 特開平６−５９１６２号公報
特許文献３ 特開２００２−２５８１１１号公報
特許文献４ 特開平７−９２３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
導入部および光ファイバの間を気密封止する方法のうち、メタライズされた光ファイバを導入部に挿入して、導入部と光ファイバとの隙間に半田材を溶かし込み封止する方法は、メタライズされた特殊な光ファイバを用いるのでコストがかかる。また、導入部と光ファイバとの隙間に樹脂を充填して封止する方法は、樹脂部分を水分が透過するため半導体レーザモジュールの信頼性が低下する。
【０００４】
また、低融点ガラスを導入部の一方の開口部に付着させて封止する方法は、低融点ガラスの粘度が高く、導入部の内部まで低融点ガラスが浸透しないので固定範囲が狭く強度が弱い。また、導入部と光ファイバとの隙間に樹脂及び低融点ガラスを充填して封止する方法は、複数の材料を用いるので作業工程が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様においては、レーザ光を出力するレーザモジュールであって、レーザ光を出力するレーザ素子と、レーザ素子を格納するパッケージと、パッケージの内側に内側開口が配置され、パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部と、導入孔を通り、一端がパッケージの内側に配置され、他端がパッケージの外側に配置され、レーザ光を伝送する光ファイバ部と、導入孔の内側開口から外側開口にわたって、導入孔と光ファイバ部との間に充填して設けられたガラス部とを備えるレーザモジュールが提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様においては、レーザ光を出力するレーザモジュールを製造する製造方法であって、レーザ光を出力するレーザ素子を格納するパッケージを準備するパッケージ準備段階と、パッケージの内側に内側開口が配置され、パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部を、パッケージに取り付ける導入部取付段階と、レーザ光を伝送する光ファイバ部の一端を、導入孔を介してパッケージの内側まで挿入する挿入段階と、挿入段階の後に、導入孔の内側開口から外側開口にわたって、導入孔と光ファイバ部との間にポリシラザンを充填し、且つ、充填したポリシラザンをシリカ転化させる充填段階とを備える製造方法が提供される。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態にかかるレーザモジュールの断面図である。
【図２】第２実施形態にかかるレーザモジュールの断面図である。
【図３】導入部の他の構造例を示す断面図である。
【図４】導入部の他の構造例を示す断面図である。
【図５】導入部の他の構造例を示す断面図である。
【図６】導入部の他の構造例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本発明の第１実施形態にかかるレーザモジュール１００の断面図を示す。レーザモジュール１００は、パッケージ２０、レーザ素子１０、金属ステム１２、温度制御部７０、保持部６２、光ファイバ固定部６０、導入部３０、光ファイバ部４０およびガラス部５０を備える。
【００１１】
レーザ素子１０は、レーザ光を出力する。レーザ素子１０は、ファブリペロー型の半導体レーザであってよい。パッケージ２０は、レーザ素子１０を格納する。パッケージ２０は、壁部２２、天板２４、底板２６を有する箱型の略直方体形状であってよい。パッケージ２０の壁部２２、天板２４、底板２６は、セラミック材またはコバール材より形成されてよい。壁部２２及び底板２６は一体成形により形成してよい。パッケージ２０の内部には、レーザ素子１０の他に、レンズ、アイソレータ等の光学部品が配置されてよい。
【００１２】
金属ステム１２、温度制御部７０、保持部６２および光ファイバ固定部６０は、パッケージ２０の内部に配置される。温度制御部７０は、パッケージ２０の底板２６に設けられてよい。金属ステム１２及び保持部６２は、温度制御部７０の上面に載置される。
【００１３】
金属ステム１２はレーザ素子１０を保持する。保持部６２は、光ファイバ固定部６０を保持する。温度制御部７０は、金属ステム１２及び保持部６２を介して、レーザ素子１０及び光ファイバ固定部６０の温度を制御する。温度制御部７０は、金属ステム１２及び保持部６２の加熱および冷却を、共通に設けたペルチェ素子等で行なってよい。こうすることで、環境温度変化による調芯のずれを抑制することができる。光ファイバ固定部６０は、レーザ素子１０に対して調芯された位置に、光ファイバ部４０を固定する。
【００１４】
導入部３０は、パッケージ２０の壁部２２を貫通して設けられる。導入部３０は、導入孔３３を有しており、導入孔３３を介して、光ファイバ部４０をパッケージ２０の内部に導入する。
【００１５】
導入部３０は長さ方向に沿って導入孔３３が形成された略円筒形状を有する。導入部３０の長さ方向とは、導入部３０が設けられるパッケージ２０の壁部２２と垂直な方向であってよい。導入孔３３は、長さ方向に沿って導入部３０と同軸に形成されてよい。
【００１６】
導入孔３３は、パッケージ２０の内側に配置される内側開口３１と、パッケージの外側に配置される外側開口３２を有する。つまり、導入孔３３は、内側開口３１から外側開口３２まで、導入部３０の内部を貫通して形成されている。光ファイバ部４０は、導入孔３３を通じて、一端がパッケージ２０の内側に配置され、他端がパッケージ２０の外側に配置される。
【００１７】
ガラス部５０は、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたって、導入孔３３と光ファイバ部４０との間に充填して設けられる。ここで、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたってとは、ガラス部５０の端面の位置が、内側開口３１および外側開口３２の位置と一致する場合、および、各開口の位置に対して所定のオフセットを有する場合を含む。例えばガラス部５０の端面は、ガラス部５０の原料の表面張力に応じた長さだけ、各開口よりも突出して形成されてよい。また、ガラス部５０の端面は、導入孔３３の長さの数％程度ずつ、各開口よりも内側に配置されてもよい。
【００１８】
ガラス部５０を導入孔３３の全体にわたって形成するので、低融点ガラスを一方の開口付近だけに形成する場合に比べて強度が強く、水分の透過を防ぐことができる。また、特殊な光ファイバを用いずとも導入孔３３を封止できるので、封止コストを低減することができる。
【００１９】
ガラス部５０は、導入孔３３に注入したポリシラザンをシリカ転化することで形成される。ここで、ポリシラザンとは、−（ＳｉＨ２ＮＨ）−を基本ユニットとする有機溶剤に可溶な無機ポリマーを指す。ポリシラザンはＳｉ−Ｈ、Ｎ−Ｈ、Ｓｉ−Ｎ結合のみを有する完全無機なポリマーを指してよい。ポリシラザンは、大気中の水分と以下のような反応をし、高純度のシリカ（アモルファスＳｉＯ２）に転化する。
−（ＳｉＨ２ＮＨ）− ＋２Ｈ２Ｏ → ＳｉＯ２＋ＮＨ３＋２Ｈ２
ポリシラザンは、低融点ガラスよりも粘度が低いので、導入孔３３の全体にわたるガラス部５０を容易に形成することができる。
【００２０】
例えばポリシラザンは、高温（３００℃から５００℃）及び多湿（湿度８０％〜１００％）の環境下で約１時間焼成することで加水分解し、シリカ転化する。焼成温度が高いほど、シリカ膜の密度が高く緻密となる。例えば、焼成温度が５００℃の場合、シリカ膜の密度は約２．１ｇ／ｃｍ３である。
【００２１】
なお、無機触媒であるＰｄ化合物をポリシラザンに添加することによって、シリカ転化温度を約２５０℃まで低減することができる。また、有機触媒であるアミン系触媒をポリシラザンに添加することによって、シリカ転化温度を常温まで低減することができる。ガラス部５０は常温で形成されてよい。
【００２２】
ガラス部５０の形成方法の一例として、所定量のポリシラザンを外側開口３２から注入する。所定量は、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたって導入孔３３と光ファイバ部４０との間にポリシラザンが充填される量であってよい。注入後、ポリシラザンの表面張力により、それぞれの開口部からポリシラザンが突出していてもよい。また、ポリシラザンを、内側開口３１から注入してもよい。この場合、ポリシラザンを注入した後に、パッケージ２０の壁部２２および天板２４を固定する。
【００２３】
ポリシラザンは、低融点ガラスよりも低い粘性を有する液体である。したがって、外側開口３２から内側開口３１までポリシラザンを容易に充填することができる。なお、ポリシラザンは、４５０℃の焼成温度で、体積収縮率が約３５％である。したがって、体積収縮率を考慮してポリシラザンの注入量を決定するのが好ましい。なお、シリカ転化温度が低い低温タイプのポリシラザンを使用した場合、４５０℃の焼成温度で体積収縮率は約２５％となる。
【００２４】
導入部３０は、パッケージ２０の壁部２２を貫通する貫通領域３４と、貫通領域３４からパッケージ２０の外側に突出して形成される突出領域３５とを有する。貫通領域３４のパッケージ２０側の端部には内側開口３１が設けられる。突出領域３５のパッケージ２０と反対側の端部には外側開口３２が設けられる。
【００２５】
貫通領域３４は、導入孔３３の長さ方向の中心軸線が壁部２２の壁面の法線と平行になるように、壁部２２を貫通して設けられている。貫通領域３４は、導入部３０のうち、壁部２２の内部に配置される領域をさしてよい。突出領域３５は、貫通領域３４から延伸して、壁部２２よりも外側に突出して設けられる。
【００２６】
導入部３０が突出領域３５を有することにより、貫通領域３４に対応する光ファイバ部４０の部分に応力が集中することを防ぐことができる。そして、ポリシラザンを用いてガラス部５０を形成するので、導入孔３３が長くなっても、導入孔３３の全体にガラス部５０を形成することができる。
【００２７】
導入部３０は貫通領域３４においてパッケージ２０の壁部２２に低融点ガラスにより固着されてよい。パッケージ２０の壁部２２と導入部３０との接合部において環境温度の変化により熱応力が発生しないよう、導入部３０の材質は、パッケージ２０の材質と同程度の熱膨張係数を有するものが好ましい。導入部３０はガラス材より形成されてよい。また、導入部３０はコバール材より形成されてよい。コバール材として、熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ程度のものを使用するのが好ましい。
【００２８】
第１実施形態にかかるレーザモジュール１００によれば、半田で導入孔３３を密閉する場合に比べ、光ファイバ部４０をメタライズする必要がないためコストを低減できる。また、導入孔３３に充填される封止材としてガラスを使用するため透湿を防止することができる。また、粘度が低融点ガラスより低いポリシラザンを使用することにより、ガラスを導入孔の全体にわたって充填することができる。さらに、封止材として、ガラスのみを使用しているので、少ない工程数で導入部を気密封止することができる。なお、ガラス部５０は、ポリシラザン以外の材料を用いて形成してもよい。当該材料は、導入孔３３の全体に導入できる程度に低融点ガラスよりも粘度が低く、且つ、水分に触れることでシリカ化するものであればよい。
【００２９】
図２は、第２実施形態にかかるレーザモジュール１００の断面図を示す。なお図２においては、パッケージ２０の内部に設けられる構成、および、パッケージ２０の一部を省略する。本例のレーザモジュール１００は、第１実施形態におけるレーザモジュール１００の構成に対して、導入被覆部８０を更に備える。また、本例の光ファイバ部４０は、光ファイバが被覆された被覆領域４４と、光ファイバが被覆されない非被覆領域４２とを有する。また、本例の導入孔３３は、外側拡大領域３６を有する。本例のレーザモジュール１００の他の構成は、第１実施形態におけるレーザモジュール１００と同一であってよい。
【００３０】
ここで光ファイバとは、コアおよびクラッド部分を指してよく、コアおよびクラッドを薄い樹脂で覆ったファイバ素線を指してよい。以下において、ファイバ素線を光ファイバとして説明する。ファイバ素線は、パッケージ２０の内側の先端部が球面状に加工されたレンズドファイバであってよい。
【００３１】
被覆領域４４においては、ファイバ素線が被覆材により被覆される。被覆材は、プラスチック樹脂または繊維等であってよい。すなわち、光ファイバ部４０は、非被覆領域４２よりも径の大きい被覆領域４４を有する。光ファイバ部４０は、パッケージ２０側に非被覆領域４２を有する。非被覆領域４２におけるファイバ素線は、レーザ素子１０と調芯された後、光ファイバ固定部６０により固定される。また、光ファイバ部４０は、パッケージ２０の外側に被覆領域４４を有する。また、被覆領域４４および非被覆領域４２の境界は、外側拡大領域３６に設けられる。
【００３２】
導入孔３３には、内側開口３１より大きい直径を有する外側拡大領域３６が、外側開口３２に接して形成される。つまり、内側開口３１の内径は、外側開口３２の内径より小さくてよい。内側開口３１の内径は、非被覆領域４２の外径より大きい。例えば、光ファイバ素線の外径が１２５μｍの場合、内側開口３１の内径は、１３０μｍ〜１５０μｍである。導入部３０の長さは、約３ｍｍ〜５ｍｍであってよい。
【００３３】
外側拡大領域３６の内径は、被覆領域４４の外径より大きい。外側拡大領域３６は、外側開口３２から内側開口３１に向かって所定の長さを有し、導入孔３３と同軸に形成される。被覆領域４４は、外側開口３２よりも外側、及び、外側拡大領域３６の少なくとも一部に配置される。なお、外側拡大領域３６においても、ガラス部５０が形成される。これにより、外側拡大領域３６は、光ファイバ部４０の被覆領域４４の一部を収容し、かつ、保持する。
【００３４】
導入被覆部８０は、パッケージ２０の外側において、導入部３０の突出領域３５と、光ファイバ部４０の一部とを覆って設けられる。導入被覆部８０は、突出領域３５の外径と略等しい内径を有する開口が設けられた内側端部８２と、被覆領域４４の外形と略等しい内径を有する開口が設けられた外側端部８４とを有する。導入被覆部８０は例えばゴムで形成される。
【００３５】
導入被覆部８０は、少なくとも一部がパッケージ２０に固定される。本例において導入被覆部８０は、内側端部８２においてパッケージ２０の壁部２２と接着剤により固定される。導入被覆部８０は外側端部８４において光ファイバ部４０の被覆領域４４と接着剤により固定されてよい。接着剤は、例えば、エポキシ系接着剤である。
【００３６】
なお、導入被覆部８０は、図１に示した第１実施形態のレーザモジュール１００に設けてもよい。また、第２実施形態のレーザモジュール１００において、導入被覆部８０を設けなくともよい。
【００３７】
次に、レーザモジュール１００の製造方法を説明する。レーザモジュール１００の製造方法は、レーザ光を出力するレーザ素子１０を格納するパッケージ２０を準備するパッケージ準備段階と、パッケージ２０の内部にレーザ素子１０を載置する段階と、導入孔３３を有する導入部３０を形成する導入部形成段階と、導入孔３３を有する導入部３０を、パッケージ２０に取り付ける導入部取付段階と、レーザ光を伝送する光ファイバ部４０の一端を、導入孔３３を介してパッケージ２０の内側まで挿入する挿入段階と、光ファイバ部４０の一端とレーザ素子１０とを調芯する調芯段階と、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたって、導入孔３３と光ファイバ部４０との間にポリシラザンを充填し、且つ、充填したポリシラザンをシリカ転化させる充填段階と、天板２４を取付けパッケージ２０を気密封止する気密封止段階と、導入部３０に導入被覆部８０を取付ける導入被覆部取付段階とを備える。
【００３８】
充填段階は、所定量のポリシラザンをディスペンサを使って外側開口３２より注入し、導入孔３３と光ファイバ部４０との間にポリシラザンを充填し、大気中の水分と反応させることでガラス部５０を形成する段階を有する。充填段階では、高温及び高湿度の環境でポリシラザンを焼成してもよい。ここで、高温とは、３００℃から５００℃の温度をさす。また、高湿度とは、８０％から１００％の湿度をさす。ポリシラザンの焼成を３０分から１時間行なうことによりガラス部５０を形成してよい。焼成には、パッケージ２０の内部をベーキングする加熱装置を使ってよい。また、導入部３０を局部的に加熱する加熱装置を使ってもよい。
【００３９】
焼成温度を高温にし、かつ、湿度を高湿度とすることにより、シリカ転化に要する時間を短縮することができるが、ポリシラザンの体積収縮率も同時に増加する。光ファイバ部４０の固定強度を保つのに必要な量のガラス部５０が導入孔３３内に充填されるように焼成温度及び湿度を調節するのが好ましい。導入部３０、ガラス部５０及び光ファイバ素線の線膨張係数は略同一となるので、熱衝撃によって発生する歪みにより光ファイバ素線が破損または変形することが防止される。したがって、レーザモジュール１００の信頼性が向上する。
【００４０】
気密封止段階は、パッケージ２０内部の水分を蒸発させるためにベーキングする段階と、パッケージ２０の上部にシーム溶接により天板２４を接合する段階とを有する。ベーキングにより、パッケージ２０内部の水分は飛ばされ、結露の発生が防止される。ベーキング後に、乾燥させた窒素等の不活性ガスをパッケージ２０の内部に封入してもよい。ベーキング及びシーム溶接は同一の装置で実行されてよい。
【００４１】
導入被覆部取付段階は、導入被覆部８０を導入部３０に装着する段階と、導入被覆部８０の少なくとも一部をパッケージ２０に固定する段階とを有する。導入被覆部８０は、導入部３０及び導入部３０の外側開口３２から延伸する光ファイバ部４０の被覆領域４４の一部を被覆する。内側端部８２は、パッケージ２０の壁部２２と接着剤により固定されてよい。外側端部８４は、被覆領域４４と接着剤により固定されてよい。
【００４２】
上述したレーザモジュールの製造方法において、導入部取付段階は、光ファイバ部４０の挿入段階の後であってもよい。また、レーザ素子１０を載置する段階は、調芯段階の前であれば、いつでもよい。
【００４３】
図３は、導入部３０の他の構造例の断面図を示す。本例の導入部３０は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。本例の導入部３０は、突出領域３５の側面３７に側面孔５２が設けられている点で第１実施形態または第２実施形態に係る導入部３０と異なる。他の構造は、第１実施形態または第２実施形態に係る導入部３０と同一であってよい。
【００４４】
導入部３０の突出領域３５には、側面３７から導入孔３３まで貫通する側面孔５２が形成される。ここで、側面孔５２は、導入孔３３の内部にポリシラザンを注入するための注入孔として機能する。側面孔５２は、側面３７の上側の領域に形成されてよい。上側の領域とは、底板２６と平行な面で側面３７を２分したうちの、天板２４と対向する側の領域を指す。
【００４５】
側面孔５２は、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域に形成される。ここで、中央領域とは、当該中央領域に設けた側面孔５２から注入したポリシラザンが、内側開口３１及び外側開口３２に略同時に到達する位置をさしてよい。または、中央領域とは、中央領域よりも右側の導入孔３３の体積と、左側の導入孔３３の体積とが略同一となる位置であってよい。または、中央領域とは、導入部３０の長さ方向の中央を指してもよい。
【００４６】
側面孔５２からポリシラザンが注入されると、側面孔５２から内側開口３１および外側開口３２の双方に向かってポリシラザンが進行する。側面孔５２を中央領域に形成することで、ガラス部５０の端面を、内側開口３１及び外側開口３２の双方に対して、ほぼ一致した位置に設けることができる。側面孔５２の直径は、ディスペンサを使って、ポリシラザンを注入することができる程度であればよい。例えば、側面孔５２の直径は、約０．１ｍｍから２ｍｍである。
【００４７】
また、ポリシラザンを外側開口３２から注入する場合、側面孔５２は、ポリシラザンを大気に触れさせるための通気孔として機能できる。この場合、側面孔５２は、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域よりも、内側開口３１側に形成されてよい。また、ポリシラザンを内側開口３１から注入する場合、側面孔５２は、中央領域よりも外側開口３２側に形成されてよい。
【００４８】
側面孔５２の直径は、内側開口３１の直径よりも大きくてよい。また、外側開口３２および光ファイバ部４０間の隙間の大きさよりも大きくてよい。この場合、側面孔５２からポリシラザンを注入することで、ポリシラザンを効率よく注入できる。また、側面孔５２の直径は、内側開口３１よりも小さくてもよい。この場合、ポリシラザンは、内側開口３１または外側開口３２から注入してよい。
【００４９】
なお、側面孔５２を形成する側面形成段階は、ポリシラザンを充填する充填段階よりも前に行なわれる。側面孔形成段階は、導入部取付段階の前であってよい。側面孔形成段階は、側面孔５２を、内側開口３１及び外側開口３２の間に形成される側面３７のうちのパッケージ２０の外側の領域に形成する段階を有する。側面孔５２は、レーザ掘削により形成されてよい。
【００５０】
本例では、側面孔５２からポリシラザンを注入するので、導入孔３３の内側開口３１から外側開口３２にわたって素早くかつ均等に充填することができる。なお、焼成によりシリカ転化する段階において、側面孔５２は、導入孔３３内に水分を透過させる通気口として機能してもよい。本例では、ポリシラザンが水分と触れる面積が大きくなるので、第１実施形態に比べ、シリカ転化に要する時間を短縮することができる。
【００５１】
図４は、導入部３０の他の構造例の断面図を示す。本例の導入部３０は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。本例の導入部３０は、図３に示した導入部３０の構造に比べ、側面孔５２の位置が異なる。他の構造は、図３に示した導入部３０と同一であってよい。本例の側面孔５２は、側面３７のうち、外側拡大領域３６に対応する領域に設けられる。本例の側面孔５２は、ポリシラザンを注入する注入口として機能してよい。
【００５２】
図５は、導入部３０の他の構造例の断面図を示す。本例の導入部３０は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。本例の導入部３０は、図３に示した導入部３０の構造に比べ、側面孔５２の数および位置が異なる。他の構造は、図３に示した導入部３０と同一であってよい。
【００５３】
複数の側面孔５２は、突出領域３５の上側の側面３７に形成される。例えば複数の側面孔５２は、突出領域３５の上側の側面３７において、内側開口３１から外側開口３２に向かう方向に直線上に配列される。当該直線は、導入孔３３の中心軸と平行であってよく、非平行であってもよい。また複数の側面孔５２は、非直線に配列されてもよい。
【００５４】
なお、複数の側面孔５２の開口面積は等しくてよく、異なっていてもよい。複数の側面孔５２のうち、開口面積の最も大きい側面孔５２が、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域よりも、内側開口３１側に形成されてよい。複数の側面孔５２は、内側開口３１に近いほど開口面積が大きくなるように設けられてよい。
【００５５】
また、複数の側面孔５２のうち、開口面積の最も大きい側面孔５２は、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域に形成されてもよい。また、開口面積の最も大きい側面孔５２は、内側開口３１及び外側開口３２の間の中央領域よりも、外側開口３２側に形成されてもよい。また、開口面積の最も大きい側面孔５２からポリシラザンを注入してよい。ポリシラザンの注入後は、複数の側面孔５２はポリシラザンに水分を触れさせる通気口として機能する。
【００５６】
複数の側面孔５２の間隔は等しくてもよいし、異なってもよい。例えば、複数の側面孔５２の開口面積が等しく、かつ、それぞれの側面孔５２の間隔は、内側開口３１に近いほど狭い。また、複数の側面孔５２は、外側拡大領域３６に対応する側面３７には設けられなくともよい。また、それぞれの側面孔５２には、ポリシラザンが充填されてもよい。本例の導入部３０は、側面孔５２が複数個設けられるので、ポリシラザンの注入位置から離れた領域でも、ポリシラザンを水分に触れさせることが容易になる。
【００５７】
図６は、導入部３０の他の構造例の断面図を示す。本例の導入部３０は、第１実施形態および第２実施形態のいずれに適用してもよい。本例の導入部３０は、図１から図５に示した導入部３０の構造に比べ、導入孔３３の形状が異なる。他の構造は、図１から図５に示したいずれかの導入部３０と同一であってよい。
【００５８】
本例の導入部３０は、中央領域と内側開口３１との間の導入孔３３において、内側拡大領域３８を有する。内側拡大領域３８は、中間領域における直径より大きい直径を有する。内側拡大領域３８は、外側拡大領域３６と直径が略等しい円柱形状であってよい。内側拡大領域３８の直径は、例えば、約０．２ｍｍから約１ｍｍである。また、内側拡大領域３８の長さは、例えば、約０．５ｍｍから約２ｍｍである。内側拡大領域３８の長さは、外側拡大領域３６と同一であってよい。
【００５９】
内側拡大領域３８は、中間領域及び内側開口３１の間に、内側開口３１から離間して形成される。ここで、内側開口３１から離間してとは、導入孔３３の長さ方向において内側開口３１から所定の距離だけ外側開口３２側の位置に設けられることをさす。内側拡大領域３８の、内側開口３１側の端部は、貫通領域３４に形成されてよい。また、内側拡大領域３８の、外側開口３２側の端部は、貫通領域３４に形成されてよく、突出領域３５に形成されてもよい。
【００６０】
内側拡大領域３８は、ひとつに限定されず、複数の内側拡大領域３８が導入孔３３の長さ方向においてそれぞれ所定の距離だけ離間して設けられてもよい。本例において、側面孔５２は、内側拡大領域３８及び外側拡大領域３６の間の側面３７に形成される。側面孔５２は、中央領域に形成されてよい。側面孔５２は、ポリシラザンを注入する注入孔として機能する。
【００６１】
ガラス部５０は、内側拡大領域３８よりも内側開口３１側に形成されなくともよい。内側拡大領域３８は中央領域よりも内径が大きく、ポリシラザンの注入時にポリシラザンが進行する速度が遅くなる。このため、ポリシラザンの注入量に誤差が生じても、内側開口３１からパッケージ２０内部へ余分なポリシラザンがあふれ出す確率を低減できる。
【００６２】
内側拡大領域３８は、内側開口３１側に向かって先細りするコーン形状であってもよい。また、内側拡大領域３８は、円柱形状とコーン形状とを組み合わせた形状であってもよい。また、内側開口３１側に向かって、ステップ状に直径が小さくなる形状であってもよい。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６５】
１０・・・レーザ素子、１２・・・金属ステム、２０・・・パッケージ、２２・・・壁部、２４・・・天板、２６・・・底板、３０・・・導入部、３１・・・内側開口、３２・・・外側開口、３３・・・導入孔、３４・・・貫通領域、３５・・・突出領域、３６・・・外側拡大領域、３７・・・側面、３８・・・内側拡大領域、４０・・・光ファイバ部、４２・・・非被覆領域、４４・・・被覆領域、５０・・・ガラス部、５２・・・側面孔、６０・・・光ファイバ固定部、６２・・・保持部、７０・・・温度制御部、８０・・・導入被覆部、８２・・・内側端部、８４・・・外側端部、１００・・・レーザモジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザモジュールであって、
前記レーザ光を出力するレーザ素子と、
前記レーザ素子を格納するパッケージと、
前記パッケージの内側に内側開口が配置され、前記パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部と、
前記導入孔を通り、一端が前記パッケージの内側に配置され、他端が前記パッケージの外側に配置され、前記レーザ光を伝送する光ファイバ部と、
前記導入孔の前記内側開口から前記外側開口にわたって、前記導入孔と前記光ファイバ部との間に充填して設けられたガラス部と、
を備えるレーザモジュール。
【請求項２】
前記ガラス部は、前記導入孔に注入したポリシラザンをシリカ転化することで形成される
請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記導入部は、
前記パッケージの壁部を貫通し、前記内側開口が設けられる貫通領域と、
前記貫通領域から延伸し、前記パッケージの壁部より外側に突出して形成され、前記外側開口が設けられる突出領域と
を有する請求項２に記載のレーザモジュール。
【請求項４】
前記導入部の前記突出領域には、前記導入部の側面から前記導入孔まで貫通する側面孔が形成される
請求項３に記載のレーザモジュール。
【請求項５】
前記側面孔は、前記内側開口及び前記外側開口の間の中央領域よりも、前記内側開口側に形成される
請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項６】
前記側面孔は、前記内側開口及び前記外側開口の間に複数形成される
請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項７】
前記側面孔は、前記内側開口に近いほど開口面積が大きい
請求項６に記載のレーザモジュール。
【請求項８】
前記側面孔は、前記内側開口及び前記外側開口の間の中央領域に形成される
請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項９】
前記導入孔には、前記内側開口より大きい直径を有する外側拡大領域が、前記外側開口に接して形成される
請求項４から８のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
【請求項１０】
前記光ファイバ部は、光ファイバが被覆された被覆領域と、前記光ファイバが被覆されない非被覆領域とを有し、
前記被覆領域は、前記外側開口よりも外側、及び、前記外側拡大領域の少なくとも一部に配置される
請求項９に記載のレーザモジュール。
【請求項１１】
前記導入孔には、前記内側開口より大きい直径を有する内側拡大領域が、前記外側拡大領域及び前記内側開口の間に、前記内側開口から離間して形成される
請求項９または１０に記載のレーザモジュール。
【請求項１２】
前記側面孔は、前記内側拡大領域及び前記外側拡大領域の間の前記側面に形成される
請求項１１に記載のレーザモジュール。
【請求項１３】
前記導入部は、ガラスまたはコバールで形成される
請求項４から１２のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
【請求項１４】
前記導入部を被覆し、且つ、少なくとも一部が前記パッケージに固定される導入被覆部を更に備える
請求項１３に記載のレーザモジュール。
【請求項１５】
レーザ光を出力するレーザモジュールを製造する製造方法であって、
レーザ光を出力するレーザ素子を格納するパッケージを準備するパッケージ準備段階と、
前記パッケージの内側に内側開口が配置され、前記パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部を、前記パッケージに取り付ける導入部取付段階と、
前記レーザ光を伝送する光ファイバ部の一端を、前記導入孔を介して前記パッケージの内側まで挿入する挿入段階と、
前記挿入段階の後に、前記導入孔の前記内側開口から前記外側開口にわたって、前記導入孔と前記光ファイバ部との間にポリシラザンを充填し、且つ、充填したポリシラザンをシリカ転化させる充填段階と
を備える製造方法。
【請求項１６】
前記導入部は、
前記パッケージの壁部を貫通し、前記内側開口が設けられる貫通領域と、
前記貫通領域から前記パッケージの外側に突出して形成され、前記外側開口が設けられる突出領域と
を有する請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記導入部の前記突出領域に、前記導入部の側面から前記導入孔まで貫通する側面孔を形成する側面孔形成段階を、前記充填段階よりも前に備える
請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記側面孔は、前記内側開口及び前記外側開口の間の中央領域に形成される
請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記充填段階において、前記側面孔から前記ポリシラザンを充填する
請求項１７または１８に記載の製造方法。
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザモジュールであって、
前記レーザ光を出力するレーザ素子と、
前記レーザ素子を格納するパッケージと、
前記パッケージの内側に内側開口が配置され、前記パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部と、
前記導入孔を通り、一端が前記パッケージの内側に配置され、他端が前記パッケージの外側に配置され、前記レーザ光を伝送する光ファイバ部と、
前記導入孔の前記内側開口から前記外側開口にわたって、前記導入孔と前記光ファイバ部との間に充填して設けられたガラス部と、
を備えるレーザモジュール。
【請求項２】
前記ガラス部は、前記導入孔に注入したポリシラザンをシリカ転化することで形成される
請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記導入部は、
前記パッケージの壁部を貫通し、前記内側開口が設けられる貫通領域と、
前記貫通領域から延伸し、前記パッケージの壁部より外側に突出して形成され、前記外側開口が設けられる突出領域と
を有する請求項２に記載のレーザモジュール。
【請求項４】
前記導入部の前記突出領域には、前記導入部の側面から前記導入孔まで貫通する側面孔が形成される
請求項３に記載のレーザモジュール。
【請求項５】
前記側面孔は、前記内側開口及び前記外側開口の間の中央領域よりも、前記内側開口側に形成される
請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項６】
前記側面孔は、前記内側開口及び前記外側開口の間に複数形成される
請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項７】
前記側面孔は、前記内側開口に近いほど開口面積が大きい
請求項６に記載のレーザモジュール。
【請求項８】
前記側面孔は、前記内側開口及び前記外側開口の間の中央領域に形成される
請求項４に記載のレーザモジュール。
【請求項９】
前記導入孔には、前記内側開口より大きい直径を有する外側拡大領域が、前記外側開口に接して形成される
請求項４から８のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
【請求項１０】
前記光ファイバ部は、光ファイバが被覆された被覆領域と、前記光ファイバが被覆されない非被覆領域とを有し、
前記被覆領域は、前記外側開口よりも外側、及び、前記外側拡大領域の少なくとも一部に配置される
請求項９に記載のレーザモジュール。
【請求項１１】
前記導入孔には、前記内側開口より大きい直径を有する内側拡大領域が、前記外側拡大領域及び前記内側開口の間に、前記内側開口から離間して形成される
請求項９または１０に記載のレーザモジュール。
【請求項１２】
前記側面孔は、前記内側拡大領域及び前記外側拡大領域の間の前記側面に形成される
請求項１１に記載のレーザモジュール。
【請求項１３】
前記導入部は、ガラスまたはコバールで形成される
請求項４から１２のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
【請求項１４】
前記導入部を被覆し、且つ、少なくとも一部が前記パッケージに固定される導入被覆部を更に備える
請求項１３に記載のレーザモジュール。
【請求項１５】
レーザ光を出力するレーザモジュールを製造する製造方法であって、
レーザ光を出力するレーザ素子を格納するパッケージを準備するパッケージ準備段階と、
前記パッケージの内側に内側開口が配置され、前記パッケージの外側に外側開口が配置される導入孔を有する導入部を、前記パッケージに取り付ける導入部取付段階と、
前記レーザ光を伝送する光ファイバ部の一端を、前記導入孔を介して前記パッケージの内側まで挿入する挿入段階と、
前記挿入段階の後に、前記導入孔の前記内側開口から前記外側開口にわたって、前記導入孔と前記光ファイバ部との間にポリシラザンを充填し、且つ、充填したポリシラザンをシリカ転化させる充填段階と
を備える製造方法。
【請求項１６】
前記導入部は、
前記パッケージの壁部を貫通し、前記内側開口が設けられる貫通領域と、
前記貫通領域から前記パッケージの外側に突出して形成され、前記外側開口が設けられる突出領域と
を有する請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記導入部の前記突出領域に、前記導入部の側面から前記導入孔まで貫通する側面孔を形成する側面孔形成段階を、前記充填段階よりも前に備える
請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記側面孔は、前記内側開口及び前記外側開口の間の中央領域に形成される
請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記充填段階において、前記側面孔から前記ポリシラザンを充填する
請求項１７または１８に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７８５４（Ｐ２０１３−７８５４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９８２８（Ｐ２０１１−１３９８２８）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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