半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種抑制串?dāng)_光的發(fā)生而得到高的準直効率并且比較便宜且緊湊的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置。該半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置具備：具有半導(dǎo)體激光元件的激光光源；設(shè)置在激光光源的激光出射側(cè)并對從激光光源出射的激光在快軸方向上發(fā)散的光成分進行準直的第一準直透鏡；以及設(shè)置在第一準直透鏡的出射側(cè)并對從第一準直透鏡出射的光在慢軸方向上發(fā)散的光成分進行準直的第二準直透鏡；第一準直透鏡具有使對慢軸方向的擴展得以抑制的光向第二準直透鏡入射的功能。
【專利說明】半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置。更詳細地講，涉及例如具備準直透鏡構(gòu)造體的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，該準直透鏡構(gòu)造體能夠?qū)木哂懈咻敵龅年嚵行桶雽?dǎo)體激光元件的激光光源出射的激光效率良好地進行準直。

【背景技術(shù)】
[0002]作為激光光源，為了使從例如半導(dǎo)體激光元件出射的光通過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)部件進行聚光并效率良好地入射到細徑的光纖的芯部，希望是能夠出射準直性(平行性)高的光束(beam)的光源。
[0003]作為半導(dǎo)體激光元件，已知例如配置了多個發(fā)射體(emitter)的陣列型的半導(dǎo)體激光元件。陣列型的半導(dǎo)體激光元件一般來說構(gòu)成為端面放射型的元件，要求例如幾W以上的光輸出。
[0004]根據(jù)這樣的半導(dǎo)體激光元件，在垂直于pn結(jié)面的方向即快軸方向上，活性層的厚度即各發(fā)射體的快軸方向尺寸足夠小，因此出射擴展較大的單模(single-mode)的光。相對于此，在平行于pn結(jié)面的方向即慢軸方向上，活性層的幅度寬，即各發(fā)射體的慢軸方向尺寸較大，因此出射擴展較小的多模(multimode)的光。因而，在慢軸方向上發(fā)散的光成分相對于在快軸方向上發(fā)散的光成分而言，成為光束的品質(zhì)差且不易進行準直的光。
[0005]作為對從這樣的具備陣列型的半導(dǎo)體激光元件的激光光源出射的激光進行準直的技術(shù)，已知例如圖8所示那樣的技術(shù)。圖8中，利用快軸方向準直透鏡40，將從通過在慢軸方向(X軸方向)上呈一列地排列配置多個發(fā)射體12而得到的半導(dǎo)體激光元件11出射的激光在快軸方向(與紙面垂直的方向，Y軸方向)上發(fā)散的光成分進行準直。進而，利用慢軸方向準直透鏡50，將從該快軸方向準直透鏡40出射的光在慢軸方向(X軸方向)上發(fā)散的光成分進行準直。這里，作為慢軸方向準直透鏡50，例如采用將與半導(dǎo)體激光元件11中的各個發(fā)射體12對應(yīng)的多個透鏡單元51在慢軸方向(X軸方向)上呈一列地排列配置的構(gòu)造。圖8中的符號C是發(fā)射體12的光軸。
[0006]此外，作為用于使慢軸方向的準直性提高的方法，例如已知在快軸方向準直透鏡與慢軸方向準直透鏡之間設(shè)置將光束在快軸方向上分割的機構(gòu)的技術(shù)(參照專利文獻I)。
[0007]專利文獻1:日本特表平10 - 508122號公報
[0008]但是，在將快軸方向準直透鏡40與慢軸方向準直透鏡50排列而成的結(jié)構(gòu)中，存在以下問題。即，如圖8(b)所示，在從快軸方向觀察的平面(X — Z平面)中，向面對半導(dǎo)體激光元件11中的一個發(fā)射體12而配置的、慢軸方向準直透鏡50中的與該發(fā)射體12對應(yīng)的透鏡單元51b入射的激光向鄰接的透鏡單元51a、51c入射。在圖8(a)、(b)中，如雙點劃線所示，比較低角度成分的光向規(guī)定的透鏡單元51b入射而在慢軸方向上被準直。但是，在圖8(a)、(b)中，如虛線所示那樣，存在如下問題:比較高角度成分的光由于向與規(guī)定的透鏡單元51的兩側(cè)鄰接的透鏡單元51a、51c入射，因此從慢軸方向準直透鏡50出射的光發(fā)散(以下稱為“串?dāng)_(cross talk)”)。
[0009]此外，由于半導(dǎo)體激光元件11構(gòu)成為將多個發(fā)射體12在慢軸方向上以規(guī)定的間隔排列配置成一列，因此為了效率良好地實施慢軸方向的準直，需要進行以下的配置。即，需要將慢軸方向準直透鏡50配置在如下位置:相比于從各透鏡單元51的入射面相互鄰接的各個發(fā)射體12出射的激光從快軸方向準直透鏡40出射后、該激光重合的位置，將慢軸方向準直透鏡50配置在更靠半導(dǎo)體激光元件11側(cè)。但是，在這樣的位置關(guān)系中，存在慢軸方向的準直性比快軸方向的準直性差的問題。
[0010]再者，在上述的專利文獻I所記載的技術(shù)中，從相互鄰接的發(fā)射體分別出射的激光被快軸方向準直透鏡準直，并由該快軸方向準直透鏡改變快軸方向的高度而出射。來自各發(fā)射體的光由于不發(fā)生與向慢軸方向出射的光的重合，因此具有的優(yōu)點是，能夠不考慮從鄰接的發(fā)射體出射的激光的重合地設(shè)定慢軸方向準直透鏡的透鏡徑。但是，存在光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜且其自身構(gòu)造較大的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是鑒于以上情況而做出的，其目的在于提供一種能夠抑制串?dāng)_光的發(fā)生且能夠得到高的準直效率、并且能夠較便宜地進行制作的緊湊的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置。
[0012]本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，具備:激光光源，由半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成；第一準直透鏡，設(shè)置在該激光光源的激光出射側(cè)，對從該激光光源出射的激光在快軸方向上發(fā)散的光成分進行準直；以及第二準直透鏡，設(shè)置在該第一準直透鏡的出射側(cè)，對從該第一準直透鏡出射的光在慢軸方向上發(fā)散的光成分進行準直；上述第一準直透鏡具有使對慢軸方向的擴展得以抑制的光向上述第二準直透鏡入射的功能。
[0013]在本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中，能夠設(shè)為如下結(jié)構(gòu):上述第一準直透鏡在入射面及出射面中的某一方或雙方的慢軸方向的側(cè)緣區(qū)域具有擴展抑制功能部分。
[0014]此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中，作為構(gòu)成上述激光光源的半導(dǎo)體激光元件，能夠使用將多個發(fā)射體排列配置成一列的結(jié)構(gòu)。
[0015]在本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中，對從激光光源出射的激光的向快軸方向發(fā)散的光成分進行準直的第一準直透鏡，具有使對慢軸方向的擴展得以抑制的光向第二準直透鏡入射的功能。因而，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，能夠?qū)⑾蚵S方向發(fā)散的光成分中的、可能成為串?dāng)_光的以大發(fā)散角度發(fā)散的光成分向光軸側(cè)進行偏轉(zhuǎn)修正。進而，從第一準直透鏡出射的激光能夠利用第二準直透鏡而在慢軸方向上進行充分的準直。因而，抑制了串?dāng)_光的發(fā)生，能夠得到高的準直效率。并且，不需要為了提高準直性而使用例如光束分離器(beam splitter)或偏轉(zhuǎn)機構(gòu)等其他光學(xué)部件，因此能夠以較少的部件件數(shù)低成本地制作具有所期望的性能的裝置，并且能夠使裝置自身構(gòu)成為小型的裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是概略地表示本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一構(gòu)成例的圖。
[0017]圖2是從慢軸方向觀察圖1所示的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的平面圖。
[0018]圖3是將圖1所示的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一部分放大表示的圖。
[0019]圖4-A是圖1所示的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的第一比較例，是表示向凹狀傾斜面入射的光線角度的傾斜度的符號與向第二準直透鏡的透鏡單元入射的光線角度的傾斜度的符號不同的情況的圖。
[0020]圖4-B是圖1所示的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的第二比較例，是表示向凹狀傾斜面入射的光線角度的傾斜度的符號與向第二準直透鏡的透鏡單元入射的光線角度的傾斜度的符號不同的情況的圖。
[0021]圖4-C是圖1所示的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的第三比較例，是表示向凹狀傾斜面入射的光線角度的傾斜度的符號與向第二準直透鏡的透鏡單元入射的光線角度的傾斜度的符號不同的情況的圖。
[0022]圖5是概略地表示本發(fā)明的第二實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一構(gòu)成例的圖。
[0023]圖6是概略地表示本發(fā)明的第三實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一構(gòu)成例的圖。
[0024]圖7是概略地表示本發(fā)明的第四實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的構(gòu)成例的圖。
[0025]圖8是概略地表示以往的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一構(gòu)成例的圖。

【具體實施方式】
[0026]以下，詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0027]<第一實施方式>
[0028]圖1是概略地表示本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一構(gòu)成例的圖。圖1(a)是從快軸方向觀察的平面圖，圖1(b)是表示圖1(a)中的被虛線的圓包圍的區(qū)域的放大圖。圖2是將圖1所示的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置從慢軸方向觀察的平面圖。
[0029]該半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置具備:具有半導(dǎo)體激光元件11的激光光源10 ;設(shè)置在該激光光源10的激光出射側(cè)的第一準直透鏡20 ;和設(shè)置在該第一準直透鏡20的出射側(cè)的第二準直透鏡30。第一準直透鏡20具有對從激光光源10出射的激光(在圖1及圖2中用雙點劃線表示)在快軸方向(Y軸方向)上發(fā)散的光成分進行準直的功能。第二準直透鏡30具有對從第一準直透鏡20出射的光在慢軸方向(X軸方向)上發(fā)散的光成分進行準直的功倉泛。
[0030]激光光源10具備例如將多個(該例中為5個)在慢軸方向上分別幅度寬的發(fā)射體12沿慢軸方向以規(guī)定的間隔排列配置成一列的半導(dǎo)體激光元件11。
[0031]半導(dǎo)體激光元件11是例如端面放射型的元件。在該半導(dǎo)體激光元件11中，從各發(fā)射體12中的與半導(dǎo)體激光元件11的pn結(jié)面垂直的一端面，相對于發(fā)射體12的光軸(用單點劃線表示)C，激光在慢軸方向及快軸方向上以規(guī)定的發(fā)散角度出射。
[0032]若表示半導(dǎo)體激光元件11的一構(gòu)成例，則外形尺寸為4mmX 0.1mmX 1.5mm(X軸方向XY軸方向XZ軸方向)，一個發(fā)射體12的出射激光的一端面(激光出射端面)的尺寸為4(^111\14 111(乂軸方向XY軸方向)。此外，鄰接的發(fā)射體的中心間距離(配設(shè)間距)P為200 μ m,振蕩波長為634?644nm,相對于光軸的快軸方向的發(fā)散角度的半值全角(日語:半値全角)為40°，慢軸方向的發(fā)散角度的半值全角為7°。
[0033]第一準直透鏡20具有如下功能:將從半導(dǎo)體激光元件11中的發(fā)射體12出射的激光的、相對于發(fā)射體12的光軸C而言在快軸方向上發(fā)散的光成分,通過向該發(fā)射體12的光軸C側(cè)偏轉(zhuǎn)而在快軸方向上準直。即，第一準直透鏡20使從發(fā)射體12出射的激光在Y -Z平面中相對于發(fā)射體12的光軸成為平行光。
[0034]該第一準直透鏡20以光軸與半導(dǎo)體激光元件11的光軸一致的狀態(tài)，接近于激光光源10配置。
[0035]第二準直透鏡30具有如下功能:將從第一準直透鏡20出射的各發(fā)射體12的激光的、相對于發(fā)射體12的光軸而言在慢軸方向上發(fā)散的光成分，通過向該發(fā)射體12的光軸C側(cè)偏轉(zhuǎn)而在慢軸方向上準直。即，第二準直透鏡30使在快軸方向上被準直后的從第一準直透鏡20出射的激光，在X - Z平面中相對于發(fā)射體12的光軸成為平行光。
[0036]該例中的第二準直透鏡30例如通過將與半導(dǎo)體激光元件11中的多個發(fā)射體12分別對應(yīng)的多個透鏡單元31在慢軸方向上排列配置而構(gòu)成。各個透鏡單元31的入射面32，以第二準直透鏡30的光軸與半導(dǎo)體激光元件11的光軸一致的狀態(tài)而與第一準直透鏡20的出射面27對置地配置。此外，各個透鏡單元31例如由在第一準直透鏡20側(cè)具有由凸圓柱面形成的折射面的平凸圓柱透鏡形成，平坦面作為出射面35而構(gòu)成。
[0037]因此，構(gòu)成上述的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的第一準直透鏡20具有使對慢軸方向的擴展得以抑制的光向第二準直透鏡30入射的功能(以下稱為“慢軸方向偏轉(zhuǎn)修正功能”)。
[0038]該例中的第一準直透鏡20在從各發(fā)射體12出射的激光的入射面22中的慢軸方向上的側(cè)緣區(qū)域具有擴展抑制功能部分25。具體來說，對于第一準直透鏡20而言，在X -Z平面中，在平凸圓柱透鏡的平坦面的、鄰接的發(fā)射體間的區(qū)域所面對的各個區(qū)域，形成有在快軸方向上相互平行地延伸的V字型的槽部。由此，在鄰接的槽部間的區(qū)域形成有分別具有梯形的入射面22的多個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21。各偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21相對于各個發(fā)射體12在慢軸方向上排列配置成一列。
[0039]此外，由各個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21的凹狀傾斜面22k構(gòu)成擴展抑制功能部分25。這里，一個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21的慢軸方向的尺寸小于例如以發(fā)射體12的光軸C為中心的慢軸方向上的發(fā)射體12的配設(shè)間距P。
[0040]在該第一準直透鏡20中，從一個發(fā)射體12出射的激光中的、在慢軸方向上一邊以比較大的發(fā)散角發(fā)散一邊行進的光成分，入射到與該發(fā)射體12對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21的凹狀傾斜面22A。入射到該凹狀傾斜面22k的高角度光成分向該發(fā)射體12的光軸C側(cè)偏轉(zhuǎn)，作為將慢軸方向上的發(fā)散角抑制得較小的低角度光成分出射。這里，在慢軸方向上，所謂“高角度光成分”是指，相對于發(fā)射體12的光軸C以超過±5.8°的角度進行發(fā)散的光成分，所謂“低角度光成分”是指，相對于發(fā)射體12的光軸C以±5.8°的范圍內(nèi)的角度進行發(fā)散的光成分。
[0041]各個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21中的凹狀傾斜面22A具有傾斜角度，以該傾斜角度，來自各發(fā)射體12的激光向第二準直透鏡30的對應(yīng)的透鏡單元31入射，并且，從第二準直透鏡30出射的各發(fā)射體12的激光與發(fā)射體12的光軸C大致平行。
[0042]對于各個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21中的凹狀傾斜面22k的傾斜角度，使用圖3來具體說明。偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21中的凹狀傾斜面22A的傾斜角度以如下的角度范圍來設(shè)定，該角度范圍使得在從快軸方向觀察到的平面(X — Z平面)中，相對于凹狀傾斜面22k的所入射的光線角度Θ I的傾斜度的符號(箭頭的朝向)、與向第二準直透鏡30的對應(yīng)的透鏡單元31的入射面32入射的光線角度Θ 2的傾斜度的符號一致。
[0043]在向凹狀傾斜面22k入射的光線角度Θ I的傾斜度的符號與向第二準直透鏡30的透鏡單元31入射的光線角度Θ 2的傾斜度的符號不同的情況下，如圖4 一 A及圖4 一 B中作為比較例而示出的那樣，從第二準直透鏡30出射的激光不成為與發(fā)射體12的光軸C平行的光。特別是，在圖4 一 B所示的構(gòu)成的情況下，無法向第二準直透鏡30中的對應(yīng)的透鏡單元31入射從而成為串?dāng)_光。另外，如在圖4 - C中作為比較例而示出的那樣，即使在第一準直透鏡20的入射面22為平坦面的情況下，也與圖4 一 B所示的構(gòu)成的情況相同。SP，向第一準直透鏡20的平坦的入射面22入射的光線角度Θ I的傾斜度的符號(箭頭的朝向)與向第二準直透鏡30的對應(yīng)的透鏡單元31入射的光線角度Θ 2的傾斜度的符號不同。由此，無法向第二準直透鏡30的對應(yīng)的透鏡單元31入射，成為串?dāng)_光。
[0044]例如，將第一準直透鏡20的入射面22中的平坦面與發(fā)射體12的出射激光的端面之間的光軸方向(Z軸方向)上的間隔距離設(shè)為0.16mm。此外,將第一準直透鏡20的光軸方向的尺寸設(shè)為1mm，將第一準直透鏡20的折射率設(shè)為1.78。并且，將第二準直透鏡30的各個透鏡單元31的入射面32與第一準直透鏡20的出射面27之間的光軸方向(Z軸方向)上的最小間隔距離設(shè)為0.4mm。并且，將第二準直透鏡30的各個透鏡單元31的曲率半徑設(shè)為0.81mm，將第二準直透鏡30的折射率設(shè)為1.81，將向第一準直透鏡20的凹狀傾斜面22A入射的光線角度Θ I設(shè)為7.5?10.8°。該情況下，形成擴展抑制功能部分25的凹狀傾斜面22A的傾斜角度優(yōu)選為5°以內(nèi)的角度范圍內(nèi)。
[0045]這樣，在上述構(gòu)成的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中，配置有具備將多個發(fā)射體12在慢軸方向上排列配置成一列而得到的半導(dǎo)體激光元件11的激光光源10。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，從激光光源10出射的激光在快軸方向上發(fā)散的光成分被第一準直透鏡20進行準直。該第一準直透鏡20采用如下結(jié)構(gòu)，即:將在從各個半導(dǎo)體激光元件11的發(fā)射體12出射的激光的入射面22中的慢軸方向上的側(cè)緣區(qū)域具有擴展抑制功能部分25的多個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21在慢軸方向上排列配置成一列。由此，能夠利用擴展抑制功能部分25，將從各發(fā)射體12出射的激光的向慢軸方向發(fā)散的光成分中的、會成為串?dāng)_光的以大發(fā)散角度發(fā)散的高角度光成分，向發(fā)射體12的光軸C側(cè)進行偏轉(zhuǎn)修正。因而，從第一準直透鏡20出射的激光能夠利用第二準直透鏡30而在慢軸方向上準直。即，利用第一準直透鏡20的各個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21中的擴展抑制功能部分25，向慢軸方向的擴展得到抑制。此外，能夠使從第一準直透鏡20出射的激光可靠地入射到第二準直透鏡30中的對應(yīng)的透鏡單元31，并能夠利用該透鏡單元31的透鏡作用而在慢軸方向上進行準直。
[0046]因而，根據(jù)上述構(gòu)成的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，能夠可靠地抑制串?dāng)_光的發(fā)生而得到高的準直效率，并能夠使光的利用率提高。并且，不需要為了使準直性提高而使用例如光束分離器或偏轉(zhuǎn)機構(gòu)等其他光學(xué)部件。因此，能夠以較少的部件件數(shù)低成本地制作具有所期望的性能的裝置，并且能夠?qū)雽?dǎo)體激光光學(xué)裝置自身構(gòu)成為小型的裝置。
[0047]<第二實施方式>
[0048]圖5是概略地表示本發(fā)明的第二實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一構(gòu)成例的圖。圖5(a)是從快軸方向觀察的平面圖，圖5(b)是表示圖5(a)中的虛線的圓所包圍的區(qū)域的放大圖。
[0049]該第二實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，除了在上述第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中作為第一準直透鏡20而在入射面及出射面雙方的慢軸方向的側(cè)緣區(qū)域使用了具有擴展抑制功能部分的結(jié)構(gòu)以外，具有與第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相同的構(gòu)成。在圖5中，為了方便，對與第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相同的構(gòu)成部件賦予了相同的符號。
[0050]對于該例中的第一準直透鏡20而言，在從快軸方向觀察到的平面(X — Z平面)中，在平凸圓柱透鏡的平坦面中的、鄰接的發(fā)射體間的區(qū)域所面對的各個區(qū)域中，在快軸方向上相互平行地延伸地形成有V字型的槽部。由此，在鄰接的槽部間的區(qū)域，形成在激光光源10側(cè)具有凸出的梯形狀的入射面22的多個入射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21A。各入射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21A對應(yīng)于各個發(fā)射體12而在慢軸方向上排列配置成一列。進而，在平凸圓柱透鏡的折射面中的、各個槽部所對置的位置上，在快軸方向上相互平行地延伸地形成有V字型的槽部。由此，在鄰接的槽部間的區(qū)域，形成在第二準直透鏡30側(cè)具有凸出的梯形狀的出射面27的多個出射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分26。各出射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分26對應(yīng)于各個發(fā)射體12而在慢軸方向上排列配置成一列。因而，在該第一準直透鏡20中，由各個入射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21A的凹狀傾斜面22A構(gòu)成第一擴展抑制功能部分25A，并且由各個出射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分26的凸狀傾斜面27A構(gòu)成第二擴展抑制功能部分25B。
[0051]入射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21A中的凹狀傾斜面22A以及出射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分26中的凸狀傾斜面27A既可以彼此以相同的傾斜角度形成，也可以以不同的傾斜角度形成。
[0052]在該半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中，從一個發(fā)射體12出射的激光中的、在慢軸方向上以大發(fā)散角發(fā)散并行進的光成分，入射到第一準直透鏡20中的與該發(fā)射體12對應(yīng)的入射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21A的凹狀傾斜面22A。入射到該凹狀傾斜面22k的高角度光成分通過第一擴展抑制功能部分25A的作用而向該發(fā)射體12的光軸C側(cè)偏轉(zhuǎn)。因而，根據(jù)這樣的構(gòu)成，該光成分從出射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分26中的凸狀傾斜面27A出射時，能夠進一步向該發(fā)射體12的光軸C側(cè)偏轉(zhuǎn)修正。此外，通過第二擴展抑制功能部分25B的作用，還能夠?qū)⑽茨苡傻谝粩U展抑制功能部分25A偏轉(zhuǎn)的光再次偏轉(zhuǎn)修正，關(guān)于用于提高準直性的透鏡設(shè)計，能夠提高其自由度。
[0053]<第三實施方式>
[0054]圖6是概略地表示本發(fā)明的第三實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一構(gòu)成例的圖。圖6 (a)是從快軸方向觀察的平面圖，圖6(b)是表示圖6(a)中的虛線的圓所包圍的區(qū)域的放大圖。
[0055]該第三實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，除了在上述第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中作為第一準直透鏡20而使用了具有利用反射的慢軸方向偏轉(zhuǎn)修正功能的結(jié)構(gòu)以外，具有與第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相同的構(gòu)成。在圖6中，為了方便，對與第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相同的構(gòu)成部件賦予了相同的符號。
[0056]對該例中的第一準直透鏡20而言，在從快軸方向觀察的平面(X — Z平面)中，在平凸圓柱透鏡的平坦面中的、鄰接的發(fā)射體間的區(qū)域所面對的各個區(qū)域中，在慢軸方向上相互平行地延伸地形成在Z軸方向上朝向第二準直透鏡30側(cè)凸出的梯形狀的切口部。由此，在鄰接的切口部間的區(qū)域形成有多個錐臺狀的偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21。各偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21對應(yīng)于各個發(fā)射體12而在慢軸方向上排列配置成一列。并且，各個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21的平坦面作為來自發(fā)射體12的激光所入射的入射面22。各個偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21的內(nèi)側(cè)面23以如下傾斜角度形成，該傾斜角度使得從偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21的平坦面入射的來自發(fā)射體12的激光中的、在慢軸方向上以較大發(fā)散角度發(fā)散的高角度光成分被臨界反射(全反射)。因而，該第一準直透鏡20構(gòu)成為具有使該高角度光成分利用偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分21的內(nèi)側(cè)面23進行全反射從而在慢軸方向上向發(fā)射體12的光軸C側(cè)偏轉(zhuǎn)修正的慢軸方向偏轉(zhuǎn)修正功能的部件。
[0057]在這樣的構(gòu)成的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中，也能夠得到與上述第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相同的效果。
[0058]<第四實施方式>
[0059]圖7是概略地表示本發(fā)明的第四實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的一構(gòu)成例的圖。圖7(a)是從快軸方向觀察的平面圖，圖7(b)是表示圖7(a)中的虛線的圓所包圍的區(qū)域的放大圖。
[0060]該第四實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，除了在上述第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中作為第一準直透鏡20而使用了具有利用反射的慢軸方向偏轉(zhuǎn)修正功能的結(jié)構(gòu)以外，具有與第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相同的構(gòu)成。在圖7中，為了方便，對于與第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相同的構(gòu)成部件賦予了相同的符號。
[0061]對該例中的第一準直透鏡20而言，在從快軸方向觀察的平面(X — Z平面)中，在平凸圓柱透鏡的平坦面中的、鄰接的發(fā)射體間的區(qū)域所面對的各個區(qū)域中，在慢軸方向上相互平行地延伸地形成有在Z軸方向朝向激光光源側(cè)凸出的梯形狀的凹部28。進而，在該凹部28的傾斜的內(nèi)側(cè)面28A的表面形成有反射膜29，各個凹部28的平坦的內(nèi)端面作為來自發(fā)射體的激光所入射的入射面22。在該第一準直透鏡20中，經(jīng)由凹部28的開口向該凹部28內(nèi)入射的來自發(fā)射體12的激光中的、在慢軸方向上以較大發(fā)散角度發(fā)散的高角度光成分被反射膜29反射。因而，該第一準直透鏡20構(gòu)成為具有將該高角度光成分在慢軸方向上向發(fā)射體12的光軸C側(cè)偏轉(zhuǎn)修正的慢軸方向偏轉(zhuǎn)修正功能的部件。
[0062]各個凹部28的內(nèi)側(cè)面28A的傾斜角度被設(shè)定在如下的角度范圍內(nèi)，該角度范圍使得向作為入射面22的凹部28的內(nèi)端面入射的光線角度的傾斜度的符號與向第二準直透鏡30的對應(yīng)的透鏡單元31的入射面32入射的光線角度的傾斜度的符號一致。
[0063]反射膜29優(yōu)選的是，在從半導(dǎo)體激光元件11出射的激光的波長區(qū)域中具有高反射特性(例如90%以上)。這樣的反射膜29能夠通過例如鋁構(gòu)成。反射膜29的厚度是例如 100 ?200 μ m。
[0064]在該例中的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中，第一準直透鏡20中的形成有凹部28的平坦面與發(fā)射體12的將激光出射的端面之間的光軸方向(Z軸方向)上的間隔距離被設(shè)定得小于第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的該間隔距離。這是為了使來自發(fā)射體12的激光可靠地入射到第一準直透鏡20的對應(yīng)的凹部28內(nèi)。
[0065]在這樣的構(gòu)成的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中也能夠得到與上述第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相同的效果。
[0066]以下，對為了確認本發(fā)明的效果而進行的實驗例進行說明。
[0067]〈實驗例I>
[0068]按照圖1所示的構(gòu)成，制作了具有以下所示的規(guī)格的本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置。進而，在第二準直透鏡的出射側(cè)配置聚光透鏡，并且將光纖(外徑Φ0.40πιπι)配置為使其入射端面位于聚光透鏡的焦點位置，對向光纖入射的光束進行了測定。其結(jié)果，確認了光的利用率為98.8%。這里,用將向光纖入射的光束的大小除以包含未向光纖的入射面照射的光成分在內(nèi)的全部光束的大小而得到的值表不光的利用率。此外，形成于光纖的入射端面的照射光斑的快軸方向的尺寸是±0.08mm,慢軸方向的尺寸是±0.2mm。通過該結(jié)果,確認到在快軸方向及慢軸方向上能夠得到同等的準直性。
[0069]<半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置的規(guī)格>
[0070]〔激光光源(10)〕
[0071]半導(dǎo)體激光元件(11)
[0072]?外形尺寸(X軸方向XY軸方向XZ軸方向)；4mmX0.1mmX 1.5mm
[0073]?發(fā)射體的數(shù)量；5個
[0074].一個發(fā)射體中的激光出射端面的尺寸(X軸方向XY軸方向)；40μπιΧ0.1ym
[0075].鄰接的發(fā)射體的中心間距離(配設(shè)間距)P ；200 μ m
[0076].激光的振蕩波長；638nm
[0077].激光的相對于發(fā)射體光軸的快軸方向的發(fā)散角度；半值全角±48°
[0078].激光的相對于發(fā)射體光軸的慢軸方向的發(fā)散角度；半值全角±13°
[0079]?輸出；8W
[0080]〔第一準直透鏡(20)〕
[0081].光軸方向(Z軸方向)的尺寸；0.8mm
[0082]?折射率；1.78
[0083].偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分中的凹狀傾斜面的傾斜角度；5°
[0084]?入射面的平坦面與發(fā)射體的激光出射端面之間的光軸方向(Z軸方向)上的間隔距離；0.16mm
[0085].向各個透鏡部分的凹狀傾斜面入射的光線角度(Θ I) ；10.8。
[0086]〔第二準直透鏡(30)〕
[0087].各個透鏡單元的曲率半徑；0.81mm
[0088]?折射率；1.81
[0089]?透鏡單元的入射面與第一準直透鏡的出射面之間的光軸方向(Z軸方向)上的最小間隔距離；1.Imm
[0090]<比較實驗例I >
[0091]除了在實驗例I中制作的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中、作為第一準直透鏡而使用了不具有擴展抑制功能部分的結(jié)構(gòu)(參照圖4 一 C)以外，制作了與實驗例I的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置具有相同的構(gòu)成的比較用的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置。關(guān)于該比較用的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，通過與實驗例I相同的方法求出光的利用率，確認到該利用率是92%。
[0092]<實驗例2 >
[0093]除了在實驗例I中制作的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中、作為第一準直透鏡而使用了圖6所示的構(gòu)成的部件以外，制作了與實驗例I具有相同的構(gòu)成的本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置。該第一準直透鏡具有下述規(guī)格。關(guān)于該半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，通過與實驗例I相同的方法求出光的利用率，確認到該利用率是96%。此外，形成于光纖的入射端面的照射光斑的快軸方向的尺寸是0.08_，慢軸方向的尺寸是0.2mmο通過該結(jié)果，確認到在快軸方向及慢軸方向上能夠得到同等的準直性。
[0094]〔第一準直透鏡的規(guī)格〕
[0095].光軸方向(Z軸方向)的尺寸；0.8mm
[0096]?折射率；1.78
[0097].偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分中的內(nèi)側(cè)面的傾斜角度；0.5°
[0098].偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分的入射面與發(fā)射體的激光出射端面之間的光軸方向(Z軸方向)上的間隔距離；0.15mm
[0099].向偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分的入射面入射的光線角度；10°
[0100]<實驗例3 >
[0101]除了在實驗例I中制作的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中、作為第一準直透鏡而使用了圖7所示的構(gòu)成的部件以外，制作了與實驗例I具有相同的構(gòu)成的本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置。該第一準直透鏡具有下述規(guī)格。關(guān)于該半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，通過與實驗例I相同的方法求出光的利用率，確認到該利用率是95%。此外，形成于光纖的入射端面的照射光斑的快軸方向的尺寸是0.08_，慢軸方向的尺寸是0.2mmο通過該結(jié)果，確認到在快軸方向及慢軸方向上能夠得到同等的準直性。
[0102]〔第一準直透鏡的規(guī)格〕
[0103].光軸方向(Z軸方向)的尺寸；0.8mm
[0104]?折射率；1.78
[0105].凹部的開口的慢軸方向的尺寸；0.5mm
[0106].凹部的內(nèi)側(cè)面的傾斜角度；0.5°
[0107].平坦面與發(fā)射體的激光出射端面之間的光軸方向(Z軸方向)上的間隔距離；
0.16mm
[0108]?向凹部的入射面入射的光線角度；10°
[0109].反射膜的材質(zhì)；招
[0110].反射膜對激光的波長的反射率；90%
[0111]?反射膜的厚度；ΙΟΟμπι
[0112]如以上那樣確認到，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，能夠得到與比較用的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置相比更高的光的利用率，從而能夠得到更高的準直效率。
[0113]以上，說明了本發(fā)明的實施方式，本發(fā)明并不限定于上述的實施方式，能夠加以各種變更。
[0114]例如，第一實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中的擴展抑制功能部分以及第二實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中的第一擴展抑制功能部分可以通過凸狀傾斜面構(gòu)成。此外，第二實施方式的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置中的第二擴展抑制功能部分可以通過凹狀傾斜面構(gòu)成。
[0115]此外，作為激光光源，并不限定于將多個發(fā)射體在慢軸方向上排列配置成一列而得到的陣列型的激光光源。此外，也可以是將多個發(fā)射體在慢軸方向上排列配置成一列而得到的例如芯片狀的半導(dǎo)體激光元件的多個在快軸方向上層疊而得到的構(gòu)成。
[0116]附圖標記說明
[0117]10激光光源
[0118]11半導(dǎo)體激光元件
[0119]12發(fā)射體
[0120]20第一準直透鏡
[0121]21偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分
[0122]2IA入射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分
[0123]22入射面
[0124]22A凹狀傾斜面
[0125]23內(nèi)側(cè)面
[0126]25擴展抑制功能部分
[0127]25A第一擴展抑制功能部分
[0128]25B第二擴展抑制功能部分
[0129]26出射側(cè)偏轉(zhuǎn)修正透鏡部分
[0130]27出射面
[0131]27A凸狀傾斜面
[0132]28 凹部
[0133]28A內(nèi)側(cè)面
[0134]29反射膜
[0135]30第二準直透鏡
[0136]31透鏡單元
[0137]32入射面
[0138]35出射面
[0139]40快軸方向準直透鏡
[0140]50慢軸方向準直透鏡
[0141]51,51a,51b,51c 透鏡單元
[0142]C 發(fā)射體的光軸
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，其特征在于， 具備: 激光光源，具有半導(dǎo)體激光兀件； 第一準直透鏡，設(shè)置在該激光光源的激光出射側(cè)，對從該激光光源出射的激光在快軸方向上發(fā)散的光成分進行準直；以及 第二準直透鏡，設(shè)置在該第一準直透鏡的出射側(cè)，對從該第一準直透鏡出射的光在慢軸方向上發(fā)散的光成分進行準直； 上述第一準直透鏡具有使對慢軸方向的擴展得以抑制的光向上述第二準直透鏡入射的功能。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，其特征在于， 上述第一準直透鏡在入射面及出射面中的某一方或雙方的慢軸方向的側(cè)緣區(qū)域具有擴展抑制功能部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體激光光學(xué)裝置，其特征在于， 構(gòu)成上述激光光源的半導(dǎo)體激光元件中，多個發(fā)射體被排列配置成一列。
【文檔編號】H01S5/022GK104205530SQ201380018603
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月3日
【發(fā)明者】紺谷亙 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社