專利名稱：激光光源的制作方法
專利說明激光光源 [發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域]本發(fā)明涉及在副支架上安裝半導(dǎo)體激光器和光波導(dǎo)器件的激光光源。為了實(shí)現(xiàn)光盤的高密度化和顯示的高清晰化，小型的短波長(zhǎng)光源是必要的。作為小型的短波長(zhǎng)光源，使用與半導(dǎo)體激光器準(zhǔn)相位匹配(Quasi-Phase-Matched)(以下稱“QPM”)方式的光波導(dǎo)型2次諧波發(fā)生(Second-Harmonic-Generation)(以下稱“SHG”)器件(光波導(dǎo)型QPM-SHG器件)的相干光源正引人注目。(參照山本等人，Optics Letters Vol.16，No.15，1156(1991))在

圖11中，示出了使用光波導(dǎo)型QPM-SHC器件的藍(lán)紫色光源的概略結(jié)構(gòu)。作為半導(dǎo)體激光器，使用了具有分布布喇格反射器(以下稱“DBR”)區(qū)的波長(zhǎng)可變DBR半導(dǎo)體激光器(以下稱“DBR半導(dǎo)體激光器”)44。DBR半導(dǎo)體激光器44是820nm波段的100mW級(jí)的AlGaAs系波長(zhǎng)可變DBR半導(dǎo)體激光器，由有源層區(qū)45、相位調(diào)整區(qū)46和DBR區(qū)47構(gòu)成。而且，借助于以一定的比例控制向相位調(diào)整區(qū)46和DBR區(qū)47注入的電流，可以使激射波長(zhǎng)連續(xù)變化。
作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48，由在作為強(qiáng)電介質(zhì)基板的X板摻MgO的LiNbO3基板49上形成的光波導(dǎo)50和周期性的極化反轉(zhuǎn)區(qū)51構(gòu)成。這里，光波導(dǎo)50借助于質(zhì)子交換形成。DBR半導(dǎo)體激光器44和光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48，分別以形成有有源層和光波導(dǎo)50的面面向副支架52的方式固定在副支架52上，從DBR半導(dǎo)體激光器44的出射部53出射的激光直接耦合至光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48的光波導(dǎo)入射部54。在使DBR半導(dǎo)體激光器44發(fā)光，并同時(shí)進(jìn)行光耦合調(diào)整時(shí)，對(duì)于100mW的激光輸出，有60mW的激光耦合至光波導(dǎo)50內(nèi)。通過控制向DBR半導(dǎo)體激光器44的相位調(diào)整區(qū)46和DBR區(qū)47注入的電流，使激射波長(zhǎng)固定在光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48的相位配匹波長(zhǎng)上，可以得到20mW左右的、波長(zhǎng)為410nm的藍(lán)紫光。下面利用圖8對(duì)激光光源的結(jié)構(gòu)和它的制作方法進(jìn)行說明。
激光光源借助于在副支架52上配置光波導(dǎo)型QPM-SHG器件(光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件)48和DBR半導(dǎo)體激光器44制成。這時(shí)，用焊錫55作為焊接構(gòu)件，以形成有有源層56的面與副支架52相向的方式，將DBR半導(dǎo)體激光器44固定在副支架52上。另外，用粘結(jié)劑57，以形成有光波導(dǎo)50的面與副支架52相向的方式，將光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48固定在副支架52上。光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48在垂直方向上的高度用襯墊58調(diào)整。
為制作模塊，使用了借助于圖像處理識(shí)別在光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48和DBR半導(dǎo)體激光器44上形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，分別進(jìn)行定位并安裝的裝置。在這種場(chǎng)合，如何高效率地將從DBR半導(dǎo)體激光器44出射的光耦合至光波導(dǎo)50便成了問題。特別是在由DBR半導(dǎo)體激光器44和光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48構(gòu)成的短波長(zhǎng)光源中，由于得到的高次諧波的光功率正比于與光波導(dǎo)50進(jìn)行光耦合的基波功率的2次方，所以提高光耦合效率以及減小樣品間光耦合效率的分散性特別重要。
為實(shí)現(xiàn)高效率的光耦合，減小DBR半導(dǎo)體激光器44的激光出射部59與光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48的光波導(dǎo)入射部60的間隔，并且使它們的水平方向(Y方向)以及垂直方向(Z方向)的位置一致是重要的。垂直方向的位置精度特別重要。由于隨著垂直方向的位置偏離，光耦合效率會(huì)大為減小，所以光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48的光波導(dǎo)入射部60對(duì)DBR半導(dǎo)體激光器44的激光出射部59的位置偏離必須保持在±0.2μm以內(nèi)。
在制作DBR半導(dǎo)體激光器44時(shí)，可以以非常高的精度控制從DBR半導(dǎo)體激光器44的表面至激光出射部59的距離da。由于光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48上的光波導(dǎo)50在LiNbO3基板49的表面上形成，所以對(duì)光波導(dǎo)入射部60的位置也能高精度地控制。由于用于光波導(dǎo)型QPM-SHG器件48的垂直方向的位置調(diào)整的襯墊58的大小的分散性在±0.1μm以內(nèi)，所以能夠高精度地進(jìn)行光波導(dǎo)入射部60的垂直方向的位置調(diào)整。不過為了高精度地進(jìn)行垂直方向的位置調(diào)整，使從DBR半導(dǎo)體激光器44出射的光高效率地光耦合至光波導(dǎo)50，還必須高精度地控制作為DBR半導(dǎo)體激光器44的焊接構(gòu)件的焊錫55的厚度。
在圖9A、B中示出了迄今使用的副支架。圖9A是平面圖，圖9B是正視圖。副支架52用Si襯底制成。在副支架52上，作為電極部形成了有源區(qū)用電極61、相位調(diào)整區(qū)用電極62、DBR區(qū)用電極63和接地用電極64，在除接地用電極64外的各電極61～63上，形成了作為DBR半導(dǎo)體激光器的焊接構(gòu)件的焊錫55的膜。還在副支架52上形成了DBR半導(dǎo)體激光器位置調(diào)整用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記65和光波導(dǎo)器件的固定部66。有源區(qū)用電極61、相位調(diào)整區(qū)用電極62、DBR區(qū)用電極63、接地用電極64、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記65以及光波導(dǎo)器件固定部66用濺射蒸發(fā)法形成，并具有相同的厚度(0.5μm)。焊錫55的膜的厚度為3μm。
下面參照?qǐng)D10A、B對(duì)現(xiàn)有的DBR半導(dǎo)體激光器的向副支架上的固定方法進(jìn)行說明。首先，如圖10A所示，以對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記65作為記號(hào)將DBR半導(dǎo)體激光器44移至焊錫55上。接著如圖10B所示，一面加荷重一面將DBR半導(dǎo)體激光器44放置在焊錫55上。然后用加熱器升高副支架52的溫度，使焊錫55熔化，之后再進(jìn)行冷卻。這樣，DBR半導(dǎo)體激光器44就被固定到了副支架52上。DBR半導(dǎo)體激光器44的激光出射部59在高度方向上的位置控制，通過在固定DBR半導(dǎo)體激光器44時(shí)控制加在DBR半導(dǎo)體激光器44上的荷重，控制使焊錫熔化的溫度，控制作為DBR半導(dǎo)體激光器44的焊接構(gòu)件的焊錫55的膜厚來進(jìn)行。不過在固定DBR半導(dǎo)體激光器44之后的焊錫55的膜厚為2±0.5μm，有±0.5的分散性。其結(jié)果是激光出射部59在高度方向上的位置有±0.5μm的分散性，因而難以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)高效率的光耦合。
為了穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)高效率的光耦合，必須進(jìn)一步提高安裝精度。除此之外，還存在因DBR半導(dǎo)體激光器44安裝傾斜、與作為焊接構(gòu)件的焊錫55的接觸面積對(duì)每一個(gè)樣品不一致，而DBR半導(dǎo)體激光器44的特性不一致，或者由于散熱狀態(tài)變壞，DBR半導(dǎo)體激光器44的壽命變短的問題。另外，還存在向副支架52上安裝DBR半導(dǎo)體激光器44時(shí)DBR半導(dǎo)體激光器44發(fā)生翹曲，致使各個(gè)DBR半導(dǎo)體激光器44的特性不同，或者對(duì)壽命的可靠性降低的問題。由以上情況可知，實(shí)現(xiàn)高效率的光耦合，同時(shí)改善DBR半導(dǎo)體激光器44的特性是最大的課題。為解決上述課題，本發(fā)明的激光光源的結(jié)構(gòu)是具有副支架、在上述副支架上形成的電極部和經(jīng)焊接構(gòu)件固定在上述電極部上的半導(dǎo)體激光器的激光光源，其特征在于上述副支架還具有擋塊部，上述半導(dǎo)體激光器以與上述擋塊部相接的狀態(tài)，借助于上述焊接構(gòu)件固定在上述電極部上。
另外，在上述本發(fā)明的激光光源的結(jié)構(gòu)中，最好是當(dāng)設(shè)上述電極部的厚度為d1，以上述副支架的上表面為基準(zhǔn)的上述擋塊部的厚度為d2，上述焊接構(gòu)件的厚度為d3時(shí)，d1＜d2并且d1+d3≈d2的關(guān)系成立。
另外，在上述本發(fā)明的激光光源的結(jié)構(gòu)中，最好形成多個(gè)上述擋塊部。
另外，在上述本發(fā)明的激光光源的結(jié)構(gòu)中，最好是上述焊接構(gòu)件沿上述半導(dǎo)體激光器的光波導(dǎo)部形成，并且具有規(guī)定的寬度，上述擋塊部夾著上述焊接構(gòu)件相向配置，相向配置的上述擋塊部的配置間隔比上述焊接構(gòu)件的上述規(guī)定寬度大，但比上述半導(dǎo)體激光器的寬度小。
另外，在上述本發(fā)明的激光光源的結(jié)構(gòu)中，最好是上述擋塊部以其位置與上述電極部隔離的方式形成。
另外，在上述本發(fā)明的激光光源的結(jié)構(gòu)中，最好是在上述擋塊部和上述電極部之間形成溝槽。
另外，在上述本發(fā)明的激光光源的結(jié)構(gòu)中，最好是上述半導(dǎo)體激光器和上述電極部經(jīng)上述焊接構(gòu)件實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。
另外，在上述本發(fā)明的激光光源的結(jié)構(gòu)中，最好是在上述副支架上還設(shè)置光波導(dǎo)器件。
另外，這時(shí)最好是在上述副支架上形成用于固定上述光波導(dǎo)器件的光波導(dǎo)器件固定部，上述光波導(dǎo)器件固定部的厚度與以上述副支架的上表面為基準(zhǔn)的上述擋塊部的厚度大致相同。還有，這時(shí)上述擋塊部和上述光波導(dǎo)器件固定部最好用同一工序同時(shí)形成。還有，這時(shí)，上述擋塊部和上述光波導(dǎo)器件固定部最好通過蒸發(fā)或電鍍形成。還有，這時(shí)，上述光波導(dǎo)器件固定部的表面材料最好是從由Al、Cr、Ta、Ti、Si、Cu、Mo和W組成的組中選出的一種。還有，這時(shí)，上述擋塊部和上述光波導(dǎo)器件固定部最好通過刻蝕形成。
另外，這時(shí)，上述光波導(dǎo)器件最好用紫外線固化樹脂經(jīng)襯墊固定在上述副支架上。圖1A是示出本發(fā)明第1實(shí)施例的激光光源用副支架的平面圖，圖1B是其正視圖。
圖2A是示出本發(fā)明第1實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的向副支架的固定方法的平面圖，圖2B是其正視圖。
圖3A是示出本發(fā)明第1實(shí)施例的激光光源用副支架的另一例的平面圖，圖3B是其正視圖。
圖4是說明本發(fā)明第1實(shí)施例的激光光源用副支架的效果的正視圖。
圖5A是示出本發(fā)明第1實(shí)施例的激光光源用副支架的又一例的平面圖，圖5B是其正視圖。
圖6A是示出本發(fā)明第1實(shí)施例的激光光源用副支架的又一例的平面圖，圖6B是其正視圖。
圖7A是示出本發(fā)明第2實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器和單模光纖直接耦合的表面安裝型光模塊的安裝方法的平面圖，圖7B是其正視圖。
圖8是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的激光光源的制作方法的正視圖。
圖9A是示出現(xiàn)有技術(shù)的激光光源用副支架的平面圖，圖9B是其正視圖。
圖10A是示出現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體激光器的向副支架的固定方法的平面圖，圖10B是其正視圖。
圖11是示出激光光源的一般結(jié)構(gòu)的正視圖。下面利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步作具體說明。
在下面的實(shí)施例中，對(duì)用于求得半導(dǎo)體激光器和光波導(dǎo)器件的高效率光耦合的激光光源用副支架進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，作為半導(dǎo)體激光器使用了具有DBR區(qū)的波長(zhǎng)可變DBR半導(dǎo)體激光器(以下稱“DBR半導(dǎo)體激光器”)。還有，作為光波導(dǎo)器件使用了光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(例如，光波導(dǎo)型QPM-SHG器件)。
對(duì)于集成了DBR半導(dǎo)體激光器和光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的激光器光源，重要的是提高其光耦合效率。這是因?yàn)樵谑褂糜蒁BR半導(dǎo)體激光器和光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成的2次諧波發(fā)生器的短波長(zhǎng)光源中，所得到的高次諧波的光功率正比于與光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的光波導(dǎo)耦合的基波功率的2次方。
在圖1A、B中，示出了本發(fā)明第1實(shí)施例的副支架。本實(shí)施例的副支架23也是用Si襯底制作的。與現(xiàn)有的副支架相同，在副支架23上，作為電極部形成了有源區(qū)用電極24、相位調(diào)整區(qū)用電極25、DBR區(qū)用電極26和接地用電極27，在除接地用電極27外的各電極24～26上，形成了作為DBR半導(dǎo)體激光器的焊接構(gòu)件的焊錫30的膜。這樣，在本實(shí)施例中，使用了焊錫30作為DBR半導(dǎo)體激光器的焊接構(gòu)件，但是也可以使用導(dǎo)電性粘結(jié)劑。進(jìn)而還在副支架23上形成了DBR半導(dǎo)體激光器位置調(diào)整用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記28和光波導(dǎo)器件的固定部29。
光波導(dǎo)器件固定部29在長(zhǎng)方形的副支架23的上表面的一側(cè)占大約一半的幾乎全部區(qū)域上形成。另外，有源區(qū)用電極24、相位調(diào)整區(qū)用電極25和DBR區(qū)用電極26上的、在沒有副支架23上表面的光波導(dǎo)器件固定部29形成的一側(cè)，大致沿副支架23的中心線，從靠近光波導(dǎo)器件固定部29的一側(cè)依序形成。一對(duì)DBR半導(dǎo)體激光器位置調(diào)整用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記28在光波導(dǎo)器件固定部29與有源區(qū)用電極24之間形成焊錫30的膜在各電極24～26的上表面，在與光波導(dǎo)器件固定部29側(cè)相反一側(cè)的區(qū)域形成。另外，在各電極24～26的上表面，在沒有焊錫30的膜形成的一側(cè)的區(qū)域分別形成一對(duì)擋塊部31。
有源區(qū)用電極24、相位調(diào)整區(qū)用電極25、DBR區(qū)用電極26、接地用電極27、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記28和光波導(dǎo)器件固定部29，借助于依次濺射蒸發(fā)Ti、Pt和Au形成。這里，蒸發(fā)的Ti、Pt和Au的厚度分別為0.2μm、0.2μm和0.1μm。構(gòu)成電極表面的Au其化學(xué)性能穩(wěn)定，適于作電極材料。
在現(xiàn)在的副支架上，有源區(qū)用電極、相位調(diào)整區(qū)用電極、DBR區(qū)用電極、接地用電極、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記以及光波導(dǎo)器件固定部有相同的厚度(0.5μm)，而在本實(shí)施例的副支架23上，各部的厚度不完全相同。
對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記28、有源區(qū)用電極24、相位調(diào)整區(qū)用電極25、DBR區(qū)用電極26和接地用電極27的厚度d1為0.5μm，擋塊部31的厚度(距副支架23表面的高度)d2為2μm，焊錫30的膜的厚度(距電極表面的高度)d3為2.5μm。另外，光波導(dǎo)器件固定部29的厚度也是2μm。為了高精度地進(jìn)行DBR半導(dǎo)體激光器的激光出射部在高度方向上的位置控制，擋塊部31的厚度d2大于電極的厚度d1。另外，要設(shè)計(jì)得使DBR半導(dǎo)體激光器和焊錫30的膜能可靠地進(jìn)行鍵合，并且d1+d3≥d2。
下面參照?qǐng)D2A、B對(duì)使用本實(shí)施例的副支架的場(chǎng)合的DBR半導(dǎo)體激光器的向副支架的固定方法進(jìn)行說明。還有，在圖2所示的副支架23上，焊錫30的膜在各電極24～26的上表面沿DBR半導(dǎo)體激光器的光波導(dǎo)部形成，并且具有規(guī)定的寬度。另外，在各電極24～26的上表面，一對(duì)擋塊部31夾著焊錫30的膜相向配置。
首先，如圖2A所示，以對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記28作為記號(hào)將DBR半導(dǎo)體激光器5移至焊錫30的膜上。接著如圖2B所示，一邊加荷重一邊將DBR半導(dǎo)體激光器5放置在焊錫30的膜上。然后用加熱器升高副支架23的溫度，使焊錫30的膜熔化，之后再進(jìn)行冷卻。這樣，DBR半導(dǎo)體激光器5就被固定到了副支架23上。
在使用本實(shí)施例的副支架23的場(chǎng)合，DBR半導(dǎo)體激光器5的激光出射部15在高度方向上的位置由擋塊部31控制。
通過一邊向DBR半導(dǎo)體激光器5上加荷重一邊使焊錫30熔化，DBR半導(dǎo)體激光器5就被壓至擋塊部31的上表面位置，形成d1+d3≈d2的關(guān)系。而且，由于DBR半導(dǎo)體激光器5不會(huì)下降得比此更多，所以能高精度地進(jìn)行激光出射部15在高度方向上的位置控制。另外，借助于用擋塊部31高精度地進(jìn)行DBR半導(dǎo)體激光器5的激光出射部15在高度方向上的位置控制，可以減少DBR半導(dǎo)體激光器5和焊錫30的膜的接觸面積的分散性。而且，各樣品的散熱狀況穩(wěn)定，減少了DBR半導(dǎo)體激光器5的諸特性(例如輸出特性)的分散性。
配置了多個(gè)擋塊部31。通過在副支架23上配置多個(gè)擋塊部31，可以防止DBR半導(dǎo)體激光器5安裝傾斜，因而可以穩(wěn)定地控制DBR半導(dǎo)體激光器5的激光出射部15在高度方向上的位置。另外，通過配置多個(gè)擋塊部31，安裝DBR半導(dǎo)體激光器5時(shí)所加的荷重分散到了各個(gè)擋塊部31上，因DBR半導(dǎo)體激光器5不容易翹曲。
考慮了擋塊部31各種各樣的配置方法，圖2A的配置要比圖1A的為好。如圖2A那樣，借助于使擋塊部31的在對(duì)DBR半導(dǎo)體激光器5的光波導(dǎo)部74的垂直方向上的配置間隔Wst大于作為DBR半導(dǎo)體激光器5的焊接構(gòu)件的焊錫30的膜的在對(duì)DBR半導(dǎo)體激光器5的光波導(dǎo)部74的垂直方向上的寬度Wso，可以增加DBR半導(dǎo)體激光器5的光波導(dǎo)部74與作為焊接構(gòu)件的焊錫膜30的接觸面積，因而能夠改善DBR半導(dǎo)體激光器5的散熱特性。但是，為了進(jìn)行DBR半導(dǎo)體激光器5的高度方向上的位置控制，擋塊部31的間隔Wst必須小于DBR半導(dǎo)體激光器5的寬度WL。由于使用本實(shí)施例的副支架23，激光出射部15在高度方向上的位置的分散性從現(xiàn)有的±0.5μm改善到了±0.1μm。
為了實(shí)現(xiàn)如此高精度的激光出射部15在高度方向上的位置控制，必須以DBR半導(dǎo)體激光器5與擋塊部31直接相接的狀態(tài)進(jìn)行安裝。為防止在擋塊部31與DBR半導(dǎo)體激光器5之間夾雜焊錫等致使安裝精度降低，如圖3A、B所示，使擋塊部31以其位置與電極24～26相隔離的方式形成。在焊錫熔化時(shí)，焊錫30要在電極24～26上擴(kuò)展，通過采用上述結(jié)構(gòu)可以防止焊錫30向擋塊部31流入。其結(jié)果是能夠防止在DBR半導(dǎo)體激光器5和擋塊部31之間夾雜焊錫的現(xiàn)象，因而可以更穩(wěn)定地進(jìn)行高精度的激光出射部15的高度方向上的位置控制。
另外，通過在擋塊部31與電極24～26之間形成溝槽部70，可以更有效地防止焊錫向擋塊部31流入。在本實(shí)施例中，溝槽部70在擋塊部31的周圍形成。溝槽部70可用刻蝕等方法制作。
另外，在本實(shí)施例的副支架23上，如圖1和圖3所示，光波導(dǎo)器件固定部29的厚度被設(shè)定為與擋塊部31的厚度相同的厚度。通過使光波導(dǎo)器件固定部29的厚度d與擋塊部31的厚度d2相同，容易實(shí)現(xiàn)DBR半導(dǎo)體激光器5和光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件在高度方向上的位置控制，能夠容易地實(shí)現(xiàn)從DBR半導(dǎo)體激光器5出射的光與光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件上的光波導(dǎo)的高效率光耦合。另外，通過采用此結(jié)構(gòu)，可以求得制造工序簡(jiǎn)化。即，可以通過蒸發(fā)同時(shí)形成擋塊部31和光波導(dǎo)器件固定部29，可以容易地使兩者有相同的高度。
現(xiàn)利用圖4對(duì)其效果進(jìn)行說明。為了實(shí)現(xiàn)從DBR半導(dǎo)體激光器5出射的光與光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件1上的光波導(dǎo)3的高效率光耦合，不僅需要對(duì)DBR半導(dǎo)體激光器5的激光出射部15，而且還需要對(duì)在光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件1上形成的光波導(dǎo)入射部14，高精度地進(jìn)行高度方向上的位置控制。在本實(shí)施例中，為對(duì)光波導(dǎo)入射部14進(jìn)行高度方向上的位置控制，調(diào)整了襯墊12的大小。作為襯墊12，已經(jīng)開發(fā)出了用于調(diào)整液晶顯示面板間隙(Gap)的、其大小可高精度控制的襯墊，因而容易得到。還有，襯墊直徑的分散性為±0.1μm左右。
在本實(shí)施例的激光光源中，在擋塊部31的厚度為的d2場(chǎng)合，當(dāng)使光波導(dǎo)入射部14在高度方向上的位置為d2+3μm時(shí)，從DBR半導(dǎo)體激光器5出射的光與光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件1上的光波導(dǎo)3的光耦合效率最大。如圖4那樣，設(shè)光波導(dǎo)器件固定部29的厚度d為d＝d2，當(dāng)使襯墊12的直徑為3μm時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)高效率的光耦合。當(dāng)使光波導(dǎo)器件固定部29的厚度d和擋塊部31的厚度同為d2時(shí)，常常借助于使用直徑為3μm的襯墊12實(shí)現(xiàn)高效率的光耦合。當(dāng)光波導(dǎo)器件固定部29的厚度d與擋塊部31的厚度d2不相同時(shí)，必須使襯墊12的直徑為(d2+3)-d。這時(shí)，由于需要在形成擋塊部31后測(cè)定擋塊部31的厚度，將襯墊12的大小調(diào)整為最佳大小的工序，所以工序增多。
另外，光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件1用紫外線固化樹脂71固定在光波導(dǎo)器件固定部29上。由于通過照射紫外線能使紫外線固化樹脂71固化，所以在進(jìn)行光耦合調(diào)整后，借助于照射紫外線能夠在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地固定光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件1。擋塊部31和光波導(dǎo)器件固定部29也可用電鍍法形成。另外，擋塊部31和光波導(dǎo)器件固定部29也可用刻蝕法形成。
在用刻蝕法形成擋塊部31和光波導(dǎo)器件固定部29的場(chǎng)合，如圖5所示，對(duì)作為副支架23的Si襯底進(jìn)行刻蝕，在形成擋塊部31和光波導(dǎo)器件固定部29后，用蒸發(fā)或電鍍形成電極24～27。對(duì)Si襯底的刻蝕可使用氫氟酸硝酸腐蝕液。之后，在電極24～26的上表面形成焊錫30的膜。用刻蝕法形成擋塊部31和光波導(dǎo)器件固定部29的場(chǎng)合與用蒸發(fā)或電鍍法形成它們的場(chǎng)合相比，Au的用量少，因而在成本方面有利。另外，由于光波導(dǎo)器件固定部29的表面是Si，所以與借助于蒸發(fā)或電鍍Au形成光波導(dǎo)器件固定部29的場(chǎng)合相比，與粘結(jié)劑的緊密附著性得到改善，因而光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件可以更牢固地被固定。一般地說，Si與粘結(jié)劑的緊密附著性比Au與粘結(jié)劑的緊密附著性好。
在用粘結(jié)劑將光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件向光波導(dǎo)器件固定部29固定時(shí)，作為提高粘結(jié)強(qiáng)度的手段，有用Au以外的材料形成光波導(dǎo)器件固定部29的表面的方法。如上所述，粘結(jié)劑與Au的緊密附著性不比粘結(jié)劑與其他材料的緊密附著性好。于是，如圖6A所示，作為光波導(dǎo)器件固定部，在副支架23上形成表面為Au的第1層72。這時(shí)，在形成第1層72的同時(shí)，也形成電極部24～26和擋塊部31。然后，如圖6B所示，用與粘結(jié)劑的緊密附著性良好的材料形成光波導(dǎo)器件固定部的第2層73和擋塊部31。在本實(shí)施例中，用Al形成了第2層73。據(jù)此，能夠形成與粘結(jié)劑的緊密附著性良好的光波導(dǎo)器件固定部29。另外，作為第2層73的材料，除Al以外，還可以用Cr、Ta、Ti、Si、Cu、Mo、W等。
借助于使用本實(shí)施例的副支架23，可以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)能將從DBR半導(dǎo)體激光器5出射的光高效率地光耦合至光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件1的光波導(dǎo)3的激光光源。對(duì)DBR半導(dǎo)體激光器5的50mW的激光輸出，可以將30mW的激光穩(wěn)定地光耦合至光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件1的光波導(dǎo)3。而且，通過使DBR半導(dǎo)體激光器5的激射波長(zhǎng)與光波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件1的相位匹配波長(zhǎng)相一致，可以穩(wěn)定地得到波長(zhǎng)為410nm的、5mW以上的藍(lán)紫光。在上述第1實(shí)施例中，以用波導(dǎo)型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件作為光波導(dǎo)器件的情形為例進(jìn)行了說明，而在本實(shí)施例中，以用光纖作為光波導(dǎo)器件的情形為例進(jìn)行說明。在用光纖作為光波導(dǎo)器件時(shí)，高精度地固定各器件，實(shí)現(xiàn)高效率的光耦合，盡可能地減小傳遞損失也是重要的。
下面參照?qǐng)D7A、B，對(duì)使用Si-V溝槽基板的、利用半導(dǎo)體激光器和單模光纖直接耦合的表面安裝型光模塊的安裝方法進(jìn)行說明。如圖7A所示，在形成于由Si襯底構(gòu)成的副支架32上的V溝槽33中，正確地安裝光纖34。利用Si的各向異性刻蝕，高精度地形成V溝槽33。光纖34也是通過高精度地控制其外形尺寸和纖芯中心而制成。因此，借助于將光纖34嵌入V溝槽33中固定，可以高精度地控制光纖34的位置。另外，半導(dǎo)體激光器35的水平方向的位置可以用如下方法以高精度進(jìn)行調(diào)整。即，在副支架32和半導(dǎo)體激光器35上形成對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記36。然后，通過對(duì)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記36進(jìn)行圖像識(shí)別，檢測(cè)V溝槽33的中心和半導(dǎo)體激光器35的發(fā)光點(diǎn)位置，可高精度地調(diào)整半導(dǎo)體激光器35的水平方向的位置。因此，只要對(duì)半導(dǎo)體激光器35在高度方向上的位置進(jìn)行控制，就能實(shí)現(xiàn)高效率的光耦合。
現(xiàn)在，半導(dǎo)體激光器35在高度方向上的位置由焊錫38的厚度決定，激光出射部39在高度方向上的位置對(duì)作為目標(biāo)的位置d＝8μm有±0.5μm左右的分散性。為解決此課題，在本實(shí)施例中，如圖7A、B所示，在副支架32上形成擋塊部37，借助于用擋塊部37控制半導(dǎo)體激光器35在垂直方向上的位置，高精度地控制了半導(dǎo)體激光器35的激光出射部39的位置。將激光出射部39在高度方向上的位置的分散性從±0.5μm改善到了±0.1μm，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了高效率的光耦合。
本發(fā)明的光波導(dǎo)器件可以應(yīng)用于波導(dǎo)型調(diào)制器、分路波導(dǎo)等各種器件。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在具有副支架、在上述副支架上形成的電極部和經(jīng)焊接構(gòu)件固定在上述電極部上的半導(dǎo)體激光器的激光光源中，上述副支架還具有擋塊部，借助于用上述焊接構(gòu)件將上述半導(dǎo)體激光器以與上述擋塊部相接的狀態(tài)固定在上述電極部上，能夠高精度地控制半導(dǎo)體激光器的激光出射部在高度方向上的位置，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)與光波導(dǎo)器件上的光波導(dǎo)的高效率的光耦合。
權(quán)利要求
1.一種激光光源，它是具有副支架、在上述副支架上形成的電極部和經(jīng)焊接構(gòu)件固定在上述電極部的半導(dǎo)體激光器的激光光源，其特征在于上述副支架還具有擋塊部，上述半導(dǎo)體激光器以與上述擋塊部相接的狀態(tài)，借助于上述焊接構(gòu)件固定在上述電極部。
2.如權(quán)利要求1所述的激光光源，其特征在于當(dāng)設(shè)上述電極部的厚度為d1，以上述副支架的上表面為基準(zhǔn)的上述擋塊部的厚度為d2，上述焊接構(gòu)件的厚度為d3時(shí)，d1＜d2并且d1+d3≈d2的關(guān)系成立。
3.如權(quán)利要求1所述的激光光源，其特征在于形成了多個(gè)上述擋塊部。
4.如權(quán)利要求1所述的激光光源，其特征在于上述焊接構(gòu)件沿上述半導(dǎo)體激光器的光波導(dǎo)部形成，并且具有規(guī)定的寬度；上述擋塊部夾著上述焊接構(gòu)件相向配置，相向配置的上述擋塊部的配置間隔比上述焊接構(gòu)件的上述規(guī)定寬度大，但比上述半導(dǎo)體激光器的寬度小。
5.如權(quán)利要求1所述的激光光源，其特征在于上述擋塊部以其位置與上述電極部隔離的方式形成。
6.如權(quán)利要求1所述的激光光源，其特征在于在上述擋塊部與上述電極部之間形成溝槽。
7.如權(quán)利要求1所述的激光光源，其特征在于上述半導(dǎo)體激光器與上述電極部經(jīng)上述焊接構(gòu)件實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。
8.如權(quán)利要求1所述的激光光源，其特征在于在上述副支架上還配備了光波導(dǎo)器件。
9.如權(quán)利要求8所述的激光光源，其特征在于在上述副支架上形成用于固定上述光波導(dǎo)器件的光波導(dǎo)器件固定部，上述光波導(dǎo)器件固定部的厚度與以上述副支架的上表面為基準(zhǔn)的上述擋塊部的厚度大致相同。
10.如權(quán)利要求9所述的激光光源，其特征在于上述擋塊部和上述光波導(dǎo)器件固定部用同一工序同時(shí)形成。
11.如權(quán)利要求8所述的激光光源，其特征在于上述光波導(dǎo)器件用紫外線固化樹脂經(jīng)襯墊固定在上述副支架上。
12.如權(quán)利要求9所述的激光光源，其特征在于上述擋塊部和上述光波導(dǎo)器件固定部通過蒸發(fā)或電鍍形成。
13.如權(quán)利要求9所述的激光光源，其特征在于上述光波導(dǎo)器件固定部的表面材料是從由Al、Cr、Ta、Ti、Si、Cu、Mo和W組成的組中選出的一種。
14.如權(quán)利要求9所述的激光光源，其特征在于上述擋塊部和上述光波導(dǎo)器件固定部通過刻蝕形成。
全文摘要
本發(fā)明的課題是，在具有副支架、在上述副支架上形成的電極部和經(jīng)焊接構(gòu)件固定在上述電極部上的半導(dǎo)體激光器的激光光源中，提高半導(dǎo)體激光器的激光出射部在高度方向上的位置精度。在副支架23上，作為電極部形成有源區(qū)用電極24、相位調(diào)整區(qū)用電極25和DBR區(qū)用電極26。另外，在副支架23上配置多個(gè)擋塊部31。用作為焊接構(gòu)件的焊錫30將半導(dǎo)體激光器以與擋塊部31相接的狀態(tài)固定在電極部(有源區(qū)用電極24、相位調(diào)整區(qū)用電極25和DBR區(qū)用電極26)上。
文檔編號(hào)G02F1/377GK1398030SQ0212613
公開日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月16日
發(fā)明者橫山敏史, 北岡康夫, 山本和久 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社