專利名稱：光收發(fā)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光模塊，尤其涉及將多個(gè)波長(zhǎng)的光合波來發(fā)射的多波 長(zhǎng)光發(fā)射模塊和將合波了多個(gè)波長(zhǎng)的光分波來接收的光接收模塊的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光二極管(LD)元件作為小型、高效率的光源，被應(yīng)用 于信息、通信等各個(gè)領(lǐng)域。近年來，以緊密(compact)的安裝方式 提供多個(gè)發(fā)光波長(zhǎng)的LD光源的需求正在高漲。在光通信的領(lǐng)域中， 作為采用多個(gè)波長(zhǎng)的光的波長(zhǎng)多重通信的光源，上述需求以前就存 在。并且，近年來開發(fā)了藍(lán)色系的LD，可以用LD來振蕩的波長(zhǎng)較 寬，因此作為顯示器和光盤的讀寫用的光源，在可視區(qū)域的波長(zhǎng)段中， 多波長(zhǎng)光源模塊的要求也較高。
其應(yīng)用之一包括激光投影儀(laser projector)的光源。投影儀是 根據(jù)來自各種圖像供給裝置(例如計(jì)算機(jī)等)的圖像信號(hào)，將圖像投 射到銀幕(screen)等上來進(jìn)行顯示的圖像顯示裝置。作為現(xiàn)有的投 影儀， 一般已知主要采用了透射型液晶面板、反射型液晶面板、或者 數(shù)字微鏡器件(digital micro mirror device )的投影儀等。而激光投影 儀是通過采用激光作為光源光、并使激光在二維方向上掃描來顯示圖 像的方式，與上述所列舉的其他方式相比，能夠以小型獲得色彩再現(xiàn) 性良好的圖像。投影儀以往相對(duì)被限定在會(huì)議室、演出(presentation) 會(huì)場(chǎng)、各家庭的起居室等使用場(chǎng)所。但是現(xiàn)在，通過便攜計(jì)算機(jī)的小 型化和移動(dòng)電話的高性能化等，每個(gè)人可以攜帶的數(shù)據(jù)的質(zhì)、量飛躍 性增多，可以不限定場(chǎng)所而使用。正在期待以能夠裝入例如便攜計(jì)算機(jī)和移動(dòng)電話的超小型來開發(fā)低功耗的投影儀。作為涉及激光投影儀 的技術(shù)具有例如專利文獻(xiàn)l中所公開的技術(shù)。在該發(fā)明中，公開了通
過各個(gè)不同的光掃描裝置進(jìn)行二維掃描使從發(fā)光顏色不同的3個(gè)激光 光源發(fā)射的光同步聚光、并投射彩色圖像的彩色激光投影儀。但是， 在專利文獻(xiàn)1的發(fā)明中，需要與激光光源數(shù)量相同的多個(gè)光掃描裝置， 對(duì)小型化具有限制。
另外，作為將用于光源的紅(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue)的 半導(dǎo)體LD元件收納到 一個(gè)封裝內(nèi)來謀求光源和光學(xué)系統(tǒng)的小型化的 例子，有專利文獻(xiàn)2中所公開的例子。但是，在專利文獻(xiàn)2所述的發(fā) 明中，僅使其光源接近來進(jìn)行安裝而不進(jìn)行合波，因此RGB的各LD 的光軸不一致。因此，為了確保一定的分辨率，還是有需要分別準(zhǔn)備 RGB的各波長(zhǎng)的光學(xué)系統(tǒng)。或者當(dāng)為了使光軸一致而采用 一般的技術(shù) 時(shí)，則需要二向棱鏡(Dichroic prism )等光學(xué)系統(tǒng)。任何一種情況下 對(duì)于光部件數(shù)的削減和小型化都存在限制。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-214705號(hào)^H艮
專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-186243號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，以投影儀為代表，合波使用多個(gè)發(fā)光波長(zhǎng)的激光的需
個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的方式、4吏用分色鏡(Dichroic mirror)等來進(jìn)行合波的 方法中，光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，部件數(shù)較多。因此，對(duì)于小型化和降低成本 存在限制。
但是，本發(fā)明的目的在于提供一種多波長(zhǎng)光收發(fā)模塊，在投影儀、 光傳送通信、信息設(shè)備以及生物測(cè)量等應(yīng)用領(lǐng)域中能大幅度削減系統(tǒng) 的部件數(shù)量以及安裝工序數(shù)量，實(shí)現(xiàn)小型化和高成品率。
在本發(fā)明中為了解決上述課題，準(zhǔn)備在同一平面上安裝有多個(gè)光 元件的光元件搭載基板、以及典型的在透明基板的表里面上安裝有波 長(zhǎng)選擇濾光器和鏡的波長(zhǎng)合波/分波器，并將這兩個(gè)部件安裝在封裝內(nèi)，使光元件安裝面和濾光器表面成為互不平行的角度。在光元件搭 載基板上，使用波長(zhǎng)互不相同的光元件被安裝在所預(yù)期的位置上。光 合波/分波器將具有平行的一對(duì)相對(duì)面的采用對(duì)光的波長(zhǎng)成透明的材 料制作成的所預(yù)期的厚度的基板作為支持基板，在 一對(duì)平行的面的一 方上至少設(shè)置一種波長(zhǎng)選擇濾光器，在另一個(gè)面上設(shè)置用于反射不被 第一濾光器選擇的波長(zhǎng)的光的鏡。此時(shí)，在這些濾光器和鏡上設(shè)置用 于光入射、發(fā)射的窗。
參考圖2對(duì)本發(fā)明的模塊的作用進(jìn)行說明。圖2是示意性表示將 本發(fā)明應(yīng)用到對(duì)三色的光源合波來發(fā)射的模塊時(shí)的功能的圖。本模塊 具有分別由發(fā)光元件11、 12、 13發(fā)射的波長(zhǎng)、、入2、、的光取相同 的光軸而合波、并發(fā)射的功能。具體而言，在與基板垂直的方向上從 發(fā)光元件13發(fā)射的波長(zhǎng)X3的光到達(dá)合波/分波器2。合波/分波器2被 安裝為相對(duì)于光軸而不垂直的角度即圖2的角度ei(其中，ei^2N兀， N=0、 1、 2、…。)，因此波長(zhǎng)^的光在合波/分波器2內(nèi)受到由折射率 差異所決定的一定的折射。在合波/分波器2內(nèi)，波長(zhǎng)^的光被鏡8 反射，到達(dá)濾光器7。在濾光器7的正下方，設(shè)有發(fā)射波長(zhǎng)X2的光的 發(fā)光元件12。發(fā)光元件12和13被安裝在LD座(stem) 10上， <吏發(fā) 光元件12的發(fā)射光的光軸和13的發(fā)射光的光軸在濾光器7上或者鏡 7上交叉。濾光器7具有反射^的光而透射？i2的光的性質(zhì)。因此，、
和？13的光合波并以相同的光軸在合波/分波器2內(nèi)傳播。當(dāng)?shù)竭_(dá)濾光
器6時(shí)，利用同樣的結(jié)構(gòu)對(duì)、的光進(jìn)行合波，最終，、、、、M三個(gè) 波長(zhǎng)的光被合波而發(fā)射到模塊之外。如圖2所示，各波長(zhǎng)的光軸之間 的尺寸x、 y以及z由玻璃基板的厚度和角度所決定。各光軸在基板 的水平面上以預(yù)定的間隔排成一列。因此，當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)而在一致決定 的該光軸上配置各發(fā)光元件時(shí)，則可以對(duì)各波長(zhǎng)的光進(jìn)行合波來進(jìn)行 發(fā)射。這樣根據(jù)本發(fā)明，通過采用在透明基板的表里面搭載了濾光器、 鏡的合波/分波器，可以提供小型并且部件數(shù)較少的光發(fā)射模塊。另外， 通過對(duì)透明基板進(jìn)行一次校正(alignment),多個(gè)濾光器可以自動(dòng)對(duì) 準(zhǔn)，因此具有大幅度削減安裝工序的優(yōu)點(diǎn)。如上所述的本發(fā)明具有對(duì)來自波長(zhǎng)不同的多個(gè)光源的光進(jìn)行合波的功能，雖然非常適合于激光 投影儀用途，但并不限定于此，也可以適用于采用波長(zhǎng)多重通信的光 源、光盤的讀寫用光源、以及生物測(cè)量系統(tǒng)用的光源等多個(gè)波長(zhǎng)(色) 的光源的系統(tǒng)，具有裝置的小型化、部件數(shù)的削減的效果。另外，此 處采用光發(fā)射模塊的例子來進(jìn)行說明，但是若將光的前進(jìn)方向取反，
則也可以作為光接收模塊使用。此時(shí)，光合波/分波器2進(jìn)行分離波長(zhǎng) 的工作。
如圖2所示，當(dāng)基板的安裝角度為0i時(shí)，來自光纖(fiber)或者 光元件11的光的相對(duì)于基板表面的垂直方向的入射角度(入射角) 是e!，折射后的在基板物質(zhì)內(nèi)的角度02根據(jù)折射定律(snell定律)， 采用外部的折射率m、基板折射率112，貝'J 92 = sin—1 (rii . sin0i/n2 )。
此時(shí)，當(dāng)將透明基板的厚度設(shè)為d時(shí)，則在基板內(nèi)部的多重反射 的周期y由2dtan02提供。另外，該多重反射的光以如上所述的原理 通過濾光器進(jìn)行波長(zhǎng)分離來向與入射時(shí)的光軸垂直的平面進(jìn)行發(fā)射 的情況下，其周期z由2dsine2 . cos9^是供。周期z與被搭載在元件 搭載基板上的元件的間隔相對(duì)應(yīng)，因此為了維持恰當(dāng)?shù)脑g隔，需 要選擇d、 e1()元件的尺寸(例如，如圖2所示為光元件的橫向?qū)挾? 一般不會(huì)低于100um。由此，需要將z的值取為100um以上。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，涉及以一個(gè)光軸發(fā)射多個(gè)波長(zhǎng)的光的多波 長(zhǎng)發(fā)射模塊以及多波長(zhǎng)接收模塊，提供一種能大幅度削減部件數(shù)量和 安裝工序數(shù)量，實(shí)現(xiàn)小型化和高成品率的光模塊。


圖l是作為本發(fā)明第一實(shí)施例的RGB三色光源光發(fā)射模塊的剖 視圖。
圖2是說明本發(fā)明第一實(shí)施例的光發(fā)射模塊的作用的圖。 圖3是從與作為本發(fā)明第一實(shí)施例的RGB三色光源光發(fā)射模塊 的圖1不同的角度觀察到的剖視圖。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的光模塊的剖視圖，是表示對(duì)發(fā)光元件采用透鏡集成化垂直發(fā)射型LD元件的例子的圖。
圖5A是本發(fā)明第三實(shí)施例的光模塊的概要圖，是表示使紅藍(lán)光
源封裝和綠光源封裝組合來構(gòu)成紅綠藍(lán)三色光源模塊的例子的圖。
圖5B是在第三實(shí)施例中所采用的紅藍(lán)光模塊的概要圖。
圖6A是本發(fā)明第四實(shí)施例的光模塊的概要圖。
圖6B是在第四實(shí)施例中所釆用的金屬外殼封裝剖視圖。
圖7是本發(fā)明第五實(shí)施例的平面型光模塊的概要圖。
圖8是本發(fā)明第六實(shí)施例的三波長(zhǎng)光接收模塊的概要圖。
圖9是表示將本發(fā)明的光發(fā)射模塊應(yīng)用于小型激光投影儀時(shí)的結(jié) 構(gòu)和動(dòng)作的狀態(tài)的圖。
圖IO是將圖9描述的小型激光投影儀裝入移動(dòng)電話的例子的示 意圖。
圖11是表示將本發(fā)明的光發(fā)射模塊應(yīng)用于光盤拾取器(disc pickup)用光源時(shí)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的狀態(tài)的圖。
圖12A是表示將本發(fā)明的光發(fā)射模塊應(yīng)用于腦功能測(cè)量用紅外線 分光裝置的光源時(shí)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作的狀態(tài)的圖。
圖12B是表示用于圖12A的腦功能測(cè)量用紅外線分光裝置的光纖 (fiber)結(jié)合型光發(fā)射模塊的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，詳細(xì)i兌明實(shí)施例。 (實(shí)施例1 )
圖1、圖3是作為本發(fā)明第一實(shí)施例的光模塊的剖視圖。圖l是 將本發(fā)明應(yīng)用到采用了 RGB三原色的光源的光發(fā)射模塊的例子。
圖1是安裝在CAN(金屬外殼)封裝1中的例子，搭載了激光光 源11、 12、 13的座IO被安裝在CAN座14上，光合波/分波器2被 安裝在CAN蓋(cap)3上。圖3是從圖1的視點(diǎn)旋轉(zhuǎn)了 90度的角度上 的剖視圖。在激光元件的正上方安裝有透鏡陣列9。 11、 12、 13的各 激光元件的發(fā)光波長(zhǎng)與藍(lán)(例如400nm ~ 500nm左右)、纟錄(例如500nm ~ 580nm左右)、紅(例如580nm ~ 750nm左右)各個(gè)顏色相對(duì)應(yīng)。 藍(lán)色激光器11可以采用將形成在GaN基板上的InGaN作為有源層的 半導(dǎo)體激光器。作為綠色激光光源12,可以采用將形成在GaN基板 上的InGaN作為有源層的半導(dǎo)體激光器、或者是將形成在ZnSe基板 上的ZnCdSe作為有源層的半導(dǎo)體激光器。作為紅色激光光源13,可 以采用將形成在GaAs基板上的InGaP或者InGaAlP量子阱作為有源 層的半導(dǎo)體激光器。這些各個(gè)激光元件被以預(yù)定的間隔而接點(diǎn)朝下安 裝在座10上。此時(shí)，在圖1上從左開始依次排列為藍(lán)、綠、紅這樣 的發(fā)光波長(zhǎng)從短到長(zhǎng)。在CAN蓋3內(nèi)部設(shè)有可以用于安裝光合波/分 波器2和透鏡陣列9的凹凸。光合波/分波器2將透明玻璃基板5作為 支持基板，在一個(gè)面上相鄰地安裝有第一波長(zhǎng)選擇濾光器6和波長(zhǎng)選 擇濾光器件7,在與這個(gè)面平行相對(duì)的面上安裝有第一鏡8和第二鏡 9。光合波/分波器的安裝是以向CAN蓋的凹凸的外形嵌合進(jìn)行的， 并以UV硬化樹脂進(jìn)行粘接。玻璃基板的材質(zhì)為BK7,厚度采用1136 Hm。玻璃基板被安裝為相對(duì)于平面的角度成20° ，圖2中的z、即 多重反射的節(jié)距(pitch)向平面上的投影為500|am。波長(zhǎng)選擇濾光 器以由丁3205和Si02所構(gòu)成的電介體多層膜構(gòu)成。濾光器6采用具有 透射藍(lán)光而反射綠光、紅光的性質(zhì)的濾光器(所謂短波域?yàn)V光器)。 濾光器7采用透射藍(lán)光、綠光而反射紅光的短波域?yàn)V光器。鏡8中采 用了反射綠、紅波長(zhǎng)的光的Ta205/Si02多層膜，但是也可以采用Al 等金屬。透鏡陣列9為在玻璃基板上制作有三個(gè)透鏡的結(jié)構(gòu)。三個(gè)透 鏡分別設(shè)計(jì)為抑制和校準(zhǔn)來自激光光源11、 12、 13的發(fā)射光的發(fā)散 角的功能。
透明基板5、透鏡陣列9的材質(zhì)只要相對(duì)于使用的波長(zhǎng)呈透明即 可，并沒有被限定，優(yōu)選便宜且加工精度優(yōu)良的材質(zhì)。作為滿足該條 件的材質(zhì)，在本例中采用了 BK7，但是當(dāng)然也可以采用其他的玻璃材 料、電介體、半導(dǎo)體。
接著對(duì)本實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說明。具體而言，從半導(dǎo)體LD元 件13發(fā)射的紅色的光到達(dá)合波/分波器2。合波/分波器2被安裝為不與光軸垂直的角度，因此，光在受到了由折射率差異所決定的一定的
折射后，在合波/分波器2內(nèi)傳播，由鏡8反射，到達(dá)濾光器7。在濾 光器的正下方，安裝有發(fā)射綠色的光的半導(dǎo)體LD元件12。濾光器7 具有反射紅色的光、透射綠色的光的性質(zhì)，因此紅色的光和綠色的光 被合波，從而以相同的光軸在合波/分波器2內(nèi)傳播。當(dāng)該合波光到達(dá) 濾光器6時(shí)，藍(lán)色的光由同樣的結(jié)構(gòu)被合波，最終，紅藍(lán)綠三原色的 光被合波而發(fā)射到模塊之外。紅、藍(lán)、綠各自的LD元件的發(fā)光強(qiáng)度 可以通過連接在各元件上的驅(qū)動(dòng)電路來進(jìn)行控制。 (實(shí)施例2)
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的光模塊的剖視圖。本實(shí)施方式是對(duì)各 波長(zhǎng)的光源采用透鏡集成型垂直發(fā)射LD元件21、 22、 23來構(gòu)成模 塊的例子。透鏡集成型垂直發(fā)射LD元件是在與基板垂直的方向上發(fā) 射被校準(zhǔn)過的光的LD元件。
本實(shí)施方式的模塊的基本功能與第一實(shí)施例相同，但因?yàn)樵谠?上集成有透鏡，因此在模塊內(nèi)不裝入透鏡陣列。 (實(shí)施例3)
圖5A、圖5B是本發(fā)明第三實(shí)施例的光模塊的剖視圖。在本實(shí)施 方式中，是對(duì)在一個(gè)CAN內(nèi)收納紅和藍(lán)二波長(zhǎng)的光源30、以及綠色 的單一波長(zhǎng)光源CAN31進(jìn)行一個(gè)封裝化的模塊。紅藍(lán)二波長(zhǎng)光源 CAN30的結(jié)構(gòu)如圖5B所示，相對(duì)于第一實(shí)施方式具有對(duì)三色(波長(zhǎng)) 進(jìn)行合波的功能，為僅對(duì)二色進(jìn)行合波的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，對(duì) 綠色激光光源采用激光模塊31,該激光模塊31是利用非線形效果將 1000nm附近的波長(zhǎng)的光波長(zhǎng)變換為二次諧波，從而來發(fā)射500nm附 近的波長(zhǎng)的光的結(jié)構(gòu)。綠色激光光源具備激發(fā)激光、由激發(fā)激光所激 發(fā)的固體激光媒質(zhì)、使在固體激光媒質(zhì)中產(chǎn)生的光進(jìn)行激光振蕩的振 蕩器、將由振蕩器所振蕩的激光變換成所希望波長(zhǎng)激光的光的波長(zhǎng)變 換元件(均未圖示)。作為固體激光媒質(zhì)，雖然此處采用添加了發(fā)射 1064nm的光的釹(Neodym)的釩酸(Nd: YV02 )鹽結(jié)晶，但是也 可以采用發(fā)射1000nm附近的光的其他結(jié)晶。另外，作為波長(zhǎng)變換元件采用了 KTP (KTiOP04)結(jié)晶。該結(jié)晶接收由固體激光媒質(zhì)激發(fā)的 波長(zhǎng)1064nm附近的紅外光，產(chǎn)生作為其第二諧波的波長(zhǎng)532nm附近 的綠色光。
如圖5A所示，三波長(zhǎng)模塊33通過安裝在玻璃基板34上的濾光 器35,對(duì)從紅藍(lán)二波長(zhǎng)模塊發(fā)射的光、從綠色模塊發(fā)射的光進(jìn)行合波， 經(jīng)過封裝透鏡36發(fā)射到外部。 (實(shí)施例4)
圖6A和圖6B是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的光模塊的圖。在本實(shí) 施方式中，在平面型封裝42內(nèi)安裝有CAN封裝40、光合波/分波器 2、透鏡41被安裝，其中，CAN封裝40雖安裝有LD元件但未安裝 合波/分波器。CAN封裝的結(jié)構(gòu)如圖6B所示，安裝有座10和透鏡陣 列9,座IO上安裝有LD元件112、 113、 114。 (實(shí)施例5)
圖7是表示本發(fā)明第五實(shí)施方式的光模塊的圖。在本實(shí)施方式中， 在平面型封裝50內(nèi)安裝有搭載了 LD元件11、 12、 13的座51、透鏡 陣列9、波長(zhǎng)合波/分波器2、封裝透鏡41。具體而言，平面型封裝50 可以采用蝶形(butterfly)模塊等。在圖7所示的方式中，本實(shí)施方 式的特征在于，雖然為3波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)，但即使進(jìn)一步增加波長(zhǎng)數(shù)也可以 比較容易地進(jìn)行對(duì)應(yīng)。 (實(shí)施例6)
圖8是表示本發(fā)明第六實(shí)施方式的圖，是表示將本發(fā)明應(yīng)用于多 波長(zhǎng)接收模塊時(shí)的一個(gè)方式的圖?；镜慕Y(jié)構(gòu)與實(shí)施例l相同，但代 替發(fā)光元件而安裝有受光元件61、 62、 63。本模塊的動(dòng)作為在"用于 解決課題的技術(shù)方案"中所述的動(dòng)作的剛好時(shí)間翻轉(zhuǎn)了的動(dòng)作。即， 經(jīng)過封裝透鏡入射到模塊內(nèi)的、對(duì)三個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行了合波的光，分別由 光合波/分波器2的濾光器6、 7進(jìn)行波長(zhǎng)分離，并入射到受光元件。 此處，雖然示出了由實(shí)施例1的方式的模塊構(gòu)成受光模塊的例子，但 當(dāng)然也即使是實(shí)施例2到實(shí)施例5所述的其他的模塊方式也能夠構(gòu)成 多波長(zhǎng)接收模塊。(實(shí)施例7)
圖9是表示采用本發(fā)明的模塊來構(gòu)成激光投影儀時(shí)的實(shí)施方式的 圖。小型激光投影儀70至少具備驅(qū)動(dòng)藍(lán)、綠、紅的LD元件的驅(qū)動(dòng) 電路71、 72、 73，根據(jù)來自驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)來控制來自模塊1的輸出 光的各個(gè)顏色的光的強(qiáng)度、定時(shí)(timing)。從模塊1發(fā)射的光被小型 鏡74反射投影到銀幕76 (投影儀裝置之外)。小型鏡74的動(dòng)作由鏡 驅(qū)動(dòng)裝置75來進(jìn)行控制。圖像的表現(xiàn)通過在銀幕上高速地二維掃描 紅藍(lán)綠的各個(gè)顏色進(jìn)行了強(qiáng)度、時(shí)間調(diào)制的激光來進(jìn)行。
(實(shí)施例8)
圖10示出在移動(dòng)電話中安裝實(shí)施例7所述的小型激光投影儀70 的例子。當(dāng)然，安裝小型激光投影儀70的裝置不限定于移動(dòng)電話， 也可為便攜計(jì)算機(jī)、移動(dòng)游戲機(jī)、便攜音頻設(shè)備、電子詞典等。另外， 作為小型投影儀當(dāng)然也可以做成獨(dú)立的裝置。 (實(shí)施例9)
圖11是表示將本發(fā)明的模塊應(yīng)用到光學(xué)磁盤讀取裝置時(shí)的實(shí)施 方式的圖。從多波長(zhǎng)模塊80發(fā)射的激光經(jīng)由衍射光柵81、 1/2波長(zhǎng)片 82、分束器(beamsplitter) 83、 1/4波長(zhǎng)片84、透4竟85，入射到光盤 88上的信息記錄面上。由磁盤反射的光通過分束器83進(jìn)行偏光分離， 經(jīng)由透鏡86入射到受光元件87上。
在多波長(zhǎng)模塊80上安裝有作為CD讀取用的波長(zhǎng)780nm的紅色 激光元件、作為DVD讀取用的波長(zhǎng)650nm的紅色激光元件、作為藍(lán) 光光盤(Blu-ray Disc)讀取用的405nm的藍(lán)色激光元件。通常這些 光源被分別準(zhǔn)備，利用二向棱鏡進(jìn)行合波，但在本實(shí)施方式中只采用 一個(gè)光源模塊即可，從而大幅度簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)。 (實(shí)施例10)
圖12是表示將本發(fā)明的模塊應(yīng)用于腦功能測(cè)量用紅外線分光裝 置(所謂的腦光地形圖(topography)裝置)時(shí)的實(shí)施方式的圖。本 裝置的基本功能是以激光的吸收來測(cè)定腦血管中的氧濃度。從多波長(zhǎng) 模塊90射出的激光通過光纖91被引導(dǎo)到探針固定器(probe holder)93,并進(jìn)行發(fā)射。發(fā)射的光在生物體內(nèi)受到了一定的吸收之后，通過 搭載在探針固定器上的受光元件92來進(jìn)行檢測(cè)。此時(shí)，根據(jù)各波長(zhǎng) 的強(qiáng)度比例來測(cè)定血中氧濃度。多波長(zhǎng)模塊90的具體的形狀如圖12B 所示。在CAN封裝94內(nèi)搭載有適合于生物體測(cè)量的705nm、 754nm、 830nm的三種LD元件。通過在用于生物體測(cè)量的頭懸置(head mount) 型探針固定器的光源中采用本發(fā)明的模塊，可以降低裝置的成本、尺 寸。另外，裝置的簡(jiǎn)化、小型化也具有減輕被;險(xiǎn)查者的壓迫感的效果。 圖中所使用的符號(hào)的說明如下。
1、 33、 42、 50、 80、 94...3波長(zhǎng)光才莫塊，2...波長(zhǎng)合波/分波器， 3…CAN蓋，4、 41、 85、 86…透鏡，5、 34…玻璃基板，6、 7、 35… 波長(zhǎng)選擇濾光器，8…鏡,9…透鏡陣列，10、 51…LD座，11、 12、 13…半導(dǎo)體LD元件，14…CAN座，21、 22、 23…透鏡集成垂直發(fā)射 型LD元件，30…紅藍(lán)二波長(zhǎng)光模塊，31…二次諧波綠色光源，40... 3波長(zhǎng)光源CAN封裝，60…三波長(zhǎng)接收模塊，61、 62、 63、 87…受 光元件，64…受光元件座，70…小型激光投影儀，71、 72、 73…LD 元件驅(qū)動(dòng)裝置，74…小型鏡，75…鏡驅(qū)動(dòng)裝置，76…銀幕，81…衍射 光柵，82... 1/2波長(zhǎng)片，83…分束器，84... 1/4波長(zhǎng)片，88…光盤，91… 光纖，90…光纖連接光模塊
本發(fā)明涉及以一個(gè)光軸發(fā)射多個(gè)波長(zhǎng)的光的多波長(zhǎng)發(fā)射模塊和 多波長(zhǎng)接收模塊，根據(jù)本發(fā)明，能大幅度削減部件數(shù)和安裝工序數(shù)量， 在數(shù)據(jù)投影儀、光傳送通信、信息設(shè)備以及生物體測(cè)量等應(yīng)用領(lǐng)域中， 用于系統(tǒng)的小型化、低成本化，具有顯著效果。
權(quán)利要求
1. 一種光發(fā)射模塊，其特征在于，包括光元件搭載基板，在安裝基板上至少搭載有第一發(fā)光元件和第二發(fā)光元件，其中，上述第一發(fā)光元件和上述第二發(fā)光元件的使用波長(zhǎng)λ1和λ2彼此不同；和光合波/分波器，至少具有第一波長(zhǎng)選擇濾光器和與上述濾光器相隔預(yù)定距離且平行相對(duì)而設(shè)置的鏡，上述光合波/分波器以相對(duì)于上述基板的上述元件搭載面傾斜角度θ的狀態(tài)被固定在用于收容上述基板和上述光合波/分波器的封裝內(nèi)，其中，θ≠2Nπ，N＝0、1、2...，來自上述第一發(fā)光元件的第一射出光入射到上述光合波/分波器，由上述鏡反射、且由上述濾光器反射，來自上述第二發(fā)光元件的第二射出光入射到上述光合波/分波器，并利用上述濾光器與上述第一射出光進(jìn)行合波。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射模塊，其特征在于 在上述光元件搭載基板上搭載有發(fā)光波長(zhǎng)人3的第三發(fā)光元件，其中X1#X2*X3,其波長(zhǎng)選擇特性與上述第一波長(zhǎng)選擇濾光器不同的第二波長(zhǎng)選 擇濾光器與上述鏡相隔預(yù)定距離且平行相對(duì)而設(shè)置，來自上述第 一發(fā)光元件的第一射出光入射到上述光合波/分波器， 由上述鏡反射、且由上述第一波長(zhǎng)選擇濾光器反射，來自上述第二發(fā) 光元件的第二射出光入射到上述光合波/分波器，并利用第 一波長(zhǎng)選擇 濾光器與上述第一射出光進(jìn)行合波，其合波后的第一光由上述鏡反射、且由上述第二波長(zhǎng)選擇濾光器 反射，來自上述第三發(fā)光元件的第三射出光入射到上述光合波/分波 器，并利用上述第二波長(zhǎng)選擇濾光器與上述第一光進(jìn)行合波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射模塊，其特征在于 上述第一發(fā)光元件和上述第二發(fā)光元件是端面射出型激光二極管，通過進(jìn)行接點(diǎn)朝下安裝來將上述激光二極管搭載在上述安裝基板 上，其中接點(diǎn)朝下安裝是使上述激光二極管的經(jīng)過結(jié)晶生長(zhǎng)的面?zhèn)扰c上述安裝基板接合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射模塊，其特征在于在上述安裝基板與上述光合波/分波器之間設(shè)有在透明基板上制 作有多個(gè)透鏡的透鏡陣列，決定透鏡的數(shù)量和配置以使上述透鏡陣列的各透鏡與搭載在上 述安裝基板上的各發(fā)光元件——對(duì)應(yīng)，各透鏡具有以下功能至少能抑制或者校準(zhǔn)來自對(duì)應(yīng)的各發(fā)光元 件的光的發(fā)散。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射模塊，其特征在于， 上述光合波/分波器包括由對(duì)通過的光的使用波長(zhǎng)具有透過性的材質(zhì)構(gòu)成的、具有一對(duì)平行面的基板；被固定在上述平行面的一方上 的至少一種濾光器；以及被固定在另一平行面上的鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光發(fā)射模塊，其特征在于 上述基板材料為非晶玻璃、藍(lán)寶石結(jié)晶、結(jié)晶石英或者硅的任意一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射模塊，其特征在于 上述光元件搭載基板、上述光合波/分波器被收容在上述封裝內(nèi)， 上述封裝是金屬外殼封裝，在上述封裝的內(nèi)壁上設(shè)有用于固定上述光合波/分波器的凹凸部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光發(fā)射模塊，其特征在于 在上述安裝基板上搭載有第一發(fā)光元件、第二發(fā)光元件以及第三發(fā)光元件，當(dāng)將其發(fā)光波長(zhǎng)i殳為XI、 以及且XI <X2<X3或XI 〉X2〉X3時(shí)，上述光元件以第一發(fā)光元件、第二發(fā)光元件以及第三發(fā) 光元件的順序排列搭載在上述安裝基板上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光發(fā)射模塊，其特征在于 構(gòu)成上述光合波/分波器的濾光器陣列的各濾光器是邊緣濾光器，該邊緣濾光器具有以下特性在全部光元件的使用波長(zhǎng)范圍內(nèi)透射預(yù)定分離波長(zhǎng)以上或以下的波長(zhǎng)的光且反射除此以外的光，當(dāng)按上述各邊緣濾光器的上述分離波長(zhǎng)段的值的大小來觀察上 述濾光器陣列上的各邊緣濾光器的排列順序時(shí)，是以升序或降序安裝的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光發(fā)射模塊，其特征在于上述第 一發(fā)光元件、第二發(fā)光元件以及第三發(fā)光元件分別是發(fā)射 紅光、綠光以及藍(lán)光的半導(dǎo)體激光器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光發(fā)射模塊，其特征在于該光發(fā)射模塊對(duì)來自紅光、綠光以及藍(lán)光三種光源的光線進(jìn)行合 波后，以一個(gè)光軸進(jìn)行發(fā)射，該光發(fā)射模塊具有紅藍(lán)色光源封裝、綠色光源封裝和濾光器， 上述綠色光源封裝是用二次諧波進(jìn)行波長(zhǎng)變換來發(fā)射綠色激光
12. —種光接收模塊，是按每個(gè)波長(zhǎng)來對(duì)多重波長(zhǎng)的光進(jìn)行分波， 并至少用兩個(gè)受光元件對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的多波長(zhǎng)光接收模塊， 其特征在于，包括至少搭載有兩個(gè)受光元件的受光元件搭載基板；至少由 一 種波長(zhǎng)選擇濾光器和以預(yù)定距離與上述濾光器平行相 對(duì)而配置的鏡構(gòu)成的光合波/分波器；以及至少收納上述受光元件搭載基板和上述光合波/分波器的封裝，使從外部入射的光以角度e 1入射到上述波長(zhǎng)選擇濾光器的面，且 在入射光在上述濾光器和上述鏡之間以鋸齒形進(jìn)行多重反射的過程 中分離出波長(zhǎng)不同的光，其中ei^90度，上述光合波/分波器的上述濾光器的面和上述鏡的面以相對(duì)于上 述基板的元件搭載面傾斜角度92的狀態(tài)被固定在上述封裝內(nèi)，其中， 92-2N兀，N = 0、 1、 2…。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多波長(zhǎng)光收發(fā)模塊，準(zhǔn)備在同一平面上安裝有多個(gè)光元件的光元件搭載基板(1)、對(duì)來自光元件的發(fā)射光進(jìn)行準(zhǔn)直的透鏡陣列(9)、典型的在透明基板的表里面安裝了波長(zhǎng)選擇濾光器和鏡的波長(zhǎng)合波/分波器(2)，在所預(yù)期的角度位置上將該3個(gè)部件安裝到封裝(3)內(nèi)。波長(zhǎng)合波/分波器(2)的各波長(zhǎng)的光軸由基板的厚度和角度決定，在水平面的直線上排列。當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)而在一致決定的該光軸上配置各元件時(shí)，可以進(jìn)行合波/分波。根據(jù)本發(fā)明，只對(duì)玻璃基板進(jìn)行一次校正，多個(gè)濾光器自動(dòng)被校正，從而在保持高精度的同時(shí)大幅度簡(jiǎn)化安裝工序。在投影儀、光傳送通信、信息設(shè)備和生物體測(cè)量等應(yīng)用領(lǐng)域中能大幅度削減系統(tǒng)的部件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)小型化和高成品率。
文檔編號(hào)H01S5/022GK101442185SQ200810170628
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者佐川美鈴, 細(xì)見和彥, 菅原俊樹, 青木雅博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所