專利名稱：短波長激光模件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體激光器作為組件安裝，輸出短波長激光的短波長激光模件(module)及其制造方法。
已有的光器件的氣密密封方法通常使用金屬組件(package)或陶瓷組件，可以在組件(package)的主體和蓋之間進行電阻焊接等縫焊。例如，光半導體模件的氣密密封方法如日本專利特開平6-82660號公報等所述，借助于縫焊或軟釬焊固定將主體的上面和蓋氣密密封而構成。利用這種縫焊及軟釬焊固定，組件內(nèi)能保持充分的氣密程度。但是在考慮到要把半導體激光器等發(fā)光器件安裝在光拾波器上的情況，減輕組件自身的重量，降低成本就相當重要。從此處著眼，塑料等樹脂組件因為重量輕而且價廉，是一種很有希望的組件材料。在應用樹脂組件的情況下，作為縫焊或軟釬焊固定的代替方法，利用粘接劑封裝的組件密封方法最為有效。
在半導體激光器及使該半導體激光器的光短波長化的光路波長變換器件的組件密封方法中使用粘接劑的情況下，在

圖13所示的已有的氣密密封結構中，在圖13的A面1308，蓋子固定劑1302和組件內(nèi)部被氣密密封的氣體接觸，所以來自粘接劑的不需要的氣體1306或硬化時產(chǎn)生的粘接劑的不需要的氣體就會混雜在組件內(nèi)部。還有，通過使用粘接劑固定組件內(nèi)部光路波長變換器件1304、輔助固定件1305，和固定蓋子的情況一樣，在組件內(nèi)攙雜進粘接劑的不需要的氣體1307。
向來，非相干白色電燈、或發(fā)光二極管、長波半導體激光等，相當大的能量不是集中在發(fā)光點附近，不會給發(fā)光點帶來不良的影響。但是，從蘭色激光那樣的短波長半導體激光器或光路射出的短波長化的光線是相干光，并且激光器芯片端面或光路發(fā)光點附近集中著10kw/cm2以上的極大的能量，因此在那里吸附著不需要的氣體的粒子，組件內(nèi)部存在的不需要氣體粘附在作為發(fā)射部的芯片端面、光路端面上，存在著光輸出降低的問題。
另外，使用紫外線固化樹脂作為組件密封固定劑、光路波長變換器件固定劑時，從半導體激光器或光路射出的蘭紫光、紫外光和存在于組件內(nèi)部氣氛中由紫外線固化樹脂產(chǎn)生的不需要的氣體、即釋放出的氣體發(fā)生反應，進一步顯著地粘附在通向光路的端面上，存在喪失長期可靠性的問題。
另一方面，不將光路波長變換器件固定在組件內(nèi)部，即便在空氣氣氛中連續(xù)點亮時，也因為在光路端面上集中相當大的能量，空氣中存在的塵埃以及碳化物等異物會粘在蘭色光出射端面上，致使蘭色光輸出降低，橫模劣化，存在著長期可靠性喪失的問題。
為達到上述目的，本發(fā)明之一(與權利要求1對應)為短波長激光模件，具備至少包括半導體激光器，輸出短波長激光的發(fā)光器件、具有配置上述發(fā)光器件的配置面和圍著上述配置面的壁面的容器主體、與上述容器主體接合，其一部分與上述配置面及上述壁面一起形成收容上述發(fā)光器件的收容空間的蓋部、以及接合上述容器主體和上述蓋部的粘接劑，上述容器和上述蓋部接合成具有搭接且緊密貼合的密封面、上述密封面設在上述粘接劑和上述收容空間之間。
又，本發(fā)明之二(與權利要求2對應)是，由上述發(fā)光器件所得到的短波長激光的波長為450nm以下的本發(fā)明之一的短波長激光模件。
又，本發(fā)明之三(與權利要求3對應)是，上述發(fā)光器件具有將上述半導體激光器輸出的光波長變換成450nm以下波長的波長變換手段的本發(fā)明之二的短波長激光模件。
又，本發(fā)明之四(與權利要求4對應)是，上述半導體激光器為輸出450nm以下波長的光線的短波長半導體激光器的本發(fā)明之一的短波長激光模件。
又，本發(fā)明之五(與權利要求5對應)是，上述蓋部至少由粘接劑固定的部分有透光性，上述粘接劑是利用紫外線照射使其硬化的材料的本發(fā)明之一的短波長激光模件。
又，本發(fā)明之六(與權利要求6對應)是，上述收容空間中密封著惰性氣體的本發(fā)明之一的短波長激光模件。
又，本發(fā)明之七(與權利要求7對應)是，上述收容空間內(nèi)為真空狀態(tài)的權利要求1所述的短波長激光模件。
又，本發(fā)明之八(與權利要求8對應)是，上述容器主體及/或上述蓋部具有透光性的出射窗的本發(fā)明之一的短波長激光模件。
又，本發(fā)明之九(與權利要求9對應)是，上述粘接劑至少是上述容器主體和上述蓋部的接合部分，在上述短波長激光模件外部設置露出部分的本發(fā)明之一的短波長激光模件。
又，本發(fā)明之十(與權利要求10對應)是短波長激光模件的制造方法，具備以下工序，即第1固定工序，將至少包括半導體激光器的發(fā)光器件用靠紫外線照射而硬化的粘接劑固定在輔助固定件上、第2固定工序，將固定上述發(fā)光器件的輔助固定件利用加熱硬化的粘接劑固定在容器內(nèi)、紫外線照射工序，再照射紫外線，促進上述利用紫外線的照射而硬化的粘接劑的聚合、以及密封工序，密封上述容器，使上述容器內(nèi)部氣密密封。
又，本發(fā)明之十一(與權利要求11對應)為本發(fā)明之十的短波長激光模件的制造方法，還具備與上述紫外線照射工序平行，或在其后實施的，再次進行加熱，促進利用加熱而硬化的粘接劑的聚合的加熱工序。
又，本發(fā)明之十二(與權利要求12對應)是，上述加熱工序的溫度比上述第2固定工序溫度高，比上述短波長激光模件動作時的溫度低的本發(fā)明之十的短波長激光模件的制造方法。
又，本發(fā)明之十三(與權利要求13對應)是至少具備以光的形態(tài)發(fā)送信息的發(fā)送手段的通信裝置，上述發(fā)送手段具有本發(fā)明之一至本發(fā)明之九中任一項本發(fā)明的短波長激光模件。
采用以上的本發(fā)明，例如，在由半導體激光器及將其光波長變換成其一半的光路型波長變換器件構成的短波長激光模件和短波長激光模件中，密封時使用的組件蓋固定劑、光路型波長變換器件固定劑、輔助固定件固定劑發(fā)出的不需要的氣體不會受半導體激光器的光、高次諧波光的影響，在長期連續(xù)點亮時能確保輸出的長期可靠性。
圖2(a)為實施形態(tài)1的組件構造的斷面圖。
圖2(b)為實施形態(tài)1的組件構造的立體圖。
圖3為實施形態(tài)1的組件構造的斷面圖。
圖4為實施形態(tài)1的組件構造的斷面圖。
圖5為表示實施形態(tài)1的長期可靠性評價特性示意圖。
圖6為實施形態(tài)2的組件構造的剖面圖。
圖7為表示實施形態(tài)2的長期可靠性評價特性示意圖。
圖8為本實施形態(tài)的GaN系半導體激光器的構成圖。
圖9為實施形態(tài)4的SHG蘭色光源的制作工序圖。
圖10為表示加熱循環(huán)試驗時的粘接強度特性的示意圖。
圖11為表示實施形態(tài)4的長期可靠性評價特性的示意圖。
圖12為表示實施形態(tài)4的長期可靠性評價特性的示意圖。
圖13為表示已有的組件構造的剖面圖。符號說明11x板摻雜MgO的LiNbO3基板12光路型QPM-SHG器件13波長可變半導體激光器14、83 Si輔助固定件15質(zhì)子交換光路16周期性的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域31、41、1301金屬組件蓋32、42、1302粘接劑33、43、1303金屬組件主體34、44、205 玻璃蓋
35、45緊密連接部36、46、213外周部接觸點81半導體激光器82反射面201蓋部203主體部204、604、1306不需要的氣體206蓋部內(nèi)側面210外緣部211 606 B面212 C面601蓋部602紫外線硬化劑610紫外線611紫外線照射機1302蓋部固定劑1304光路型波長變換器件1305輔助固定件1307組件內(nèi)不需要的氣體1308 A面實施形態(tài)1在本發(fā)明實施形態(tài)1中，對作為光波長度變換器件，使用在摻雜MgO的LiNbO3基板上制作的光路型準相位匹配方式第二高次諧波發(fā)生(Quasi-Phase-Matched Second-Harmonic-Generation，以下稱為“QPM-SHG”)器件，而對作為半導體激光器，使用具有波長可變換功能的波長可變半導體激光器的SHG蘭色光源進行說明。本實施形態(tài)在將半導體激光器和將其光的波長變換為其一半的光路型波長變換器件加以密封之際，通過做成蓋部固定劑和組件內(nèi)部利用緊密連接部隔離開的組件結構，確保長期連續(xù)點亮時輸出的長期可靠性。
圖1表示本實施形態(tài)的SHG蘭色光源的構成圖。相當于本發(fā)明的發(fā)光器件的SHG蘭色光源由安裝在Si輔助固定件14上的光路型QPM-SHG器件12和相當于本發(fā)明的半導體激光器的波長可變半導體激光器13構成。光路型QPM-SHG器件12由x板摻雜MgO的LiNbO3基板11上形成的質(zhì)子交換光路15和周期性的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域16構成的。周期性的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域16在MgOLiNbO3基板的+x面上形成梳狀電極，通過施加電場制作。由周期性的極化反轉(zhuǎn)區(qū)域16補償基波光和第二高次諧波光的傳播速度的偏差，滿足準相位匹配條件?；案叽沃C波作為波導光在質(zhì)子交換光路15內(nèi)傳播，故能確保較長的相互作用長，實現(xiàn)較高的變換效率。
下面對采用本實施形態(tài)的SHG蘭色光源的利用組件的氣密密封結構進行說明。首先，用軟釬焊高精度地將波長可變半導體激光器13安裝在Si輔助固定件14上，然后，對著波長可變半導體激光器13高精度地用紫外線硬化樹脂安裝光路型QPM-SHG器件12。然后，由熱固化性的環(huán)氧系粘接劑將Si輔助固定片14固定在組件主體的預定位置上。
接著說明容納SHG蘭色光源的組件的構成。圖2(b)為僅有組件的立體圖，圖2(a)為圖2(b)的A-A’剖面圖。但是，在圖2(a)也一并表示出容納在組件內(nèi)的SHG蘭色光源的剖面。
如圖2(a)、(b)所示，組件由相當于本發(fā)明的容器主體的主體部203、以及相當于本發(fā)明的蓋部的蓋部201構成，主體部203的收容SHG蘭色光源的凹陷部的外緣部210具有與蓋部201的具有剖面呈L型的臺階的蓋部內(nèi)側面206的一個面即C面212實質(zhì)上相同的形狀，外緣部210與C面212成對向的位置關系。再者，在這里，收容SHG蘭色光源的凹陷部相當于本發(fā)明的配置面及壁面。
另一方面，蓋部內(nèi)側面206的一部分，也就是與C面212成直角的另一個面即B面211，與主體部203的內(nèi)壁成對向的位置關系。
蓋部201與收容SHG蘭色光源的主體部203接合，使外緣部201和C面212對應。這時，蓋部201的B面211和主體部203的內(nèi)側壁搭接，貼緊，利用主體部203內(nèi)配置SHG蘭色光源的凹陷部和蓋部201的露出在配置SHG蘭色光源的空間的面，形成SHG蘭色光源的收容空間。還有，該收容空間相當于本發(fā)明的收容空間。
在外緣部210和C面212之間充填用于粘接固定主體部203和蓋部201的粘接劑202，收容空間和粘接劑202之間，使蓋部201的B面211和主體部203的內(nèi)壁搭接、貼緊，以此形成本發(fā)明的密封面，由于該密封面，粘接劑202不會和收容空間內(nèi)的氣氛接觸。
這時，最好是將從B面211到對面的B面211的公差相對于從主體部203的內(nèi)壁到對面的內(nèi)側面的距離，以+0.05mm制作。這樣，在氣密密封時能增大密封面上蓋部201的B面211和主體部203內(nèi)側壁的密封性，能充分地將粘接劑202與組件內(nèi)部空間的氣氛隔斷開來。
另一方面，組件主體射出面上預先熔敷固定著玻璃蓋205，Si輔助固定件12垂直地固定在從SHG蘭色光源發(fā)生的蘭色光對具有玻璃蓋205的面垂直射出的方向上。
下面對上述組件的裝配進行說明。蓋部201及配置SHG蘭色光源的主體部203設置在充滿N2的氣氛中，在配置SHG蘭色光源的主體部203的凹陷部內(nèi)N2保持著充滿的狀態(tài)。其后，將蓋部201嵌合在主體部203上，在形成密封面的狀態(tài)下，將粘接劑204充填在蓋部201的C面212和主體部203的外緣部213之間，把蓋部201和主體部203粘接固定。這時，作為粘接劑204的一個例子，把兩種成分的液態(tài)環(huán)氧樹脂系粘接劑涂布在C面212、外緣部213的一方或雙方。
粘接一結束就加壓。其后，在常溫下放置一定時間，例如24小時，讓粘接劑硬化，就能確保充分的氣密性。但是粘接劑204的涂布也可在蓋部201和主體部203嵌合前進行。
作為蓋部201的一個例子，使用金屬。在已有的組件結構(圖13)中，SHG蘭色光源的氣密密封使用兩種成分的液態(tài)環(huán)氧樹脂系粘接劑時，因為在組件內(nèi)部存在不需要的氣體，所以，能發(fā)現(xiàn)如圖5的曲線圖所示在蘭色光5mw連續(xù)點亮后，由于光路端面粘附異物致使基波光及蘭色光輸出降低，但是應用本實施形態(tài)的組件構造，可以確認在蘭色光5mw連續(xù)點亮后端面沒有粘附，能確保1000小時的長期可靠性。
這樣，采用本實施形態(tài)，在蓋部201上設置B面211、C面212，采用L型臺階結構，能防止粘接劑的未硬化部分、或硬化后粘接劑侵入配置SHG蘭色光源的組件內(nèi)部混雜在其氣氛中。因此，不需要的氣體204不會粘附在SHG蘭色光源的射出端面，激光器的輸出不會降低。
本實施形態(tài)通過避免在激光器連續(xù)點亮時異物粘附在端面上，從而能確保長期可靠性，其實用效果甚大。
還有，本實施形態(tài)中，蓋部201使用金屬，但是用玻璃或塑料等樹脂材料也能實現(xiàn)同樣的密封方法，因為更輕，更便宜所以是理想的。另外，粘接劑并不限于兩種成分的液態(tài)環(huán)氧樹脂系粘接劑，單一成分的液態(tài)熱固化粘接劑、常溫固化粘接劑等亦可用。
還有，也可把粘接劑204充填到主體部203和蓋部201的整個外周部接觸處。在該狀態(tài)下從外面看上去主體部203和蓋部201的接合線變成被粘接劑遮蓋住。這時，在加熱循環(huán)試驗的可靠性，或沖擊等可靠性方面，較粘接劑充填在外周部部分接觸處要優(yōu)越，其實用效果也大。
另外，在上述說明中，收容空間的氣密密封上使用氣體N2，但只要是惰性氣體，稀有氣體等其他種類的氣體也能使用。另外，也可以不用氣體，而把收容空間內(nèi)部抽真空。這時，因為收容空間和組件蓋部的空氣之間有氣壓差，增大了密封面上的貼緊強度，因此更加加大了氣密效果，粘接劑難以混入組件內(nèi)部，本發(fā)明的效果能夠進一步提高。
另外，組件的結構并不限于具有蓋部201那樣的剖面L形的臺階，如圖3所示，主體部33與蓋部31貼緊接合的貼緊面35也可做成具有和主體部33的內(nèi)壁斜交的錐形。這時充填蓋部固定劑32，密封主體部33和蓋部31的在蓋部上露出的接合線。
在圖3所示的構成的情況下，貼緊面35整個面就形成本發(fā)明的密封面，蓋部固定劑32能夠隔斷與組件內(nèi)部的連通，蓋部固定劑32的未硬化部分、或硬化時發(fā)生的不需要的氣體不會進入組件內(nèi)部的收容空間。還有，因為是錐形的，通過增加來自蓋部31上面的加壓量，與圖2所示的結構相比能更剪貼板提高密封性，更為有效。另外，通過對蓋部31邊加壓、邊固定，從而能進一步使貼緊面35與外部隔斷，效果更好。
還有，蓋部的結構如圖4(a)、(b)所示，即使將蓋部41及主體部43的接觸面做成L形臺階結構，靠蓋部41和主體部43的接合、貼緊形成的貼緊部45變成密封面，蓋部固定劑42能與組件內(nèi)部隔開，蓋部固定劑42發(fā)生的不需要氣體不會進入組件內(nèi)部。這也能和圖3的結構一樣通過提高加壓量，能使貼緊部的密封性更好。又，與圖3的結構相比，從易于制作這一點來看是更為有效的。特別是圖4(a)，蓋部41的邊緣部，充填蓋部固定劑42的部位形成溝450，從而使蓋部固定劑42更容易充填，因此更加有效。
另外，在本實施形態(tài)中，組件外形做成長方體，但組件的外形并不限于長方體，也可用正方體，多面體、半圓柱體等。作為組件內(nèi)部的形狀，在主體部和蓋部貼緊形成的密封部外側設置利用主體部和蓋部的粘接劑進行固定的固定部，對于防止固定劑釋放出的氣體侵入組件內(nèi)部，這是相當重要的。
要而言之，本發(fā)明只要在由蓋部和收容主體形成的收容空間和粘接蓋部與收容主體的粘接劑之間形成蓋部和收容主體貼緊而成的密封面即可，并不受收容主體及蓋部的外形、主體的配置光學器件的凹陷部的具體形狀、密封面的具體構成、粘接劑的涂布位置、充填位置等的限定。
實施形態(tài)2本實施形態(tài)為將半導體激光器、將其光的波長變換成其一半的光路波長變換器件、Si輔助固定件氣密密封之際，使用在短波長段易反應的紫外線硬化劑作為組件蓋固定劑。以此與實施形態(tài)1一樣，確保在長期連續(xù)點亮時的輸出的長期可靠性。
下面利用圖6說明本實施形態(tài)的采用SHG蘭色光源的組件的氣密密封結構。在圖中，和圖2相同或相當?shù)牟糠仲x于同一符號，不再詳述。另外，蓋部601的不同之處是，能用例如玻璃板等透明的部件來實現(xiàn)。另外，在本實施形態(tài)，也和實施形態(tài)1一樣，光波長變換器件以使用在摻雜MgO的LiNbO3基板上制成的光路型QPM-SHG器件為例，半導體激光器以使用有波長變換功能的波長可變半導體激光器的SHG蘭色光源為例。
以下利用圖6對本實施形態(tài)的組件的裝配方法進行說明。和實施形態(tài)1一樣，用熱固化性的環(huán)氧樹脂系粘接劑等將安裝在Si輔助固定件上的光路型QPM-SHG器件和波長可變半導體激光器固定在組件主體的預定位置上。
接著，將組件主體設置于充滿N2氣體的氣氛中，在配置SHG蘭色光源的組件主體內(nèi)部保持充滿N2的狀態(tài)。其后，將蓋部601嵌合在主體部203上，在業(yè)已形成密封面的狀態(tài)下，將紫外線硬化劑602充填入蓋部201的C面612和主體部203的外緣部213之間，使蓋部201和主體部203之間貼合后加壓。再加壓并使其平行，由紫外線照射器611對著組件蓋601照射紫外線610，以左右兩處為中心分別照射約60秒左右，使紫外線硬化劑602硬化，將蓋部601和主體部603粘接固定，組件主體內(nèi)部氣密密封。
蓋部601及主體部603的構成和實施形態(tài)1相同，故能防止紫外線硬化劑的未硬化部分、或已硬化的粘接劑侵入配置SHG蘭色光源的組件內(nèi)部，防止混雜在該氣氛中。這樣，不需要的氣體604就不會粘附在SHG蘭色光源的射出端面上，激光器的光輸出不會降低。
波長450nm以上的半導體激光器以及其他可見光激光器、光路波長變換器件的氣密密封上使用紫外線硬化劑時，產(chǎn)生的光的波長不是能夠和紫外線硬化劑反應的波長段。但在將本實施形態(tài)這樣的產(chǎn)生450nm以下波長的短波長段的光源氣密密封時，隨著波長變短，紫外線硬化劑的反應增大。因此，如從圖7可以知道的那樣，已有的組件結構(圖13)在蘭色SHG光源氣密密封時使用紫外線硬化劑之際，可以確認在蘭色光連續(xù)點亮后由于異物粘附在光路端面致使基波光及蘭色光輸出能力低下。
因此可以發(fā)現(xiàn)，采用本實施形態(tài)的組件結構，因而在輸出5mw的蘭色光連續(xù)點亮后異物沒有粘附在端面上，如圖7所示，半導體激光器光、蘭色光1000小時內(nèi)能確保長期可靠性。
本實施形態(tài)中作為組件蓋固定劑使用紫外線硬化劑，即使在易與紫外線硬化劑反應的450nm以下的短波長段，通過避免粘附在端面上，能確保經(jīng)波長變換后蘭色光的長期可靠性，其實用效果頗大。另外，和實施形態(tài)1的兩種成分的液態(tài)環(huán)氧樹脂、熱固化性粘接劑等粘接劑比較，硬化時間極快，所以從短波長激光模件成批生產(chǎn)這一點來看，能縮短制作時間，其實用效果甚大。
還有，在本實施形態(tài)中，組件使用實施形態(tài)1中的圖2結構，都是也可以使用圖3及圖4的結構的組件蓋，邊加壓邊進行氣密密封。在這種情況下，因為能夠更好將紫外線硬化劑和組件內(nèi)部隔斷，所以其實用效果也大。
另外，在本實施形態(tài)中使用玻璃材料作為蓋部601，但是塑料等樹脂材料也能實現(xiàn)同樣的密封方法，只要在紫外線硬化劑對于照射機的波長段透明或某種程度以上，例如30％以上透明，而且由于重量更輕，所以更為理想。
另外，雖然本實施形態(tài)以蓋部601為具有完全透光性的部件進行說明，但只要本發(fā)明的蓋部至少紫外線硬化劑被照射的部分有透光性就可以。
還有，在上述實施形態(tài)2，采用SHG蘭色光源，但作為本發(fā)明的光學器件，也可用波長410nm的GaN系半導體激光器代替SHG蘭色光源。如圖8所示，GaN系半導體激光器81利用例如軟釬焊固定在Si輔助固定件83上而構成。輔助固定件83的配置可以和實施形態(tài)2同樣地進行，如圖8所示，從GaN半導體激光器81射出的光在反射面82反射后向上方射出，從透明的蓋部601向蓋部輸出。
分別用已有的組件、本發(fā)明的組件將波長410nm的GaN系半導體激光器氣密密封，進行長期可靠性試驗。其結果是，和SHG蘭色光源一樣，已有的組件異物粘附在半導體芯片端面致使光輸出降低，而本實施形態(tài)的組件在半導體芯片端面上沒有發(fā)現(xiàn)粘附異物，在1000小時內(nèi)能確保激光器長期可靠。
這樣，GaN半導體激光器81輸出紫色光，而通過將上述實施形態(tài)的構成用于GaN系半導體激光器，能實現(xiàn)長時間連續(xù)點亮時輸出紫色光的長期可靠性。
再者，曾設定GaN系半導體激光器的波長為410nm，但其他波長亦可。另外，Si輔助固定件的形狀不必限于圖8所示，也可如圖1所示。在這種情況下，能夠?qū)aN系半導體激光器收容于實施形態(tài)1構成的組件中使用。
實施形態(tài)3本實施形態(tài)中引入了促進在固定光路型波長變換器件和Si輔助固定件時所用的固定劑聚合的工序，從而在經(jīng)波長變換的高輸出的蘭色光長期連續(xù)點亮時實現(xiàn)輸出的長期可靠性。在本實施形態(tài)中也和實施形態(tài)1一樣，光波長變換器件利用在摻雜MgO的LiNbO3基板上制作的光路型QPM-SHG器件，半導體激光器利用具有波長可變功能的波長可變半導體激光器的SHG蘭色光源，對在實施形態(tài)1的主體部201上安裝SHG蘭色光源的情況進行說明。
本實施形態(tài)的SHG蘭色光源的制作工序示于圖9。首先用軟釬焊將波長可變半導體激光器13高精度地安裝在Si輔助固定件上(911)，此后，用紫外線硬化樹脂對著波長可變半導體激光器13高精度地安裝光路型QPM-SHG器件12(912)。然后，用熱固化性的環(huán)氧樹脂系粘結劑將Si輔助固定件14固定在主體部203預定的位置上(913)。這時，玻璃蓋205靠熔敷被固定在主體部203的射出面上，固定Si輔助固定件，使得產(chǎn)生的蘭色光相對于包括玻璃蓋205的面垂直射出。
通常，與粘接劑硬化前的狀態(tài)相比，硬化后的狀態(tài)下不需要的氣體量少，而且，在硬化時產(chǎn)生不需要的氣體。因此，在硬化前及硬化時從固定光路型QPM-SHG器件12所用的紫外線硬化樹脂、以及固定Si輔助固定件12所用的熱固化性環(huán)氧樹脂系粘接劑產(chǎn)生的不需要的氣體，在配置Si輔助固定件12的空間沒有被氣密密封的狀態(tài)下會逃逸至主體部201的外面。但是在硬化后，粘接劑中存在殘留不需要的氣體，即使是微量的不需要的氣體，也存在著影響制成的SHG蘭色光源的長期可靠性的可能。
為了調(diào)查殘留的不需要的氣體的影響，用不需要的氣體較少的環(huán)氧樹脂系紫外線硬化粘接劑固定SHG蘭色光源，又用環(huán)氧樹脂系熱固化性粘接劑固定Si輔助固定件，對激光器連續(xù)點亮后的不需要的氣體進行評估。此時，紫外線硬化時所使用的紫外線照射量約3000mJ(與廠家推薦值相當)，熱固化樹脂的固化方法為在60℃恒溫槽進行1小時熱處理。另外，氣密密封時的組件形狀及其裝配方法和實施形態(tài)2一樣。
實施例1首先，連續(xù)點亮基波光(波長800nm的波段)并觀察端面后，沒有發(fā)現(xiàn)粘附在端面上的異物，通過使用不需要的氣體量少的粘接劑，能確?；ǖ目煽啃浴５?，即使是被認為不需要的氣體少的粘接劑，在連續(xù)點亮高輸出的蘭色光(波長400nm的波段，輸出10mW)后，一觀察端面就發(fā)現(xiàn)粘附異物?？梢哉J為這是殘留在組件內(nèi)的粘接劑的不需要的氣體、或未硬化的粘接劑產(chǎn)生的不需要的氣體粘附在元件端面上，已經(jīng)判明，即使在不需要的氣體量少的環(huán)氧樹脂系粘接劑中，也由于少量不需要的氣體的存在而對長期可靠性產(chǎn)生影響。
另外，即使是在粘接劑硬化后，也由于在發(fā)生光聚合的狀態(tài)下，光聚合時粘接劑產(chǎn)生不需要的氣體，該不需要的氣體在本實驗中也被認為會帶來影響。圖10為在-40℃～85℃加熱循環(huán)試驗中的粘接強度特性，可以確認，施以0～100個循環(huán)，粘接強度上升?？梢哉J為這是在加熱循環(huán)試驗時，促進了粘接劑的聚合，粘接強度上升。
另外，被粘結物體SHG元件(摻雜MgO的LiNbO3基板)的吸收端在320nm處，在用紫外線硬化劑固定SHG元件時的紫外線照射中，320nm以下的波長不透明。另一方面，紫外線硬化劑的硬化波長因粘接劑而異，但各粘接劑也并不限于單一波長，調(diào)合開始劑以使得能夠在從紫外區(qū)域至可見光區(qū)域的多個特定波長硬化。但是在被粘結物體使用摻雜MgO的LiNbO3基板時，用在波長320nm以下聚合的開始劑不能夠?qū)φ辰觿┑挠不鹱饔谩Ｒ簿褪钦f由于必須利用在波長320nm以上聚合的開始劑使紫外線硬化劑完全硬化，需要足夠的紫外線照射量。本實施形態(tài)所用的紫外線硬化劑使用最佳硬化波長330nm附近的硬化劑。摻雜MgO的LiNbO3基板在波長330nm的透射率約50％，因此紫外線硬化劑上照射的紫外線的累積光量為來自實際照射機的累積光量的一半左右。
由此可知，為了促進粘接劑聚合，完全除去不需要的氣體，在SHG蘭色光源固定后追加的紫外線照射量需大于主要硬化工序中需要的廠家推薦照射量，在本實施形態(tài)中為2倍以上(6000mJ以上，廠家推薦值為3000mJ)，還采用在Si輔助固定件12固定后在恒溫槽進行10小時的60℃熱處理去除不需要的氣體的工序(圖9的914)。這時的紫外線照射量考慮到SHG元件的紫外線透過率，采用粘接劑的主要硬化工序的足夠的照射量，熱處理在SHG蘭色光源的工作溫度在(在這里，工作溫度為常溫25℃)以上進行，因此能除去由于粘接劑未硬化而產(chǎn)生的不需要的氣體以及在工作環(huán)境下發(fā)生的不需要的氣體。
還有，在60℃、10小時的熱處理工序中，因熱擴散給光路型QPM-SHG器件12的光路部帶來的影響，即光路部的折射率變化極小，可忽略不計，光波導特性即與光路的光耦合效率下降引起的SHG蘭色光源的光輸出特性不變化。其結果是，如圖11所示，在輸出10mW的蘭色光連續(xù)點亮時，500小時后能確認在元件端面上無粘附，消除了輸出降低的可能性，確保高輸出時SHG蘭色光源的長期可靠性。
實施例2在SHG蘭色光源的工作溫度、保存溫度上升時，為避免不需要的氣體的發(fā)生，有必要設定熱處理溫度于工作溫度和保存溫度之上，另外，此時的熱處理工序有必要設定能夠忽略熱擴散對光路部的影響的工序。在光器件用的光源使用SHG蘭色光源時，因為通常設定上限保存溫度為85℃，故需85℃以上的熱處理工序。除去不需要的氣體的熱處理工序在100℃下進行10小時。此時熱擴散引起的光路擴散量d可以以d＝2×[D(T)×t]1/2(D為擴散常數(shù)，是T的函數(shù)、T為熱處理溫度、t為熱處理時間)表示。
通常，光路型QPM-SHG器件12那樣的質(zhì)子交換光路制作時的熱處理工序在T＝330℃、t＝3小時的條件下進行，T＝100℃、t＝10小時的熱處理工序與通常制作質(zhì)子交換光路時的熱擴散引起的擴散量相比小兩個數(shù)量級以上，作為擴散量對光波導特性的影響非常小，幾乎沒有影響。也就是說該工序是不影響光學波導特性的工序，并能作為完全除去不需要的氣體的工序使用。熱處理溫度T＝100～200℃、t＝10小時左右的熱處理工序不會影響光波導特性，并能除去不需要的氣體，所以對于上限保存溫度在t＝200℃以下的范圍，可以實施充分熱處理工序。
在本實施例中，組件使用圖4(a)所示的構成，氣密密封時，邊對蓋部41加壓邊充填蓋部固定劑42，并且采用使其硬化的工程。還有，氣密密封通過用蓋部固定劑42固定蓋部42進行，但作為氣密密封方法，也可以先用蓋部固定劑42固定蓋部41，然后用熔敷方法最后固定主體部43的光射出窗即玻璃蓋44。也就是說，如果在熔敷前實施熱處理工序，即使假定在組件內(nèi)部存在組件蓋固定用的蓋部固定劑42的不需要的氣體的情況下，也能讓不需要的氣體從玻璃蓋44安裝前的射出窗部逃出到組件外部，其實用效果頗大。
另外，氣密密封通過用粘接劑固定蓋部41進行，但是組件蓋固定方法也可以采用除了蓋部四周的一部分之外均充填粘接劑，在固定好后，最后在未填充的部分進行充填，再進行固定的方法。這樣，即使組件內(nèi)部存在組件蓋固定用的粘接劑的不需要的氣體，也因為不需要的氣體能從未充填的部分逃到組件外部，故實用效果很大。
這樣，如本實施形態(tài)，通過將半導體激光器和光路型波長變換器件直接結合于Si輔助固定件上的光路型QPM-SHG器件固定在被氣密密封的容器內(nèi)部，能夠保護SHG元件端面使其不粘空氣中存在的塵埃、碳化物、在經(jīng)波長變換后的大輸出的蘭色光長期連續(xù)點亮時，能確保輸出的長期可靠性。在利用半導體激光器和光波長變換器件的SHG蘭色光源中，因為空氣中存在的異物在連續(xù)點亮時粘附在射出端面上，導致輸出降低和橫模的劣化，成為很大的問題。
在不將圖1所示的未被氣密密封于組件內(nèi)部的直接耦合型短波長激光模件氣密密封在組件內(nèi)，射出端面和空氣氣氛接觸的狀態(tài)下連續(xù)點亮時，空氣中的異物積附在射出端面上，如圖12所示引起蘭色光輸出下降和橫模劣化。所以用實施形態(tài)4的方法，將短波長激光模件氣密密封，從而防止空氣中的異物附著于射出端上，還能防止實施形態(tài)4所示的固定劑釋放出的氣體粘附，能確保輸出及橫模的長期可靠性。
如上所述，采用本發(fā)明能在短波長光長期點亮時確保輸出的可靠性。
還有，在制作短波長激光模件時，通過除去固定劑產(chǎn)生的不需要的氣體，從而能避免異物粘在光學器件的射出端面上，能確保蘭色光高輸出點亮時輸出的長期可靠性。
權利要求
1.一種短波長激光模件，其特征在于，具備至少包括半導體激光器，輸出短波長激光的發(fā)光器件、有配置所述發(fā)光器件的配置面和圍著所述配置面的壁面的容器主體、和所述容器主體接合，其一部分與所述配置面及所述壁面一起形成收容所述發(fā)光器件的收容空間的蓋部、以及接合所述容器主體和所述蓋部的粘接劑，所述容器和所述蓋部接合，使得具有搭接并緊密貼合的密封面，所述密封面設在所述粘接劑和所述收容空間之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的短波長激光模件，其特征在于，由所述發(fā)光器件所得的短波長激光的波長為450nm以下。
3.根據(jù)權利要求2所述的短波長激光模件，其特征在于，所述發(fā)光器件具有將所述半導體激光器輸出的光的波長變換成450nm以下的波長的波長變換手段。
4.根據(jù)權利要求1所述的短波長激光模件，其特征在于，所述半導體激光器為輸出450nm以下波長的光的短波長半導體激光器。
5.根據(jù)權利要求1所述的短波長激光模件，其特征在于，所述蓋部的至少由粘接劑固定的部分具有透光性，所述粘接劑為依靠紫外線照射硬化的粘接劑。
6.根據(jù)權利要求1所述的短波長激光模件，其特征在于，在所述收容空間內(nèi)密封著惰性氣體。
7.根據(jù)權利要求1所述的短波長激光模件，其特征在于，所述收容空間內(nèi)為真空狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求1所述的短波長激光模件，其特征在于，所述容器主體及/或所述蓋部有透光的射出窗。
9.根據(jù)權利要求1所述的短波長激光模件，其特征在于，所述粘接劑至少是所述容器主體和所述蓋部的接合部分，在所述短波長激光模件的外部設置露出的部分。
10.一種短波長激光模件的制造方法，其特征在于，具備第1固定工序，將至少包括半導體激光器的發(fā)光器件用依靠紫外線照射硬化的粘接劑固定在輔助固定件上、第2固定工序，將固定所述發(fā)光器件的輔助固定件用依靠加熱硬化的粘接劑固定在容器內(nèi)、紫外線照射工序，再照射紫外線，促進依靠紫外線的照射硬化的粘接劑聚合、以及密封工序，密封所述容器，使所述容器實現(xiàn)氣體密封。
11.根據(jù)權利要求10所述的短波長激光模件的制造方法，其特征在于，還具備與所述紫外線照射工序平行，或在其后執(zhí)行的再加熱，促進靠所述加熱硬化的粘接劑聚合。
12.根據(jù)權利要求10所述的短波長激光模件的制造方法，其特征在于，所述加熱工序的溫度比所述第2固定工序的溫度要高、比所述短波長激光模件動作時的溫度低。
13.一種通信裝置，該通信裝置至少具備以光的形態(tài)發(fā)送信息的發(fā)送手段，其特征在于，所述發(fā)送手段為具備權利要求1至9中任一項所述的短波長激光模件。
全文摘要
在短波長激光模件中，光路端面上粘附著不需要的氣體，導致長期可靠性的喪失。本發(fā)明將短波長激光模件做成在氣密密封時使用的組件蓋(201)和內(nèi)部氣體不接觸的組件結構，通過采用促進組件內(nèi)部使用的固定聚合的工序，從能夠除去固定劑的不需要的氣體，確保輸出的長期可靠。
文檔編號G02F1/37GK1406404SQ01805662
公開日2003年3月26日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權日2000年12月28日
發(fā)明者森川顕洋, 北岡康夫, 山本和久, 瀧川信一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社