光束组合器、光束组合方法以及激光二极管模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对多个激光束进行光束组合的光束组合器以及光束组合方法。另外， 还涉及具有这样的光束组合器的激光二极管模块。
【背景技术】
[0002] 为了将从LD(LaserDiode:激光二极管）元件（半导体激光元件）出射的激光束 与光纤耦合，广泛使用激光二极管模块。在这样的激光二极管模块中，作为将从多个激光二 极管元件各自出射的激光束导入光纤的导光装置，公知有专利文献1所记载的微型光学装 置。
[0003] 图12是专利文献1所记载的微型光学装置10的立体图。如图12所示，微型光学 装置1〇具备：基板11、LD条12、圆柱透镜13、第一镜列14以及第二镜列15。
[0004] LD条12具备沿X轴排列的多个LD元件，并从各LD元件向z轴正方向出射激光 束。从各LD元件向z轴正方向出射的激光束的光轴在平行于ZX面的第一平面内沿X轴排 列。
[0005] 此外，从各LD元件出射的激光束的传播方向以z轴正方向为中心向±0X方向分 散。因此，在微型光学装置10中，采用通过以与LD条12的出射端面对置的方式配置的圆 柱透镜13来对从各LD元件出射的激光束进行准直（使传播方向向z轴正方向收敛）的结 构。
[0006] 第一镜列14是与构成LD条12的各LD元件对置的镜面14a-体化而形成的。从 各LD元件向z轴正方向出射的激光束被与该LD元件对置的镜面14a向y轴正方向反射。 另外，第二镜列15是与构成第一镜列14的各镜面14a对置的镜面15a-体化而形成的。 被各镜面14a向y轴正方向反射的激光束被与该镜面14a对置的镜面15a向X轴正方向反 射。
[0007] 此外，对自从X轴正方向侧开始数的第i+1个LD元件出射的激光束进行反射的镜 面14a、15a配置于比对自从X轴正方向侧开始数的第i个LD元件出射的激光束进行反射 的镜面14a、15b更靠z轴负方向侧的位置。因此，被各镜面15a向X轴正方向反射的激光 束的光轴在与zx平面平行的第二平面内沿z轴排列，且该第二平面位于比上述第一平面更 靠y轴正方向侧的位置。
[0008] 这样一来，微型光学装置10具有将从构成LD条12的各LD元件出射且向Z轴正 方向传播的激光束所构成的第一射束转换为被构成第二镜列15的各镜面15a反射且沿X 轴方向传播的激光束所构成的第二射束的功能。
[0009] 在具备微型光学装置10的LD模块中，从微型光学装置10输出的第二射束（以下， 称为"输出射束"）经F轴合束透镜而被合束。而且，被F轴合束透镜合束后的输出射束从 配置于构成该输出射束的激光束的交叉点即F轴合束透镜的焦点的入射端面向光纤入射。 此外，构成输出射束的激光束、即被构成第二镜列15的各镜面15a反射后的激光束的光轴 相互平行。
[0010] 专利文献I:日本公开专利公报"日本特开2004-252428号公报"（公开日：2004年 9月9日）
[0011] 为了实现LD模块的小型化，通过缩小F轴合束透镜的曲率半径来缩短F轴合束透 镜的焦距即可。这是因为，由此能够使光纤的入射端面接近F轴合束透镜。然而，若缩小F 轴合束透镜的曲率半径，则透过F轴合束透镜的激光束向光纤的入射角变大，其结果是，产 生耦合效率降低的问题。这是因为，在透过F轴合束透镜的激光束中，入射角超过光纤的受 光角的激光束无法被封闭在光纤的内芯，会成为损失。
【发明内容】
[0012] 本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于实现LD模块的小型化，而不牺牲 耦合效率。另外，还在于实现为此所需要的光束组合器。
[0013] 为了解决上述课题，本发明所涉及的光束组合器的特征在于，具备：输出部，其输 出由光轴包含在单一平面的多个激光束构成的射束，且各激光束的F轴不与上述单一平面 正交；合束透镜，其对从上述输出部输出的射束进行合束，构成从上述输出部输出的、且被 上述合束透镜合束之前的射束的各激光束的光轴的延长线交叉于1点，构成被上述合束透 镜合束之后的射束的各激光束交叉的交叉点形成于比上述合束透镜的焦点更靠近上述合 束透镜的位置。
[0014] 为了解决上述课题，本发明所涉及的光束组合方法的特征在于，包括如下工序：输 出工序，输出由光轴包含在单一平面的多个激光束构成射束，且各激光束的F轴不与上述 单一平面正交；合束工序，通过合束透镜对在上述输出工序输出的射束进行合束，构成经所 述输出工序输出但尚未经所述合束工序合束之前的射束的各激光束的光轴的延长线交叉 于1点，构成在经所述合束工序合束之后的射束的各激光束交叉的交叉点形成于比所述合 束透镜的焦点更靠近所述合束透镜的位置。
[0015] 根据本发明，通过在LD模块搭载上述光束组合器能够实现该LD模块的小型化。
【附图说明】
[0016] 图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的LD模块的结构的俯视图。
[0017] 图2是表示图1所示的LD模块所具备的单位光学系统的结构的立体图。
[0018] 图3是表示图1所示的LD模块所具备的双反射镜的结构的立体图。
[0019] 图4是用于对利用图3所示的双反射镜所具备的第二反射镜的轻微旋转来使各输 出光束的传播方向轻微旋转时的第二反射镜的旋转角度进行说明的图。
[0020] 图5是用于对实施图4所示的输出光束的传播方向的轻微旋转时，各输出光束在 比F轴合束透镜更靠X轴正方向侧的一点交叉的条件进行说明的图。
[0021] 图6是表示改变第二反射镜的旋转角度的情况下的、输出射束向光纤的耦合效率 相对于F轴合束透镜的曲率半径的图。
[0022] 图7是表示改变第二反射镜的旋转角度的情况下的、输出射束向光纤的耦合效率 相对于设置光纤的位置的图。
[0023] 图8是表示图1所示的LD模块的变形例的俯视图。
[0024] 图9是表示使用图8所示的LD模块时的各输出光束的形状的变化的图。其中，图 9(a)是表示图8的aa'剖面的输出光束的形状的图。图9(b)是表示图8的bb'剖面的输 出光束的形状的图。图9(c)是表示图8的cc'剖面的输出光束的形状的图。图9(d)是表 示图8的dd'剖面的输出射束的形状的图。图9(e)是表示图8的ee'剖面的输出射束的 形状的图。图9(f)是表示图8的ff'剖面的输出射束的形状的图。
[0025] 图10(a)是表示本发明的第二实施方式所涉及的LD模块的结构的俯视图。图 10(b)是表示图10(a)所示的LD模块的aa'剖面的剖视图。图10(c)是表示图10(a)所示 的LD模块的bb'剖面的剖视图。
[0026] 图11是表示本发明的第三实施方式所涉及的LD模块的结构的俯视图。
[0027] 图12是表示现有的微型光学装置的结构的立体图。
【具体实施方式】
[0028] <第一实施方式>
[0029] 根据附图对本发明的第一实施方式所涉及的LD模块进行说明，内容如下所述。
[0030] 〔LD模块1的结构〕
[0031] 参照图1以及图2对本实施方式所涉及的LD模块1的结构进行说明。图1是表 示LD模块1的结构的俯视图。图2是表示构成LD模块1的单位光学系统Si的结构的立 体图。
[0032] LD模块1用于将从N个（本实施方式中N= 10)LD芯片LDl~LDlO出射的激光 束与光纤OF耦合。此外，本实施方式中，LD模块1所具备的LD芯片的个数N为10,但本发 明并不限定于此。即，LD模块1所具备的LD芯片的个数N可以为2以上的任意整数。
[0033] 如图1所示，LD模块1除具备10个LD芯片LDl~LDlO之外，还具备10个F轴准 直透镜FACl~FAC10、10个S轴准直透镜SACl~SAC10、10个双反射镜Ml~M10、基板B、 F轴合束透镜FL以及S轴聚光透镜SL。LD芯片LDl~LDKKF轴准直透镜FACl~FAC10、 S轴准直透镜SACl~SAC10、双反射镜Ml~MKKF轴合束透镜FL以及S轴聚光透镜SL均 直接或经由未图示的台架载置于基板B上。
[0034] 在LD模块1中，基板B、F轴准直透镜FACl~FACKKS轴准直透镜SACl~SAClO 以及双反射镜Ml~MlO构成相当于现有的微型光学装置10(参照图12)的导光装置。该 导光装置与现有的微型光学装置10相同，具有将从LD芯片LDl~LDlO出射并向z轴正方 向传播的激光束（以下，也称为"输入光束"）所构成的输入射束转换为大致向X轴负方向 传播的激光束（以下，也称为"输出光束"）所构成的输出射束的功能。
[0035] 在该输出射束的光路上配置有F轴合束透镜FL与S轴聚光透镜SL。F轴合束透 镜FL以F轴方向的光束间隔在光纤OF的入射端面最小（优选为0)的方式使构成输出射 束的各输出光束进行折射。另外，F轴合束透镜FL以F轴方向的光束直径在光纤OF的入射 端面最小的方式对构成输出射束的各输出光束进行聚光。另一方面，S轴聚光透镜SL以S 轴方向的光束直径在光纤OF的入射端面最小的方式对构成输出射束的各输出光束进行聚 光。
[0036] 如图1所示，LD模块1以由LD芯片LDi、F轴准直透镜FACi、S轴准直透镜SACi 以及双反射镜Mi构成的光学系统为单位而构成。在图1中，例示了由LD芯片LD1、F轴准 直透镜FACl、S轴准直透镜SACl以及双反射镜Ml构成的单位光学系统Sl。
[0037]如图2所示，构成LD模块1的各单位光学系统Si由LD芯片LDi、F轴准直透镜 FACi、S轴准直透镜SACi以及双反射镜Mi构成。
[0038] 如图2所示，LD芯片LDi以活性层与zx平面平行且出射端面朝向z轴正方向的 方式载置于基板B上。因此，对从LD芯片LDi出射的激光束而言，传播方向为z轴正方向， F轴与y轴平行，S轴与X轴平行。
[0039] 此外，如图1所示，N个LD芯片LDl~LDlO沿X轴排列。因此，从各LD芯片LDi 向Z轴正方向出射的激光束的光轴在平行于ZX面的第一平面内沿X轴平行地排列。
[0040] 如图2所示，在从LD芯片LDi出射的激光束的光路上配置有F轴准直透镜FACi 和S轴准直透镜SACi。F轴准直透镜FACi用于对从LD芯片LDi出射的激光束的F轴方向 的发散进行准直，S轴准直透镜SACi用于对从LD芯片LDi出射的激光束的S轴方向的发 散进行准直。透过F轴准直透镜FACi以及S轴准直透镜SACi的激光束成为传播方向向z 轴正方向收敛的准直光束。此外，在从LD芯片LDi出射的激光束的S轴方向的发散十分小 的情况下，S轴准直透镜SACi也可以省略。
[0041] 如图2所示，在从LD芯片LDi出射的激光束的光路上还配置有双反射镜Mi。双反 射镜Mi由载置于