光源装置以及框体的制造方法

专利名称：光源装置以及框体的制造方法
技术领域：
本发明涉及防止光学部件白浊的光源装置以及框体的制造方法。
背景技术：
作为现有的光源装置，具有利用光纤来传送从半导体激光元件出射的激光的光源 装置。为了将从半导体激光元件出射的激光导入到光纤中，首先通过光学透镜使从半导体 激光元件出射的激光成为平行光，通过具有与光纤特性(光纤直径、NA(数值孔径))一致的 适当焦距的聚光透镜对该平行光进行会聚，由此使其入射到光纤。这里，特别地，在紫外线 的波长区域(400nm以下)中，每一个光子的能量为相当于一般化学键程度的等级(order) (3eV以上)。这种短波长的光容易激励、分解空气中的杂质，因此，由光激励、分解后的杂质 附着于周边的光学部件，使透射率降低，造成入射到光学部件的激光的光学波面紊乱等的 不良影响。在工业方面最早大幅集中出现这种课题的是在所谓的大规模集成电路(超LSI) 的制造工序中导入的、在硅基板上转印细微的电路图案的曝光装置。在该装置中，对应于电 路图案的细微化，依次应用水银灯的i线(波长365nm)、KrF激光(波长248nm)、ArF激光 (波长193nm)和短波长的光源。这里，作为代表性的生成物，公知空气中极微量存在的二氧 化硫(SO2)、氨(NH3)等物质与空气中的氧(O2)和水蒸气(H2O)反应，按照以下的反应式形 成硫酸铵((NH4)2SO4)。形成的硫酸铵附着于光学部件，由此，使光学部件的透射率降低。2S02+2H20+02 — 2H2S04... (1)2NH3+H2S04— (NH4) 2S(V" (2)在紫外光线下，在上述(1)所示的反应系中，考虑使SO2活化来促进反应，波长越 短的光源，对形成物针对光学部件的附着速度造成的影响越显著。作为其改善策略，具有如下技术。将光学透镜的温度设定为硫酸铵的升华温度 (分解温度)即120°C以上，来抑制硫酸铵的附着(例如参照专利文献1)。并且，使用减小 了针对使二氧化硫活化的光的反射率的反射部件，来抑制二氧化硫的活化(例如参照专利 文献2)。并且，例如使干燥空气、惰性气体(N2、He、Ne、Ar等)流过光学部件的前表面而 形成气幕，去除构成反应系的气体成分即二氧化硫、氨、水蒸气(例如参照专利文献3)。并 且，针对所述专利文献3的改善策略，研究气体的流动方式，有效地从光学部件周边去除杂 质气体(例如参照专利文献4)。并且，在使激光入射到光纤的光学系统中，对半导体激光元 件以及对其进行平行化的光学透镜进行气密密封，由此，将半导体激光元件和光学部件与 杂质气体隔离(例如参照专利文献5)。并且，关于为了抑制散射光而对镜筒实施的镀黑处 理，为了抑制镀液含有的硫酸根离子，对硫酸根离子进行监视同时对水洗时间进行管理，将 硫酸根离子抑制为规定量以下(例如参照专利文献6)。专利文献1日本特许第3266156号公报(第4页、第1图)专利文献2日本特许第3309867号公报(第8页、第1图)专利文献3日本特许第3448670号公报(第11页、第1图)专利文献4日本特开2004-259786号公报(第9页、第1图)
专利文献5日本特开2004-253783号公报(第13页、第1图)专利文献6日本特开2003-306798号公报(第9页、第1图)在专利文献1 6中，为了防止光学部件白浊而采用了各种方法，但是，没有针对 在构成光源装置的部件内作为成分而含有的硫成分的对策。但是，如后述的试验所示，在部 件内作为成分而含有的硫成分排出到部件外。因此，在专利文献1 6的装置中没有考虑 如下情况由于从部件排出的硫成分，装置内的硫酸根离子量增加，导致硫酸铵容易附着于 光学部件。

发明内容
因此，本发明的目的在于，提供如下的光源装置将装置内的硫酸根离子量保持在 低水准，由此，能够防止硫酸铵附着于光学部件。本发明的光源装置具有光源，其出射光；光学部件，其对从所述光源出射的光进 行处理；以及框体，其收纳所述光学部件或者安装所述光学部件，所述框体是通过切削不含 硫成分的材料而形成的，所述材料露出于表面。本发明将装置内的硫酸根离子量保持在低水准，由此，能够防止硫酸铵附着于光 学部件。


图1是示出本发明的实施方式1的光源装置的结构图。图2是说明不同材料导致的附着于塞孔的离子量的差异的图。图3是说明不同材料导致的附着于金属箍的离子量的差异的图。图4是说明不同材料导致的附着于第2镜筒内表面的离子量的差异的图。图5是说明在各清洗工序中附着于金属箍的离子量的图。图6是示出附着于光纤的入射端面的硫(S)和氮(N)的相对量的图。图7是示出本发明的实施方式2的光源装置的结构图。图8是示出本发明的实施方式3的光源装置的结构图。图9是示出本发明的实施方式3的光源装置的其他实施例的结构图。图10是示出本发明的实施方式5的光源装置的结构图。图11是示出本发明的实施方式6的光源装置的结构图。图12是示出本发明的实施方式7的光源装置的结构图。图13是示出本发明的实施方式8的光源装置的结构图。标号说明1 半导体激光元件(LD) ；Ia 出射口 ；2 激光；3、3a 第1透镜(平行光化部、光学 部件)；4、4a 第1保持架；5、5a、5b 第1镜筒；6 第2透镜(会聚部、光学部件)；7、7a 第 2保持架；8 第2镜筒；9 光纤；9a 芯部；9b 包层部；9c 入射端；10 塞孔；11 金属箍； 12 反射/散射光；20 灯光源；21 曲面镜(平行光化部)；22 灯光；23 波导；23a 入射端 面；23b 出射端面；24 波导保持架；25 第3透镜；26 框体。
具体实施例方式实施方式1图1是示出本发明的实施方式1的光源装置的结构图。作为光源的半导体激光元 件(以下为LD) 1从出射口 Ia出射激光2。作为平行光化部的第1透镜3对激光2进行平 行化。作为保持部的第1保持架4保持第1透镜3。第1镜筒5收纳LD 1、第1透镜3等。 作为会聚部的第2透镜6对激光进行会聚。作为保持部的第2保持架7保持第2透镜6。 第2镜筒8收纳第2透镜6。光纤9由芯部9a和包层部9b构成，导入从入射端面9c入射 的激光。塞孔10固定光纤9的受光位置。金属箍(ferrule) 11装配于光纤9的前端部，插 入塞孔10中，由此固定光纤9。由第2透镜6会聚后的激光的一部分由入射端面9c、塞孔 10等反射和散射，成为反射/散射光12。第2镜筒8是收纳光学部件的框体。另外，作为 框体，也可以安装光学部件。在上述结构中，至少第2镜筒8由不含硫成分作为其结构成分的原材料部件(铝、 黄铜或钛等金属材料、陶瓷或ABS树脂、尼龙、聚碳酸酯、酚醛树脂、聚氯乙烯等树脂材料， 不含硫成分作为杂质的材料)构成。另外，这里，不含硫成分是指该原材料部件中硫成分的 含有量的重量比为30ppm以下。例如，将该原材料部件在0. 2Mpa的压力下在120°C的纯水 中煮4个小时后，利用离子色谱法进行分析，由此，能够确认该原材料部件中硫成分的含有 量的重量比是否为30ppm以下。接着，说明光源装置的动作。通过在第1透镜3的焦距位置设置LDl的出射口 la， 将从LD 1出射的激光2转换为大致平行化的激光。平行化的激光2由第2透镜6会聚。在 第2透镜6的焦点附近设置光纤9的入射端面9c，由此，激光2被导入光纤9中。入射到光 纤9的激光在与包层部9b之间的边界面受到全反射，同时在芯部9a中进行传播。这里，塞 孔10固定于第2镜筒8，将金属箍11插入、固定于塞孔10，由此，以光纤9的入射端面位于 第2透镜6的焦点附近位置的方式固定光纤9。在上述这种光源装置中，激光2在入射端面9c附近会聚，但是，比入射端面9c宽 得多的激光作为漏光，直接照射到塞孔10和金属箍11等。并且，来自塞孔10和金属箍11 等的比较强的反射/散射光照射到位于入射端面9C周边的部件的表面。当硫酸根离子(SO/—)和铵离子(NH4+)等附着于照射激光的部件的表面时，这些离 子在溶入存在于周边的水分中的状态下，由于所照射的光而活化，由此，在入射端面9c附 近形成硫酸铵((NH4)2SO4)。可认为所形成的硫酸铵附着于入射端面9c，以其为晶核，硫酸 铵的晶体在入射端面9c上成长。当硫酸铵附着于入射端面9c时，妨碍激光入射到光纤9， 结果，光纤9中的传送效率降低，抑制了从光纤9出射的激光。图2 图4示出针对塞孔10、金属箍11以及第2镜筒8的硫酸根离子、铵离子的 附着量(yg/个)。该数据是如下得到的将应用于光源装置之前的各部件分别在纯水中 煮沸4个小时，通过色谱法对该液体进行定量分析。在各图中，作为与本实施方式对应的实 施例的比较对象，一并示出比较例。图2示出如下情况的数据作为塞孔10，分别使用实施了镀镍后的黄铜切出材 料(比较例1)、未实施镀镍的黄铜切出材料(实施例1)、SUS303切出材料(比较例2)、 SUS304切出材料(比较例3)。在实施了镀镍后的比较例1中，得到了硫酸根离子为0. 38 0. 46 μ g/个、铵离子为0.23 0.30 μ g/个的分析值。在实施例1中，得到了硫酸根离子小于0. 05 μ g/个、铵离子为0. 06 0. 10 μ g/个的分析值。在比较例2的SUS303中，得到 了硫酸根离子为62 87 μ g/个、铵离子小于0. 05 0. 17 μ g/个的分析值。在比较例3的 SUS304中，得到了硫酸根离子为1. 8 1. 9 μ g/个、铵离子为0. 12 0. 16 μ g/个的分析值。可认为在SUS材料中硫酸根离子的值增大的理由是，该原材料中含有的硫成分从 该原材料表面溶入纯水中。根据Jis标准，在SUS303中含有0. 15% (1500ppm)以下的硫 成分，在SUS304中含有0. 03% (300ppm)以下的硫成分，因此，可认为这些硫成分的含有量 的差异表现为硫酸根离子量的差异。可认为仅仅知道作为构成原材料的一部分的成分而含 有硫成分，但可作为附着物进行检测这一事实是以往不知道的内容。作为以往不知道的依 据，可列举例如W02000/042639这种从抑制硫酸铵的观点出发规定了使用SUS材料的文献。 由此，为了确保光源装置的驱动时间为3000小时，如上所述，可认为基本原材料中的硫成 分的含有量为比SUS304少一位的30ppm(0. 003% )以下是必要要件，为了确保光源装置的 驱动时间为3万小时，可认为5ppm以下是必要要件。另外，在塞孔10中使用未实施镀镍的 黄铜切出材料的情况下，硫酸根离子量固定在检测到0. 05 μ g/个。另外，图2中作为实施 例1示出的黄铜切出的塞孔10通过后述的清洗方法，利用氯和丙酮进行清洗。并且，在实 施了镀镍后的比较例1中，虽然原材料部件中含有的硫成分少，但是，硫酸根离子的分析值 为高水准。因此可知，需要如实施例1那样，使用黄铜原材料本身，并且不进行镀镍等的表 面处理而使表面露出。由图3可知，在镀镍后的黄铜切出的金属箍11 (比较例4)的分析数据中，是硫酸 根离子为0. 12 12 μ g/个、铵离子小于0. 05 4. 6 μ g/个这样的偏差较大的数据。这是 因为，在进行镀镍的工序中，使用溶入了硫酸镍和铵离子的溶液，该镀液没有清洗干净而残 留。这里使用的安装有金属箍11的光纤9的芯部9a、包层部9b的尺寸为几百μπι Imm 等级，因此，可认为即使使用超声波等清洗金属箍11，有时也无法充分清洗镀液，成为存在 偏差的值。金属箍11的使光纤9透过的孔、或形成有凹凸形状的侧面部可能残留镀液等 处理剂，针对全部部件去除处理剂并确认已经去除，包含成本方面在内，在现实中是很困难 的。另外，在比较例4中附着的硫酸根离子量的最小值为0. 12，相对于比较例1有所减少， 这是因为金属箍11的表面积比塞孔10小。另一方面，在不进行镀镍而使用黄铜原材料本身 的实施例2中，硫酸根离子量小于0. 05 0. 07 μ g/个，铵离子量为0. 06 0. 12 μ g/个， 与进行镀镍的情况相比，任何离子量均为低水准。图4是作为第2镜筒8，使用铸铝ADC12 (JIS标准)的比较例5和使用铝原材料 A5052(JIS标准)的切出材料的实施例3的分析结果。在使用铸铝作为第2镜筒8的材 料的比较例5的结果中，检测到硫酸根离子量为0. 28 0. 60 μ g/个、铵离子量为0. 58 0. SOyg/个的值。较强的反射/散射光照射的部分的面积为整体面积的大约1/3，因此， 仅考虑较强的反射/散射光照射的部分时，可认为是该值的1/3即硫酸根离子为0. 1 0. 2 μ g/个、铵离子为0. 2 0. 3g/个的等级。由此可知，在模铸部件中检测到硫酸根离子 是因为在其制造工序中，硫酸根离子进入用于从铸造模具分离部件的脱模剂中。相反，如果 硫酸根离子没有进入脱模剂和模铸结构材料中，则能够在量产中应用成本方面有利的模铸 制法。在图4中，在应用铝的切出材料作为代替铸铝的材料的实施例3的情况下，硫酸根 离子量小于0. Iyg/个。并且，铵离子量为0.42 0.64 μ g/个。仅考虑较强的反射/散射光照射的部分时，可认为是该值的1/3即硫酸根离子为0. 03 μ g/个、铵离子为0. 14 0. 21 μ g/个左右的等级。与塞孔10等相比，第2镜筒8的表面积相对较大，但是其值为较 小的值，这是因为，在其表面形状中没有突起等，即使在硫酸根离子等附着的情况下，通过 清洗也能够比较容易地洗掉。以上，根据图2 4所示的试验结果，硫酸根离子、铵离子针对各原材料部件的附 着量以在现实中量产水平下能够可靠实现的值，即硫酸根离子量为0. 1 μ g/个以下、铵离 子量为0. 2 μ g/个以下为目标。另外，关于第2镜筒8，第2镜筒8是半径为1.46cm的圆筒 且其高度为3. 94cm,圆筒内表面积为圆筒截面积和圆筒部表面积之和为42. 84cm,因此，其 目标值能够表示为，将硫酸根离子量和铵离子量分别除以圆筒内表面积得到的硫酸根离子 规定量为2. 3ng/cm2以下，铵离子规定量为4. 7ng/cm2以下。图5是研究切出(切削)黄铜而形成的金属箍11的清洗工序的结果，示出切削之 后(比较例6)、利用氯系溶剂清洗后(比较例7)、以及进行丙酮清洗后(实施例4)的附着 于金属箍11的硫酸根离子量和铵离子量。作为氯系溶剂，使用二氯甲烷(CH2Cl2)、三氯乙烷(C2HCl3)等。通过三层清洗法 利用氯系溶剂进行清洗。例如，准备设置在溶剂蒸汽中冷却的清洗物并在表面液化的蒸汽 槽、流入在蒸汽槽中蒸馏后的液体的冷水槽、流入从冷水槽溢出的液体的前清洗槽。然后， 在前清洗槽(第1槽)中通过上下振动进行30秒 60秒(例如40秒)的清洗，在保持 15士 10°C的冷水槽(第2槽)中进行30秒 60秒(例如40秒)的45kHz超声波清洗，在 保持43°C以下的蒸汽槽(第3槽)中利用蒸馏液体进行30秒 60秒(例如40秒)的清 洗。特别地，在蒸汽槽中，在蒸汽中不含杂质，因此，能够始终利用清洁的液体对部件的表面 进行清洗。另外，各槽的温度不限于上述温度，能够根据使用的溶剂而变更。在放入丙酮的 烧杯中沉浸要清洗的部件，在22 50kHz左右的频率下进行5分钟 30分钟的超声波清 洗，由此来进行丙酮清洗。在切削之后的比较例6中，检测到硫酸根离子量为2. 2 2. 8 μ g/个、铵离子量为 0. 12 0. 14μ g/个。在该时点硫酸根离子量较高，这是因为切削油中含有的硫成分附着于 金属箍11。为了去除该硫成分而利用氯系溶剂进行清洗后，在比较例7中，硫酸根离子量为 0. 11 0. 15 μ g/个，能够下降一位，但是，铵离子量几乎没有变化。在图5中，在利用氯系 溶剂进行清洗后，进一步利用丙酮实施清洗，由此，各离子量减半，因此，可知追加实施基于 丙酮的清洗是有效的。这样，作为期望的清洗水平，设定硫酸根离子为0. 1 μ g/个以下、铵 离子为0. 2 μ g/个时，追加清洗是有效的。另外，在上述清洗工序中示出了基于氯系溶剂的结果，但是，代替氯系溶剂而使用 溴系溶剂时，也具有同样的效果。并且，作为追加清洗剂不限于丙酮，利用甲醇、乙醇等所谓 的醇类、纯水进行清洗也是有效的。并且，根据对上述清洗工序进行研究的试验结果可知，在使用不含硫成分的原材 料部件的情况下，硫酸根离子附着的主要原因是原材料部件的加工工序中的切削油、研磨 剂等的附着。如果在这些加工工序中使用不含硫成分的处理剂，则在切削之后的结果中，能 够使硫酸根离子量减小一位。此时，即使不进行追加清洗，也能够可靠地实现作为目标的硫 酸根离子量为0. 1 μ g/个以下、铵离子量为0. 2 μ g/个。接着，针对具有实施了镀镍后的金属箍11和塞孔10以及使用了铸铝的第2镜筒8的光源装置(现有产品)、以及金属箍11和塞孔10使用黄铜切出材料、第2镜筒8使用铝 切出材料的光源装置(改善产品)，示出从抑制硫酸根离子和铵离子附着于入射端面9c的 观点出发进行的比较试验的结果。试验是在如下条件下进行的使用在波长为430-450nm 的蓝色区域发光的光源作为LD 1，在激光平均输出大约为1W、会聚直径大约为150μπι的状 态下照射240小时(平均能量密度大约为5. 6kff/cm2)。图6 (A)和(B)是如下的结果通过 荧光X线分析对附着于现有产品和改善产品的入射端面9c的硫成分和氨成分进行分析，并 表示为相对于从光纤9的表面检测到的硅(Si)的相对强度。由图6㈧和图6(B)所示的结果可知，在使用了镀镍和模铸的现有产品中，分别以 0. 1附近或其以上的水平检测到硫成分、氨成分的相对值，与此相对，在对附着量进行管理 的使用切出原材料的改善产品中分别为0.01以下，得到了实际检测极限以下的值。接着，在现有产品和应用了本发明的光源装置中，实施超过6000小时的连续通 电。在现有产品中，明显观察到由于硫酸根离子附着于入射端面9c而产生的模糊，透射过 光纤9的输出减少，与此相对，在使用了铝切出的第2镜筒8的改善产品中，没有观察到入 射端面9c中的附着/模糊，确认到光纤9的传送特性也没有变化。另外可知，在针对构成 光源装置的光学部件的附着量的估计中，如果是从光源输出的激光的平均能量密度(大约 5. 6kff/cm2)的1/50即100ff/cm2的程度以上，则检测到附着。针对改善产品，仅将塞孔变更为SUS304并实施70小时的连续通电。在该改善产 品中，观察到入射端面9c中的附着物/模糊。因此，可确认在含有硫成分作为原材料的结 构成分的情况下，硫酸根离子附着于入射端面9c。另外，在日本特开2004-253783号公报中提出了如下技术以不与周围的杂质气 体接触的方式，通过稀有气体、氮、干燥空气等惰性气体对光学系统和光纤的入射面进行气 密密封，但是，在由于附着于结构材料的微量离子而导致的污染成为问题的系统中，反而具 有相反效果，优选不刻意进行气密密封，具有不进行气密密封程度的、由于通常组装而存在 的间隙的系统。并且，出射紫外波长区域的激光的光源装置中的现有的主要课题在于，去除氛围 气中存在的SO2或NH3，采取通过气密密封、气体流动等将光学部件周围的杂质气体置换为 稀有气体、N2、干燥空气等惰性气体，或者抽真空等的手段。但是，由于400nm 780nm的可 视区域的光具有比一般的化学键能量小的光子能量，因此，在平均输出为瓦特级别的小输 出区域中，基本上没有分解杂质气体的能力，可认为与紫外线区域(400nm以下)相比，所谓 的空气中存在的杂质气体的影响少很多。在这种波长区域中，可认为构成/保持光学部件 的部件或其周边部件含有的硫成分、或者附着的硫酸根离子、铵离子的影响大。因此，在出 射可视区域的光的光源的情况下，实施方式1的光源装置特别有效。并且，在实施方式1中，说明了不对塞孔10和金属箍11进行镀镍，由此能够降低 硫酸根离子量的情况，但是，除了镀镍以外，优选也不进行钝化铝处理、化学合成处理等表 面处理而使原材料露出。根据实施方式1的光源装置，入射光密度比较高的光的光学部件、保持该光学部 件的部件和框体、或者接受来自入射面的反射光/散射光的周边的光学部件不含硫成分， 并且，将构成硫酸铵的硫酸根离子、铵离子的附着量抑制为规定值以下，因此，能够抑制硫 酸铵针对光学部件的附着，在不维护的状态下确保一定的光学透射特性、散射特性，使动作长期稳定，提高可靠性。实施方式2图7是示出实施方式2的光源装置的图。在实施方式1中说明了如下的例子金 属箍11、塞孔10和第2镜筒8通过不使用镀镍、钝化铝处理和模铸处理等的黄铜等不含硫 的材料来构成，但是，在图7中，第1透镜保持架4a、第2透镜保持架7a和第1镜筒5a基本 上也通过不使用电镀、钝化铝处理、模铸处理等的铝、黄铜等不含硫成分的材料来构成。在 图7中，针对与图1相同的结构标注相同的标号，并省略说明。基本上，对于对激光进行会聚的入射端9c的周边部件、即照射的激光的光密度高 的部件，必须使用不含硫成分的材料，但是，在要相对延长在入射端面9c产生模糊所需要 的时间时，考虑费用对等效应，其他结构部件也需要由不含硫成分的材料形成。特别地，在 LD 1的输出超过IOW的系统中，在第1透镜3和第2透镜6中照射的激光的能量密度高。 因此，优选针对全部部件使用不含硫成分的材料。当然，在针对一部分部件使用电镀产品、模铸产品、钝化铝处理产品的情况下，也 完全不会妨碍该实施方式2的有效性，从现有结构置换为不使用电镀、钝化铝处理、模铸处 理等的铝、黄铜等不含硫成分的材料，相应地，能够抑制硫酸根离子量或铵离子量，能够延 长针对光纤入射面9c或其他光学部件的附着的时间常数，稳定光源装置的输出，提高可靠 性。实施方式3图8是示出本发明的其他方式的结构图。在图8中，针对与图1的结构相同或对 应的结构标注相同的标号，并省略说明。LD保持架13保持LD 1。在图8中，第1透镜3和第1保持架4设置于第2镜筒8中。并且，LD 1保持于 LD保持架13。这样，即使将第2透镜6、第1透镜3放入相同的第2镜筒8中，也包含在本 发明中。基本上，要点在于，至少通过不使用电镀、钝化铝处理、模铸处理等的铝、黄铜等不 含硫成分的材料，构成第2镜筒8、塞孔10、金属箍11等所照射的激光的光密度强的入射端 9c周边的部件。并且，记载了 LD 1保持于LD保持架13的构造，但实际上，有时需要将激光2的光 轴调整为第1透镜3、第2透镜6的光轴，这种情况下，需要通过使LD 1相对于LD保持架13 移动从而调整光轴的光轴调整系统。进而，在图8中采用LD 1穿透LD保持架13的构造， 但是，如图9所示，也可以采用将LD 1设置在LD保持架13上的构造。实施方式4在图1、图7、图8和图9中，分别利用一枚透镜来构成第1透镜3、第2透镜6，但 是，在现实的设计中，从确保必要的光学系统的光焦度和抑制光学像差这两个观点出发，也 可以组合2枚以上的多个透镜来构成各透镜。在这样构成的情况下，通过不使用电镀、钝化 铝处理、模铸处理等的铝、黄铜等不含硫成分的材料，构成由于照射激光而使输入能量密度 高的部件，由此，能够抑制光学部件的模糊。实施方式5图10是示出本发明的其他实施方式的光源装置的结构图。在图10中，针对与图 1相同或对应的结构标注相同的标号，并省略说明。在图10中，设置有多个LD 1，对应于各 LD 1也设置有多个第1透镜3，多个LD 1设置于第1镜筒5b。
接着，说明图10所示的光源装置的动作。在第1镜筒5b中设置有多个LD 1，在设 计的容许值内，将从各LD 1出射的激光2的光轴设置为与第2透镜6、多个第1透镜3大 致平行。在这样设置的系统中，从各LD 1出射的激光2大致集中于第2透镜6的焦点面， 因此，通过在焦点附近设置光纤9的入射端面9c，能够使从各LD 1出射的激光2入射到一 条光纤9中。由此，如果设置η个LD 1，则能够使激光的强度增大η倍。当使激光的强度 增大η倍时，同时照射到入射端面9c周边的部件的激光的光密度增加，但是，通过不使用电 镀、钝化铝处理、模铸处理等的铝、黄铜等不含硫成分的材料来构成这些部件，由此，能够抑 制入射光密度高的部分中的光学部件的模糊。实施方式6图11是示出本发明的其他实施方式的光源装置的结构图。在图11中，针对与图 1相同或对应的结构标注相同的标号，并省略说明。在图11中，光源装置被构成为通过第1透镜3a对从LD 1出射的激光2进行会聚 并使其入射到光纤9。该结构是透镜结构与实施方式1 5的光源装置不同的结构的一例， 但是，不限于该例子，也可以采取其他的透镜结构。实施方式7图12是示出本发明的其他实施方式的光源装置的结构图。在图12中，光源装置 由以下部分构成灯光源20、用于对从灯光源20出射的光进行平行化并使其成为灯光22 的曲面镜21、用于对入射光进行均质化的波导23、用于保持波导23的波导保持架24、用于 在例如液晶面板等显示元件中转印或中继波导23的出射端面23b的第3透镜25、以及框体 26。图12的这种光源装置被用作所谓的投影型显示装置的光源。这里说明图12的动作。通过作为平行光化部的曲面镜21，使从被抑制为大约Imm左右的尺寸的灯光源20 的发光点出射的光成为平行光。例如在利用椭圆形状形成曲面镜21的情况下，通过使光 源20的发光点位于椭圆形状的焦点，从而能够使从光源20出射的光接近平行光。从曲面 镜21出射的灯光22由第2透镜6会聚。在第2透镜6的焦点附近设置波导23的入射端 面23a，由此，能够高效地将灯光22导入波导23。通过适当设计灯光22的入射束散角和 波导23的剖面形状、长度，由此，能够使从该波导23出射的光成为均质的光。通过第3透 镜25向液晶等显示装置转印或中继出射均质化后的光的出射端面23b，由此，作为光源装 置整体，针对显示装置作为均质化光源发挥功能。这里，作为构成波导保持架24的材料，使 用不含硫成分的铝、黄铜等的材料，并且，通过对硫酸根离子、铵离子的附着量进行管理，由 此，能够抑制由于来自入射端面23a的散射光而产生硫酸根离子、铵离子等。并且，在从光 源20出射的光的光强度高的系统中，硫酸铵等也可能附着于第2透镜6或第3透镜25。在 这种系统中，除了各透镜的保持架以外，还使用不含硫成分的材料来形成构成光源装置的 框体26等的其他结构部件，通过对硫酸根离子、铵离子的附着量进行管理，由此，能够防止 硫酸铵等附着于第2透镜6或第3透镜25。实施方式8图13是示出本发明的其他实施方式的光源装置的结构图。图13的光源装置由 以下部分构成发出例如波长为808nm区域的激励LD光即激光2的激励用LD 1 ；Nd: YAG,
11Hd:YV04等的固体激光晶体30 ；对激光35进行会聚的耦合透镜31 ；保持耦合透镜31的耦 合透镜保持架32 ；将从固体激光器产生的1064nm的激光转换为其2倍的高频波即532nm 的KTP (KTiOPO4)晶体、BBO(P-BaB2O4)晶体、LBO(LiB3O5)晶体等的波长转换晶体33 ；保持 波长转换晶体33的波长转换晶体保持架34 ；全反射镜36 ；对1064nm的光进行全反射且针 对532nm表现出透射特性的取出镜37;以及规定激光的模的开口 38、39。从光源装置的取 出镜37出射532nm的激光40。另外，各结构部件收纳于未图示的框体内。图13所示的光源装置的结构为所谓的波长转换型的LD激励固体激光器的结构。 接着说明动作。向固体激光晶体30照射从LD 1发出的激光2，由此，在固体晶体30中激励 所掺杂的Nd3+，通过受激发射，作为1064nm的激光35取出该能量。在波长转换晶体33的 部分中，以满足与2倍光之间的相位匹配条件的方式，适当设定入射角度、波长转换晶体的 温度等，由此，高效地将1064nm的激光35转换为532nm的绿色光。全反射镜36和取出镜 37构成所谓的光谐振器，进行1064nm的激光振荡，并且，基本上从取出镜37取出532nm的 激光40。通过开口 38、39，从这里出射的光基本上成为单一横模的激光。这里，在波长转换晶体33的部分中，从提高波长转换效率的观点出发，为了产生 会聚后的强度高的绿色光，至少不是由适当材料构成波长转换晶体保持架34时，在波长转 换晶体33的端面析出硫酸铵。但是，波长转换晶体保持架34以基本不含硫酸成分的铝、黄 铜等为材料，因此，抑制了在波长转换晶体33的端面析出硫酸铵，能够实现稳定的波长转 换型固体激光器。并且，在保持耦合透镜31的耦合透镜保持架32中，所照射的激光的光 强度高，因此，以基本不含硫酸成分的铝、黄铜等为材料形成，由此，能够延长在耦合透镜31 上附着硫酸铵的时间常数。并且，保持其他光学部件的保持部件也以基本不含硫酸成分的 铝、黄铜等为材料形成，由此，能够延长在所保持的光学部件上附着硫酸铵的时间常数。并且，作为其他光学部件，针对一般使用的滤波器、分光用的光棱镜等的所照射的 光的光密度高的系统，通过以基本不含硫酸成分的铝、黄铜等为材料来形成该系统的结构 部件，由此，当然能够防止附着物附着到光学部件、以及光学部件的模糊。
权利要求
1.一种光源装置，其特征在于，该光源装置具有 光源，其出射光；光学部件，其对从所述光源出射的光进行处理；以及框体，其收纳所述光学部件或者安装所述光学部件，所述框体是通过切削不含硫成分的材料而形成的，所述材料露出于表面。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于， 所述不含硫成分的材料是黄铜、铝、钛、陶瓷或树脂。
3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于， 所述光源装置还具有保持所述光学部件的保持部，所述光学部件和所述保持部中所照射的光的平均能量密度为lOOW/cm2以上的部分由 不含硫成分的材料形成。
4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于， 使用不含硫成分的切削油对所述框体进行切削加工。
5.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，在利用氯系或溴系溶剂清洗后，利用丙酮、乙醇溶液或纯水清洗所述框体。
6.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，附着于所述框体的硫酸根离子量为2. 3mg/cm2以下，铵离子量为4. 7mg/cm2以下。
7.一种光源装置，其特征在于，该光源装置具有 光源，其出射光；光学部件，其对从所述光源出射的光进行处理；以及 框体，其收纳所述光学部件或者安装所述光学部件， 所述框体是通过使用不含硫成分的材料的模铸而形成的， 使所述框体从所述压铸中使用的模具脱模的脱模剂不含硫成分。
8.一种光源装置，其特征在于，该光源装置具有 光源，其出射光；平行光化部，其使从所述光源出射的光成为平行光； 会聚部，其对所述平行光进行会聚； 光纤，其入射所述会聚后的光，并传送所入射的光；以及 镜筒，其收纳所述会聚部，并且安装所述光纤，所述镜筒是通过切削不含硫成分的材料而形成的，所述材料露出于表面。
9.根据权利要求1、2、7、8中的任意一项所述的光源装置，其特征在于， 从所述光源出射的光的波长位于400nm 780nm的区域。
10.一种框体的制造方法，所述框体收纳对从光源出射的光进行处理的光学部件或者 安装所述光学部件，其特征在于，所述框体的制造方法具有以下步骤从不含硫成分的材料切出所述框体的步骤；以及在利用氯系或溴系溶剂清洗所切出的所述框体后，利用丙酮、乙醇溶液或纯水清洗的步骤ο
11.一种框体的制造方法，所述框体收纳对从光源出射的光进行处理的光学部件或者 安装所述光学部件，其特征在于，所述框体的制造方法具有以下步骤通过使用不含硫成分的材料的模铸来形成所述框体的步骤；以及 通过不含硫成分的脱模剂，使所述框体从所述模铸中使用的模具脱模的步骤。
全文摘要
本发明的目的在于，提供一种光源装置以及框体的制造方法。该光源装置具有半导体激光器(LD)、LED、灯等的发光源、以及透镜、光纤等的传送、转印、会聚等的光学部件，将装置内的硫酸根离子量保持在低水准，由此，能够防止硫酸铵附着于光学部件。光源装置具有光源，其出射光；光学部件，其对从光源出射的光进行处理；以及框体，其收纳光学部件或者安装光学部件，通过切削不含硫成分的材料来形成框体，所述材料露出于表面。
文档编号F21V17/00GK101995623SQ20101025814
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者中川康幸, 佐藤行雄, 吉原徹, 矢部实透, 黑川博志 申请人:三菱电机株式会社