量子级联激光模块的制作方法

本发明涉及量子级联激光模块。

背景技术：

1、目前，已知有光源元件、透镜支架(laser holder)、和用于冷却光源元件的冷却风扇一体化而成的模块(例如，参照专利文献1、2)。在专利文献1中，公开了包括led单元(led基板和led封装件)、照光部(透镜组)和冷却风扇的结构。在专利文献1中记载的结构中，安装有照光部的安装构件和led基板分别固定于基座。在专利文献2中，公开了将光源模块、透镜支架和冷却风扇固定于光源支架的结构。在专利文献2中记载的结构中，光源模块和透镜支架分别固定于光源支架。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本特开2017-188256号公报

5、专利文献2：日本特开2019-096637号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、作为上述那样的模块的光源，有时使用量子级联激光器(以下，称为“qcl”)。包括qcl的模块例如用于气体的浓度测量等。例如，在上述模块与光检测器之间配置封入有测量对象的气体的气室，使从上述模块出射的激光在气室内通过，利用光检测器检测在气室内通过后的激光，从而能够测量气室内的气体的浓度(激光的吸光度)。qcl具有优异的单色性(即，优异的波长分辨率)，因此，能够适合用于上述那样的气体的浓度测量。另一方面，由于具有如上所述的优异的单色性，原理上产生光学噪声。更具体而言，由于qcl的放射端面与模块所包括的透镜的界面之间的干涉成分而产生条纹噪声(干涉噪声)。

3、如果qcl与透镜之间的光学条件(例如，法布里-珀罗谐振器长度)在时间上不变动，则能够将上述光学噪声作为不变量来处理，因此，能够通过背景(background)运算来去除上述光学噪声。但是，在如上述那样模块包括冷却风扇的情况下，有可能在由冷却风扇的振动引起的qcl的振动与透镜的振动之间产生偏差。特别是，在如上述专利文献1、2中记载的结构那样，光源和透镜分别固定于底座(base)构件(即，专利文献1中的基台和专利文献2中的光源支架)的情况下，qcl的振动和透镜的振动不为同相位，qcl与透镜的位置关系(即，光路长度)容易随时间变动。在该情况下，由于上述光学条件随时间而变动，因此，无法将上述光学噪声作为不变量来处理。即，无法通过背景运算去除光学噪声。因此，上述那样的测量中的灵敏度(检测极限)受到限制。

4、因此，为了抑制成为上述光学条件的时间上的变动的主要原因的振动的产生，也考虑使用不产生振动的水冷套等来代替冷却风扇。但是，在该情况下，需要用于使冷却水循环的装置，因此，模块整体大型化和复杂化，并且维护检修成本也增大。

5、因此，本发明的一个方面的目的在于，提供一种量子级联激光模块，在包括冷却风扇的结构中，能够降低由光学条件的时间上的变动而引起的光学噪声。

6、用于解决问题的手段

7、本发明的一个方面的量子级联激光模块包括：封装件，其容纳量子级联激光元件，并设置有将从量子级联激光元件出射的激光取出到外部的窗构件；透镜保持构件，其保持入射有从窗构件出射的激光的透镜；冷却风扇，其冷却封装件；和底座，其保持封装件、透镜保持构件和冷却风扇，封装件和透镜保持构件通过共同的轴构件相对于底座紧固在一起。

8、上述量子级联激光模块为了冷却封装件而包括冷却风扇。根据这样的结构，与设置其他方式(例如，水冷方式)的冷却机构的情况相比，能够实现模块的小型化和简化。另外，在上述量子级联激光模块中，作为光源的封装件、和透镜保持构件通过共同的轴构件相对于底座紧固在一起。即，封装件和透镜保持构件通过共同的轴构件一体地固定。由此，由冷却风扇的振动而引起的振动模式在封装件与保持于透镜保持构件的透镜之间共同化。其结果是，封装件与透镜的相对位置关系的变动被抑制，封装件与透镜之间的光学条件(例如，法布里-珀罗谐振器长度)的时间上的变动被抑制。由此，能够降低由光学条件的时间上的变动而引起的光学噪声。

9、也可以是，封装件以窗构件与透镜相对的方式配置在底座与透镜保持构件之间，封装件和透镜保持构件通过透镜保持构件相对于底座紧固，而相对于底座紧固在一起。由此，能够以利用透镜保持构件和底座夹持封装件的方式，将透镜保持构件和封装件相对于底座一体地固定。

10、也可以是，还包括：配置在透镜保持构件与底座之间的间隔件，封装件具有：与底座抵接并且沿着底座延伸的凸缘，间隔件通过配置在透镜保持构件的底座侧的面与凸缘的透镜保持构件侧的面之间，而在透镜保持构件与窗构件之间形成有间隙。由此，能够防止因透镜保持构件与窗构件接触而在窗构件产生形变(变形)。其结果是，能够抑制由该形变引起的激光的劣化。

11、也可以是，凸缘具有形成于夹着窗构件的两侧的第1凸缘和第2凸缘，间隔件具有：配置在透镜保持构件的底座侧的面与第1凸缘的透镜保持构件侧的面之间的第1间隔件；和配置在透镜保持构件的底座侧的面与第2凸缘的透镜保持构件侧的面之间的第2间隔件。这样，通过在封装件与透镜保持构件之间平衡良好地配置一对间隔件(第1间隔件和第2间隔件)，能够提高封装件和透镜保持构件的物理稳定性，能够有效地抑制封装件与透镜保持构件之间的相对位置关系的变动。

12、也可以是，在透镜保持构件、间隔件、凸缘和底座分别形成有供轴构件插通的插通孔，通过利用插通于透镜保持构件、间隔件、凸缘和底座各自的插通孔的轴构件将透镜保持构件相对于底座紧固，从而将透镜保持构件、间隔件和凸缘相对于底座紧固在一起。在该情况下，通过使轴构件贯通透镜保持构件、间隔件和凸缘并插通于底座的插通孔，能够将透镜保持构件、间隔件和凸缘相对于底座一体且牢固地固定。由此，能够有效地抑制封装件与透镜保持构件之间的相对位置关系的变动。

13、也可以是，在透镜保持构件和底座分别形成有供轴构件插通的插通孔，在透镜保持构件与底座之间配置有间隔件和凸缘的状态下，利用插通于透镜保持构件和底座各自的插通孔的轴构件将透镜保持构件相对于底座紧固，从而将透镜保持构件、间隔件和凸缘相对于底座紧固在一起。在该情况下，通过使轴构件贯通透镜保持构件并插通于底座的插通孔，并利用透镜保持构件和底座夹持配置于它们之间的间隔件和凸缘，从而能够将透镜保持构件、间隔件和凸缘相对于底座一体且牢固地固定。由此，能够有效地抑制封装件与透镜保持构件之间的相对位置关系的变动。

14、也可以是，间隔件由热传导率比基体低的材料形成。由此，能够使在封装件产生的热不向间隔件侧而向底座侧高效地释放。

15、发明效果

16、根据本发明的一个方面，能够提供一种量子级联激光模块，其在包括冷却风扇的结构中，能够降低由光学条件的时间上的变动而引起的光学噪声。

技术特征：

1.一种量子级联激光模块，其中，

2.根据权利要求1所述的量子级联激光模块，其中，

3.根据权利要求2所述的量子级联激光模块，其中，

4.根据权利要求3所述的量子级联激光模块，其中，

5.根据权利要求3或4所述的量子级联激光模块，其中，

6.根据权利要求3或4所述的量子级联激光模块，其中，

7.根据权利要求3～6中任一项所述的量子级联激光模块，其中，

技术总结
本发明的一个实施方式的QCL模块包括：封装件，其容纳QCL元件，并设置有将从QCL元件出射的激光取出到外部的窗构件；透镜保持构件，其保持入射有从窗构件出射的激光的透镜；冷却风扇，其冷却封装件；和底座，其保持封装件、透镜保持构件和冷却风扇。封装件和透镜保持构件通过共同的螺纹构件相对于底座紧固在一起。

技术研发人员：秋草直大,道垣内龙男
受保护的技术使用者：浜松光子学株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12