专利名称：相干光源及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有半导体激光器和光波导器件，并将其固定在管壳内的相干光源及其制造方法。
背景技术：
作为小型短波长光源，利用半导体激光器和伪相位匹配(以下称『QPM』)方式光波导型第二谐波发生(以下称『SHG』)器件(光波导型QPM-SHG器件)的相干光源引起了人们的注意(参照山本等的optics Letters Vol.16，No.15，1156(1991))。
图12是使用光波导型QPM-SHG器件的SHG蓝色光源结构概略图。
如图12所示，在该SHG蓝色光源中，作为半导体激光器使用了具有分布布拉格反射器(以下称『DBR』)区的波长可变DBR半导体激光器54。波长可变DBR半导体激光器54是0.85μm带的100mW级AlGaAs系列波长可变DBR半导体激光器，具有活性层区56和相位调整区57以及DBR区58。通过同时改变流向相位调整区57和DBR58的注入电流来连续地改变振荡波长。
作为波长变换元件的光波导型QPM-SHG器件55由形成在0.5mm厚的X板MgO掺杂LiNbO3衬底59上的光波导60和周期性分极反转区61构成。光波导60是通过在焦磷酸中进行质子交换而形成的。另外，周期性的分极反转区61是通过在X板MgO掺杂LiNbO3衬底59上形成梳子型电极后施加电场而制成的。
在上述结构的SHG蓝色光源中，安装在Si底座62上的波长可变DBR半导体激光器54和光波导型QPM-SHG器件55，使光源对100mW的激光输出有60mW的激光与光波导60结合。其次，通过控制流向波长可变DBR半导体激光器54的相位调整区57和DBR区58的注入电流将振荡波长固定在光波导型QPM-SHG器件(波长变换器件)55的相位匹配波长的允许范围内。利用该SHG蓝色光源能够获得425nm波长、10mV左右的蓝光，该蓝光的横振荡模为TE00振荡模时具有衍射界限的集光特性，噪声特性中的相对噪声强度也很小，在-140dB/Hz以下。
通常，在半导体激光器中，对于从光盘等外部反射回来的光会产生强噪声增加的反回光噪声。可是在SHG蓝色光源中，由于蓝色光通过波长变换被引到了外部，所以不产生该反回光噪声。而作为基本波的半导体激光却因反回光而噪声增大，所以需要减小射向半导体激光器的反回光。即，要减小来自光波导型QPM-SHG器件的反回光。
为了减小来自光波导型QPM-SHG器件的反回光，有人提出了通过将器件的射出端面切成斜面的方法(特开2000-171653)。通过将射出端面斜切成6°，可将反回光量减小到几百分之一左右，这样就会实现稳定的输出工作和噪声的降低。
在这种斜切的光波导型QPM-SHG器件和半导体激光器构成的SHG蓝色光源中，从射出端面获得的光束会因斯涅尔定律而向斜方向弯曲。将该SHG蓝色光源用于光盘装置等时，需要进行控制，使射出的光束垂直于管壳的射出端面即射出窗。通常，在射出端面上装有射出窗(透明玻璃等)，若射出的光不与射出窗垂直，则在对该光进行聚光时会产生像散差。即，需要高精度地控制射出角和发光位置。其次，若这样高精度地控制射出角和发光位置，还可以提高光的传播效率。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而实施的，目的是提供一种能够高精度地控制射出角和发光位置的相干光源及其制造方法。
为了达到上述目的，本发明相干光源第一结构的一种相干光源，在底座上至少安装了半导体激光器和光波导器件，并将上述底座固定在管壳内而构成，其特征在于，在上述管壳设有在固定上述底座时的位置固定装置。该相干光源的第一结构高精度地形成基准标记，以形成在管壳底座固定面上的基准标记为基准来固定底座，由此来实现高精度地调整射出角和发光位置的相干光源。
另外，在上述本发明的相干光源的第一结构中，最好是在固定上述底座时，使上述光波导器件的射出面与由上述基准标记检测出的基准线或由连接两个以上基准点的线决定的假想基准线大致平行。
另外，在上述本发明相干光源的第一结构中，最好是在上述光波导器件上的以光波导为中心在波导方向对称的位置上，形成调整标记。这种理想结构可以通过求出两个调整标记之间的中线来检测出光波导的位置。另外，此时，最好是上述调整标记为平行地形成在上述光波导两侧的条形标记，上述光波导位置为上述两个条形标记的中线。因为这种理想结构不论光波导器件射出端面的位置如何，调整标记总是在射出端面的两侧，所以能够高精度地检测出光波导位置。
本发明相干光源的第二结构的特征为，至少将半导体激光器和光波导器件装在底座上，并将上述底座固定在管壳内，且上述光波导器件上的光波导与上述光波导器件的射出端面构成的角θ(＜90°)、上述光波导的有效折射率n、以及上述管壳的射出端面或射出窗的法线与上述基准线构成的角θ3大致满足以下的(式10)～(式12)的关系。
(式10)θ1＝90°-θ(式11)θ2＝sin-1(n×sinθ1)(式12)θ3＝90°-θ2该相干光源的第二结构能够将射出的光束控制得与管壳的射出端面垂直。
另外在上述本发明相干光源的第二结构中，最好是在上述光波导器件上的以光波导为中心在波导方向对称的位置上形成调整标记。另外，此时最好是上述调整标记为平行地形成在上述光波导两侧的条型标记，上述光波导位置为上述两个条形标记的中线。另外，此时最好是由上述调整标记检测出的上述光波导和上述光波导器件射出端面构成的角θ在87°以下。另外，此时固定上述底座时，最好是使由上述调整标记检测出的上述光波导与上述光波导器件射出端面的交点，大致位于经过由上述基准标记检测出的基准点或由两个以上的基准点决定的假想点的上述底座固定面的法线上。另外，此时最好是上述基准点形成在相对于上述管壳的光的射出方向左右不对称的位置上。若在左右对称的位置上形成基准点，管壳的一侧会剩余空间，难以制造小型管壳。
另外，在上述本发明相干光源的第二结构中，上述光波导器件最好是利用产生第二谐波的波长变换器件。
另外，在上述本发明相干光源的第二结构中，最好上述光波导器件是利用产生第二谐波的波长变换器件，上述有效折射率n是对上述第二谐波光的有效折射率。这是因为，在从管壳射出的光中，所利用的光是谐波光，而谐波光需要垂直于管壳射出端面的缘故。
另外，在本发明相干光源的第一或第二结构中，上述管壳最好是由金属、塑料、或陶瓷中的至少一种制成。
另外，在本发明相干光源的第一或第二结构中，上述基准标记最好是形成在上述管壳的底座固定面上的凹凸。
另外，在本发明相干光源的第一或第二结构中，上述基准标记最好是形成在上述管壳的底座固定面上的反射体或光吸收体。这是因为，用塑料或陶瓷作为管壳材料时，凹凸的反差小，难以检测的缘故。另外，作为反射体，可以使用Au等蒸镀膜。另外，在整个管壳上镀金，只留出基准标记部分，也可以起到光吸收体的作用。这样就可以高精度地检测基准标记。
另外，在本发明相干光源的第一结构中，最好是在上述管壳的射出端面上形成用于透光的射出窗，且上述基准标记为经过上述射出窗中心的上述射出窗的法线。这种理想结构能够对管壳高精度地调整发光点位置，而且以管壳外侧的面作为基准面时，也能控制发光点位置，所以将其固定在使用相干光源的装置上时十分方便。另外，此时最好是能从上述射出窗中检测出上述基准标记。用手操作固定了光波导器件的底座时，有时会遮挡从上面检测，但该理想结构可以从射出窗观察，所以不需要手操作，因而十分方便。
本发明相干光源的第三结构的特征为，至少将半导体激光器和光波导器件装在底座上，并将上述底座固定在管壳内，在上述管壳的射出端面上形成用于透光的射出窗，且形成在左右不对称的位置上。若在左右对称的位置上形成射出窗，则在管壳的一侧会有剩余空间，难以制造小型管壳。
本发明相干光源的第四结构的特征为，至少将半导体激光器和光波导器件装在底座上，并将上述底座固定在管壳内，上述光波导器件上的光波导和上述管壳的侧面大致平行，同时在上述管壳的射出端面上形成用于透光的射出窗，且上述管壳侧面与上述射出窗不垂直，上述光波导与上述光波导器件射出端面构成的角θ(＜90°)、上述光波导有效折射率n、以及上述管壳的上述射出窗法线与上述光波导器件的射出端面构成的角θ3大致满足以下(式13)～(式～15)的关系。
(式13)θ1＝90°-θ(式14)θ2＝sin-1(n×sinθ1)(式15)θ3＝90°-θ2本相干光源的第四结构将底座固定在管壳内时，可以使半导体激光器与安装了光波导器件的底座，即光波导与管壳侧面平行，所以可以使管壳变窄，体积变小。
本发明相干光源的第五结构的特征为，至少将半导体激光器和光波导器件装在底座上，并将上述底座固定在管壳内，在上述管壳的一部分形成固定上述底座时的基准面。本相干光源的第五结构通过将光波导器件的射出端面碰接在基准面上的简单操作就可以高精度地控制出射角和发光位置。
另外，在上述本发明相干光源的第五结构中，上述光波导器件的射出端面最好是与上述基准面接触。
另外，本发明相干光源的制造方法的特征为，至少将半导体激光器和光波导器件装在底座上，并将上述底座固定在管壳内，以形成在上述管壳的底座固定面上的基准标记或由两个以上的基准点决定的假想基准线或假想基准点为基准，固定上述底座。
另外，在上述本发明相干光源的制造方法中，最好是在固定上述底座时，使上述光波导器件的射出面与由上述基准标记检测出的基准线大致平行。
另外，在上述本发明相干光源的制造方法中，最好是在以上述光波导器件上的以光波导为中心在波导方向对称的位置上形成调整标记，由上述调整标记检测出的上述光波导与上述光波导器件的射出端面构成的角度θ(＜90°)、上述光波导的有效折射率n、以及上述管壳的射出端面或射出窗与上述基准线构成的角θ3大致满足以下(式16)～(式18)的关系。
(式16)θ1＝90°-θ(式17)θ2＝sin-1(n×sinθ1)(式18)θ3＝90°-θ2另外，此时最好是利用位于上述底座固定面法线方向上的图象处理装置，测量上述光波导与上述光波导器件的射出端面构成的角θ后，利用上述(数16)、(数17)求出θ2，调整上述基准线与上述光波导器件的射出端面构成的角，使其成为所需的值。这种理想方法可以在加工光波导器件的射出端面时修正角度偏差。
另外，此时在固定上述底座时，最好是使由上述调整标记检测出的上述光波导与上述光波导器件射出端面的交点大致位于经过由上述基准标记检测出的基准点或由两个以上基准点决定的假想基准点的上述底座固定面的法线上。
图1是本发明第一实施方案的相干光源(没有管壳)结构略图；图2是构成本发明第一实施方案相干光源的光波导器件的平面图；图3是本发明第一实施方案的管壳剖面图；图4是本发明第一实施方案的管壳的其它实例剖面图(图4A中有两条假想基准线，图4B中有一条假想基准线)；图5是本发明第一实施方案的加工光波导射出端面时角度偏差修正方法的结构略图；图6是表示在本发明第一实施方案中将射出窗设在管壳的左右对称位置上的状态的结构略图；图7是表示在本发明第一实施方案中固定在管壳上的相干光源的结构略图；图8A是表示在本发明第一实施方案中固定在管壳上的相干光源的其它实例的剖面图，图8B是其管壳的剖面图；图9A是本发明第一实施方案管壳的另一实例的剖面图，图9B是检测出的图象模型图；
图10是本发明第二实施方案相干光源的结构略图；图11是本发明第三实施方案相干光源管壳的结构略图(图11A是剖面图，图11B是端面图)；图12是利用光波导型QPM-SHG器件的SHG蓝色光源结构略图。
具体实施例方式
下面利用实施方案进一步具体说明本发明。
第一实施方案图1是本发明第一实施方案相干光源的结构略图。
如图1所示，在本发明实施方案中，作为基本波的半导体激光，由具有分布布拉格反射器(以下称『DBR』)区8和相位调整区9以及活性区10的0.85μm带100mW级AlGaAs系列波长可变DBR半导体激光器1来产生。该波长可变半导体激光器1可以通过同时改变流向相位调整区9和DBR区8的注入电流来连续地改变振荡波长。另外，作为光波导器件使用了伪相位匹配(以下称『QPM』)方式的光波导型第二谐波发生(以下称『SGH』)器件(光波导型QPM-SHG器件)2。该光波导型QPM-SHG器件2由形成在0.5mm厚的X板MgO掺杂LiNbO3衬底3上的光波导4和与其正交的周期性的分极反转区5构成。光波导型QPM-SHG器件2可以利用大的非线性光学常数，而且是光波导型，可以作为长的相互作用长度，所以能够实现高变换效率。另外，如图2所示，在光波导型QPM-SHG器件2上的以光波导4为中心在波导方向对称的位置上形成了调整标记6。即，该调整标记6在光波导4的两侧与光波导4平行。
如上所述，本实施方案的相干光源是由波长可变DBR半导体激光器1和光波导型QPM-SHG器件2构成的SHG蓝色光源。波长可变DBR半导体激光器1和光波导型QPM-SHG器件2固定在Si底座7的上表面上，前者的活性层面与后者的光波导的形成面对置。
下面说明光波导型QPM-SHG器件的制作方法。
如上所述，光波导型QPM-SHG器件2由形成在0.5mm厚的X板MgO掺杂LiNbO3衬底3上的光波导4和与其正交的周期性的分级反转区5构成(参照图1、图2)。周期性的分级反转区5是通过在X板MgO掺杂LiNbO3衬底上形成梳子形电极后施加电场而形成的。光波导4形成在与周期性的分极反转区5正交的方向，此时，调整标记6也同时形成。即，在X板MgO掺杂LiNbO3衬底3上蒸镀Ta膜，通过曝光工序和干刻工序同时形成用于形成光波导4的5μm宽的条形掩膜和调整标记6。然后，通过在焦磷酸(200℃，7分钟)中进行质子交换、退火处理(330℃，200分钟)形成光波导4。然后，用抗蚀层掩盖调整标记，通过湿刻去除Ta膜。最后，通过形成SiO2保护膜来制作出形成了调整标记6的光波导型QPM-SHG器件2。
如图2所示，本实施方案的光波导型QPM-SHG器件2的射出端面被切成了斜面。光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ最好在87°以下，在本实施方案中设定θ＝84°。这样，反回波长可变DBR半导体激光器1的光量会减小到千分之一左右。另外，为了实现与波长可变DBR半导体激光器1的高效率光耦合，使光波导型QPM-SHG器件2的射出端面垂直于光波导4。另外，在光波导型QPM-SHG器件2的射出端面上形成了对蓝色光的无反射涂层。
在本实施方案中，作为调整标记6使用了条形标记。即，在两个条形标记的中线上形成了光波导4。条形标记不论光波导型QPM-SHG器件2射出端面的位置如何，总是在射出端面的两侧，所以其形状适合于高精度地检测光波导4的位置。调整标记6是在形成光波导4时留下Ta掩膜而形成的，所以其精度取决于形成Ta掩膜时光掩膜的制作精度，因而能够高精度地形成。因此，调整标记6与光波导4平行，通过测量调整标记6与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角度能够求出光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ。在本实施方案中，θ＝84.2°。
通过测量出的光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ求出在管壳的安装角度，将安装了波长可变DBR半导体激光器1和光波导型QPM-SHG器件2的Si底座7固定在管壳上。
图3是用于本实施方案的管壳的剖面图。
如图3所示，在管壳11的Si底座固定面上形成了基准标记(基准线A)。基准线A与光波导4和光波导型QPM-SHG器件2的射出端面的设定角θ＝84°对应。在X板MgO掺杂LiNbO3衬底3上的质子交换光波导4中，对谐波光(蓝色光)的有效折射率n为2.32。
在此，使用对谐波光(蓝色光)的有效折射率是因为，从管壳11射出的光中被利用的光是谐波光，而射出的谐波光需要垂直于管壳11的射出端面即射出窗的缘故。因此，在图2中，光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ＝84°(＜90°)时，蓝色光沿满足以下(式19)、(式20)的θ2的方向从端面射出。
(式19)θ1＝90°-θ(式20)θ2＝sin-1(n×sinθ1)另外，基准线A与管壳11的射出端面的法线构成的角θ3由以下的(式21)决定。另外，在本实施方案中，管壳射出端面与用于透光的射出窗平行。
(式21)θ3＝90°-θ2将具体数字代入上述(式19)～(式21)中可求出基准线A与管壳11的射出端面的法线构成的角θ3为75.97 °。
如图3所示，在管壳11的射出端面上设置了用于透光的射出窗12。在管壳11的Si底座固定面上形成了基准标记(基准线A和基准线B)。在此，基准线B为射出窗12的法线。
利用位于管壳11的SHG蓝色光源安装面的法线方向的图象处理装置来调整光波导型QPM-SHG器件2，使其射出端面与管壳11的基准线A平行。另外，将SHG蓝色光源的发光点D(参照图2)调到指定位置上。如图2所示，在本实施方案中，光波导4位于两个条形标记(调整标记6)的中线上，因此，该中线与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面的交点为发光点D。另外，基准线A与基准线B的交点为用于调整发光点D的基准点C，该基准点C设置在对管壳11的光射出方向左右不对称的位置上。利用图象处理装置调整发光点D和基准点C，使两者一致，然后用粘合剂将SHG蓝色光源的Si底座7固定在管壳11上。即，固定Si底座7时，使由调整标记6检测出的光波导4和光波导型QPM-SHG器件2的射出端面的交点(发光点D)位于经过基准线A和基准线B的交点(基准点C)的Si底座固定面的法线上。
另外，在本实施方案中，以基准线A与基准线B的交点作为用于调整发光点D的基准点C，但是也可以不形成基准线A与基准线B，而是在形成两个以上的基准标记(基准点)时，把连接基准标记的假想线想象成基准线A和基准线B来求出用于调整发光点D的基准点C。此时，也可以形成实际的基准点C。
下面利用图4说明实际形成两个以上的基准标记时，求出假想基准线A’、B’的结构和方法。
在图4所示的管壳11中，作为连接两个以上基准点而决定的假想基准线，利用了从两个基准标记(基准点E和基准点F)得出的假想基准线A’和从两个基准标记(基准点G和基准点H)得出的假想基准线B’。另外，从假想基准线A’和假想基准线B’可得出假想基准点C’。然后，通过调整使假想基准线A’和光波导型QPM-SHG器件2(参照图2)的射出端面平行，且使发光点D(参照图2)与假想基准点C’一致，从而能够高精度地调整从光波导型QPM-SHG器件2射出的谐波光对管壳11的发光点D和发光方向。
图4A所示的基准标记为形成在管壳11侧面的三角形突起。此时，可以以三角的顶点作为基准，所以能够获得高精度的假想基准线。另外，因为将SHG蓝色光源的Si底座7(参照图1)固定在管壳11后，也能检测出假想基准线A’，所以，固定Si底座7后，检查也容易进行。
在图4B所示的管壳11中，作为连接两个以上基准点而决定的假想基准线，利用了从两个基准标记(基准点E和基准点F)得出的假想基准线A’。另外，从形成在管壳11的Si底座固定面上的基准点I能够得出基准点C’。然后，通过调整使假想基准线A’和光波导型QPM-SHG器件2(参照图2)的射出端面平行，且使发光点D(参照图2)与假想基准点C’一致，从而能够高精度地调整从光波导型QPM-SHG器件2射出的谐波光对管壳11的发光点D和发光方向。
作为管壳11的材料可以使用金属、塑料、陶瓷等。
另外，基准线A、B等基准标记，例如可以通过将管壳11的Si底座固定面加工成凹凸状来形成。另外，作为基准标记，也可以使用反射体和光吸收体。这是因为用塑料或陶瓷作为管壳11的材料时，凹凸的反差小，不易检测的缘故。另外，反射体可以用Au等蒸镀膜。例如，可以通过对整个管壳镀金而只留出基准标记部分来起光吸收体的作用。然后，由此来高精度地检测基准标记。
象本实施方案这样，通过形成光波导4时留出Ta掩膜来形成调整标记6时，由于能够对光波导4高精度地形成调整标记6，所以也能够高精度地检测出发光点D的位置。这样，将SHG蓝色光源的Si底座7固定在管壳11上时，不仅对射出角，还能对发光点D的位置进行高精度地调整。
另外，在本实施方案中，调整标记6使用了条形标记，但只要中心对光波导4对称，即便是角形、圆形、十字形等标记也能获得同样效果。
象本实施方案这样，可以通过使发光点D和基准点C(或假想基准点C’)一致来决定对SHG蓝色光源管壳11的发光点位置。因为在用于光盘等装置时，可以简化瞄准透镜等光学系统的位置调整，所以，其作用很大。
在本实施方案中使用的光波导型QPM-SHG器件2中，光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ，对于84°的设定，实际为84.2°。因此射出角θ2为13.56°。所以，蓝色光对管壳11的射出窗12(或射出端面)以0.47°角射出。光盘装置等所需的射出方向的允许误差为±1°左右，因此该值满足。
可是，光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ有时会因加工方法而产生偏差。下面说明此时的调整方法和安装方法。
首先，利用位于管壳11的SHG蓝色光源安装面的法线方向的图象处理装置来测量光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ。然后，用上述(式19)、(式20)求出射出角θ2。光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ为85°时，射出角θ2为11.67°。因此，将基准线A与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ4调整为2.36°，就可以修正加工光波导型QPM-SHG器件2的射出端面时的角度偏差。修正加工光波导型QPM-SHG器件2的射出端面时的角度偏差后，利用图象处理装置调整光波导4的发光点D和管壳11的基准点C，使两者一致，然后利用粘合剂将SHG蓝色光源的Si底座7固定在管壳11上。由此，将射出角θ2的偏差减小到了极限。
在本实施方案中，通过将光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角度设定成84°，将返回光量减小到500分之一，对于射出端面的无反射(AR)涂层的反射率0.5％，将返回光量减小到了0.001％。因此，实现了稳定的波长可变特性和噪声光的减小。
将在底座上安装半导体激光器和光波导器件而构成的相干光源固定在管壳上时，使射出方向倾斜于底座的主要因素有以下几项。
(1)半导体激光器的安装角度(2)光波导器件入射端面的加工精度(3)光波导器件射出端面的倾斜角及其加工精度上述主要因素中的(1)和(2)可以象本实施方案那样通过调整射出端面和管壳的基准线来解决，所以本发明的实用效果很大。另外，上述主要因素(3)也可以通过测量光波导与射出端面构成的角度，修正基准线来解决，所以本发明的实用效果很大。
以底座为基准将底座固定在管壳上时，因上述(1)～(3)的因素使发光点和射出角对于管壳出现偏差。象本实施方案那样，通过在管壳上形成基准线和基准点，在光波导型QPM-SHG器件上形成高精度的调整标记，就可以调整对管壳的发光点和射出角。这样，通过减小对管壳的发光点和射出角的偏差来减小用于光盘装置等时的光利用效率的偏差，从而可以减小在考虑成品率时所需的光输出，其实用效果很大。
通常，在半导体激光器中会有因从外部返回的光而使噪声增大的现象。另外，在光盘装置等中，需要噪声小的相干光源。由半导体激光器和光波导器件(波长变换器件)构成的SHG光源，由于使用波长变换的谐波，所以从外部返回的光不会使半导体激光器的噪声增大。可是，若有从波长变换器件返回的光，就会产生同样的噪声增大现象。如特开2000-171653所公开的那样，可以通过将光波导型波长变换器件的射出端面切成斜面来减小从波长变换器件的射出端面返回的光。将波长变换器件的射出端面切成斜面的结构尤其对利用了第二谐波发生(SHG)的波长变换器件有效，由此可以实现低噪声的短波光源。象本实施方案那样，通过在形成了基准线和基准点的管壳上，安装由半导体激光器和将射出端面切成斜面的光波导型波长变换器件构成的SHG光源，可以减小对管壳的发光点和射出角的偏差，其效果很大。
在本实施方案中，光波导器件的光波导和射出端面构成的角度为84°。由此，实现了波长变换特性稳定、噪声小的谐波光的产生。以现有的技术，能将AR涂层的反射率控制在0.1％左右。光波导与射出端面构成的角度为86°时，返回光可减小到百分之一左右。因此，象本实施方案那样，由于可以将返回光减小到0.001％左右，所以能够实现波长特性稳定、噪声小的谐波光的产生。
本实施方案的管壳特征为，射出窗不在对管壳的射出端面中心对称(左右对称)的位置上，基准线B也不在中心对称(左右对称)的位置上。如图6所示，基准线B在中心对称的位置上时，管壳11的一侧(在图6中为下部)会剩余空间，难以制作小型的管壳11。所以，作为用于由将射出端面切成斜面的光波导器件构成的SHG光源的管壳，象本实施方案那样设置左右不对称的射出窗12，在实际运用中更有效。
将相干光源用于光盘装置等信息处理装置上时，光的射出方向需要垂直于管壳的射出端面即垂直于射出窗。这是因为，若在发散光的光路中插入透明的板，聚光时会产生像散差的缘故。
在图7所示的相干光源中，射出窗12垂直于管壳11的侧面，可以获得平行于管壳11的射出光。可是，通过将管壳11的射出端面或射出窗12设计成斜面(通过使管壳11的侧面不垂直于管壳11的射出端面或射出窗12)可以进一步减小体积。图8示出了该结构。利用图2来说明蓝色光的射出方向。
在图2中，当光波导4与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面构成的角θ＝84°(＜90°)时，蓝色光从端面以满足以下(式22)、(式23)的角θ2的方向射出。
(式22)θ1＝90°-θ(式23)θ2＝sin-1(n×sinθ1)另外，基准线A与管壳11的射出端面或射出窗12的法线构成的角θ3由以下(式24)决定。
(式24)θ3＝90°-θ2将具体数字代入上述(式22)～(式24)中可以求出基准线A和管壳11的射出端面的法线构成的角θ3为75.97°。
如图8所示，在管壳11的射出端面上设置了用于透光的射出窗12，管壳11的射出端面(射出窗12)的倾斜角θ5由以下(式25)决定。
(式25)θ5＝90°-θ3-θ1因为在本实施方案中θ1＝6°，所以θ3＝75.97 °，由上述(式25)可得出θ5＝8.03°。
利用图8所示的结构，将Si底座7固定在管壳11内时，可以使安装了波长可变DBR半导体激光器1和光波导型QPM-SHG器件2的Si底座7即光波导与管壳11的侧面平行，所以可以使管壳变窄，实现小型化。
另外，在图8所示的结构中，管壳11的射出端面与用于透光的射出窗12平行，但是将管壳11的剖面设计成长方形也能够获得同样效果。此时，使基准线A与射出窗12的法线构成的角成为θ3即可。
在图8所示的结构中，也可以通过调整使基准线A与光波导型QPM-SHG器件2的射出端面平行，再使基准点C与发光点D(参照图2)一致，由此可以高精度地调整对管壳11的光的发光点D和发光角。所以，在安装在光盘装置等光信息处理装置上时，可以减小光利用效率的偏差，从而在考虑成品率时可以减小光输出，其实用效果大。
另外，在图9所示的相干光源中，求出连接形成在管壳11内部的基准点的假想基准线A’和假想基准线B’，以此为基准来调整并固定安装了波长可变DBR半导体激光器1和光波导型QPM-SHG器件2的Si底座7。此时，以某个基准点为基准在检测图象内得出基准线，并以此作为由连接两个以上基准点的线决定的假想基准线，也能够高精度地控制射出角和射出位置。
图9A表示了在侧面形成了基准点的管壳的大致结构。如图9A所示，从基准点J和基准点K中可以得出假想基准点B’。图9B表示检测出的图象。如图9B所示，图象上事先形成了基准线A、基准线B、和基准点L(基准线A与基准线B的交点为M)。
因为基准线A和基准线B事先以某个角度θ3形成在检测图象上，所以，只要调整管壳11使假想基准线B’和基准线B、基准点J和基准点M一致，就可以决定假想基准线A’。只要调整Si底座使光波导型QPM-SHG器件的射出端面与基准线A一致，使发光点D(参照图2)与基准点C一致，就可以控制对管壳11的射出窗12的发光点D和发光角。
此时也和图8所示的结构一样，安装在光盘装置等光信息处理装置上时，可以减小光利用效率的偏差，所以，可以减小在考虑成品率时所需的光输出，其实用效果大。
第二实施方案图10是本发明第二实施方案的相干光源的结构略图。
如图10所示，本实施方案的相干光源也和上述第一实施方案一样，是由波长可变DBR半导体激光器1和光波导型QPM-SHG器件2构成的SHG蓝色光源，波长可变DBR半导体激光器1和光波导型QPM-SHG器件2固定在Si底座上7的上面，分别与活性层面和光波导的形成面对置。另外，与上述第一实施方案一样，光波导型QPM-SHG器件2的射出端面被切成斜面。
在管壳11中设置基准面14时，使垂直于Si底座固定面13的内侧端面倾斜于管壳的长边方向。该基准面14平行于上述第一实施方案中的基准线A。其次，将安装了波长可变DBR半导体激光器1和光波导型QPM-SHG器件2的Si底座7固定在管壳内的Si底座固定面13上时，可以通过使光波导型QPM-SHG器件2的切成斜面的射出端面与基准面14接触，来将光波导型QPM-SHG器件2固定在管壳11内所需的位置上。
本实施方案不用调整图象，通过使光波导型QPM-SHG器件2的射出端面与基准面14接触的简单操作就可以决定位置，所以可以减少安装时所需的时间。
另外，基准线B等其它部分与上述第一实施方案相同，不再作说明。
第三实施方案图11是本发明第三实施方案的相干光源的管壳结构略图(图11A是剖面图，图11B是断面图)。
如图11所示，在本实施方案相干光源管壳11射出端面的左右非对称的位置上设置了用于透光的射出窗12。另外，通过在管壳11的Si底座固定面上形成凹陷沟来设置了基准标记(基准线B)，该基准线B为经过射出窗12中心的射出窗12的法线。用手操作固定了光波导型QPM-SHG器件2的Si底座，有时会从上面遮挡检测，而将基准线B设计成上述那样，就可以从射出窗12观察基准线B，所以不用手操作，非常方便。
另外，基准线A等其他部分与上述第一实施方案相同，不再作说明。
工业实用性如上所述，本发明可以实现能够高精度地控制射出角和发光位置的相干光源。
权利要求
1.一种相干光源的制造方法，其特征在于，在底座上至少安装半导体激光器和光波导器件，并将上述底座固定在管壳内，以形成在上述管壳的底座固定面上的基准标记或由两个以上基准点决定的假想基准线或假想基准点为基准固定上述底座。
2.如权利要求1所述的相干光源的制造方法，其特征在于，固定上述底座时，使上述光波导器件的射出端面大致平行于由上述基准标记检测出的基准线。
3.如权利要求1所述的相干光源的制造方法，其特征在于，由上述调整标记检测出的上述光波导与上述光波导器件的射出端面构成的角θ(＜90°)、上述光波导的有效折射率n、以及上述管壳的射出端面或射出窗的法线与上述基准线构成的角θ3大致满足以下(式7)～(式9)的关系。(式7)θ1＝90°-θ(式8)θ2＝sin-1(n×sinθ1)(式9)θ3＝90°-θ2
4.如权利要求3所述的相干光源的制造方法，其特征在于，利用位于上述底座固定面的法线方向的图象处理装置测量上述光波导与上述光波导器件的射出端面构成的角θ后，用上述(式7)、(式8)求出θ2，将上述基准线与上述光波导器件的射出端面构成的角调整成所需的值。
5.如权利要求3或4所述的相干光源的制造方法，其特征在于，固定上述底座时，使由上述调整标记检测出的上述光波导与上述光波导器件的射出端面的交点大致位于经过由上述基准标记检测出的基准点或由两个以上基准点决定的假想基准点的上述底座固定面的法线上。
全文摘要
一种高精度地控制射出角和发光位置的相干光源，将波长可变的DBR半导体激光器(1)和光波导型QPM－SHG器件(2)安装在Si底座(7)上，并将Si底座(7)固定在管壳(11)内来作为相干光源。管壳(11)的底座固定面上形成了作为固定Si底座(7)时的基准标记的基准线(A)、(B)。
文档编号H01S5/022GK1681175SQ20051005908
公开日2005年10月12日 申请日期2002年7月29日 优先权日2001年7月30日
发明者北冈康夫, 水内公典, 山本和久, 泷川信一 申请人:松下电器产业株式会社