激光装置及其制造方法

专利名称：激光装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及将半导体激光元件等激光元件和光纤等光部件组合而成的激光装置及其制造方法。
背景技术：
近些年，使用了半导体激光(LD (Laser Diode):激光二极管)元件等激光元件的激光装置被商品化，在光通信领域开始普及。作为这样的激光装置的一个例子，有将激光元件和光纤组合而成的激光模块(laser module)。在这样的激光模块中，要求以高光耦合率按照使激光元件和光纤进行光耦合的方式组合。

因此，在这样的激光模块中，为了从激光元件射出的激光更多地被导入至光纤，正确地进行激光元件的射出面(射出激光的面)和光纤的前端部的对位变得重要。另外，使激光元件的射出面以及光纤的前端部的位置保持对位的状态变得重要。作为上述那样的激光模块，已知有例如专利文献I所记载的激光模块。在专利文献I所记载的激光模块中，激光元件(laser)和光纤(optical fiber)被配置在相同的基板(substrate)上。更具体而言,激光元件被固定在被固定于基板上的激光辅助支架(lasersubmount)上。同样,光纤被固定在被固定于基板上的光纤辅助支架(fiber submount,光纤支承部件)上。在专利文献I所记载的激光模块中，激光元件以及光纤在进行了对位的状态下，通过焊接被固定在各自的辅助支架上。由此，能够使激光元件的射出面以及光纤的前端部的位置保持进行了对位的状态。然而，光纤向光纤辅助支架的固定通过上述的焊接进行，此时不仅需要使焊料的温度上升至溶熔点以上，还需要使光纤辅助支架的温度，特别是使焊料扩散的焊料固定部的温度充分上升。这是因为若焊料固定部的温度低，则不能够使焊料均衡扩散至焊料固定部整体。另外，一般从激光元件射出的激光的射出面的纵向(与激光元件的活性层正交的方向)的扩展角的半高全宽(FWHM :Full Width at Half Maximum)为40°左右，射出面的横向(与激光元件的活性层平行的方向)的扩展角的半高全宽为10°左右(例如参照非专利文献I、非专利文献2)。即，与横向的扩展相比，激光的纵向的扩展变大。因此，如上述的非专利文献I、非专利文献2所记载的那样，一般使光纤的前端部形成为楔子形状，在其前端部附加透镜功能，从而使在纵向大幅扩展的激光高效地入射至光纤的纤芯部。从而，能够抑制从激光元件射出的激光不被导入至光纤的纤芯部，而照射至用于将光线固定于光纤辅助支架的焊料周边，或抑制导入至光纤的包层部。专利文献专利文献I:美国专利第6，758，610号说明书(2004年7月6日登录)非专利文献
非专利文献 I:Xiaodong Zeng and Yuying An, Coupling light from a laserdiode into a multimode fiber, APPLIED OPTICS, Optical Society of America, August2003，Vol. 42，No. 22非专利文献2:Min_Ching Lin et al. , High-Power Laser Module withHigh Coupling Wedge-Shaped Fiber,Opto-Electronics and CommunicationsConference,2008 and the 2008 Australian Conference on Optical FiberTechnology, OECC / ACOFT 2008，Joint conference of the Volume, Issue, 7-10 July2008 Pages 1-2.

发明内容
然而，在上述的专利文献I所记载的激光模块中，存在在光纤辅助支架上使用 ZrO2, Al2O3等隔热材料的情况下，焊料的温度上升，其结果，焊料本身熔融，或光纤被加热，其特性恶化的课题。在光纤辅助支架中使用了非隔热材料时焊料的温度上升的理由如以下所述。即如上所述那样，从激光元件射出的激光的全部不被导入至光纤的纤芯部，其一部分直接照射至用于将光纤固定于光纤辅助支架的焊料，或导入至光纤的包层部。而且，直接照射至焊料的激光使焊料发热。在光纤辅助支架中使用了非隔热材料的情况下，在焊料产生的热经由光纤辅助支架被散热至基板，但在光纤辅助支架中使用了隔热材料的情况下，这样的散热不会迅速进行，在焊料产生的热滞留在光纤辅助支架内。其结果，导致焊料的温度上升。另外，被导入至包层部的激光从包层漏出，使光纤的金属覆盖部件发热。在光纤辅助支架中使用了隔热材料的情况下，在金属覆盖部件产生的热传导至焊料后，不被传导至光纤辅助支架而滞留在焊料内，导致焊料的温度上升。具体而言，从激光元件射出的激光中，实际被导入至光纤的纤芯部的为全发光量中的90%左右。因此，剩余的10%左右的激光直接照射至焊料，或被导入至光纤的包层部。并且，预计激光元件越发高输出化，与此相伴直接照射至焊料，或导入至光纤的包层部的激光的强度不断增大。激光元件的输出现在已经在10W以上，该情况下，不被导入至光纤的纤芯部的激光为IW以上，成为不能够忽略上述那样的对焊料的影响的状况。这样不被导入至光纤的纤芯部，而直接照射至焊料的激光、被导入至光纤的包层部的激光分别使焊料的温度上升。其结果，导致上述那样的焊料的熔融、光纤的加热、光纤的特性恶化。另外，担心虽不至于光纤的特性恶化，但若焊料的温度上升到需要以上，则焊料软化，光纤的位置变动。该现象在因上述的激光元件的射出光的扩展角、光纤的前端部的透镜形状，在光纤的位置在激光元件的射出端面的纵向错位的情况下特别显著。因此，高效地对来自对光纤进行固定的焊料的发热进行散热，在提高激光元件的高输出化方面是非常重要的事。因此，为了高效地对来自焊料的发热进行散热，在上述的专利文献I的激光模块中，光纤辅助支架中使用导热率高的非隔热材料是有效的。但在光纤辅助支架中单纯使用非隔热材料的情况下，存在下次在使用焊料将光纤安装于光纤辅助支架时，不能够使光纤辅助支架的焊料固定部的温度均匀且充分上升，其结果，产生不能够使焊料扩散至光纤辅助支架的焊料固定部全体这样新的课题。
在将光纤安装于光纤辅助支架时，利用来自用于该安装另外准备的激光源的激光照射产生热，使用该热进行焊接。但若光纤辅助支架中使用非隔热材料，通过该激光照射产生的热不会滞留在配置了焊料固定部的光纤辅助支架的上表面内(以下仅称“光纤辅助支架面内”。)而散发热量。因此，不能够使光纤辅助支架面内的温度充分上升，另外不能够使光纤辅助支架面内的温度梯度减小。本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供能够使将光纤固定于焊料固定部时的向焊料固定部的热供给、从激光元件向光纤的纤芯部导入激光时的来自焊料固定部的散热均稳定化，且具有高安装可靠性的激光装置以及其制造方法。为了实现上述目的，本发明的激光装置具备激光元件，其具有射出激光的射出面；光纤，其具有与上述激光元件的上述射出面对置地配置的前端部；支承部件，其是支承上述光纤的支承部件，由非隔热材料构成，且具有利用焊料固定上述光纤的焊料固定部，上述支承部件包含与散热部件热接触的接触部位，上述焊料固定部以隔着在将上述光纤固定 于上述焊料固定部时从与上述激光元件不同的激光元件照射激光的区域而位于与上述接触部位相反侧的方式离开上述接触部位，且与上述散热部件在空间上分离。在上述的激光装置中，由于支承部件使用非隔热材料，所以在从激光元件向光纤导入激光时，能够将被焊料固定部吸收的热从焊料固定部高效地传导至接触部位。因此，利用从激光元件的射出面射出的激光中的、未被导入至光纤的纤芯部的激光的照射，激光被直接照射至焊料而使焊料发热，或导入至光纤的包层部的激光照射光纤的金属覆盖部件，从金属覆盖部件发热，即便焊料固定部开始热的吸收，也能够高效地散放该热。但若仅将支承部件从隔热材料变更为非隔热材料，支承部件的散热效率大幅度提高，所以在为了使焊料熔融且将光纤固定于焊料固定部而照射激光时，产生从该照射区域朝向接触部位的陡峭的热梯度，从而不能够使焊料固定部的温度充分且均匀地上升，其结果，产生不能够使焊料扩散至焊料固定部全体的弊端。因此，在上述的激光装置中，采用焊料固定部离开接触部位，且与散热部件在空间上分离的构成。因此，在使焊料熔融且将光纤固定于焊料固定部时，通过向从焊料固定部与接触部位侧分离的区域(焊料固定部和接触部位所夹的区域)照射激光，在从激光的照射区域至焊料固定部侧的支承部件中，使从该激光的照射区域产生的热中的传导至焊料固定部侧的热滞留在配置了焊料固定部的支承部件内，能够使焊料固定部的温度充分且均匀上升。原因是相对于激光的照射区域，焊料固定部位于与接触部位相反侧，，所以难以产生陡峭的温度梯度。其结果，能够使焊料固定部上的焊料的扩散性更加均匀。因此，能够使将光纤固定于焊料固定部时向焊料固定部的热供给，和从激光元件向光纤的纤芯部导入激光时的来自焊料固定部的散热均稳定化，能够实现高的安装可靠性。另外，为了实现上述目的，本发明的激光装置具备台座；配设于上述台座上的激光元件和光纤；以及以上述光纤的端面与上述激光元件的射出面对置的方式支承上述光纤，且由非隔热材料构成的支承部件，上述支承部件的仅一方的端部与上述台座热接触，上述光纤被焊接至与上述支承部件的上述一方的端部相反侧的端部。
根据上述的构成，在激光装置的使用时，在使从上述半导体激光元件射出的激光入射至上述光纤的前端部时，能够使在焊料产生的热迅速转移至台座。原因是上述支承部件由非隔热材料构成，所以在焊料产生的热从上述支承部件的上述相反侧的端部(焊接了光纤侧的端部)传导至上述另一方的端部(与台座热接触的端部)，从上述另一方的端部转移至台座。同时，根据上述的构成，激光装置的制造时，能够使上述支承部件的上述相反侧的端部(焊接了光纤侧的端部)的温度均匀且充分上升，其结果，能够使用于将上述光纤焊接至上述支承部件的焊料均匀扩散至上述支承部件上。原因是上述支承部件的仅上述一方的端部与上述台座热接触(上述相反侧的端部不与上述台座热接触)，所以在上述另一方的端部和上述相反侧的端部之间的区域照射激光，加热上述支承部件的情况下，不存在将从该区域朝向上述相反侧的端部传导的热转移至上述台座的散热路径，该热滞留在上述相反侧的端部。S卩，根据上述的构成，能够应对(I)在激光装置的制造时，在将上述光纤焊接于上 述支承部件的上述相反侧的端部时，使该相反侧的端部的温度均匀且充分上升，并且(2)在激光装置的使用时，在使从上述半导体激光元件射出的激光入射至上述光纤的前端部时，使在焊料产生的热迅速转移至台座这样2个相反的要求。由此，能够实现安装可靠性比以往优良的激光装置。另外，为了实现上述目的，本发明的激光装置的制造方法是具备如下支承部件的激光装置的制造方法，上述支承部件是支承上述光纤的支承部件，由非隔热材料构成，且具有利用焊料固定上述光纤的焊料固定部，上述支承部件包含与散热部件热接触的接触部位，上述焊料固定部以隔着在将上述光纤固定于上述焊料固定部时从激光元件激光的激光照射区域而位于与上述接触部位相反侧的方式离开上述接触部位，且与上述散热部件在空间上分离，包含在利用上述焊料将上述光纤固定于上述焊料固定部时，向上述激光照射区域照射激光的工序；利用由从上述激光照射区域向上述焊料固定部侧传导的热引起的上述焊料固定部的温度上升来使上述焊料熔融的工序。在上述的激光装置的制造方法中，在使焊料熔融且将光纤固定于焊料固定部时，能够向从焊料固定部与接触部位侧分离的区域(焊料固定部和接触部位所夹的区域)照射激光。因此，在使焊料熔融且将光纤固定于焊料固定部时，向从焊料固定部与接触部位侧分离的区域照射激光，从在从激光的照射区域至焊料固定部侧的支承部件中，能够使从该激光的照射区域产生的热中的传导至焊料固定部侧的热滞留在配置了焊料固定部的支承部件内。其结果，能够使焊料固定部的温度充分且均匀地上升，所以能够使焊料固定部上的焊料的扩散性均匀。因此，能够使将光纤固定于焊料固定部时的向焊料固定部的热供给，和从激光元件向光纤的纤芯部导入激光时的来自焊料固定部的散热均稳定化，能够实现高的安装可靠性。本发明的激光装置具备具有射出激光的射出面的激光元件；具有以与上述激光元件的上述射出面对置的方式配置的前端部的光纤；支承上述光纤，由非隔热材料构成，且具有利用焊料固定上述光纤的焊料固定部的支承部件，上述支承部件包含与散热部件热接触的接触部位，上述焊料固定部以隔着在将上述光纤固定于上述焊料固定部时从与上述激光元件不同的激光元件照射激光的区域而位于与上述接触部位相反侧的方式离开上述接触部位，且与上述散热部件在空间上分离。因此，起到能够提供能够使将光纤固定于焊料固定部时的向焊料固定部的热供给，和从激光元件向光纤的纤芯部导入激光时的来自焊料固定部的散热均稳定化，具有高的安装可靠性的激光装置及其制造方法的效果。


图I是用于说明本发明的一实施方式的激光装置的示意的剖视图。图2是表示图I的激光装置的光纤支承部件的三视图，图2 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图2 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图2 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。

图3是表示图I的激光装置的光纤支承部件以及其周边部的图。图4是用于比较图I的激光装置的光纤支承部件的导热率、热阻以及热导(thermal conductance),和现有的激光装置的光纤支承部件的导热率、热阻、以及热导的表。图5是对使用焊料将光纤固定于图I的激光装置的光纤支承部件的接合焊盘的状况进行说明的图，图5 Ca)是表示用于使焊料熔融的激光在光纤支承部件执行焊料熔融的状况的图，图5 (b)是表不由具有3W / m ·。(!'的导热率的隔热材料构成的光纤支承部件的热分布(温度分布)的图，图5 (c)是由具有90W / m · °C以上的导热率的非隔热材料构成的光纤支承部件的热分布(温度分布)的图。图6是表示图I的激光装置的光纤支承部件的变形例的三视图，图6 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图6 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图6 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。图7是表示图I的激光装置的光纤支承部件的变形例的三视图，图7 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图7 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图7 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。图8是表示图I的激光装置的光纤支承部件的变形例的三视图，图8 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图8 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图8 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。图9是表示图I的激光装置的光纤支承部件的变形例的三视图，图9 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图9 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图9 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。图10是表示图I的激光装置的光纤支承部件的变形例的三视图，图10 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图10 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图10 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。图11是表示图I的激光装置的光纤支承部件的变形例的三视图，图11 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图11 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图11 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。
图12是表示图I的激光装置的光纤支承部件的变形例的三视图，图12 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图12 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图12 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。图13是表示图I的激光装置的光纤支承部件的变形例的三视图，图13 Ca)是从图I的Z方向观察的俯视图，图13 (b)是从图I的X方向观察的侧视图，图13 (C)是从图I的Y方向观察的侧视图。图14是表示图I的激光装置的光纤支承部件以及图6、8、10 13的光纤支承部件中使用Ni、Mo、Si、CuW (或者AlN)、Cu的任意一种的情况下的各自的热阻以及热导的表。图15是表示图I的激光装置的光纤支承部件的接合焊盘的温度上升和该光纤支承部件的热阻的关系的图表。
具体实施例方式基于图I 图5，按以下方式对本发明的一实施方式进行说明。激光装置100首先，基于图I以及图2，对作为本发明的一实施方式的激光装置100的构成进行说明。图I是用于说明本发明的一实施方式的激光装置100的示意的剖视图。另外，图2是表示图I所示的光纤支承部件5的三视图，图2 Ca)是从图I的Z方向观察俯视图，图2(b)是从图I的X方向观察的侧视图，图2 (c)是从图I的Y方向观察的侧视图。如图I以及图2所示，本实施方式的激光装置100具备台座(散热部件)I、半导体激光元件(激光元件)2、激光元件支承部件3、光纤4、光纤支承部件(支承部件)5、接合膜
6、接合焊盘(焊料固定部)7、焊料8、金属覆盖部件9。台座I例如是具有长方体形状的台座。能够在该台座I的上部配置密封体(省略图示)。这样，能够利用该密封体和台座I构成包住半导体激光元件2和光纤4的前端部4a的壳体。该情况下，台座I作为壳体的底板发挥功能。如后所述，在台座I上接合有激光元件支承部件3和光纤支承部件5。因此，激光振荡时在半导体激光元件2产生的热通过激光元件支承部件3被传导至台座I。同样，在光纤4产生的热、在后述的接合焊盘7产生的热通过光纤支承部件5也被传导至台座I。为了使台座I散发像这样经由激光元件支承部件3、光纤支承部件5而传导至自身的热，通常，台座I被固定在散热器上或温度调整块上。即，台座I作为用于将从激光元件支承部件3、光纤支承部件5传导至自身的热散发至散热器或者温度调整块的散热部件发挥功能。考虑台座I的散热性(热传导性)、和其制造成本，通常使用铜来形成。在半导体激光元件2上连接有激光驱动装置(省略图示)，从该激光驱动装置输入驱动电流。半导体激光元件2具有射出激光的射出面2a，该射出面2a与光纤4的前端部4a对置配置。半导体激光元件2通过从驱动装置输入驱动电流而振荡，通过该振荡从射出面2a输出激光。在本实施方式的激光装置100中，作为半导体激光元件2使用射出多模光的多模半导体激光元件。作为构成这样的多模半导体激光元件的半导体材料例如能够使用InGaAs、AlGaAs、InGaAsP0如在背景技术中所述那样,对于从输出多模光的半导体激光兀件2的射出面2a射出的激光的扩展角而言，在图I的YZ平面的半高全宽(FWHM)为40°左右，另外，在图I的XY平面的半高全宽为10°程度。即，与XY面内相比，YZ面内的半导体激光元件2的激光的扩展大。此外，在图I中，在与半导体激光元件2的射出面2a正交的面中，将与半导体激光元件2的活性层延伸的平面平行的面设为YZ面。另外，在与半导体激光元件2的射出面2a正交的面中，将与半导体激光元件2的活性层延伸的平面正交的面设为XY面。这意味着对于半导体激光元件2的射出面2a和光纤4的前端部4a的对位而言，与光纤4相对于半导体激光兀件2的射出面在X轴方向偏移的情况相比，在Z轴方向偏移会使后述的半导体激光元件2和光纤4的光耦合率更大幅度降低。原因是，如上所述那样，半导体激光元件2的激光在YZ面内的扩展大，所以对在Z轴方向产生光纤4的位置偏移的情况,和在X轴方向产生光纤4的位置偏移的情况进行比较，更多的激光没有被导入至光纤4的纤芯部。换句话说，半导体激光元件2和光纤4的光耦合率的变动在X轴方向对光纤4的 位置偏移迟钝，而在Z轴方向对光纤4的位置偏移非常敏感。根据光纤4的前端部4a所具有的透镜功能的程度，例如，允许X轴方向的光纤4的位置偏移至10 μ m左右，而仅允许半导体激光元件2的射出面2a上的Z方向上光纤4的位置偏移至I 3 μ m的程度。激光元件支承部件3的下表面与台座I接合。另一方面，在激光元件支承部件3的上表面配置有半导体激光元件2。即，激光元件支承部件3是以将半导体激光元件2配置于台座I上方的特定的位置的方式支承半导体激光元件2的部件。另外，激光元件支承部件3担负将半导体激光元件2射出激光时产生的热传导至台座I的功能。在半导体激光元件2中产生的热通过台座I (或通过安装于台座I的散热器或者温度调整块)散发至大气中。由此，抑制激光振荡时的半导体激光元件2的温度上升，其结果，半导体激光元件2的振荡稳定地进行。作为构成激光元件支承部件3的材料，例如能够使用铜钨(CuW)、钥(Mo)、氮化铝(A1N)。光纤4是用于将从半导体激光元件2射出的激光引导至激光装置100的外部的部件。在光纤4中通过其前端部4a导入从半导体激光元件2射出的激光。如图I所示，光纤4的前端部4a具有棱线沿X轴方向延伸的楔子形状。如上所述，与XY面内相比，YZ面内的半导体激光元件2的激光的扩展大。因此，需要在激光入射的光纤4的前端部4a中，使在YZ面内扩展而从半导体激光元件2的射出面2a射出的激光折射导入至光纤4的纤芯部。因此，光纤4的前端部4a被加工成楔子形状，通过该加工，赋予前端部4a透镜功能。而且，在YZ面内扩展而从半导体激光元件2的射出面2a射出的激光在入射至赋予了透镜功能的、具有楔子形状的前端部4a时折射，被导入至光纤4的纤芯部。另外，如图I所示，光纤4的前端部4a与半导体激光元件2的射出面2a对置地配置。而且，以从半导体激光元件2射出的激光中，导入至光纤4的纤芯部的激光成为最大的方式进行半导体激光元件2的射出面2a和光纤4的前端部4a的对位。S卩，以半导体激光兀件2和光纤4的光稱合率成为最大的方式进行半导体激光兀件2的射出面2a和光纤4的前端部4a的对位。光纤4例如成为包含纤芯部、该纤芯部的外侧的包层部、覆盖它们的覆盖部的、公知的3层构造即可。如上所述那样的、半导体激光元件2的射出面2a和光纤4的前端部4a的对位，具体而言是指以从半导体激光元件2射出的激光最大限度地被导入至光纤4的纤芯部的方式对从半导体激光元件2射出的激光的光轴和光纤4的纤芯部的光轴进行调心。另外，光纤4使用能够与上述的多模半导体激光元件2光耦合的多模光纤即可，例如，使用其纤芯/包层直径为100 / 125 μ m即可。光纤支承部件5以其下表面隔着接合膜6的方式与台座I接合。另一方面,在光纤支承部件5的上表面以隔着接合焊盘7的方式配置有光纤4。光纤支承部件5以将光纤4的前端部4a配置于台座I上方的特定的位置的方式支承光纤4的前端部4a。光纤支承部件5使用具有高的导热率的非隔热材料而构成。光纤支承部件5例如使用镍(Ni)、钥(Mo)、硅(Si)、铜钨(CuW)、氮化铝(A1N)、铜(Cu)等具有高的导热率的非隔热材料即可。例如，上述的非隔热材料的导热率分别为90W / m* 0C (Ni)、147W / m · °C(Mo)、160W / m · °C (Si)、200W / m · °C (CuW、A1N)、400W / m · °C (Cu)。另外，作 为他们以外的非隔热材料，例如能够使用Ni - ceramic、碳化硅(SiC，257W / m· °C)、氧化铍(BeO, 285W / m · °C )、立方氮化硼(Cubic boron nitride, 1300W / m ·Κ)、金刚石(2200W /m*°C)0作为这样的非隔热材料具有的导热率，优选50W / m· °C以上。另一方面，相对于这样的非隔热材料作为具有低的导热率的隔热材料，例如能够列举二氧化硅(IW / m*°C)、玻璃陶瓷(Macor) (2ff / m · °C )、氧化错(Zirconia) (3ff / m · °C)等。光纤支承部件5使用具有这样的高的导热率的非隔热材料而构成，所以能够将使激光入射至光纤4时产生的热高效地传导至台座I。当然，构成光纤支承部件5的非隔热材料并不局限于上述的材料。主要是光纤支承部件5使用与导热率极低的玻璃等隔热材料相比具有高的导热率的非隔热材料即可。而且，激光入射至光纤4时产生的热通过台座I被散发。由此,抑制激光传导时的光纤4的温度上升，光纤4的配置被稳定地支承。另外，如后所述，从激光元件2射出的激光中的、直接照射至焊料8的激光使焊料8发热。另外，从激光元件2射出的激光中的、被导入至光纤4的包层部的激光从包层部漏出，使后述的金属覆盖部件9发热。而且，这些热被固定光纤4的接合焊盘7吸收，经由光纤支承部件5从台座I散放。如图2所示，光纤支承部件5由具有配置光纤4的上述的上表面的梁部(平板状部)5a，和具有与台座I接合的上述的下表面的柱部(保持部)5b构成。而且，该柱部5b与梁部5a的沿短边方向延伸的端部的一方侧连结配置。梁部5a和柱部5b —体成型，这里，为便于说明，将光纤支承部件5分为2个部分，即分成上述的梁部5a和上述的柱部5b。梁部5a具有平板形状，柱部5b具有长方体形状。因此，如图2 (c)所示，光纤支承部件5的从图I的Y轴方向观察的侧面成为L字形。在本说明书中，将具有这样的L字形的侧面的光纤支承部件5的构造称为“悬臂梁构造”。此外，当然也可以不像上述那样，使梁部5a和柱部5b —体成型，而使梁部5a和柱部5b各自分别成型，然后，以成为上述那样的L字形的方式使它们一体化。但该情况下，优选以不阻碍梁部5a和柱部5b之间的热传导的方式使梁部5a和柱部5b —体化。柱部5b具有与台座I接合的上述的下表面。而且，在柱部5b的下表面和台座I之间隔有接合膜6。该接合膜6用于将柱部5b固定在台座I上，例如能够使用由Ni膜(上层)/ Au膜(下层)构成的双层构造膜。通过将这样的双层构造膜用于接合膜6，能够将被上述的接合焊盘7吸收的热高效地传导至台座1，并且能够可靠地将柱部5b固定于台座I。另一方面,梁部5a具有配置光纤4的上述的上表面。而且,在梁部5a的上表面和光纤4之间隔着接合焊盘7。该接合焊盘7用于将光纤4固定于梁部5a的上表面，与接合膜6相同，例如能够使用由Ni膜(上层)/ Au膜(下层)构成的双层构造膜。通过将这样的双层构造膜用于接合焊盘7，能够将被上述的接合焊盘7吸收的热高效地传导至梁部5a，且能够将光纤4可靠地固定在梁部5a上。并且，在将光纤4配置于梁部5a的上表面时，光纤4被焊料8固定在梁部5a的接合焊盘7上。作为焊料8例如使用熔点为100°C 200°C左右的低熔点焊料、共晶焊料即可。更具体而言，作为焊料8使用锡(Sn) 63% -铅(Pb) 37%的共晶焊料、铟(In)合金焊料或锡(Sn)-银(Ag)焊料等即可。例如是金(Au) 80% -锡(Sn) 20%、金(Au) 10% -锡(Sn)90%、金(Au) 96. 85% -硅(Si) 3. 15%、金(Au) 88% -锗(Ge) 12%的各共晶焊料即可。优选是金(Au) 80% -锡(Sn) 20%焊料。另外，作为他们的熔点的范围优选是200 400°C， 更优选是100 400°C。另外，如图I所示，在光纤4的一部分的周围以包围光纤4的方式配置有金属覆盖部件9。优选该金属覆盖部件9在使用焊料8接合光纤4和接合焊盘7时存在于光纤4和焊料8之间。原因是光纤4是玻璃，所以不适合与焊料的接合。另外，通常为了防御对纤芯部以及包层部的机械干扰和化学干扰，由树脂覆盖光纤4的外侧。但该覆盖也不适合与焊料的接合，而且也不适合金属覆盖部件9的形成。根据以上的事由优选金属覆盖部件9直接形成于光纤4的包层部外周。因此，在本实施方式中，另外配置上述的金属覆盖部件9，经由该金属覆盖部件9，进行光纤4和焊料8的接合。光纤支承部件5以下，对光纤支承部件5的构成以及其效果更详细地进行说明。图3是表示图I以及图2的光纤支承部件5以及其周边部的图。在图3中，光纤支承部件5如上述那样由梁部5a和柱部5b构成。具体而言，梁部5a包含配置了通过焊料8固定光纤4的接合焊盘7的一主表面(第I主表面，上表面)，和处于与其相反侧的另一主表面(第2主表面，下表面)。另外，如上所述，梁部5a具有平板状的形状，在沿其短边方向延伸的一端部侧与柱部5b连结。而且，梁部5a的另一主表面(下表面)与台座I对置。这里，“主表面”指构成平板状的物体的6个面中，具有最大面积的2个面。此外，主表面也常常被称作“上表面”或“下表面”，主表面以外的面常常被称作“侧面”。另一方面，如上所述，柱部5b的下端被固定在台座I上。而且,柱部5b的上端在沿梁部5a的短边方向延伸的一端部侧与梁部5a连结。由此，柱部5b使梁部5a的另一主表面(下表面)与台座I分离对置。换句话说，将梁部5a配置在台座I的上方，保持梁部5a和台座I的间隔。另外，柱部5b将从梁部5a传导至自身的热散发至台座I。如上所述，柱部5b被固定在台座I上，经由柱部5b被固定在台座I上的部位(接触部位)，将从梁部5a、柱部5b传导来的热散发至台座I。因此，可以说柱部5b在柱部5b被固定在台座I的部位与台座I热接触。并且，如上所述，此梁部5a以及柱部5b均使用具有高导热率的非隔热材料。在这样的梁部5a和柱部5b连结的、由非隔热材料构成的光纤支承部件5中，首先，以台座I为基准的光纤4的高度为H，对此固定了光纤4的接合焊盘7的下方的光纤支承部件5的厚度，即，梁部5a的厚度成为比光纤4的高度H小的值亦即Hl (以下将该构成称作“构成I”)。此外，这里忽略接合膜6以及接合焊盘7的厚度，光纤4的高度仅由光纤支承部件5的厚度决定。接下来，接合焊盘7和柱部5b相互分离(以下将该构成称作“构成2”)。在图3中，例如将贯穿接合焊盘7的中心线和贯穿柱部5b的中心线之间的距离设为L，使接合焊盘7和柱部5b相互分离。由图3可知，若将接合焊盘7的宽度(与光纤4的长边方向正交的方向的宽度)设为Wl，将柱部5b的宽度(与光纤4的长边方向正交的方向的宽度)设为W2，则 L Xffl + W2) / 2。首先，在上述的构成I中，接合焊盘7的下方的光纤支承部件5的厚度Hl与为了使光纤4的前端部4a与半导体激光元件2的射出面2a光耦合所需的高度H相比变薄。即，光纤支承部件5使光纤4的前端部4a和半导体激光元件2的射出面2a对位，且在接合焊盘7的下方使梁部5a和台座I分离，保持它们的间隔。并且，在上述的构成2中，接合焊盘7和固定于台座I上的柱部5b之间仅离开距离L，其中，接合焊盘7将使从半导体激光元件2射出的激光入射至光纤4的前端部4b时产生的热传导至梁部5a。S卩，在光纤支承部件5中，接合焊盘7和将从梁部5a传导的热散发至台座I的柱部5b仅分开距离L。光纤支承部件5具备上述那样的2个的构成I以及构成2，从而(I)能够使焊料8熔融且使将光纤4固定于接合焊盘7时的对接合焊盘7的热供给稳定化，(2)能够使从半导体激光元件2向光纤4的纤芯部导入激光时的来自接合焊盘7的散热稳定化。即，是应对下述2个相反的要求的构成，(I)在激光装置100的制造时，使焊料8熔融且将光纤4固定于接合焊盘7时，使接合焊盘7周边的温度均匀且充分上升，且(2)在激光装置100的使用时，在使从半导体激光元件2射出的激光入射至光纤4的前端部4b时，使从焊料8传导至接合焊盘7的热迅速转移至台座I。首先，参照图3以及图4，说明在使从半导体激光元件2射出的激光入射至光纤4的前端部4b时,怎样能够将从焊料8传导至接合焊盘7的热迅速转移至台座I。使从半导体激光元件2射出的激光入射至光纤4的前端部4b时在焊料8产生的热首先被传导至接合焊盘7。而且，被传导至接合焊盘7的热沿图3的箭头A传导至梁部5a内后，沿图3的箭头B从梁部5a高效地传导至柱部5b。像这样，能够使被接合焊盘7吸收的热高效地传导至柱部5b是因为在接合焊盘7和固定于具有散热功能的台座I的柱部5b之间，更具体而言是和柱部5b被固定于台座I的部位之间存在使用了非隔热材料的梁部5a和使用了非隔热材料的柱部5b。这里，如图4的本发明的项目所示，在梁部5a以及柱部5b使用具有90W / m · °C以上的导热率的非隔热材料的情况下，梁部5a的接合焊盘7的与台座I接近的一端至柱部5b被固定于台座I的部位的热阻为6X 10°C / W以下。换句话说，梁部5a的接合焊盘7的与台座I接近的一端至柱部5b被固定于台座I的部位的热导为1.67X 10_2W /°C以上。此夕卜，例如能够如以下那样计算上述的热阻、热导。若以图2的光纤支承部件5为例，则梁部5a的宽度h为1mm、长度k为2mm、高度(厚度)1为O. 2mm。另外，柱部5b的宽度h'为1mm、长度k'为O. 5mm、高度(厚度)1'为O. 5mm。该情况下，若光纤支承部件5的材料为Mo (导热率K = 147W / m · °C)，则配置于梁部5a的一主表面的接合焊盘7和柱部5b被固定于台座I的部位之间的热阻能够以以下式子表示。((k — k") / (hXl) + Γ / (h, Xk, ))/κ …(I)另外，其热导能够以上述的式(I)计算的热阻的倒数表示。
此外,在上述式(I)中，计算接合焊盘7的与台座I接近的一端和柱部5b被固定于台座I的部位之间的热阻。这是因为最简单地假设从接合焊盘7向上述的部位的散热的流动。另一方面，如图4的以往技术的项目所示，在梁部5a以及柱部5b中使用具有3W /m · 的导热率的隔热材料的情况下，梁部5a以及柱部5b的热阻成为8. 33X 10°C / W。换句话说，梁部5a以及柱部5b的热导成为I. 20 X 10_2W / °C。这样梁部5a以及柱部5b使用图4的本发明的项目所示的具有90W / m · °C以上的导热率的非隔热材料，从而梁部5a以及柱部5b的热阻与图4的以往技术的项目所示的情况相比大幅减少。该情况下，能够高效地进行上述那样的、从梁部5a向柱部5b的热传导。这样，在使从半导体激光元件2射出的激光入射至光纤4的前端部4b时，能够实现稳定的散热。接下来，参照图5，对在使焊料8熔融，且将光纤4固定于接合焊盘7时，怎样能够使接合焊盘7周边的温度均匀且充分上升进行说明。在使焊料8熔融且将光纤4固定于接合焊盘7时，使用来自配置于激光装置100的外部的激光源的激光照射，从激光装置100的外部供给用于使焊料8熔融的热。S卩，如图5 (a)所示，通过将来自配置于激光装置100的外部的激光源的激光11照射至焊料8，加热焊料8，且通过将来自配置于激光装置100的外部的激光源的激光10照射至梁部5a，加热梁部5a。这里，加热梁部5a是为了使接合焊盘7周边的温度均匀且充分上升，焊料8向接合焊盘7全体扩散。此外，在仅利用激光10对梁部5a的加热就能够使焊料8熔融的情况下，可以省略激光11对焊料8的直接加热。如上所述，在光纤支承部件5中，接合焊盘7和柱部5b之间仅距距离L。因此，如图5 Ca)所示，能够将用于加热梁部5b的激光10照射至接合焊盘7和柱部5b之间。在梁部5a以及柱部5b中使用隔热材料(例如图4的以往技术的项目所示的具有3W / m · °C的导热率的隔热材料)的情况下，由于梁部5a的低热传导性，所以在梁部5a中不会高效地传导在激光10的照射位置产生的热。因此，如图5 (b)所示，梁部5a的温度随着远离激光10的照射位置而急剧降低。即，在将光纤4固定于接合焊盘7时，不能够使接合焊盘7周边的温度均匀且充分上升。其结果，不能够使焊料8均匀扩散至接合焊盘7周边。与此相对，在梁部5a以及柱部5b使用非隔热材料(例如图4的本发明的项目所示的具有90W / m · °C以上的导热率的非隔热材料)的情况下，如图5 (c)所示，由于梁部5a的高热传导性，在梁部5a中高效地传导从激光10的照射位置(激光照射位置)产生的热。因此，如图5 (C)所示，梁部5a的温度梯度变小。即，在将光纤4固定于接合焊盘7时，能够使接合焊盘7周边的温度均匀且充分上升。其结果，能够使焊料8均匀扩散至接合焊盘7周边。特别是梁部5a中的、距激光10的照射位置的接合焊盘7侧的部分的温度梯度与距激光10的照射位置的柱部5b侧的部分的温度梯度相比变小。原因是从激光10的照射位置向柱部5b侧传导的热经由柱部5b被散发至台座1，与此相对，由于梁部5a与台座I分离而没有散热路径，所以从激光10的照射位置传导至接合焊盘7侧的热滞留在梁部5a内。这样，在将光纤4固定于接合焊盘7时，能够实现对接合焊盘7的稳定的热供给。此外，如图5 (a)所示，在使焊料8a熔融且将光纤4固定于接合焊盘7时，从配置于激光装置100的外部的激光源直接向焊料8a照射激光11，也能够促进焊料8a的熔融。 例如，将激光10的输出设为27W，将激光11的输出设为8W即可。但优选按照在为使焊料8a变质的温度前不使焊料8a的温度上升的方式设定直接照射至焊料8a的激光11的输出即可。如以上说明所示，根据本实施方式的激光装置100，即便通过从半导体激光元件2的射出面2a射出的激光中的、未导入至光纤4的纤芯部的激光的照射，加热用于固定光纤4的焊料8，也能够将该热高效地传导至台座1，其结果，能够高效地散发来自接合焊盘7的热。因此，能够防止焊料8本身的熔融、该热引起的光纤4的加热、该加热引起的光纤4的特性恶化。另外，在使焊料8熔融且将光纤4固定于接合焊盘7时，能够使接合焊盘7周边的温度均匀且充分上升。因此，能够使接合焊盘7上的焊料8a的扩散性均匀。这样根据本实施方式的激光装置100，能够应对(I)使从半导体激光元件2射出的激光入射至光纤4的前端部4b时，使从焊料8传导至接合焊盘7的热迅速转移至台座1，且
(2)使焊料8熔融且将光纤4固定于接合焊盘7时，使接合焊盘7周边的温度均匀且充分上升这2个相反的要求。由此，能够实现高的安装可靠性。变形例I图6表示上述的一实施方式的激光装置100的光纤支承部件5的变形例I的概略结构。图6是表示图I所示的光纤支承部件5的变形例I的三视图，图6 (a)是从图I的Z方向观察的上述的变形例I的俯视图，图6 (b)是从图I的X方向观察的上述的变形例I的侧视图，图6 (c)是从图I的Y方向观察的上述的变形例I的侧视图。本变形例I的光纤支承部件和上述的光纤支承部件5不同点在于将2个柱部15b分别设置于沿梁部15a的短边方向延伸的2个端部侧。梁部15a、柱部15b、接合膜16以及接合焊盘17分别与光纤支承部件5的梁部5a、柱部5b、接合膜6以及接合焊盘7相同。此外，2个柱部15b中经由接合膜16与台座I接合的仅是2个柱部15b中距接合焊盘17的距离大的一方(在图6 (c)中为右侧)的柱部15b。此外，距接合焊盘17的距离小的一方(在图6 (C)中为左侧)的柱部15b可以与台座I分离，也可以经由由隔热材料构成的接合膜(未图示)等与台座I接合。主要是距接合焊盘17的距离小的一方(在图6 Ce)中左侧)的柱部15b不与台座I热接触即可。关于该点，以下各变形例也相同。
根据本变形例1，能够得到与图2所示的光纤支承部件5相同的效果。以下，将本变形例I的光纤支承部件以及上述的光纤支承部件5的各自的构成合在一起称作“构成A”。变形例2图7表示上述的一实施方式的激光装置100的光纤支承部件5的变形例2的概略结构。图7是表示图I所示的光纤支承部件5的变形例2的三视图，图7 (a)是从图I的Z方向观察的上述的变形例2的俯视图，图7 (b)是表示从图I的X方向观察的上述的变形例2的侧视图，图7 (c)是从图I的Y方向观察的上述的变形例2的侧视图。本变形例2的光纤支承部件和上述的光纤支承部件5不同的点在于将光纤支承部件5的梁部5a置换成了在该梁部5a上设置了开口部D的梁部25a。柱部25b、接合膜26 以及接合焊盘27分别与光纤支承部件5的柱部5b、接合膜6以及接合焊盘7相同。另外，梁部25a除了设置了开口部D以外，与光纤支承部件5的梁部5a相同。根据本变形例2，能够得到与图2所示的光纤支承部件5相同的效果。变形例3图8是表示上述的一实施方式的激光装置100的光纤支承部件5的变形例3的概略结构。图8是表示图I所示的光纤支承部件5的变形例3的三视图，图8 (a)是从图I的Z方向观察的上述的变形例3的俯视图，图8 (b)是从图I的X方向观察的上述的变形例3的侧视图，图8 (c)是从图I的Y方向观察的上述的变形例3的侧视图。本变形例3的光纤支承部件和上述的光纤支承部件5不同的点在于将光纤支承部件5的梁部5a置换成了在该梁部5a上设置了开口部E的梁部35a。另外，不同点在于将2个柱部35b分别设置在了沿梁部35a的短边方向延伸的2个端部侧。柱部35b、接合膜36以及接合焊盘37分别与光纤支承部件5的柱部5b、接合膜6以及接合焊盘7相同。另外，梁部35a除了设置了开口部E以外，与光纤支承部件5的梁部5a相同。此外，2个柱部35b中，经由接合膜36与台座I接合的仅是2个柱部35b中距接合焊盘37的距离大的一方。根据本变形例3，能够得到与图2所示的光纤支承部件5相同的效果。以下，将本变形例3的光纤支承部件以及上述的变形例2的光纤支承部件的各自的构成合在一起称作“构成B”。变形例4图9是表示上述的一实施方式的激光装置100的光纤支承部件5的变形例4的概略结构。图9是表示图I所示的光纤支承部件5的变形例4的三视图，图9 (a)是从图I的Z方向观察的上述的变形例4的俯视图，图9 (b)是从图I的X方向观察的上述的变形例4的侧视图，图9 (c)是从图I的Y方向观察的上述的变形例4的侧视图。本变形例4的光纤支承部件和上述的光纤支承部件5不同的点在于将光纤支承部件5的梁部5a置换成了在该梁部5a上设置了开口部F的梁部45a。柱部45b、接合膜46以及接合焊盘47分别与光纤支承部件5的柱部5b、接合膜6以及接合焊盘7相同。另外，梁部45a除了设置了开口部F以外，与光纤支承部件5的梁部5a相同。根据本变形例4，能够得到与图2所示的光纤支承部件5相同的效果。变形例5
图10表示上述的一实施方式的激光装置100的光纤支承部件5的变形例5的概略结构。图10是表示图I所示的光纤支承部件5的变形例5的三视图，图10 Ca)是从图I的Z方向观察的上述的变形例5的俯视图，图10 (b)是从图I的X方向观察的上述的变形例5的侧视图，图10 (c)是从图I的Y方向观察的上述的变形例5的侧视图。本变形例5的光纤支承部件和上述的光纤支承部件5不同的点在于将光纤支承部件5的梁部5a置换成了在该梁部5a上设置了开口部G的梁部55a。另外，不同点在于将2个柱部55b分别设置于沿梁部55a的短边方向延伸的2个端部侧。柱部55b、接合膜56以及接合焊盘57分别与光纤支承部件5的柱部5b、接合膜6以及接合焊盘7相同。另外，梁部55a除了设置了开口部G以外，与光纤支承部件5的梁部5a相同。此外，2个柱部55b中经由接合膜56与台座I接合的仅是2个柱部55b中距接合焊盘57的距离大的一方。根据本变形例5，能够得到与图2所示的光纤支承部件5相同的效果。
以下，将本变形例5的光纤支承部件以及上述的变形例4的光纤支承部件的各自的构成合在一起称作“构成C”。变形例6图11表示上述的一实施方式的激光装置100的光纤支承部件5的变形例6的概略结构。图11是表示图I所示的光纤支承部件5的变形例6的三视图，图11 (a)是从图I的Z方向观察的上述的变形例6的俯视图，图11 (b)是从图I的X方向观察的上述的变形例6的侧视图，图11 (c)是从图I的Y方向观察的上述的变形例6的侧视图。本变形例6的光纤支承部件和上述的光纤支承部件5不同的点在于(I)将光纤支承部件5的梁部5a置换成了在该梁部5a上设置了 2个开口部I的梁部65a，(2)设置了 2个柱部65b、65d，以及(3)将L字型的扩张部65c附加于梁部65a。扩张部65c以梁部65a的端部中、与配置有接合焊盘67侧的端部相反侧的端部为基点，沿梁部65a的一方的长边以及一方的短边延伸。而且，第I柱部65b连结于梁部65a的端部中、与配置有接合焊盘67侧的端部相反侧的端部的下表面，第2柱部65d与扩张部65c的前端部(沿梁部65a的端部中、配置有接合焊盘67侧的端部延伸的直线部)的下表面连结。这2个柱部中经由接合膜66与台座I接合的仅是这2个柱部中距接合焊盘67的距离大的柱部65d。这里，距接合焊盘67的距离是指沿距接合焊盘67的散热路径测量的距离。柱部65b、接合膜66以及接合焊盘67分别与光纤支承部件5的柱部5b、接合膜6以及接合焊盘7相同。另外，梁部65a除了设置了 2个开口部I以外，与光纤支承部件5的梁部5a相同。根据本变形例6，能够得到与图2所示的光纤支承部件5相同的效果。以下，将本变形例6的光纤支承部件的构成称作“构成D”。变形例7图12是表示上述的一实施方式的激光装置100的光纤支承部件5的变形例7的概略结构。图12是表示图I所示的光纤支承部件5的变形例7的三视图，图12 Ca)是从图I的Z方向观察的上述的变形例7的俯视图，图12 (b)是从图I的X方向观察的上述的变形例7的侧视图，图12 (c)是从图I的Y方向观察的上述的变形例7的侧视图。
本变形例7的光纤支承部件和上述的光纤支承部件5不同的点在于不使用光纤支承部件5的柱部5b，该梁部75以隔着接合膜76的方式与配置在台座I上的台座凸部78接
八
口 ο接合焊盘77与光纤支承部件5的接合焊盘7相同。根据本变形例7，也能够得到与图2所示的光纤支承部件5相同的效果。以下，将本变形例7的光纤支承部件的构成称作“构成E”。
变形例8图13表示上述的一实施方式的激光装置100的光纤支承部件5的变形例8的概略结构。图13是表示图I所示的光纤支承部件5的变形例8的三视图，图13 Ca)是从图I的Z方向观察的上述的变形例8的俯视图，图13 (b)是从图I的X方向观察的上述的变形例8的侧视图，图11 (c)是从图I的Y方向观察的上述的变形例8的侧视图。本变形例8的光纤支承部件和上述的光纤支承部件5不同的点在于将光纤支承部件5的柱部5b置换成了该柱部5b的一部分的材料使用了与柱部5b的材料不同的材料的柱部85b。例如在图2中，在柱部5b中使用Si这样的容易破裂的材料的情况下，因台座I和柱部5b的热膨胀系数的差产生应力，存在在它们固定后，梁部5a或者柱部5b破损的问题。因此，在本变形例8中，通过将柱部85b的一部分置换成具有与Si接近的热膨胀系数的Mo等金属，能够赋予柱部85b作为台座I和柱部5b的固定时产生的应力的缓冲材料的作用。梁部85a、接合膜86以及接合焊盘87分别与光纤支承部件5的柱部5b、接合膜6以及接合焊盘7相同。根据本变形例8，也能够得到与图2所示的光纤支承部件5相同的效果。以下，将本变形例8的光纤支承部件的构成称作“构成F”。图14表示在图2所示的光纤支承部件5和其变形例1、3、5 8的光纤支承部件的各构成A F中，各光纤支承部件使用了 Ni、Mo、Si、CuW (或者AlN)、Cu的任意一个情况的各自的热阻和热导。如图14所示，在光纤支承部件使用了 Ni的情况下，上述的构成E以及构成F能够具有上述的6X10°C/ W以下的热阻。同样，能够具有1.67X10_2W /°C以上的热导。该情况下，若将图5(a)所示的激光10的输出设为27W，将激光11的输出设为8W，则能够得到上述那样的光纤支承部件5的效果。在光纤支承部件使用了 Mo的情况下，上述的构成A、构成B、构成E以及构成F能够具有上述的6X10°C / W以下的热阻。同样，能够具有1.67X10_2W /°C以上的热导。该情况下，若将图5(a)所示的激光10的输出设为27W，将激光11的输出设为8W，则能够得到上述那样的光纤支承部件5的效果。在光纤支承部件使用了 Si的情况下，上述的构成A、构成B、构成E以及构成F能够具有上述的6X10°C / W以下的热阻。同样，能够具有1.67X10_2W /°C以上的热导。该情况下，若将图5 Ca)所示的激光10的输出设为27W、激光11的输出设为8W，则能够得到上述那样的光纤支承部件5的效果。在光纤支承部件使用了 CuW(或者AlN)的情况下，上述的构成A、构成B、构成C、构成E以及构成F能够具有上述的6 X 10°C / W以下的热阻。同样，能够具有1.67X10_2W / V以上的热导。该情况下，若是上述的构成A、构成B、构成C以及构成F,若将图5 (a)所不的激光10的输出设为27W，将激光11的输出设为8W，则能够得到上述那样的光纤支承部件5的效
果O另外，若是上述的构成E，若将图5 (a)所示的激光10的输出设为54W，将激光11的输出设为8W，则能够得到上述那样的光纤支承部件5的效果。在光纤支承部件使用了 Cu的情况下，上述的构成A、构成B、构成C、构成D、构成E以及构成F能够具有上述的6X10°C / W以下的热阻。同样，能够具有1.67X10_2W / °C以上的热导。该情况下,若是上述的构成B、构成C、构成D以及构成F,若将图5 (a)所示的激光10的输出设为27W，将激光11的输出设为8W，则能够得到上述那样的光纤支承部件5的效·
果O另外，若是上述的构成A以及构成E，若将图5(a)所示的激光10的输出设为108W，将激光11的输出设为8W，则能够得到上述那样的光纤支承部件5的效果。如图14所示，光纤支承部件使用了 CuW (或者AlN)的情况下的上述的构成E、光纤支承部件使用了 Cu的情况下的上述的构成A以及构成E分别使激光直接照射至上述的焊料8a，促进焊料8a的熔融，从而能够得到与上述的一实施方式的光纤支承部件5相同的效果。图15是表示接合焊盘7的温度上升和上述的光纤支承部件的热阻的关系的图表。此外，图15的J所示的范围是将图5 (a)所示的激光10的输出设为27W，将激光11的输出设为8W时的热阻的范围，图15的K所示的范围是将激光10的输出设为54W，将激光11的输出设为8W时的热阻的范围。如图15的J所示那样，若是前者的热范围的情况下，光纤支承部件的热阻是20°C/ W以上、60°C/ W以下，如图15的K所示那样，若是后者的热范围的情况下，光纤支承部件的热阻是10°C / W以上、60°C / W以下。如图15所示，在将具有图4的以往技术的项目所示的3W / m*°C的导热率的隔热材料用于光纤支承部件的情况下，若向焊料8给予IW的热量，则其温度上升成为150°C。与此相对，在本发明的光纤支承部件中，能够将该温度上升设为100°C以下。例如，在将焊料8例如设为AuSn20% (熔点278°C )，将半导体激光元件2的输出设为10 20W的情况下，若对光纤4的光的耦合为85%左右，则能够将2W左右的光吸收至焊料8。该情况下，若将具有图4的以往技术的项目所示的3W / m · °C的导热率的隔热材料用于光纤支承部件，则焊料8以及其周边的光纤4被加热至近300°C，但在本发明中为200°C以下，那些影响被避免。总结如以上所示，本实施方式的激光装置具备激光元件，其具有射出激光的射出面；光纤，其具有与上述激光元件的上述射出面对置地配置的前端部；支承部件，其具有通过焊料固定上述光纤的焊料固定部，支承部件支承上述光纤，并由非隔热材料构成，上述支承部件包含与散热部件热接触的接触部位，上述焊料固定部以隔着在将上述光纤固定于上述焊料固定部时从与上述激光元件不同的激光元件照射激光的区域而位于与上述接触部位相反侧的方式离开上述接触部位，且与上述散热部件在空间上分离。在上述的激光装置中，由于支承部件使用非隔热材料，所以在从激光元件向光纤导入激光时，能够将被焊料固定部吸收的热从焊料固定部高效地传导至接触部位。因此，通过从激光元件的射出面射出的激光中的、未导入至光纤的纤芯部的激光的照射，激光直接照射焊料而使焊料发热，或导入至光纤的包层部的激光照射光纤的金属覆盖部件而使金属覆盖部件发热，即便焊料固定部开始热的吸收，也能够高效地散发该热。但是，若仅将支承部件从隔热材料变更为非隔热材料，则由于支承部件的散热效率的大幅度提高，即便在为了使焊料熔融而将光纤固定于焊料固定部，照射激光时，也产生从该照射区域朝向接触部位的陡峭的热梯度，所以不会向配置了焊料固定部的支承部件的主表面内供给足够的热量，产生其主表面内的温度梯度变大的弊端。因此，在上述的激光装置中，采用焊料固定部从接触部位分离，且与散热部件在空间上分离的构成。因此，在使焊料熔融且将光纤固定于焊料固定部时，从焊料固定部向与接触部位侧分离的区域照射激光，从而在从激光的照射区域至焊料固定部侧的支承部件中，从该激光的照射区域产生的热中传导至焊料固定部侧的热滞留在配置了焊料固定部的支承部件的主表面内，能够使该主表面内的温度梯度减小。原因是相对于激光的照射区域，焊料固定部位于与接触部位相反侧，所以难以产生陡峭的热梯度。其结果，能够使上述的主表面内的温度梯度减小，所以能够使焊料固定部上的焊料的扩散性更加均匀。因此，能够实现能够使将光纤固定于焊料固定部时的向焊料固定部的热供给，以及从激光元件向光纤的纤芯部导入激光时的来自焊料固定部的散热均稳定化的高安装可靠性。在上述的激光装置中，优选上述非隔热材料的热阻在上述焊料固定部和上述接触部位之间为10°c / W以上、60°C / W以下。该情况下，在从激光元件向光纤的纤芯部导入激光时，能够使被焊料固定部吸收的热在支承部件中更高效地传导。另一方面，在将光纤固定于焊料固定部时，能够高效地向配置了焊料固定部的支承部件的主表面内供给足够的热量，能够使该主表面内的温度梯度进一步减小。另外，在上述的激光装置中，优选上述支承部件具有平板状部，其包含配置了上述焊料固定部的第I主表面，和与上述散热部件分离且对置的、处于上述第I主表面的相反侧的第2主表面；保持部，其被固定于上述散热部件上，在上述平板状部的任意的端部侧与上述平板状部连结且保持上述第2主表面和上述散热部件的间隔，将上述保持部被固定于上述散热部件的部位作为上述接触部位。该情况下，固定于散热部件上的保持部与平板状部的端部侧连结，所以能够使在平板状部中传导的热在保持部中传导，从散热部件散热。另外，在上述的激光装置中，优选上述保持部在沿上述平板状部的短边方向延伸的一方的端部侧与上述平板状部连结，且将上述焊料固定部配置在沿上述平板状部的短边方向延伸的另一方的端部侧。该情况下，焊料固定部和保持部离开平板状部的长边方向的长度。因此，能够使焊料固定部和保持部的间的距离增大，所以在将光纤固定于焊料固定部时，能够使滞留在配置了焊料固定部的支承部件的主表面内的热量增加，能够使该主表面内的温度梯度进一步减小。另外，本实施方式的激光装置的制造方法是具备如下的支承部件的激光装置的制造方法，上述支承部件具有通过焊料固定光纤的焊料固定部，是支承上述光纤的、并由非隔热材料构成的支承部件，上述支承部件包含与散热部件热接触的接触部位，上述焊料固定部以隔着在将上述光纤固定于上述焊料固定部时从激光元件照射激光的区域而位于与上述接触部位相反侧的方式离开上述接触部位，且与上述散热部件在空间上分离，包含将上述光纤利用上述焊料固定于上述焊料固定部时，向上述激光照射区域照射激光的工序；使用从上述激光照射区域向上述焊料固定部侧传导的热引起的上述焊料固定部的温度上升使上述焊料溶融的工序。在上述的激光装置的制造方法中，在使焊料熔融且将光纤固定于焊料固定部时，能够向从焊料固定部与接触部位侧分离的区域照射激光。因此，在使焊料熔融且将光纤固定于焊料固定部时，能够向从焊料固定部与接触 部位侧分离的区域照射激光，从而在从激光的照射区域至焊料固定部侧的支承部件中，能够使从该激光的照射区域产生的热中的传导至焊料固定部侧的热滞留在配置了焊料固定部的支承部件的主表面内。其结果，能够向该主表面内供给足够的热量，能够使该主表面内的温度梯度减小，所以能够使焊料固定部上的焊料的扩散性均匀。因此，能够实现能够使将光纤固定于焊料固定部时的向焊料固定部的热供给，和从激光元件向光纤的纤芯部导入激光时的来自焊料固定部的散热均稳定化的高安装可靠性。附加事项本发明并不局限于上述的实施方式，在技术方案所示的范围内能够进行各种变更。即，对在技术方案所示的范围适当地变更了的技术的手段进行组合而成的实施方式也包含于本发明的技术的范围。产业上的可利用性本发明能够适用于对半导体激光元件等激光元件和光纤等光部件进行组合而成的激光装置。附图符号说明I…台座(散热部件)；2…半导体激光元件(激光元件)；2a…射出面；3…激光元件支承部件；4…光纤；4a…前端部；5…光纤支承部件(支承部件);5a、15a、25a、35a、45a、55a、65a、75、85a…梁部(平板状部);5b、15b、25b、35b、45b、55b、65b、85b…柱部(保持部);6、16、26、36、46、56、66…接合膜；7、17、27、37、47、57、67…接合焊盘(焊料固定部)；8、8a…焊料；9…金属覆盖部件；10、11···激光；100…激光装置；
权利要求
1.一种激光装置，其特征在于，具备 激光元件，其具有射出激光的射出面； 光纤，其具有与所述激光元件的所述射出面对置地配置的前端部； 支承部件，其是支承所述光纤的支承部件，由非隔热材料构成，且具有通过焊料固定所述光纤的焊料固定部， 所述支承部件包含与散热部件热接触的接触部位，所述焊料固定部以隔着在将所述光纤固定于所述焊料固定部时从与所述激光元件不同的激光元件照射激光的区域而位于与所述接触部位相反侧的方式离开所述接触部位，且与所述散热部件在空间上分离。
2.根据权利要求I所述的激光装置，其特征在于， 所述非隔热材料的热阻是10°C / W以上、60°C / W以下。
3.根据权利要求I或者2所述的激光装置，其特征在于， 所述支承部件具有 平板状部，其包含配置了所述焊料固定部的第I主表面和与所述散热部件分离且对置的、位于所述第I主表面的相反侧的第2主表面； 保持部，其被固定于所述散热部件上，在所述平板状部的任意端部侧与所述平板状部连结，并保持所述第2主表面和所述散热部件的间隔， 将所述保持部被固定于所述散热部件的部位作为所述接触部位。
4.根据权利要求3所述的激光装置，其特征在于， 所述保持部在沿所述平板状部的短边方向延伸的一方的端部侧与所述平板状部连结，并且， 所述焊料固定部被配置在沿所述平板状部的短边方向延伸的另一方的端部侧。
5.一种激光装置，其特征在于，具备 台座； 配设于所述台座上的激光元件和光纤；以及 支承部件，其以所述光纤的端面与所述激光元件的射出面对置的方式支承所述光纤，且由非隔热材料构成， 所述支承部件仅其一方的端部与所述台座热接触，所述光纤被焊接在与所述支承部件的所述一方的端部相反侧的端部。
6.一种激光装置的制造方法，其特征在于， 是具备支承部件的激光装置的制造方法，所述支承部件是支承光纤的支承部件，由非隔热材料构成，且具有通过焊料固定所述光纤的焊料固定部， 所述支承部件包含与散热部件热接触的接触部位，所述焊料固定部以隔着在将所述光纤固定于所述焊料固定部时从激光元件照射激光的激光照射区域而位于与所述接触部位相反侧的方式离开所述接触部位，且与所述散热部件在空间上分离， 所述激光装置的制造方法包含以下工序 在将所述光纤通过所述焊料固定于所述焊料固定部时，向所述激光照射区域照射激光的工序； 利用由从所述激光照射区域向所述焊料固定部侧传导的热引起的所述焊料固定部的温度上升来使所述焊料熔融的工序。
全文摘要
本发明涉及激光装置及其制造方法，其中，激光装置(100)具备半导体激光元件(2)，其具有射出激光的射出面(2a)；光纤(4)，其具有与半导体激光元件(2)的射出面(2a)对置地配置的前端部(4a)；光纤支承部件(5)，其具有通过焊料(8)固定光纤(4)的接合焊盘(7)，是支承光纤(4)的、由非隔热材料构成的光纤支承部件。光纤支承部件(5)包含与台座(1)热接触的接触部位，接合焊盘(7)以隔着在将光纤(4)固定于接合焊盘(7)时从与半导体激光元件(2)不同的激光元件照射激光的区域而位于与接触部位相反侧的方式离开接触部位，且与台座(1)在空间上分离。
文档编号H01S5/022GK102822710SQ20118001627
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月24日 优先权日2010年3月30日
发明者丰原望, 坂元明, 葛西洋平 申请人:株式会社藤仓