JP7516351B2

JP7516351B2 - Optical Components and Semiconductor Laser Modules

Info

Publication number: JP7516351B2
Application number: JP2021509507A
Authority: JP
Inventors: 博橋本; 悠太石毛; 尚樹早水; 秀行那須
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2024-07-16
Anticipated expiration: 2040-03-25
Also published as: WO2020196626A1; JPWO2020196626A1

Description

本発明は、光学部品および半導体レーザモジュールに関する。The present invention relates to an optical component and a semiconductor laser module.

加工や溶接といった産業分野においても、半導体レーザモジュールが用いられている。半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を光ファイバに結合させる部分の構成として、光ファイバの外周に光ファイバを固定するガラスキャピラリを設け、ガラスキャピラリの外周にガラスキャピラリを固定する光吸収体を設ける構成が開示されている。光ファイバとガラスキャピラリとはたとえば樹脂などの第１固着剤で固着される。ガラスキャピラリと光吸収体とはたとえば樹脂などの第２固着剤で固着される（特許文献１）。この構成において、光ファイバに入力されたレーザ光の一部はコア部に結合せずにクラッドモードで伝搬する。このようなレーザ光は、伝搬中に徐々にクラッド部から漏洩し、２つの固着剤とガラスキャピラリを透過して光吸収体に到達し、光吸収体によって吸収される。特許文献１の構成によれば、被覆の損傷の抑制が可能とされている。Semiconductor laser modules are also used in industrial fields such as processing and welding. In the semiconductor laser module, a configuration has been disclosed in which a glass capillary for fixing the optical fiber is provided on the outer periphery of the optical fiber, and a light absorber for fixing the glass capillary is provided on the outer periphery of the glass capillary, as a configuration for coupling the laser light output from the semiconductor laser element to the optical fiber. The optical fiber and the glass capillary are fixed with a first fixing agent such as resin. The glass capillary and the light absorber are fixed with a second fixing agent such as resin (Patent Document 1). In this configuration, a part of the laser light input to the optical fiber propagates in a cladding mode without being coupled to the core portion. Such laser light gradually leaks from the cladding portion during propagation, passes through two fixing agents and the glass capillary, reaches the light absorber, and is absorbed by the light absorber. According to the configuration of Patent Document 1, it is possible to suppress damage to the coating.

国際公開第２０１５／０３７７２５号International Publication No. 2015/037725

産業分野において、光源のレーザ光の高パワー化が求められている。特許文献１の構成では、レーザ光が高パワー化するにつれて、レーザ光のうちクラッドモードで伝搬するレーザ光のパワーが大きくなる。その結果、クラッドモードで伝搬し、クラッド部から漏洩したレーザ光が、第１または第２固着剤を損傷させるおそれがある。特に、第１固着剤はクラッド部の外周に隣接しているため、漏洩したレーザ光のパワー密度が高く、第２固着剤に比して損傷されやすい。In the industrial field, there is a demand for higher power laser light from light sources. In the configuration of Patent Document 1, as the power of the laser light increases, the power of the laser light propagating in the cladding mode increases. As a result, the laser light propagating in the cladding mode and leaking from the cladding portion may damage the first or second adhesive. In particular, since the first adhesive is adjacent to the outer periphery of the cladding portion, the power density of the leaked laser light is high and it is more likely to be damaged than the second adhesive.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、損傷の発生が抑制された光学部品および半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical component and a semiconductor laser module in which the occurrence of damage is suppressed.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光学部品は、コア部および該コア部の外周に形成されたクラッド部を有する光ファイバと、前記クラッド部の外周に配置されたガラスキャピラリと、前記ガラスキャピラリの外周に配置された光吸収体と、を備え、前記クラッド部と前記ガラスキャピラリとは少なくとも一部の区間において一体化された一体部を有することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, an optical component according to one embodiment of the present invention comprises an optical fiber having a core portion and a cladding portion formed on the outer periphery of the core portion, a glass capillary arranged on the outer periphery of the cladding portion, and a light absorber arranged on the outer periphery of the glass capillary, and is characterized in that the cladding portion and the glass capillary have an integrated portion in which they are integrated in at least a portion of the length.

本発明の一態様に係る光学部品は、前記ガラスキャピラリの入力端面には光反射膜が設けられていることを特徴とする。The optical component according to one aspect of the present invention is characterized in that a light reflecting film is provided on the input end face of the glass capillary.

本発明の一態様に係る光学部品は、前記一体部と前記光反射膜が設けられた前記入力端面とは離間していることを特徴とする。In an optical component according to one aspect of the present invention, the integrated portion and the input end surface on which the light reflecting film is provided are spaced apart from each other.

本発明の一態様に係る光学部品は、前記ガラスキャピラリの端部は、光の進行方向に沿って次第に大径となるテーパ形状であることを特徴とする。In one aspect of the present invention, the optical component has an end portion of the glass capillary that is tapered so that the diameter of the end portion gradually increases along the light traveling direction.

本発明の一態様に係る光学部品は、前記一体部は、光の進行方向を基準として前半部に設けられていることを特徴とする。In one aspect of the present invention, the optical component is characterized in that the integrated portion is provided in a front half portion with respect to a traveling direction of light.

本発明の一態様に係る光学部品は、前記一体部は溶着されることによって一体化されていることを特徴とする。In the optical component according to one aspect of the present invention, the integrated portion is integrated by welding.

本発明の一態様に係る光学部品は、前記光ファイバの入力端面にはパワー密度を低減するエンドキャップを介して光が結合されることを特徴とする。An optical component according to one aspect of the present invention is characterized in that light is coupled to the input end face of the optical fiber via an end cap that reduces power density.

本発明の一態様に係る光学部品は、前記ガラスキャピラリは、入射側の大径部と、該大径部よりも光出射側の小径部とを備え、前記光吸収体は、前記大径部の外周に配置され該大径部の径に応じた内径の第１筒部と、前記小径部の外周に配置され該小径部の径に応じた内径の第２筒部とを備えていることを特徴とする。An optical component according to one aspect of the present invention is characterized in that the glass capillary has a large diameter portion on the light input side and a small diameter portion on the light output side of the large diameter portion, and the light absorber has a first cylindrical portion arranged on the outer periphery of the large diameter portion and having an inner diameter corresponding to the diameter of the large diameter portion, and a second cylindrical portion arranged on the outer periphery of the small diameter portion and having an inner diameter corresponding to the diameter of the small diameter portion.

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を前記光学部品の入力端面に導く光学系と、を備えることを特徴とする。A semiconductor laser module according to one aspect of the present invention includes a semiconductor laser element and an optical system that guides laser light output from the semiconductor laser element to an input end face of the optical component.

本発明によれば、光学部品および半導体レーザモジュールの損傷の発生が抑制されるという効果を奏する。The present invention has the advantage that damage to optical components and semiconductor laser modules can be suppressed.

図１は、実施形態に係る半導体レーザモジュールの模式的な平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor laser module according to an embodiment. 図２は、第１実施形態に係る光学部品および光ファイバの模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the optical component and the optical fiber according to the first embodiment. 図３は、第１実施形態に係る光学部品の一部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the optical component according to the first embodiment. 図４は、一体部およびその周辺の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the integral portion and its surroundings. 図５は、第２実施形態に係る光学部品および光ファイバの模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an optical component and an optical fiber according to the second embodiment. 図６は、第３実施形態に係る光学部品および光ファイバの模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an optical component and an optical fiber according to the third embodiment. 図７は、第４実施形態に係る光学部品および光ファイバの模式的な断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an optical component and an optical fiber according to the fourth embodiment. 図８は、第５実施形態に係る光学部品および光ファイバの模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an optical component and an optical fiber according to the fifth embodiment.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複説明を適宜省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below. In addition, in the description of the drawings, the same or corresponding elements are appropriately given the same reference numerals, and duplicated explanations are appropriately omitted. It should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationship of each element, the ratio of each element, etc. may differ from reality.

（半導体レーザモジュール）
図１は、実施形態に係る半導体レーザモジュール１００の模式的な平面図である。半導体レーザモジュール１００は実施形態に係る光学部品１０を備える。半導体レーザモジュール１００は、筐体であるパッケージ１０１と、パッケージ１０１の内部に順に積載されたＬＤ高さ調整板１０２と、サブマウント１０３－１～１０３－６と、６つの半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６とを備える。パッケージ１０１は、蓋を備えるが、図１においては説明のために図示を省略している。半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に電流を注入するリードピン１０５を備える。そして、半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力するレーザ光の光路上に順に配置された光学素子（光学系）である、第１レンズ１０６－１～１０６－６と、第２レンズ１０７－１～１０７－６と、ミラー１０８－１～１０８－６と、第３レンズ１０９と、光フィルタ１１０と、第４レンズ１１１とを備える。第１レンズ１０６－１～１０６－６、第２レンズ１０７－１～１０７－６、ミラー１０８－１～１０８－６、第３レンズ１０９、光フィルタ１１０、第４レンズ１１１は、それぞれパッケージ１０１の内部に固定されている。さらに、半導体レーザモジュール１００は、第４レンズ１１１と対向して配置された光学部品１０と、一部が光学部品１０に挿入された光ファイバ１１２とを備える。光ファイバ１１２の光学部品１０に挿入された側とは反対側の一端は、パッケージ１０１の外部に延伸している。(Semiconductor laser module)
1 is a schematic plan view of a semiconductor laser module 100 according to an embodiment. The semiconductor laser module 100 includes an optical component 10 according to an embodiment. The semiconductor laser module 100 includes a package 101, which is a housing, an LD height adjustment plate 102, submounts 103-1 to 103-6, and six semiconductor laser elements 104-1 to 104-6, which are stacked in order inside the package 101. The package 101 includes a lid, but this is omitted from FIG. 1 for the sake of explanation. The semiconductor laser module 100 includes lead pins 105 that inject current into the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. The semiconductor laser module 100 includes first lenses 106-1 to 106-6, second lenses 107-1 to 107-6, mirrors 108-1 to 108-6, a third lens 109, an optical filter 110, and a fourth lens 111, which are optical elements (optical systems) arranged in order on the optical path of the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. The first lenses 106-1 to 106-6, the second lenses 107-1 to 107-6, the mirrors 108-1 to 108-6, the third lens 109, the optical filter 110, and the fourth lens 111 are each fixed inside the package 101. The semiconductor laser module 100 further includes an optical component 10 arranged opposite the fourth lens 111, and an optical fiber 112, a part of which is inserted into the optical component 10. One end of the optical fiber 112 opposite to the end inserted into the optical component 10 extends outside the package 101 .

半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６は、ＬＤ高さ調整板１０２によってパッケージ１０１の底面から互いに異なる高さに配置されている。さらに、第１レンズ１０６－１～１０６－６、第２レンズ１０７－１～１０７－６、ミラー１０８－１～１０８－６は、それぞれ対応する１つの半導体レーザ素子と同じ高さに配置されている。また、光ファイバ１１２のパッケージ１０１への挿入部には、ルースチューブ１１４が設けられ、ルースチューブ１１４の一部を覆うように、パッケージ１０１の一部にブーツ１１３が外嵌されている。The semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 are arranged at different heights from the bottom surface of the package 101 by the LD height adjustment plate 102. Furthermore, the first lenses 106-1 to 106-6, the second lenses 107-1 to 107-6, and the mirrors 108-1 to 108-6 are arranged at the same height as their corresponding semiconductor laser elements. A loose tube 114 is provided at the insertion portion of the optical fiber 112 into the package 101, and a boot 113 is fitted onto a part of the package 101 so as to cover a part of the loose tube 114.

各半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６は、リードピン１０５から電力を供給されてレーザ光を出力する。出力された各レーザ光は、それぞれ第１レンズ１０６－１～１０６－６および第２レンズ１０７－１～１０７－６によって、略平行光とされる。つぎに、各レーザ光は、対応する高さに配置された１つのミラー１０８－１～１０８－６によって、光ファイバ１１２の方向に反射される。そして、各レーザ光は、第３レンズ１０９および第４レンズ１１１によって集光される。Each of the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 receives power from the lead pin 105 and outputs a laser beam. The output laser beam is converted into a substantially parallel beam by the first lenses 106-1 to 106-6 and the second lenses 107-1 to 107-6, respectively. Next, each laser beam is reflected in the direction of the optical fiber 112 by one of the mirrors 108-1 to 108-6 disposed at the corresponding height. Then, each laser beam is focused by the third lens 109 and the fourth lens 111.

光学部品１０は、第４レンズ１１１によって集光された各レーザ光を光ファイバ１１２に結合させる。光ファイバ１１２は、結合された各レーザ光を半導体レーザモジュール１００の外部に出力する。The optical component 10 couples the laser beams condensed by the fourth lens 111 to an optical fiber 112. The optical fiber 112 outputs the coupled laser beams to the outside of the semiconductor laser module 100.

つぎに、半導体レーザモジュール１００の各構成要素についてより詳細に説明する。筐体であるパッケージ１０１は、内部の温度上昇を抑制するため、熱伝導性のよい材料からなることが好ましく、各種金属からなる金属部材であってよい。Next, a more detailed description will be given of each component of the semiconductor laser module 100. The package 101, which is the housing, is preferably made of a material with good thermal conductivity in order to suppress an increase in the internal temperature, and may be a metallic member made of various metals.

ＬＤ高さ調整板１０２は、上述したように、パッケージ１０１内に固定されており、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の高さを調節し、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力するレーザ光の光路が互いに干渉しないようにしている。なお、ＬＤ高さ調整板１０２は、パッケージ１０１と一体として構成されていてもよい。As described above, the LD height adjustment plate 102 is fixed inside the package 101 and adjusts the heights of the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 so that the optical paths of the laser beams output by the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 do not interfere with each other. The LD height adjustment plate 102 may be formed integrally with the package 101.

サブマウント１０３－１～１０３－６は、ＬＤ高さ調整板１０２上に固定されており、載置された半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の放熱を補助する。そのため、サブマウント１０３－１～１０３－６は、熱伝導性のよい材料からなることが好ましく、各種金属からなる金属部材であってよい。The submounts 103-1 to 103-6 are fixed on the LD height adjustment plate 102 and assist in dissipating heat from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 placed thereon. For this reason, the submounts 103-1 to 103-6 are preferably made of a material with good thermal conductivity, and may be metallic members made of various metals.

半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６は、出力されるレーザ光の光強度が、１Ｗ以上、さらには、１０Ｗ以上の高出力な半導体レーザ素子である。本実施形態において、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の出力するレーザ光の光強度は、たとえば１１Ｗである。また、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６は、たとえば、９００ｎｍ～１０００ｎｍの波長のレーザ光を出力する。なお、半導体レーザモジュール１００は６つの半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６を備えているが、６つ以外の複数でもよく、１つでもよい。The semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 are high-output semiconductor laser elements that output laser light with an intensity of 1 W or more, or even 10 W or more. In this embodiment, the intensity of the laser light output by the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 is, for example, 11 W. The semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 output laser light with a wavelength of, for example, 900 nm to 1000 nm. Although the semiconductor laser module 100 includes six semiconductor laser elements 104-1 to 104-6, the number may be any number other than six, or may be just one.

リードピン１０５は、不図示のボンディングワイヤを介して半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に電力を供給する。供給する電力は、一定の電圧であってよいが、変調電圧であってもよい。The lead pins 105 supply power to the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 via bonding wires (not shown). The power to be supplied may be a constant voltage, or may be a modulated voltage.

第１レンズ１０６－１～１０６－６は、たとえば焦点距離が０．３ｍｍのシリンドリカルレンズである。第１レンズ１０６－１～１０６－６は、対応する１つの半導体レーザ素子の出力光を鉛直方向に略平行光とする位置に配置される。The first lenses 106-1 to 106-6 are cylindrical lenses having a focal length of, for example, 0.3 mm, and are disposed at positions such that the output light of a corresponding one of the semiconductor laser elements is made into substantially parallel light in the vertical direction.

第２レンズ１０７－１～１０７－６は、たとえば焦点距離が５ｍｍのシリンドリカルレンズである。第２レンズ１０７－１～１０７－６は、半導体レーザ素子の出力光を水平方向に略平行光とする位置に配置される。The second lenses 107-1 to 107-6 are cylindrical lenses having a focal length of, for example, 5 mm, and are disposed at positions that convert the output light of the semiconductor laser element into substantially parallel light in the horizontal direction.

ミラー１０８－１～１０８－６は、各種の金属膜、または誘電体膜を備えるミラーであってよく、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の出力するレーザ光の波長において、反射率が高いほど好ましい。また、ミラー１０８－１～１０８－６は、対応する１つの半導体レーザ素子のレーザ光を光ファイバ１１２に好適に結合するように、反射方向を微調整することができる。The mirrors 108-1 to 108-6 may be mirrors having various metal films or dielectric films, and the higher the reflectivity at the wavelength of the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6, the more preferable. Furthermore, the mirrors 108-1 to 108-6 can finely adjust the reflection direction so as to suitably couple the laser light of the corresponding semiconductor laser element to the optical fiber 112.

第３レンズ１０９と第４レンズ１１１とは、たとえばそれぞれ焦点距離が１２ｍｍ、５ｍｍの互いに曲率が直交したシリンドリカルレンズであり、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力したレーザ光を集光し、光ファイバ１１２に好適に結合する。第３レンズ１０９と第４レンズ１１１とは、たとえば半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力したレーザ光の光ファイバ１１２への結合効率が８５％以上となるように、光ファイバ１１２に対する位置が調整されている。The third lens 109 and the fourth lens 111 are cylindrical lenses having, for example, focal lengths of 12 mm and 5 mm, respectively, and having mutually orthogonal curvatures, and focus the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 and suitably couple it to the optical fiber 112. The positions of the third lens 109 and the fourth lens 111 with respect to the optical fiber 112 are adjusted, for example, so that the coupling efficiency of the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 to the optical fiber 112 is 85% or more.

光フィルタ１１０は、たとえば波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍの光を反射し、９００ｎｍ～１０００ｎｍの光を透過するローパスフィルタである。その結果、光フィルタ１１０は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力したレーザ光を透過するとともに、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍの光が半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に外部から照射されることを防止する。また、光フィルタ１１０は、光フィルタ１１０でわずかに反射された半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の出力レーザ光が半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に戻らないように、レーザ光の光軸に対して角度をつけて配置されている。光フィルタ１１０の通過波長として、１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍとしたが、この波長に限定するものではない。ただし、光フィルタ１１０は必ずしも必要ではない。The optical filter 110 is a low-pass filter that reflects light with wavelengths of, for example, 1060 nm to 1080 nm and transmits light with wavelengths of 900 nm to 1000 nm. As a result, the optical filter 110 transmits the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 and prevents light with wavelengths of 1060 nm to 1080 nm from being externally irradiated onto the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. The optical filter 110 is disposed at an angle to the optical axis of the laser light so that the output laser light of the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 slightly reflected by the optical filter 110 does not return to the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. The passing wavelength of the optical filter 110 is set to 1060 nm to 1080 nm, but is not limited to this wavelength. However, the optical filter 110 is not necessarily required.

ブーツ１１３は、光ファイバ１１２を挿通されており、光ファイバ１１２の曲げによる損傷を防止する。ブーツ１１３は、金属製のブーツであってよいが、材料は特に限定されず、ゴムや各種の樹脂、プラスチックなどであってもよい。ただし、ブーツ１１３は必ずしも必要ではない。The boot 113 has the optical fiber 112 inserted therethrough, and prevents damage to the optical fiber 112 due to bending. The boot 113 may be a metal boot, but the material is not particularly limited and may be rubber, various resins, plastics, etc. However, the boot 113 is not necessarily required.

ルースチューブ１１４は、光ファイバ１１２を挿通されており、光ファイバ１１２の曲げによる損傷を防止する。さらに、ルースチューブ１１４は、光ファイバ１１２と固着され、その結果、光ファイバ１１２に対して長手方向に引っ張る力が加えられた場合に、光ファイバ１１２の位置がずれることを防止する構成であってもよい。ただし、ルースチューブ１１４は必ずしも必要ではない。The loose tube 114 has the optical fiber 112 inserted therethrough and prevents damage to the optical fiber 112 due to bending. Furthermore, the loose tube 114 may be fixed to the optical fiber 112, thereby preventing the optical fiber 112 from shifting out of position when a pulling force is applied to the optical fiber 112 in the longitudinal direction. However, the loose tube 114 is not necessarily required.

半導体レーザモジュール１００における光学部品１０は、光ファイバ１１２に入力されたレーザ光のうち一部はコア部に結合せずにクラッドモードで伝搬する光（以下、クラッドモード光と呼ぶ。）を除去または低減する部品であり、具体的には以下に説明する光学部品１０Ａ～１０Ｅのいずれかの適用が好適である。光学部品１０Ａ～１０Ｅは、それぞれの構成要素を互いに組み合わせて適用してもよい。光学部品１０Ａ～１０Ｅについて順に説明する。The optical component 10 in the semiconductor laser module 100 is a component that removes or reduces a portion of the laser light input to the optical fiber 112 that propagates in a cladding mode without being coupled to the core (hereinafter referred to as cladding mode light), and specifically, any of the optical components 10A to 10E described below is suitable for use. The optical components 10A to 10E may be used in combination with each other. The optical components 10A to 10E will be described in order.

（第１実施形態に係る光学部品）
まず、第１実施形態に係る光学部品１０Ａの構成について具体的に説明する。図２は、光学部品１０Ａおよび光ファイバ１１２の模式的な断面図である。(Optical component according to the first embodiment)
First, the configuration of the optical component 10A according to the first embodiment will be specifically described.

図２に示すように、光学部品１０Ａは上記の光ファイバ１１２の一部を含む。光ファイバ１１２は、石英ガラス系材料からなる光ファイバであって、コア部１１２ａおよび該コア部１１２ａの外周に形成されたクラッド部１１２ｂを有する。光ファイバ１１２は、さらにクラッド部１１２ｂの外周が被覆材１１２ｃで覆われている。クラッド部１１２ｂの屈折率はコア部１１２ａの屈折率よりも低い。As shown in Fig. 2, the optical component 10A includes a portion of the optical fiber 112. The optical fiber 112 is an optical fiber made of a silica glass material, and has a core portion 112a and a cladding portion 112b formed on the outer periphery of the core portion 112a. The optical fiber 112 is further configured such that the outer periphery of the cladding portion 112b is covered with a coating material 112c. The refractive index of the cladding portion 112b is lower than the refractive index of the core portion 112a.

光ファイバ１１２は、たとえばコア部１１２ａのコア径が１０５μｍ、クラッド部１１２ｂのクラッド径が１２５μｍのマルチモード光ファイバであってよいが、シングルモード光ファイバであってもよい。光ファイバ１１２のＮＡは、たとえば０．１５～０．２２である。The optical fiber 112 may be a multimode optical fiber having a core diameter of 105 μm in the core portion 112a and a cladding diameter of 125 μm in the cladding portion 112b, but may also be a single mode optical fiber. The NA of the optical fiber 112 is, for example, 0.15 to 0.22.

光学部品１０Ａは、さらにクラッド部１１２ｂの外周に配置されたガラスキャピラリ１１６と、ガラスキャピラリ１１６の外周に配置された光吸収体１１７とを備える。光ファイバ１１２は一端がガラスキャピラリ１１６に挿通されている。光ファイバ１１２は、被覆材１１２ｃを備えるが、光ファイバ１１２のガラスキャピラリ１１６に挿通される部分は、挿入側端部を除いて被覆材１１２ｃが除去されて、コア部１１２ａとクラッド部１１２ｂとがガラスキャピラリ１１６に挿通されている。本願では被覆材１１２ｃを除いたコア部１１２ａとクラッド部１１２ｂとの部分を光ファイバ１１２と呼ぶ場合がある。被覆材１１２ｃはガラスキャピラリ１１６の端面と固定材１２１によって固定されている。固定材１２１は、例えば第１固着剤１１９と同じものを用い、または適当な固定具を用いることができる。The optical component 10A further includes a glass capillary 116 arranged on the outer periphery of the cladding 112b, and a light absorber 117 arranged on the outer periphery of the glass capillary 116. One end of the optical fiber 112 is inserted into the glass capillary 116. The optical fiber 112 includes a coating material 112c, but the coating material 112c is removed from the portion of the optical fiber 112 that is inserted into the glass capillary 116, except for the insertion end, and the core portion 112a and the cladding 112b are inserted into the glass capillary 116. In the present application, the portion of the core portion 112a and the cladding 112b excluding the coating material 112c may be referred to as the optical fiber 112. The coating material 112c is fixed to the end face of the glass capillary 116 by a fixing material 121. For example, the fixing material 121 may be the same as the first fixing agent 119, or an appropriate fixing tool may be used.

ガラスキャピラリ１１６は、貫通孔を備えた円管状のガラスキャピラリである。ガラスキャピラリ１１６は、貫通孔には光ファイバ１１２が挿通されており、ガラスキャピラリ１１６の貫通孔の内壁とクラッド部１１２ｂとの一部とは第１固着剤１１９で固着される。ガラスキャピラリ１１６は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力したレーザ光Ｌ（図２参照）の波長において、光透過性を有し、たとえばこの波長において、透過率が９０％以上の材料からなることが好ましい。ガラスキャピラリ１１６の屈折率は、光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｂの屈折率と等しい、またはそれよりも高いことが好ましく、たとえばガラスキャピラリ１１６の屈折率は、光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｂに対する比屈折率差が０．１％以上１０％以下である。なお、ガラスキャピラリ１１６は、光出射側に光ファイバ１１２を挿通しやすいよう設けられたテーパ部を備えていてもよい。The glass capillary 116 is a cylindrical glass capillary with a through hole. The optical fiber 112 is inserted into the through hole of the glass capillary 116, and the inner wall of the through hole of the glass capillary 116 and a part of the cladding portion 112b are fixed with a first fixing agent 119. The glass capillary 116 is optically transparent at the wavelength of the laser light L (see FIG. 2) outputted from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6, and is preferably made of a material having a transmittance of 90% or more at this wavelength. The refractive index of the glass capillary 116 is preferably equal to or higher than the refractive index of the cladding portion 112b of the optical fiber 112, and for example, the relative refractive index difference of the refractive index of the glass capillary 116 with respect to the cladding portion 112b of the optical fiber 112 is 0.1% or more and 10% or less. The glass capillary 116 may have a tapered portion on the light emission side to facilitate insertion of the optical fiber 112 therethrough.

第１固着剤１１９は、光学部品１０Ａにおいて、光の進行方向Ａを基準として後半部に設けられており、さらに好ましくは出力端近傍の一部に設けられる。第１固着剤１１９は、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン系の樹脂などのＵＶ硬化樹脂からなる。第１固着剤１１９の屈折率は、２５℃において光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｂの屈折率と等しい、またはそれよりも高いことが好ましく、半導体レーザモジュール１００の使用温度領域（たとえば、１５℃～１００℃）において、光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｂの屈折率と等しい、またはそれよりも高いことがさらに好ましい。第１固着剤１１９の屈折率は、たとえばクラッド部１１２ｂに対する比屈折率差が０％以上１０％以下である。また、第１固着剤１１９は、光ファイバ１１２の長手方向に直交する方向における厚さが１μｍ以上８００μｍ以下とされていることが好ましい。なお、ＵＶ硬化樹脂は、たとえば、フッ素を含有させることで低屈折率化でき、イオウを含有させることで高屈折率化できることが知られており、屈折率を高くする材料や、低くする材料の含有量を調整することで、屈折率を調整することができる。The first adhesive 119 is provided in the rear part of the optical component 10A with respect to the light travel direction A, and more preferably in a part near the output end. The first adhesive 119 is made of a UV-curable resin such as an epoxy resin or a urethane-based resin. The refractive index of the first adhesive 119 is preferably equal to or higher than the refractive index of the cladding 112b of the optical fiber 112 at 25° C., and more preferably equal to or higher than the refractive index of the cladding 112b of the optical fiber 112 in the operating temperature range of the semiconductor laser module 100 (for example, 15° C. to 100° C.). The refractive index of the first adhesive 119 has a relative refractive index difference of 0% or more and 10% or less with respect to the cladding 112b. The thickness of the first adhesive 119 in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber 112 is preferably 1 μm or more and 800 μm or less. It is known that the refractive index of a UV curable resin can be reduced by adding fluorine, for example, and can be increased by adding sulfur. The refractive index can be adjusted by adjusting the content of a material that increases or decreases the refractive index.

光吸収体１１７は、筒状の部材であって、ガラスキャピラリ１１６の外周に配置されており、該ガラスキャピラリ１１６に対して第２固着剤１２０で固着される。光吸収体１１７は、レーザ光Ｌ（図２参照）の波長において、光吸収性を有し、たとえばこの波長において、吸収率が３０％以上、好ましくは７０％以上である。その結果、光吸収体１１７は、クラッド部１１２ｂから漏洩したクラッドモード光をガラスキャピラリ１１６を介して吸収する。また、光吸収体はガラスキャピラリ１１６に結合されてキャピラリモードで伝搬されるレーザ光（以下、キャピラリモード光と呼ぶ）をも吸収する。The light absorber 117 is a cylindrical member that is disposed on the outer periphery of the glass capillary 116 and is fixed to the glass capillary 116 with a second adhesive 120. The light absorber 117 has light absorption at the wavelength of the laser light L (see FIG. 2), and has an absorption rate of 30% or more, preferably 70% or more, at this wavelength. As a result, the light absorber 117 absorbs the cladding mode light leaked from the cladding portion 112b via the glass capillary 116. The light absorber also absorbs the laser light (hereinafter referred to as capillary mode light) that is coupled to the glass capillary 116 and propagates in the capillary mode.

さらに、光吸収体１１７は、光吸収により発生した熱を放熱するため、熱伝導性のよい材料からなることが好ましく、たとえばＣｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼、またはＦｅを含む金属部材、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉを含む金属、もしくはＣを含む表面メッキ層を備える部材、ＡｌＮ、もしくはＡｌ_２Ｏ_３を含むセラミック部材、またはＡｌＮ、もしくはＡｌ_２Ｏ_３を含む表面を覆うセラミック層を備える部材からなることが好ましい。また、光吸収体１１７は、光吸収により発生した熱を放熱するため、パッケージ１０１に不図示の熱良導体を介して接続されていることが好ましい。熱良導体は、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上の材料からなることが好ましく、たとえばはんだや熱伝導性接着剤からなる。 Furthermore, the light absorber 117 is preferably made of a material with good thermal conductivity in order to dissipate heat generated by light absorption, and is preferably made of, for example, a metal member containing Cu, Ni, stainless steel, or Fe, a metal containing Ni, Cr, Ti, or a member having a surface plating layer containing C, a ceramic member containing AlN or Al ₂ O ₃ , or a member having a ceramic layer covering the surface containing AlN or Al ₂ O _3. Furthermore, the light absorber 117 is preferably connected to the package 101 via a good thermal conductor (not shown) in order to dissipate heat generated by light absorption. The good thermal conductor is preferably made of a material with a thermal conductivity of 0.5 W/mK or more, and is, for example, made of solder or a thermally conductive adhesive.

ガラスキャピラリ１１６と光吸収体１１７とは、上記のとおり第２固着剤１２０で固着されている。第２固着剤１２０はガラスキャピラリ１１６と光吸収体１１７とを全長に亘って固着している。第２固着剤１２０は第１固着剤１１９と同一の材料であってもよいが、異なる材料であってもよく、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン系の樹脂などのＵＶ硬化樹脂からなる。第２固着剤１２０の屈折率は、２５℃においてガラスキャピラリ１１６の屈折率と等しい、またはそれよりも高いことが好ましく、半導体レーザモジュール１００の使用温度領域（たとえば、１５℃～１００℃）において、ガラスキャピラリ１１６の屈折率と等しい、またはそれよりも高いことがさらに好ましい。The glass capillary 116 and the light absorber 117 are fixed by the second adhesive 120 as described above. The second adhesive 120 fixes the glass capillary 116 and the light absorber 117 over the entire length. The second adhesive 120 may be made of the same material as the first adhesive 119, or may be made of a different material, such as a UV-curable resin such as an epoxy resin or a urethane-based resin. The refractive index of the second adhesive 120 is preferably equal to or higher than the refractive index of the glass capillary 116 at 25° C., and more preferably equal to or higher than the refractive index of the glass capillary 116 in the operating temperature range of the semiconductor laser module 100 (for example, 15° C. to 100° C.).

クラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６とは一部の区間において一体化された一体部１２２を備える。一体部１２２はクラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６とが他の部材を介在させずに連続的に一体化された部分であり、後述するようにたとえば溶着加工されている。一体部１２２は、後述するようにクラッドモード光をクラッド部１１２ｂからガラスキャピラリ１１６に導出させるための部分である。The cladding portion 112b and the glass capillary 116 are integrated at a portion thereof to form an integrated portion 122. The integrated portion 122 is a portion where the cladding portion 112b and the glass capillary 116 are continuously integrated without any other member therebetween, and is, for example, fused as described below. The integrated portion 122 is a portion for guiding cladding mode light from the cladding portion 112b to the glass capillary 116 as described below.

ガラスキャピラリ１１６の入力端面１１６ａは、光の進行方向Ａに沿って次第に大径となるテーパ形状となっており、該入力端面１１６ａには光反射膜１２３が設けられている。一体部１２２は光学部品１０Ａにおいて一体部１２２は光の進行方向Ａを基準として前半部に設けられており、かつ光反射膜１２３が設けられた入力端面１１６ａとは適度に離間している。The input end face 116a of the glass capillary 116 has a tapered shape that gradually increases in diameter along the light traveling direction A, and the input end face 116a is provided with a light reflecting film 123. The integrated part 122 is provided in the front half of the optical component 10A with respect to the light traveling direction A, and is appropriately spaced from the input end face 116a on which the light reflecting film 123 is provided.

光学部品１０Ａは、さらに結合されるレーザ光Ｌのパワー密度を低減するエンドキャップ１２４を備えており、光ファイバ１１２の入力端面には該エンドキャップ１２４を介して光が結合される。エンドキャップ１２４は、円錐台形状の出力部１２４ａと、円柱形状の入力部１２４ｂとを備える。エンドキャップ１２４の材料は、光ファイバ１１２のコア部１１２ａと同程度の屈折率を有する材料であることが好ましく、たとえば光ファイバ１１２のコア部１１２ａと同じ石英系ガラス材料であることが好ましい。エンドキャップ１２４は入力部１２４ｂの底面から、第４レンズ１１１で集光されたレーザ光Ｌが入力される。エンドキャップ１２４の形状は図示のものに限らず、パワー密度を低減できるものであればよい。エンドキャップ１２４は、たとえば光ファイバ１１２の入力端に溶着されている。The optical component 10A further includes an end cap 124 for reducing the power density of the laser light L coupled thereto, and the light is coupled to the input end face of the optical fiber 112 through the end cap 124. The end cap 124 includes an output section 124a having a truncated cone shape and an input section 124b having a cylindrical shape. The material of the end cap 124 is preferably a material having a refractive index similar to that of the core section 112a of the optical fiber 112, and is preferably, for example, a silica-based glass material similar to that of the core section 112a of the optical fiber 112. The laser light L condensed by the fourth lens 111 is input to the bottom surface of the input section 124b of the end cap 124. The shape of the end cap 124 is not limited to that shown in the figure, and may be any shape capable of reducing the power density. The end cap 124 is, for example, welded to the input end of the optical fiber 112.

図３は、光学部品１０Ａの一部拡大断面図である。図３に示すように、光吸収体１１７の内面１１７ａにはその全面に凹凸が設けられている。内面１１７ａの凹凸は、たとえば高さが１０μｍ程度である。第２固着剤１２０はガラスキャピラリ１１６の外面と光吸収体１１７の内面１１７ａとの間に介在している。3 is a partially enlarged cross-sectional view of the optical component 10A. As shown in FIG. 3, the inner surface 117a of the light absorber 117 has irregularities over its entire surface. The irregularities on the inner surface 117a have a height of, for example, about 10 μm. The second adhesive 120 is interposed between the outer surface of the glass capillary 116 and the inner surface 117a of the light absorber 117.

クラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６との間にはクリアランス１２６が形成されている。クリアランス１２６は第１固着剤１１９の固着部および一体部１２２以外の区間に形成されている。クリアランス１２６の幅はいくつかの要件に基づきたとえば直径基準で５μｍ以下（片側で２．５μｍ以下）に設定されている。クリアランス１２６の幅を規定する要件の１つは、光ファイバ１１２をガラスキャピラリ１１６の貫通部に挿通しやすいことである。また他の要件は、クラッドモード光が導出されやすい程度にクリアランス１２６が十分狭いことである。さらに他の要件は、一体部１２２の加工が可能な程度にクリアランス１２６が十分に狭いことである。さらにまた他の要件は、加工精度条件が満たされることである。A clearance 126 is formed between the cladding portion 112b and the glass capillary 116. The clearance 126 is formed in a section other than the fixed portion of the first adhesive 119 and the integral portion 122. The width of the clearance 126 is set, for example, to 5 μm or less (2.5 μm or less on one side) based on several requirements. One of the requirements for defining the width of the clearance 126 is that the optical fiber 112 is easily inserted into the penetration portion of the glass capillary 116. Another requirement is that the clearance 126 is narrow enough to easily extract cladding mode light. Still another requirement is that the clearance 126 is narrow enough to allow machining of the integral portion 122. Still another requirement is that machining accuracy conditions are satisfied.

ここで図２を参照しながら、光学部品１０Ａの製造方法について説明する。まず、ガラスキャピラリ１１６の入力端面１１６ａに光反射膜１２３を蒸着する。この時点ではガラスキャピラリ１１６に光ファイバ１１２は挿通されていないことから、該光ファイバ１１２に光反射膜１２３の材質が付着することがない。2, a method for manufacturing the optical component 10A will be described. First, a light reflecting film 123 is deposited on the input end face 116a of the glass capillary 116. At this point, the optical fiber 112 is not inserted into the glass capillary 116, so the material of the light reflecting film 123 does not adhere to the optical fiber 112.

次に、一端の被覆材１１２ｃを剥いだ光ファイバ１１２をガラスキャピラリ１１６に挿入する。そして所定の位置に保持しながらガラスキャピラリ１１６と光ファイバ１１２との隙間から第１固着剤１１９を浸透させ、硬化（例えばＵＶ硬化）させる。これにより第１固着剤１１９は光学部品１０Ａにおける光出射端近傍に設けられる。挿入された光ファイバ１１２は第１固着剤１１９によって固定される。光ファイバ１１２はさらに固定材１２１によって固定される。Next, the optical fiber 112 with the coating material 112c stripped from one end is inserted into the glass capillary 116. Then, while holding it in a predetermined position, a first adhesive 119 is allowed to penetrate through the gap between the glass capillary 116 and the optical fiber 112 and is cured (for example, UV cured). As a result, the first adhesive 119 is provided in the vicinity of the light emitting end of the optical component 10A. The inserted optical fiber 112 is fixed by the first adhesive 119. The optical fiber 112 is further fixed by a fixing material 121.

そして、所定長さＸに亘ってクラッド部１１２ｂの外面とガラスキャピラリ１１６の内面とを溶着によって一体化し一体部１２２を形成する。この溶着加工は、たとえばバーナーや放電で対象箇所を加熱することによって行われ、全周に亘って加工される。一体部１２２は熱溶着以外にも、たとえば超音波溶着や圧着でもよい。一体部１２２と光反射膜１２３が設けられた入力端面１１６ａとは適度に離間していることから、光反射膜１２３に対する熱影響は十分に小さい。一体部１２２はクラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６との固着作用もある。Then, the outer surface of the cladding portion 112b and the inner surface of the glass capillary 116 are integrated by welding over a predetermined length X to form the integrated portion 122. This welding process is performed, for example, by heating the target area with a burner or discharge, and is performed over the entire circumference. The integrated portion 122 may be formed by ultrasonic welding or pressure bonding, for example, in addition to thermal welding. Since the integrated portion 122 and the input end face 116a on which the light reflecting film 123 is provided are appropriately spaced apart, the thermal effect on the light reflecting film 123 is sufficiently small. The integrated portion 122 also acts to fix the cladding portion 112b and the glass capillary 116.

クラッドモード光を導出させるためには一体部１２２の長さＸは十分に長いことが好ましいが、一方で光ファイバ１１２が受ける溶着による熱の影響を抑制するために長さＸは適度に短いことが望ましい。結局、長さＸは、クラッドモード光を導出させるのに十分な長さがあれば足り、さらには、多少のクラッドモード光が多少残留してもそのパワー密度を十分に低くすることができる長さがあればよい。It is preferable that the length X of the integral part 122 is sufficiently long in order to extract the cladding mode light, but on the other hand, it is desirable that the length X is appropriately short in order to suppress the influence of heat due to welding on the optical fiber 112. Ultimately, the length X needs only to be long enough to extract the cladding mode light, and further, it is only required to be long enough to sufficiently reduce the power density even if some cladding mode light remains.

この後、光吸収体１１７にガラスキャピラリ１１６を挿通するとともに双方を第２固着剤１２０で固着する。さらに、エンドキャップ１２４を取り付ける。Thereafter, the glass capillary 116 is inserted into the light absorber 117, and both are fixed with a second adhesive 120. Furthermore, an end cap 124 is attached.

次に、このように構成される光学部品１０Ａの作用について説明する。Next, the operation of the optical component 10A thus configured will be described.

図２に示すように、光学部品１０Ａに結合するレーザ光Ｌはエンドキャップ１２４を通過した後に光ファイバ１１２の入射端に結合される。レーザ光Ｌはエンドキャップ１２４を通過することにより適度にパワー密度が低減され、光ファイバ１１２の入力端の損傷が防止される。2, the laser light L coupled to the optical component 10A passes through an end cap 124 and is then coupled to the input end of the optical fiber 112. By passing through the end cap 124, the power density of the laser light L is appropriately reduced, and damage to the input end of the optical fiber 112 is prevented.

上記の通りレーザ光Ｌは第４レンズ１１１(図１参照)で集光されており、そのほとんどはコア部１１２ａに結合し、光ファイバ１１２によって伝送される。一方、レーザ光Ｌのうちコア部１１２ａに結合されなかった一部の非カップリング光であるレーザ光Ｌ１はクラッド部１１２ｂに結合し、さらに一部の非カップリング光のレーザ光Ｌ２はガラスキャピラリ１１６の入力端面１１６ａに照射される。As described above, the laser light L is condensed by the fourth lens 111 (see FIG. 1), and most of the laser light L is coupled to the core portion 112a and transmitted by the optical fiber 112. On the other hand, the laser light L1, which is a portion of the laser light L that is not coupled to the core portion 112a, is coupled to the cladding portion 112b, and the laser light L2, which is a further portion of the uncoupled light, is irradiated onto the input end face 116a of the glass capillary 116.

入力端面１１６ａには光反射膜１２３が設けられていることから、レーザ光Ｌ２は該光反射膜１２３によって反射されてガラスキャピラリ１１６に結合することが防止される。また、入力端面１１６ａは、光の進行方向Ａに沿って次第に大径となるテーパ形状であることから、反射したレーザ光Ｌ２は中心軸から離れる方向に向かい、光源方向に戻ることがない。このようにテーパ形状の入力端面１１６ａおよび光反射膜１２３は、レーザ光Ｌ２をガラスキャピラリ１１６に結合させずに分散させるための相乗作用がある。入力端面１１６ａはテーパ形状であり、その円錐面の中心角度はたとえば１５０°程度であってレーザ光Ｌ２の反射光は矢印Ａの反対方向に向かって広がる。また、入力端面１１６ａの円錐面の中心角度を９０°以下として、レーザ光Ｌ２の反射光を矢印Ａの方向に向かって広がるようにしてもよい。Since the input end face 116a is provided with a light reflecting film 123, the laser light L2 is reflected by the light reflecting film 123 and prevented from being coupled to the glass capillary 116. Furthermore, since the input end face 116a has a tapered shape that gradually increases in diameter along the light traveling direction A, the reflected laser light L2 moves in a direction away from the central axis and does not return to the light source direction. In this way, the tapered input end face 116a and the light reflecting film 123 have a synergistic effect to disperse the laser light L2 without coupling it to the glass capillary 116. The input end face 116a has a tapered shape, and the central angle of its conical surface is, for example, about 150°, so that the reflected light of the laser light L2 spreads in the opposite direction to the arrow A. Furthermore, the central angle of the conical surface of the input end face 116a may be set to 90° or less so that the reflected light of the laser light L2 spreads in the direction of the arrow A.

図４は、一体部１２２およびその周辺の拡大断面図である。図４に示すように、クラッド部１１２ｂに結合したレーザ光Ｌ１はクラッドモード光となるが、やがて一体部１２２に達する。一体部１２２ではクラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６とが一体になっていることから、クラッドモード光は反射することなくクラッド部１１２ｂからガラスキャピラリ１１６に導出される。4 is an enlarged cross-sectional view of the integral part 122 and its periphery. As shown in Fig. 4, the laser light L1 coupled to the cladding part 112b becomes cladding mode light, and eventually reaches the integral part 122. Since the cladding part 112b and the glass capillary 116 are integrated in the integral part 122, the cladding mode light is guided from the cladding part 112b to the glass capillary 116 without being reflected.

一体部１２２は適度な長さＸに設定されていることから、クラッドモード光は、そのほとんどがクラッド部１１２ｂからガラスキャピラリ１１６に抜けてしまい、またはパワー密度が十分に低減され、第１固着剤１１９などを局所加熱で損傷させることがない。特に第１固着剤１１９はクラッド部１１２ｂの外周に隣接しているが、入力端面１１６ａおよび一体部１２２からは十分に離間して設けられており、損傷が防止される。なお、一体部１２２は、光学部品１０Ａにおけるガラスキャピラリ１１６に対するクラッド部１１２ｂの挿入部分の全長に対して、少なくとも一部の区間に設けられていれば相応の効果がある。Since the integral portion 122 is set to an appropriate length X, most of the cladding mode light passes through the cladding portion 112b into the glass capillary 116, or the power density is sufficiently reduced, so that the first adhesive 119 and the like are not damaged by local heating. In particular, the first adhesive 119 is adjacent to the outer periphery of the cladding portion 112b, but is provided sufficiently apart from the input end face 116a and the integral portion 122 to prevent damage. Note that the integral portion 122 has an appropriate effect as long as it is provided in at least a portion of the entire length of the insertion portion of the cladding portion 112b into the glass capillary 116 in the optical component 10A.

また、一体部１２２は光の進行方向Ａを基準として光学部品１０Ａの前半部に設けられている。したがって一体部１２２を通過してガラスキャピラリ１１６に結合したレーザ光Ｌ１は、出射側端部にまでに到達する以前にガラスキャピラリ１１６を透過して光吸収体１１７に到達し、光吸収体１１７によって吸収される。さらに、光吸収体１１７の内面１１７ａ（図３参照）には凹凸が形成されていることから、光吸収体１１７に吸収されなかったレーザ光Ｌ１はこの境界面で乱反射し、エネルギーが分散される。Moreover, the integrated portion 122 is provided in the front half of the optical component 10A with respect to the light traveling direction A. Therefore, the laser light L1 that passes through the integrated portion 122 and is coupled to the glass capillary 116 passes through the glass capillary 116 and reaches the light absorber 117 before reaching the exit end, and is absorbed by the light absorber 117. Furthermore, since the inner surface 117a (see FIG. 3) of the light absorber 117 is formed with irregularities, the laser light L1 that is not absorbed by the light absorber 117 is diffusely reflected at the boundary surface, and the energy is dispersed.

（第２実施形態に係る光学部品）
図５は、第２実施形態に係る光学部品１０Ｂおよび光ファイバ１１２の模式的な断面図である。図５に示すように、光学部品１０Ｂでは、入力端面１１６ａが平面状で光ファイバ１１２および光吸収体１１７と同一面状となっており、光反射膜１２３（図２参照）は設けられていない。すなわち、レーザ光Ｌの集光精度が高く入力端面１１６ａに結合するレーザ光Ｌ２（図２参照）がほとんどない場合には、キャピラリモード光は発生しないため入力端面１１６ａをテーパ形状にする必要はなく、また光反射膜１２３を設けなくてもよい。この場合、ガラスキャピラリ１１６は入力端面１１６ａをテーパ状に加工する必要がなく製作が容易である。(Optical component according to second embodiment)
5 is a schematic cross-sectional view of the optical component 10B and the optical fiber 112 according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, in the optical component 10B, the input end face 116a is flat and is on the same plane as the optical fiber 112 and the light absorber 117, and the light reflecting film 123 (see FIG. 2) is not provided. That is, when the focusing accuracy of the laser light L is high and there is almost no laser light L2 (see FIG. 2) coupled to the input end face 116a, capillary mode light is not generated, so there is no need to make the input end face 116a tapered, and there is no need to provide the light reflecting film 123. In this case, the glass capillary 116 does not need to process the input end face 116a into a tapered shape, and is easy to manufacture.

光学部品１０Ｂでは、一体部１２２がクラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６との境界面の全区間に亘って形成されている。すなわち、一体部１２２を形成する際の溶着加工で精度よく加熱することが可能である場合には、光ファイバ１１２に対する熱歪の影響が低減されるため、一体部１２２を十分に長く形成してもよい。光学部品１０Ｂでは光反射膜１２３が設けられていないことから、一体部１２２を入力端面１１６ａに接する位置まで形成することができる。一体部１２２を入力端面１１６ａに接する位置まで形成すると、クラッドモード光を一層の初期段階でガラスキャピラリ１１６に導出させることができる。また、一体部１２２が十分に長く形成されていると、クラッドモード光をガラスキャピラリ１１６に導出しやすくなる。In the optical component 10B, the integral portion 122 is formed over the entire boundary between the cladding portion 112b and the glass capillary 116. That is, if the integral portion 122 can be precisely heated by the welding process for forming the integral portion 122, the effect of thermal distortion on the optical fiber 112 is reduced, so the integral portion 122 may be formed sufficiently long. Since the optical component 10B does not have the light reflecting film 123, the integral portion 122 can be formed up to a position where it contacts the input end face 116a. If the integral portion 122 is formed up to a position where it contacts the input end face 116a, the cladding mode light can be guided to the glass capillary 116 at an early stage of the first layer. Furthermore, if the integral portion 122 is formed sufficiently long, the cladding mode light can be easily guided to the glass capillary 116.

（第３実施形態に係る光学部品）
図６は、第３実施形態に係る光学部品１０Ｃおよび光ファイバ１１２の模式的な断面図である。図６に示すように、光学部品１０Ｃでは、入力端面１１６ａが平面状で光ファイバ１１２および光吸収体１１７と同一面状となっており、該入力端面１１６ａには光反射膜１２３が設けられている。すなわち、光反射膜１２３が設けられていればレーザ光Ｌ２はガラスキャピラリ１１６には結合しないためキャピラリモード光は発生しない。また、レーザ光Ｌの集光精度が高く入力端面１１６ａに結合するレーザ光Ｌ２が弱い場合には、レーザ光Ｌ２の反射方向について特段の措置は不要であって入力端面１１６ａをテーパ状にしなくてもよい。(Optical component according to third embodiment)
6 is a schematic cross-sectional view of an optical component 10C and an optical fiber 112 according to the third embodiment. As shown in FIG. 6, in the optical component 10C, the input end face 116a is flat and is on the same plane as the optical fiber 112 and the light absorber 117, and the input end face 116a is provided with a light reflecting film 123. That is, if the light reflecting film 123 is provided, the laser light L2 is not coupled to the glass capillary 116, so that capillary mode light is not generated. In addition, when the focusing accuracy of the laser light L is high and the laser light L2 coupled to the input end face 116a is weak, no special measures are required for the reflection direction of the laser light L2, and the input end face 116a does not need to be tapered.

光学部品１０Ｃでは、一体部１２２がクラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６との境界面のほぼ全区間に亘って形成されているが、入力端面１１６ａとは適度に離間しており一体部１２２の溶着加工時に光反射膜１２３に対する熱影響がない。In the optical component 10C, the integral portion 122 is formed over almost the entire boundary surface between the cladding portion 112b and the glass capillary 116, but is appropriately spaced from the input end face 116a, so that there is no thermal effect on the light reflecting film 123 during the welding process of the integral portion 122.

（第４実施形態に係る光学部品）
図７は、第４実施形態に係る光学部品１０Ｄおよび光ファイバ１１２の模式的な断面図である。図７に示すように、光学部品１０Ｄでは、入力端面１１６ａが平面状で光ファイバ１１２および光吸収体１１７と同一面状となっており、光反射膜１２３（図２参照）は設けられていない。これは光学部品１０Ｂ（図５参照）と同様である。(Optical component according to the fourth embodiment)
Fig. 7 is a schematic cross-sectional view of an optical component 10D and an optical fiber 112 according to the fourth embodiment. As shown in Fig. 7, in the optical component 10D, the input end face 116a is flat and is on the same plane as the optical fiber 112 and the light absorber 117, and the light reflecting film 123 (see Fig. 2) is not provided. This is similar to the optical component 10B (see Fig. 5).

光学部品１０Ｄでは、一体部１２２が入力端面１１６ａを基準として長さＸ１に亘って形成されている。一体部１２２は光の進行方向Ａを基準として前半部に設けられており、光学部品１０Ａにおける長さＸ（図２参照）と同等かまたはそれよりある程度長い。光反射膜１２３（図２参照）を設けていないため一体部１２２は入力端面１１６ａと接する位置まで形成することができ、クラッドモード光を一層の初期段階でガラスキャピラリ１１６に導出することができる。In the optical component 10D, the integral part 122 is formed over a length X1 with the input end face 116a as a reference. The integral part 122 is provided in the front half with the light traveling direction A as a reference, and is equal to or somewhat longer than the length X (see FIG. 2) in the optical component 10A. Since the light reflecting film 123 (see FIG. 2) is not provided, the integral part 122 can be formed up to a position where it contacts the input end face 116a, and the cladding mode light can be guided to the glass capillary 116 at an early stage of one layer.

クラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６との境界面において、一体部１２２よりも光出射側の区間には第１固着剤１１９が設けられており、クラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６とを固着している。一体部１２２においてクラッドモード光を十分にガラスキャピラリ１１６に導出可能であれば、残余の区間の第１固着剤１１９は損傷を受けることなく、しかも一層確実にクラッド部１１２ｂとガラスキャピラリ１１６とを固着することができる。At the boundary surface between the cladding portion 112b and the glass capillary 116, a first adhesive 119 is provided in a section on the light emission side of the integrated portion 122, and adheres the cladding portion 112b to the glass capillary 116. If the cladding mode light can be sufficiently guided to the glass capillary 116 in the integrated portion 122, the first adhesive 119 in the remaining section can adhere the cladding portion 112b to the glass capillary 116 more reliably without being damaged.

（第５実施形態に係る光学部品）
図８は、第５実施形態に係る光学部品１０Ｅおよび光ファイバ１１２の模式的な断面図である。図８に示すように、光学部品１０Ｅでは、ガラスキャピラリ１１６は、入射側の大径部１１６ｂと、該大径部１１６ｂよりも出力側の小径部１１６ｃとを備えている。(Optical component according to fifth embodiment)
Fig. 8 is a schematic cross-sectional view of an optical component 10E according to the fifth embodiment and an optical fiber 112. As shown in Fig. 8, in the optical component 10E, a glass capillary 116 includes a large diameter portion 116b on the incident side and a small diameter portion 116c on the output side of the large diameter portion 116b.

大径部１１６ｂは、小径部１１６ｃが一定の径で入射側に延長された延長部１２７ａと、該延長部１２７ａの外周に設けられた筒部分１２７ｂとを備える。大径部１１６ｂは、延長部１２７ａとクラッド部１１２ｂとの境界面に一体部１２２を溶着形成した後に筒部分１２７ｂを設けるとよい。延長部１２７ａと筒部分１２７ｂとは、たとえば第１固着剤１１９と同質剤によって固定されていてもよいし、溶着されていてもよいし、予め一体化されているものでもよい。延長部１２７ａと筒部分１２７ｂとは、例えば同一材にするとよい。The large diameter section 116b includes an extension 127a formed by extending the small diameter section 116c to the incident side with a constant diameter, and a cylindrical section 127b provided on the outer periphery of the extension 127a. The large diameter section 116b may be provided with the cylindrical section 127b after the integral section 122 is welded to the boundary surface between the extension 127a and the cladding section 112b. The extension 127a and the cylindrical section 127b may be fixed, for example, by the same material as the first fixing agent 119, or may be welded, or may be previously integrated. The extension 127a and the cylindrical section 127b may be made of the same material, for example.

また、光学部品１０Ｅにおける光吸収体１１７は、大径部１１６ｂの外周に配置され該大径部１１６ｂの径に応じた内径である第１筒部１１７ｂと、小径部１１６ｃの外周に配置され該小径部１１６ｃの径に応じた内径である第２筒部１１７ｃとを備えている。第１筒部１１７ｂおよび第２筒部１１７ｃの各内面１１７ａには凹凸（図３参照）が形成されている。ガラスキャピラリ１１６の筒部分１２７ｂと光吸収体１１７の第２筒部１１７ｃとは、段差面１２８で当接している。段差面１２８は光の進行方向Ａに対して直交する面である。The light absorber 117 in the optical component 10E includes a first tube portion 117b arranged on the outer periphery of the large diameter portion 116b and having an inner diameter corresponding to the diameter of the large diameter portion 116b, and a second tube portion 117c arranged on the outer periphery of the small diameter portion 116c and having an inner diameter corresponding to the diameter of the small diameter portion 116c. The inner surfaces 117a of the first tube portion 117b and the second tube portion 117c are formed with unevenness (see FIG. 3). The tube portion 127b of the glass capillary 116 and the second tube portion 117c of the light absorber 117 are in contact with each other at a step surface 128. The step surface 128 is a surface perpendicular to the traveling direction A of the light.

光学部品１０Ｅによれば、クラッド部１１２ｂに結合したレーザ光Ｌ１がクラッドモード光となって、その後一体部１２２からガラスキャピラリ１１６に導出されると、矢印で示す漏洩光Ｌ１_０のように進行する。そうすると、漏洩光Ｌ１_０は光吸収体１１７の内面１１７ａに到達する以前に、そのほとんどは段差面１２８に到達し光吸収体１１７に吸収されやすくなる。漏洩光Ｌ１_０は段差面１２８に対する入射角度が大きいため、内面１１７ａに対して入射する場合よりも光吸収体１１７に吸収されやすい。 According to the optical component 10E, when the laser light L1 coupled to the cladding portion 112b becomes cladding mode light and is then guided from the integrated portion 122 to the glass capillary 116, it travels as leaked light _L10 indicated by the arrow. In this way, most of the leaked light _L10 reaches the step surface 128 before reaching the inner surface 117a of the light absorber 117, and is easily absorbed by the light absorber 117. Since the leaked light _L10 has a large angle of incidence with respect to the step surface 128, it is more easily absorbed by the light absorber 117 than when it is incident on the inner surface 117a.

また、上記実施形態では、端部構造は、半導体レーザ素子等の光源から出力されたレーザ光を光ファイバに結合させる用途に使用されている。ただし、端部構造の用途はこれに限られない。たとえば、端部構造を、ファイバレーザ等を用いた加工用レーザ装置の出力側、たとえばヘッド部などのデリバリ光ファイバの出力側に設けてもよい。加工用レーザ装置では、加工対象に照射したレーザ光が反射して戻ってくる場合がある。このような戻り光が、加工用レーザ装置を構成する光ファイバをクラッドモードで伝搬すると、戻り光の一部がクラッド部から漏洩して装置を損傷させる場合がある。そこで、加工用レーザ装置の出力側に端部構造を設けることで、戻り光のクラッドモードでの伝搬を抑制または防止することができる。In the above embodiment, the end structure is used for coupling the laser light output from a light source such as a semiconductor laser element to an optical fiber. However, the use of the end structure is not limited to this. For example, the end structure may be provided on the output side of a processing laser device using a fiber laser or the like, for example, on the output side of a delivery optical fiber such as a head unit. In a processing laser device, the laser light irradiated to a processing object may be reflected and returned. If such return light propagates in a cladding mode through the optical fiber constituting the processing laser device, a part of the return light may leak from the cladding portion and damage the device. Therefore, by providing an end structure on the output side of the processing laser device, it is possible to suppress or prevent the return light from propagating in the cladding mode.

なお、上記実施形態では、赤外領域の波長のレーザ光を例に挙げたが、波長はこれに限定されない。例えば、緑色や青色のような短波長のレーザ光にあっては、固着材によるエネルギの吸収量が赤外領域の波長のレーザ光よりも大きく、本発明による効果がより顕著になる場合がある。In the above embodiment, the laser light having a wavelength in the infrared region is taken as an example, but the wavelength is not limited to this. For example, in the case of a laser light having a short wavelength such as green or blue, the amount of energy absorbed by the adhesive is larger than that of a laser light having a wavelength in the infrared region, and the effect of the present invention may be more pronounced.

また、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can of course be freely modified without departing from the spirit and scope of the present invention.

本発明は、光学部品および半導体レーザモジュールに利用することができる。The present invention can be applied to optical components and semiconductor laser modules.

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ光学部品
１００半導体レーザモジュール
１０１パッケージ
１０２ＬＤ高さ調整板
１０３－１～１０３－６サブマウント
１０４－１～１０４－６半導体レーザ素子
１０５リードピン
１０６－１～１０６－６第１レンズ
１０７－１～１０７－６第２レンズ
１０８－１～１０８－６ミラー
１０９第３レンズ
１１０光フィルタ
１１１第４レンズ
１１２光ファイバ
１１２ａコア部
１１２ｂクラッド部
１１２ｃ被覆材
１１３ブーツ
１１４ルースチューブ
１１６ガラスキャピラリ
１１６ａ入力端面
１１６ｂ大径部
１１６ｃ小径部
１１７光吸収体
１１７ａ内面
１１７ｂ第１筒部
１１７ｃ第２筒部
１１９第１固着剤
１２０第２固着剤
１２１固定材
１２２一体部
１２３光反射膜
１２４エンドキャップ
１２４ａ出力部
１２４ｂ入力部
１２６クリアランス
１２７ａ延長部
１２７ｂ筒部分
１２８段差面
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２レーザ光
Ｌ１０漏洩光10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E Optical component 100 Semiconductor laser module 101 Package 102 LD height adjustment plate 103-1 to 103-6 Submount 104-1 to 104-6 Semiconductor laser element 105 Lead pin 106-1 to 106-6 First lens 107-1 to 107-6 Second lens 108-1 to 108-6 Mirror 109 Third lens 110 Optical filter 111 Fourth lens 112 Optical fiber 112a Core portion 112b Cladding portion 112c Coating material 113 Boot 114 Loose tube 116 Glass capillary 116a Input end surface 116b Large diameter portion 116c Small diameter portion 117 Light absorber 117a Inner surface 117b First cylindrical portion 117c Second cylindrical portion 119 First adhesive 120 Second adhesive 121 Fixing material 122 Integrated portion 123 Light reflecting film 124 End cap 124a Output portion 124b Input portion 126 Clearance 127a Extension portion 127b Cylindrical portion 128 Step surfaces L, L1, L2 Laser light L10 Leaking light

Claims

an optical fiber having a core portion and a cladding portion formed on an outer periphery of the core portion, extending from the package to the outside of the package and optically connected to an optical element in the package ;
a glass capillary disposed around the cladding and extending in the longitudinal direction of the optical fiber;
a light absorber disposed on the outer periphery of the glass capillary;
an integrated portion in which an outer periphery of a first section, which is a part of the cladding portion in the longitudinal direction, and an inner periphery of the glass capillary in contact with the outer periphery are integrated by welding or crimping without using any other member;
having
a clearance of 5 μm or less based on a diameter for easily introducing cladding mode light from the cladding portion to the glass capillary is provided between an outer periphery of a second section, which is at least a part of the sections in the longitudinal direction excluding the first section of the cladding portion, and an inner periphery of the glass capillary facing the outer periphery ;
An optical component, characterized in that the light absorber is made of a thermally conductive material and is connected to the package via a good thermal conductor .

The optical component according to claim 1, characterized in that a light-reflecting film is provided on the input end face of the glass capillary.

The optical component according to claim 2, characterized in that the integral part and the input end surface on which the light reflecting film is provided are spaced apart.

The optical component according to claim 1 or 2, characterized in that the end of the glass capillary on the light input side has a tapered shape that gradually becomes larger in diameter along the light travel direction.

An optical component according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the integrated portion, a part of the inner circumference of the front half of the glass capillary based on the light travel direction is integrated with the outer circumference of the first section.

The optical component according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the inner surface of the light absorber is formed with irregularities.

The optical component according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the integral part is integrated by welding.

The optical component according to any one of claims 1 to 7, characterized in that light is coupled to the input end face of the optical fiber via an end cap that reduces power density.

the glass capillary has a large diameter portion on an incident side and a small diameter portion on a light exit side of the large diameter portion,
The optical component according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the light absorber comprises a first cylindrical portion arranged on the outer periphery of the large diameter portion and having an inner diameter corresponding to the diameter of the large diameter portion, and a second cylindrical portion arranged on the outer periphery of the small diameter portion and having an inner diameter corresponding to the diameter of the small diameter portion.

An optical component according to any one of claims 1 to 9;
A semiconductor laser element;
an optical system for directing a laser beam output from the semiconductor laser element to an input end face of the optical component;
A semiconductor laser module comprising: