JP2003298171A

JP2003298171A - レーザモジュール

Info

Publication number: JP2003298171A
Application number: JP2002101722A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamanaka; 英生山中; Yoji Okazaki; 洋二岡崎; Kazuhiko Nagano; 和彦永野; Teruhiko Kuramachi; 照彦蔵町
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP4084068B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ特性の劣化を効果的に抑制して、信頼性
の高いレーザモジュールを提供する。【解決手段】気密封止部材は内部に酸素を１ｐｐｍ以上
の濃度で含み且つハロゲン族ガス及びハロゲン化合物ガ
スの少なくとも一方を含む不活性ガスで満たされた封止
空間を備えており、この空間内に３５０〜４５０ｎｍの
波長範囲のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ、光
ファイバーの結合側部位、及び集光光学系を気密封止し
ている。封止雰囲気中に酸素を１ｐｐｍ以上の濃度で含
むことにより、炭化水素堆積物が酸化分解されて減少す
ると共に、珪素化合物による堆積物がハロゲン系ガスで
分解、除去されて減少するので、レーザ特性の劣化が効
果的に抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザモジュール
に関し、特に、発振波長が３５０〜４５０ｎｍの半導体
レーザを含む構成部材を気密封止したレーザモジュール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、波長４００ｎｍ以下の紫外線を照
射又は発生させる光学モジュールにおいては、照射又は
発生された紫外線により光学モジュールに含まれる光学
部品の光学損失が増加して、光学部品の特性が低下する
という問題があった。このような光学損失は、大気中の
水分や油分（有機物）が紫外線により分解され、その分
解物が光学部品の表面に堆積するために発生すると考え
られている。

【０００３】このため、特開平１１−１６７１３２号公
報に記載された紫外線照射光学系等では、光学部品が置
かれる雰囲気（封止雰囲気）を９９．９％以上の高純度
の窒素、９９．９％以上の高純度の乾燥空気、水分が
０．１％以下の気体、又は炭化水素化合物が０．１％以
下の気体等として分解物の堆積を防止し、紫外レーザ光
の出力低下を防止している。また、特開平１１−１６７
１３２号公報には、空気等の酸素が存在する系で良好な
劣化防止効果が得られる、と記載されている。

【０００４】また、米国特許５３９２３０５号明細書に
は、酸素を１００ｐｐｍ以上の濃度で封止ガス中に混入
させて、有機物が紫外レーザ光により分解されて発生す
る物質を酸化分解し、分解物が光学部品の表面に堆積す
るのを防止する技術が記載されている。

【０００５】また、特開平１１−８７８１４号公報に記
載されたレーザ共振器の寿命延長方法では、レーザ共振
器を構成するホルダー等の構成部品に付着した油分等の
汚染物質を溶剤等で脱脂・洗浄することで、レーザ共振
器の長期信頼性を向上させている。

【０００６】更に、特開平１１−５４８２号公報には、
低分子シロキサンが紫外線による光化学反応で酸素と反
応し、光学ガラス窓部品にＳｉＯｘの形で堆積、付着す
ることが開示されている。このため、大気と接する
「窓」部材の定期的な交換を推奨している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等の研究によれば、発振波長が３５０〜４５０ｎｍの
半導体レーザを含むモジュールでは、封止雰囲気の酸素
濃度が高くなり過ぎると、却ってレーザ特性が劣化する
ことが判明した。

【０００８】レーザモジュールに使用する半導体レーザ
の発振波長を４１０ｎｍ，８１０ｎｍ，９８０ｎｍと変
更し、特開平１１−８７８１４号公報に記載されている
洗浄工程を実施したレーザモジュールを用いて、封止雰
囲気中の酸素濃度に対する信頼性の変化を評価したとこ
ろ、波長４１０ｎｍの半導体レーザを用いたモジュール
では、経時モジュール劣化速度の酸素濃度に対する依存
性は、波長８１０ｎｍ，波長９８０ｎｍの赤外波長の半
導体レーザを用いたモジュールとは異なっており、赤外
波長の半導体レーザを用いたモジュールに見られるよう
な、酸素濃度増加に伴うレーザ特性の改良効果が見られ
なかった。

【０００９】即ち、波長８１０ｎｍ，波長９８０ｎｍの
赤外波長のレーザ光に対しては、モジュール内ファイバ
入射端面、レンズ等、レーザ光路上に存在する光学部品
表面に堆積する炭化水素系有機化合物の分解反応が、酸
素濃度の増加とともに活発になり、経時信頼性の向上が
見られる。これに対し、波長４１０ｎｍのレーザ光に対
しては、酸素濃度が１００ｐｐｍ以上になると逆に信頼
性が悪くなる。

【００１０】これは、酸素濃度が１００ｐｐｍ以上の領
域では、ファイバ端面集光部における珪素化合物の堆積
が顕在化することによる。この珪素化合物の堆積物も炭
化水素堆積物と同様に、光学的な吸収を発生させるた
め、連続発振に於ける経時信頼性が著しく損なわれる。

【００１１】即ち、レーザ光と炭化水素ガスの反応によ
り生成される炭化水素堆積物は、一定量以上の酸素を含
んだガス雰囲気下で二酸化炭素（ＣＯ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）
とに分解されて除去される。しかしながら、堆積物中に
は炭化水素だけではなく珪素化合物が含まれている。こ
の珪素化合物の堆積物は、酸素を雰囲気中に含有させる
だけでは分解・除去することができない。堆積する珪素
化合物は、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）、シラノ
ール基（−Ｓｉ−ＯＨ）等の珪素（ケイ素）原子を含有
する有機化合物ガス（以下、「有機珪素化合物ガス」と
いう）とレーザ光との光化学反応により発生する。しか
も、雰囲気中の酸素の存在が、その光化学反応の反応速
度を速めてしまう。

【００１２】ここで言う珪素化合物とは、有機・無機を
問わず珪素原子を含むあらゆる構造を有している化合物
であり、無機酸化珪素（ＳｉＯｘ）、有機珪素化合物、
炭化珪素化合物、有機炭化珪素化合物等が含まれる。ま
た、有機珪素化合物ガスは、モジュール製造工程中の任
意の場所に使用されているシリコーン系材料から発せら
れるガスであり、モジュール内の各部品表面に付着して
いる場合に、これを封止して使用すると封止雰囲気中に
も微量の有機珪素化合物ガスが含まれる。

【００１３】これらの製造工程中に存在するガス成分
は、通常のクリーンルームや封止ガス精製機を設置する
だけでは、完全に除去することはできない。これを除去
するためには多大な設備投資が必要となる。また、特開
平１１−８７８１４号公報に記載されているように、油
分等の脱脂、洗浄を実施しても、製造工程雰囲気から有
機珪素化合物ガスが混入するのを避けることはできな
い。

【００１４】従って、上記した通り、炭化水素化合物の
堆積を防止するために、封止雰囲気中に酸素を含有させ
る場合であっても、酸素含有量が多過ぎると珪素化合物
の堆積が増加してレーザ特性が劣化し、信頼性が悪化す
ることになる。そして、モジュール内部のファイバ入射
端面、レンズ等の光学部品は、モジュール内に接着剤や
ロウ材で固定されており、特開平１１−５４８２号公報
に記載の場合のように交換は不可能である。

【００１５】本発明は上記従来技術の問断点に鑑み成さ
れたものであり、本発明の目的は、レーザ特性の劣化を
効果的に抑制して、信頼性の高いレーザモジュールを提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のレーザモジュールは、３５０〜４５０ｎｍの
波長範囲のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ、１
本の光ファイバー、及び前記複数の半導体レーザの各々
から出射したレーザビームを集光し前記光ファイバーに
結合させる集光光学系を備えた合波レーザと、不活性ガ
ス中に１ｐｐｍ以上の濃度の酸素とハロゲン族ガス及び
ハロゲン化合物ガスの少なくとも一方のガスとを含む封
入ガスで満たされた封止空間を内部に備え、該空間内に
前記半導体レーザ、前記光ファイバーの結合側部位、及
び前記集光光学系を気密封止した気密封止部材と、を含
んで構成したことを特徴としている。

【００１７】本発明のレーザモジュールでは、気密封止
部材は、その内部に、不活性ガス中に１ｐｐｍ以上の濃
度の酸素とハロゲン族ガス及びハロゲン化合物ガスの少
なくとも一方のガスとを含む封入ガスで満たされた封止
空間を備えており、この空間内に３５０〜４５０ｎｍの
波長範囲のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ、光
ファイバーの結合側部位、及び集光光学系を気密封止し
ている。この通り、封止雰囲気中に酸素を１ｐｐｍ以上
の濃度で含むことにより、炭化水素堆積物が酸化分解さ
れて減少すると共に、珪素化合物による堆積物がハロゲ
ン系ガスで分解、除去されて減少するので、レーザ特性
の劣化が効果的に抑制される。これにより、信頼性の高
いレーザモジュールを提供することができる。

【００１８】本発明のレーザモジュールにおいては、不
活性ガス中の酸素濃度を１〜１００ｐｐｍとするのが好
ましい。また、ハロゲン族ガス及びハロゲン化合物ガス
はフッ素原子を含有しているものが好ましく、ハロゲン
化合物ガスを不活性ガス中に含有させる場合、ハロゲン
化合物ガスは、炭素、窒素、硫黄、及びキセノン各々の
フッ化物と炭素、窒素、硫黄、及びキセノン各々の塩化
物とからなる群から選択された少なくとも一種であるこ
とが好ましい。

【００１９】また、ハロゲン系ガスは反応性が高いた
め、気密封止する半導体レーザの共振器端面、光ファイ
バーの結合側部位、及び集光光学系を被覆する最表面層
を、ハロゲン族ガス及びハロゲン化合物ガスに対し不活
性な材料で構成することが好ましい。不活性な材料は、
例えば、インジウム、ガリウム、アルミニウム、チタ
ン、及びタンタル各々の酸化物とガリウム、アルミニウ
ム、チタン、及びタンタル各々の窒化物とからなる群か
ら選択することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。［モジュールの構成］本実施の形態に係るレーザモジュ
ールは、図１に示す合波レーザ光源を備えている。この
合波レーザ光源は、ヒートブロック１０上に配列固定さ
れた複数（例えば、７個）のチップ状の横マルチモード
のＧａＮ系半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ
４，ＬＤ５，ＬＤ６，及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レ
ーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメ
ータレンズ１１，１２，１３，１４，１５，１６，及び
１７と、１つの集光レンズ２０と、１本のマルチモード
光ファイバ３０と、から構成されている。

【００２１】ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、
発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最
大出力も総て共通（例えば、１００ｍＷ）である。な
お、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、３
５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０５ｎｍ
以外の発振波長を備えるレーザを用いることができる。

【００２２】上記の合波レーザ光源は、図２及び図３に
示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状
のパッケージ４０内に収納されている。パッケージ４０
の底面にはベース板４２が固定されており、このベース
板４２の上面には、前記ヒートブロック１０と、集光レ
ンズ２０を保持する集光レンズホルダー４５と、マルチ
モード光ファイバー３０の入射端部を保持するファイバ
ーホルダー４６とが取り付けられている。また、ヒート
ブロック１０の側面にはコリメータレンズホルダー４４
が取り付けられており、コリメータレンズ１１〜１７が
保持されている。パッケージ４０の横壁面には開口が形
成され、この開口を通してＧａＮ系半導体レーザＬＤ１
〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線４７がパッケージ外
に引き出されている。

【００２３】なお、図２においては、図の煩雑化を避け
るために、複数のＧａＮ系半導体レーザのうちＧａＮ系
半導体レーザＬＤ７にのみ番号を付し、複数のコリメー
タレンズのうちコリメータレンズ１７にのみ番号を付し
ている。

【００２４】図４は、上記コリメータレンズ１１〜１７
の取り付け部分の正面形状を示すものである。コリメー
タレンズ１１〜１７の各々は、非球面を備えた円形レン
ズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形
状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズ
は、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形するこ
とによって形成することができる。コリメータレンズ１
１〜１７は、長さ方向がＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜
ＬＤ７の発光点の配列方向（図４の左右方向）と直交す
るように、上記発光点の配列方向に密接配置されてい
る。

【００２５】一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ
７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と
平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば１０
°、３０°の状態で各々レーザビームＢ１〜Ｂ７を発す
るレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レー
ザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が１
列に並ぶように配設されている。

【００２６】従って、各発光点から発せられたレーザビ
ームＢ１〜Ｂ７は、上述のように細長形状の各コリメー
タレンズ１１〜１７に対して、拡がり角度が大きい方向
が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向
（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射する
ことになる。つまり、各コリメータレンズ１１〜１７の
幅が１．１ｍｍ、長さが４．６ｍｍであり、それらに入
射するレーザビームＢ１〜Ｂ７の水平方向、垂直方向の
ビーム径は各々０．９ｍｍ、２．６ｍｍである。また、
コリメータレンズ１１〜１７の各々は、焦点距離ｆ₁＝
３ｍｍ、ＮＡ＝０．６、レンズ配置ピッチ＝１．２５ｍ
ｍである。

【００２７】集光レンズ２０は、非球面を備えた円形レ
ンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取っ
て、コリメータレンズ１１〜１７の配列方向、つまり水
平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成され
ている。この集光レンズ２０は、焦点距離ｆ₂＝１２．
５ｍｍ、ＮＡ＝０．３である。この集光レンズ２０も、
例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することに
より形成される。

【００２８】マルチモード光ファイバ３０は、ステップ
インデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス
型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでもよい。
例えば、三菱電線工業株式会社製のグレーテッドインデ
ックス型光ファイバを用いることができる。この光ファ
イバは、コア中心部がグレーテッドインデックスで外周
部がステップインデックスであり、コア径＝２５μｍ、
ＮＡ＝０．３、端面コートの透過率＝９９．５％以上で
ある。

【００２９】パッケージ４０は、その開口を閉じるよう
に作成されたパッケージ蓋４１を備えており、後述する
脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ４０の開口
をパッケージ蓋４１で閉じることにより、パッケージ４
０とパッケージ蓋４１とにより形成される閉空間（封止
空間）内に、上記の合波レーザ光源が他の光学要素と共
に気密封止される。

【００３０】ここで、モジュールの劣化を抑制するため
に、封止空間内が、不活性ガス中に１ｐｐｍ以上の濃度
の酸素とハロゲン族ガス又はハロゲン化合物ガス（以
下、「ハロゲン系ガス」という）とを含有する封入ガス
で満たされるように気密封止する。このためには、不活
性ガス中に１ｐｐｍ以上の濃度の酸素とハロゲン系ガス
とを含有するガスを封入して気密封止を実施する。

【００３１】不活性ガスは、封止雰囲気中に含まれる光
学要素に対して不活性なガスであり、例えば、乾燥した
窒素、アルゴン等の希ガスを用いることができる。

【００３２】封止雰囲気中に１ｐｐｍ以上の濃度の酸素
が含まれると、レーザモジュールの劣化を抑制すること
ができる。このような劣化抑制効果が得られるのは、封
止雰囲気中に含有される酸素が、炭化水素成分の光分解
により発生した固形物を酸化分解するためである。一
方、酸素濃度が１ｐｐｍ未満であると、劣化抑制効果が
得られない。酸素濃度が高過ぎると、却って有機珪素化
合物ガスの光化学反応が促進されるので、封止雰囲気中
の酸素濃度は１〜８００ｐｐｍの範囲が好ましく、１〜
１００ｐｐｍの範囲が特に好ましい。

【００３３】ハロゲン族ガスとは、塩素ガス（Ｃ
ｌ₂）、フッ素ガス（Ｆ₂）等のハロゲンガスであり、ハ
ロゲン化合物ガスとは、塩素原子（Ｃｌ）、臭素原子
（Ｂｒ）、ヨウ素原子（Ｉ）、フッ素原子（Ｆ）等のハ
ロゲン原子を含有するガス状の化合物である。

【００３４】ハロゲン化合物ガスとしては、ＣＦ₃Ｃ
ｌ，ＣＦ₂Ｃｌ₂，ＣＦＣｌ₃，ＣＦ₃Ｂｒ，ＣＣｌ₄，Ｃ
Ｃｌ₄−Ｏ₂，Ｃ₂Ｆ₄Ｃｌ₂，Ｃｌ−Ｈ₂，ＣＦ₃Ｂｒ，Ｐ
Ｃｌ₃，ＣＦ₄，ＳＦ₆，ＮＦ₃，ＸｅＦ₂，Ｃ₃Ｆ₈，ＣＨ
Ｆ₃等が挙げられるが、フッ素又は塩素と炭素（Ｃ）、
窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）、キセノン（Ｘｅ）との化合物
が好ましく、フッ素原子を含有するものが特に好まし
い。

【００３５】ハロゲン系ガスは微量から劣化抑制効果を
発揮するが、顕著な劣化抑制効果を得るためには、ハロ
ゲン系ガスの含有濃度を１ｐｐｍ以上とするのが好まし
い。このような劣化抑制効果が得られるのは、封止雰囲
気中に含有されるハロゲン系ガスが、有機珪素化合物ガ
スの光分解により発生した堆積物を分解するためであ
る。

【００３６】光学部品を被覆する最表面層の材料に、珪
素（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ス
ズ（Ｓｎ）、又はジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物又は窒
化物等、ハロゲン系ガスに対して反応性を有する材料を
使用する場合には、これらの光学部品の最表面層がエッ
チングされて、モジュールの信頼性が低下する。

【００３７】従って、ＧａＮ系半導体レーザの共振器、
コリメータレンズ、集光レンズ、及びマルチモード光フ
ァイバの入射側端部等の合波レーザ光源の構成部品、及
び光学ミラー等の合波レーザ光源と共に気密封止される
光学部品の封止雰囲気に曝される最表面層には、例え
ば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、又はタンタル（Ｔａ）
の酸化物又は窒化物のように、ハロゲン系ガスに対して
不活性な材料を使用するのが好ましい。

【００３８】封止ガスを封入して気密封止を実施する前
には、封止空間内の雰囲気を排気する脱気処理を行う。
接着剤の機械的性質を損なわない観点から通常２００℃
以下でこの脱気処理は行われる。モジュール中に光学系
を固定するために有機系接着剤を用いた場合でも、接着
剤で各部品を固定後、封止前に脱気処理を行うことによ
り、有機系接着剤からのアウトガスを抑制することがで
きる。光学部品の固定等に使用する有機系接着剤の量を
１．０ｇ／ｍｌ以下とすることにより、脱気処理でモジ
ュール中のアウトガス成分の飽和濃度を１０００ｐｐｍ
未満にすることができる。

【００３９】［モジュールの動作］次に、上記レーザモ
ジュールの動作について説明する。

【００４０】合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体
レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射した
レーザビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，及
びＢ７の各々は、対応するコリメータレンズ１１〜１７
によって平行光化される。平行光とされたレーザビーム
Ｂ１〜Ｂ７は、集光レンズ２０によって集光され、マル
チモード光ファイバ３０のコア３０ａの入射端面に収束
する。

【００４１】本例では、コリメータレンズ１１〜１７及
び集光レンズ２０によって集光光学系が構成され、その
集光光学系とマルチモード光ファイバ３０とによって合
波光学系が構成されている。即ち、集光レンズ２０によ
って上述のように集光されたレーザビームＢ１〜Ｂ７
が、このマルチモード光ファイバ３０のコア３０ａに入
射して光ファイバ内を伝搬し、１本のレーザビームＢに
合波されてマルチモード光ファイバ３０から出射する。

【００４２】上記のレーザモジュールでは、レーザビー
ムＢ１〜Ｂ７のマルチモード光ファイバ３０への結合効
率が０．９となる。従って、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ
１〜ＬＤ７の各出力が１００ｍＷの場合には、出力６３
０ｍＷ（＝１００ｍＷ×０．９×７）の合波レーザビー
ムＢを得ることができる。

【００４３】

【実施例】次に、具体的な実施例に基づいて本発明を更
に詳細に説明する。

【００４４】図１〜図４に示す構成のレーザモジュール
を用いて、下記表１に示す４つの条件（水準）で、封止
雰囲気中の酸素濃度及びハロゲン系ガスの濃度とモジュ
ールの劣化率との関係を調べた。結果を図５に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】モジュールの劣化率ｋは、レーザモジュー
ルの各発光点が３０ｍＷ出力となるようにＡＰＣ駆動し
た場合に、全素子を駆動するために必要な１時間当りの
駆動電流上昇量で表している。封止雰囲気中の不活性ガ
スには窒素ガスを用い、ハロゲン系ガスには四フッ化炭
素（ＣＦ₄）を用いた。また、封止雰囲気中の炭化水素
濃度は１００ｐｐｍ程度である。

【００４７】図５から分かるように、水準（１）では、
モジュール中の低濃度（０．１ｐｐｍ）の酸素雰囲気に
より、雰囲気中に高濃度に存在する炭化水素ガスから生
じる炭化水素系堆積物の分解が完結しない。経時時間と
ともに炭化水素堆積物量が増加することのよる光量ロス
が支配的に起こり、このためモジュールの劣化率が大き
い。当然ながらＣＦ₄濃度に対する劣化速度の依存性は
ない。なぜならば酸素ガスは、炭化水素ガスの分解にそ
の殆どが使われるため、有機珪素化合物ガスの堆積促進
に寄与せず、有機珪素化合物ガスは堆積しないからであ
る。即ち、ＣＦ ₄の濃度が変化しても劣化速度の変化は
なく、光学部品の表面は炭化水素系化合物で覆われるの
で、後述の条件で見られるＣＦ₄ガスによる光学部品の
エッチング現象による劣化は見られない。

【００４８】また、水準（２）、水準（３）、水準
（４）では、モジュール中にＣＦ₄導入することにより
顕著な劣化抑制効果が発揮されている。酸素濃度を増加
していくと生成する酸化珪素化合物量も増加するので、
水準（２）の様に酸素濃度が大きい場合には、ＣＦ₄ガ
スを導入する効果は小さい。ＣＦ₄ガス導入効果は、酸
素濃度が小さい方が顕著である。また、最表面層にＣＦ
₄と反応性を有するＳｉＯ₂を用いる場合には、酸素濃度
とは関係なく、一定以上のＣＦ₄濃度で光学部品の最表
面層を構成するＳｉＯ₂がＣＦ₄と反応し蒸発を始めるこ
とにより、光学部品、ファイバー端面の劣化が著しく進
み、劣化速度が急激に上昇する。

【００４９】以上の結果から分かるように、酸素を１ｐ
ｐｍ以上の濃度で含有する封止雰囲気中に、ＣＦ₄ガス
（ハロゲン系ガス）を導入すると、顕著な劣化抑制効果
が得られる。

【００５０】以上説明した通り、本実施の形態のレーザ
モジュールでは、酸素を１ｐｐｍ以上の濃度で含有する
と共にハロゲン系ガスを含有する不活性ガスを封入して
気密封止を行うことにより、炭化水素の堆積物だけでな
く珪素化合物の堆積物までもが分解、除去されて減少
し、モジュールの劣化が顕著に抑制される。即ち、レー
ザモジュールの信頼性が向上し、長期間高出力を維持す
ることができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ特性の劣化を効
果的に抑制して、信頼性の高いレーザモジュールを提供
することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るレーザモジュールの
合波レーザ光源の構成を示す平面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るレーザモジュールの
構成を示す平面図である。

【図３】図２に示すレーザモジュールの構成を示す側面
図である。

【図４】図２に示すレーザモジュールの構成を示す部分
側面図である。

【図５】各水準での封止雰囲気中の酸素濃度及びハロゲ
ン系ガス濃度とモジュールの劣化率との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１０ヒートブロック１１〜１７コリメータレンズ２０集光レンズ３０マルチモード光ファイバ３０ａコア４０パッケージ４１パッケージ蓋ＬＤ１〜ＬＤ７ＧａＮ系半導体レーザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永野和彦神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地富士写真フイルム株式会社内 (72)発明者蔵町照彦神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地富士写真フイルム株式会社内Ｆターム(参考） 2H037 BA03 BA32 CA13 CA16 DA03 DA04 DA05 DA36 DA38 5F073 AA84 AB15 AB27 AB28 CA07 CB20 FA07 FA08 FA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３５０〜４５０ｎｍの波長範囲のレーザ光
を出射する複数の半導体レーザ、１本の光ファイバー、
及び前記複数の半導体レーザの各々から出射したレーザ
ビームを集光し前記光ファイバーに結合させる集光光学
系を備えた合波レーザと、不活性ガス中に１ｐｐｍ以上の濃度の酸素とハロゲン族
ガス及びハロゲン化合物ガスの少なくとも一方のガスと
を含む封入ガスで満たされた封止空間を内部に備え、該
空間内に前記半導体レーザ、前記光ファイバーの結合側
部位、及び前記集光光学系を気密封止した気密封止部材
と、を含むレーザモジュール。
【請求項２】前記不活性ガス中の酸素濃度を１〜１００
ｐｐｍとした請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】前記ハロゲン族ガス及びハロゲン化合物ガ
スは、フッ素原子を含有している請求項１又は２に記載
のレーザモジュール。
【請求項４】前記ハロゲン化合物ガスは、炭素、窒素、
硫黄、及びキセノン各々のフッ化物と炭素、窒素、硫
黄、及びキセノン各々の塩化物とからなる群から選択さ
れる少なくとも一種である請求項１乃至３の何れか１項
に記載のレーザモジュール。
【請求項５】前記半導体レーザの共振器端面、前記光フ
ァイバーの結合側部位、及び前記集光光学系を被覆する
最表面層を、前記ハロゲン族ガス及びハロゲン化合物ガ
スに対し不活性な材料で構成した請求項１乃至４の何れ
か１項に記載のレーザモジュール。
【請求項６】前記不活性な材料が、インジウム、ガリウ
ム、アルミニウム、チタン、及びタンタル各々の酸化物
とガリウム、アルミニウム、チタン、及びタンタル各々
の窒化物とからなる群から選択される少なくとも一種で
ある請求項５に記載のレーザモジュール。