特許 6558259 半導体レーザ装置およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6558259

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】半導体レーザ装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20060101AFI20190805BHJP

   G02B 1/115 20150101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

   G02B1/115

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-19293(P2016-19293)

(22)【出願日】2016年2月3日

(65)【公開番号】特開2017-139332(P2017-139332A)

(43)【公開日】2017年8月10日

【審査請求日】2018年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】萩元 将人

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 泰

(72)【発明者】

【氏名】宮本 晋太郎

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０１４８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２００４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１９６８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４９４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２７６５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１３１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６５３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２５６９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステムと、
前記ステムに搭載され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
塑性変形可能な材料により構成され、前記半導体レーザ素子を包囲する筒状の本体部を有し、前記本体部の一端側が前記ステムに接合されるキャップと、
前記キャップの前記本体部の他端側に、当該本体部の開口部を塞ぐように固定されたレンズと、
前記キャップの前記本体部と前記レンズとの間に配置されたリング状の塑性変形可能なスペーサと、を備え、
前記レンズは、前記キャップの前記本体部の塑性変形により当該本体部に固定されていることを特徴とする半導体レーザ装置。

【請求項2】

前記本体部の前記他端側の外径が、前記一端側の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。

【請求項3】

前記キャップは、前記本体部の内側面に突出する突起部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。

【請求項4】

前記半導体レーザ素子は、前記キャップ、前記レンズおよび前記ステムによって気密封止されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項5】

前記気密封止による気密空間のリーク量は、１０^-6［Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ］以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。

【請求項6】

前記レンズは、その表面に反射防止膜を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項7】

半導体レーザ素子をステムに固定する工程と、
塑性変形可能な材料により構成された筒状の本体部の一端を塑性変形させ、前記本体部の開口部を塞ぐようにレンズを固定する工程と、
前記キャップの前記本体部の他端側を前記ステムに接合する工程と、を含み、
前記レンズを固定する工程は、
前記本体部の前記開口部に前記レンズを挿入する工程と、
前記本体部と前記レンズとの間にリング状のスペーサを挿入する工程と、
前記スペーサを塑性変形させることで前記本体部の前記一端を塑性変形させ、前記本体部の前記一端側の外径を前記他端側の外径よりも大きくする工程と、を含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。

【請求項8】

前記レンズを固定する工程の前に、前記レンズの表面に反射防止膜を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体レーザチップを金属製のステムに配置し、レーザ光の出射窓が設けられたキャップを用いて封止するキャンパッケージ型の半導体レーザ装置が知られている。このような半導体レーザ装置においては、円筒状のキャップの一端にレーザ光の出射窓となるレンズを固定したレンズ付きキャップが用いられる。
レンズをキャップに固定する方法として、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、キャップの開口部に溶融ガラスを滴下、固化することで、キャップの開口部にレンズを形成するものである。また、特許文献２には、接着剤によりレンズをキャップに固定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０５−１２１８４１号公報

【特許文献2】特開２０１５−０４１７３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の技術のように溶融ガラスを滴下固定する方法の場合、レンズの曲率は、表面張力とガラス材の自重とによって決定される。そのため、レンズの曲率を自由に設計することができない。また、この方法では、表面に反射防止膜を有するレンズとする場合、レンズをキャップに形成した後にコーティング処理を行うことになるが、キャップの形状によっては上記コーティング処理が困難となる。
また、上記特許文献２に記載の技術のようにレンズを接着剤により固定する方法の場合、製造過程においてレンズの光透過部分に接着剤が付着し、光出力が低下してしまうおそれがある。更には、キャップ内で反射された迷光等が接着剤に照射されることによって、接着剤に含有される揮発成分等がレンズ面に蒸着され、光出射面を汚して光出力が低下するといった問題も起こり得る。
そこで、本発明は、レンズ曲率の設計自由度の向上と光出力低下の防止とを実現することができる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体レーザ装置の一態様は、ステムと、前記ステムに搭載され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、塑性変形可能な材料により構成され、前記半導体レーザ素子を包囲する筒状の本体部を有し、前記本体部の一端側が前記ステムに接合されるキャップと、前記キャップの前記本体部の他端側に、当該本体部の開口部を塞ぐように固定されたレンズと、前記キャップの前記本体部と前記レンズとの間に配置されたリング状の塑性変形可能なスペーサと、を備え、前記レンズは、前記キャップの前記本体部の塑性変形により当該本体部に固定されている。
このように、レンズをキャップの塑性変形により固定するため、レンズの曲率の設計自由度を向上させることができる。また、レンズをキャップにかしめにより固定することができるので、レンズの固定に際し、接着剤を使用する必要がない。そのため、接着剤によるレンズの汚れを防止することができ、半導体レーザ装置の光出力の低下を防止することができる。

【0006】

また、上記の半導体レーザ装置において、前記本体部の前記他端側の外径が、前記一端側の外径よりも大きくてもよい。この場合、筒状の封止電極をキャップに装着し、加圧、通電してキャップとステムとを溶接したとき、封止電極をキャップから抜き取りやすくなる。したがって、キャップとステムとを適切に接合することができる。
さらに、上記の半導体レーザ装置において、前記キャップは、前記本体部の内側面に突出する突起部を有してもよい。この場合、突起部によってレンズの高さ方向位置を容易に定めることができる。したがって、半導体レーザ素子の発光点からレンズまでの距離を適切な距離に設定することが可能となる。

【0007】

また、上記の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ素子は、前記キャップ、前記レンズおよび前記ステムによって気密封止されていてもよい。ここで、気密封止による気密空間のリーク量は、１０^-6［Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ］以下とすることができる。これにより、高品質な半導体レーザ装置を実現することができる。
さらに、上記の半導体レーザ装置において、前記レンズは、その表面に反射防止膜を有していてもよい。これにより、光出力効率を向上させることができる。

【0008】

さらにまた、本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法の一態様は、半導体レーザ素子をステムに固定する工程と、塑性変形可能な材料により構成された筒状の本体部の一端を塑性変形させ、前記本体部の開口部を塞ぐようにレンズを固定する工程と、前記キャップの前記本体部の他端側を前記ステムに接合する工程と、を含み、前記レンズを固定する工程は、前記本体部の前記開口部に前記レンズを挿入する工程と、前記本体部と前記レンズとの間にリング状のスペーサを挿入する工程と、前記スペーサを塑性変形させることで前記本体部の前記一端を塑性変形させ、前記本体部の前記一端側の外径を前記他端側の外径よりも大きくする工程と、を含む。
このように、レンズをキャップの塑性変形により固定するため、レンズの曲率の設計自由度を向上させることができる。また、レンズをキャップにかしめにより適切に固定することができるので、レンズの固定に際し、接着剤を使用する必要がない。そのため、接着剤によるレンズの汚れを防止することができ、半導体レーザ装置の光出力の低下を防止することができる。

【0009】

さらに、上記の半導体レーザ装置の製造方法において、前記レンズを固定する工程の前に、前記レンズの表面に反射防止膜を形成する工程をさらに含んでもよい。この場合、光出力効率の高い半導体レーザ装置の実現が可能となる。

【発明の効果】

【0010】

本発明の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザチップおよびサブマウントを封止するキャップに固定されるレンズの曲率の設計自由度を向上させることができる。また、製造過程や使用過程におけるレンズの汚れを防止し、半導体レーザ装置の光出力低下の防止を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第一の実施形態における半導体レーザ装置の構成例を示す断面図である。

【図2】レンズの固定方法を説明する図である。

【図3】レンズ固定後のキャップを示す図である。

【図4】半導体レーザ装置の製造工程を説明する図である。

【図5】半導体レーザ装置の製造工程を説明する図である。

【図6】半導体レーザ装置の製造工程を説明する図である。

【図7】溶接後のキャップの形状を示す図である。

【図8】従来の半導体レーザ装置の製造工程を説明する図である。

【図9】従来の溶接後のキャップの形状を示す図である。

【図10】第二の実施形態における半導体レーザ装置の構成例を示す断面図である。

【図11】第二の実施形態のレンズの固定方法を説明する図である。

【図12】第三の実施形態における半導体レーザ装置の構成例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本実施形態における半導体レーザ装置１００の構成例を示す断面図である。
半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子を構成する半導体レーザチップ（以下、単に「チップ」という。）１１とサブマウント１２とを備える。
チップ１１は、サブマウント１２に固定され、所定の注入電流が供給された場合に、レーザ光Ｌを発振する。このチップ１１は、半導体基板の主面に、エピタキシャル成長によって形成された多層の半導体層を備える構造を有する。サブマウント１２の本体部の材料は、放熱性、絶縁性、チップ１１との線膨張係数差およびコストなどを考慮して適宜選択される。サブマウント１２の表面には、金（Ａｕ）によって電極配線が設けられており、チップ１１は、その電極配線上に、例えば、金スズ（ＡｕＳｎ）はんだを介して接合される。

【0013】

チップ１１が接合されたサブマウント１２は、円盤状のステム２１が有するヒートシンク部２１ａに固定されている。このとき、サブマウント１２は、チップ１１から出射されるレーザ光Ｌの出射方向が、ステム２１の円盤状の表面に対して垂直な方向に一致する向きとなるよう、はんだを介してヒートシンク部２１ａに接合される。ステム２１は、例えば、Ｆｅ合金により構成することができる。なお、ステム２１は、例えば、金めっきした鉄（Ｆｅ）および金めっきした銅（Ｃｕ）であってもよい。ヒートシンク部２１ａは、例えば、銅（Ｃｕ）などの熱伝導の良い金属によって構成することができる。
ステム２１の円盤状の表面にはキャップ３１が装着され、溶接などにより気密封止されている。キャップ３１は、円筒状（円環状）の本体部３１ａと、本体部３１ａの内側面（内周面）に突出する突起部３１ｂと、フランジ部３１ｃとを備える。突起部３１ｂは、キャップ３１のステム２１への固定側とは反対側の端部近傍に設けられている。フランジ部３１ｃは、キャップ３１のステム２１への固定側端部に設けられている。このキャップ３１は、例えば、切削加工により形成することができる。

【0014】

また、キャップ３１は、塑性変形可能な材料により構成されている。例えば、キャップ３１の材料としては、ステンレス鋼を使用することができる。なお、キャップ３１の材料は、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ−ＮｉなどのＦｅ系の合金材料であってもよいし、Ａｌ系、Ｃｕ系の合金材料であってもよい。ただし、溶接によりキャップ３１をステム２１に固定する場合には、キャップ３１の材料に熱伝導率の低いＦｅ系材料を使用することが好ましい。溶接以外の方法（例えば接着剤）によりキャップ３１を固定する場合には、キャップ３１の材料は熱伝導率の高いＡｌ系材料やＣｕ系材料であってもよい。
さらに、キャップ３１のステム２１への固定側とは反対側の端部には、レンズ３２が固定されている。このレンズ３２は、チップ１１から出射されるレーザ光Ｌを平行光として取り出すための光取出し窓である。レンズ３２は、例えば非球面レンズであり、突起部３１ｂに当接されることで高さ方向位置（チップ１１の発光点からの距離）が定められている。

【0015】

また、レンズ３２は、キャップ３１の塑性変形によってキャップ３１に固定されている。図２に示すように、レンズ３２の径は、キャップ３１の本体部３１ａのレンズ固定前におけるレンズ固定側の端部（図２の上端部）の内径よりも大きい。レンズ３２をキャップ３１に固定する際には、レンズ３２を本体部３１ａ上に置き、矢印Ａに示すようにレンズ３２の外周部３２ａに荷重を加えて、レンズ３２を本体部３１ａに押し込む。このとき、矢印Ｂに示すように、本体部３１ａのレンズ固定側端部の径が拡がり、レンズ３２が突起部３１ｂに当接するまで本体部３１ａに圧入される。このように、レンズ３２は圧入によりキャップ３１に固定されている。
レンズ３２がキャップ３１に固定された状態では、図３の実線に示すように、キャップ３１の本体部３１ａのレンズ固定側の外径Ｒ２は、キャップ３１の本体部３１ａのステム固定側の外径Ｒ３よりも大きい。また、キャップ３１の本体部３１ａのレンズ固定側の外径Ｒ２は、キャップ３１のフランジ部３１ｃの外径Ｒ１よりも小さい。つまり、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３の関係が成り立つ。

【0016】

また、レンズ３２は、キャップ３１に固定される前に、表面に反射防止用の誘電体多層膜をコーティング（ＡＲコーティング）されていてもよい。このとき、反射防止膜は、レンズ３２の光入射面および光出射面の双方に設けられていてもよい。反射防止膜として用いられる誘電体としては、例えば、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５等がある。反射防止膜を形成する方法としては、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンビームスパッタ法などを用いることができる。

【0017】

次に、半導体レーザ装置１００の製造方法について説明する。
図４に示すように、先ずチップ１１をサブマウント１２に接合し、チップ１１が接合されたサブマウント１２をステム２１のヒートシンク部２１ａに接合する。次に、チップ１１とステム２１に固定された電極２２とを、Ａｕワイヤ２４によって電気的に接合（ワイヤボンディング）する。また、サブマウント１２表面の電極配線とステム２１に固定された電極２３とを、Ａｕワイヤ２５によって電気的に接合（ワイヤボンディング）する。なお、電極２２および２３は、それぞれステム２１とは電気的に絶縁されている。
また、レンズ３２の光入射面および光出射面をＡＲコーティングした後、上述した図２に示すように、キャップ３１の一端を塑性変形させてレンズ３２をキャップ３１に固定する。そして、図５に示すように、チップ１１およびサブマウント１２が接合されたステム２１の円盤状の表面に、レンズ３２が固定されたキャップ３１を装着し、溶接により気密封止する。

【0018】

はじめに、キャップ３１を円筒状のキャップ側封止電極４１によってマグネット吸着（または真空吸着）すると共に、ステム２１をステム側封止電極４２によってマグネット吸着する。次に、キャップ３１のフランジ部３１ｃのステム２１の円盤状の表面と対向する面に形成したプロジェクション（突起部）３１ｄとステム２１とを接触させる。つまり、キャップ側封止電極４１とステム側封止電極４２とによって、キャップ３１のフランジ部３１ｃとステム２１とを挟み込む。
そして、図６に示すように、チップ１１の発光点位置とレンズ３２の中心位置とを一致させ、図中矢印に示すようにキャップ側封止電極４１に荷重を加える。このとき、キャップ側封止電極４１とステム側封止電極４２との間に電圧を印加し、プロジェクション３１ｄに電流を集中させ溶接する。これにより、キャップ３１とレンズ３２とステム２１とで仕切られた空間は、気密空間となる。この気密空間のリーク量は、例えば１０^-6［Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ］以下であることが好ましい。

【0019】

以上の工程により、半導体レーザ装置１００が製造される。この半導体レーザ装置１００において、電極２２と電極２３との間に所定の電圧を印加すると、チップ１１の端面からレーザ光が出射され、そのレーザ光がレンズ３２を透過して放射される。
なお、上記の半導体レーザ装置１００の製造方法では、レンズ３２が固定されたキャップ３１をステム２１に接合している。しかしながら、半導体レーザ装置１００の製造方法は、上記の方法に限定されない。例えば、キャップ３１をステム２１に接合した後、キャップ３１にレンズ３２を固定してもよい。ただし、チップ１１の発光点位置とレンズ３２の中心位置とのアライメント精度を向上させるためには、レンズ３２が固定されたキャップ３１をステム２１に接合する方が好ましい。

【0020】

以上のように、本実施形態における半導体レーザ装置１００は、チップ１１と、チップ１１を固定するサブマウント１２と、サブマウント１２を固定するステム２１と、ステム２１に接合された塑性変形可能な材料からなるキャップ３１と、キャップ３１のステム２１とは反対側の端部に、当該キャップ３１の塑性変形により固定されたレンズ３２と、を備える。そして、チップ１１およびサブマウント１２は、キャップ３１とレンズ３２とで構成される空間内に封止されている。
このように、レンズ３２を、キャップ３１の塑性変形により固定するため、レンズ３２の固定に接着剤を使用する必要がない。そのため、製造過程や使用過程において接着剤により光出射面が汚れることを防止することができる。したがって、半導体レーザ装置１００の光出力の低下を防止することができる。

【0021】

また、レンズ３２を、キャップ３１の塑性変形により固定するため、予め所望の仕様とされたレンズ３２をキャップ３１に取り付けることができる。そのため、レンズ３２の曲率の設計自由度を向上させることができる。さらに、レンズ３２をキャップ３１に固定する前にＡＲコーティングすることが可能である。つまり、キャップ３１の形状にかかわらず、表面に反射防止膜を有するレンズ３２をキャップ３１に固定することができる。したがって、光出力効率の高い半導体レーザ装置１００の実現が可能となる。

【0022】

また、レンズ３２が固定されたキャップ３１の形状は、図３に示すように、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３の関係が成り立つ形状となっている。したがって、ステム２１への封止溶接を適切に行うことができる。キャップ３１とステム２１とを接合する場合、図６に示すように、円筒状の封止電極４１をキャップ３１に装着し、加圧および通電によりキャップ３１の全周を気密封止する。そして、キャップ３１とステム２１とを接合した後は、封止電極４１をキャップ３１から抜き取る。Ｒ２＞Ｒ３の関係が成り立っている場合、図６に示すように、キャップ３１の本体部３１ａのステム固定側の外周面と封止電極４１の内周面との間には隙間が形成される。そして、その隙間は、Ｒ２＝Ｒ３の関係にあるキャップ１３１を用いた場合（図７）と比較して広くなる。

【0023】

そのため、Ｒ２＞Ｒ３のキャップ３１を用いた場合、図８に示すように、ステム固定側におけるキャップ３１の本体部３１ａと封止電極４１との接触面積Ｓ１は、図９に示すＲ２＝Ｒ３のキャップ１３１を用いた場合の接触面積Ｓ２よりも小さくなる。封止電極４１との接触面積が大きいほど、溶接後、封止電極４１をキャップから抜き取りにくくなる。したがって、本実施形態のようにキャップ３１の形状をＲ２＞Ｒ３とすることで、溶接後の封止電極４１をキャップ３１から抜き取り易くすることができ、封止溶接を適切に行うことができる。

【0024】

また、本実施形態におけるキャップ３１の形状は、Ｒ１＞Ｒ２の関係が成り立つ。したがって、溶接時、円筒状の封止電極４１によってキャップ３１のフランジ部３１ｃに適切に荷重を加えることができる。
さらに、キャップ３１は、本体部３１ａの内側面（内周面）に突出する突起部３１ｂを有する。そのため、この突起部３１ｂによってレンズ３２の高さ方向位置を容易に定めることができる。したがって、チップ１１の発光点からレンズ３２までの距離を適切な距離に設定することが可能となる。
また、レンズ３２をキャップ３１に圧入して固定するので、気密性を確保した構成とすることができる。このように、キャップ３１、レンズ３２およびステム２１によって気密空間を形成し、チップ１１およびサブマウント１２を気密封止することができるので、高品質な半導体レーザ装置１００を実現することができる。

【0025】

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態では、レンズを圧入してキャップに固定する場合について説明したが、第二の実施形態では、レンズをキャップにかしめ固定する場合について説明する。
図１０は、第二の実施形態における半導体レーザ装置１１０の構成例を示す断面図である。この図１０に示す半導体レーザ装置１１０において、上述した図１に示す半導体レーザ装置１００と同一構成を有する部分には図１と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。
キャップ３１のステム２１への固定側とは反対側の端部には、レンズ３３が固定されている。レンズ３３は、例えば非球面レンズである。レンズ３３は、突起部３１ｂによって高さ方向位置（チップ１１の発光点からの距離）が定められている。このレンズ３３は、リング状のスペーサ３４を介してキャップ３１の塑性変形によってキャップ３１に固定されている。

【0026】

図１１に示すように、レンズ３３の径は、キャップ３１の本体部３１ａのレンズ固定前におけるレンズ固定側の端部（図１１の上端部）の内径よりも小さい。レンズ３３をキャップ３１に固定する際には、レンズ３３を本体部３１ａ内の突起部３１ｂ上に置き、レンズ３３の外周面と本体部３１ａの内周面との隙間に、当該隙間よりも厚みが薄いスペーサ３４を配置する。ここで、スペーサ３４は、塑性変形可能な材料により構成されている。そして、矢印Ａに示すようにスペーサ３４を加圧する。すると、スペーサ３４は、変形してレンズ３３とキャップ３１との隙間に充填される。スペーサ３４の加圧には、リング状の金型等を用いることができる。また、このとき矢印Ｂに示すように、キャップ３１のレンズ固定側端部の径が拡がり、図３に示すように、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３の関係となる。このように、レンズ３３はかしめ固定によりキャップ３１に固定されている。
スペーサ３４は、例えばアルミニウムを用いることができる。なお、スペーサ３４に用いる材料は、塑性変形可能な材料であればよく、上記に限定されない。ただし、気密性確保のため、硬度の低いＡｌ系材料を用いることが好ましい。
以上の構成により、上述した第一の実施形態と同様に、光出力の低下の防止とレンズ曲率の設計自由度の向上とを実現することができる。

【0027】

（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。
上述した第一および第二の実施形態では、キャップ３１に突起部３１ｂを設ける場合について説明したが、第三の実施形態では、突起部３１ｂを設けずにレンズを固定する場合について説明する。
図１２は、第三の実施形態における半導体レーザ装置１２０の構成例を示す断面図である。この図１２に示す半導体レーザ装置１２０において、上述した図１に示す半導体レーザ装置１００と同一構成を有する部分には図１と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。
キャップ３５は、円筒状（円環状）の本体部３５ａと、本体部３５ａの端部に設けられたフランジ部３５ｂとを備える。フランジ部３５ｂは、キャップ３５のステム２１への固定側端部に設けられている。このキャップ３５は、例えば、プレス加工により形成することができる。また、キャップ３５は、塑性変形可能な材料により構成されている。キャップ３５の材料としては、上述したキャップ３１と同様の材料を使用することができる。

【0028】

キャップ３５のステム２１への固定側とは反対側の端部には、レンズ３６が固定されている。レンズ３６は、例えば非球面レンズである。このレンズ３６は、キャップ３５の塑性変形によってキャップ３５に固定されており、レンズ３６が固定された状態において、キャップ３５の形状は、図３に示すキャップ３１と同様にＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３の関係が成り立っている。
以上の構成により、上述した第一および第二の実施形態と同様に、光出力の低下の防止とレンズ曲率の設計自由度の向上とを実現することができる。また、本実施形態では、キャップ３５は、上述したキャップ３１のように本体部３１ａの内側面に突出する突起部３１ｂを有していないため、プレス加工等により容易に製造することができ安価である。

【0029】

（変形例）
なお、上記各実施形態においては、圧入や、かしめ固定によりレンズをキャップに固定する場合について説明したが、レンズがキャップの塑性変形により固定されていればよく、固定方法は上記に限定されない。例えば、キャップを予め加熱して熱膨張させておき、キャップの内径と同径またはそれ以下のレンズをキャップの円筒内部に配置した後、キャップを冷却してもよい。この場合にも、キャップを冷却した結果、レンズはキャップの塑性変形により固定される。
また、キャップに固定するレンズの形状は、上述した形状に限定されない。レンズの形状は、チップ１１からのレーザ光を平行光、集光、発散光など、用途に応じたビーム形状で出射可能であり、且つキャップとの接触面（レンズ外周側面）において気密性を確保できる形状であればよい。

【符号の説明】

【0030】

１１…半導体レーザチップ（チップ）、１２…サブマウント、２１…ステム、２１ａ…ヒートシンク部、３１…キャップ、３１ａ…本体部、３１ｂ…突起部、３１ｃ…フランジ部、３１ｄ…プロジェクション、３２…レンズ、３３…レンズ、３４…スペーサ、３５…キャップ、３６…レンズ、４１…キャップ側封止電極、４２…ステム側封止電極、１００，１１０，１２０…半導体レーザ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】