特開 2023-64231 レーザーダイオードバー、波長ビーム結合システム及び波長ビーム結合システムの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023064231

(43)【公開日】2023-05-11

(54)【発明の名称】レーザーダイオードバー、波長ビーム結合システム及び波長ビーム結合システムの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/042 20060101AFI20230501BHJP

   H01S 5/14 20060101ALI20230501BHJP

   H01S 5/026 20060101ALI20230501BHJP

   H01S 5/02325 20210101ALI20230501BHJP

   H01S 5/343 20060101ALI20230501BHJP

【ＦＩ】

H01S5/042 612

H01S5/14

H01S5/026 612

H01S5/02325

H01S5/343 610

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021174376

(22)【出願日】2021-10-26

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 貴敏

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AB34

5F173AB43

5F173AB46

5F173AB62

5F173AD05

5F173AH22

5F173AR96

(57)【要約】

【課題】窒化物半導体を構成材料として含み、長時間使用時の信頼性低下が抑制された複数のエミッターを有するレーザーダイオードバーを提供する。
【解決手段】レーザーダイオードバー１０は、窒化物半導体を構成材料として含む。また、レーザーダイオードバー１０は、Ｘ方向に互いに間隔をあけて形成されたｎ個（ｎは４以上の整数）のエミッター２１～２ｎを有している。ｎ個のエミッター２１～２ｎのそれぞれは、閾値電流以上の電流が流れることでレーザー発振する。両端のエミッター２１，２ｎのうち少なくとも１つの閾値電流は、両端のエミッター２１，２ｎを除いた残りのエミッター２２～２ｎ－１の閾値電流の平均値以下である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒化物半導体を構成材料として含むレーザーダイオードバーであって、
前記レーザーダイオードバーは、第１方向に互いに間隔をあけて形成されたｎ（ｎは４以上の整数）個のエミッターを有しており、
ｎ個の前記エミッターのそれぞれは、閾値電流以上の電流が流れることでレーザー発振し、
両端の前記エミッターのうち少なくとも１つの前記エミッターの前記閾値電流は、両端の前記エミッターを除いた残りの前記エミッターの前記閾値電流の平均値以下であることを特徴とするレーザーダイオードバー。

【請求項2】

両端の前記エミッターのうち少なくとも１つの前記エミッターの前記閾値電流は、両端の前記エミッターを除いた残りの前記エミッターの前記閾値電流の平均値の１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項3】

両端の前記エミッターのうち少なくとも１つの前記エミッターの前記閾値電流は、１３０ｍＡ以上、１５０ｍＡ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項4】

窒化物半導体を構成材料として含むレーザーダイオードバーであって、
前記レーザーダイオードバーは、第１方向に互いに間隔をあけて形成されたｎ（ｎは４以上の整数）個のエミッターを有しており、
ｎ個の前記エミッターのそれぞれは、閾値電流以上の電流が流れることでレーザー発振し、
ｎ個の前記エミッターのそれぞれは、前記第１方向と交差する第２方向が長手方向であるストライプ形状のストライプ部を有しており、
両端の前記エミッターのうち少なくとも１つの前記エミッターにおける前記ストライプ部の前記第１方向の幅は、両端の前記エミッターを除いた残りの前記エミッターにおける前記ストライプ部の前記第１方向の幅の平均値以下であることを特徴とするレーザーダイオードバー。

【請求項5】

両端の前記エミッターのうち少なくとも１つの前記エミッターにおける前記ストライプ部の前記第１方向の幅は、両端の前記エミッターを除いた残りの前記エミッターにおける前記ストライプ部の前記第１方向の幅の平均値の１／３以下であることを特徴とする請求項４に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項6】

両端の前記エミッターのうち少なくとも１つの前記エミッターにおける前記ストライプ部の前記第１方向の幅は、５μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項４または５に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項7】

ｎ個の前記エミッターのそれぞれに所定値の電流を流した場合、両端の前記エミッターの一方または両方がレーザー発振し、残りの前記エミッターはレーザー発振しないように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項8】

ｎ個の前記エミッターのそれぞれから出射されるレーザー光の波長は、３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のレーザーダイオードバー。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれか１項に記載のレーザーダイオードバーをそれぞれ有する１または複数のレーザーモジュールと、
前記レーザーダイオードバーに含まれる複数の前記エミッターからそれぞれ出射されるレーザー光を結合する光結合素子と、
前記光結合素子で結合された前記レーザー光を前記光結合素子に向けて反射する外部共振ミラーと、
１または複数の前記レーザーモジュールと前記光結合素子と前記外部共振ミラーとを収容するケーシングと、を少なくとも備え、
前記レーザーダイオードバーは、ｎ個の前記エミッターにおける前記レーザー光の出射端面と反対側の面に所定の反射率を有する反射層が設けられており、
前記外部共振ミラーと前記レーザー光が出射される前記エミッターの前記反射層との間に外部共振器が構成され、
前記光結合素子で結合された結合レーザー光が前記ケーシングの外部に出射されることを特徴とする波長ビーム結合システム。

【請求項10】

請求項９に記載の波長ビーム結合システムの製造方法であって、
前記レーザーダイオードバーを準備する第１工程と、
前記レーザーダイオードバーを有する前記レーザーモジュールを組み立てる第２工程と、
前記ケーシングの内部に前記レーザーモジュールと前記光結合素子と前記外部共振ミラーとを所定の配置関係を保った状態で固定配置する第３工程と、
前記第３工程の後に、前記ケーシングを封止する第４工程と、
前記第４工程の後に、前記レーザーモジュールを駆動して、前記レーザーダイオードバーに含まれる両端の前記エミッターのうち少なくとも一方から前記レーザー光を所定時間、連続して出射させる第５工程と、を少なくとも備え、
前記第２工程では、前記レーザーモジュールを組み立てるにあたって、シロキサンを含む接着材が用いられ、
前記第５工程では、前記レーザー光の出力がモニターされた状態で、両端の前記エミッターのうち少なくとも一方から前記レーザー光を出射させるとともに、残りの前記エミッターからは前記レーザー光が出射されないように、前記レーサーモジュールを駆動し、
前記所定時間は、前記レーザー光の出力の低下度合いに応じて決定されることを特徴とする波長ビーム結合システムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザーダイオードバー、波長ビーム結合システム及び波長ビーム結合システムの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、銅、金、樹脂など種々の材料において、レーザー加工への期待が高まっている。例えば、自動車産業では、電動化、小型化、高剛性化、デザイン自由度向上、及び生産性向上などが求められ、レーザー加工への期待は高い。特に、電気自動車用のモーターやバッテリーの、銅加工においては、光吸収効率の高い青色（波長３５０～４５０ｎｍ）のレーザー光源が求められており、生産性の高い加工を実現するには、高出力で集光性の高いビーム品質を備えたレーザー光源が要求されている。この要求に、好適なレーザー光源として、窒化物半導体を主たる半導体材料として含む、いわゆる窒化ガリウム（以降ＧａＮと表記する）系半導体レーザー素子が知られている。

【0003】

一方、ＧａＮ系半導体レーザー素子から高出力のレーザー光を連続して出射する場合、所定の時間を超えるとレーザー光の出力が大幅に低下すること、つまり、ＧａＮ系半導体レーザー素子の信頼性低下が知られている。これは、窒化物半導体内部での結晶欠陥の発生、伝播に起因する信頼性低下と、ＧａＮ系半導体レーザーが有する波長に起因して、素子の光出射端面近傍の雰囲気に含まれるシロキサンに、３５０～４５０ｎｍの波長を有したレーザー光を照射することによってシロキサンの光分解が促進され、分解したＳｉが光強度の最も強い出射端面に付着する光ピンセット現象に起因する信頼性低下がある。後者の影響は、レーザー加工においては、深刻な課題となっており、本発明も後者に着眼している。

【0004】

したがって、シロキサン分解物の光出射端面への付着を抑制する技術がいくつか提案されている。例えば、特許文献１には、ＧａＮ系半導体レーザー素子をＣＡＮパッケージに気密封止した後、ＣＡＮパッケージを１０１℃以上にするとともに、４２０ｎｍ以下の波長の光を照射する方法が開示されている。このようにすることで、ＣＡＮパッケージの内部にあるシロキサンを含む汚染物質を確実に気化させつつ、これを光分解し、シロキサン分解物が光出射端面に付着するのを防止している。

【0005】

また、特許文献２には、ＧａＮ系半導体レーザー素子をサブマウントに接着剤を用いて接着し、さらに、これらをＣＡＮパッケージの内部に気密封止する構成が開示されている。また、接着剤を、常温において、有機物からなる溶剤に有機物の気化温度よりも高い分解温度を有する保護膜で覆われた金属粒子が漂う構造としている。気密封止前に、真空中または露点－２０℃以下の乾燥空気中で、保護膜の分解温度よりも高い温度でＣＡＮパッケージをベーキングする。その後、真空を破ることなく、または乾燥空気の露点を維持した状態で、ＣＡＮパッケージを気密封止する。このようにすることで、シロキサンを含む雰囲気が、ＣＡＮパッケージの内部に残留するのを抑制し、シロキサン分解物が光出射端面に付着するのを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５０９５０９１号公報

【特許文献2】特許第５７２２５５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

レーザー加工を行うために、数ｋＷにもなる高出力および高品質のレーザー光を得るには、複数のＧａＮ系半導体レーザーを用いる必要があり、さらに、それぞれから出力されるレーザー光も高出力化する必要がある。半導体レーザー素子を高出力化するには、単一基板の、一次元方向に光源（以降、エミッターと表記する）を複数配置する、いわゆるレーザーアレイ構造を有した素子（以降、レーザーダイオードバーと表記する）とするのが一般的である。しかし、単一のレーザーダイオードバーから得られる光出力を百～数百Ｗ程度にしようとすると、エミッターの数が数十～百程度となり、レーザーダイオードバーのサイズが大きくなってしまう。このような大きなサイズの半導体レーザー素子を一般的なＣＡＮパッケージに、気密封止することは困難である。

【0008】

本開示はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、窒化物半導体を構成材料として含むレーザーダイオードバーであって、長時間使用時の信頼性低下を抑制することができるレーザーダイオードバー、波長ビーム結合システム及び波長ビーム結合システムの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本開示に係るレーザーダイオードバーは、窒化物半導体を構成材料として含むレーザーダイオードバーであって、前記レーザーダイオードバーは、第１方向に互いに間隔をあけて形成されたｎ（ｎは４以上の整数）個のエミッターを有しており、ｎ個の前記エミッターのそれぞれは、閾値電流以上の電流が流れることでレーザー発振し、両端の前記エミッターのうち少なくとも１つの前記エミッターの前記閾値電流は、両端の前記エミッターを除いた残りの前記エミッターの前記閾値電流の平均値以下であることを特徴とする。

【0010】

本開示に係る波長ビーム結合システムは、前記レーザーダイオードバーをそれぞれ有する単一または複数のレーザーモジュールと、前記レーザーダイオードバーに含まれる複数の前記エミッターからそれぞれ出射されるレーザー光を結合する光結合素子と、前記光結合素子で結合された前記レーザー光を前記光結合素子に向けて反射する外部共振ミラーと、単一または複数の前記レーザーモジュールと前記光結合素子と前記外部共振ミラーとを収容するケーシングと、を少なくとも備え、前記レーザーダイオードバーは、ｎ個の前記エミッターにおける前記レーザー光の出射端面と反対側の面に所定の反射率を有する反射層が設けられており、前記外部共振ミラーと前記レーザー光が出射される前記エミッターの前記反射層との間に外部共振構造が構成され、前記光結合素子で結合された結合レーザー光が前記ケーシングの外部に出射されることを特徴とする。

【0011】

本開示に係る波長ビーム結合システムの製造方法は、前記レーザーダイオードバーを準備する第１工程と、前記レーザーダイオードバーを有するレーザーモジュールを組み立てる第２工程と、前記ケーシングの内部に前記レーザーモジュールと前記光結合素子と前記外部共振ミラーとを所定の配置関係を保った状態で固定配置する第３工程と、前記３工程の後に、前記ケーシングを封止する第４工程と、前記４工程の後に、前記レーザーモジュールを駆動して、前記レーザーダイオードバーに含まれる両端の前記エミッターのうち少なくとも一方から前記レーザー光を所定時間、連続して出射させる第５工程と、を少なくとも備え、前記第２工程では、前記レーザーモジュールを組み立てるにあたって、シロキサンを含む絶縁性接着材が用いられ、前記第５工程では、前記レーザー光の出力がモニターされた状態で、両端の前記エミッターのうち少なくとも一方から前記レーザー光を出射させるとともに、残りの前記エミッターからは前記レーザー光が出射されないように、前記レーサーモジュールを駆動し、前記所定時間は、前記レーザー光の出力の低下度合いに応じて決定されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、光出射端面へのシロキサン分解物の付着を抑制できる。このことにより、シロキサン付着によるレーザーダイオードバーの長時間使用時の信頼性低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る波長ビーム結合システムの概略構成図である。

【図2】波長ビーム結合システムの動作を説明する模式図である。

【図3】レーザーモジュールの分解斜視図である。

【図4】レーザーダイオードバーの斜視図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線での断面図である。

【図6】連続発振時の単一のエミッターで構成されたレーザーモジュールのレーザー光出力の時間変化を示す図である。

【図7】３８個のエミッターを有するレーザーダイオードバーを実装したレーザーモジュールを所定時間駆動させた前後での各エミッターからのレーザー光出力の変化を示す図である。

【図8】レーザーモジュールを所定時間駆動させた後でのエミッターの光出射端面への付着物を観察した模式図である。

【図9】ストライプ幅と閾値電流との関係を示す図である。

【図10】波長ビーム結合システムの製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図11】図１０に示すステップＳ５におけるレーザーモジュールからのレーザー光の出射状態を示す図である。

【図12】図１０に示すステップＳ５におけるモニター出力の時間変化を示す図である。

【図13】図１０に示すステップＳ５におけるレーザーダイオードバーの好適な駆動範囲を示す図である。

【図14】変形例に係るダミーエミッターを示す平面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0015】

（実施形態）
［波長ビーム結合システムの構成］
図１は、実施形態に係る波長ビーム結合システムの概略構成図を示し、図２は、波長ビーム結合システムの動作を説明する模式図を示す。なお、図１において、内部の構造を説明するために、ケーシング１６０の一部を省略して図示している。

【0016】

図１に示すように、波長ビーム結合システム１００は、複数のレーザーモジュール１１０と複数の光整形部品１２０と複数の回折格子素子１３０と外部共振ミラー１４０とケーシング１６０と光出力モニター１５０とを有している。

【0017】

レーザーモジュール１１０は、レーザーダイオードバー１０（図２，３参照）を備え、青色の波長域のレーザー光を出射する。なお、本願明細書において、「青色の波長域」とは、３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下の波長範囲をいう。また、レーザーダイオードバー１０には、８個のエミッター２１～２８（図４参照）が形成されており、それぞれのエミッター２１～２８から青色の波長域のレーザー光が出射される。レーザーモジュール１１０の構成については後で述べる。なお、以降の説明において、種類や位置を特に限定しない場合、８個のエミッター２１～２８を総称してエミッター２０と呼ぶことがある。

【0018】

光整形部品１２０は、レーザーダイオードバー１０から出射されたレーザー光のビーム形状を整形する光学部品である。レーザーダイオードバー１０から出射された直後のレーザー光は、光軸と直交する仮想面で切断した断面が楕円形である。レーザー光を用いたレーザー加工時には、当該断面の形状は円形に近いのが好ましいため、光整形部品１２０を用いて、レーザー光を整形している。例えば、光整形部品１２０はコリメーターレンズである。

【0019】

回折格子素子１３０は、レーザーダイオードバー１０の各エミッター２０から出射されたレーザー光をそれぞれ回折して外部共振ミラー１４０に向かわせる。

【0020】

外部共振ミラー１４０は、入射したレーザー光の一部を透過するとともに、残部を回折格子素子１３０に向けて反射する。このようにすることで、外部共振ミラー１４０と複数のレーザーモジュール１１０のそれぞれとの間に外部共振器が構成される。図２を用いて波長ビーム結合システムを説明する。

【0021】

図２に１個のレーザーダイオードバー１０を用いて、波長ビーム結合システムを説明する。レーザーダイオードバー１０から出射されたレーザー光が、回折格子素子１３０によって回折された後、外部共振ミラー１４０に入射されている。入射したレーザー光の一部が透過する一方、残部が回折格子素子１３０に向けて反射され、さらに、レーザーダイオードバー１０に戻ってくる。この反射戻り光のほとんどは、レーザーダイオードバー１０の光出射端面１０ａ（図４参照。）を透過し、反対側の面である後端面１０ｂ（図４参照。）に形成された反射層に到達する。さらに、レーザー光は、反射層で反射されて、再度、光出射端面１０ａからレーザーダイオードバー１０の外部に出射される。

【0022】

レーザーダイオードバー１０の各エミッター２０から出射されるレーザー光のうち、回折格子素子１３０の回折条件を満たし、かつ、外部共振ミラー１４０により反射される波長（以降、ロック波長と表記する）の光のみが、もとのエミッター２０に帰還することで、後端面１０ｂに形成された第２反射層１９ｂ（図４参照）と外部共振ミラー１４０３８との間で、外部共振器が構成され、レーザーダイオードバー１０から、具体的には、複数のエミッター２０のそれぞれからレーザー光が出力される。

【0023】

各エミッター２０のロック波長をλ_Ｌ、回折格子の周期をｄ、入射角をα、出射角をβ、次数をｍとすると、ロック波長λ_Ｌは、式（１）で表現される。
ｄ（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）＝ｍλ_Ｌ・・・・・・（１）
なお、回折格子の次数ｍ＝１とするのが一般的である。

【0024】

例えば、図２に示すようレーザーダイオードバー１０において、回折格子素子１３０の入射面に対する入射角αがエミッター２０毎の配置位置毎、に変化するように、エミッター２０を形成する。この場合、レーザーダイオードバー１０に形成されたエミッター２０のロック波長はレーザーダイオードバー１０の一端から他端にかけて段階的に変化することになる。

【0025】

なお、各エミッター２０が外部共振によって、レーザー発振できるのは、レーザーダイオードバーが本来有するゲイン波長強度が所定値以上の波長に限られる。換言すれば、各エミッター２０のゲインピーク波長λ_ｇから所定範囲内のロック波長は発振し、所定範囲外のロック波長は発振しない。よって、本実施形態の波長ビーム結合システム１００においては、各エミッター２０のゲインピーク波長λ_ｇの上下限範囲が、レーザーダイオードバー１０の両端のエミッター２１，２８のロック波長λ_Ｌの差Δλ_{Ｌ_bar}の範囲に収まるように、レーザーダイオードバー１０及び各エミッター２０の光学設計が行われている。なお、両端のエミッター２１，２８のロック波長λ_Ｌの差Δλ_{Ｌ_bar}は、レーザーダイオードバー１０と回折格子素子１３０との間の距離Ｌ１に応じて変化する。

【0026】

レーザーダイオードバー１０の各エミッターからそれぞれ出射されたレーザー光の光軸が、回折格子素子１３０を透過した時点で互いに重なるように、レーザーダイオードバー１０と回折格子素子１３０との配置関係が規定されている。また、図１に示す波長ビーム結合システム１００では、ケーシング１６０の側面を基準としたレーザー光の出射方向が互いに異なるように、複数のレーザーモジュール１１０がケーシング１６０の内部に配置されている。また、１個のレーザーモジュール１１０と、これから出射されたレーザー光を受け取る光整形部品１２０と回折格子素子１３０とで構成される部品の組が複数組存在する。複数の部品の組のそれぞれにおいて、内部の配置及び部品の組の間での配置関係を調整することで、複数のレーザーモジュール１１０に形成された複数のエミッター２０のそれぞれから出射されたレーザー光が、外部共振ミラー１４０に入射した時点で互いに重なるようにしている。このようにすることで、複数のレーザー光が重ね合わせられて高出力の結合レーザー光が生成される。

【0027】

図１に戻って、波長ビーム結合システムの構成の説明を続ける。ケーシング１６０は、遮光材料からなる箱状の部品である。ケーシング１６０は、複数のレーザーモジュール１１０と複数の光整形部品１２０と複数の回折格子素子１３０と外部共振ミラー１４０とを内部の空間に収容する。これらの部品が収容された後、図示しない蓋がケーシング１６０に取り付けられることで、各部品がケーシング１６０の内部に封止される。

【0028】

ケーシング１６０には、レーザー光出射ブロック１６１が取り付けられている。外部共振ミラー１４０を透過した結合レーザー光は、レーザー光出射ブロック１６１の光出射口１６１ａを通過して、ケーシング１６０の外部に出射される。レーザー光出射ブロック１６１の内部には、結合レーザー光の光路を変更するための反射ミラー（図示せず）等が設けられている。また、外部共振ミラー１４０の近傍のケーシング１６０やレーザー光出射ブロック１６１を冷却するための冷却管１６２がレーザー光出射ブロック１６１に取り付けられている。

【0029】

また、ケーシング１６０の側面に排気口１６０ａを設けることで。加熱等によりケーシング１６０の内部で発生したガスは、排気口１６０ａからケーシング１６０の外部に排出される。

【0030】

光出力モニター１５０は、ケーシング１６０の内部であって、レーザーモジュール１１０から回折格子素子１３０に向かうレーザー光の光路中に配置されている。なお、図1に示す例では、光出力モニター１５０は、１個のレーザーモジュール１１０に対応した位置に配置されている。なお、光出力モニター１５０は、複数のレーザーモジュール１１０のそれぞれに対応した位置に配置されていてもよい。ただし、すべてのレーザーモジュール１１０毎に光出力モニター１５０を設ける必要は無い。また、後で述べるように、光出力モニター１５０は、波長ビーム結合システム１００から最終的に取り外す。このため、光出力モニター１５０は、ケーシング１６０の外部であって、結合レーザー光の光路中に配置されていてもよい。

【0031】

［レーザーモジュールの構成］
図３の分解斜視図を使って、レーザーモジュール１１０の構成を説明する。レーザーモジュール１１０は、第１電極ブロック３０とサブマウント４０とレーザーダイオードバー１０と絶縁シート５０と第２電極ブロック７０とを有している。なお、図３に示すレーザーモジュール１１０及び図４，５に示すレーザーダイオードバー１０において、エミッター２０の配列方向をＸ方向と呼び、レーザーダイオードバー１０の厚さ方向をＹ方向と呼ぶことがある。また、エミッター２０の長手方向をＺ方向と呼ぶことがある。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は互いに略直交している。また、Ｚ方向において、レーザー光が出射される側を前または前方と呼び、その反対側を後または後方と呼ぶことがある。

【0032】

第１電極ブロック３０は、銅または銅合金からなる板状の部材である。第１電極ブロック３０には、前方が開放された凹部３３が形成されている。また、凹部３３を挟んでＸ方向で両側に、かつＺ方向に沿って２箇所ずつ、計４箇所にねじ孔３１が設けられている。また、凹部３３のＺ方向に沿った後方にねじ孔３２が設けられている。

【0033】

凹部３３にはサブマウント４０とレーザーダイオードバー１０とが設置されている。サブマウント４０は、板状の導電部材であり、Ａｕ－Ｓｎはんだ等の導電性接着材（図示せず）により凹部３３の上面に接合されている。サブマウント４０の材質は、ダイヤモンドと金属の複合材料や、ＳｉＣなどの導電性の半導体材料で構成され、窒化物半導体と線膨張係数が近く、また、ヤング率が高いことが好ましい。

【0034】

レーザーダイオードバー１０は、Ｘ方向に互いに間隔をあけて８個のエミッター２１～２８を有している（図４参照）。レーザーダイオードバー１０は、Ａｕ－Ｓｎはんだ等の導電性接着材９１（図５参照）によりサブマウント４０に接合されている。本構成では、導電性接着材９１を挟んで、レーザーダイオードバー１０のｐ側電極１８（図５参照）がサブマウント４０の表面に接合されている。レーザーダイオードバー１０の構成については後で述べる。

【0035】

レーザーダイオードバー１０のｎ側電極１７（図５参照）の表面には複数のバンプ電極６０が形成されている。バンプ電極６０を介して、ｎ側電極１７が第２電極ブロック７０に電気的に接続される。バンプ電極６０と第２電極ブロック７０との間に金箔等の導電シートが設けられてもよい。

【0036】

第２電極ブロック７０は、銅または銅合金からなる板状の部材である。第２電極ブロック７０には、第１電極ブロック３０のねじ孔３１に対応する位置にねじ孔７１が計４箇所設けられている。また、ねじ孔７１とは別の位置、この場合は、Ｘ方向に沿ってねじ孔７１の間にねじ孔７２が設けられている。

【0037】

絶縁シート５０は、例えば、窒化アルミニウムからなるシート状の部材である。絶縁シート５０には、第１電極ブロック３０のねじ孔３１及び第２電極ブロック７０のねじ孔７１に対応する位置に貫通孔５１が設けられている。なお、本実施形態では、絶縁性と放熱性を両立させる観点から、絶縁シート５０の材質を窒化アルミニウムとしたが、他の材質を選択してもよい。

【0038】

レーザーモジュール１１０を組み立てるにあたって、第１電極ブロック３０の凹部３３に位置決めを行った上でサブマウント４０とレーザーダイオードバー１０とを実装する。さらに、第１電極ブロック３０の表面に絶縁性接着材９０を配置する。絶縁性接着材９０には、シロキサンが含まれている。貫通孔５１とねじ孔３１とが重ね合わせられた状態で、絶縁性接着材９０を用いて絶縁シート５０を第１電極ブロック３０の表面に接着するため、絶縁性接着材９０はレーザーモジュール１１０を構成するためには必要となる。

【0039】

次に、ねじ孔７１とねじ孔３１とが重なるように、第２電極ブロック７０を第１電極ブロック３０の表面に配置する。さらに、ワッシャ８３を介在させて、ボルト８０を第１電極ブロック３０のねじ孔３１と絶縁シート５０の貫通孔５１と第２電極ブロック７０のねじ孔７１とに挿通し、締結する。

【0040】

このようにすることで、サブマウント４０とレーザーダイオードバー１０とが第１電極ブロック３０と第２電極ブロック７０とに挟み込まれて固定される。この際、レーザーダイオードバー１０は、サブマウント４０と導電性接着材９１とを介して、第１電極ブロック３０と電気的に接続される。また、レーザーダイオードバー１０は、バンプ電極６０を介して、第２電極ブロック７０に電気的に接続される。

【0041】

レーザーダイオードバー１０の表面にバンプ電極６０を形成することで、締結時にレーザーダイオードバー１０に加わる圧力を緩和でき、レーザーダイオードバー１０が破損したり、信頼性が低下したりするのを抑制できる。なお、貫通孔５１とねじ孔７１とが重ね合わせられた状態で、絶縁性接着材９０を用いて絶縁シート５０を第２電極ブロック７０の裏面に接着してもよい。

【0042】

なお、外部電源（図示せず）から引き出されたマイナス側配線（図示せず）は、ボルト８１により、第1電極ブロック３０のねじ孔３２に締結され、マイナス側配線と第１電極ブロック３０とが電気的に接続される。また、外部電源から引き出されたプラス側配線（図示せず）は、ボルト８２により、第２電極ブロック７０のねじ孔７２に締結され、プラス側配線と第２電極ブロック７０とが電気的に接続される。

【0043】

このように高い光出力を得るためのレーザーモジュール１１０の構成では、レーザーモジュール１１０を気密封止、あるいは、絶縁性接着材だけを分離して、気密封止することは極めて困難である。

【0044】

［レーザーダイオードバーの構成］
図４は、レーザーダイオードバーの斜視図を示し、図５は、図４のＶ－Ｖ線での断面図を示す。

【0045】

図４に示すように、レーザーダイオードバー１０は、Ｘ方向に８個のエミッター２１～２８が互いに間隔をあけて形成されている。このうち、両端に位置するエミッター２１，２８とそれ以外のエミッター２２～２７とでは、Ｘ方向の幅が異なっている。具体的には、両端に位置するエミッター２１，２８において、後で述べるストライプ部２０ａのＸ方向の幅（以下、ストライプ幅という）Ｗ２は、それ以外のエミッター２２～２７におけるストライプ幅Ｗ１よりも狭くなっている。なお、両端のエミッター２１，２８もそれ以外のエミッター２２～２７も、Ｚ方向の長さＬ（以下、ストライプ長Ｌと呼ぶことがある。）はそれぞれ同じである。また、レーザーダイオードバー１０のＺ方向の前方端面が光出射端面１０ａである。光出射端面１０ａからＺ方向の前方にレーザー光が出射される。光出射端面１０ａには第１反射層１９ａが、レーザーダイオードバー１０の後端面１０ｂには第２反射層１９ｂがそれぞれ形成されている。レーザー光が有する波長に対して、第２反射層１９ｂの反射率は高く、第１反射層１９ａの反射率は低くなるように設定されている。好ましくは第２反射層１９ｂのレーザー光の波長に対する反射率は９０％以上が好ましく、第１反射層１９ａの反射率は１％以下が好ましい。したがって、第１反射層１９ａ及び第２反射層１９ｂは、互いに屈折率の異なる２種または３種の誘電体膜を積層させてなる。ただし、第１反射層１９ａ及び第２反射層１９ｂの構成とも、特にこれに限定されない。

【0046】

また、図５に示すように、エミッター２０は、Ｙ方向に積層された複数の窒化物半導体層で構成されている。具体的には、エミッター２０は、窒化物半導体層として、ｎ型基板１１とｎ型クラッド層１２と活性層１３とｐ型クラッド層１４とｐ型コンタクト層１５とを有している。ｎ型基板１１の裏面にｎ側電極１７が形成されている。ｐ型コンタクト層１５の表面にｐ側電極１８が形成されている。

【0047】

ｐ型クラッド層１４とｐ型コンタクト層１５とは、Ｚ方向に延びる直線状のストライプ形状に加工されており、これらを総称してストライプ部２０ａと呼ぶことがある。ｐ側電極１８を除いて、ストライプ部２０ａ及びｐ型クラッド層１４の表面を覆うように絶縁層１６が形成されている。絶縁層１６を設けることで、ｐ側電極１８が設けられていないｐ型クラッド層１４から活性層１３に通電されるのを防止し、Ｘ方向において、活性層１３への電流閉じ込めを実現している。

【0048】

第１電極ブロック３０と第２電極ブロック７０との間に外部から所定以上の電圧を印加することで、レーザーモジュール１１０に電流が流れる。

【0049】

エミッター２０毎に見れば、ｎ側電極１７とｐ側電極１８との間に所定以上の電圧を印加されて、活性層１３に電荷が注入され、活性層１３が発光し始める。活性層１３に閾値電流以上の電流が流れると、第１反射層１９ａと第２反射層１９ｂとの間でレーザー発振し、光出射端面１０ａからレーザー光がＺ方向の前方に向けて出射される。

【0050】

なお、ストライプ幅の違いに起因して、両端のエミッター２１，２８とそれ以外のエミッター２２～２７とでは閾値電流が異なってくる。具体的には、両端のエミッター２１，２８の閾値電流は、それ以外のエミッター２２～２７の閾値電流よりも小さくなる。

【0051】

［本願発明に至った知見］
図６は、連続発振時の単一のエミッターで構成されたレーザーモジュールのレーザー光出力の時間変化を示し、図７は、３８個のエミッターを有するレーザーダイオードバーを実装したレーザーモジュールを所定時間駆動させた前後での各エミッターからのレーザー光出力の変化を示す。

【0052】

図８は、レーザーモジュールを所定時間駆動させた後でのエミッターの光出射端面への付着物を観察した模式図を示す。図９は、ストライプ幅と閾値電流との関係を示す。なお、図面を分かりやすくするため、図８において、絶縁層１６の図示を省略している。

【0053】

図６に示す例では、レーザーダイオードバー１０は単一のエミッター２０を有している。このレーザーダイオードバー１０はＣＡＮパッケージに実装し、気密封止することができる。気密封止している場合において、１００時間連続駆動した後、レーザー光の出力の低下度合いは１０％程度であった。一方、同程度の光出力を有する別のレーザーダイオードバー１０を気密封止せずに、シロキサンが一定濃度存在する大気に晒した場合で、１００時間連続駆動した後、レーザー光の出力の低下度合いは６０％程度に及んだ。これは、前述したように、光出射端面１０ａにシロキサン分解物が付着したことに起因すると考えられる。

【0054】

一方、図７に示す例では、レーザーダイオードバー１０は３８個のエミッター２０を有している。このレーザーダイオードバー１０を図３に示すレーザーモジュール１１０に組み立てた後、レーザーモジュール１１０を一定時間連続して駆動させた。連続駆動の前後で、各エミッター２０からのレーザー光出力を測定した。図７から明らかなように、中央に位置するエミッター２０では、レーザー光の出力の低下度合いは２０％以下であった。一方、中央から両端に向かうにつれて、エミッター２０から出射されるレーザー光の出力の低下度合いは大きくなった。

【0055】

この結果を受けて、各エミッター２０の光出射端面１０ａをＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy）によって観察したところ、図８に示すように、両端のエミッター、例えば、エミッターＮｏ．１～３やエミッターＮｏ．３６～３８において、光出射端面１０ａに付着物が観察された。また、ＥＤＸ分析（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）によって、その付着物は、シロキサン由来とされるＳｉが主な成分として構成されていることがわかった。つまり、当該付着物は、雰囲気中に滞留するシロキサンの分解物であると推定された。

【0056】

図３に示したレーザーモジュール１１０の構造から考えて、絶縁性接着材９０に含まれるシロキサンが、その近傍に位置している両端のエミッター２０の光出射端面１０ａにより付着しやすいと推定される。本願発明者等は、このことに起因して、両端のエミッター２０では、それ以外のエミッター２０よりも光出力が低下したものと推定した。

【0057】

そこで、本願発明者は、図４に示すレーザーダイオードバー１０において、両端のエミッター２１，２８（以下、ダミーエミッター２１，２８と呼ぶことがある。）の光出射端面１０ａのみにシロキサン分解物を付着させるようにした。このようにすることで、レーザーモジュール１１０全体として見た場合に長時間使用時のレーザー光出力の低下を抑制できることを見出した。また、これを実現するために、閾値電流が他のエミッター２２～２７よりも小さいエミッター２１，２８を両端に設けるようにした。このことについてさらに説明する。

【0058】

図９に示すように、一般に、エミッター２０の閾値電流Ｉｔｈは、ストライプ幅が広くなるにつれて大きくなる。この傾向は、ストライプ長Ｌが変化した場合も変わらない。このことを利用して、互いに閾値電流が異なるエミッター２０を１個のレーザーダイオードバー１０に同時に形成する。

【0059】

例えば、図４に示すレーザーダイオードバー１０において、ダミーエミッター２１，２８のストライプ幅Ｗ２を５μｍとし、それ以外のエミッター２２～２７（以下、本エミッター２２～２７と呼ぶことがある。）のストライプ幅Ｗ１を３０μｍとする。また、各エミッター２１～２８にそれぞれ２００ｍＡの電流が流れるようにする。図９からも、明らかなように、ダミーエミッター２１，２８に流れる電流は閾値電流を超えている。よって、ダミーエミッター２１，２８はレーザー発振し、光出射端面１０ａからレーザー光が出射される。一方、本エミッター２２～２７では、閾値電流より小さい電流しか流れず、発光しない。

【0060】

この場合、ダミーエミッター２１，２８の近傍では、シロキサンの分解が進み、シロキサン分解物が光出射端面１０ａに付着する。一方、本エミッター２２～２７の近傍では、シロキサンの分解は起こらず、シロキサン分解物が光出射端面１０ａに付着しない。レーザー光を所定時間以上出射することで、絶縁性接着材９０に由来するシロキサン分解物のダミーエミッター２１，２８の光出射端面１０ａへの付着が進み、ケーシング１６０の内部のシロキサン濃度は所定以下に低下する。その結果、レーザーダイオードバー１０の各エミッター２１～２８に閾値電流を超える電流を流した場合、本エミッター２２～２７がそれぞれレーザー発振し、レーザー光がそれぞれ出射される。このとき、光出射端面１０ａの近傍でシロキサン濃度が低下しているため、光出射端面１０ａへのシロキサン分解物の付着が抑制される。その結果、本エミッター２２～２７からレーザー光を長時間出射させても、光出力の低下が抑制される。つまり、レーザーモジュール１１０、ひいては波長ビーム結合システム１００を長時間動作させた場合の信頼性の低下を抑制できる。

【0061】

なお、ダミーエミッター２１，２８は、シロキサン分解物の付着により、光出力が低下するだけでなく、破壊に至る場合がある。しかし、このようなことが起こっても、ダミーエミッター２１，２８は通電時に微小な発熱源となるだけで、レーザーダイオードバー１０の動作自体に大きな影響は与えない。また、レーザーダイオードバー１０から出力されるレーザー光の全体の出力は低下するが、低下分を見込んで、本エミッター２２～２７とダミーエミッター２１，２８との個数比を設定することで、所望の光出力を得ることができる。

【0062】

なお、ダミーエミッター２１，２８の両方が必ずしもレーザー発振していなくてもよく、少なくとも一方をレーザー発振させればよい。また、ダミーエミッター２１，２８からレーザー光を出射させる場合、本エミッター２２～２７は、確実に発光させないことが好ましい。このために、レーザー光を出射させるダミーエミッター２１，２８の閾値電流は、本エミッター２２～２７の閾値電流の１／２以下にすることが好ましい。

【0063】

また、図９に示したように、閾値電流Ｉｔｈは、ストライプ幅に対して単調に増加する。よって、ストライプ幅を調整することで、エミッター２０に流れる閾値電流を変化させることができる。ダミーエミッター２１，２８からレーザー光を出射させる一方、本エミッター２２～２７を確実に発光させないことが好ましい。このために、レーザー光を出射させるダミーエミッター２１，２８のストライプ幅は、本エミッター２２～２７のストライプ幅の１／３以下にすることが好ましい。

【0064】

なお、加工ばらつきによって、各エミッター２１～２８のストライプ幅は変動することが多い。この場合、各エミッター２１～２８の閾値電流も変動する。このことを考慮すれば、レーザー光を出射させるダミーエミッター２１，２８の閾値電流は、本エミッター２２～２７の閾値電流の平均値の１／２以下にすることが好ましい。また、レーザー光を出射させるダミーエミッター２１，２８のストライプ幅は、本エミッター２２～２７のストライプ幅の平均値の１／３以下にすることが好ましい。

【0065】

以上、得られた知見に基づいて、波長ビーム結合システム１００の製造方法について以下に説明する。

【0066】

［波長ビーム結合システムの製造方法］
図１０は、波長ビーム結合システムの製造方法を説明するためのフローチャートを示す。図１１は、図１０に示すステップＳ５におけるレーザーモジュールからのレーザー光の出射状態を示し、図１２は、図１０に示すステップＳ５におけるモニター出力の時間変化を示す。

【0067】

図４，５に示すレーザーダイオードバー１０を準備する（ステップＳ１；第１工程）。ステップＳ１で準備されたレーザーダイオードバー１０を組み込んで、図３に示すレーザーモジュール１１０を組み立てる（ステップＳ２；第２工程）。レーザーモジュール１１０の組み立て方法は、前述した通りである。

【0068】

次に、ケーシング１６０の内部に複数のレーザーモジュール１１０と複数の回折格子素子１３０と外部共振ミラー１４０とを所定の配置関係を保った状態で固定配置し（ステップＳ３；第３工程）、さらに、図示しない蓋を用いてケーシング１６０を封止する（ステップＳ４；第４工程）。

【0069】

ステップＳ４の後に、図示しない電源を用いてレーザーモジュール１１０を駆動する。このとき、レーザーダイオードバー１０に含まれる両端のエミッター２１，２８からレーザー光を所定時間、連続して出射させる。また、出射されたレーザー光の出力を光出力モニター１５０でモニターする（ステップＳ５；第５工程）。所定時間は、モニターされたレーザー光の出力の低下度合いに応じて決定される。これについては後で述べる。

【0070】

図１１に示すように、ステップＳ５において、レーザー光が出射されていない残りのエミッター２２～２７が発光しないように、レーサーモジュール１１０を駆動する。

【0071】

光出力モニター１５０でのモニター結果に基づいて、レーザー発振を停止させる（ステップＳ６）。具体的には、図１２に示すように、駆動時間に対する光出力の変化率が小さくなった時点で、レーザー発振を停止させ、光出力モニター１５０を取り外す。以上で、すべての工程が終了する。

【0072】

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るレーザーダイオードバー１０は、窒化物半導体を構成材料として含む。また、レーザーダイオードバー１０は、Ｘ方向（第１方向）に互いに間隔をあけて形成された８個のエミッター２１～２８を有している。８個のエミッター２１～２８のそれぞれは、閾値電流以上の電流が流れることでレーザー発振する。

【0073】

両端のエミッター２１，２８のうち少なくとも１つの閾値電流は、両端のエミッター２１，２８を除いた本エミッター２２～２７の閾値電流の平均値の１／２以下である。

【0074】

また、８個のエミッター２１～２８のそれぞれは、Ｘ方向と交差するＺ方向（第２方向）が長手方向であるストライプ形状のストライプ部２０ａを有している。

【0075】

両端のエミッター２１，２８のうち少なくとも１つのストライプ幅、つまり、ストライプ部２０ａのＸ方向の幅は、両端のエミッター２１，２８を除いた本エミッター２２～２７におけるストライプ幅の平均値の１／３以下である。

【0076】

８個のエミッター２１～２８のそれぞれに所定値の電流を流した場合、両端のエミッター２１，２８の一方または両方がレーザー発振し、本エミッター２２～２７はレーザー発振しないように構成されている。

【0077】

また、８個のエミッター２１～２８のそれぞれから出射されるレーザー光の波長は、３５０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下の範囲、いわゆる、青色光の波長域である。

【0078】

ダミーエミッター２１，２８から出射されるレーザー光の波長がこの範囲にあることで、レーザーダイオードバー１０の近傍に滞留するシロキサンを確実に分解できる。また、シロキサン分解物をダミーエミッター２１，２８の光出射端面１０ａに確実に付着させることができる。

【0079】

本実施形態によれば、本エミッター２２～２７の光出射端面１０ａにシロキサン分解物が付着するのを抑制できる。このことにより、レーザーモジュール１１０、ひいては波長ビーム結合システム１００を長時間動作させた場合に信頼性が低下するのを抑制できる。

【0080】

なお、８個のエミッター２１～２８のそれぞれに所定値の電流を流した場合、両端のエミッター２１，２８の一方または両方がレーザー発振し、本エミッター２２～２７がＬＥＤモードで発光するように構成されてもよい。なお、ＬＥＤモードでの発光とは、レーザー発振していない状態での発光をいう。

【0081】

図１３は、図１０に示すステップＳ５におけるレーザーダイオードバーの好適な駆動範囲を示す。図１３に示す範囲Ｉでは、前述した通り、両端のエミッター２１，２８の一方または両方がレーザー発振し、本エミッター２２～２７はレーザー発振せず、発光しない。この範囲でレーザーダイオードバー１０を動作させると、本エミッター２２～２７の光出射端面１０ａには、シロキサン分解物は確実に付着しない。

【0082】

一方、図１３に示す範囲ＩＩでは、両端のエミッター２１，２８の一方または両方がレーザー発振し、本エミッター２２～２７はＬＥＤモードで発光する。このモードで発光し、光出射端面１０ａから出射された光は、空間的にも時間的にも位相が揃った状態ではない。また、ＬＥＤモードでの光密度は、レーザー光の光密度よりも大幅に小さい。つまり、レーザーダイオードバー１０の動作範囲を範囲ＩＩに設定しても、本エミッター２２～２７の光出射端面１０ａの近傍でシロキサンの分解は起こらず、光ピンセット効果による端面へのＳｉの付着もない。したがって、前述した効果を得ることができる。すなわち、本エミッター２２～２７の光出射端面１０ａにシロキサン分解物が付着するのを抑制できる。このことにより、レーザーモジュール１１０、ひいては波長ビーム結合システム１００を長時間動作させた場合に信頼性が低下するのを抑制できる。なお、本エミッター２２～２７をＬＥＤモードで発光させる場合、図１０におけるステップＳ６において、発光しているエミッター２０のすべてにおいて、発光を停止させる。

【0083】

レーザーダイオードバー１０を範囲Ｉまたは範囲ＩＩで動作させるにあたって、両端のエミッター２１，２８のうち少なくとも１つの閾値電流を、両端のエミッター２１，２８を除いた本エミッター２２～２７の閾値電流の平均値以下となるようにすればよい。また、両端のエミッター２１，２８のうち少なくとも１つにおけるストライプ幅を、本エミッター２２～２７におけるストライプ幅の平均値以下となるようにすればよい。

【0084】

なお、ストライプ長Ｌが１０００μｍ～２０００μｍ程度である場合、両端のエミッター２１，２８のうち少なくとも１つの閾値電流は、１３０ｍＡ以上、１５０ｍＡ以下であることが好ましい。また、両端のエミッター２１，２８のうち少なくとも１つのストライプ幅は、５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。

【0085】

なお、本実施形態では、レーザーダイオードバー１０に８個のエミッター２１～２８が形成された構成を示したが、エミッター２０の個数はこれに限定されず、ｎ個（ｎは４以上の整数）のエミッター２１～２ｎが形成されていればよい。

【0086】

また、ｎ個のエミッター２１～２ｎのそれぞれに所定値の電流を流した場合、両端のエミッター２１，２ｎの一方または両方がレーザー発振し、本エミッター２２～２ｎ－１がＬＥＤモードで発光するように構成されてもよい。

【0087】

本実施形態に係る波長ビーム結合システム１００は、レーザーダイオードバー１０をそれぞれ有する１または複数のレーザーモジュール１１０と、レーザーダイオードバー１０に含まれる複数のエミッター２１～２ｎからそれぞれ出射されるレーザー光を結合する回折格子素子１３０（光結合素子）と、を少なくとも備えている。

【0088】

また、波長ビーム結合システム１００は、回折格子素子１３０で結合されたレーザー光を回折格子素子１３０に向けて反射する外部共振ミラー１４０と、１または複数のレーザーモジュール１１０と回折格子素子１３０と外部共振ミラー１４０とを収容するケーシング１６０と、を備えている。

【0089】

レーザーダイオードバー１０は、ｎ個のエミッター２１～２ｎにおけるレーザー光の出射端面（光出射端面１０ａ）と反対側の面である後端面１０ｂに所定の反射率を有する第２反射層（反射層）１９ｂが設けられている。

【0090】

外部共振ミラー１４０とレーザー光が出射されるエミッター２０の第２反射層１９ｂとの間に外部共振器が構成され、回折格子素子１３０で結合された結合レーザー光がケーシング１６０の外部に出射される。

【0091】

波長ビーム結合システム１００をこのように構成することで、レーザー光が出射されるエミッター２０の光出射端面１０ａにシロキサン分解物が付着するのを抑制できる。このことにより、波長ビーム結合システム１００を長時間動作させた場合に信頼性が低下するのを抑制できる。また、複数のエミッター２０からそれぞれ出射されるレーザー光を結合して高出力の結合レーザー光を得ることができる。

【0092】

本実施形態に係る波長ビーム結合システム１００の製造方法は、レーザーダイオードバー１０を準備する第１工程（図１０のステップＳ１）と、レーザーダイオードバー１０を有するレーザーモジュール１１０を組み立てる第２工程（図１０のステップＳ２）と、を少なくとも備えている。

【0093】

また、波長ビーム結合システム１００の製造方法は、ケーシング１６０の内部にレーザーモジュール１１０と回折格子素子１３０と外部共振ミラー１４０とを所定の配置関係を保った状態で固定配置する第３工程（図１０のステップＳ３）と、第３工程の後に、ケーシング１６０を封止する第４工程（図１０のステップＳ４）と、を備えている。さらに、第４工程の後に、レーザーモジュール１１０を駆動して、レーザーダイオードバー１０に含まれる両端のエミッター２１，２ｎのうち少なくとも一方からレーザー光を所定時間、連続して出射させる第５工程（図１０のステップＳ５）と、を備えている。

【0094】

第２工程では、レーザーモジュール１１０を組み立てるにあたって、シロキサンを含む接着材、つまり、絶縁性接着材９０が用いられる。

【0095】

第５工程では、レーザー光の出力がモニターされた状態で、両端のエミッター２１，２ｎのうち少なくとも一方からレーザー光を出射させるとともに、残りのエミッター２２～２ｎ－１からはレーザー光が出射されないように、レーサーモジュール１１０を駆動する。所定期間は、レーザー光の出力の低下度合いに応じて決定される。

【0096】

本実施形態によれば、レーザー光が出射されるエミッター２０の光出射端面１０ａにシロキサン分解物が付着するのを抑制できる。このことにより、波長ビーム結合システム１００を長時間動作させた場合に信頼性が低下するのを抑制できる。なお、シロキサンは、絶縁性接着材９０から揮発して周辺の雰囲気中に滞留すると考えられる。

【0097】

＜変形例＞
図１４は、本変形例に係るダミーエミッターの平面模式図を示す。なお、説明の便宜上、ダミーエミッター２１，２８のうち、ストライプ部２０ａのみを簡略化して図示している。

【0098】

実施形態に示したように、ダミーエミッター２１，２８のストライプ幅を本エミッター２２～２７のストライプ幅の所定値以下に狭くすることで、ダミーエミッター２１，２８の閾値電流を本エミッター２２～２７の閾値電流よりも小さくできる。

【0099】

しかし、ストライプ幅を一様に狭くすると、ダミーエミッター２１，２８において、通電時の電気抵抗が大きくなり、レーザー発振できない状態になることがある。

【0100】

そこで、例えば、図１４に示すように、ストライプ部２０ａのＺ方向の中央部分の幅をＷ３（≧Ｗ１）とし、Ｚ方向で端部の向かうにつれてストライプ幅を徐々に狭くするようにする。

【0101】

このようにすることで、ストライプ部２０ａの面積低下、ひいては通電時の電気抵抗増加を抑制できる。また、閾値電流は、ストライプ幅の狭い部分で主に決まるため、閾値電流が増加することも抑制できる。これらのことにより、ｎ個のエミッター２１～２ｎのそれぞれに所定値の電流を流した場合、両端のエミッター２１，２ｎの一方または両方がレーザー発振し、本エミッター２２～２ｎ－１が発光しないか、またはＬＥＤモードで発光する状態を作り出すことができる。

【0102】

よって、本エミッター２２～２ｎの光出射端面１０ａにシロキサン分解物が付着するのを抑制できる。このことにより、レーザーモジュール１１０、ひいては波長ビーム結合システム１００を長時間動作させた場合に信頼性が低下するのを抑制できる。

【0103】

なお、ダミーエミッター２１，２８のストライプ部２０ａの形状は、図１４に示す形状に特に限定されない。また、電気抵抗の増加と閾値電流の増加とをそれぞれ抑制する観点から、図１４に示す幅Ｗ２、Ｗ３は適宜決定される。例えば、幅Ｗ３がＷ１以下であってもよい。

【0104】

（その他の実施形態）
実施形態では、１個のレーザーモジュール１１０に対して、１個の回折格子素子１３０を配置する構成を示したが、複数のレーザーモジュール１１０に対して１個の回折格子素子１３０が配置されてもよい。また、透過型の回折格子素子１３０を示したが、反射型の回折格子素子１３０であってもよい。

【0105】

また、複数のエミッターのそれぞれから出射されるレーザー光を結合するにあたって、回折格子素子１３０以外の光結合素子が用いられてもよい。例えば、プリズムを使用しうる。

【0106】

また、図１に示すように、レーザーモジュール１１０が収容されるケーシング１６０は、必ずしも気密封止されていなくてもよい。

【0107】

なお、実施形態では、ダミーエミッター２１，２８をＸ方向の両端にそれぞれ１個づつ配置した構成を示したが、特にこれに限定されない。ダミーエミッターをＸ方向の両端にそれぞれ複数個づつ配置してもよい。この場合、ダミーエミッターの個数は、レーザーダイオードバー１０に形成されたエミッター２０の全体の個数及びレーザーダイオードバー１０に要求されるトータルの光出力の大きさ、絶縁性接着材９０から発生するシロキサンの量に応じて適宜設定される。

【0108】

また、ダミーエミッター２１，２ｎは、ｎ個のエミッター２１～２ｎの両端以外の位置に設けられてもよい。例えば、絶縁性接着材９０が中央のエミッター２０の近傍に配置されている場合、中央のエミッター２０のうち、１または複数個のエミッターをダミーエミッターとしてもよい。

【0109】

なお、実施形態では、ダミーエミッター２１，２８のストライプ幅Ｗ２を本エミッター２２～２７のストライプ幅Ｗ１よりも狭くすることで、両差の間に閾値電流の差を付ける構成を示した。しかし、閾値電流の差を付ける構成は特にこれに限定されない。例えば、ダミーエミッター２１，２８に電気的に接続される電極ブロックと本エミッター２２～２７に電気的に接続される電極ブロックとを電気的に分離して、それぞれが独立して駆動できるようにしてもよい。この場合は、ダミーエミッター２１，２８と本エミッター２２～２７とで同じストライプ幅とすることができる。ただし、電極ブロックの形状が複雑化するとともに駆動電源が２種類必要となる。

【産業上の利用可能性】

【0110】

本開示のレーザーダイオードバーは、高出力の青色光を出射し、かつ信頼性の低下が抑制されたレーザー光源として有用である。

【符号の説明】

【0111】

１０ レーザーダイオードバー
１０ａ 光出射端面
１０ｂ 後端面
１１ ｎ型基板
１２ ｎ型クラッド層
１３ 活性層
１４ ｐ型クラッド層
１５ ｐ型コンタクト層
１６ 絶縁層
１７ ｎ側電極
１８ ｐ側電極
１９ａ 第１反射層
１９ｂ 第２反射層（反射層）
２０ エミッター
２０ａ ストライプ部
２１，２８ ダミーエミッター
２２～２７ 本エミッター
３０ 第１電極ブロック
４０ サブマウント
５０ 絶縁シート
６０ バンプ電極
７０ 第２電極ブロック
９０ 絶縁性接着材
９１ 導電性接着材
１００ 波長ビーム結合システム
１１０ レーザーモジュール
１２０ 光整形部品
１３０ 回折格子素子（光結合素子）
１４０ 外部共振ミラー
１５０ 光出力モニター
１６０ ケーシング
１６１ レーザ光出射ブロック
１６１ａ 光出射口
１６２ 冷却管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】