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WO1997033352A1 - Lentille, element laser a semi-conducteur, dispositif d'usinage de la lentille et de l'element, procede de fabrication de l'element laser a semi-conducteur, element optique et dispositif et procede d'usinage dudit element optique - Google Patents

Lentille, element laser a semi-conducteur, dispositif d'usinage de la lentille et de l'element, procede de fabrication de l'element laser a semi-conducteur, element optique et dispositif et procede d'usinage dudit element optique Download PDF

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Publication number
WO1997033352A1
WO1997033352A1 PCT/JP1997/000743 JP9700743W WO9733352A1 WO 1997033352 A1 WO1997033352 A1 WO 1997033352A1 JP 9700743 W JP9700743 W JP 9700743W WO 9733352 A1 WO9733352 A1 WO 9733352A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
processing
laser beam
optical
optical element
lens
Prior art date
Application number
PCT/JP1997/000743
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takahisa Jitsuno
Keiu Tokumura
Hisashi Tamamura
Original Assignee
Nippon Aspherical Lens Co., Ltd.
Sony/Tektronix Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Aspherical Lens Co., Ltd., Sony/Tektronix Corporation filed Critical Nippon Aspherical Lens Co., Ltd.
Priority to EP97906866A priority Critical patent/EP0886352A4/en
Priority to JP53167697A priority patent/JP3877009B2/ja
Priority to US09/142,400 priority patent/US6255619B1/en
Publication of WO1997033352A1 publication Critical patent/WO1997033352A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1376—Collimator lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms

Definitions

  • Lens semiconductor laser device, processing device thereof, manufacturing method of semiconductor laser device, optical element, optical device processing device, and optical element processing method
  • the present invention relates to a lens, a semiconductor laser device, a processing device thereof, a method of manufacturing a semiconductor laser device, an optical element, an optical element processing apparatus S, and an optical element processing method.
  • an optical element such as a lens whose light emitting surface has been processed to have desired optical characteristics, a semiconductor laser device having this optical element attached thereto, and a light emitting surface itself having been processed to have desired optical characteristics.
  • Semiconductor laser device Furthermore, the present invention relates to an optical element processing apparatus and an optical element processing method capable of processing these optical elements (lenses) and optical elements such as semiconductor laser elements themselves with desired optical characteristics.
  • Semiconductor laser elements are used as small and inexpensive laser light sources, for example, used as light sources for optical pickups for optically reading optical disks.
  • the laser beam is output from an area 28 having a width of about 2 ⁇ m on an end face 26 of a semiconductor laser element 10 having an active layer having a thickness of about 0.1 ⁇ m, for example.
  • the light output region 28 is a substantially rectangular shape having one long side pair. Since the light is diffracted more on the narrow side than on the wide side, the output beam does not become a perfect circle, but is output as a long oval in the direction of the narrow side. In order to use it as a light source for optical pickups, it may be necessary to make the shape of the laser beam output from the semiconductor laser element a perfect circle or a parallel beam, so adjustments are mainly made with an optical system using a lens. Will do.
  • the material of the lens includes plastic and glass. Of these, plastic lenses are easy to process, but glass lenses are preferred because their characteristics deteriorate due to expansion and contraction of the beams due to heat.
  • an optical system can be designed using an optical system (optimal) design program on a computer, and an optical system having desired characteristics can be obtained relatively easily. Even if the optical system is designed and designed, it is often technically and costly difficult in the actual manufacturing stage.
  • an optical system for making the output beam light of a semiconductor laser element into a perfect circle or a parallel beam is constituted by a lens
  • a plurality of spherical lenses are used, so that the optical system tends to be large.
  • an aspherical lens is required. Manufacturing aspherical lenses from glass is expensive due to the need for advanced processing techniques. In particular, with a lens shorter than 1 mm in diameter, high-precision free-form surface processing is extremely difficult.
  • the lens having such desired optical characteristics can be attached to the semiconductor laser element itself as the optical element, the size of the device can be reduced. The appearance of such a semiconductor laser device with a lens is desired. There is also a strong demand for a processing apparatus and a processing method that can be relatively easily adjusted to have such optical characteristics.
  • a high-output semiconductor laser device of the semiconductor laser device that is utilized as an excitation source for the compact and efficient, single The machine as, single laser light source and the other laser medium 3
  • the element is destroyed if the thickness of the active layer (strip width) is small.
  • the stripe width is increased to about ⁇ m.
  • higher-order modes will occur, and the unimodality of the laser beam will decrease. That is, it looks as if a plurality of laser beams are being output from the output area 28 of the end face 26.
  • the stripe width of the active layer is increased. Therefore, some peaks (non-unimodal) appear in the output laser beam, and the coherence of the laser beam cannot be used.
  • the resonant mirror surface light output end surface
  • the characteristics of semiconductor laser elements vary from one to another, and it is necessary to provide a method for obtaining the same desired optical characteristics for a large number of semiconductor laser elements, that is, improving the yield.
  • a semiconductor laser device that can make the output laser beam unimodal is first required .
  • the desired optical characteristics such as making the shape of the output laser beam into a perfect circle or making it into a parallel beam are required.
  • the advent of a semiconductor laser element that can be adjusted is desired.
  • the advent of a processing apparatus and a processing method capable of performing processing for achieving such optical characteristics relatively easily and with high accuracy on individual elements is desired.
  • the present invention provides a lens processed to provide desired optical characteristics as described above, a semiconductor laser device having such a lens, and a semiconductor processed to have a desired optical characteristic on a light emitting end face of the lens itself. It is an object of the present invention to provide a processing device and a processing method for processing a laser element with high accuracy so as to impart such desired optical characteristics. Disclosure of the invention
  • processing of an optical element such as a lens for adjusting light output from an optical output unit such as a semiconductor laser element to desired optical characteristics, more specifically, the surface of the lens, that is, the surface to be processed Processing can be performed with high precision. It is preferable to use glass or crystal as the lens material.
  • a lens to be processed is provided at one end of a light output unit that outputs light.
  • the light output by the light output means passes through the lens, and the optical measurement means measures its optical characteristics.
  • Laser beam processing means 'A processing laser that focuses the beam on the lens surface through a splitter or the like.
  • a processing laser.' An ultraviolet laser device such as an excimer laser may be used as the beam output means.
  • the position adjusting means By means of the position adjusting means, the optical relative positional relationship between the lens surface and the in-focus position of the processing laser beam can be adjusted.
  • the processing laser beam output means and the position adjusting means are controlled by the control arithmetic means.
  • the control operation means uses the measurement data of the optical measurement means to process the lens with a processing laser beam in a direction in which light passing through the lens approaches desired optical characteristics.
  • a lens can be formed on an end face for outputting a laser beam, and this can be processed as described above.
  • control calculation means does not use the measurement data of the above-mentioned optical measurement means when it is affected by the heat generated on the end face by the irradiation of the processing laser beam, the adverse effect due to the temporary thermal expansion of the lens Processing accuracy can be improved without suffering from this.
  • the present invention imparts desired optical characteristics by adding an end face of the semiconductor laser device itself that outputs a laser beam.
  • the semiconductor laser element itself is the optical element to be added, and its end face is the surface to be processed.
  • the semiconductor laser device processing device used at this time is similar to the lens processing device described above.
  • Optical measuring means constituting the processing apparatus generates measurement data relating to the optical characteristics of the laser beam output from the semiconductor laser element.
  • the optical measurement means as an interferometer, the shape of the end face of the semiconductor laser element can be optically measured as described above.
  • the processing laser beam output means outputs the processing laser beam and focuses the processing laser beam on the end face of the semiconductor laser element using a known optical system.
  • the position adjusting means adjusts the optical relative positional relationship between the end face of the semiconductor laser element and the in-focus position of the processing laser beam.
  • the processing laser beam output means and the position adjusting means are controlled by the control calculation means.
  • the control operation means uses the measurement data of the optical measurement means to process the end face with the processing laser beam in a direction to bring the laser beam output from the end face closer to desired optical characteristics.
  • the processing laser beam When the processing laser beam is output, the end face expands due to heat due to the irradiation of the processing laser beam. Since this temporary thermal expansion does not occur during normal use, the measurement data of the optical characteristics of the laser beam output by the semiconductor laser element output in this state cannot be used. Therefore, in this case, the processing can be performed with higher accuracy by controlling the control calculation means so as not to use the measurement data of the optical measurement means until the influence of the heat disappears.
  • a processing laser beam in addition to light in the ultraviolet region, in some cases, light in the green region can be used, and in some cases, it is more effective to use light in a different frequency range in combination. is there. In any case, light having a wavelength with good absorptance at the end face 26 of the semiconductor laser device 10 is used.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a preferred embodiment (lens processing apparatus) of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing another example of the preferred embodiment (lens processing apparatus) of the present invention.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a semiconductor laser device with a lens according to the present invention
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a preferred embodiment of a processing device for a semiconductor laser device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing another example of the preferred embodiment of the semiconductor laser device processing apparatus according to the present invention
  • FIG. 6 is a top view showing the concept of a facing resonance mirror surface of the semiconductor laser device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a preferred embodiment (lens processing apparatus) of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing another example of the preferred embodiment (lens processing apparatus) of the present invention.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a semiconductor laser device with a
  • FIG. 7 is a block diagram showing still another example of the preferred embodiment of the semiconductor laser device processing apparatus according to the present invention
  • FIG. 8 is a laser beam directly output from the semiconductor laser device.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION T Figure 1 will be described with reference to the accompanying drawings to explain the invention in more detail is a block diagram showing an example of a preferred embodiment (lens processing apparatus) of the present invention.
  • the present invention is applied to a single lens or a semiconductor laser device formed with this lens.
  • This apparatus processes a lens (optical element) so that desired optical characteristics such as perfect circle and parallel are obtained from a laser beam of a semiconductor laser element (optical output means) 10.
  • the lens to be processed 12 is roughly processed in advance so that the laser beam output from the semiconductor laser element 10 is made perfectly round and parallel. It is desirable to use glass as the material used for the lens 12.
  • an optical material such as glass, preferably an optical glass is used. That is, a homogeneous material such as an optical glass having a very small refractive index distortion is preferred.
  • Glass is an amorphous state, which is a supercooled state in which a molten liquid is solidified without being appropriately cooled and crystallized. Glass may be transparent in the visible region, but may be opaque in the ultraviolet or infrared region. Depending on the characteristics of the light used in this way, it may be more appropriate to use crystals as the lens material.
  • Such crystals include sapphires, silicon, and germanium.
  • sapphires have an infrared region with a wavelength of about 3 microns
  • zinc selenium crystals have an infrared region with a wavelength of about 10 microns.
  • Available to Glass can be burned by light, but some of the crystals are difficult to receive such optical damage (silicon, etc.), and it is better to use it appropriately according to the purpose.
  • the laser beam that has passed through 12 is input to a wavefront measuring device (optical measuring means) 16 via a beam splitter 14, where its optical characteristics are measured, and measurement data is generated. You.
  • the wavefront measuring device 16 will be described later.
  • An ultraviolet laser device (laser output means for processing) 18 has an optical system 20, outputs an ultraviolet laser beam through the optical system 20, and outputs the ultraviolet laser beam via a mirror 15 and a beam splitter 14.
  • the laser beam for processing can be focused on a desired position on the surface of the lens 12 to be processed.
  • an excimer laser or a fourth harmonic of YAG is used as the laser light source of the ultraviolet laser device ⁇ 18.
  • Excimer ⁇ for lasers, for example, the common rare gas 'halide' excimer which combines a rare gas and a halogen gas Ma.
  • a laser may be used. The shorter the laser wavelength, the smoother the etched surface.For example, use an ArF laser with a wavelength of 193 nm.
  • the ultraviolet laser beam focused on the surface (working surface) of the working lens 12 instantaneously cuts molecular bonds on the surface of the working lens 12 due to the optical abrasion phenomenon, so that the glass Suitable for fine processing of lens surface.
  • the laser's beam is output in a pulsed manner, and a few J (joules) of energy is input to the material to be processed in about 10 ⁇ (nano) seconds, which is much larger than the thermal diffusion time.
  • the short time allows for sharp machining without thermally damaging the material. In other words, a portion that is melted by heat and solidified again around the processed portion is unlikely to occur.
  • energy at ultraviolet wavelengths enters the material only at a depth of 1 micrometer or less (submicron 'order). Therefore, an extremely thin surface layer of the lens surface can be finely processed.
  • the beam splitter 14 and the mirror 15 are also damaged and deteriorated with time by receiving the ultraviolet laser beam; at the position of the beam splitter 14 and the like, the beam focuses. Can be used for a certain period of time.
  • the position adjusting device 22 moves the mirror 15 under the control of the control arithmetic device 24 to move the optical axis of the ultraviolet laser beam from the ultraviolet laser device 18. This changes the optical relative position S relationship between the focal position S of the ultraviolet laser beam and the surface of the lens 12 to be processed.
  • the control arithmetic unit 24 uses the position adjusting unit 22 and the optical system 20 of the ultraviolet laser unit to focus the ultraviolet laser beam on the lens to be processed 1 2 to the required position g on the surface of the lens 1, 2Process the surface.
  • the light beam wavefront measuring device 16 for example, a 13 WAS 01 type wave analyzer manufactured by MELLESGRIOT of the United States may be used. This is an interferometer, a CCD camera and an electronic drive mechanism. It measures the electric field distribution (beam intensity distribution) of a laser beam using the principle of an interferometer, and can measure the aberration and phase of the wavefront along with the size and diameter of the beam.
  • This is an interferometer, a CCD camera and an electronic drive mechanism. It measures the electric field distribution (beam intensity distribution) of a laser beam using the principle of an interferometer, and can measure the aberration and phase of the wavefront along with the size and diameter of the beam.
  • control arithmetic unit 24 for example, a personal computer equipped with a microprocessor manufactured by Intel Corporation in the United States can be used.
  • Measurement data from wavefront measuring device 16 (B The intensity distribution, wavefront shape, etc.) are graphically displayed in two-dimensional or three-dimensional manner on a display device of the control arithmetic unit 24.
  • Various programs necessary for lens processing are stored in a storage device such as a disk of the control arithmetic device 24. This may include the optical system design program described above. These control the ultraviolet laser device g18, the optical system 20 included therein, and the position adjusting device 22 as described later.
  • the laser beam directly output from the semiconductor laser element 10 has an elliptical shape and is not a parallel light beam. Therefore, in order to obtain desired optical characteristics such as a perfect circle and a parallel shape from the laser beam passing through the lens 12, it is necessary to process the lens 12 into an aspherical lens.
  • a method of processing a lens to obtain perfect circular and parallel optical characteristics using the apparatus shown in FIG. 1 will be described. First, a laser beam is output from the semiconductor laser element 10 and the lens 1 to be processed is processed. Measure the optical properties of the laser beam that has passed through 2 with the wavefront measuring device 16 (first step).
  • the measurement data of the wavefront measuring device 16 is processed by the control arithmetic unit 24, and by applying the optical system design program, the current optical characteristics (including the shape of the lens) of the lens 12 are obtained. can get. Further, the wavefront measurement device 16 is compared with reference data obtained when a laser beam having desired optical characteristics is received. This reference data may be obtained from mathematical theory, or a laser beam having desired optical characteristics, such as a perfect circle and a parallel ray, is input to the wavefront measuring device 16 and the reference data is obtained from the measured data. You may create one. In this measurement, for example, the interference fringe (shape) may be used as a parameter.
  • the control arithmetic unit 24 is designed to obtain desired optical characteristics from the laser beam passing through the lens 12, that is, to bring measurement data obtained from the wavefront measuring device 16 close to the reference data. Processing data is calculated (second step), and based on the additional data, the ultraviolet laser device 18 (including its optical system 20) and the position adjusting device 22 are controlled to control the lens 12 to be processed. Process the shape (3rd step). Through the first to third processing steps, a lens 12 having desired optical characteristics is obtained. Even when the lens to be processed 12 is being processed by the ultraviolet laser beam, the semiconductor laser element 10 may be kept oscillating. The laser 'beam and the ultraviolet laser' beam output from the semiconductor laser element 10 have significantly different wavelengths, so that there is no danger of interference.
  • the part that is melted by heat and solidified again hardly occurs around the processed part, but the ultraviolet laser beam emits a little more energy than the energy required for processing (cutting molecular bonds). It is set to be injected into For this reason, heat is instantaneously left in the portion to be processed when the beam is irradiated.
  • the surface of the processed lens 12 expands due to this heat, and the temporary change in the optical characteristics of the processed lens 12 caused by the thermal expansion caused by the irradiation of the ultraviolet laser beam is used for lens processing. It is necessary to make sure that there is no delay,-.
  • the control arithmetic unit 24 does not consider the measurement data of the wavefront measuring device 16 for a predetermined time from this output point, and the influence of heat due to the irradiation of the ultraviolet laser beam is not considered. After that, the ultraviolet laser beam is controlled again using the measurement data of the wavefront measuring device 16, and this process is repeated to bring the lens closer to the ideal shape. From another viewpoint, the control arithmetic unit 24 does not use measurement data obtained as a result of measuring the laser beam that has passed through the lens 12 in a state of being thermally expanded by the processing laser beam.
  • the yield can be greatly improved.
  • FIG. 2 is a block diagram showing another example of the preferred embodiment (lens processing apparatus) of the present invention.
  • the optical axis of the ultraviolet laser beam was moved by adjusting the mirror 15 with the position adjusting device 22.
  • the semiconductor laser element 10 and the lens 12 may be relatively moved with respect to other devices by the position adjusting device 22 ′. If the semiconductor laser element 10 and the lens 12 move, the optical axis of the laser beam from the semiconductor laser element 10 input to the beam splitter 14 and the wavefront measuring device 16 moves (shifts). That is to say, the diameter of the lens 1 and 2 is small enough, while the measurement surface has a sufficient width. The optical axis does not shift to the extent that the laser beam does not enter the wavefront measuring device 16.
  • the lens having the above-described optical characteristics can be attached to the semiconductor laser device itself.
  • 3A and 3B show an embodiment of such a semiconductor laser device with a lens.
  • FIG. 3A is a perspective view
  • FIG. 3B is a side view
  • the lens 12 for optical characteristic correction is provided directly on the end face 26 of the semiconductor laser element 10 which outputs a laser beam.
  • the lens (optical system) 12 and the semiconductor laser element 10 are integrally formed, so that the laser beam having desired optical characteristics can be made smaller as a whole.
  • the surface of the lens 12 is roughly processed in advance, and by processing this in the same manner as in the above-described embodiment, a desired aspheric surface can be processed with high accuracy.
  • the semiconductor laser element 10 with the lens (optical system) can be manufactured with a high yield.
  • Manufacturing the semiconductor laser device 10 with such a lens involves the following steps. Briefly, a lens is provided on an end face 26 of the semiconductor laser element 10 for outputting light (first step). Next, light is output from the semiconductor laser element 10 (second step), and the optical characteristics of light from the semiconductor laser element 10 that has passed through the lens 12 are measured next (third step).
  • processing data on how to process the lens to be processed 12 to obtain desired optical characteristics is calculated (fourth step).
  • the lens 12 is processed by the processing laser beam (ultraviolet laser beam) based on the calculation in the fourth step (fifth step), thereby forming the semiconductor laser device 10 with the lens.
  • the processing laser beam ultraviolet laser beam
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of an embodiment of a processing device for imparting a desired optical characteristic to a light emitting end face of a semiconductor laser element.
  • This processing apparatus is basically the same as the processing apparatus shown in FIG. 1, and therefore, FIG.
  • the laser beam output from the optical output area 28 of the end face (workpiece face) 26 of the semiconductor laser element 10 is converted into a wavefront measuring instrument (optical) through the beam splitter 14. Measuring means) Input to 16.
  • the processing laser device 18 has an optical system 20, outputs a processing laser beam through the optical system 20, and outputs an end face through a mirror 15 and a beam splitter 14. 26 Focus the processing laser beam on the desired position on 6.
  • an excimer laser or a fourth harmonic of YAG can be used as the laser light source of the processing laser device 18.
  • a laser with a shorter wavelength has a smoother etching surface. For example, it is better to use an ArF laser with a wavelength of 193 nm.
  • green light can be used.In some cases, it is more effective to use light in different frequency ranges in combination. is there. In any case, light having a wavelength with a good absorptivity on the end face 26 of the semiconductor laser device 10 is used.
  • the processing laser beam is an ultraviolet laser beam
  • the ultraviolet laser beam focused on the portion of the end face 26 near the light output area 28 where processing is necessary is caused by the optical abrasion phenomenon.
  • the molecular bond on the end face is cut instantaneously. Therefore, it is suitable for fine processing.
  • the UV laser beam is output in a pulsed form, and energy of several J (joules) is input to the material to be processed in about 10 ⁇ (nano) seconds, which is significantly shorter than the thermal diffusion time. Because it is time, it enables sharp machining without thermally damaging the material. In other words, a portion that is melted by heat and solidified again around the processed portion is unlikely to occur. In addition, the energy of the ultraviolet wavelength enters the material only at a depth of 1 micrometer or less (submicron order), so that the extremely thin surface layer of the lens 12 surface can be finely processed.
  • the beam splitter 14 receives the laser beam for processing, and is damaged and deteriorates with time by receiving the laser beam. Since the beam is not focused at the position, it can be used sufficiently for a certain period of time.
  • the position adjusting device 22 moves the mirror 15 according to the control of the control arithmetic device 24 to move the optical axis of the processing laser beam from the processing laser device 18. Thereby, the optical relative positional relationship between the focal position of the processing laser beam and the end face 26 of the semiconductor laser element 10 is changed.
  • the control arithmetic unit 24 processes the laser beam for processing by adjusting the focal point of the laser beam for processing on the end face 26 by using the position adjusting device 22 and the optical system 20 of the laser device 18 for processing.
  • a laser beam is output from the end face 26 of the semiconductor laser device 10 and the optical characteristics of the laser beam are measured by the wavefront measuring device 16 (first step).
  • the measurement data of the wavefront measuring device 16 is as follows.
  • the optical characteristics data of the current end face 26 of the semiconductor laser device 10 can be obtained by applying the optical system design program after being processed by the control arithmetic unit 24.
  • the wavefront measurement device 16 is compared with reference data obtained when a laser beam having desired optical characteristics is received.
  • This reference data may be obtained from mathematical theory, or may be obtained by actually inputting a laser beam having desired optical characteristics such as unimodality, a perfect circle and a parallel beam into the wavefront measuring device 16. Reference data may be created from measured data.
  • the control arithmetic unit 24 calculates processing data to make the laser beam have desired optical characteristics, that is, processing data that makes the measurement data obtained from the wavefront measuring device 16 close to the reference data (second step). Based on the processing data, the processing laser device 18 (including its optical system 20) and the position adjusting device 22 are controlled to process the required portion of the end face 26 of the semiconductor laser device 10. (Third step).
  • the semiconductor laser element 10 may be kept oscillated.
  • the wavelength of the laser beam output from the semiconductor laser device 10 and the wavelength of the ultraviolet laser beam differ greatly as described in FIG. This is because there is no risk of interference.
  • the control arithmetic unit S 24 after outputting the ultraviolet laser beam, the measurement data of the wavefront measuring device 16 is not taken into account for a predetermined time from the output time, and the irradiation by the ultraviolet laser beam is performed. After the influence of heat is eliminated, the ultraviolet laser beam is controlled again using the measurement data of the wavefront measuring device 16, and this process is repeated to bring the end face closer to the ideal shape.
  • the control arithmetic unit 2 does not use measurement data obtained as a result of measuring the laser beam output from the end face 26 in a state of being thermally expanded by the processing laser beam.
  • Irradiation of the ultraviolet laser beam onto the end face 26 of the semiconductor laser element does not necessarily need to be performed through a beam splitter or the like.
  • the irradiation is performed obliquely with respect to the front of the end face 26 of the semiconductor laser element. May be.
  • a semiconductor laser device having an end face processed to obtain desired optical characteristics can be obtained.
  • the processing method using such a processing apparatus can use the processing method (first step to third step) when using the processing apparatus shown in FIG. 1 as it is, and a detailed description thereof will be omitted. I do.
  • FIG. 5 is a block diagram showing another example of a preferred embodiment of the present invention for processing into a semiconductor laser device having desired optical characteristics.
  • the optical axis of the ultraviolet laser beam was moved by adjusting the mirror 15 with the position g adjusting device 22.
  • the semiconductor-laser element 10 may be moved relatively to another device by 2 '.
  • the optical axis of the laser beam from the semiconductor laser element 10 input to the beam splitter 14 and the wavefront measuring device 16 moves (shifts).
  • the diameter of the laser beam is actually much smaller than that shown in FIGS. 1 and 2, so that the optical axis does not deviate to such an extent that the laser beam does not enter the wavefront measuring device 16.
  • FIG. 6 is an upper cross-sectional view of a portion of the semiconductor laser device 10 having an active layer.
  • the ultraviolet laser beam is used to process the end face 26, particularly near the light output area 28, and the resonant mirror surface 30 is curved.
  • the resonant mirror surface 30 is curved.
  • concave or convex For example, concave or convex.
  • an example is shown in which only one of the resonance mirror surfaces is a curved surface, but both surfaces may be processed into a curved surface.
  • FIG. 6 shows that a curved surface is formed in the horizontal direction, but the same applies to the vertical direction, and the appropriate R (curvature radius) ) Is formed.
  • FIG. 7 is a block diagram showing still another embodiment according to the present invention.
  • the semiconductor laser element 10 was oscillated, and the optical characteristics of the output laser beam were measured by the wavefront measuring device (optical measuring means) 16.
  • the wavefront measuring device optical measuring means
  • measurement using a well-known interferometer may be used.
  • the wavefront measuring device 16 Since the wavefront measuring device 16 also functions as a simple interferometer, it is coherent from the reference light source 12 such as a laser light source to the end surface 26 via, for example, the beam splitter 13. By supplying light and measuring the reflected light, data on the shape of the end face 26 can be obtained optically. Of course, at this time, the semiconductor laser element 10 does not need to oscillate. This can be applied to processing of a lens, and similarly, lens shape data can be obtained optically.
  • control arithmetic unit 24 controls the processing laser device 18 etc. to process the end face 26, and if necessary, repeats the process of measuring again and processing again as described above. Is the same as Thermal expansion by laser beam for processing The same applies to the case where the control arithmetic unit 24 does not use the measurement data obtained as a result of measuring the surface shape of the end surface 26- in the set state.
  • an optical element that adjusts light output from an optical output unit such as a semiconductor laser element to desired optical characteristics.
  • an optical output unit such as a semiconductor laser element
  • Such a lens can be processed and manufactured small and easy.
  • the optical characteristics of the lens are adjusted according to the individual characteristics of the light output means, the yield is greatly improved.
  • the optical element in the present invention may be a nonlinear optical element.
  • Nonlinear optical elements can change the refractive index by voltage, pressure, etc., and are used in amplitude-phase modulators, shared mirrors, SHGs (Second Harmonic Generators, optical second harmonic generation), and so on. Therefore, when this nonlinear optical element is provided in the light output means, it becomes possible to change the light output from the light output means to desired optical characteristics by controlling the voltage and pressure applied to the nonlinear optical element.
  • Nonlinear optical element known as niobate lithium ⁇ beam (Li NbO), lithium titanate (Li T i 0 3), an organic fluorinated Porii Mi de of, prepared from PMMA (polymethacrylate acrylic acid methyl) etc. You.
  • this nonlinear optical element is provided on the end face of the semiconductor laser element that outputs light, fine electrodes are required around the nonlinear optical element, and such fine processing can use a known technique.
  • a piezoelectric element may be used, which enables control by the voltage of the nonlinear optical element.
  • a semiconductor laser device capable of processing an end face state of the semiconductor laser device with high accuracy and bringing a laser beam to be output close to desired optical characteristics.
  • the processing can also be performed with high accuracy. Giving optical properties to the end face itself is particularly effective for high-power semiconductor laser devices.
  • the present invention is compact and can provide desired optical characteristics by high-precision processing. Therefore, the present invention is suitably applied to an excitation source of a laser medium or to a beam correction optical system such as an optical pickup device or a laser beam machine.

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Description

― 明細書
レンズ、 半導体レ一ザ素子、 これらの加工装置、 半導体レーザ素子の 製造方法、 光学素子、 光学素子加工装置および光学素子加工方法 技術分野
本発明はレンズ、 半導体レーザ素子、 これらの加工装置、 半導体レーザ素子の 製造方法、 光学素子、 光学素子加工装 Sおよび光学素子加工方法に関する。 詳し くは、 所望の光学特性となるように光出射面が加工されたレンズなどの光学素子、 この光学素子を取り付けた半導体レーザ素子および所望の光学特性となるように 光出射面自体が加工された半導体レーザ素子に関する。 さらには、 これらの光学 素子 （レンズ） および半導体レーザ素子などの光学素子自身が所望の光学特性と なるように精度よく加工できる光学素子の加工装置およびその加工方法に関する。 背景技術
半導体レーザ素子は、 光ディスクを光学的に読み取る光学ピックァップの光源 として用いられるなど、 小型かつ安価なレーザ光源として利用されている。 レー ザ . ビームは、 図 8に示すように例えば厚さ 0 . 1 μ m程度の活性層の半導体レ —ザ素子 1 0の端面 2 6にある幅 2 μ m程度の領域 2 8から出力される。 この光 出力領域 2 8は、 図 8にも示すように一方の辺の対が長い略矩形である。 光は、 広い辺に比べ狭い辺の方においてより回折するので、 出カレ一ザ ' ビーム光は真 円にならず、 狭い方の辺の方向に長い長円形となって出力される。 光学ピックァ ップの光源として利用するには、 半導体レーザ素子が出力するレーザ · ビームの 形状を真円としたり平行ビームにする必要がある場合があるので、 主にレンズを 用いた光学系で調整することになる。
レンズの材質と しては、 プラスチックやガラスなどがある。 このうちプラスチ ック · レンズは加工が容易であるが、 ビームの熱による膨張及び収縮によって特 性が劣化するので、 ガラス製レンズの方が好ましい。
現在、 光学系の設計は、 コンピュータ上で光学系 （最適） 設計プログラムを用 いて行うことができ、 比較的容易に所望の特性の光学系を求めることができるよ うになつている しカゝし、 光学系を設計できたと しても、 実際に製造する段階に おいては、 技術的、 コス ト的に困難である場合も少なくない。
半導体レ一ザ素子の出力ビーム光を真円としたり平行ビームとするための光学 系をレンズで構成するには、 通常、 複数の球面レンズを使用するので、 光学系が 大きくなりがちである。 また、 同じ特性の光学系を少ないレンズで実現しよう と すると、 非球面レンズを必要とする。 非球面レンズをガラスから製造するには、 高度な加工技術が必要なので高価になる。 特に直径が 1 m mより短いレンズでは、 高精度の自由曲面加工が極めて困難である。
また、 半導体レーザ素子には各々で特性にばらつきがあるので、 多数の半導体 レーザ素子に対して同じ光学系を設計して所望の光学特性を得よう とすると、 歩 留まりの低下をまねく ことになる。
そこで、 半導体レーザ素子の出カレ一ザ · ビームの形状を真円にしたり、 平行 光線にするという ように、 光を所望の光学特性に調整する小型の光学素子 （レン ズ） を容易に製造することが望まれている。
同様に、 小型の光学素子を介在するのではなく、 光学素子と しての半導体レー ザ素子自体にこのような所望の光学特性が付与されたレンズを取り付けられれば 装置の小型化が図れるため、 このようなレンズ付きの半導体レーザ素子の出現が 望まているところである。 そして、 このような光学特性となるように比較的簡単 に調整できる加工装置や加工方法の出現も強く望まれている。
一方、 半導体レーザ素子のうち高出力の半導体レーザ素子は、 小型かつ高効率 なレ一ザ光源としてレ一ザ加工機や他のレーザ媒体の励起源と して利用されてい る 3
より高出力のレーザ · ビームを得よう とする場合には、 活性層の厚さ （ス トラ イブ幅） が薄いと素子が破壊されてしまうので、 光学損傷を抑制するため、 例え ば 1 0 0 μ m程度までス トライプ幅を広くすることが行われる。 しかし、 ス トラ ィプ幅を広くすると高次モードが発生し、 レ一ザ ' ビームの単峰性が低下する。 つまり、 端面 2 6の出力領域 2 8から複数のレーザ · ビームが出力されているよ うに見えてしまう。
このように高出力の半導体レーザ素子では、 活性層のス トライプ幅を広くする ために、 出力するレーザ ' ビームにいくつかのピーク （非単峰性） が現れ、 レー ザ . ビームのコヒーレン ト性を利用できない。 しかし、 こう した高出力の半導体 レ一ザ素子でも、 その共振鏡面 （光出力端面） を平面から凹面にすることができ れば単一モードとすることが可能になり、 レーザ ' ビームの利用効率を大幅に向 上させることができる。
ところが、 所望の光学性能が得られるように、 端面の共振鏡面となる部分を高 精度で加工するのは、 ミクロンオーダーで行う必要があるため難しい
また、 半導体レーザ素子には各々で特性にばらつきがあり、 多数の半導体レ-- ザ素子に対して同じ所望の光学特性を得る、 つまり、 歩留まり を良くする方法が 必要である。
そこで、 出力レーザ · ビームを単峰性にできる半導体レ一ザ素子がまずは必要 になる.:. さらには、 出力レーザ · ビームの形状を真円にしたり、 平行光線にすろ といった所望の光学特性に調整できる半導体レーザ素子の出現が望まれている もちろんそのような光学特性とするための加工を比較的容易に高精度で個々の素 子に実施できる加工装置およびその加工方法の出現が望まれている c.
本発明はこのように所望の光学特性が付与できるように加工されたレンズや、 このようなレンズ付きの半導体レーザ素子およびそれ自体の光出射端面に所望の 光学特性となるよ うに加工された半導体レーザ素子さらにはこのような所望とす る光学特性を付与できるように精度よく加工するための加工装置や加工方法を提 供することを目的とする。 発明の開示
本発明の装置によれば、 半導体レーザ素子等の光出力手段の出力する光を所望 の光学特性に調整するレンズなどの光学素子の加工、 より具体的には当該レンズ の表面つまり被加工面の加工を高精度に行える。 レンズの材料と してはガラス若 しくは結晶を用いることが好ましレ、。
レンズに所望の光学特性を付与するには加工すべきレンズが、 光を出力する光 出力手段の一端部に設けられる。 光出力手段が出力した光はレンズを通過し、 光 学測手段がその光学特性を測定する。 加工用レーザ · ビーム出力手段は、 ビーム ' スプリ ツタ等を介-してレンズ表面に加工用レーザ . ビームを合焦させる 加工 用レーザ ' ビーム出力手段には、 例えば、 エキシマ . レーザなどによる紫外線レ —ザ装置を用いれば良い。
位置調整手段により、 レンズ表面と加工用レーザ ' ビ一ムの合焦位置の光学的 な相対位置関係は調整することができる。 加工用レーザ . ビーム出力手段及び位 置調整手段は、 制御演算手段が制御する。 この制御演算手段は、 光学測定手段の 測定データを用いて、 レンズを通過した光を所望の光学特性に近づける方向にレ ンズを加工用レーザ ' ビームで加工する。
光出力手段が半導体レーザ素子の場合には、 レーザ ' ビームを出力する端面上 にレンズを形成し、 これを上述したように加工することができる。
更に制御演算手段は、 加工用レーザ ' ビームの照射によって端面に生じた熱の 影響を受けたときの上記光学測定手段の測定データを利用しないようにすれば、 レンズの一時的な熱膨張による悪影響を受けることなく、 加工精度を向上させる ことができる。
さらに本発明は、 レーザ ' ビームを出力する半導体レーザ素子自体の端面を加 ェして、 所望の光学特性を付与する。 この場合では、 半導体レーザ素子自身が加 ェされるべき光学素子であり、 その端面が被加工面である。 このときに使用され る半導体レーザ素子加工装置は上述したレンズ加工装置に類似する。
加工装置を構成する光学測定手段は、 半導体レーザ素子が出力するレーザ . ビ —ムの光学特性に関する測定デ一タを生成する。 光学測定手段を干渉計として用 いて、 上述したように半導体レーザ素子の端面の形状を光学的に測定することも できる。 加工用レーザ ' ビーム出力手段は、 加工用レーザ · ビームを出力し、 周 知の光学系を用いて半導体レーザ素子の端面に加工用レーザ · ビームを合焦させ る .
位置調整手段は、 半導体レーザ素子の端面と加工用レーザ ' ビームの合焦位置 の光学的な相対位置関係を調整する。 加工用レーザ · ビーム出力手段及び位置調 整手段は、 制御演算手段によって制御される。 このとき、 制御演算手段は、 光学 測定手段の測定データを用いて、 端面から出力されるレーザ ' ビームを所望の光 学特性に近づける方向に端面を加工用レーザ · ビームで加工する。 半導体レーザ素子启身の端面を加工用レーザ · ビームで加工して所望の光学特 性を付与することにより、 半導体レ一ザ素子が出力するレーザ ' ビームの単峰性 が向上する。 これは、 より具体的には、 半導体レーザ素子内部のレーザ ' ビーム が共振する、 相対向する共振鏡面の少なく とも一方を曲面となるように加工する ことによって実現される。
加工用レーザ ' ビームが出力されたときは、 加工用レーザ ' ビームの照射によ つて端面が熱により膨張する。 この一時的な熱膨張は通常の使用中に生じないも のであるから、 この状態において出力された半導体レーザ素子が出力したレーザ . ビームの光学特性の測定データは利用できない。 よってこの場合には、 この熱 の影饗がなくなるまで制御演算手段が光学測定手段の測定デ一タを利用しないよ うに制御することで、 より精度良く加工できる。
加工用レーザ ' ビームとしては、 紫外線領域の光の他、 場合によっては緑領域 の光を使用可能な場合もあり、 更には異なる周波数域の光を組み合わせて使用し た方が効果的な場合もある。 いずれにしても、 半導体レーザ素子 1 0の端面 2 6 における吸収率の良い波長の光を用いる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の好適な実施形態 （レンズ加工装置） の 1例を示すブロック図で あり、 図 2は本発明の好適な実施形態 （レンズ加工装置） の他の例を示すブロッ ク図であり、 図 3 A、 図 3 Bは本発明に係るレンズ付き半導体レーザ素子を示す 図であり、 図 4は本発明に係る半導体レーザ素子の加工装置における好適な実施 形態の 1例を示すプロック図であり、 図 5は本発明に係る半導体レーザ素子の加 ェ装置における好適な実施形態の他の例を示すブロック図であり、 図 6は半導体 レーザ素子の対向する共振鏡面の概念を示す上面図であり、 図 7は本発明に係る 半導体レーザ素子の加工装置における好適な実施形態の更に他の例を示すブ口ッ ク図であり、 図 8は半導体レーザ素子から直接出力されるレーザ · ビームの形状 を示す概念図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明をより詳細に説明するために添付の図面にしたがって説明する t 図 1は、 本発明の 1好適実施形態 （レンズ加工装置） の例を示すブロ ック図で ある。 本発明はレンズ単体あるいはこのレンズを形成した半導体レーザ素子に適 用される。
この装置は、 半導体レーザ素子 （光出力手段） 1 0のレーザ . ビームから真円 及び平行といった所望の光学特性が得られるようにレンズ （光学素子） を加工す る。 被加工レンズ 1 2は、 半導体レ一ザ素子 1 0の出力するレーザ . ビームを真 円及び平行にするように、 予め大ざっぱに加工されている。 レンズ 1 2に使用す る材料には、 ガラスを用いるのが望ましい。
レンズ 1 2の材料としては、 例えばガラスなどの光学材料、 好適には光学ガラ スを用いる。 即ち、 光学ガラスの如き屈折率の歪みがきわめて小さい均質なもの が良い。 ガラスとは、 無定形状態の 1つで、 溶融液体を適当に冷却して結晶させ ずに固化した過冷却状態をいう。 ガラスは、 可視光領域では透明であっても、 紫 外又は赤外光領域では不透明となる波長領域もある。 このように利用する光の特 性によっては、 レンズの材料と して結晶 （ク リスタル） を利用した方が適当な場 合がある。 こ う した結晶としては、 サフアイャ、 シリ コン、 ゲルマニウムなどが あり、 例えば、 サフアイャであれば波長 3 ミクロン程度の赤外光領域、 ジンクセ レン結晶であれば波長 1 0 ミ クロン程度の赤外光領域に利用できる。 また、 ガラ スでは光で焼けてしまうこともあるが、 結晶のなかにはこう した光学ダメージを 受けにく いもの （シリ コンなど） もあり、 目的に応じて適宜利用するのが良い， 被加工レンズ 1 2を通過したレ一ザ · ビームは、 ビーム · スプリ ッタ 1 4を介 して波面測定器 （光学測定手段） 1 6に入力され、 その光学特性が測定され、 測 定データが生成される。 波面測定器 1 6については、 後述する。
紫外線レーザ装置 （加工用レーザ出力手段） 1 8は光学系 2 0を有し、 この光 学系 2 0を通して紫外線レーザ · ビームを出力し、 ミラー 1 5及びビーム · スプ リ ツタ 1 4を介して被加工レンズ 1 2表面上の所望の位置に加工用レ一ザ · ビー ムを合焦させることができる。 紫外線レーザ装 β 1 8のレ一ザ光源には、 例えば、 エキシマ · レーザや Y A Gの 4倍波などを利用する。 エキシマ ■ レーザには、 例 えば、 希ガスとハロゲンガスを組み合わせた一般的な希ガス ' ハライ ド ' エキシ マ . レーザを用いれば良い。 波長の短いレ一ザほどエッチング面が平滑になるの で、 例えば、 波長 1 9 3 n mの A r Fレ一ザを用いるのが良い
被加工レンズ 1 2の表面 （被加工面） 上で合焦した紫外線レーザ ' ビームは、 光アブレ一ション現象により、 被加工レンズ 1 2表面上の分子結合を瞬間的に切 断するので、 ガラス製のレンズ 1 2表面の微細加工に適している。 レーザ ' ビー ムはパルス状に出力され、 1 0 η (ナノ） 秒程度の間に数 J (ジュール） のエネ ルギーを加工対象の材料に入力するが、 これは熱拡散時間に比べて大幅に短時間 であるため、 材料に熱的ダメージを与えることなく、 シャープな加工を可能にす る。 つまり、 被加工部分周辺に熱によって溶融し再び固体化した部分などが生じ にくい。 また、 紫外域波長のエネルギーは、 材料に対し 1マイクロ . メータ以下 の深さ （サブミ ク ロン ' オーダー） でしか進入しない。 よって、 レンズ表面の極 めて薄い表層を微細加工可能である。
なお、 ビーム · スプリ ッタ 1 4やミラー 1 5も紫外線レ一ザ · ビームを受ける ことによって時間と共に損傷し劣化していく力；、 ビーム · スプリ ッタ 1 4等の位 置ではビームの焦点が来ないようになつているため、 ある一定期間においては十 分に使用可能である。
位置調整装置 2 2は、 制御演算装置 2 4の制御に応じてミラ一 1 5を動かし、 紫外線レーザ装置 1 8からの紫外線レーザ · ビームの光軸を移動させる。 これに よって紫外線レーザ ' ビームの焦点位 Sと被加工レンズ 1 2の表面との光学的な 相対的位 S関係を変化させる。 制御演算装置 2 4は、 位置調整装置 2 2及び紫外 線レーザ装置の光学系 2 0を用いて紫外線レーザ · ビームの焦点を被加工レンズ 1 2表面上の加工必要な位 gに合わせ、 レンズ 1 2表面を加工する。
光ビーム波面測定器 1 6と しては、 例えば、 米国メ レスグリォ （MELLESGRIOT) 社製 1 3 W A S 0 0 1型ゥヱーブアナライザーを用いれば良い これは、 干渉計、 C C Dカメラ及び電子駆動機構を有し、 干渉計の原理を用いてレーザ . ビームの 電界分布 （ビーム強度分布） を測定し、 ビームの形状及び直径の大きさと共に、 波面の収差及び位相を測定できるものである。
制御演算装置 2 4には、 例えば、 米国インテル社製マイクロプロセッサを搭載 したパソコンを使用することができる。 波面測定器 1 6からの測定データ （ビー ム強度分布、 波面形状等） は、 制御演算装置 2 4が有する表示器に 2次元又は 3 次元でグラフィ ック表示される。 制御演算装置 2 4の有する ドディスク等の 記憶装置には、 レンズ加工に必要な種々のプログラムが記憶される。 これには、 上述した光学系設計プログラムを含んでも良い。 これらによって後述するように、 紫外線レーザ装 g 1 8及びこれに含まれる光学系 2 0、 並びに位置調整装置 2 2 を制御する。
上述のよ うに、 半導体レ一ザ素子 1 0から直接出力されるレ一ザ . ビームは、 その形状が長円形であり、 また、 平行光線ではない。 このため、 レンズ 1 2を通 過したレーザ ' ビームから、 真円及び平行といった所望の光学特性を得るために は、 レンズ 1 2を非球面レンズに加工する必要がある。 以下では、 図 1 に示した 装置によつて、 真円及び平行の光学特性を得るレンズ加工方法を説明する， まず、 半導体レーザ素子 1 0からレーザ ' ビームを出力させ、 加工すべき レン ズ 1 2を通過したレーザ ' ビームの光学特性を波面測定器 1 6で測定する （第 1 ステップ） 。
波面測定器 1 6の測定データは、 制御演算装置 2 4で処理され、 光学系設計プ uグラムを応用することで、 レンズ 1 2の現状の光学特性 （レンズの形状等を含 む） データが得られる。 また、 波面測定器 1 6に所望の光学特性のレーザ . ビー ムを受けた場合に得られる基準データと比較される。 この基準データは、 数学的 理論から求めても良いし、 また、 実際に真円及び平行光線といった所望の光学特 性を有するレーザ · ビームを波面測定器 1 6に入力して実測データから基準デ一 タを作成しても良い。 この測定においては、 例えば、 干渉縞 （の形状） をパラメ ータとして利用しても良い。
制御演算装置 2 4は、 レンズ 1 2を通過したレーザ · ビームから所望の光学特 性が得られるようにすべく、 即ち、 波面測定器 1 6から得られる測定データを基 準データに近づけられるような加工データが算出され （第 2ステップ） 、 この加 ェデータに基づいて紫外線レーザ装置 1 8 (その光学系 2 0を含む） 及び位置調 整装置 2 2を制御して、 被加工レンズ 1 2の形状を加工する （第 3ステップ） 。 このよ うな第 1から第 3までの加エステップを経て所望とする光学特性が付与 されたレンズ 1 2が得られる。 紫外線レーザ · ビ-—ムで被加工レンズ 1 2を加工しているときも、 半導体レ一 ザ素子 1 0は発振させたままでよい。 半導体レーザ素子 1 0の出力するレーザ ' ビームと紫外線レーザ ' ビームでは、 波長が大きく異なるので干渉する恐れがな レ、力、らである。
紫外線レーザ ' ビームによるレンズ加工では、 加工部分周辺に熱によって溶融 し再び固体化した部分などは生じにくいが、 紫外線レーザ · ビームは加工 （分子 結合の切断） に必要なエネルギーよりやや大きいエネルギーをレンズに注入すろ よ うに設定される。 このため、 被加工部分にはビームを照射した時点において瞬 間的に熱が残る。 この熱によって被加工レンズ 1 2の表面は膨張するので、 この 紫外線レーザ ' ビームの照射による熱膨張が原因で生じた被加工レンズ 1 2の一 時的な光学特性の変化をレンズ加工処理にフィ一ドバックしないようにする必要 がある、-.
そこで、 制御演算装置 2 4は、 紫外線レーザ ' ビームを出力したらこの出力時 点から所定時間は波面測定器 1 6の測定データを考慮せず、 紫外線レーザ · ビ一 ムの照射による熱の影響がなくなつてから再び波面測定器 1 6の測定データを用 いて紫外線レーザ ' ビームの制御を行い、 この処理を繰り返して理想の形状のレ ンズに近づけていく。 別な見方によれば、 加工用レーザ ' ビームによって熱膨張 した状態のレンズ 1 2を通過したレーザ · ビームを測定した結果得られる測定デ —タを制御演算装置 2 4は利用しないようにする。
更に、 半導体レーザ素子の個々に対応して最適な光学系を製造できれば、 歩留ま りを大幅に向上させることが可能になる。
図 2は、 本発明の好適な実施形態 （レンズ加工装置） の他の例を示すブロック 図である。 図 1では、 位置調整装置 2 2でミラ一 1 5を調整することにより紫外 線レーザ . ビームの光軸を移動させていた。 しかし、 図 2に示すように、 位置調 整装置 2 2 ' によって半導体レーザ素子 1 0及びレンズ 1 2を他の装置に対して 相対的に移動させるようにしても良い。 半導体レーザ素子 1 0及びレンズ 1 2が 移動すれば、 ビーム ' スプリ ッタ 1 4及び波面測定器 1 6に入力する半導体レー ザ素子 1 0からのレーザ · ビームの光軸が移動する （ずれる） ことになるが、 レ ンズ 1 2の径は充分小さく、 それに反して測定面は逆に充分な広さを持つので、 波面測定器 1 6にレーザ ' ビームが入射しなくなる程度まで光軸がずれるような ことはない。
上述したような光学特性を有するレンズは半導体レーザ素子自体に取り付ける こともできる。 図 3 A、 図 3 Bはこのようなレンズ付きの半導体レーザ素子の一 実施形態を示す。
図 3 Aはその斜視図であり、 図 3 Bはその側面図である。 図 3 A、 図 3 Bに示 すように光学特性補正用のレンズ 1 2は半導体レーザ素子 1 0のレーザ . ビーム を出力する端面 2 6上に直接設けられる。
これによれば、 レンズ （光学系） 1 2と半導体レ一ザ素子 1 0とが一体に構成 されるため、 所望の光学特性を有するレーザ ' ビームを全体としてより小型にす ることができる。 レンズ 1 2の表面は、 予め大ざっぱに加工されており、 これを 上述した実施形態と同様に加工することで高精度で所望の非球面に加工すること ができる。 もちろん、 半導体レ一ザ素子 1 0の個々の特性に合わせてレンズ 1 2 が加工されるため、 このレンズ （光学系） 付き半導体レーザ素子 1 0を歩留まり 良く製造できる。
このよ うなレンズ付きの半導体レーザ素子 1 0を製造するには、 以下のような ステップを経ることになる。 簡単に説明すると、 半導体レ一ザ素子 1 0の光を出 力する端面 2 6にレンズを設ける （第 1のステップ） 。 次に、 半導体レーザ素子 1 0から光を出力させ （第 2ステップ） 、 レンズ 1 2を通過した半導体レーザ素 子 1 0からの光の光学特性を次に測定する （第 3ステップ） 。
この第 3ステップでの測定データに基づいて、 所望の光学特性を得るために被 加工レンズ 1 2をどのように加工すべきかの加工データを算出する （第 4ステツ プ） 。
この第 4ステップでの計算に基づいて加工用レーザ ' ビーム （紫外線レーザ ' ビーム） により レンズ 1 2を加工する （第 5ステップ） ことによって、 レンズ付 き半導体レーザ素子 1 0を形成する。
この発明では、 それ自体に所望とする光学特性が付与された半導体レーザ素子 とすることもできる。 なお、 この場合では半導体レーザ素子自身が加工されるべ き光学素子であり、 その端面が被加工面である。 図 4および図 5はこのように半 導体レーザ素子の光発光端面自体に所望とする光学特性を付与するための加工装 置の一実施形態の例を示すブロック図である。
この加工装置は基本的には図 1に示す加工装置と同じであるので、 図 4では一 部重複した説明となる。 図 4に示すように半導体レーザ素子 1 0の端面 （被加工 面） 2 6の光出力領域 2 8から出力されたレーザ ' ビームは、 ビーム ' スプリ ツ タ 1 4を介して波面測定器 （光学測定手段） 1 6に入力される。
加工用レ一ザ装置 1 8は光学系 2 0を有し、 この光学系 2 0を通して加工用レ 一ザ ' ビームを出力し、 ミラ一 1 5及びビーム ' スプリ ッタ 1 4を介して端面 2 6上の所望の位置に加工用レーザ ' ビームを合焦させる。 加工用レーザ装置 1 8 のレーザ光源には、 上述したと同じようにエキシマ · レーザや Y A Gの 4倍波な どを利用することができる。 波長の短いレ一ザほどェツチング面が平滑になるの で、 例えば、 波長 1 9 3 n mの A r F レーザを用いるのが良レ、。
加工用レーザと しては、 紫外領域の光の他、 場合によっては緑領域の光を使用可 能な場合もあり、 更には異なる周波数域の光を組み合わせて使用した方が効果的 な場合もある。 いずれにしても、 半導体レーザ素子 1 0の端面 2 6における吸収 率の良い波長の光を用いる。
加工用レーザ ' ビームが紫外線レーザ ' ビーム場合では、 端面 2 6の光出力領 域 2 8付近の加工が必要な箇所に合焦した紫外線レ一ザ ' ビームは、 光アブレ一 ション現象により、 図 1の場合と同じく端面上の分子結合を瞬間的に切断する。 このため、 微細加工に適している。
紫外線レーザ · ビームはパルス状に出力され、 1 0 η (ナノ） 秒程度の間に数 J (ジュール） のエネルギーを加工対象の材料に入力するが、 これは熱拡散時間 に比べて大幅に短時間であるため、 材料に熱的ダメージを与えることなく、 シャ —プな加工を可能にする。 つまり、 被加工部分周辺に熱によって溶融し再び固体 化した部分などが生じにくい。 また、 紫外域波長のエネルギーは、 材料に対し 1 マイクロ . メータ以下の深さ （サブミクロン ' オーダ一） でしか進入しない、 よ つて、 レンズ 1 2表面の極めて薄い表層を微細に加工できる。
この場合においても、 ビーム · スプリ ッタ 1 4は加工用レ一ザ · ビームを受け ることによって時間と共に損傷し劣化していく力 ビーム · スプリ ッタ ] 4の位 置ではビームの焦点が来ないようになつているため、 ある一定期間においては十 分に使用可能である。
位置調整装置 2 2は、 制御演算装置 2 4の制御に応じてミラー 1 5を動かし、 加工用レーザ装置 1 8からの加工用レーザ ' ビームの光軸を移動させる。 これに よって加工用レーザ · ビームの焦点位置と半導体レーザ素子 1 0の端面 2 6 との 光学的な相対的位置関係を変化させる。 制御演算装置 2 4は、 位置調整装置 2 2 及び加工用レーザ装置 1 8の光学系 2 0を用いて加工用レーザ . ビームの焦点を 端面 2 6上の加工必要な位置に合わせて加工する。
光ビーム波面測定器 1 6は図 1で用いたものと同じウエーブアナライザーを用 いることができる。 制御演算装置 2 4も同様であって、 その説明は割愛する. さて、 半導体レ一ザ素子から直接出力されるレーザ ' ビームを、 単峰性、 真円 及び平行といった所望の光学特性にする加工は次のように行う。
まず、 半導体レーザ素子 1 0の端面 2 6からレーザ ' ビームを出力させ、 この レーザ . ビームの光学特性を波面測定器 1 6で測定する （第 1 ステップ） 波面測定器 1 6の測定データは、 制御演算装置 2 4で処理され、 光学系設計プ ログラムを応用することで、 半導体レーザ素子 1 0の現状の端面 2 6による光学 特性データが得られる。 また、 波面測定器 1 6に所望の光学特性のレーザ . ビー ムを受けた場合に得られる基準データと比較される。 この基準データは、 数学的 理論から求めても良いし、 また、 実際に単峰性、 真円及び平行光線といった所望 の光学特性を有するレーザ ' ビームを波面測定器 1 6に入力して得た実測データ から基準データを作成しても良い。
制御演算装置 2 4では、 レーザ ' ビームを所望の光学特性とすべく、 即ち、 波 面測定器 1 6から得られる測定データを基準データに近づけるような加工デ一タ が算出され （第 2ステップ） 、 この加工データに基づいて加工用レーザ装置 1 8 (その光学系 2 0を含む） 及び位置調整装置 2 2を制御して、 半導体レーザ素子 1 0の端面 2 6の必要な部分を加工する （第 3ステップ） 。
加工用レーザ ' ビームで端面 2 6を加工しているときも、 半導体レーザ素子 1 0は発振させたままでよい。 半導体レーザ素子 1 0の出力するレーザ · ビームと 紫外線レーザ · ビームでは、 図 1で説明したと同じように、 波長が大きく異なる ので干渉する恐れがないからである。
図 4の場合の加工も、 図 1の場合の加工処理と同じように、 紫外線 （加工用） レーザ . ビームによる端面の加工では、 加工部分周辺に熱によって溶融し再び固 体化した部分などは生じにくいが、 紫外線レ一ザ ' ビームは加工 （分子結合の切 断） に必要なエネルギーよりやや大きいエネルギーを端面に注入するように設定 される:，
このため、 被加工部分にはビームを照射した時点において瞬間的に熱が残る。 この熟によって端面 2 6に膨張する部分が生じるので、 この紫外線レーザ · ビ一 ムの照射による熱が原因で生じた光学特性の一時的な変化を加工処理にフィ一ド バック しないようにする必要がある。
そこで、 図 4の場合においても制御演算装 S 2 4では、 紫外線レーザ . ビーム を出力したらこの出力時点から所定時間は波面測定器 1 6の測定データを考慮せ ず、 紫外線レーザ · ビームの照射による熱の影響がなくなつてから再び波面測定 器 1 6の測定データを用いて紫外線レーザ ' ビームの制御を行い、 この処理を繰 り返して端面を理想の形状に近づけていく。 換言すれば、 加工用レーザ · ビーム によって熱膨張した状態の端面 2 6から出力されたレ一ザ · ビームを測定した結 果得られる測定データを、 制御演算装置 2 は利用しないようにする。
半導体レーザ素子の端面 2 6に紫外線レーザ · ビームを照射するについては、 必ずしもビーム · スプリ ッタ等を介さなくてもよく、 例えば、 半導体レーザ素子 端面 2 6の正面に対して斜め方向から照射しても良い。
このような加工装置を用いることによって、 所望とする光学特性を得るように 加工された端面を有する半導体レーザ素子を得ることができる。 また、 このよう な加工装置を用いた加工方法は図 1に示した加工装置を使用するときの加工方法 (第 1ステップ〜第 3ステップ） をそのまま利用できるので、 その詳細説明につ いては割愛する。
図 5は、 所望とする光学特性を有する半導体レーザ素子に加工するための本発 明の好適な実施形態の他の例を示すプロック図である。
図 4では、 位 g調整装置 2 2でミラ一 1 5を調整することにより紫外線レーザ • ビームの光軸を移動させていた。 しかし、 図 5に示すように、 位置調整装置 2 2 ' によって半導体-レーザ素子 1 0を他の装置に対して相対的に移動させるよう にしても良い。 半導体レーザ素子 1 0が移動すれば、 ビーム . スプリ ツタ 1 4及 び波面測定器 1 6に入力する半導体レーザ素子 1 0からのレーザ . ビームの光軸 が移動する （ずれる） ことになるが、 レ一ザ ' ビームの直径は実際には図 1及び 図 2に示したものより充分に小さく、 よって波面測定器 1 6にレーザ . ビームが 入射しなくなる程度まで光軸がずれないようにできる。
図 6は、 半導体レーザ素子 1 0の活性層のある部分における上方断面図である. 紫外線レーザ . ビームは、 端面 2 6の特に光出力領域 2 8付近を加工し、 共振鏡 面 3 0が曲面 （例えば凹面や凸面） に形成される。 ここでは、 共振鏡面の一方だ けを曲面とする例を示すが両面を曲面に加工しても良い。 互いに対向する共振鏡 面の少なく とも一方を曲面 （例えば凹面） とすることで、 ス トライプ幅が広い場 合でも、 高次モードの発生を減少させることが可能になる。
なお、 共振鏡面 3 0を曲面に加工するについては、 図 6では水平方向に関して 曲面が形成されることを示しているが、 垂直方向に関しても同様であり、 夫々に 関して適切な R (曲率半径） が形成される。
図 7は、 本発明による更に他の実施形態を示すブロック図である。 図 4及び図 5の例では、 半導体レ一ザ素子 1 0を発振させ、 その出カレ一ザ · ビームの光学 特性を波面測定器 （光学測定手段） 1 6で測定していた。 しかし、 半導体レーザ 素子 1 0の端面 2 6、 特に共振鏡面 3 0部分の形状のデータを得るには、 周知の ような干渉計による測定でも良い。
波面測定器 1 6は、 単純な干渉計としても機能するので、 レーザ光源などの基 準 （reference) 光源 1 2から端面 2 6に例えばビーム ' スプリ ッタ 1 3を介して コヒ一レン 卜な光を供給し、 その反射光を測定すれば端面 2 6の形状のデータを 光学的に得ることができる。 もちろん、 このとき半導体レ一ザ素子 1 0が発振し ている必要はない。 これは、 レンズを加工する場合にも応用でき、 同様にしてレ ンズの形状データを光学的に得ることができる。
この測定データを用いて制御演算装置 2 4が加工用レーザ装置 1 8等を制御し て端面 2 6を加工し、 必要に応じて再度測定して再度加工する工程を繰り返すこ とについては、 上述と同様である。 また、 加工用レーザ · ビームによって熱膨張 した状態の端面 2 6—の表面形状を測定した結果得られる測定データを制御演算装 置 2 4が利用しないようにすることについても同様である。
以上説明したように、 本発明の装置によれば、 半導体レーザ素子等の光出力手 段が出力する光を所望の光学特性に調整する光学素子 （レンズ） を得ることがで きる。 そしてそのようなレンズを小型かつ容易に加工し製造することができる。 このとき、 レンズは光出力手段の個々の特性に合わせてその光学特性が調整され るので、 歩留まりが大幅に改善される。
半導体レ一ザ素子の端面に所望の光学特性を有するレンズなどの光学素子を設 けた小型の光学素子付き半導体レーザ素子を得ることができる。 その製造も精度 よく行うことができる。
なお、 本発明における光学素子は、 非線形光学素子でも良い。 非線形光学素子 は、 電圧や圧力等によって屈折率を変化させることができ、 振幅位相変調器、 共 役鏡、 S H G (Second harmon i c generator, 光第 2高調波発生） 等に利用されて いる。 よって、 この非線形光学素子を光出力手段に設けた場合、 非線形光学素子 に加える電圧や圧力を制御することで光出力手段が出力する光を所望の光学特性 に変化させることも可能になる。 非線形光学素子は、 周知のようにニオブ酸リチ ゥム（Li NbO )、 チタン酸リチウム（Li T i 03 )、 有機系のフッ素化ポリイ ミ ド、 P M M A (ポリメタク リル酸メチル） 等から製造される。 半導体レーザ素子の光を出 力する端面にこの非線形光学素子を設けた場合、 非線形光学素子の周辺に微細な 電極が必要になるが、 こうした微細加工は周知の技術を利用できる。 また、 非線 形光学素子に圧力を加えるには、 例えば圧電素子を利用すれば良く、 これにより 非線形光学素子の電圧による制御が可能になる。
さらにこの発明によれば、 半導体レーザ素子の端面状態を高精度で加工し、 出 力するレーザ · ビームを所望の光学特性に近づけられる半導体レーザ素子を得る ことができる。 その加工も精度よく行うことができる。 端面自体に光学特性を付 与するのは特に、 高出力の半導体レーザ素子に対して有効である。 産業上の利用可能性
この発明は小型でかつ高精度の加工によって所望とする光学特性を付与できる から、 この発明はレ一ザ媒体の励起源と して適用したり、 光ピックアップ装置や レーザ加工機などのビーム補正光学系に適用して好適である。

Claims

- 請求の範囲
1 . レーザ . ビームを出力する半導体レーザ素子の端面を加工する半導体レー ザ素子加工装置であって、
上記半導体レーザ素子が出力する上記レーザ · ビームの光学特性を測定する光 学測定手段と、
上記半導体レーザ素子の上記端面に加工用レーザ · ビームを合焦させる加工用 レーザ · ビーム出力手段と、
上記端面と上記加工用レーザ · ビームの合焦位置の相対的な位置関係を調整す る位置調整手段と、
上記加工用レーザ · ビーム出力手段及び位置調整手段を制御する制御演算手段 とを具え、
該制御演算手段は、 上記光学測定手段の測定データを用いて、 上記端面から出 力される上記レーザ · ビームを所望の光学特性に近づける方向に上記端面を上記 加工用レーザ · ビームで加工することを特徴とする半導体レーザ素子加工装渥
2 . レーザ . ビームを出力する半導体レーザ素子の端面を加工する半導体レー ザ素子加工装置であって、
上記半導体レーザ素子の上記端面の形状を光学的に測定する光学測定手段と、 上記半導体レーザ素子の上記端面に加工用レーザ · ビームを合焦させる加工用 レーザ · ビーム出力手段と、
上記端面と上記加工用レーザ · ビームの合焦位蜃の相対的な位置関係を調整す る位置調整手段と、
上記加工用レーザ · ビーム出力手段及び位置調整手段を制御する制御演算手段 とを具え、
該制御演算手段は、 上記光学測定手段の測定データを用いて、 上記端面から出 力される上記レーザ · ビームを所望の光学特性に近づける方向に上記端面を上記 加工用レーザ · ビームで加工することを特徴とする半導体レーザ素子加工装置。
3 . 上記制御演算手段は、 上記加工用レーザ ' ビームの照射によって上記端面 に生じた熱の影響を受けたときの上記光学測定手段の測定データを利用しないこ とを特徴とする請求項 1又は 2記載の半導体レーザ素子加工装置
4 . 上記端面を上-記加工用レーザ ' ビームで加工することにより、 上記半導体 レーザ素子が出力する上記レーザ · ビームの単峰性を向上させることを特徴とす る請求項 1 、 2又は 3記載の半導体レーザ素子加工装置。
5 . 上記加工用レーザ · ビームにより、 上記半導体レーザ素子内部の上記レー ザ ' ビームが共振する対向する共振鏡面の少なく とも一方を曲面に加工すること 特徴とする請求項 1、 2、 3又は 4記載の半導体レーザ素子加工装置。
6 . 上記加工用レーザ ' ビーム出力手段が出力する上記加工用レーザ . ビーム の波長と して上記半導体レーザ素子の端面での吸収率の高いものを使用すること を特徴とする請求項 1 、 2、 3、 4又は 5記載の半導体レーザ素子加工装置。
7 . 光を出力する光出力手段の一端部に設けたレンズを加工するレンズ加工装 置であって、
該レンズを通過した上記光の光学的特性を測定する光学測定手段と、 上記レンズ表面に加工用レーザ ' ビームを合焦させる加工用レーザ . ビーム出 力手段と、
上記レンズ表面と上記加工用レーザ · ビームの合焦位置の相対的な位置関係を 調整する位霪調整手段と、
上記加工用レーザ · ビーム出力手段及び位置調整手段を制御する制御演算手段 とを具え、
該制御演算手段は、 上記光学測定手段の測定データを用いて、 上記レンズを通 過した上記光を所望の光学特性に近づける方向に上記レンズを上記加工用レーザ • ビームで加工することを特徴とするレンズ加工装置。
8 . 上記光出力手段が半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項 7記載 のレンズ加工装置。
9 . 上記光出力手段は半導体レーザ素子であって、 上記レンズが上記半導体レ —ザ素子のレーザ · ビームを出力する端面上に形成されたものであることを特徴 とする請求項 7記載のレンズ加工装置。
1 0 . 上記制御演算手段は、 上記加工用レ一ザ ' ビームの照射によって上記レ ンズ表面に生じた熱の影響を受けたときの上記光学測定手段の測定データを利用 しないことを特徴とする請求項 7、 8又は 9記載のレンズ加工装置。
1 1 . 上記加工甩レーザ · ビーム出力手段は、 紫外線レーザ装置であることを 特徴とする請求項 7、 8、 9又は 1 0記載のレンズ加工装置。
1 2 . 光を出力する光出力手段に設けた光学素子を加工する光学素子加工装置 であって、
上記光学素子を通過した上記光の光学的特性を測定して測定データを生成する 光学測定手段と、
上記光学素子表面に加工用レーザ ' ビームを合焦させる加工用レーザ . ビーム 出力手段と、
上記光学素子表面と上記加工用レーザ · ビームの合焦位置の光学的な相対位置 関係を調整する位置調整手段と、
上記加工用レーザ · ビーム出力手段及び上記位置調整手段を制御する制御演算 手段とを具え、
該制御演算手段は、 上記光学測定手段の上記測定データを用いて、 上記光学素 子を通過した上記光を所望の光学特性に近づける方向に上記光学素子を上記加工 用レーザ · ビームで加工することを特徴とする光学素子加工装置。
1 3 . 上記光出力手段が半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項 1 2 記載の光学素子加工装置。
1 4 . 上記光出力手段は半導体レーザ素子であって、 上記光学素子が上記半導 体レーザ素子のレーザ · ビームを出力する端面上に形成されたものであることを 特徴とする請求項 1 2記載の光学素子加工装置。
1 5 . 上記制御演箅手段は、 上記加工用レーザ · ビームの照射によって上記光 学素子表面に生じた熱の影響を受けたときの上記光学測定手段の上記測定データ を利用しないことを特徴とする請求項 1 2記載の光学素子加工装置。
1 6 . 光学素子の被加工面を加工する光学素子加工装置であって、
上記光学素子の上記被加工面から出力される光の光学的特性を測定して測定デ 一タを生成する光学測定手段と、
上記光学素子の上記被加工面に加工用レーザ · ビームを合焦させる加工用レー ザ · ビーム出力手段と、
上記光学素子の上記被加工面と上記加工用レーザ · ビームの合焦位置の光学的 な相対位置関係を調整する位置調整手段と、
上記加工用レーザ · ビーム出力手段及び上記位置調整手段を制御する制御演算 手段とを具え、
該制御演算手段は、 上記光学測定手段の上記測定データを用いて、 上記光学素 子の上記被加工面から出力される上記光を所望の光学特性に近づける方向に上記 被加工面を上記加工用レーザ · ビームで加工することを特徴とする光学素子加工 装置。
1 7 . 上記光学測定手段は、 上記被加工面の形状を光学的に測定することによ 上記測定データを生成することを特徴とする請求項 1 6記載の光学素子加工装 置。
1 8 . 上記制御演算手段は、 上記加工用レーザ ' ビームの照射によって上記被 加工面に生じた熱の影響を受けたときの上記光学測定手段の上記測定データを利 用しないことを特徴とする請求項 1 6記載の光学素子加工装置。
1 9 . 上記光学素子はレンズであることを特徴とする請求項 1 2〜 1 8のいず れかに記載の光学素子加工装渥。
2 0 . 上記光学素子はレンズであって、 上記被加工面は上記レンズの表面であ ることを特徴とする請求項 1 6、 1 7又は 1 8記載の光学素子加工装置。
2 1 . 上記レンズの材料はガラス又は結晶であることを特徴とする請求項 1 9 又は 2 0記載の光学素子加工装置。
2 2 . 上記光学素子は半導体レーザ素子であって、 上記被加工面は上記半導体 レーザ素子のレーザ · ビームを出力する端面であることを特徴とする請求項 1 6、 1 7又は 1 8記載の光学素子加工装置。
2 3 . 上記加工用レーザ ' ビームにより、 上記半導体レーザ素子内部の上記レ 一ザ . ビームが共振する対向する共振鏡面の少なく とも一方を曲面に加工するこ と特徴とする請求項 2 2記載の光学素子加工装 g。
2 4 . 上記端面を上記加工用レーザ ' ビームで加工することにより、 上記半導 体レーザ素子が出力する上記レーザ · ビームの単峰性を向上させることを特徴と する請求項 2 2記載の光学素子加工装置。
2 5 . 上記加工用レーザ · ビーム出力手段が出力する上記加工用レーザ ' ビー ムの波長として上記半導体レーザ素子の上記端面での吸収率の高いものを使用す ることを特徴とする請求項 2 2記載の光学素子加工装置。
2 6 . 上記加工用レーザ · ビーム出力手段は、 紫外線レーザ装置であることを 特徴とする請求項 1 2〜 2 5のいずれかに記載の光学素子加工装置。
2 7 . 光学素子の被加工面を加工する光学素子加工方法であって、
上記被加工面から出力された光の光学特性を測定して測定データを生成する第 1 ステップと、
所望の光学特性を得るために上記被加工面をどのように加工すべきかの加工デ ータを算出する第 2ステップと、
上記加工データに基いて加工用レ一ザ · ビームにより上記被加工面を加工する 第 3ステップとを具える光学素子加工方法。
2 8 . 上記第 1 ステップにおいて、 上記被加工面の形状を光学的に測定するこ とにより上記測定データを生成することを特徴とする請求項 2 7記載の光学素子 加工方法。
2 9 . 上記第 3ステップにおいて、 上記被加工面と上記加工用レ一ザ ' ビーム の合焦位置の光学的な相対位 S関係を上記第 2ステップにおいて算出された上記 加工データに応じて変更することを特徴とする請求項 2 7記載の光学素子加工方 法。
3 0 . 上記光学素子は半導体レーザ素子であり、 上記被加工面は上記半導体レ —ザ素子が光を出力する端面であることを特徴とする請求項 2 7記載の光学素子 加工方法。
3 1 . 上記光学素子はレンズであり、 上記被加工面は上記レンズの表面である ことを特徴とする請求項 2 7記載の光学素子加工方法。
3 2 . 上記レンズの材料はガラス又は結晶であることを特徴とする請求項 3 1 記載の光学素子加工方法。
3 3 . 上記光学素子が非線形光学素子であることを特徴とする請求項 2 7記載 の光学素子加工方法。
3 4 . 上記第 1〜第 3ステップを繰り返すときに、 上記加工用レーザ ' ビーム の照射によつて上記被加工面に熱が生じたときの上記光の上記測定データを上記 第 2ステップにおけ-る上記加工データの算出に利用しないことを特徴とする請求 項 2 7記載の光学素子加工方法。
3 5 . 上記加工用レーザを用いた加工は、 紫外線レーザを用いたアブレーショ ン加工であることを特徴とする請求項 2 7記載の光学素子加工方法。
3 6 . 請求項 1 2〜 2 6のいずれかに記載の光学素子加工装置により製造され るか、 又は請求項 2 7〜 3 5のいずれかに記載の光学素子加工方法により製造さ れることを特徴とするレンズ。
3 7 . 光を出力する端面に請求項 3 6記載のレンズを設けたことを特徴とする 半導体レーザ素子。
3 8 . 半導体レーザ素子の光を出力する端面に光学素子を設ける第 1 ステップ 上記半導体レーザ素子から光を出力させる第 2ステップと、
上記光学素子を通過した上記光の光学特性を測定する第 3ステップと、 該第 3 ステップでの測定デ一タに基いて、 所望の光学特性を得るために上記光 学素子の表面をどのように加工すべきかの加工データを算出する第 4ステップと、 該第 4ステップでの上記加工データに基いて加工用レーザ · ビームにより上記 光学素子を加工する第 5ステップとを具える半導体レーザ素子の製造方法。
3 9 . 上記加工データに応じて上記被加工面と上記加工用レーザ · ビームの合 焦位置の光学的な相対位霾関係を変更することにより上記加工用レーザ · ビーム で上記光学素子を加工することを特徴とする請求項 3 8記載の半導体レーザ素子 の製造方法。
4 0 . 光を出力する端面に光学素子を設けた半導体レーザ素子であって、 上記半導体レーザ素子の上記端面から光を出力させ、 上記光学素子を通過した 上記光の光学特性を測定して得られる測定データに基いて、 所望の光学特性を得 るために上記光学素子の表面をどのように加工するかの加工データを算出し、 該 加工データに基いて加工用レーザ■ ビームにより上記光学素子を加工したことを 特徴とする半導体レーザ素子。
4 1 . 上記加工データに応じて上記被加工面と上記加工用レーザ · ビームの合 焦位置の光学的な相対位置関係を変更することにより上記加工用レーザ · ビーム で上記光学素子を力 Q "ェすることを特徴とする請求項 4 0記載の半導体レーザ素子,,
4 2 . 上記光学素子の材料が光学ガラス又は結晶であることを特徴とする請求 項 4 0記載の半導体レーザ素子。
4 3 . 上記光学素子が非線形光学素子であることを特徴とする請求項 4 0記載 の半導体レーザ素子。
4 4 . 所定の光出力手段が出力する光を所望の光学特性にする光学素子であつ て、
上記光出力手段が出力する光を上記光学素子を通過させて光学特性を測定して 得られる測定データに基いて、 所望の光学特性を得るために上記光学素子をどの ように加工すべきかの加工データを算出し、 該加工データに基いて上記光学素子 の表面を加工用レーザ · ビームで加工したことを特徴とする光学素子。
4 5 . 上記加工データに応じて上記被加工面と上記加工用レーザ · ビームの合 焦位置の光学的な相対位置関係を変更することにより上記加工用レーザ · ビーム で上記表面が加工されたことを特徴とする請求項 4 4記載の光学素子
4 6 . 上記光学素子の材料が光学ガラス又は結晶であることを特徴とする請求 項 4 4記載の光学素子。
4 7 . 上記光学素子が非線形光学素子であることを特徴とする請求項 4 4記載 の光学素子。
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