光源单元 【技术领域】
本发明涉及光源单元，其中通过光导波路，输出从光源元件射出的光。
背景技术
专利文献1中公开的例子中，光源单元如图8所示，沿着一直线的光轴7排列着半导体激光1、形成在元件2中的光导波路、使半导体激光1射出的光耦合于元件2光导波路的多个透镜3、4。
为了使半导体激光1射出的光良好地耦合于元件2的光导波路，必须使透镜3、4分别能够在垂直于光轴7的3a、4a方向作位置调整。其中，方向3a、4a相互垂直。
为此如图9所示，透镜3、4被分别搭载在SIDM(Smooth Impact Drive Mechanism)(注册商标)单元5、6上。SIDM单元5包括可动部5a和固定部5b。同样SIDM单元6包括可动部6a和固定部6b。可动部5a的可动方向为方向3a，可动部6a的可动方向为方向4a。可动部5a上固定着透镜3，可动部6a上固定着透镜4。
上述结构的光源单元中，因为光轴7为一直线，所以光轴7方向的尺寸7b细长，还因为增加了SIDM单元5所以垂直于光轴7的方向3a的尺寸3b增加；因为增加了SIDM单元6所以垂直于光轴7的另一方向4a的尺寸4b增加，因此，纳置该光源单元的筐体变得大型化。
大型筐体受温度影响容易产生较大变形，所以筐体内各部件的相对位置关系发生变动，不优选。
另外考虑到作为部件组装到产品中去的话，大型化元件有被敬而远之的倾向。
专利文献1：特开2005-222049号公报
【发明内容】
本发明鉴于上述以往技术中的问题，课题在于缩短光源单元，该光源单元是通过光导波路输出光源元件射出的光。
上述课题通过下述结构解决。
1.一种光源单元，包括：
光源元件；
形成了光导波路的光导波路形成元件；
棱镜，向所述光导波路的入射端折回从所述光源元件射出的光；
耦合光学系，被构成在所述棱镜上或是与所述棱镜分开的其他元件，使从所述光源元件射出的光耦合到所述光导波路上。
2.1中记述的光源单元，其中，所述棱镜上形成了构成所述耦合光学系的折射面。
3.2中记述的光源单元，其中，备有2个所述棱镜，在2个所述棱镜上分别形成了所述折射面。
4.2或3中记述的光源单元，其中，在所述棱镜的入射面或出射面上形成了所述折射面。
5.2或3中记述的光源单元，其中，在所述棱镜的反射面上形成了所述折射面。
“构成耦合光学系的折射面”是指持有折射力的面，这样能够使光源元件射出的光耦合到光导波路的入射面上。在棱镜的反射面上形成折射面时，意味着反射面持有折射力，反射面不仅仅反射入射光，而且能够改变光的朝向使入射光耦合到光导波路上。
6.2至5的任何一项中记述的光源单元，其中备有传动装置，其使备有所述折射面的所述棱镜移动。
上述4至6的结构中，光源单元具有多个棱镜时，在至少1个棱镜上形成折射面即可。
7.6中记述的光源单元，其中，所述传动装置被设置成：其可动方向及长度方向与折回部的光轴一致平排，所述折回部的光轴是连接所述光源元件发出的直进光轴和向所述光导波路形成元件直进的光轴之间的。
8.6中记述的光源单元，其中，所述传动装置的可动方向垂直于折回部的光轴以及向所述光导波路形成元件直进的光轴双方，所述折回部的光轴是连接所述光源元件发出的直进光轴和向所述光导波路形成元件直进的光轴之间的。
9.权利要求3中记述的光源单元，其中，
备有使所述两棱境分别移动的第1传动装置及第2传动装置，
所述第1传动装置被设置成：其可动方向及长度方向与折回部的光轴一致平排，所述折回部的光轴是连接所述光源元件发出的直进光轴和向所述光导波路形成元件直进的光轴之间的，
所述第2传动装置具有与所述折回部的光轴以及所述第1传动装置的可动方向垂直的可动方向。
10.9中记述地光源单元，其中，配置成所述第2传动装置的移动对象的所述棱镜的一部分，与所述第1传动装置的一部分重叠。
11.6至10的任何一项中记述的光源单元，其中，所述棱镜的入射面或出射面上形成了所述折射面，在该棱镜的平面上形成的反射面上接合所述传动装置的可动部。
12.6至10的任何一项中记述的光源单元，其中，在所述棱镜的入射面、出射面及反射面构成的3个面中的任何一面上形成所述折射面，在该棱镜的所述3个面的邻接端面上接合所述传动装置的可动部。
13.6至12的任何一项中记述的光源单元，其中，所述传动装置备有电机变换元件、被结合在所述电机变换元件伸缩方向一端的驱动部件、被摩擦系合在所述驱动部件上的移动部件，是通过使所述电机变换元件以不同的速度伸缩，使所述驱动部件和所述移动部件相对移动的直线移动传动装置。
14.1中记述的光源单元，其中，由与所述棱镜分开的其他透镜构成所述耦合光学系。
根据上述结构，通过棱镜折回从光源元件射出的光，使光射向光导波路的入射端，这样不在光导波路光传播方向上一直线地配置结构要素而造成细长化，效果在于可以缩短相当于折回部分的长度。
还通过在棱镜上形成折射面构成耦合光学系，这样可以不增加部件数，构成小型、简单的结构。
【附图说明】
图1：本发明第1实施方式涉及的光源单元的配置立体示意图。
图2：(a)、(b)是用来说明耦合光学系的像点调整原理的光路图。
图3：(a)、(b)是用来说明耦合光学系的像点调整原理的光路图。
图4：(a)、(b)、(c)是用来说明耦合光学系的像点调整原理的光路图。
图5：用来说明第1棱境13、第2棱镜14的移动方向和焦点的移动方向之关系的坐标定义示意图。
图6：本发明第2实施方式涉及的光源单元的配置立体示意图。
图7：本发明第3实施方式涉及的光源单元的配置立体示意图。
图8：以往技术涉及的光源单元的配置立体示意图。
图9：以往技术涉及的备有SIDM单元的光源单元的配置立体示意图。
图10：本发明SIDM单元的说明图。
图11：本发明SIDM单元的说明图。
【具体实施方式】
下面参照附图，说明本发明一实施方式。下述只是本发明的一实施方式，本发明并不局限于此。
第1实施方式
首先参照附图1，说明本发明的第1实施方式。图1是本发明第1实施方式涉及的光源单元的配置立体示意图。
本实施方式的光源单元如图1所示配置。1是光源元件，采用半导体激光。2是形成了光导波路的光导波路形成元件。作为光导波路形成元件2，代表性的例子有在光导波路生成二次谐波的SHG元件、光纤。
出自于光源元件1的直进光轴10a和向光导波路形成元件2直进的光轴10c大致平行，光源元件1、光轴10a与光导波路形成元件2、光轴10c平排配置。折回部的光轴10b连接在光轴10a与光轴10c之间，这样形成的折回光路其中有2个弯折点。
第1棱镜13使光源元件1射出的光首次弯折。光源元件1射出的光入射到第1棱镜13的入射面13a上，在第1棱镜13的反射面13c反射、略直角弯折，进一步在光轴10b方向行进，从出射面13b射出。
入射面13a、出射面13b及反射面13c之3个面中的任何一个面上形成了折射面，光源元件1射出的光由该折射面变换成平行光。
从第1棱镜13射出的平行光入射到第2棱镜14的入射面14a上，在第2棱镜14的反射面14c反射、略直角弯折，进一步在光轴10c方向行进，从出射面14b射出。入射面14a或出射面14b上形成了折射面，该折射面使从第1棱镜13射出的平行光聚光于光导波路的入射端2a。反射面14c被形成为平面。
在入射面、出射面上形成折射面时，以旋转对称的曲面也足够能够耦合到光导波路上。半导体激光和光导波路的出射方式、入射方式的平直度大时，也可以以非旋转对称的曲面提高耦合效率。在反射面上形成折射面时，基本上是非旋转对象的曲面。
另外，有下述担忧：入射到第1棱镜13和第2棱镜14上的光的一部分，分别在棱镜入射面被反射而在光轴方向返回。为了防止这一现象，也可以倾斜配置棱镜，使入射光相对棱镜的入射面有一定的入射角。
如上所述，由第1棱镜13和第2棱镜14折回光源元件1射出的光使之射向光导波路的入射端2a。
另外，由形成在第1棱镜13上的折射面和形成在第2棱镜14上的折射面，构成与上述以往技术的透镜3、4同等的耦合光学系。
本光学单元备有SIDM单元(直线移动传动装置)15、16，它们相当于上述以往技术中的SIDM单元5、6。
SIDM单元高精度、具有高应答性，起动肃静，所以被用于小型器械中，其在特开2002-119074号公报中有所公开。SIDM单元是驱动装置，其中采用通过施加电压而伸缩的压电元件等电换能元件，周知的有例如图10及图11中所示的结构。
如图10所示，SIDM单元主要包括电换能元件51、驱动部件52、固定部件53以及移动部件54。
电换能元件51是多个压电板叠层而成的压电元件，一旦施加电压便伸缩。
驱动部件52是杆状部件，被结合在电换能元件51伸缩方向一端，由滑动性良好的硬材料形成。
固定部件53单方撑持电换能元件51伸缩方向的另一端，固定部件53由有质量的金属材料形成。
移动部件54是与任意希望使之移动的部件连接的移动部件，以一定的摩擦力系合在驱动部件52上。图10中简略了移动体54，但例如，移动部件54通过设在其上的V槽和板弹簧夹住驱动部件52而被摩擦系合在驱动部件52周围。
由此，能够使移动部件54相对固定部件53移动，例如，可以用作后述光源单元中的棱镜驱动装置，即，把移动部件54连接棱镜，便能够使棱镜与移动部件54一起移动。
电换能元件51上连接着没有图示的电压控制回路(驱动回路)，一旦连续施加如图11所示的锯齿形波形脉冲电压，电换能元件51便伸缩振动，由此驱动部件52也在其长度方向上振动。具体如下，与脉冲电压平缓上升的倾斜部a对应，电换能元件51比较缓慢的伸长，与下降倾斜部b对应，电换能元件51急剧收缩回到初期长度。
如果施加连续反复上述脉冲的电压，则驱动部件52作如下反复振动：向图10所示A方向的缓慢移动、向图10所示B方向的急剧移动。由于移动部件54对驱动部件52的摩擦结合力的调节，驱动部件52缓慢移动时移动部件54与驱动部件52一起移动，驱动部件52急剧移动时移动部件54由于惯性停留在原来位置(或与驱动部件52相比仅少量移动)。因此，驱动部件52振动期间，移动部件54是相对固定部件53向A方向移动。
使移动部件54向图10中箭头B方向移动时，代替图11中所示的脉冲电压，而在电换能元件1上施加具有急剧上升部和平缓下降部之波形的脉冲电压即可。移动部件52的移动原理与上述情况相同。
电换能元件51的振动不仅仅传递给驱动部件52，也传递到固定部件53上，所以给驱动部件52的伸缩振动带来损耗。为了减少该损耗，固定部件53采用弹性变形小质量大的材料，使固定部件53起到加重部件的功能。例如由杨氏模数高比重大的钨、不锈钢等金属材料形成。
图1中简略出示了SIDM单元15，对由可动部15a和固定部15b构成的结构作说明。同样SIDM单元16，对由可动部16a和固定部16b构成的结构作说明。可动部15a、16a对应于图10中的移动部件54，固定部件15b、16b对应于图10中的固定部件53。可动部15a的可动方向为方向13f，可动部16a的可动方向为方向14f。可动部15a上固定着第1棱镜13，可动部16a上固定着第2棱镜14。方向13f垂直于光轴10a、平行于光轴10b。方向14f垂直于光轴10b、10c。其中，方向13f和方向14f相互垂直。
第1棱镜13的所述3个面13a、13b、13c的2个邻接端面13d、13e中，在端面13e上接合可动部15a。因为避开了光学作用面所以易于接合。
在第2棱镜14的反射面14c上接合可动部16a。因为是平面接合，所以相比在折射面与上接合来得容易。
SIDM单元15的固定部15b被设置成其长度方向与光轴10b一致平排。因此SIDM单元15的大部分纳入光轴10b长度范围中，能够提高空间效率，能够使装置整体小型化。
SIDM单元16被配置成在其可动方向14f看，第2棱镜14的一部分与SIDM单元15的固定部15b的一部分重叠。也就是说，固定部15b上重叠配置着第2棱镜14的一部分。这样能够更省空间，能够使装置整体小型化。
接下去说明耦合光学系的像点调整原理。
首先考虑如图2(a)所示的、光P1从点光源A1射出入射到第1棱镜13的入射面13a，然后在第1棱镜13的反射面13c反射，从形成有折射面的出射面13b以平行光P2射出之光程。除了反射面13c之外，上述光程等同于图2(a)虚线及图2(b)所示出自于点光源B1的光程。
如图3(a)所示，若向上方仅微量d位移棱镜的话，则如二点划线所示，以平行光P3射出。在省略了反射面的光学系中，如图3(a)虚线及图3(b)所示，等同于点光源B1移动到纵横分别仅位移d后的B2点。
接下去考虑如图4(a)所示的、平行光P3入射到被与第1棱镜13同轴配置的第2棱镜14上的情况。在省略了反射面14c的光学系中，焦点C1在中立轴E1右边仅位移d。因此在反射面14c反射后的焦点D1在中立轴E2下面仅位移d。图4(a)中，若省略反射面14c则等同于图4(b)；若省略反射面13c、14c则等同于图4(c)。
上述例子的情况，如果向第2棱镜14侧位移第1棱镜13的话，则穿过第2棱镜14后的焦点位置向第1棱镜13侧位移。在图5和表1中归纳列出第1棱镜13、第2棱镜14的移动方向和焦点的移动方向之关系。
如图5所示，沿光轴取Z1轴、Z2轴、Z3轴，且取垂直于纸面的方向为X轴，以垂直于X-Z1平面的轴为Y1轴、垂直于X-Z2平面的轴为Y2轴、垂直于X-Z3平面的轴为Y3轴。
若以上述定义的X-Y1-Z1坐标、X-Y2-Z2坐标、X-Y3-Z3坐标归纳第1棱镜13、第2棱镜14的移动方向和焦点的移动方向之关系的话，则结果如表1所示。
【表1】
第1棱镜13的 移动方向 焦点的移动方 向 +Y1 +X +Z1 +Y3 -X -Z3 第2棱镜14的 移动方向prism 14 焦点的移动方 向 +Z2 +Y2 +X -Y3 +Z3 +X
如表1所示，第1棱镜13向Y1轴的正方向移动的话，则焦点向Y3轴的正方向移动。第1棱镜13向X轴的正方向移动的话，则焦点向X轴的负方向移动。第1棱镜13向Z1轴的正方向移动的话，则焦点向Z3轴的负方向移动。第2棱镜14向Z 2轴的正方向移动的话，则焦点向Y3轴的负方向移动。第2棱镜14向Y2轴的正方向移动的话，则焦点向Z3轴的正方向移动。第2棱镜14向X轴的正方向移动的话，则焦点向X轴的正方向移动。
第2实施方式
接下去参照图6说明本发明的第2实施方式。图6是本发明第2实施方式涉及的光源单元的配置立体示意图。本实施方式与第1实施方式相比，不同之处在于增加了SIDM单元(直线移动传动装置)17，其他相同。
SIDM单元17包括可动部17a和固定部17b。可动部17a的可动方向为方向13g。方向13g是沿着光轴10a的方向。可动部17a上搭载固定着SIDM单元15。
通过上述结构能够沿入射光光轴10a方向移动第1棱镜13。由此修正入射端2a上的聚光斑点大小，而且能够修正光导波路形成元件2的温度。
第3实施方式
接下去参照图7说明本发明的第3实施方式。图7是本发明第3实施方式涉及的光源单元的配置立体示意图。本实施方式与第1实施方式相比，不同之处是在SIDM单元上搭载透镜，固定棱镜，其他相同。
SIDM单元的可动部15a上固定着与以往相同的透镜3。透镜3被配置在光轴10a上，通过SIDM单元15能够沿方向13f移动。
SIDM单元16的可动部16a上固定着与以往相同的透镜4。透镜4被配置在光轴10c上，通过SIDM单元16能够沿方向14f移动。
棱镜18、19被固定在相对光源元件1固定的位置上。从光源元件1射出的光先被棱镜18弯折，然后被棱镜19弯折而折回，射向光导波路的入射端2a。
另一方面，从光源元件1射出的光通过透镜3而被变换成平行光，通过透镜4而被聚光于光导波路的入射端2a。
如上所述，通过与棱镜18、19分开的其他元件之透镜3、4构成耦合光学系。由SIDM单元15、16分别使透镜3、4在方向13f、14f上移动，由此能够调整入射端2a上的焦点位置。
也可以连同SIDM单元16一起，把透镜4配置在棱镜18和棱镜19之间，力求更小型化。棱镜之间什么也不配置时，把2个棱镜18、19置换成一个棱镜也可以，但是有大型化和配置不自由之担心，所以优选2个分开的上述实施方式。
实施例
以下出示可以应用于上述第1实施方式或第2实施方式的2个实施例。实施例1出示在表2中。实施例2出示在表3中。
【表2】
(a)近轴数据
面编号 曲率半径 厚度 玻璃材料 备考 1 ∞ 0.305 光源 2 ∞ 0.900 bk7 第一棱镜S1面 3 ∞ 0.900 bk7 折回面(面倾斜-45 deg.) 4 -0.76003 0.000 第一棱镜S2面 5 ∞ 0.500 6 0.76003 0.900 bk7 第二棱镜S1面 7 ∞ 0.900 bk7 折回面(面倾斜-45 deg.) 8 ∞ 0.305 第二棱镜S2面 9 ∞ 0.000 导波路
(b)非球面系数
面编号 第4面 第6面 K A4 A6 A8 A10 -9.89633E-01 -1.47175E-01 -7.22182E-02 -1.30250E-02 -5.26440E-02 -9.89633E-01 1.47175E-01 7.22182E-02 1.30250E-02 5.26440E-02
(c)焦点距离[mm]
第一棱镜 1.50 第二棱镜 1.50
(d)波长[μm]
1.06
(e)模场半径[μm]
X Y 光源 1.5 1.5 导波路 1.5 1.5
【表3】
(a)近轴数据
面编号 曲率半径 厚度 玻璃材料 备考 1 ∞ 0.638 光源 2 2.1852 0.700 BAL35 第一棱镜S1面 3 ∞ 0.700 BAL35 折回面(面倾斜-45 deg.) 4 -0.95551 0.000 第一棱镜S2面 5 ∞ 0.500 6 0.95551 0.700 BAL35 第二棱镜S1面 7 ∞ 0.700 BAL35 折回面(面倾斜-45 deg.) 8 -2.1852 0.638 第二棱镜S2面 9 ∞ 0.000 导波路
(b)非球面系数
面 编 号 第2面 第4面 第6面 第8面 K A4 A6 A8 A10 -3.04953E+01 -4.10190E-02 1.98607E-02 0.00000E+00 0.00000E+00 -1.05204E+00 -6.91635E-02 -6.72005E-03 0.00000E+00 0.00000E+00 -1.05204E+00 6.91635E-02 6.72005E-03 0.00000E+00 0.00000E+00 -3.04953E+01 4.10190E-02 -1.98607E-02 0.00000E+00 0.00000E+00
(c)焦点距离[mm]
第一棱镜 1.38 第二棱镜 1.38
(d)波长[μm]
1.06
(e)模场半径[μm]
X Y 光源 3.0 2.0 导波路 3.0 2.0
如表1(a)及表2(a)的面编号栏-备考栏所示，对各光学面标上面编号。备考栏中的S1面、折回面、S2面依次相当于上述入射面、反射面、出射面。曲率半径栏中表示各光学面的曲率半径，厚度栏中表示到下一个编号面为止的厚度(nm)。
表2(b)及表3(b)中出示非球面系数。定义式出示在数1。
【数1】
Z(h)=h2/r1+1-(1+k)(h/r)2+Σi=2A2ih2i]]>
表2(c)及表3(c)中出示了第1棱镜和第2棱镜的焦点距离，表2(d)及表3(d)中出示了所用光的波长，表2(e)及表3(e)中出示了模场半径。
表2所示的实施例1中，折射面被设在第1棱镜的S2面及第2棱镜的S1面上，表3所示的实施例2中，折射面被设在第1棱镜的S1面、S2面以及第2棱镜的S1面、S2面上。
以上参照实施方式对本发明作了说明，但本发明并不解释为局限于上述实施方式，可以作适宜的变更和改良。例如实施例1～3中的光源单元是备有第1棱镜及第2棱镜之2个棱镜。但是，仅有上述2个棱镜中之一的光源单元，也能够在出自于光源单元的直进光轴或向光导波路形成元件直进的光轴的方向上，进行缩短，能够发挥本发明的效果。