特開 2023-21899 光源装置

(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】P2023021899

(43)【公開日】2023-02-14

(54)【発明の名称】光源装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/0225 20210101AFI20230207BHJP

   H01S 5/183 20060101ALI20230207BHJP

   H01S 5/024 20060101ALI20230207BHJP

【ＦＩ】

H01S5/0225

H01S5/183

H01S5/024

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022011845

(22)【出願日】2022-01-28

(31)【優先権主張番号】P 2021126644

(32)【優先日】2021-08-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(74)【代理人】

【識別番号】100125922

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 章子

(74)【代理人】

【識別番号】100184985

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 悠

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 成康

(74)【代理人】

【識別番号】100218981

【弁理士】

【氏名又は名称】武田 寛之

(72)【発明者】

【氏名】宮田 忠明

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AC00

5F173MC12

5F173MD07

5F173MD37

5F173MD45

5F173MD64

5F173ME02

5F173ME22

5F173MF03

5F173MF25

5F173MF28

5F173MF39

(57)【要約】

【課題】放熱性が優れた光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置は、支持面を有する基板と、支持面の上に設けられた、第１発光素子および第２発光素子を含む複数の発光素子であって、第１発光素子および第２発光素子のそれぞれは、垂直共振器面発光レーザ素子である、複数の発光素子と、支持面に対向する光入射面と、複数の発光素子から出射された光を、光入射面から入射させ、それぞれ、導波させる複数の光導波路と、を有する平面光波回路と、を備える。平面光波回路は、複数の発光素子によって直接または間接的に支持されている。基板は、第１発光素子と第２発光素子とに電気的に接続される第１配線層を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持面を有する基板と、
前記支持面の上に設けられた、第１発光素子および第２発光素子を含む複数の発光素子であって、前記第１発光素子および前記第２発光素子のそれぞれは、垂直共振器面発光レーザ素子である、複数の発光素子と、
前記支持面に対向する光入射面と、前記複数の発光素子から出射された光を、前記光入射面から入射させ、それぞれ、導波させる複数の光導波路と、を有する平面光波回路と、を備え、
前記平面光波回路は、前記複数の発光素子によって直接または間接的に支持されており、
前記基板は、前記第１発光素子と前記第２発光素子とに電気的に接続される第１配線層を有する、光源装置。

【請求項2】

前記第１発光素子は、ｐ側電極およびｎ側電極を有し、
前記基板は、前記ｐ側電極または前記ｎ側電極の少なくとも一方に電気的に接合され、かつ、熱的に接触する、請求項１に記載の光源装置。

【請求項3】

前記第１発光素子と前記平面光波回路との間に位置し、前記第１発光素子から出射された第１光を集光させるように構成された第１光学部材と、
前記第２発光素子と前記平面光波回路との間に位置し、前記第２発光素子から出射された第２光を集光させるように構成された第２光学部材と、
を備える、請求項１または２に記載の光源装置。

【請求項4】

前記複数の光導波路は、前記第１光を第１光入射領域から入射させ、第１光出射端から出射する第１光導波路と、前記第２光を第２光入射領域から入射させ、第２光出射端から出射する第２光導波路とを含み、
前記第１光学部材は、前記第１発光素子と前記第１光入射領域とに接合され、
前記第２光学部材は、前記第２発光素子と前記第２光入射領域とに接合される、請求項３に記載の光源装置。

【請求項5】

前記支持面の法線方向から見る上面視において、前記平面光波回路の重心が前記複数の発光素子の中心を結んで形成される幾何図形の範囲内に位置する、請求項３または４に記載の光源装置。

【請求項6】

前記複数の発光素子は、第３発光素子をさらに含み、
前記第３発光素子は、垂直共振器面発光レーザ素子であり、かつ、前記第１配線層に電気的に接続され、
前記複数の光導波路は、前記第３発光素子から出射された第３光を第３光入射領域から入射させ、第３光出射端から出射する第３光導波路をさらに含む、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項7】

前記第１光、前記第２光および前記第３光は、青色、緑色、赤色および赤外から選択される互いにピーク波長が異なる光である、請求項６に記載の光源装置。

【請求項8】

前記第１光、前記第２光および前記第３光のうち少なくとも２つは、ピーク波長が同じ光である、請求項６に記載の光源装置。

【請求項9】

前記支持面の法線方向から見る上面視において、前記平面光波回路の重心が、前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子の中心を結んで形成される三角形の内側に位置する、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項10】

前記支持面に接合され、前記平面光波回路を支持する支持部材をさらに備え、
前記支持面の法線方向から見る上面視において、前記平面光波回路の重心が、前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記支持部材の中心を結んで形成される三角形の内側に位置する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項11】

前記支持部材は導電性を有し、かつ、前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子のうち少なくとも１つと、前記第１配線層とを電気的に接続する、請求項７乃至９を引用するときの請求項１０に記載の光源装置。

【請求項12】

前記平面光波回路は、前記支持部材に電気的に接続される第２配線層を前記光入射面に有し、
前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子のうち少なくとも１つは、前記支持面に接合する下面と、前記下面の反対側に位置するｐ側電極およびｎ側電極とを有し、
前記ｐ側電極およびｎ側電極は、前記第２配線層と前記支持部材とを介して前記第１配線層に電気的に接続されている、請求項１１に記載の光源装置。

【請求項13】

前記複数の光導波路にそれぞれ対応する複数の光出射端のうちの２つの出射端の中心間距離は、前記２つの出射端に対応する２つの光入射領域の中心間距離よりも短い、請求項４に記載の光源装置。

【請求項14】

前記第１発光素子は、それぞれが前記第１光を出射する複数のエミッタが含まれる光出射面を有し、
前記第２発光素子は、それぞれが前記第２光を出射する複数のエミッタが含まれる光出射面を有し、
前記第１光学部材は、前記第１発光素子の前記複数のエミッタから出射される前記第１光を集光するように構成された第１光学アレイを含み、
前記第２光学部材は、前記第２発光素子の前記複数のエミッタから出射される前記第２光を集光するように構成された第２光学アレイを含む、請求項４に記載の光源装置。

【請求項15】

前記第１光入射領域は複数の第１入射部分を含み、
前記第２光入射領域は複数の第２入射部分を含み、
前記第１光出射端は複数の第１出射部分を含み、
前記第２光出射端は複数の第２出射部分を含み、
前記第１光導波路は、前記複数の第１入射部分と前記複数の第１出射部分とをそれぞれ結合する複数の第１光導波路部分を含み、
前記第２光導波路は、前記複数の第２入射部分と前記複数の第２出射部分とをそれぞれ結合する複数の第２光導波路部分を含み、
前記第１光学アレイを透過し、前記複数の第１入射部分に入射した前記第１光は、それぞれ、前記複数の第１光導波路部分を伝搬し、前記複数の第１出射部分から出射され、
前記第２光学アレイを透過し、前記複数の第２入射部分に入射した前記第２光は、それぞれ、前記複数の第２光導波路部分を伝搬し、前記複数の第２出射部分から出射される、請求項１４に記載の光源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は光源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

垂直共振器面発光レーザ素子を備える光モジュールが様々な用途において開発されている。特許文献１は、光導波路に波長多重の光信号を入出力することが可能な、光通信に用いる光モジュールを開示している。当該光モジュールは、光導波路上に配置された複数の垂直共振器面発光レーザ素子を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１０６００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の実施形態は、放熱性が優れた光源装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の光源装置は、非限定的で例示的な実施形態において、支持面を有する基板と、前記支持面の上に設けられた、第１発光素子および第２発光素子を含む複数の発光素子であって、前記第１発光素子および前記第２発光素子のそれぞれは、垂直共振器面発光レーザ素子である、複数の発光素子と、前記支持面に対向する光入射面と、前記複数の発光素子から出射された光を、前記光入射面から入射させ、それぞれ、導波させる複数の光導波路と、を有する平面光波回路と、を備える。前記平面光波回路は、前記複数の発光素子によって直接または間接的に支持されている。前記基板は、前記第１発光素子と前記第２発光素子とに電気的に接続される第１配線層を有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示の実施形態によれば、放熱性が優れた光源装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の例示的な実施形態に係る光源装置の分解斜視図である。

【図2】図２は、本開示の例示的な実施形態に係る光源装置のＹＺ平面に平行な断面図である。

【図3A】図３Ａは、垂直共振器面発光レーザ素子の構成例を模式的に示すＹＺ平面に平行な断面図である。

【図3B】図３Ｂは、図３Ａに示す構成の上面図である。

【図4】図４は、光学部材の構造例を模式的に示す図である。

【図5】図５は、本開示の例示的な実施形態に係る光源装置の他の構造例を示すＹＺ平面に平行な断面図である。

【図6】図６は、－Ｙ方向から見たときの平面光波回路の光入射面を模式的に示す図である。

【図7】図７は、＋Ｚ方向から見たときの平面光波回路の光出射面を模式的に示す図である。

【図8】図８は、＋Ｙ方向から見るときの、３個の垂直共振器面発光レーザ素子で支持される平面光波回路の平面図である。

【図9】図９は、＋Ｙ方向から見るときの、４個の垂直共振器面発光レーザ素子で支持される平面光波回路の平面図である。

【図10】図１０は、本開示の例示的な実施形態に係る光源装置の更なる他の構造例を示すＹＺ平面に平行な断面図である。

【図11】図１１は、複数のエミッタを有する垂直共振器面発光レーザ素子、および光学アレイを含む光学部材の分解斜視図である。

【図12】図１２は、－Ｙ方向から見たときの平面光波回路の他の構造例を示す平面図である。

【図13】図１３は、基板の支持面に設けられる第１配線層のパターン例を模式的に示す図である。

【図14】図１４は、側壁部の外側にマーカが設けられた光源装置の上面図である。

【図15】図１５は、ＰＬＣの光入射面に設けられる第２配線層のパターン例を模式的に示す図である。

【図16】図１６は、基板の支持面に設けられる第１配線層のパターン例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本開示による光源装置は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序等は、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。また、以下に説明する様々な態様は、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。

【0009】

図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の光源装置における寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。

【0010】

以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向または位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向または位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。

【0011】

本明細書または特許請求の範囲において、三角形、四角形などの多角形は、数学的に厳密な意味の多角形に限定されず、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含む。また、多角形の隅（辺の端）に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に多角形と呼ぶ。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、“多角形”に含まれる。

【0012】

本明細書または特許請求の範囲において、ある名称によって特定される要素が複数あり、それぞれの要素を区別して表現する場合に、要素のそれぞれの頭に“第１”、“第２”などの序数詞を付記することがある。これらの序数詞は、付加する対象を区別するためのラベルに過ぎない。これらの個数や、順序、順番などに特別の意味はない。例えば、特許請求の範囲に記載された請求項１において、“第１発光素子”の用語が使用され、“第２発光素子”の用語が使用されていない場合、請求項１に係る発明は、１個の発光素子を備えていればよく、その発光素子は、明細書中の“第１発光素子”に限定されず、“第２発光素子”であり得る。

【0013】

図１および図２を参照して、本実施形態に係る光源装置１００の構成例を説明する。添付図面には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。図１は、光源装置１００の分解斜視図である。図２は、光源装置１００のＹＺ平面に平行な断面図である。

【0014】

本実施形態に係る光源装置１００は、基板１０と、複数の発光素子２０と、複数の光学部材３０と、平面光波回路４０と、側壁部５０と、蓋部材６０とを備える。ただし、後述するように、複数の光学部材３０は必須ではない。光源装置１００は、サブマウントを備えていてもよい。また、製品仕様または要求仕様に応じて、光源装置１００は、ツェナーダイオードに代表される保護素子および／またはサーミスタなどの内部温度を測定するための温度センサを備え得る。さらに、光源装置１００は、発光素子２０から出射されるレーザ光の強度をモニタするための、フォトダイオードなどの受光素子を備え得る。

【0015】

図１および図２に示される例における光源装置１００は、３個の発光素子２０を含む。３個の発光素子２０は、第１発光素子２０ａ、第２発光素子２０ｂおよび第３発光素子２０ｃを含み、青色、緑色、赤色および赤外から選択される互いにピーク波長が異なる光を出射し得る。または、３個の発光素子２０のうちの少なくとも２つは、ピーク波長が同じ光を出射してもよい。本実施形態における３個の発光素子２０は、青色、緑色および赤色から選択される互いにピーク波長が異なる光を出射する。ただし、発光素子の個数は３個に限定されず、２個以上であり得る。

【0016】

複数の発光素子２０から基板１０の支持面１０Ａの法線方向に出射された光は、平面光波回路４０に入射して平面光波回路４０に設けられた光導波路を伝搬し、支持面１０Ａに平行な方向（＋Ｚ方向）に出射される。平面光波回路４０から側方に出射された光は、少なくとも一部が透光性を有する側壁部５０の透光性を有する領域を透過して外部に出射される。本実施形態における発光素子２０は垂直共振器面発光レーザ素子である。複数の垂直共振器面発光レーザ素子と平面光波回路とを組み合わせることにより、複数の垂直共振器面発光レーザ素子間の発光点の中心間距離よりも平面光波回路から出射されるときの発光点の中心間距離を近くすることができ、複数の発光点をレンズ８０の光軸８１（図６を参照）の近くに配置することが可能になる。その結果、集光性が優れた光源装置を提供することができる。

【0017】

図１に例示されるように、基板１０の支持面１０Ａの法線方向において、光源装置１００は四角形である。ただし、光源装置の形状はこれに限定されない。図１および図２において、支持面１０Ａの法線方向はＹ方向に一致している。以下の説明において、「上面視」は、支持面１０Ａの法線方向、すなわち＋Ｙ方向から見る上面視を意味する。例えば、光源装置１００のＸ方向におけるサイズは１．０ｍｍ～３０．０ｍｍ程度であり、Ｚ方向におけるサイズは１．０ｍｍ～３０．０ｍｍ程度である。Ｙ方向における光源装置１００の厚さは１．０ｍｍ～６．０ｍｍ程度であり得る。

【0018】

（基板１０）
本実施形態における基板１０は板状の部材である。基板１０は、発光素子２０を直接または間接的に支持する支持面１０Ａ、および、支持面１０Ａと反対側に位置する下面１０Ｂを有する。基板１０の支持面１０Ａに、発光素子２０、側壁部５０などの他の部材との接合のために金などの金属膜が形成され得る。基板１０は、セラミック、金属、ガラス、シリコン、樹脂などを主材料として形成することができる。基板１０は、発光素子２０を直接または間接的に支持しており、発光素子２０で発生した熱を放熱することができる。放熱性を向上させるために、基板１０は、ＡｌＮや金属などの熱伝導率が高い材料から形成されることが好ましい。

【0019】

基板１０は、発光素子２０に電気的に接続される導体配線層および外部接続電極を有する。導体配線層および外部接続電極は、例えばタングステン、モリブデン、ニッケル、金、銀、白金、チタン、銅、アルミニウム、ルテニウムなどの金属材料から形成され得る。

【0020】

本実施形態における基板１０は、３個の発光素子２０に電気的に接合される第１配線層１３を含む導体配線層を有する。基板１０の支持面１０Ａおよび基板１０の内部のそれぞれに導体配線層が設けられ、基板１０の下面１０Ｂに外部接続電極１１および外部接続電極１２が設けられ得る。支持面１０Ａに設けられた第１配線層１３と、下面１０Ｂに設けられた外部接続電極１１および外部接続電極１２とは、基板１０の内部に設けられた導体配線層を介して電気的に接続されている。

【0021】

外部接続電極１１は、発光素子２０が有するｐ側電極面またはｎ側電極面の一方に電気的に接続される。外部接続電極１２は、発光素子２０が有するｐ側電極面またはｎ側電極面の他方に電気的に接続される。例えば、発光素子２０を駆動するための外部電源または外部の駆動回路を、外部接続電極１１および外部接続電極１２を介して発光素子２０に電気的に接続することが可能である。外部接続電極１１および外部接続電極１２は、図２に例示されるように下面１０Ｂに設けられる必要はなく、例えば、上面視における基板１０のサイズを側壁部５０の外縁よりも大きくし、支持面１０Ａの側壁部５０の外縁よりも外側に位置する領域に外部接続電極１１および外部接続電極１２が設けられていてもよい。

【0022】

図２に例示される光源装置１００において、外部接続電極１２に接続される第１配線層１３は、外部接続電極１１に接続される第１配線層１３の外縁の一部または全部を囲うように基板１０の支持面１０Ａに設けられ得る。このような配置により、発光素子２０のｐ側電極面およびｎ側電極面と、第１配線層１３との接合面積が増えるために、放熱性および接合強度が向上し得る。なお、第１配線層１３のパターン例については後に詳しく説明する。

【0023】

図１に例示される基板１０の、Ｘ方向およびＺ方向のそれぞれにおけるサイズは、例えば０．５ｍｍ～３０．０ｍｍ程度であり、Ｙ方向における厚さは、例えば０．２ｍｍ～１．０ｍｍ程度である。Ｘ方向およびＺ方向のそれぞれにおける側壁部５０のサイズは、基板１０のＸ方向およびＺ方向のそれぞれにおけるサイズと同様であり、Ｙ方向における厚さは、例えば０．９ｍｍ～３．８ｍｍ程度である。

【0024】

（発光素子２０）
本実施形態における発光素子２０は垂直共振器面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）である。以下、垂直共振器面発光レーザ素子をＶＣＳＥＬ素子と記載する。ＶＣＳＥＬ素子は、端面発光レーザに比べ、より円形のビーム形状が得られる点、または低消費電力で駆動できる点において優れている。なお、光源装置１００は、ＶＣＳＥＬ素子の代わりに、端面発光レーザ素子を備えていてもよいし、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備えていてもよい。本開示における「発光素子」は、光を＋Ｙ方向に向けて出射できるものであればよく、ＶＣＳＥＬ素子に加えて、これらのレーザ素子およびＬＥＤを含む。

【0025】

図３Ａおよび図３Ｂを参照して、発光素子の構造例を説明する。ただし、以下で説明する構造例は一例であり、本実施形態における発光素子２０が備え得る構造はこれに限定されない。

【0026】

図３Ａは、発光素子の構成例を模式的に示すＹＺ平面に平行な断面図である。図３Ｂは，図３Ａに示す構成の上面図である。図示される例における発光素子２０は、半導体基板２０１と、ｎ側反射膜２０２と、ｎ型半導体層２０３と、活性層２０４と、ｐ型半導体層２０５と、ｐ側反射膜２０６とをこの順に積層した積層構造を備える。ｐ型およびｎ型の導電型は逆の関係であってもよい。半導体基板２０１は除去されていてもよい。

【0027】

ｎ型半導体層２０３は平板部およびそこから＋Ｙ方向に突出する凸部を有する。ｎ型半導体層２０３の凸部の上面には活性層２０４が設けられており、活性層２０４の上面にはｐ型半導体層２０５が設けられている。ｐ型半導体層２０５の上面のうち、周縁領域以外の領域にｐ側反射膜２０６が設けられている。発光素子２０は、ｎ型半導体層２０３のうち、平板部の上面および凸部の側面を覆う絶縁層２０７を備える。ただし、ｎ型半導体層２０３の平板部の上面の一部は、絶縁層２０７で覆われず、露出している。発光素子２０は、ｐ型半導体層２０５に電気的に接続されるｐ側電極２０８ｐ、およびｎ型半導体層２０３が露出している部分に電気的に接続されるｎ側電極２０８ｎを備える。

【0028】

図３Ｂに例示されるように、上面視において、ｐ側反射膜２０６、絶縁層２０７、ｐ側電極２０８ｐ、およびｎ側電極２０８ｎが露出している。ｐ側電極２０８ｐは、上面視において、ｐ側反射膜２０６を囲むリング形状の部分と、当該リング形状の部分から＋Ｚ方向に沿って延びる直線部分とを含む。ｎ側電極２０８ｎは、上面視において、ｐ側電極２０８ｐのリング形状の部分およびｐ側反射膜２０６を囲むＣ型形状の部分と、当該Ｃ型形状の部分から－Ｚ方向に沿って延びる直線部分とを含む。ｐ側電極２０８ｐおよびｎ側電極２０８ｎが電極対２０８を構成する。ただし、図示される例に限定されず、積層構造において、ｎ側電極２０８ｎは、活性層２０４を基準にしてｐ側電極２０８ｐとは反対側に設けられ得る。

【0029】

ｎ側反射膜２０２およびｐ側反射膜２０６はそれぞれ、例えばＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）から形成され得る。

【0030】

図３Ｂに例示されるように、上面視における発光素子２０の外形は略正方形であるが、これに限定されず、例えば長方形または多角形、円形であり得る。ＸＺ平面における発光素子２０のサイズは、エミッタの数により異なり得る。Ｘ方向およびＺ方向のそれぞれにおけるサイズは、例えば０．１５ｍｍ～２．０ｍｍ程度であり、Ｙ方向におけるサイズ（厚さ）は、例えば０．０２ｍｍ～０．２ｍｍ程度である。

【0031】

赤色の光を出射するＶＣＳＥＬ素子は、例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、およびＡｌＧａＡｓ系の半導体材料からなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。そのようなＶＣＳＥＬ素子の一例として、半導体基板２０１はｎ型ＧａＡｓから形成され、ｎ側反射膜２０２およびｐ側反射膜２０６の積層構造は、それぞれ、組成比が異なるｎ型およびｐ型ＡｌＧａＡｓから形成され得る。ｎ型半導体層２０３およびｐ型半導体層２０５は、それぞれ、ｎ型およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰから形成され、活性層２０４はＧａＩｎＰから形成され得る。

【0032】

緑または青色の光を出射するＶＣＳＥＬ素子は、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮからなる群から選択される少なくとも１つの半導体材料から形成され得る。そのようなＶＣＳＥＬ素子の一例として、半導体基板２０１はＧａＮから形成され得る。ｎ側反射膜２０２の積層構造はＡｌＩｎＮおよびＧａＮから形成され、ｐ側反射膜２０６の積層構造はＳｉＯ_２およびＮｂ_２Ｏ_５などの誘電体材料から形成され得る。ｎ型半導体層２０３およびｐ型半導体層２０５は、それぞれ、ｎ型およびｐ型ＧａＮから形成され、活性層２０４はＩｎＧａＮから形成され得る。

【0033】

ｐ側電極２０８ｐおよびｎ側電極２０８ｎから、活性層２０４に電流注入することによって活性層２０４では反転分布が生じ、所望の発振波長で誘導放出による光の増幅、すなわちレーザ発振が生じる。

【0034】

本実施形態において、光源装置１００が備える複数の発光素子２０は、第１発光素子２０ａ、第２発光素子２０ｂおよび第３発光素子２０ｃを含む。第１発光素子２０ａ、第２発光素子２０ｂおよび第３発光素子２０ｃは、それぞれ、ＶＣＳＥＬ素子であり、青色、緑色および赤色から選択される互いにピーク波長が異なる光を出射する。

【0035】

本明細書において、青色の光は、発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光である。緑色の光は、発光ピーク波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲内にある光である。赤色の光は、発光ピーク波長が６０５ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内にある光である。

【0036】

第１発光素子２０ａ、第２発光素子２０ｂおよび第３発光素子２０ｃは、基板１０の支持面１０Ａの上に配置される。それぞれの発光素子２０は、ｐ側電極２０８ｐおよびｎ側電極２０８ｎを含む電極対２０８を有する。ｐ側電極２０８ｐまたはｎ側電極２０８ｎの少なくとも一方は、支持面１０Ａに設けられた第１配線層１３に電気的に接合される。このように、基板１０は、ｐ側電極２０８ｐまたはｎ側電極２０８ｎの少なくとも一方に電気的に接合され、かつ、熱的に接触し得る。これにより、放熱性を向上させることができる。ただし、放熱性をさらに向上させる観点から、複数の発光素子２０は、基板１０と同様に導体配線層が設けられたサブマウントを介して支持面１０Ａ上に配置されてもよい。

【0037】

図２に示される光源装置１００の例において、第１発光素子２０ａ、第２発光素子２０ｂおよび第３発光素子２０ｃは、図３Ｂに例示される電極対２０８が支持面１０Ａの側を向くように、図３Ａに示す、電極対２０８が＋Ｙ方向に向いた状態から上下を反転させた状態で基板１０上に配置されている。電極対２０８は、発光素子２０の光出射面２１と反対側に位置する。電極対２０８は、基板１０の第１配線層１３に電気的に接続され、かつ、基板１０に熱的に接触している。このような配置は、例えば、緑または青色の光を出射する発光素子２０に適用され得る。ただし、赤色の光を出射する発光素子２０に適用してもよい。また、第１発光素子２０ａ、第２発光素子２０ｂおよび第３発光素子２０ｃは、電極対２０８が平面光波回路４０の側を向くように、図３Ａに例示される、電極対２０８が＋Ｙ方向に向いた状態で基板１０上に配置され得る。この場合、電極対２０８は、発光素子２０の光出射面２１と同じ側に位置する。このような配置は、例えば赤色の光を出射する発光素子２０に適用され得る。ただし、緑または青色の光を出射する発光素子２０に適用してもよい。

【0038】

発光素子２０ａは、光出射面２１から上方に（すなわちＹ方向に）第１光を出射する。発光素子２０ｂは、光出射面２１から上方に第２光を出射する。発光素子２０ｃは、光出射面２１から上方に第３光を出射する。第１光、第２光および第３光の例は、それぞれ、赤色の光、緑色の光および青色の光である。

【0039】

（光学部材３０）
各光学部材３０は、光を集光するレンズ部３１、およびレンズ部３１を保持するための保持部３２を有する。レンズ部３１は、両凸レンズ、平凸レンズなど球面レンズ、非球面レンズを１つ以上含み得る。光学部材３０は、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、透明セラミック、またはプラスチックからなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。レンズ部３１と保持部３２は、同じ材料から一体的に形成されていてもよいし、異なる材料から個々に形成されていてもよい。個々に形成される場合、保持部３２は、金属やセラミックなどの材料から形成されていてもよい。

【0040】

図４は、光学部材３０の構造例を模式的に示す図である。詳細は後述するが、図４には、ＹＺ平面に平行な光学部材３０の断面が示されている。図４に例示される光学部材３０は、レンズ部３１と保持部３２とが一体的に形成された構造を備える。ただし、レンズ部３１と保持部３２とは、個別の部材であってもよい。この場合、レンズ部３１の端面にスペーサーを付けて保持部３２としてもよいし、レンズ部３１を筒状の保持部３２内に配置してもよい。図４に例示される光学部材３０の全体は、略直方体の形状を有するが、これに限定されない。例えば、Ｘ方向およびＺ方向のそれぞれにおける光学部材３０のサイズは、０．２ｍｍ～１．０ｍｍ程度であり、Ｙ方向における厚さ（高さ）は０．２ｍｍ～１．０ｍｍ程度である。

【0041】

光源装置１００は、複数の発光素子２０にそれぞれ対応した複数の光学部材３０を備え得る。図２に示される光源装置１００の例において、複数の光学部材３０は、発光素子２０ａ、発光素子２０ｂおよび発光素子２０ｃにそれぞれ対応した第１光学部材３０ａ、第２光学部材３０ｂおよび第３光学部材３０ｃを含む。以下、第１光学部材３０ａ、第２光学部材３０ｂおよび第３光学部材３０ｃを、それぞれ、光学部材３０ａ、光学部材３０ｂおよび光学部材３０ｃと記載する。

【0042】

光学部材３０ａは、発光素子２０ａと平面光波回路４０との間に位置し、発光素子２０ａから出射された第１光を、後述する平面光波回路４０の光入射面に集光するように構成される。同様に、光学部材３０ｂは、発光素子２０ｂと平面光波回路４０との間に位置し、発光素子２０ｂから出射された第２光を平面光波回路４０の光入射面に集光するように構成される。光学部材３０ｃは、発光素子２０ｃと平面光波回路４０との間に位置し、発光素子２０ｃから出射された第３光を平面光波回路４０の光入射面に集光するように構成される。各光学部材３０は、その焦点が、対応する発光素子２０の発光点に一致するように配置される。

【0043】

光学部材３０を採用することにより、後述する平面光波回路４０に設けられた光導波路への光の結合効率を向上させることができる。ただし、光学部材３０は必須ではない。例えば、発光点が基板よりもＰＬＣの方に近いＶＣＳＥＬ素子を用いる場合、出射光が広がる前にＰＬＣに入射させることができるため、光学部材３０は必須ではない。図５に、３個の発光素子２０のうちの発光素子２０ａに対応する光学部材３０ａが存在しない光源装置１００の構造例が示されている。このように、光学部材３０の数は発光素子２０の数に一致しなくてもよい。

【0044】

（平面光波回路４０）
図６は、－Ｙ方向から見たときの平面光波回路４０の光入射面４２ｓを模式的に示す図である。図７は、＋Ｚ方向から見たときの平面光波回路４０の光出射面４２ｔを模式的に示す図である。

【0045】

図６および図７に例示される平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＰＬＣ）４０は、基板４１と、基板４１の表面に形成されたアンダークラッド層４２ａと、アンダークラッド層４２ａ上に設けられる複数の導波路コア４４と、複数の導波路コア４４を覆うオーバークラッド層４２ｂとを備える。以下の説明において、平面光波回路を「ＰＬＣ」と記載する。アンダークラッド層４２ａとオーバークラッド層４２ｂとを総称して「クラッド層４２」と記載する。

【0046】

アンダークラッド層４２ａおよびオーバークラッド層４２ｂのそれぞれの厚さは、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にある。導波路コア４４の高さ（厚さ）および横幅は、それぞれ、例えば、約１μｍ以上１０μｍ以下の範囲にある。図７に示す例において、個々の導波路コア４４の、導波方向に垂直な断面は、矩形であるが、円形または楕円形であってもよい。導波路コア４４のサイズは、シングルモードで導波がなされる場合よりも、マルチモードで導波がなされる場合の方が大きい。本実施形態では、シングルモードで導波がなされるように導波路コア４４のサイズが選択される。例えば、光の波長が４５５ｎｍであるとき、導波路コア４４の高さおよび横幅は、いずれも、１μｍ以上３μｍ以下であり得る。

【0047】

基板４１、導波路コア４４、クラッド層４２は、例えば、シリコンもしくは石英などの無機材料、またはプラスチックもしくは樹脂などの有機材料から形成され得る。基板が無機材料から形成されている場合、導波路コアおよびクラッド層も無機材料から形成され、基板が樹脂材料から形成されている場合、導波路コアおよびクラッド層も樹脂材料から形成され得る。

【0048】

ＰＬＣ４０は、支持面１０Ａに対向する光入射側の表面に光入射面４２ｓを有する。光入射面４２ｓには、複数の光入射領域４３が設けられている。ＰＬＣ４０は、光入射面４２ｓに入射した光が出射される光出射面４２ｔを有する。光出射面４２ｔには、複数の光出射端４５が設けられている。ＰＬＣ４０の製造において、アンダークラッド層４２ａ上に設けた複数の導波路コア４４をオーバークラッド層４２ｂで覆った後のオーバークラッド層４２ｂの表面は、凹凸を有しているために、その表面を研磨することが好ましい。

【0049】

図６に例示されるＰＬＣ４０の外形は略正方形であるが、これに限定されず、例えば長方形であり得る。ＸＺ平面における基板１０（図１を参照）のサイズは、ＸＺ平面におけるＰＬＣ４０のサイズよりも大きい。例えば、基板１０とＰＬＣ４０とのサイズの差は、Ｘ方向およびＺ方向のそれぞれにて０．４ｍｍ～２．０ｍｍ程度であり得る。Ｘ方向およびＺ方向のそれぞれにおけるＰＬＣ４０のサイズは、例えば０．１ｍｍ～１０．０ｍｍ程度である。Ｙ方向における側壁部５０の厚さ（図２を参照）は、Ｙ方向におけるＰＬＣ４０の厚さよりも大きい。例えば、側壁部５０とＰＬＣ４０との厚さの差は、０．５ｍｍ～２．３ｍｍ程度であり得る。Ｙ方向におけるＰＬＣ４０の厚さは、例えば０．４ｍｍ～１．５ｍｍ程度である。

【0050】

ＰＬＣ４０は、複数の発光素子２０から出射された光を、光入射面４２ｓから入射させ、それぞれ、導波させる複数の光導波路４６を有する。各光導波路４６の構成は、特に限定されず、光導波路として機能するための任意の構成が採用され得る。

【0051】

導波路コア４４は周囲の屈折率よりも高い屈折率を有する材料から形成されており、光閉じ込め効果を発揮することができる。複数の光導波路４６のそれぞれから出射された光は、所定の角度で拡がりながら、それぞれ、図６に示される破線の方向に進行する。

【0052】

本実施形態において、複数の光入射領域４３は、第１、第２および第３光入射領域４３ａ～４３ｃを含む。複数の光出射端４５は、第１、第２および第３光出射端４５ａ～４５ｃを含む。複数の光導波路４６は、第１、第２および第３光導波路４６ａ～４６ｃを含む。第１光導波路４６ａは、発光素子２０ａから出射された第１光を第１光入射領域４３ａから入射させ、第１光出射端４５ａから支持面１０Ａに平行な方向に出射する。第２光導波路４６ｂは、発光素子２０ｂから出射された第２光を第２光入射領域４３ｂから入射させ、第２光出射端４５ｂから支持面１０Ａに平行な方向に出射する。第３光導波路４６ｃは、発光素子２０ｃから出射された第３光を第３光入射領域４３ｃから入射させ、第３光出射端４５ｃから支持面１０Ａに平行な方向に出射する。本実施形態では、第１～３光を、それぞれ、第１、第２および第３光入射領域４３ａ～４３ｃに対し、垂直に入射させているが、垂直に入射させなくてもよい。

【0053】

図６または７に示される例において、光入射面４２ｓは、図２に示される支持面１０Ａに略平行な平面である。光出射面４２ｔはＰＬＣ４０の側面に位置する。光出射面４２ｔは、平面視において、後述する側壁部の内面に平行に直線状に延びている。ただし、光出射面４２ｔは、側壁部の内面に対し、傾斜していてもよい。

【0054】

光入射面４２ｓおよび／または光出射面４２ｔに反射防止膜が設けられていてもよい。反射防止膜の例は、誘電体膜である。誘電体膜の屈折率を調整することにより、光学薄膜における光の干渉によって反射率を制御することが可能となり、その結果、反射防止効果が得られる。誘電体材料の例は、例えば、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、またはＭｇＦ_２である。また、前述した、発光素子２０の光出射面２１、レンズ部３１の光入射側および光出射側のレンズ面の少なくとも１つの面に反射防止膜が設けられていてもよい。

【0055】

ＰＬＣ４０は、複数の発光素子２０によって直接または間接的に支持され得る。図２に例示される光源装置１００において、ＰＬＣ４０は、光学部材３０を介して発光素子２０によって支持されている。光学部材３０ａは、発光素子２０ａと第１光入射領域４３ａとに接合される。光学部材３０ｂは、発光素子２０ｂと第２光入射領域４３ｂとに接合される。光学部材３０ｃは、発光素子２０ｃと第３光入射領域４３ｃとに接合される。このような構成によれば、光学部材３０ａ、光学部材３０ｂおよび光学部材３０ｃにより、第１光導波路４６ａへの第１光の結合効率、第２光導波路４６ｂへの第２光の結合効率および第３光導波路４６ｃへの第３光の結合効率が、それぞれ、向上し得る。

【0056】

複数の発光素子２０によって直接または間接的にＰＬＣ４０を支持する場合、発光素子２０および／または光学部材３０の高さのばらつきに起因して、発光素子２０または光学部材３０と、ＰＬＣ４０との間に隙間が生じることが起こり得る。しかし、一般に、ＶＣＳＥＬ素子の開口数（ＮＡ）は、端面発光レーザのＮＡよりも小さい。例えば、ＶＣＳＥＬ素子のＮＡは、０．１～０．３程度であり、一方で端面発光レーザのＮＡは、０．２５～０．７程度である。そのため、本実施形態のようにＶＣＳＥＬ素子を利用することによって、発光素子２０または光学部材３０と、ＰＬＣ４０との間に隙間が生じても、これにより受ける影響を小さくすることが可能となり、ＰＬＣ４０の光入射領域４３に、発光素子２０から出射される光を効率よく入射させることができる。

【0057】

再び図４を参照する。発光素子２０と光学部材３０との接合、および、光学部材３０とＰＬＣ４０との接合は、例えば接着剤を用いて行い得る。この場合、光学部材３０の入射側のレンズ面３１ａおよび出射側のレンズ面３１ｂには、接着剤から形成された接着層が存在しないことが好ましい。言い換えると、光学部材３０の保持部３２の端面３２ｅに接着剤を設け、発光素子２０と光学部材３０とを接合し、光学部材３０とＰＬＣ４０とを接合することが好ましい。あるいは、光学部材３０の入射側のレンズ面３１ａおよび出射側のレンズ面３１ｂの少なくとも一方にそのような接着層が存在する場合には、接着剤の屈折率は、接合する２つの部材の屈折率の中間の値を有することが好ましい。この屈折率の関係によって、レーザ光の光路上に接着層が位置する場合であっても、その影響を低減することができる。また、光学部材３０が存在しない場合における発光素子２０とＰＬＣ４０との接合も、接着剤を用いて行い得る。接着剤の例は、紫外線硬化性樹脂のような光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、または無機接着剤である。これらの他にも、金錫、はんだ合金などの金属を用いてもよい。

【0058】

３つの光出射端４５のうちの２つの光出射端４５の中心間距離は、２つの光出射端４５に対応する２つの光入射領域４３の中心間距離よりも短い。例えば、第１光出射端４５ａと第２光出射端４５ｂとの中心間距離は、第１光入射領域４３ａと第２光入射領域４３ｂとの中心間距離よりも短い。第１光出射端４５ａ、第２光出射端４５ｂおよび第３光出射端４５ｃのうちの隣り合う光出射端４５の中心間距離は、ＰＬＣ４０の光出射面４２ｔにおける隣り合う発光点の中心間距離に相当する。発光点の中心間距離は、例えば２μｍ以上２００μｍ以下の範囲にあり得、好ましくは２μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあり得る。各発光点の中心間距離を短くすることができるため、ＲＧＢ各色の発光素子を用いた場合、各発光素子から出射された光を合波し、白色光を得ることが容易となる。

【0059】

このように構成されたＰＬＣ４０と、複数の発光素子２０とを組み合わせることで、ＰＬＣ４０の光出射面４２ｔにおける発光点の中心間距離を、素子サイズおよび実装時の余裕度によって決まる複数の発光素子２０の中心間距離として可能な下限（例えば２５０μｍ）よりも小さくすることができる。光出射面４２ｔにおける発光点の中心間距離を小さくすると、複数の発光点をレンズの光軸の近くに配置することが可能となり、レンズを小型化できる。また、それぞれの発光点から出射される光を制御するための光学系のアライメント調整が容易になるという利点が得られる。例えば、コリメートするために複数のレンズを用いる必要が無く、図６に例示する単一のレンズによるコリメートが可能になる。

【0060】

ＰＬＣ４０は、１または複数のミラー面Ｍを有し得る。ミラー面Ｍは、例えば、スリット４９をＰＬＣ４０のクラッド層４２に設けることで形成され得る。スリット４９は、ＰＬＣ４０のクラッド層４２に切り込みを入れることなどによって形成され得る。クラッド層４２とスリット４９の空気層との界面が、屈折率の違いによって光を反射するミラー面Ｍとして機能する。また、ＰＬＣ４０がシリコンで形成される場合、スリット４９には、酸化シリコンを埋め込んでもよい。本実施形態におけるＰＬＣ４０は、３個の発光素子２０ａ～２０ｃにそれぞれ対応した３個のミラー面Ｍを有する。ミラー面Ｍは、各発光素子２０から支持面１０Ａの法線方向に出射された光を、支持面１０Ａに平行な方向（＋Ｚ方向）に反射し、導波路コア４４に結合する。

【0061】

ＶＣＳＥＬ素子の共振器長Ｌは比較的短いために、縦モード間隔Δλが大きい。ここで、縦モード間隔Δλは、屈折率ｎの波長分散を考慮した下記の式１で示される。したがって、縦モードの数は１本になり易く、ＶＣＳＥＬ素子は、縦モードシングルで発振することが可能である。
［式１］
Δλ＝λ^２／［２ｎＬ（１－（ｄｎ／ｄλ）・（λ／ｎ））］

【0062】

ＰＬＣ４０のミラー面Ｍとして、スリット４９の代わりに回折格子を用いてもよい。前述したように、ＶＣＳＥＬ素子は、縦モードシングルで発振することが可能であるために、回折格子との相性がよい。また、回折格子を用いる場合、回折角は波長に依存するために、発光素子２０として波長幅の狭いＶＣＳＥＬ素子を利用することが好ましい。

【0063】

図８は、＋Ｙ方向から見るときの、３個の発光素子２０で支持されるＰＬＣ４０の平面図である。図８には、説明の便宜上、ＰＬＣ４０の下方に配置された３個の発光素子２０が破線で示されている。３個の発光素子２０ａ～２０ｃの中心を結んで形成される三角形が一点鎖線で示されている。

【0064】

本実施形態におけるＰＬＣ４０の重心４０ｇは、複数の発光素子２０の中心を結んで形成される幾何図形の範囲内に位置し得る。ＰＬＣ４０の重心４０ｇと、複数の発光素子２０の中心を結んで形成される幾何図形の重心との距離は、例えば１ｍｍ以内の範囲にあり得る。図８に例示されるＰＬＣ４０の重心４０ｇは、３個の発光素子２０ａ～２０ｃの中心を結んで形成される三角形の内側に位置し、その三角形の重心に一致している。このような配置によれば、ＰＬＣを実装するときの安定性が向上し得る。

【0065】

図９は、＋Ｙ方向から見るときの、４個の発光素子２０で支持されるＰＬＣ４０の平面図である。図９には、説明の便宜上、ＰＬＣ４０の下方に配置された４個の発光素子２０が破線で示されている。本実形態における複数の発光素子２０は、さらに、第４発光素子２０ｄ（以下、「発光素子２０ｄ」と記載する。）を備え得る。図９に例示される４個の発光素子２０ａ～２０ｄは、それぞれ、青色、緑色、赤色および赤外から選択される互いにピーク波長が異なる光を出射する。図９には、これらの発光素子２０の中心を結んで形成される四角形が一点鎖線で示されている。ＰＬＣ４０の重心４０ｇは四角形の内側に位置し、四角形の重心に一致している。ＰＬＣ４０を４点で支持する配置によっても、ＰＬＣ４０を実装するときの安定性が向上し得る。

【0066】

本実施形態における光源装置によると、基板に発光素子を接合することで放熱性を向上させることができ、さらに、ＰＬＣと発光素子とを組み合わせることで、複数の発光点をレンズの光軸の近くに配置することが可能となり、集光性を向上させることができる。このことは、光源装置の小型化に寄与し得る。これにより、放熱性および集光性の両方に優れた光源装置が実現され得る。また、ＰＬＣを支持する発光素子を基板に接合する場合に、接合の安定性が求められる。本実施形態によると、例えば、複数の発光素子の中心を結んで形成される形状の重心にＰＬＣの重心を一致させることで、接合の安定性が向上し得る。

【0067】

本実施形態における光源装置は、１または複数の支持部材をさらに備え得る。以下に説明する光源装置１０１は、複数の発光素子２０のうちの一部が支持部材に置換されている点において、光源装置１００と異なる。

【0068】

図１０は、光源装置１０１のＹＺ平面に平行な断面図である。図１０に例示される光源装置１０１は、２個の発光素子２０ａ、２０ｂ、および１個の支持部材７０を備える。ただし、発光素子２０および支持部材７０の個数はこれに限定されない。

【0069】

図８は、＋Ｙ方向から見るときの光源装置１０１におけるＰＬＣ４０の平面図でもある。図１０から分かるように、光源装置１０１は、光源装置１００において第３発光素子２０ｃを支持部材７０に置換した構造を有している。図８に示される例におけるＰＬＣ４０の重心４０ｇは、上面視において、発光素子２０ａ、２０ｂおよび支持部材７０の中心を結んで形成される三角形の内側に位置し、その三角形の重心に一致している。

【0070】

光源装置が例えば２個の発光素子２０を備える場合、支持部材７０を用いることにより、３個の発光素子２０を用いる場合と同様なＰＬＣ４０を実装するときの安定性を維持できる。また、２個の支持部材７０を用いることによっても、ＰＬＣ４０を実装するときの安定性を向上させることができる。そのような光源装置は、図９に例示される構成において、例えば、４個の発光素子２０のうちの２個を支持部材７０で置換した構造に対応する。

【0071】

支持部材７０は、例えば、四角柱または円柱の部材であり、金属、シリコン、ガラス、セラミック、または上述した基板１０と同じ材料から形成されることが好ましく、発光素子２０の線膨張係数に近い、線膨張係数を有する材料から形成されることがより好ましい。その材料の例は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉなどである。支持部材７０の材料がセラミックである場合、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ：低温同時焼成セラミックス）を用いてもよい。

【0072】

ある実施形態において、光源装置は、分岐された光導波路４６の一部と光学的に結合し、かつ、発光素子から出射される光の一部を入射させることで強度を検出できる受光素子（例えばフォトダイオード）を備え得る。受光素子は、ＰＬＣを支持する部材としても機能し得る。受光素子が支持部材を兼ねることで、ＰＬＣの安定性を維持しつつ、発光素子から出射される光の出力をモニタすることが可能となる。

【0073】

図１０に例示される光源装置１０１において、ＰＬＣ４０は、支持部材７０に電気的に接続される第２配線層１５を光入射面４２ｓに有する。支持部材７０は、導電性を有し、発光素子２０ａと、第１配線層１３とを電気的に接続する。発光素子２０ａは、支持面１０Ａに接合する下面２２と、下面２２の反対側に位置するｐ側電極およびｎ側電極を含む電極対２０８とを有する。光出射面２１と電極対２０８とは同じ側に位置している。ｐ側電極およびｎ側電極は、光学部材３０ａに含まれる保持部を導電性の材料から形成すること、または保持部に導電インクなどで配線を形成することにより、第２配線層１５に電気的に接合され、第２配線層１５と支持部材７０とを介して第１配線層１３に電気的に接続される。ｐ側電極、ｎ側電極および第２配線層１５は、発光素子２０から出射される光の波長に対して透光性を有する材料から形成されていてもよい。当該材料として、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＦＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯなどを母材とする透明導電材料を用いることができる。ｐ側電極、ｎ側電極および第２配線層１５は、光が透過しない部分に形成されていることがより好ましい。例えば、導電インクや、金、白金、ルテニウム、ニッケル、チタンなどの材料によって形成されていてもよい。

【0074】

導電性を有する支持部材７０は、例えば、内部導体と、内部導体を被覆する絶縁体と、絶縁体を被覆する外部導体とを有し得る。図１０に示される例において、内部導体は、第１配線層１３を介して外部接続電極１１に電気的に接続され、外部導体は、第１配線層１３を介して外部接続電極１２に電気的に接続されている。ｐ側電極およびｎ側電極が、光出射面２１と同じ側に位置する場合に、このような導体構造を有する１つの支持部材７０を用いることにより、例えば、ｐ側電極を支持部材７０の内部導体を介して外部接続電極１１に電気的に接続し、ｎ側電極を支持部材７０の外部導体を介して外部接続電極１２に電気的に接続することが可能になる。この例に限定されず、ｐ側電極と外部接続電極１１とを電気的に接続するための支持部材７０に加え、ｎ側電極と外部接続電極１２とを電気的に接続するための更なる支持部材７０を用いてもよい。導電性を有する支持部材７０を用いることにより、従来のワイヤーボンディングが不要になり、配線作業が容易になり得る。

【0075】

光源装置１０１が発光素子２０ｃをさらに備える場合、支持部材７０は、３個の発光素子２０ａ～２０ｃのうち少なくとも１つと、第１配線層１３とを電気的に接続し得る。例えば、ＲＧＢの発光素子２０ａ～２０ｃのうちの、光出射面２１と電極対２０８とが同じ側に位置し得る、赤色の光を出射する発光素子２０ａを、支持部材７０を用いて外部接続電極１１および１２に電気的に接続することができる。

【0076】

（側壁部５０）
再び図２を参照する。側壁部５０は、複数の発光素子２０を囲うように設けられ、支持面１０Ａの周縁領域に接合されている。側壁部５０は、上面５０ａ、下面５０ｂおよび内壁面５０ｃを有する。内壁面５０ｃは、発光素子２０を囲い、発光素子２０が収容される空間Ｖを規定する。側壁部５０の下面５０ｂが基板１０の支持面１０Ａに接合されている。接合は、無機材料または有機材料から形成される接合部を介して実現され得る。接合部の材料として、例えば、金錫、はんだ合金などの金属、金ペースト、銀ペーストなどの金属ペーストを用いることができる。ただし、青色または緑色の光を発するＶＣＳＥＬ素子を用いる場合、光密度が高いため、有機物を集塵しやすい。このため、有機材料の使用は避けることが好ましい。

【0077】

側壁部５０は、支持面１０Ａにおいて、複数の発光素子２０から出射されるレーザ光を横切る位置に配置されており、レーザ光を透過する。側壁部５０のうちの少なくともレーザ光が透過する部分は、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、サファイア、蛍光体を含有するガラス、透明セラミック材料などの材料から形成され得る。側壁部５０のうちのレーザ光が透過しない部分は、例えば、シリコン、ガラス、セラミック、または上述した基板１０と同じ材料から形成されていてもよい。また側壁部５０の少なくとも一部は、基板１０と一体的に成形されていてもよい。また側壁部５０は、集光レンズ、コリメートレンズとしての機能を有していてもよい。

【0078】

（蓋部材６０）
図示される蓋部材６０は、板状の部材であり、複数の発光素子２０を収容する空間Ｖを封止するキャップとして機能する。空間Ｖは気密封止されることが好ましい。本明細書において気密封止とは、空間Ｖにおいて外気との対流が遮断されている程度に封止されていることを意味する。気密封止することで、空間Ｖに配置された部材が実質的に劣化しなくなる。さらに、集塵の影響を抑制することができる。蓋部材６０は、例えば、上述した側壁部５０と同じ材料から形成され得る。また蓋部材６０の少なくとも一部は、側壁部５０と一体的に成形されていてもよい。

【0079】

本実施形態における光源装置１００または１０１は、ＰＬＣ４０の光出射面４２ｔから支持面１０Ａに平行な方向に出射された光を上方（Ｙ方向）に反射する反射面を有する反射部材を備え得る。反射部材は、金属またはガラスなどの材料から形成され、反射面には反射膜が設けられていてもよい。反射部材は、直接的または間接的に支持面１０Ａの上に設けられる。反射面で反射された光は蓋部材６０を透過して外部に出射することができる。蓋部材６０のうちの少なくともレーザ光が透過する部分は、上述した側壁部５０のレーザ光が透過する部分と同じ材料から形成され得る。また蓋部材６０は、集光レンズ、コリメートレンズとしての機能を有していてもよい。

【0080】

図１１および図１２を参照して、本実施形態による光源装置１００の変形例を説明する。変形例による光源装置は、複数のエミッタを有する発光素子２０－１、光学アレイを含む光学部材３０－１、および各光導波路が複数の光導波路部分を含むＰＬＣ４０－１を備える。

【0081】

図１１は、複数のエミッタを有する発光素子２０－１および光学アレイを含む光学部材３０－１の分解斜視図である。図１２は、－Ｙ方向（光入射面４２ｓ）から見たときの平面光波回路４０－１の平面図である。

【0082】

図１１に示される例において、発光素子２０－１ａは、それぞれが第１光を出射する複数のエミッタ２０ｅを含む光出射面２１を有する。同様に、発光素子２０－１ｂは、それぞれが第２光を出射する複数のエミッタ２０ｅを含む光出射面２１を有する。光出射面２１は、１行４列に並んだ４個のエミッタ２０ｅを含む。ただし、エミッタ２０ｅの配置および数はこれに限定されない。光出射面２１は、ｍ行ｎ列に並んだｍ×ｎ個（ｍ、ｎは２以上の整数）のエミッタ２０ｅを含み得る。光学部材３０－１ａは、発光素子２０－１ａの４個のエミッタ２０ｅから出射される第１光を集光するように構成された第１光学アレイ３３ａを含む。同様に、光学部材３０－１ｂは、発光素子２０－１ｂの４個のエミッタ２０ｅから出射される第２光を集光するように構成された第２光学アレイ３３ｂを含む。第１光学アレイ３３ａおよび第２光学アレイ３３ｂは、それぞれのエミッタ２０ｅに対応した、１行４列に並んだ４個のレンズを有する。ただし、レンズの数はエミッタ２０ｅの数と同数ではなくてもよい。例えば、４つのエミッタ２０ｅから出射された光を、１つのレンズで集光してもよい。

【0083】

図１２に示される例において、第１光入射領域４３ａは４個の第１入射部分４３ａ－１～４３ａ－４を含み、第２光入射領域４３ｂは４個の第２入射部分４３ｂ－１～４３ｂ－４を含む。第１光出射端４５ａは４個の第１出射部分４５ａ－１～４５ａ－４を含み、第２光出射端４５ｂは４個の第２出射部分４５ｂ－１～４５ｂ－４を含む。第１光導波路４６ａは、４個の第１入射部分４３ａ－１～４３ａ－４と、４個の第１出射部分４５ａ－１～４５ａ－４とをそれぞれ結合する４個の第１光導波路部分４６ａ－１～４６ａ－４を含む。第２光導波路４６ｂは、４個の第２入射部分４３ｂ－１～４３ｂ－４と４個の第２出射部分４５ｂ－１～４５ｂ－４とをそれぞれ結合する４個の第２光導波路部分４６ｂ－１～４６ｂ－４を含む。

【0084】

第１光学アレイ３３ａを透過し、４個の第１入射部分４３ａ－１～４３ａ－４に入射した第１光は、それぞれ、ミラー面で反射され、４個の第１光導波路部分４６ａ－１～４６ａ－４を伝搬し、４個の第１出射部分４５ａ－１～４５ａ－４から出射される。第２光学アレイ３３ｂを透過し、４個の第２入射部分４３ｂ－１～４３ｂ－４に入射した第２光は、それぞれ、ミラー面で反射され、４個の第２光導波路部分４６ｂ－１～４６ｂ－４を伝搬し、４個の第２出射部分４５ｂ－１～４５ｂ－４から出射される。

【0085】

本変形例によれば、複数のエミッタの数に等しい複数の光出力端を設けることで、例えば、光源装置をディスプレイに用いる場合に、画素の解像度を維持することが可能となる。

【0086】

最後に、図１３～図１６を参照して、基板１０の支持面１０Ａに設けられる第１配線層１３、および、ＰＬＣ４０の光入射面４２ｓに設けられる第２配線層１５のそれぞれのパターン例を説明する。

【0087】

図１３は、基板１０の支持面１０Ａに設けられる第１配線層１３のパターン例を示す図である。図１３には、図３Ｂに例示される電極対２０８が支持面１０Ａの側を向くように、発光素子２０を基板１０上に配置する場合における第１配線層１３のパターン例を示している。第１配線層１３は、電極対２０８のｐ側電極２０８ｐに電気的に接続されるｐ側配線領域１３ｐ、および、電極対２０８のｎ側電極２０８ｎに電気的に接続されるｎ側配線領域１３ｎを含む。この例では、ｎ側配線領域１３ｎは、ｐ側配線領域１３ｐの外縁の一部を囲うように支持面１０Ａに設けられている。基板１０の上面には支持面１０Ａを囲むように周縁領域１０Ｃが設けられている。図２に例示されるように、側壁部５０の下面５０ｂは、周縁領域１０Ｃに接合される。

【0088】

第１配線層１３の形状は、電極対２０８の形状に従って決定され得る。図１３に例示される第１配線層１３は、図３Ｂに例示される電極対２０８に対応する形状を有している。ただし、図１３に示される第１配線層１３の形状、角度（例えばｐ側配線領域１３ｐが延びる方向）および位置は例示に過ぎず、適宜変更され得る。

【0089】

図１３に例示される基板１０の上面にはマーカ１９が設けられている。具体的には、マーカ１９は、上面視においてＰＬＣ４０の光出射端４５（図７を参照）の近傍の支持面１０Ａ上に設けられている。マーカ１９は、ＰＬＣ４０から出射されるレーザ光の出射位置を特定する。なお、マーカ１９の形状、大きさは任意である。光源装置の製造時において、マーカ１９を基準として、第１配線層１３に発光素子２０が接合された基板１０にＰＬＣ４０を実装することが可能となる。このように、マーカ１９は光源装置の製造時に有用である。さらに、上面視において、ＰＬＣ４０の光出射端４５の近傍にマーカ１９を設けておくことによって、ＰＬＣ４０からレーザ光が出射される位置を特定し易くなる。

【0090】

図１４は、側壁部５０の外側にマーカ１９が設けられた光源装置１０２の上面図である。図１４に例示される光源装置１０２は、ＸＺ平面内の蓋部材６０のサイズよりも大きいサイズを有する基板１０を備える。上面視において、基板１０の上面のうち、側壁部５０の外側に位置する外側領域１０Ｄに、レーザ光が出射される出射位置を特定するマーカ１９が設けられている。この例によれば、光源装置を例えば他の基板に二次実装する場合にマーカ１９を基準とした位置合わせが容易になり得る。この例においてもマーカ１９の形状、大きさは任意である。

【0091】

図１５は、ＰＬＣ４０の光入射面４２ｓに設けられる第２配線層１５のパターン例を示す図である。図１６は、基板１０の支持面１０Ａに設けられる第１配線層１３のパターン例を示す図である。図１５および図１６には、図３Ｂに例示される電極対２０８がＰＬＣ４０の光入射面４２ｓの側を向くように、発光素子２０を基板１０上に配置する場合における第２配線層１５および第１配線層１３のパターン例をそれぞれ示している。第２配線層１５は、電極対２０８のｐ側電極２０８ｐに電気的に接続されるｐ側配線領域１５ｐ、および、電極対２０８のｎ側電極２０８ｎに電気的に接続されるｎ側配線領域１５ｎを含む。第１配線層１３と同様に、第２配線層１５の形状は、電極対２０８の形状に従って決定され得る。図１５に例示される第２配線層１５は、図３Ｂに例示される電極対２０８に対応する形状を有している。ただし、図１５に示される第２配線層１５の形状、角度（例えばｐ側配線領域１５ｐが延びる方向）および位置は例示に過ぎず、適宜変更され得る。

【0092】

ｐ側配線領域１５ｐは、発光素子２０から出射される光が入射する位置に、光入射領域４３を規定する開口を含む。図１５に例示される第２配線層１５のパターンでは、そのパターンの中央に光入射領域４３が位置している。ただし、光入射領域４３の位置は中央に限定されない。

【0093】

光入射面４２ｓには、電極パッド１６ａおよび電極パッド１６ｂがさらに設けられている。ｐ側配線領域１５ｐは電極パッド１６ａに電気的に接続され、ｎ側配線領域１５ｎは電極パッド１６ｂに電気的に接続されている。図１５に示される例において、電極パッド１６ｂは、電極パッド１６ａを反時計回りに９０°回転させた位置に存在するが、電極パッド１６ａに対する電極パッド１６ｂの相対位置は任意である。

【0094】

図１６に例示される第１配線層１３のパターンは、３個の電極パッド１３ｅ、１３ｆおよび１３ｇを含む。ただし、このパターンは例示に過ぎず、第１配線層１３のパターンの形状、大きさ、および位置は任意である。基板１０側の電極パッド１３ｅは、導電性を有する支持部材７０を介してＰＬＣ４０側の電極パッド１６ａに電気的に接続される。基板１０側の電極パッド１３ｆは、導電性を有する支持部材７０を介してＰＬＣ４０側の電極パッド１６ｂに電気的に接続される。このような配線接続によって、発光素子２０の電極対２０８のｐ側電極２０８ｐを、第２配線層１５のｐ側配線領域１５ｐ、電極パッド１６ａ、支持部材７０、基板１０側の電極パッド１３ｅ、および外部接続電極１１（図２を参照）にこの順番で導通させることができる。電極対２０８のｎ側電極２０８ｎを、第２配線層１５のｎ側配線領域１５ｎ、電極パッド１６ｂ、支持部材７０、基板１０側の電極パッド１３ｆ、および外部接続電極１２（図２を参照）にこの順番で導通させることができる。第１配線層１３の電極パッド１３ｇは、発光素子２０を支持面１０Ａに接合する接合領域として機能する。

【産業上の利用可能性】

【0095】

本開示の光源装置は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、ディスプレイ、または照明器具に利用され得る。

【符号の説明】

【0096】

１０ ：基板
１０Ａ ：支持面
１０Ｂ ：下面
１０Ｃ ：周縁領域
１０Ｄ ：外側領域
１１、１２ ：外部接続電極
１３ ：第１配線層
１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１６ａ、１６ｂ ：電極パッド
１３ｐ、１５ｐ ：ｐ側配線領域
１３ｎ、１５ｎ ：ｎ側配線領域
１５ ：第２配線層
１９ ：マーカ
２０、２０－１、２０ａ～２０ｄ ：発光素子
３０、３０－１、３０ａ～３０ｃ ：光学部材
３１ ：レンズ部
３１ａ、３２ｂ ：レンズ面
３２ ：保持部
３２ｅ ：端面
３３ａ ：第１光学アレイ
３３ｂ ：第２光学アレイ
４０、４０－１ ：平面光波回路
４１ ：基板
４２ ：クラッド層
４２ａ ：アンダークラッド層
４２ｂ ：オーバークラッド層
４２ｓ ：光入射面
４２ｔ ：光出射面
４３、４３ａ～４３ｃ ：光入射領域
４３ａ－１～４３ａ－４ ：第１入射部分
４４ ：導波路コア
４５、４５ａ～４５ｃ ：光出射端
４６、４６ａ～４６ｃ ：光導波路
４６ａ ：第１光導波路
４６ａ－１～４６ａ－４ ：第１光導波路部分
４６ｂ ：第２光導波路
４６ｂ－１～４６ｂ－４ ：第２光導波路部分
４６ｃ ：第３光導波路
４９ ：スリット
５０ ：側壁部
６０ ：蓋部材
７０ ：支持部材
１００、１０１、１０２ ：光源装置
２０１ ：半導体基板
２０２ ：ｎ側反射膜
２０３ ：ｎ型半導体層
２０４ ：活性層
２０５ ：ｐ型半導体層
２０６ ：ｐ側反射膜
２０７ ：絶縁層
２０８ ：電極対
２０８ｎ ：ｎ側電極
２０８ｐ ：ｐ側電極
Ｍ ：ミラー面

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】