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(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】P2024162549
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】発光装置および発光モジュール
(51)【国際特許分類】
H01S 5/02255 20210101AFI20241114BHJP
H01S 5/02253 20210101ALI20241114BHJP
H01S 5/024 20060101ALI20241114BHJP
G02B 3/06 20060101ALN20241114BHJP
【ＦＩ】
H01S5/02255
H01S5/02253
H01S5/024
G02B3/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023078150
(22)【出願日】2023-05-10
(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
(71)【出願人】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(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】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】浪江 貴史
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼鶴 一真
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173MA08
5F173MA10
5F173MC01
5F173MC12
5F173MD07
5F173ME23
5F173ME32
5F173ME33
5F173ME44
5F173MF03
5F173MF23
5F173MF27
5F173MF28
5F173MF33
5F173MF34
5F173MF39
(57)【要約】
【課題】複数の発光装置を用いた発光モジュールにおいて、複数の発光装置から出射された複数のレーザビームの光軸の間隔を縮めることが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、実装面を有する基板と、前記実装面によって支持される半導体レーザ素子と、前記実装面によって支持され、第１反射面を有する第１ミラー部材と、支持部材によって前記第１ミラー部材と離隔して支持され、第２反射面を有し、前記第２反射面の少なくとも一部は前記第１反射面の少なくとも一部の上方に位置する、第２ミラー部材と、を備え、前記半導体レーザ素子は、前記第１反射面に向けてレーザビームを第１方向に出射するように配置され、前記第１反射面は、前記レーザビームを反射してその進行方向を第２方向に変化させ、前記第２反射面は、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを反射してその前記進行方向を第３方向に変化させる。
【選択図】図２Ｂ
【解決手段】発光装置は、実装面を有する基板と、前記実装面によって支持される半導体レーザ素子と、前記実装面によって支持され、第１反射面を有する第１ミラー部材と、支持部材によって前記第１ミラー部材と離隔して支持され、第２反射面を有し、前記第２反射面の少なくとも一部は前記第１反射面の少なくとも一部の上方に位置する、第２ミラー部材と、を備え、前記半導体レーザ素子は、前記第１反射面に向けてレーザビームを第１方向に出射するように配置され、前記第１反射面は、前記レーザビームを反射してその進行方向を第２方向に変化させ、前記第２反射面は、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを反射してその前記進行方向を第３方向に変化させる。
【選択図】図２Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
実装面を有する基板と、
前記実装面によって支持される半導体レーザ素子と、
前記実装面によって支持される第１ミラー部材であって、前記実装面に対して傾斜し、斜め上方を向く第１反射面を有する第１ミラー部材と、
支持部材によって前記第１ミラー部材と離隔して支持される第２ミラー部材であって、第２反射面を有し、前記第２反射面の少なくとも一部は前記第１反射面の少なくとも一部の上方に位置する、第２ミラー部材と、
を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第１反射面に向けてレーザビームを第１方向に出射するように配置され、
前記第１反射面は、前記レーザビームを反射して前記レーザビームの進行方向を前記基板の前記実装面から離れる第２方向に変化させ、
前記第２反射面は、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを反射して前記レーザビームの前記進行方向を、前記第１方向に延びる直線および前記第２方向に延びる直線の両方を含む平面に交差する第３方向に変化させる、発光装置。
前記実装面によって支持される半導体レーザ素子と、
前記実装面によって支持される第１ミラー部材であって、前記実装面に対して傾斜し、斜め上方を向く第１反射面を有する第１ミラー部材と、
支持部材によって前記第１ミラー部材と離隔して支持される第２ミラー部材であって、第２反射面を有し、前記第２反射面の少なくとも一部は前記第１反射面の少なくとも一部の上方に位置する、第２ミラー部材と、
を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第１反射面に向けてレーザビームを第１方向に出射するように配置され、
前記第１反射面は、前記レーザビームを反射して前記レーザビームの進行方向を前記基板の前記実装面から離れる第２方向に変化させ、
前記第２反射面は、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを反射して前記レーザビームの前記進行方向を、前記第１方向に延びる直線および前記第２方向に延びる直線の両方を含む平面に交差する第３方向に変化させる、発光装置。
【請求項2】
前記支持部材は、前記基板の前記実装面に対向する対向面、および前記対向面の反対側に位置する上面を有し、前記半導体レーザ素子および前記第１ミラー部材の上方に位置するカバーであり、
前記第２ミラー部材は、前記カバーの前記上面によって支持されており、
前記カバーは、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを透過させる、請求項１に記載の発光装置。
前記第２ミラー部材は、前記カバーの前記上面によって支持されており、
前記カバーは、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを透過させる、請求項１に記載の発光装置。
【請求項3】
前記第２ミラー部材の下面と前記カバーの前記上面との間には、樹脂層が存在している、請求項２に記載の発光装置。
【請求項4】
前記カバーは、前記カバーの前記対向面のうち、少なくとも、前記レーザビームが透過する部分の周囲に遮光膜を有する、請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項5】
前記基板の前記実装面と前記カバーの前記対向面との間に位置し、かつ前記レーザビームの光路上に位置する速軸コリメートレンズを備え、
前記速軸コリメートレンズは、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームを速軸方向にコリメートする、請求項２または３に記載の発光装置。
前記速軸コリメートレンズは、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームを速軸方向にコリメートする、請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項6】
前記第２反射面から前記第３方向に離れて位置する遅軸コリメートレンズを備え、
前記遅軸コリメートレンズは、前記第２反射面で反射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートし、
前記第２反射面で反射された前記レーザビームの遅軸方向は、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームの遅軸方向に交差する、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記遅軸コリメートレンズは、前記第２反射面で反射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートし、
前記第２反射面で反射された前記レーザビームの遅軸方向は、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームの遅軸方向に交差する、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項7】
前記第２反射面は曲面状の反射面であり、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートした状態で前記第３方向に反射し、
前記第２反射面で反射された前記レーザビームの遅軸方向は、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームの遅軸方向に交差する、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第２反射面で反射された前記レーザビームの遅軸方向は、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームの遅軸方向に交差する、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項8】
前記基板は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である材料から形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項9】
前記基板の前記実装面の周囲に位置し、前記カバーを支持する枠体を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記基板、前記枠体、および前記カバーによって封止されている、請求項２または３に記載の発光装置。
前記半導体レーザ素子は、前記基板、前記枠体、および前記カバーによって封止されている、請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項10】
前記第３方向において並んで配置され、段階的に前記第１方向と同じ方向または反対の方向にシフトするように配置される複数の発光装置であって、各々が請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置である複数の発光装置と、
前記複数の発光装置の各々から前記レーザビームが前記第３方向に出射されて得られる複数のレーザビームを結合する集光レンズと、
を備える、発光モジュール。
前記複数の発光装置の各々から前記レーザビームが前記第３方向に出射されて得られる複数のレーザビームを結合する集光レンズと、
を備える、発光モジュール。
【請求項11】
前記複数の発光装置は同一平面に配置される、請求項１０に記載の発光モジュール。
【請求項12】
一方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第１発光装置であって、各々が前記一方向に対して平行な方向に第１レーザビームを出射する請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置である複数の第１発光装置と、
他の方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第２発光装置であって、各々が前記他の方向に対して平行な方向に第２レーザビームを出射する請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置である複数の第２発光装置と、
第３反射面を有し、前記第３反射面は、前記複数の第１発光装置の各々から前記第１レーザビームが出射されて得られる複数の第１レーザビームを反射する、第３ミラー部材と、
第４反射面を有し、前記第４反射面は、前記複数の第２発光装置の各々から前記第２レーザビームが出射されて得られる複数の第２レーザビームを反射する、第４ミラー部材と、
前記第３反射面で反射された前記複数の第１レーザビーム、および前記第４反射面で反射された前記複数の第２レーザビームを結合する集光レンズと、
を備える、発光モジュール。
他の方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第２発光装置であって、各々が前記他の方向に対して平行な方向に第２レーザビームを出射する請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置である複数の第２発光装置と、
第３反射面を有し、前記第３反射面は、前記複数の第１発光装置の各々から前記第１レーザビームが出射されて得られる複数の第１レーザビームを反射する、第３ミラー部材と、
第４反射面を有し、前記第４反射面は、前記複数の第２発光装置の各々から前記第２レーザビームが出射されて得られる複数の第２レーザビームを反射する、第４ミラー部材と、
前記第３反射面で反射された前記複数の第１レーザビーム、および前記第４反射面で反射された前記複数の第２レーザビームを結合する集光レンズと、
を備える、発光モジュール。
【請求項13】
前記複数の第２発光装置の各々における前記第２レーザビームの偏光方向は、前記複数の第１発光装置の各々における前記第１レーザビームの偏光方向と同じであり、
前記複数の第１レーザビームの光路上または前記複数の第２レーザビームの光路上に位置する１／２波長板と、
前記１／２波長板を通過した前記複数の第１レーザビームおよび前記１／２波長板を通過しない前記複数の第２レーザビーム、または前記１／２波長板を通過しない前記複数の第１レーザビームおよび前記１／２波長板を通過した前記複数の第２レーザビームを混合して前記集光レンズに向ける偏光ビームスプリッタと、
をさらに備える、請求項１２に記載の発光モジュール。
前記複数の第１レーザビームの光路上または前記複数の第２レーザビームの光路上に位置する１／２波長板と、
前記１／２波長板を通過した前記複数の第１レーザビームおよび前記１／２波長板を通過しない前記複数の第２レーザビーム、または前記１／２波長板を通過しない前記複数の第１レーザビームおよび前記１／２波長板を通過した前記複数の第２レーザビームを混合して前記集光レンズに向ける偏光ビームスプリッタと、
をさらに備える、請求項１２に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発光装置および発光モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、複数の半導体レーザ素子から出射された複数のレーザビームを結合してレーザビームの出力を高める発光モジュールが開発されている。特許文献１は、そのような発光モジュールの例を開示している。
【0003】
各々が半導体レーザ素子を収容する複数の半導体レーザパッケージを配列して発光モジュールを製造する場合、個々の半導体レーザパッケージの構成によって発光モジュールの小型化に限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－６２９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
複数の半導体レーザパッケージを用いた発光モジュールにおいて、発光モジュールの小型化が求められている。以下において、半導体レーザパッケージのように、半導体レーザ素子を用いてレーザビームを出射する構造を「発光装置」と称する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の発光装置は、ある実施形態において、実装面を有する基板と、前記実装面によって支持される半導体レーザ素子と、前記実装面によって支持される第１ミラー部材であって、前記実装面に対して傾斜し、斜め上方を向く第１反射面を有する第１ミラー部材と、支持部材によって前記第１ミラー部材と離隔して支持される第２ミラー部材であって、第２反射面を有し、前記第２反射面の少なくとも一部は前記第１反射面の少なくとも一部の上方に位置する、第２ミラー部材と、を備え、前記半導体レーザ素子は、前記第１反射面に向けてレーザビームを第１方向に出射するように配置され、前記第１反射面は、前記レーザビームを反射して前記レーザビームの進行方向を前記基板の前記実装面から離れる第２方向に変化させ、前記第２反射面は、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを反射して前記レーザビームの前記進行方向を、前記第１方向に延びる直線および前記第２方向に延びる直線の両方を含む平面に交差する第３方向に変化させる。
【0007】
本開示の発光モジュールは、ある実施形態において、前記第３方向において並んで配置され、段階的に前記第１方向と同じ方向または反対の方向にシフトするように配置される複数の発光装置であって、各々が上記の発光装置である複数の発光装置と、前記複数の発光装置の各々から前記レーザビームが前記第３方向に出射されて得られる複数のレーザビームを結合する集光レンズと、を備える。
【0008】
本開示の発光モジュールは、ある実施形態において、一方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第１発光装置であって、各々が前記一方向に対して平行な方向に第１レーザビームを出射する上記の発光装置である複数の第１発光装置と、他の方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第２発光装置であって、各々が前記他の方向に対して平行な方向に第２レーザビームを出射する上記の発光装置である複数の第２発光装置と、第３反射面を有し、前記第３反射面は、前記複数の第１発光装置の各々から前記第１レーザビームが出射されて得られる複数の第１レーザビームを反射する、第３ミラー部材と、第４反射面を有し、前記第４反射面は、前記複数の第２発光装置の各々から前記第２レーザビームが出射されて得られる複数の第２レーザビームを反射する、第４ミラー部材と、前記第３反射面で反射された前記複数の第１レーザビーム、および前記第４反射面で反射された前記複数の第２レーザビームを結合する集光レンズと、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示の実施形態によれば、複数の発光装置を用いた発光モジュールにおいて、発光モジュールの小型化が可能な発光装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態による発光装置、および複数の発光装置を備える発光モジュールを説明する。複数の図面に表れる同一符号の部分は同一または同等の部分を示す。
【0012】
さらに、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するために例示しているのであって、本発明を以下に限定しない。また、構成要素のサイズ、材質、形状、その相対的配置などの記載は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図している。各図面が示す部材の大きさおよび位置関係は、理解を容易にするために誇張している場合がある。
【0013】
本明細書または特許請求の範囲において、三角形または四角形などの多角形に関しては、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取りなどの加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶ。また、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、本明細書および特許請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれる。
【0014】
本開示において「平行」とは、特に他の言及がない限り、２つの直線、辺、面等がなす角度が０°以上５°以下の範囲にある場合を含む。また、本開示において「垂直」または「直交」とは、特に他の言及がない限り、２つの直線、辺、面等がなす角度が９０°から±５°の範囲にある場合を含む。
【0015】
（実施形態１）
［発光モジュール］
まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本開示の実施形態１による発光モジュールの構成例を説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ、本開示の例示的な実施形態１による発光モジュールの構成を模式的に示す斜視図および上面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示す発光モジュール２００Ａは、以下に説明するように高出力のレーザビームを出射する。
［発光モジュール］
まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本開示の実施形態１による発光モジュールの構成例を説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ、本開示の例示的な実施形態１による発光モジュールの構成を模式的に示す斜視図および上面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示す発光モジュール２００Ａは、以下に説明するように高出力のレーザビームを出射する。
【0016】
これらの図では、参考のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が模式的に示されている。Ｘ軸の矢印の方向を＋Ｘ方向と称し、その反対方向を－Ｘ方向と称する。±Ｘ方向を区別しない場合、単にＸ方向と称する。Ｙ方向およびＺ方向についても同様である。本明細書では、説明のわかりやすさのために、＋Ｙ方向を「上方」と称し、－Ｙ方向を「下方」と称する。このことは、発光モジュールの使用時における向きを制限するわけではなく、発光モジュールの向きは任意である。
【0017】
発光モジュール２００Ａは、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、支持基体６０Ａと、集光レンズ７０Ａと、複数の発光装置１００と、を備える。発光モジュール２００Ａは、さらに、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、光ファイバ８０と、光ファイバ８０を支持する支持部材８２と、を備えてもよい。
【0018】
支持基体６０Ａは支持面６２を有する。支持面６２は、集光レンズ７０Ａおよび複数の発光装置１００を直接支持し、支持部材８２を介して光ファイバ８０を支持する。支持面６２は、他の部材を介して集光レンズ７０Ａおよび／または複数の発光装置１００を支持してもよい。支持面６２はＸＺ平面に対して平行である。支持面６２を、複数の発光装置１００を支持する第１領域と、集光レンズ７０Ａおよび光ファイバ８０を支持する第２領域とに分ける場合、第１および第２領域は同一平面に位置していてもよいし、位置していなくてもよい。
【0019】
図１Ａおよび図１Ｂに示す例において、発光装置１００の数は３個であるが、この数に限定されない。発光装置１００の数は２個であってもよいし、４個以上であってもよい。発光装置１００の数が増加するほど、発光モジュール２００Ａにおいて高出力のレーザビームを得ることが可能になる。
【0020】
支持基体６０Ａは、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、およびアルミナからなる群から選択されるセラミックスから形成され得る。支持基体６０Ａは、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、およびＡｇなどからなる群から選択される少なくとも１つの金属材料から形成され得る。支持基体６０Ａは、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、およびＡｇなどからなる群から選択される少なくとも１つの金属材料中にダイヤモンド粒子が分散した金属マトリクス複合材料から形成され得る。
【0021】
支持基体６０Ａは、Ｃｕ、Ａｌ、およびＡｇなどからなる群から選択される金属材料から形成され、かつ、単一の部材からなることが好ましい。金属材料はセラミックスよりも放熱性に優れており、また柔らかいので加工しやすいからである。
【0022】
支持基体６０Ａは、複数の発光装置１００が配置される支持台として機能する。支持基体６０Ａは、さらに、複数の発光装置１００から発せられる熱を外部に伝えて発光装置１００の過度な温度上昇を低減するヒートシンクとしても機能し得る。その場合、支持基体６０Ａの内部に液冷のための１または複数の流路を設けてもよい。液冷に用いる液体としては、例えば水を用いることができる。また、支持基体６０Ａの表面に空冷のためのフィン構造を設けてもよい。あるいは、別途用意したヒートシンク上に支持基体６０Ａを配置する場合、支持基体６０Ａは、複数の発光装置１００から発せられる熱を当該ヒートシンクに伝えるヒートスプレッダとしても機能し得る。
【0023】
複数の発光装置１００は、Ｘ方向において、並んで配置され、Ｚ方向における位置が互いに異なるように同一平面である支持面６２に配置される。図１Ａおよび図１Ｂに示す例において、複数の発光装置１００は、＋Ｘ方向において、並んで配置され、段階的に－Ｚ方向にシフトするように支持面６２に配置される。シフトする方向は、－Ｚ方向ではなく、その反対方向である＋Ｚ方向でもよい。あるいは、複数の発光装置１００は、Ｘ方向において、並んで配置され、Ｚ方向に不規則に配置されてもよい。
【0024】
各発光装置１００の構造の詳細については後述するが、各発光装置１００は内部に半導体レーザ素子を備える。支持面６２に対して平行なＸＺ平面において、各発光装置１００の寸法が最も大きい方向はＺ方向であり、各発光装置１００の寸法が最も小さい方向はＸ方向である。各発光装置１００の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、各発光装置１００の外部に取り出される。その結果、各発光装置１００は、半導体レーザ素子が収容された空間の上方から、図１Ｂに示すように、レーザビームＬを＋Ｘ方向に出射する。図１Ｂに示す太線の矢印は、レーザビームＬの進行方向を表す。レーザビームＬは、ＸＹ平面およびＸＺ平面においてコリメートされたビームであり、レーザビームＬの光軸はビームの中心軸である。レーザビームＬの出射方向は、ＸＺ平面において各発光装置１００の寸法が最も大きい方向に交差し、より具体的には直交する。
【0025】
各々がそのような構成を有する複数の発光装置１００を上記のように配置することにより、レーザビームＬの進行方向を前方として、最も前方にある発光装置１００以外の各発光装置１００から出射されたレーザビームＬは、図１Ｂに示すように、より前方に配置された発光装置１００の上方を、より前方に配置された発光装置１００に当たることなく進行する。
【0026】
したがって、各レーザビームＬが干渉しないように、複数の発光装置１００を各発光装置１００の高さを変えて配置する必要はない。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、支持基体６０Ａの支持面６２に段差を設けなくても、複数の発光装置１００を同一平面に配置できる。また、最も前方にある発光装置１００以外の各発光装置１００から出射されたレーザビームＬは、より前方に配置された発光装置１００の上方を進行するように配置されるので、発光モジュール２００Ａを小型化することができ、複数のレーザビームＬの光軸の間隔も狭くすることができる。複数のレーザビームＬは、複数の発光装置１００の各々からレーザビームＬが出射されて得られる。本明細書において、「複数のレーザビームＬの光軸の間隔」は、複数のレーザビームＬのうち、互いに隣接する任意の２つのレーザビームＬの光軸の間隔を意味する。支持面６２を高さの基準として、複数のレーザビームＬの光軸の高さは互いに等しい。本明細書において、「複数のレーザビームＬの光軸の高さは互いに等しい」とは、複数のレーザビームＬの光軸の高さのうち、最も高い光軸の高さと最も低い光軸の高さとの差が１ｍｍ以内であることを意味する。
【0027】
複数の発光装置１００は同一平面に配置されるので、複数の発光装置１００から発せられ、支持基体６０Ａが配置される平面に伝わる熱の量のばらつきを低減することができる。支持基体６０Ａが、支持面６２の下方に、Ｘ方向に延びる流路を内部に備える場合、当該流路に液体を流すことによって複数の発光装置１００の冷却の程度のばらつきを低減することができる。したがって、発光モジュール２００Ａでは、複数の発光装置１００からの放熱効率を向上させることができる。
【0028】
さらに、複数のレーザビームＬの光軸の間隔は狭いので、それに合わせて、複数のレーザビームＬがすべて入射する集光レンズ７０ＡのＺ方向における寸法を小さくすることができる。
【0029】
集光レンズ７０Ａは、図１Ａに示すように、平板部分７２と、平板部分から突出した球面状の凸レンズ部分７４と、を有する。凸レンズ部分７４はＸ方向に対して平行な光軸を有し、その光軸に対して平行に入射する光を自身の焦点に収束させる。集光レンズ７０Ａは、凸レンズ部分７４の焦点が光ファイバ８０の光入射端８０ａにほぼ一致するように配置される。集光レンズ７０Ａは、図１Ｂに示すように、＋Ｘ方向に進行する複数のレーザビームＬを、光ファイバ８０の光入射端８０ａに収束させる。このようにして、集光レンズ７０Ａは、複数のレーザビームＬを結合して光ファイバ８０に入射させることができる。光ファイバ８０は、集光レンズ７０Ａによって結合された複数のレーザビームＬを導波して光出射端８０ｂから出射する。
【0030】
単一の集光レンズ７０Ａの代わりに、速軸集光レンズおよび遅軸集光レンズを用いてもよい。速軸集光レンズはＹ方向に一様な断面形状を有するシリンドリカルレンズであり、遅軸集光レンズはＺ方向に一様な断面形状を有するシリンドリカルレンズである。速軸集光レンズおよび遅軸集光レンズを用いる例については後述する。
【0031】
集光レンズ７０Ａは、例えば、ガラス、シリコン、石英、合成石英、サファイア、透明セラミックス、シリコーン樹脂、およびプラスチックからなる群から選択される少なくとも１つの透光性材料から形成され得る。
【0032】
以上のように、発光モジュール２００Ａは、光ファイバ８０の光出射端８０ｂから、複数のレーザビームＬが結合された結合光を出射する。結合光の出力は、概略的に、各発光装置１００から出射されたレーザビームＬの出力に発光装置１００の数および結合効率を乗算した値に等しい。したがって、発光装置１００の数を増加させれば、結合光の出力を高めることができる。
【0033】
発光モジュール２００Ａにおいて、複数のレーザビームＬのうち、一部または全部のレーザビームＬの進行方向が設計上の＋Ｘ方向からずれる場合、ずれの角度が数度程度であっても、複数のレーザビームＬは効果的に結合せず、結合光の出力が低下する可能性がある。
【0034】
発光装置１００は、後述するように、発光装置１００から外部に出射されたレーザビームＬの進行方向と、設計上の進行方向である＋Ｘ方向とのずれを低減することを可能にする。レーザビームＬの進行方向と、設計上の進行方向とがなす角度は、例えば１°以下であることが好ましく、０．１°以下であることがより好ましい。
【0035】
［発光装置］
以下に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、本開示の実施形態１による発光装置の構成例を説明する。図２Ａは、本開示の例示的な実施形態１による発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示す発光装置の分解斜視図である。実施形態１において、図２Ａおよび図２Ｂに示す発光装置１００は図１Ａおよび図１Ｂに示す発光モジュール２００Ａに採用されているが、より一般的な空間結合型の発光モジュールに採用されてもよい。なお、発光装置１００を、発光モジュールに採用せずに、照明装置のような他の装置に採用してもよい。
以下に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、本開示の実施形態１による発光装置の構成例を説明する。図２Ａは、本開示の例示的な実施形態１による発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示す発光装置の分解斜視図である。実施形態１において、図２Ａおよび図２Ｂに示す発光装置１００は図１Ａおよび図１Ｂに示す発光モジュール２００Ａに採用されているが、より一般的な空間結合型の発光モジュールに採用されてもよい。なお、発光装置１００を、発光モジュールに採用せずに、照明装置のような他の装置に採用してもよい。
【0036】
発光装置１００は、図２Ｂに示すように、基板１０と、レーザ光源２０と、第１ミラー部材３０ａと、第２ミラー部材３０ｂと、を備える。発光装置１００は、さらに、図２Ｂに示すように、遅軸コリメートレンズ３０ｃと、枠体４０と、複数のワイヤ４１と、カバー５０と、を備えてもよい。第１ミラー部材３０ａは第１反射面３２ａを有し、第２ミラー部材３０ｂは第２反射面３２ｂを有する。レーザ光源２０は、半導体レーザ素子２２を有するチップオンサブマウント(Chip on Submount)型の半導体レーザ光源である。発光装置１００は、ツェナーダイオードのような保護素子および／またはサーミスタのような内部温度を測定するための温度測定素子をさらに備えてもよい。
【0037】
図２Ｃは、図２Ａに示す発光装置１００の他の分解斜視図である。図２Ｃにおいて、図２Ｂに示す複数のワイヤ４１は省略されている。図２Ｄは、図２Ｃに示す発光装置１００に含まれる枠体４０を下方から見た斜視図である。図２Ｅは、図２Ａに示す発光装置１００から第２ミラー部材３０ｂ、遅軸コリメートレンズ３０ｃ、およびカバー５０を省略した構成の上面図である。図２Ｆおよび図２Ｇは、図２Ａに示す発光装置１００から第２ミラー部材３０ｂおよび遅軸コリメートレンズ３０ｃを省略した構成の、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。図２Ｆの断面図はレーザ光源２０を横切る一方、図２Ｇの断面図はレーザ光源２０を横切らない。図２Ｈは、図２Ａに示す発光装置１００の＋Ｚ方向から見た側面図である。
【0038】
実施形態１による発光装置１００において、図２Ｆに示すように、レーザ光源２０から＋Ｚ方向に出射されたレーザビームＬは、第１反射面３２ａで＋Ｙ方向に反射される。第１反射面３２ａで＋Ｙ方向に反射されたレーザビームＬは、図２Ｈに示すように、第２反射面３２ｂで＋Ｘ方向に反射される。そのような構成により、発光装置１００は、半導体レーザ素子２２が収容された空間の上方からレーザビームＬを出射することができる。レーザビームＬの出射方向は、ＸＺ平面において発光装置１００の寸法が最も大きい方向に交差し、より具体的には直交する。その結果、前述したように、複数の発光装置１００を、同一平面上に、複数のレーザビームＬの光軸の間隔が縮まるように配置することが可能になる。
【0039】
さらに、実施形態１による発光装置１００において、第２ミラー部材３０ｂの位置および向きを適切に調整することにより、発光装置１００から外部に出射されたレーザビームＬと、設計上の進行方向である＋Ｘ方向とのずれを低減することができる。その結果、発光モジュール２００Ａにおいて、＋Ｘ方向に進行する複数のレーザビームＬを集光レンズ７０Ａによって効果的に結合させて高出力の結合光を出力することが可能になる。
【0040】
本明細書において、レーザ光源２０から出射されたレーザビームＬの進行方向を「第１方向」とも称し、第１反射面３２ａで反射されたレーザビームＬの進行方向を「第２方向」とも称し、第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬの進行方向を「第３方向」とも称する。実施形態１において、第１方向は＋Ｚ方向であり、第２方向は＋Ｙ方向であり、第３方向は＋Ｘ方向であるが、これらの３つの方向に限定されない。第１方向および第２方向は互いに交差していれば、互いに直交してもよいし、直交しなくてもよい。第３方向は第１方向に延びる直線および第２方向に延びる直線の両方を含む平面に交差していれば、当該平面に直交してもよいし、直交しなくてもよい。
【0041】
以下に、発光装置１００の各構成要素を説明する。
【0042】
＜基板１０＞
基板１０は、図２Ｃに示すように、実装面１２および下面１４を有する。実装面１２の法線方向は＋Ｙ方向である。本明細書において、面の法線方向とは、面の垂直方向であって、当該面を有する物体から離れる方向を意味する。図２Ｃに示す例において、基板１０は矩形の平板形状を有するが、この形状に限定されない。基板１０は、例えば、多角形、円形または楕円形の平板形状を有してもよい。基板１０の下面１４は、支持基体６０Ａの支持面６２に、例えば、はんだ材のような無機接合部材を介して接合される。
基板１０は、図２Ｃに示すように、実装面１２および下面１４を有する。実装面１２の法線方向は＋Ｙ方向である。本明細書において、面の法線方向とは、面の垂直方向であって、当該面を有する物体から離れる方向を意味する。図２Ｃに示す例において、基板１０は矩形の平板形状を有するが、この形状に限定されない。基板１０は、例えば、多角形、円形または楕円形の平板形状を有してもよい。基板１０の下面１４は、支持基体６０Ａの支持面６２に、例えば、はんだ材のような無機接合部材を介して接合される。
【0043】
基板１０は、例えば、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である材料から形成され得る。そのような高い熱伝導率を有する基板１０により、駆動時にレーザ光源２０から発せられる熱を、基板１０を介して図１Ａおよび図１Ｂに示す支持基体６０Ａに効果的に伝えることができる。基板１０は、例えば、支持基体６０Ａと同じ材料から形成され得る。基板１０のＸ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり得る。
【0044】
＜レーザ光源２０＞
レーザ光源２０は、図２Ｃに示すように、基板１０の実装面１２によって支持されている。レーザ光源２０は、サブマウント２１と、サブマウント２１によって支持される端面出射型の半導体レーザ素子２２と、レンズ支持部材２３と、速軸コリメートレンズ２４と、を備える。半導体レーザ素子２２は、サブマウント２１を介して、基板１０の実装面１２によって支持されている。半導体レーザ素子２２は、第１反射面３２ａに向けてレーザビームＬを出射するように配置される。レンズ支持部材２３は、半導体レーザ素子２２を跨ぐ形状を有する。レンズ支持部材２３は、端面によって速軸コリメートレンズ２４を支持する。レーザ光源２０の構成要素を発光装置１００の構成要素として扱ってもよい。
レーザ光源２０は、図２Ｃに示すように、基板１０の実装面１２によって支持されている。レーザ光源２０は、サブマウント２１と、サブマウント２１によって支持される端面出射型の半導体レーザ素子２２と、レンズ支持部材２３と、速軸コリメートレンズ２４と、を備える。半導体レーザ素子２２は、サブマウント２１を介して、基板１０の実装面１２によって支持されている。半導体レーザ素子２２は、第１反射面３２ａに向けてレーザビームＬを出射するように配置される。レンズ支持部材２３は、半導体レーザ素子２２を跨ぐ形状を有する。レンズ支持部材２３は、端面によって速軸コリメートレンズ２４を支持する。レーザ光源２０の構成要素を発光装置１００の構成要素として扱ってもよい。
【0045】
半導体レーザ素子２２は、出射面からレーザビームＬを出射する。当該出射面はＸ方向に延び、ＸＹ平面に対して平行な平面である。その場合、半導体レーザ素子２２から＋Ｚ方向に出射されたレーザビームＬは、ＹＺ平面において相対的に速く広がり、ＸＺ平面において相対的に遅く広がる。レーザビームＬの速軸方向はＹ方向に対して平行であり、遅軸方向はＸ方向に対して平行である。半導体レーザ素子２２から出射されたレーザビームＬは、ＸＹ平面においてＹ方向が長軸でありＸ方向が短軸である楕円形状を有する。
【0046】
速軸コリメートレンズ２４は、その焦点が半導体レーザ素子２２の出射面内の発光点の中心にほぼ一致するように配置される。速軸コリメートレンズ２４は、半導体レーザ素子２２から＋Ｚ方向に出射されたレーザビームＬをＹＺ平面において速軸方向にコリメートする。本明細書において、「コリメートする」とは、レーザビームＬを平行光にすることだけではなく、レーザビームＬの広がり角を低減することも意味する。
【0047】
上記のことから、レーザ光源２０は、速軸コリメートレンズ２４からレーザビームＬを＋Ｚ方向に出射する。レーザ光源２０から出射されるレーザビームＬは、ＹＺ平面においてコリメートされているが、ＸＺ平面においてコリメートされていない。レーザ光源２０の具体的な構成について後述する。
【0048】
レーザ光源２０に含まれる半導体レーザ素子２２は、図２Ｆに示すように、基板１０、枠体４０、およびカバー５０によって封止されている。この封止は気密封止であることが好ましい。気密封止による効果は、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザビームＬの波長が短くなるほど高くなる。気密封止されず、半導体レーザ素子２２の出射面が外気に接している構成では、レーザビームＬの波長が短くなるほど、集塵によって動作中に出射面の劣化が進行していく可能性が高くなるからである。
【0049】
なお、端面出射型の半導体レーザ素子２２の代わりに、ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）素子のような面発光型の半導体レーザ素子を用いてもよい。面発光型の半導体レーザ素子は、当該半導体レーザ素子から出射されたレーザビームが＋Ｚ方向に進行するように配置される。
【0050】
＜第１ミラー部材３０ａおよび第２ミラー部材３０ｂ＞
第１ミラー部材３０ａは、図２Ｃに示すように、基板１０の実装面１２によって支持されている。第１ミラー部材３０ａは、Ｘ方向に一様な断面形状を有する。当該断面形状は概略的に三角形である。第１ミラー部材３０ａは、下面と、背面と、下面および背面を繋ぐ斜面とを有する。下面はＸＺ平面に対して平行であり、背面はＸＹ平面に対して平行である。当該斜面の法線方向は、ＹＺ平面に対して平行な方向であって、＋Ｙ方向と鋭角をなし、かつ－Ｚ方向と鋭角をなす方向である。第１ミラー部材３０ａの下面と斜面とがなす角度は４５°であるが、この角度に限定されず例えば３０°以上６０°以下であってもよい。
第１ミラー部材３０ａは、図２Ｃに示すように、基板１０の実装面１２によって支持されている。第１ミラー部材３０ａは、Ｘ方向に一様な断面形状を有する。当該断面形状は概略的に三角形である。第１ミラー部材３０ａは、下面と、背面と、下面および背面を繋ぐ斜面とを有する。下面はＸＺ平面に対して平行であり、背面はＸＹ平面に対して平行である。当該斜面の法線方向は、ＹＺ平面に対して平行な方向であって、＋Ｙ方向と鋭角をなし、かつ－Ｚ方向と鋭角をなす方向である。第１ミラー部材３０ａの下面と斜面とがなす角度は４５°であるが、この角度に限定されず例えば３０°以上６０°以下であってもよい。
【0051】
第１ミラー部材３０ａは、上記の斜面に、平面状の第１反射面３２ａを有する。第１反射面３２ａは基板１０の実装面１２に対して傾斜し、斜め上方を向く。本明細書において、斜め上方とは、＋Ｙ方向と３０°以上６０°以下の角度をなす方向を意味する。第１反射面３２ａがレーザ光源２０から出射されたレーザビームＬを受けることができ、かつ、第１反射面３２ａの法線方向が＋Ｙ方向と３０°以上６０°以下の角度をなす方向であれば、第１反射面３２ａの法線方向は、ＹＺ平面に対して平行であってもよいし、平行でなくてもよい。
【0052】
第１反射面３２ａは、図２Ｆに示すように、レーザ光源２０から出射されたレーザビームＬを反射してレーザビームＬの進行方向を、基板１０の実装面１２から離れる方向に変化させる。基板１０の実装面１２から離れる方向であるレーザビームＬの進行方向と、実装面１２の法線方向とがなす角度は、例えば、０°以上５°以下であり得る。当該角度には５°の許容範囲があるので、第１ミラー部材３０ａの位置および向きを、第２ミラー部材３０ｂの位置および向きほど厳密に調整する必要はない。
【0053】
第２ミラー部材３０ｂは、図２Ｂに示すように、カバー５０の上面５２によって第１ミラー部材３０ａと離隔して支持されている。第２ミラー部材３０ｂは、Ｚ方向に一様な断面形状を有する。当該断面形状は概略的に台形である。第２ミラー部材３０ｂは、上面と、下面と、上面および下面を繋ぐ斜面とを有する。上面および下面の各々は、ＸＺ平面に対して平行である。下面のＺ方向における寸法は、上面のＺ方向における寸法に等しい。一方で、下面のＸ方向における寸法は、上面のＸ方向における寸法よりも小さい。斜面の法線方向は、ＸＹ平面に対して平行な方向であって、＋Ｘ方向と鋭角をなし、かつ－Ｙ方向と鋭角をなす方向である。第２ミラー部材３０ｂの上面と斜面とがなす角度は４５°であるが、この角度に限定されず例えば３０°以上６０°以下であってもよい。第２ミラー部材３０ｂの上面と斜面とがなす角度は、第１ミラー部材３０ａの下面と斜面とがなす角度に等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【0054】
第２ミラー部材３０ｂは、上記の斜面に、平面状の第２反射面３２ｂを有する。第２反射面３２ｂの少なくとも一部は、第１反射面３２ａの少なくとも一部の上方に位置する。第２反射面３２ｂは、第１反射面３２ａで反射されたレーザビームＬを反射して、図２Ｈに示すように、レーザビームＬの進行方向を＋Ｘ方向に変化させる。第２反射面３２ｂで＋Ｘ方向に反射されたレーザビームＬの進行方向は、レーザ光源２０から＋Ｚ方向に出射されたレーザビームＬの進行方向に交差し、より具体的には直交する。
【0055】
第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬについては、その進行方向が変化するとともに、その形状は、ＹＺ平面においてＹ方向が長軸でありＺ方向が短軸である楕円形状になる。図１Ｂに示す例において、複数の発光装置１００は、段階的に－Ｚ方向にシフトするように配置されている。この例において、第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬの形状は、ＹＺ平面においてＺ方向が短軸の楕円形状である。したがって、少ないシフト量で複数の発光装置１００を配置することができ、その結果、発光モジュール２００Ａを小型化することが可能になる。
【0056】
レーザ光源２０から出射されたレーザビームＬは、第１反射面３２ａおよび第２反射面３２ｂでこの順に反射される。その結果、前述したように、発光装置１００は、半導体レーザ素子２２が収容された空間の上方からレーザビームＬを出射することができる。レーザビームＬの出射方向は、ＸＺ平面において発光装置１００の寸法が最も大きい方向に交差し、より具体的には直交する。
【0057】
第２ミラー部材３０ｂの下面と、カバー５０の上面５２との間には、図２Ｈに示すように、第１樹脂層３４ａが存在している。第１樹脂層３４ａは、第２ミラー部材３０ｂの下面を硬化前の樹脂を介してカバー５０の上面５２に接触させた状態で、樹脂を硬化することによって形成される。樹脂は、例えば、加熱することによって硬化される熱硬化性樹脂、または紫外線もしくは可視光の照射によって硬化される光硬化性樹脂であり得る。樹脂を硬化する前には以下のアクティブアライメントが行われる。すなわち、レーザ光源２０にレーザビームＬを出射させた状態で、第２反射面３２ｂがレーザビームＬの進行方向を＋Ｘ方向に変化させるように、第２ミラー部材３０ｂの位置および向きが適切に調整される。そのような調整は、発光装置１００を、図１Ａおよび図１Ｂに示す支持基体６０Ａの支持面６２に配置した後、第２ミラー部材３０ｂを保持装置によって保持しながら行われ得る。このようにして、発光装置１００から外部に出射されたレーザビームＬの進行方向と、設計上の進行方向である＋Ｘ方向とのずれを低減することができる。
【0058】
樹脂を硬化する前に、Ｙ軸またはＺ軸を回転軸として第２ミラー部材３０ｂを回転させてその向きを調整することにより、レーザビームＬの進行方向を調整することができる。Ｚ軸を回転軸として第２ミラー部材３０ｂを回転させることにより、レーザビームＬの進行方向を上下に変化させることができる。Ｙ軸を回転軸として第２ミラー部材３０ｂを回転させることにより、レーザビームＬの進行方向を正面方向として、レーザビームＬの進行方向を左右に変化させることができる。
【0059】
さらに樹脂を硬化する前に、第２ミラー部材３０ｂのＸ方向における位置を調整することにより、レーザビームＬの光軸の高さを調整することができる。第２ミラー部材３０ｂを＋Ｘ方向にシフトさせることにより、レーザビームＬの光軸の高さを小さくし、第２ミラー部材３０ｂを－Ｘ方向にシフトさせることにより、レーザビームＬの光軸の高さを大きくすることができる。
【0060】
実施形態１による発光装置１００とは異なり、第２ミラー部材３０ｂの位置および向きを調整せずにカバー５０の上面５２に固定した構成では、第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬの進行方向が必ずしも＋Ｘ方向に対して平行でない場合がある。その場合でも、第２ミラー部材３０ｂと遅軸コリメートレンズ３０ｃとの間にウェッジを配置することにより、第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬの進行方向を＋Ｘ方向に向けることができる。ウェッジは、遅軸コリメートレンズ３０ｃから出射したレーザビームＬが入射できる位置に配置してもよい。
【0061】
ウェッジは、互いに反対側に位置する光入射面および光反射面を有する。当該光入射面の法線方向は－Ｘ方向に対して平行であり、当該光出射面の法線方向は、ＸＹ平面に対して平行な方向であって、＋Ｘ方向と鋭角をなし、かつ＋Ｙ方向または－Ｙ方向と鋭角をなす方向である。互いに平行ではない光入射面および光入射面での屈折に起因して、ウェッジは、自身を透過するレーザビームＬの進行方向を変化させることができる。しかしながら、ウェッジを用いる場合、レーザビームＬの進行方向を＋Ｘ方向に向けるために、光出射面の法線方向が互いに異なる複数のウェッジを用意し、当該複数のウェッジから、光出射面の法線方向が適切な方向であるウェッジを選択する必要がある。
【0062】
これに対して、実施形態１による発光装置１００では、第２ミラー部材３０ｂを適切な位置および向きに配置することにより、第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬの進行方向を＋Ｘ方向に向けることができる。実施形態１による発光装置１００では、上面と斜面とがなす角度が互いに異なる複数の第２ミラー部材３０ｂを用意し、当該複数の第２ミラー部材３０ｂから適切な角度の第２ミラー部材３０ｂを選択する必要はない。
【0063】
図２Ｂおよび図２Ｃに示すミラー部材３０ａ、３０ｂは、例えば、斜面を有する台と、当該斜面上に別途形成される反射面とを備え得る。台は、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、セラミックス、プラスチック、シリコン、金属、シリコーン樹脂、および誘電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。反射面は、例えば、誘電体多層膜および金属材料などの反射性材料から形成され得る。この反射面が、図２Ｂおよび図２Ｃに示す反射面３２ａ、３２ｂに相当する。
【0064】
あるいは、ミラー部材３０ａ、３０ｂは、例えば、斜面を有する台を備え、当該台は上記の反射性材料から形成されていてもよい。この場合、当該台の斜面が、反射面３２ａ、３２ｂに相当する。
【0065】
＜遅軸コリメートレンズ３０ｃ＞
遅軸コリメートレンズ３０ｃは、図２Ｂに示すように、カバー５０の上面５２によって支持されている。遅軸コリメートレンズ３０ｃは、図２Ｈに示すように、第２反射面３２ｂから＋Ｘ方向に離れて位置する。遅軸コリメートレンズ３０ｃは、Ｚ方向に一様な断面形状を有するシリンドリカルレンズである。遅軸コリメートレンズ３０ｃは、その焦点が図２Ｆに示す半導体レーザ素子２２の出射面内の発光点の中心にほぼ一致するように支持されている。ただし、レーザビームＬは第１反射面３２ａおよび第２反射面３２ｂでこの順に反射されるので、焦点の位置の調整は、レーザビームＬの光路が直線ではなく折れ線であることおよび／または光学的距離を考慮した上で行われる。
遅軸コリメートレンズ３０ｃは、図２Ｂに示すように、カバー５０の上面５２によって支持されている。遅軸コリメートレンズ３０ｃは、図２Ｈに示すように、第２反射面３２ｂから＋Ｘ方向に離れて位置する。遅軸コリメートレンズ３０ｃは、Ｚ方向に一様な断面形状を有するシリンドリカルレンズである。遅軸コリメートレンズ３０ｃは、その焦点が図２Ｆに示す半導体レーザ素子２２の出射面内の発光点の中心にほぼ一致するように支持されている。ただし、レーザビームＬは第１反射面３２ａおよび第２反射面３２ｂでこの順に反射されるので、焦点の位置の調整は、レーザビームＬの光路が直線ではなく折れ線であることおよび／または光学的距離を考慮した上で行われる。
【0066】
第１反射面３２ａで＋Ｙ方向に反射されたレーザビームＬは、ＹＺ平面においてコリメートされているが、ＸＹ平面においてコリメートされていない。したがって、第２反射面３２ｂで＋Ｘ方向に反射されたレーザビームＬは、図２Ｈに示すように、ＸＹ平面において広がりながら進行する。図２Ｈに示す破線によって囲まれた領域は、レーザビームＬの進行方向に対して垂直な任意の平面においてレーザビームＬの強度がそのピーク強度の１／ｅ２以上である領域である。ｅは自然対数の底である。
【0067】
遅軸コリメートレンズ３０ｃは、第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬをＸＹ平面において遅軸方向にコリメートする。第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬの遅軸方向は、図２Ｈに示すようにＹ方向に対して平行である。これに対して、図２Ｆに示すレーザ光源２０から出射されたレーザビームＬの遅軸方向は、Ｘ方向に対して平行である。すなわち、第２反射面３２ｂで反射されたレーザビームＬの遅軸方向は、レーザ光源２０から出射されたレーザビームＬの遅軸方向に交差し、より具体的には直交する。
【0068】
遅軸コリメートレンズ３０ｃの下面と、カバー５０の上面５２との間には、図２Ｈに示すように、第２樹脂層３４ｂが存在している。第２樹脂層３４ｂは、遅軸コリメートレンズ３０ｃの下面をカバー５０の上面５２に硬化前の樹脂を介して接触させた状態で、樹脂を硬化することによって形成される。樹脂を硬化する前には以下のアクティブアライメントが行われる。すなわち、レーザ光源２０にレーザビームＬを出射させた状態で、遅軸コリメートレンズ３０ｃがレーザビームＬを遅軸方向にコリメートするように、遅軸コリメートレンズ３０ｃの位置および向きが適切に調整される。そのような調整は、発光装置１００を、図１Ａおよび図１Ｂに示す支持基体６０Ａの支持面６２に配置した後、遅軸コリメートレンズ３０ｃを保持装置によって保持しながら行われ得る。
【0069】
遅軸コリメートレンズ３０ｃは、第２反射面３２ｂから＋Ｘ方向に離れて位置していれば、必ずしもカバー５０によって支持される必要はない。発光装置１００は、枠体４０よりも＋Ｘ方向に位置する支持台を備えてもよく、当該支持台によって遅軸コリメートレンズ３０ｃが支持されていてもよい。
【0070】
あるいは、図１Ａおよび図１Ｂに示す発光モジュール２００Ａにおいて、発光装置１００から出射されたレーザビームＬの進行方向を前方として、最も前方の発光装置１００以外の各発光装置１００の遅軸コリメートレンズ３０ｃを、１つ前方の発光装置１００のカバー５０または１つ前方の発光装置１００の第２ミラー部材３０ｂによって支持してもよい。最も前方の発光装置１００の遅軸コリメートレンズ３０ｃは、上記の支持台によって支持してもよい。
【0071】
＜枠体４０＞
枠体４０は、図２Ｂに示すように基板１０の実装面１２の周囲に位置し、図２Ａに示すようにカバー５０を支持する。枠体４０は、図２Ｂに示すように、レーザ光源２０および第１ミラー部材３０ａを囲む。枠体４０は、図２Ｃに示すように、内側面から内側に突出した突出部４３を有する。図２Ｅに示す例において、突出部４３は、サブマウント２１の両側面および背面に向けて突出している。突出部４３は、さらに、サブマウント２１の正面に向けて突出していてもよい。また、突出部４３は、両側面にのみ突出していてもよい。サブマウント２１の正面は、半導体レーザ素子２２の出射面と同じ側に位置し、サブマウント２１の背面は、半導体レーザ素子２２の出射面とは反対側に位置する。サブマウント２１の両側面は、サブマウント２１の正面および背面を繋ぐ。
枠体４０は、図２Ｂに示すように基板１０の実装面１２の周囲に位置し、図２Ａに示すようにカバー５０を支持する。枠体４０は、図２Ｂに示すように、レーザ光源２０および第１ミラー部材３０ａを囲む。枠体４０は、図２Ｃに示すように、内側面から内側に突出した突出部４３を有する。図２Ｅに示す例において、突出部４３は、サブマウント２１の両側面および背面に向けて突出している。突出部４３は、さらに、サブマウント２１の正面に向けて突出していてもよい。また、突出部４３は、両側面にのみ突出していてもよい。サブマウント２１の正面は、半導体レーザ素子２２の出射面と同じ側に位置し、サブマウント２１の背面は、半導体レーザ素子２２の出射面とは反対側に位置する。サブマウント２１の両側面は、サブマウント２１の正面および背面を繋ぐ。
【0072】
枠体４０は、図２Ｃに示すように、第１上面４２ａと、第２上面４２ｂとを有する。第２上面４２ｂは突出部４３の上面であり、第１上面４２ａよりも下方に位置し、上面視で第１上面４２ａによって囲まれる。図２Ｅに示すように、第２上面４２ｂは概略的にＵ字形状を有する。
【0073】
第１上面４２ａには、第１接合領域４６ａ、および第１接合領域４６ａを囲む外側領域４７が設けられている。第１接合領域４６ａおよび外側領域４７の各々は概略的に矩形環状の形状を有する。第１接合領域４６ａは、カバー５０および枠体４０を、はんだ材のような無機接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。外側領域４７は、カバー５０を接合する無機接合部材が外側領域４７を越えて流れ出る可能性を低減する。第１接合領域４６ａおよび外側領域４７は、図２Ｅに示すように、上面視で、レーザ光源２０および第１ミラー部材３０ａを囲む。第１上面４２ａには、さらに、第１接合領域４６ａおよび外側領域４７よりも－Ｚ方向において、互いに電気的に絶縁された第１導電領域４８ａおよび第２導電領域４８ｂが設けられている。
【0074】
第２上面４２ｂには、互いに電気的に絶縁された第３導電領域４８ｃおよび第４導電領域４８ｄが設けられている。第３導電領域４８ｃは、図２Ｇに示すように、内部配線４５を介して第１導電領域４８ａに電気的に接続されている。同様に、第４導電領域４８ｄは、他の内部配線を介して第２導電領域４８ｂに電気的に接続されている。
【0075】
図２Ｇに示す例において、内部配線４５は、第１導電領域４８ａに接触し、Ｙ方向に延びる複数の第１部分と、第３導電領域４８ｃに接触し、Ｙ方向に延びる複数の第２部分とを備える。第１部分の数は複数である必要はなく、１個であってもよい。第２部分の数についても同様である。内部配線４５は、さらに、複数の第１部分および複数の第２部分に接触し、Ｚ方向に延びる第３部分を備える。ただし、内部配線４５のうち、第１および第２部分の形状は、図２Ｇに示す例に限定されない。枠体４０が複数の層から形成された積層構造を有する場合、第１および第２部分の形状は直線状ではなく、階段状であってもよい。
【0076】
図２Ｅに示すように、上面視で、レーザ光源２０および第１ミラー部材３０ａは、第３導電領域４８ｃのＺ方向に延びる部分と、第４導電領域４８ｄのＺ方向に延びる部分との間に位置する。第３導電領域４８ｃは、図２Ｂに示す複数のワイヤ４１のうち、一部のワイヤ４１を介して、半導体レーザ素子２２に電気的に接続されている。第４導電領域４８ｄは、サブマウント２１の上面および図２Ｂに示す残りのワイヤ４１を介して、半導体レーザ素子２２に電気的に接続されている。したがって、第１導電領域４８ａと第２導電領域４８ｂとの間に電圧を印加することにより、レーザ光源２０に給電することができる。
【0077】
枠体４０は、さらに、図２Ｄに示すように、第１下面４４ａと、第２下面４４ｂとを有する。第２下面４４ｂは突出部４３の下面を部分的に有し、第１下面４４ａよりも上方に位置し、－Ｙ方向から見る下面視で第１下面４４ａによって囲まれる。第２下面４４ｂは、概略的に矩形環状の形状を有する。図２Ｃに示す基板１０の一部または全部は、第１下面４４ａと第２下面４４ｂとの段差によって囲まれた空間に収容される。枠体４０を透過して見たとき、第２下面４４ｂの外周は、上面視で、基板１０の実装面１２の外周を囲み、第２下面４４ｂの内周は、上面視で、基板１０の実装面１２の外周によって囲まれる。
【0078】
第１下面４４ａの全体には、第２接合領域４６ｂが設けられている。第２接合領域４６ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示す支持基体６０Ａおよび枠体４０を、はんだ材のような無機接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。第２下面４４ｂの全体には、第３接合領域４６ｃが設けられている。第３接合領域４６ｃは、基板１０の実装面１２の周縁領域に、ろう材のような無機接合部材を介し接合される。第３接合領域４６ｃは、基板１０および枠体４０を、無機接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。ろう材の融点は、はんだ材の融点よりも高い。したがって、ろう材を加熱して基板１０および枠体４０を接合し、次に、はんだ材を加熱して基板１０およびレーザ光源２０を接合する場合、はんだ材に加えられる熱が原因で基板１０および枠体４０の接合が外れる可能性を低減できる。
【0079】
図２Ｄに示す例において、第１下面４４ａの全体に第２接合領域４６ｂが設けられているが、第１下面４４ａの一部に第２接合領域４６ｂが設けられていてもよい。同様に、図２Ｄに示す例において、第２下面４４ｂの全体に第３接合領域４６ｃが設けられているが、第２下面４４ｂの一部に第３接合領域４６ｃが設けられていてもよい。あるいは、第１下面４４ａに第２接合領域４６ｂが設けられていなくてもよいし、第２下面４４ｂに第３接合領域４６ｃが設けられていなくてもよい。第１下面４４ａに第２接合領域４６ｂが設けられていない場合、枠体４０および支持基体６０Ａは接合されず、基板１０の下面１４のみで、基板１０および支持基体６０Ａが接合される。
【0080】
図２Ｆに示す例において、枠体４０の第１下面４４ａは、基板１０の下面１４と同一平面に位置する。枠体４０の第１下面４４ａは、基板１０の下面１４よりも上方に位置していてもよい。あるいは、基板１０および支持基体６０Ａを、無機接合部材を介して接合する際に妨げにならないのであれば、枠体４０の第１下面４４ａは、基板１０の下面１４よりも下方に位置していてもよい。
【0081】
枠体４０は、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示す支持基体６０Ａと同様に、前述のセラミックスから形成され得る。枠体４０のＸ方向における寸法は、例えば３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、Ｙ方向における最大の寸法は、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり得る。
【0082】
接合領域４６ａ～４６ｃ、外側領域４７、および導電領域４８ａ～４８ｄは、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、およびＰｄなどからなる群から選択される少なくとも１つの金属材料から形成され得る。接合領域４６ａ、外側領域４７、および導電領域４８ａ～４８ｄは、例えば、上面４２ａ、４２ｂの全体に金属膜を設け、当該金属膜をエッチングによってパターニングすることにより、形成され得る。
【0083】
内部配線４５の配線抵抗値は、５ｍΩ以下であることが好ましく、１ｍΩ以下であることがより好ましい。内部配線４５は導電性の材料から形成される。内部配線４５の材料はＣｕＷであることが好ましい。その場合、基板１０の材料は例えばＣｕであり、枠体４０の材料は例えばＡｌＮであり得る。
【0084】
＜カバー５０＞
カバー５０は、図２Ｂに示すように、上面５２および下面５４を有する。カバー５０の下面５４は基板１０の実装面１２に対向し、カバー５０の上面５２はカバー５０の下面５４の反対側に位置する。本明細書において、カバー５０の下面５４を「対向面」とも称する。カバー５０は、半導体レーザ素子２２および第１ミラー部材３０ａの上方に位置する。
カバー５０は、図２Ｂに示すように、上面５２および下面５４を有する。カバー５０の下面５４は基板１０の実装面１２に対向し、カバー５０の上面５２はカバー５０の下面５４の反対側に位置する。本明細書において、カバー５０の下面５４を「対向面」とも称する。カバー５０は、半導体レーザ素子２２および第１ミラー部材３０ａの上方に位置する。
【0085】
カバー５０は、基板１０および枠体４０とともにレーザ光源２０を封止する封止部材として機能する。カバー５０は、さらに、第２ミラー部材３０ｂおよび遅軸コリメートレンズ３０ｃを支持する支持部材として機能する。
【0086】
カバー５０は、第１反射面３２ａで反射されたレーザビームＬを透過させる。より具体的には、カバー５０は、図２Ｃに示すように透光部分５６を有し、透光部分５６は、第１反射面３２ａで反射されたレーザビームＬを透過させる。
【0087】
カバー５０は、下面５４のうち、レーザビームＬが透過する透光部分５６の少なくとも周囲に遮光膜５８を有する。図２Ｃに示す例において、透光部分５６は矩形形状を有するが、この形状に限定されない。透光部分５６の形状は、例えば、円形であってもよいし、楕円形であってもよい。
【0088】
あるいは、カバー５０は、下面５４のうち、透光部分５６の少なくとも周囲の一部に遮光膜５８を有していてもよい。例えば、透光部分５６の端の一部が下面５４の端の一部に一致する場合、遮光膜５８は、下面５４のうち、以下の領域の少なくとも一部に設けられ得る。当該領域は、下面５４において、透光部分５６の端のうち、上記の一部以外の残りの部分に隣接する領域である。
【0089】
遮光膜５８は、発光装置１００の内部で生じるレーザビームＬ以外の迷光が発光装置１００の外部に漏れる可能性を低減する。遮光膜５８は、さらに、図２Ｈに示す樹脂層３４ａ、３４ｂを紫外線または可視光の照射によって形成する際に、紫外線または可視光がレーザ光源２０に到達する可能性を低減する。遮光膜５８は、さらに、発光装置１００の外部に出射されたレーザビームＬの戻り光がレーザ光源２０に到達する可能性を低減する。紫外線もしくは可視光または戻り光による照射を低減できれば、レーザ光源２０は損傷しにくくなる。
【0090】
図２Ｃに示す例において、遮光膜５８は、下面５４のうち、透光部分５６以外の領域の全体に設けられている。そのように設けられた遮光膜５８は、上記の迷光が発光装置１００の外部に漏れる可能性、および上記の紫外線もしくは可視光または上記の戻り光がレーザ光源２０に到達する可能性をさらに低減する。
【0091】
カバー５０のうち、レーザビームＬを透過させる透光部分５６は、レーザビームＬに対して、例えば６０％以上の透過率を有し、好ましくは８０％以上の透過率を有し得る。カバー５０のうち、残りの部分はそのような透光性を有してもよいし、有していなくてもよい。
【0092】
カバー５０は、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示す集光レンズ７０Ａと同様に、前述の透光性材料から形成され得る。カバー５０のＸ方向における寸法は、例えば３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり得る。
【0093】
遮光膜５８は、例えば、接合領域４６ａ～４６ｃ、外側領域４７、および導電領域４８ａ～４８ｄと同様に、前述の金属材料から形成され得る。遮光膜５８は、接合領域４６ａ～４６ｃ、外側領域４７、および導電領域４８ａ～４８ｄと同様に、例えば、カバー５０の下面５４の全体に金属膜を設け、当該金属膜をエッチングによってパターニングすることにより、形成され得る。
【0094】
遮光膜５８の周縁領域は、枠体４０の第１上面４２ａに設けられた第１接合領域４６ａに、はんだ材のような無機接合部材を介して接合される。遮光膜５８が上記の金属材料から形成される場合、遮光膜５８は、カバー５０および枠体４０を、無機接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。
【0095】
なお、図２Ａから図２Ｃに示す例において、カバー５０は平板形状を有するが、この形状に限定されない。発光装置１００から枠体４０が除去された構成において、基板１０は平板形状を有し、カバー５０は下部が開放された箱形状を有していてもよい。そのような形状の場合、基板１０およびカバー５０は、カバー５０の下面を基板１０の実装面１２の周縁領域によって支持するように接合される。あるいは、発光装置１００において、カバー５０は下部が開放された箱形状を有していてもよい。そのような形状の場合、枠体４０およびカバー５０は、カバー５０の下面を枠体４０の第１上面４２ａによって支持するように接合される。
【0096】
以上のことから、実施形態１による発光装置１００は、半導体レーザ素子２２が収容された空間の上方からレーザビームＬを出射することができる。レーザビームＬの出射方向は、ＸＺ平面において各発光装置１００の寸法が最も大きい方向に交差し、より具体的には直交する。その結果、前述したように、複数の発光装置１００を、複数の発光装置１００から出射された複数のレーザビームＬの光軸の間隔が縮まるように配置することができる。
【0097】
さらに、実施形態１による発光装置１００において、発光装置１００から外部に出射されたレーザビームＬの進行方向と、設計上の進行方向である＋Ｘ方向とのずれを低減することができる。その結果、図１Ａおよび図１Ｂに示す発光モジュール２００Ａにおいて、複数のレーザビームＬを集光レンズ７０Ａによって効果的に結合して光ファイバ８０に入射させることができる。
【0098】
発光装置１００は、例えば、以下のようにして製造され得る。最初の工程において、基板１０、レーザ光源２０、第１ミラー部材３０ａ、第２ミラー部材３０ｂ、遅軸コリメートレンズ３０ｃ、枠体４０、複数のワイヤ４１、およびカバー５０が用意される。次の工程において、枠体４０が基板１０に接合される。次の工程において、レーザ光源２０および第１ミラー部材３０ａが、基板１０の実装面１２に設けられる。次の工程において、レーザ光源２０に給電するための複数のワイヤ４１が設けられる。次の工程において、カバー５０が枠体４０に接合される。次の工程において、第２ミラー部材３０ｂの下面をカバー５０の上面５２に硬化前の樹脂を介して接触させた状態で、アクティブアライメントが行われる。次の工程において、樹脂を硬化して第２ミラー部材３０ｂとカバー５０との間に第１樹脂層３４ａが形成される。次の工程において、遅軸コリメートレンズ３０ｃの下面をカバー５０の上面５２に硬化前の樹脂を介して接触させた状態で、アクティブアライメントが行われる。次の工程において、樹脂を硬化して遅軸コリメートレンズ３０ｃとカバー５０との間に第２樹脂層３４ｂが形成される。
【0099】
（発光装置１００の変形例）
次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、実施形態１による発光装置１００の変形例１および変形例２をそれぞれ説明する。図３Ａは、実施形態１による発光装置１００の変形例１の構成を模式的に示す＋Ｚ方向から見た側面図である。図３Ａに示す発光装置１１０が実施形態１による発光装置１００とは異なる点は、発光装置１１０が、図２Ａに示す遅軸コリメートレンズ３０ｃを備えず、かつ図２Ａに示す第２ミラー部材３０ｂの代わりに図３Ａに示す第２ミラー部材３０ｄを備えることである。
次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、実施形態１による発光装置１００の変形例１および変形例２をそれぞれ説明する。図３Ａは、実施形態１による発光装置１００の変形例１の構成を模式的に示す＋Ｚ方向から見た側面図である。図３Ａに示す発光装置１１０が実施形態１による発光装置１００とは異なる点は、発光装置１１０が、図２Ａに示す遅軸コリメートレンズ３０ｃを備えず、かつ図２Ａに示す第２ミラー部材３０ｂの代わりに図３Ａに示す第２ミラー部材３０ｄを備えることである。
【0100】
第２ミラー部材３０ｄは、Ｚ方向において一様な断面形状を有する。第２ミラー部材３０ｄは、図３Ａに示すように、曲面状の第２反射面３２ｄを有する。第２反射面３２ｄのＸＹ平面における曲線は、例えば放物線であり得る。第２ミラー部材３０ｄは、放物線の焦点が図２Ｆに示す半導体レーザ素子２２の出射面内の発光点の中心にほぼ一致するように、カバー５０の上面５２によって支持されている。その結果、第２反射面３２ｄは、第１反射面３２ａで反射されてＸＹ平面において広がりながら＋Ｙ方向に進行するレーザビームＬを、図３Ａに示すように、ＸＹ平面において遅軸方向にコリメートした状態で＋Ｘ方向に反射する。第２反射面３２ｄのＸＹ平面における曲線が放物線であれば、レーザビームＬの広がりを低減するだけでなく、レーザビームＬを平行光にすることができる。ただし、図２Ｆに示すようにレーザビームＬは第１反射面３２ａで反射されるので、焦点の位置の調整は、レーザビームＬの光路が直線ではなく折れ線であることおよび／または光学的距離を考慮した上で行われる。
【0101】
発光装置１１０において、第２反射面３２ｄで反射されたレーザビームＬはコリメートされているので、遅軸コリメートレンズ３０ｃを別途設ける必要はない。したがって、発光装置１１０では、部品の数を少なくすることができる。なお、レーザビームＬを平行光にする必要がなく、レーザビームＬの広がりを低減すればよいのであれば、第２反射面３２ｄのＸＹ平面における曲線は放物線でなくてもよい。
【0102】
図３Ｂは、実施形態１による発光装置１００の変形例２の構成を模式的に示す＋Ｚ方向から見た側面図である。図３Ｂに示す発光装置１２０が実施形態１による発光装置１００とは異なる点は、発光装置１２０が、枠体４０およびカバー５０の代わりに、支持部材３６ｂと、支持台３６ｃとを備えることである。レーザ光源２０を封止する必要がないのであれば、枠体４０およびカバー５０を設ける必要はない。支持部材３６ｂはレーザ光源２０よりも－Ｘ方向に配置され、第２ミラー部材３０ｂを第１ミラー部材３０ａと離隔して支持する。支持台３６ｃは、レーザ光源２０よりも＋Ｘ方向に配置され、遅軸コリメートレンズ３０ｃを支持する。
【0103】
発光装置１２０では、支持部材３６ｂおよび支持台３６ｃの位置および向きを調整することにより、第２ミラー部材３０ｂおよび遅軸コリメートレンズ３０ｃの位置および向きをそれぞれ適切に調整できる。発光装置１００とは異なり、カバー５０上で第２ミラー部材３０ｂおよび遅軸コリメートレンズ３０ｃの位置および向きを調整する必要がないので、第２ミラー部材３０ｂおよび遅軸コリメートレンズ３０ｃの位置および向きの調整が容易である。
【0104】
（実施形態２）
以下に、図４を参照して、本開示の実施形態２による発光モジュールの構成例を説明する。図４は、本開示の例示的な実施形態２による発光モジュールの構成を模式的に示す上面図である。図４に示す発光モジュール２００Ｂは、以下に説明するように、実施形態１による発光モジュール２００Ａよりも高出力のレーザビームを出射する。図４に示す発光モジュール２００Ｂは、以下の４つの点で実施形態１による発光モジュール２００Ａとは異なる。
以下に、図４を参照して、本開示の実施形態２による発光モジュールの構成例を説明する。図４は、本開示の例示的な実施形態２による発光モジュールの構成を模式的に示す上面図である。図４に示す発光モジュール２００Ｂは、以下に説明するように、実施形態１による発光モジュール２００Ａよりも高出力のレーザビームを出射する。図４に示す発光モジュール２００Ｂは、以下の４つの点で実施形態１による発光モジュール２００Ａとは異なる。
【0105】
第１の点は、発光モジュール２００Ｂが、図１Ａおよび図１Ｂに示す複数の発光装置１００の代わりに、複数の発光装置１００ａと、複数の発光装置１００ｂと、複数の発光装置１００ｃと、複数の発光装置１００ｄとを備えることである。各発光装置１００ａ～１００ｄは、発光装置１００と同じ構造を有する。図４に示す例において、発光装置１００ａの数は３個であるが、２個であってもよいし、４個以上であってもよい。発光装置１００ｂ～１００ｄの数についても同様である。
【0106】
第２の点は、発光モジュール２００Ｂが、ミラー部材９２ａ～９２ｄと、１／２波長板９４と、偏光ビームスプリッタ９６とを備えることである。ミラー部材９２ａは反射面９３ａを有し、ミラー部材９２ｂは反射面９３ｂを有し、ミラー部材９２ｃは反射面９３ｃを有し、ミラー部材９２ｄは反射面９３ｄを有する。
【0107】
第３の点は、発光モジュール２００Ｂが、図１Ａおよび図１Ｂに示す集光レンズ７０Ａの代わりに集光レンズ７０Ｂを備えることである。集光レンズ７０Ｂは、速軸集光レンズ７０ａと、遅軸集光レンズ７０ｂとを含む。速軸集光レンズ７０ａは、Ｙ方向に一様な断面形状を有するシリンドリカルレンズであり、遅軸集光レンズ７０ｂは、Ｚ方向に一様な断面形状を有するシリンドリカルレンズである。速軸集光レンズ７０ａはＸ方向に対して平行な光軸を有し、その光軸に対して平行に入射する光をＸＺ平面において自身の焦点に収束させる。遅軸集光レンズ７０ｂはＸ方向に対して平行な光軸を有し、その光軸に対して平行に入射する光をＸＹ平面において自身の焦点に収束させる。集光レンズ７０Ｂの材料は、集光レンズ７０Ａの材料と同じである。
【0108】
第４の点は、発光モジュール２００Ｂが、図１Ａおよび図１Ｂに示す支持基体６０Ａの代わりに支持基体６０Ｂを備えることである。支持基体６０Ｂが支持する部品の数は、支持基体６０Ａが支持する部品の数よりも多い。したがって、支持基体６０ＢのＸ方向における寸法は、支持基体６０ＡのＸ方向における寸法よりも大きく、支持基体６０ＢのＺ方向における寸法は、支持基体６０ＡのＺ方向における寸法よりも大きい。支持基体６０Ｂの材料は、支持基体６０Ａの材料と同じである。
【0109】
複数の発光装置１００ａは、Ｘ方向において、並んで配置され、Ｚ方向における位置が互いに異なるように支持面６２に配置される。図４に示す例において、複数の発光装置１００ａは、－Ｘ方向において、並んで配置され、段階的に＋Ｚ方向にシフトするように支持面６２に配置される。シフトする方向は、＋Ｚ方向ではなく、その反対方向である－Ｚ方向でもよい。あるいは、複数の発光装置１００ａは、Ｘ方向において、並んで配置され、Ｚ方向に不規則に配置されてもよい。複数の発光装置１００ｂの配置については、複数の発光装置１００ａの配置と同様である。複数の発光装置１００ｂは、Ｚ方向において複数の発光装置１００ａに隣接している。本明細書において、複数の発光装置１００ａまたは複数の発光装置１００ｂが配置される方向を「一方向」とも称する。
【0110】
複数の発光装置１００ｃは、Ｚ方向において、並んで配置され、Ｘ方向における位置が互いに異なるように支持面６２に配置される。図４に示す例において、複数の発光装置１００ｃは、＋Ｚ方向において、並んで配置され、段階的に＋Ｘ方向にシフトするように支持面６２に配置される。シフトする方向は、＋Ｘ方向ではなく、その反対方向である－Ｘ方向でもよい。あるいは、複数の発光装置１００ｃは、Ｚ方向において、並んで配置され、Ｘ方向に不規則に配置されてもよい。複数の発光装置１００ｄの配置については、複数の発光装置１００ｃの配置と同様である。複数の発光装置１００ｄは、Ｘ方向において複数の発光装置１００ｃに隣接している。本明細書において、複数の発光装置１００ｃまたは複数の発光装置１００ｄが配置される方向を「他の方向」とも称する。
【0111】
各発光装置１００ａは－Ｘ方向にレーザビームＬａを出射する。レーザビームＬａの進行方向は、複数の発光装置１００ａが配置される方向に対して平行である。同様に、各発光装置１００ｂは－Ｘ方向にレーザビームＬｂを出射する。レーザビームＬｂの進行方向は、複数の発光装置１００ｂが配置される方向に対して平行である。
【0112】
各発光装置１００ｃは＋Ｚ方向にレーザビームＬｃを出射する。レーザビームＬｃの進行方向は、複数の発光装置１００ｃが配置される方向に対して平行である。同様に、各発光装置１００ｄは＋Ｚ方向にレーザビームＬｄを出射する。レーザビームＬｄの進行方向は、複数の発光装置１００ｄが配置される方向に対して平行である。
【0113】
レーザビームＬａ、Ｌｂの偏光方向は、レーザビームＬｃ、Ｌｄの偏光方向と同じである。すなわち、レーザビームＬｃ、Ｌｄの偏光方向と支持面６２とがなす角度は、レーザビームＬａ、Ｌｂの偏光方向と支持面６２とがなす角度と同じである。以下では、レーザビームＬａ～Ｌｄの偏光方向が支持面６２に対して平行である場合を仮定する。
【0114】
支持面６２を高さの基準として、複数の発光装置１００ａの各々からレーザビームＬａが－Ｘ方向に出射されて得られる複数のレーザビームＬａの光軸の高さは互いに等しい。複数の発光装置１００ｂの各々からレーザビームＬｂが－Ｘ方向に出射されて得られる複数のレーザビームＬｂの光軸の高さについても同様である。複数の発光装置１００ｃの各々からレーザビームＬｃが＋Ｚ方向に出射されて得られる複数のレーザビームＬｃの光軸の高さについても同様である。複数の発光装置１００ｄの各々からレーザビームＬｄが＋Ｚ方向に出射されて得られる複数のレーザビームＬｄの光軸の高さについても同様である。複数のレーザビームＬａ～Ｌｄの光軸の高さは互いに等しい。
【0115】
反射面９３ａは、複数のレーザビームＬａを反射して複数のレーザビームＬａの進行方向を＋Ｚ方向に変化させる。反射面９３ｂは、複数のレーザビームＬｂを反射して複数のレーザビームＬｂの進行方向を＋Ｚ方向に変化させる。反射面９３ｃは、複数のレーザビームＬｃを反射して複数のレーザビームＬｃの進行方向を＋Ｘ方向に変化させる。反射面９３ｄは、複数のレーザビームＬｄを反射して複数のレーザビームＬｄの進行方向を＋Ｘ方向に変化させる。
【0116】
本明細書において、レーザビームＬａまたはレーザビームＬｂを「第１レーザビーム」とも称し、第１レーザビームを反射するミラー部材９２ａまたはミラー部材９２ｂを「第３ミラー部材」とも称し、第３ミラー部材の反射面を「第３反射面」とも称する。同様に、レーザビームＬｃまたはレーザビームＬｄを「第２レーザビーム」とも称し、第２レーザビームを反射するミラー部材９２ｃまたはミラー部材９２ｄを「第４ミラー部材」とも称し、第４ミラー部材の反射面を「第４反射面」とも称する。
【0117】
１／２波長板９４は複数のレーザビームＬａ、Ｌｂの光路上に位置し、複数のレーザビームＬａ、Ｌｂの偏光方向を９０°回転させる。複数のレーザビームＬａ、Ｌｂの偏光方向は、複数のレーザビームＬｃ、Ｌｄの偏光方向に直交する。
【0118】
偏光ビームスプリッタ９６は、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。前述したように、各発光装置１００ａ～１００ｄから出射されたレーザビームＬａ～Ｌｄの偏光方向が支持面６２に対して平行である場合、１／２波長板９４を通過した複数のレーザビームＬａ、ＬｂはＳ偏光であり、１／２波長板９４を通過しない複数のレーザビームＬｃ、ＬｄはＰ偏光である。したがって、偏光ビームスプリッタ９６は、１／２波長板９４を通過した複数のレーザビームＬａ、Ｌｂを反射し、１／２波長板９４を通過しない複数のレーザビームＬｃ、Ｌｄを透過させる。その結果、偏光ビームスプリッタ９６は、１／２波長板９４を通過した複数のレーザビームＬａ、Ｌｂおよび１／２波長板９４を通過しない複数のレーザビームＬｃ、Ｌｄを混合して集光レンズ７０Ｂに向ける。混合された複数のレーザビームＬａ～Ｌｄは＋Ｘ方向に進行する。
【0119】
各発光装置１００ａ～１００ｄから出射されたレーザビームＬａ～Ｌｄの偏光方向が支持面６２に対して垂直である場合、１／２波長板９４は複数のレーザビームＬｃ、Ｌｄの光路上に位置し、複数のレーザビームＬｃ、Ｌｄの偏光方向を９０°回転させる。１／２波長板９４を通過しない複数のレーザビームＬａ、ＬｂはＳ偏光であり、１／２波長板９４を通過した複数のレーザビームＬｃ、ＬｄはＰ偏光である。偏光ビームスプリッタ９６は、１／２波長板９４を通過しない複数のレーザビームＬａ、Ｌｂを反射し、１／２波長板９４を通過した複数のレーザビームＬｃ、Ｌｄを透過させる。その結果、偏光ビームスプリッタ９６は、１／２波長板９４を通過しない複数のレーザビームＬａ、Ｌｂおよび１／２波長板９４を通過した複数のレーザビームＬｃ、Ｌｄを混合して集光レンズ７０Ｂに向ける。混合された複数のレーザビームＬａ～Ｌｄは＋Ｘ方向に進行する。
【0120】
集光レンズ７０Ｂに含まれる速軸集光レンズ７０ａは、その焦点が光ファイバ８０の光入射端８０ａにほぼ一致するように配置される。遅軸集光レンズ７０ｂの配置についても同様である。速軸集光レンズ７０ａおよび遅軸集光レンズ７０ｂは、＋Ｘ方向に進行する複数のレーザビームＬａ～Ｌｄを光ファイバ８０の光入射端８０ａに収束させる。このようにして、集光レンズ７０Ｂは、複数のレーザビームＬａ～Ｌｄを結合して光ファイバ８０に入射させることができる。光ファイバ８０は、集光レンズ７０Ｂによって結合された複数のレーザビームＬａ～Ｌｄを導波して光出射端８０ｂから出射する。
【0121】
以上のように、発光モジュール２００Ｂは、光ファイバ８０の光出射端８０ｂから、複数のレーザビームＬａ～Ｌｄが結合された結合光を出射する。発光モジュール２００Ｂでは、図１Ａおよび図１Ｂに示す発光モジュール２００Ａよりも、発光装置１００ａ～１００ｄの数を増加させることができる。発光装置１００ａ～１００ｄの数を増加させれば結合光の出力を高めることができるので、発光モジュール２００Ｂは、発光モジュール２００Ａよりも高出力のレーザビームを出射することができる。
【0122】
さらに、発光モジュール２００Ｂでは、複数の発光装置１００ａについて、レーザビームＬａの進行方向を前方として、最も前方にある発光装置１００ａ以外の各発光装置１００ａから出射されたレーザビームＬａは、図４に示すように、より前方に配置された発光装置１００ａに当たることなく進行する。したがって、各レーザビームＬａが干渉しないように、複数の発光装置１００ａの各々の高さを変えて配置する必要はない。図４に示すように、支持基体６０Ｂの支持面６２に段差を設けなくても、複数の発光装置１００ａを同一平面上に、複数のレーザビームＬａの光軸の間隔が縮まるように配置することができる。複数の発光装置１００ａは同一平面に配置されるので、複数の発光装置１００ａから発せられ、支持基体６０Ｂが配置される平面に伝わる熱の量のばらつきを低減することができる。複数の発光装置１００ｂ、複数の発光装置１００ｃ、および複数の発光装置１００ｄについても同様である。
【0123】
（発光モジュール２００Ｂの変形例）
以下に、図５を参照して、実施形態２による発光モジュール２００Ｂの変形例を説明する。図５は、実施形態２による発光モジュール２００Ｂの変形例を模式的に示す上面図である。図５に示す発光モジュール２１０Ｂは、以下の点で実施形態２による発光モジュール２００Ｂとは異なる。複数の発光装置１００ａについて、最も前方の発光装置１００ａ以外の各発光装置１００の遅軸コリメートレンズ３０ｃは、１つ前方の発光装置１００のカバー５０によって支持されている。この遅軸コリメートレンズ３０ｃは、第２ミラー部材３０ｂによって支持されてもよい。最も前方の発光装置１００ａは支持台３６ｃをさらに備え、最も前方の発光装置１００ａの遅軸コリメートレンズ３０ｃは支持台３６ｃによって支持されている。複数の発光装置１００ｂ、複数の発光装置１００ｃ、および複数の発光装置１００ｄについても同様である。
以下に、図５を参照して、実施形態２による発光モジュール２００Ｂの変形例を説明する。図５は、実施形態２による発光モジュール２００Ｂの変形例を模式的に示す上面図である。図５に示す発光モジュール２１０Ｂは、以下の点で実施形態２による発光モジュール２００Ｂとは異なる。複数の発光装置１００ａについて、最も前方の発光装置１００ａ以外の各発光装置１００の遅軸コリメートレンズ３０ｃは、１つ前方の発光装置１００のカバー５０によって支持されている。この遅軸コリメートレンズ３０ｃは、第２ミラー部材３０ｂによって支持されてもよい。最も前方の発光装置１００ａは支持台３６ｃをさらに備え、最も前方の発光装置１００ａの遅軸コリメートレンズ３０ｃは支持台３６ｃによって支持されている。複数の発光装置１００ｂ、複数の発光装置１００ｃ、および複数の発光装置１００ｄについても同様である。
【0124】
発光モジュール２１０Ｂでは、発光モジュール２００Ｂと比較し、複数の発光装置１００ａについて、複数の遅軸コリメートレンズ３０ｃ以外の構成要素を配置した後、複数の遅軸コリメートレンズ３０ｃを配置しやすい。したがって、各遅軸コリメートレンズ３０を適切な位置および向きに調整しやすい。複数の発光装置１００ｂ、複数の発光装置１００ｃ、および複数の発光装置１００ｄについても同様である。
【0125】
［レーザ光源２０の構成］
次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、図２Ｃに示すレーザ光源２０の構成の例を説明する。図６Ａは、レーザ光源２０の分解斜視図である。図６Ｂは、レーザ光源２０の、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。以下に、レーザ光源２０の各構成要素を説明する。
次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、図２Ｃに示すレーザ光源２０の構成の例を説明する。図６Ａは、レーザ光源２０の分解斜視図である。図６Ｂは、レーザ光源２０の、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。以下に、レーザ光源２０の各構成要素を説明する。
【0126】
サブマウント２１は、図６Ａに示すように、ＸＺ平面に対して平行である上面２１ｓ１および下面２１ｓ２を有する。上面２１ｓ１および下面２１ｓ２の各々には金属膜が設けられている。上面２１ｓ１に設けられた金属膜は、半導体レーザ素子２２およびレンズ支持部材２３をサブマウント２１に無機接合部材で接合する際に、接合強度を向上させる。上面２１ｓ１に設けられた金属膜は、さらに、半導体レーザ素子２２に電力を供給することに用いてもよい。下面２１ｓ２に設けられた金属膜は、図２Ｃに示す基板１０およびレーザ光源２０を、無機接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。上面２１ｓ１および下面２１ｓ２の各々に設けられた金属膜は、駆動時に半導体レーザ素子２２で発せられる熱を、サブマウント２１を介して基板１０に伝えることにも役立つ。サブマウント２１は、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示す支持基体６０Ａと同様に、前述のセラミックス、金属材料、または金属マトリクス複合材料から形成され得る。
【0127】
半導体レーザ素子２２は、図６Ａに示すように、サブマウント２１の上面２１ｓ１によって支持されている。半導体レーザ素子２２はＺ方向に交差する２つの端面の一方に出射面２２ｅを有し、出射面２２ｅからレーザビームを＋Ｚ方向に出射する。レーザビームは、＋Ｚ方向に進行するにつれてＹＺ平面およびＸＺ平面において異なる速さで広がる。レーザビームは、ＹＺ平面において相対的に速く広がり、ＸＺ平面において相対的に遅く広がる。レーザビームのスポットは、コリメートしない場合、ファーフィールドで、ＸＹ平面においてＹ方向が長軸でありＸ方向が短軸である楕円形状を有する。
【0128】
半導体レーザ素子２２は、可視領域における紫色、青色、緑色もしくは赤色のレーザビーム、または不可視領域における赤外もしくは紫外のレーザビームを出射し得る。紫色光の発光ピーク波長は、４００ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。青色光の発光ピーク波長は、４２０ｎｍより大きく４９５ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、４４０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。緑色光の発光ピーク波長は、４９５ｎｍより大きく５７０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。赤色光の発光ピーク波長は、６０５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、６１０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
【0129】
紫色、青色および緑色のレーザビームを出射する半導体レーザ素子２２としては、窒化物半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体材料としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。赤色のレーザビームを出射する半導体レーザ素子２２としては、例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、およびＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。
【0130】
レンズ支持部材２３は、図６Ａに示すように、サブマウント２１の上面２１ｓ１によって支持されている。レンズ支持部材２３は、２つの柱状部分２３ａと、２つの柱状部分２３ａの間に位置し、２つの柱状部分２３ａを連結する連結部分２３ｂとを有する。２つの柱状部分２３ａは半導体レーザ素子２２の両側に位置し、連結部分２３ｂは半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅ側の上方に位置する。レンズ支持部材２３は、２つの柱状部分２３ａの端面２３ａｓによって速軸コリメートレンズ２４を支持する。レンズ支持部材２３は、半導体レーザ素子２２を跨ぐように位置し、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザビームが速軸コリメートレンズ２４に入射することを妨げない。
【0131】
レンズ支持部材２３は、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示す支持基体６０Ａと同様に、前述のセラミックスから形成され得る。レンズ支持部材２３は、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示す集光レンズ７０Ａと同様に、前述の透光性材料から形成され得る。レンズ支持部材２３は、例えば、コバールおよびＣｕＷからなる群から選択される少なくとも１つの合金から形成され得る。レンズ支持部材２３は、例えばＳｉから形成され得る。
【0132】
速軸コリメートレンズ２４は、図６Ａに示すように、例えば、Ｘ方向に一様な断面形状を有するシリンドリカルレンズであり得る。速軸コリメートレンズ２４は、光入射側に平面を有し、光出射側に凸曲面を有する。当該凸曲面は、ＹＺ平面において曲率を有する。速軸コリメートレンズ２４の焦点は、半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅ内の発光点の中心にほぼ一致する。図６Ｂに示すように、速軸コリメートレンズ２４は、半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅから＋Ｚ方向に出射されたレーザビームをＹＺ平面において速軸方向にコリメートする。図６Ｂに示す破線によって囲まれた領域は、レーザビームの強度がそのピーク強度の１／ｅ２倍以上である領域を表す。速軸コリメートレンズ２４は、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示す集光レンズ７０Ａと同様に、前述の透光性材料から形成され得る。
【0133】
レーザビームＬが大きく広がる前にレーザビームＬをコリメートするために、速軸コリメートレンズ２４は、図２Ｆに示すように、半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅの近傍であって、基板１０の実装面１２とカバー５０の下面５４との間に位置し、かつレーザビームＬの光路上に位置する。速軸コリメートレンズ２４は、基板１０、枠体４０、およびカバー５０によって形成される封止空間の内部に配置されるので、発光装置１００を小型にすることが可能になる。
【0134】
速軸コリメートレンズ２４の代わりに、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザビームＬを、ＹＺ平面だけでなくＸＺ平面においてもコリメートするコリメートレンズを用いてもよい。その場合、図２Ａに示す発光装置１００において、遅軸コリメートレンズ３０ｃを設ける必要はない。
【0135】
本開示は、以下の項目に記載の発光装置を含む。
【0136】
［項目１］
実装面を有する基板と、
前記実装面によって支持される半導体レーザ素子と、
前記実装面によって支持される第１ミラー部材であって、前記実装面に対して傾斜し、斜め上方を向く第１反射面を有する第１ミラー部材と、
支持部材によって前記第１ミラー部材と離隔して支持される第２ミラー部材であって、第２反射面を有し、前記第２反射面の少なくとも一部は前記第１反射面の少なくとも一部の上方に位置する、第２ミラー部材と、
を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第１反射面に向けてレーザビームを第１方向に出射するように配置され、
前記第１反射面は、前記レーザビームを反射して前記レーザビームの進行方向を前記基板の前記実装面から離れる第２方向に変化させ、
前記第２反射面は、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを反射して前記レーザビームの前記進行方向を、前記第１方向に延びる直線および前記第２方向に延びる直線の両方を含む平面に交差する第３方向に変化させる、発光装置。
実装面を有する基板と、
前記実装面によって支持される半導体レーザ素子と、
前記実装面によって支持される第１ミラー部材であって、前記実装面に対して傾斜し、斜め上方を向く第１反射面を有する第１ミラー部材と、
支持部材によって前記第１ミラー部材と離隔して支持される第２ミラー部材であって、第２反射面を有し、前記第２反射面の少なくとも一部は前記第１反射面の少なくとも一部の上方に位置する、第２ミラー部材と、
を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第１反射面に向けてレーザビームを第１方向に出射するように配置され、
前記第１反射面は、前記レーザビームを反射して前記レーザビームの進行方向を前記基板の前記実装面から離れる第２方向に変化させ、
前記第２反射面は、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを反射して前記レーザビームの前記進行方向を、前記第１方向に延びる直線および前記第２方向に延びる直線の両方を含む平面に交差する第３方向に変化させる、発光装置。
【0137】
［項目２］
前記支持部材は、前記基板の前記実装面に対向する対向面、および前記対向面の反対側に位置する上面を有し、前記半導体レーザ素子および前記第１ミラー部材の上方に位置するカバーであり、
前記第２ミラー部材は、前記カバーの前記上面によって支持されており、
前記カバーは、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを透過させる、項目１に記載の発光装置。
前記支持部材は、前記基板の前記実装面に対向する対向面、および前記対向面の反対側に位置する上面を有し、前記半導体レーザ素子および前記第１ミラー部材の上方に位置するカバーであり、
前記第２ミラー部材は、前記カバーの前記上面によって支持されており、
前記カバーは、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを透過させる、項目１に記載の発光装置。
【0138】
［項目３］
前記第２ミラー部材の下面と前記カバーの前記上面との間には、樹脂層が存在している、項目２に記載の発光装置。
前記第２ミラー部材の下面と前記カバーの前記上面との間には、樹脂層が存在している、項目２に記載の発光装置。
【0139】
［項目４］
前記カバーは、前記カバーの前記対向面のうち、少なくとも、前記レーザビームが透過する部分の周囲に遮光膜を有する、項目２または３に記載の発光装置。
前記カバーは、前記カバーの前記対向面のうち、少なくとも、前記レーザビームが透過する部分の周囲に遮光膜を有する、項目２または３に記載の発光装置。
【0140】
［項目５］
前記基板の前記実装面と前記カバーの前記対向面との間に位置し、かつ前記レーザビームの光路上に位置する速軸コリメートレンズを備え、
前記速軸コリメートレンズは、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームを速軸方向にコリメートする、項目２から４のいずれか１項に記載の発光装置。
前記基板の前記実装面と前記カバーの前記対向面との間に位置し、かつ前記レーザビームの光路上に位置する速軸コリメートレンズを備え、
前記速軸コリメートレンズは、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームを速軸方向にコリメートする、項目２から４のいずれか１項に記載の発光装置。
【0141】
［項目６］
前記第２反射面から前記第３方向に離れて位置する遅軸コリメートレンズを備え、
前記遅軸コリメートレンズは、前記第２反射面で反射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートし、
前記第２反射面で反射された前記レーザビームの遅軸方向は、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームの遅軸方向に交差する、項目１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第２反射面から前記第３方向に離れて位置する遅軸コリメートレンズを備え、
前記遅軸コリメートレンズは、前記第２反射面で反射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートし、
前記第２反射面で反射された前記レーザビームの遅軸方向は、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームの遅軸方向に交差する、項目１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
【0142】
［項目７］
前記第２反射面は曲面状の反射面であり、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートした状態で前記第３方向に反射し、
前記第２反射面で反射された前記レーザビームの遅軸方向は、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームの遅軸方向に交差する、項目１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第２反射面は曲面状の反射面であり、前記第１反射面で反射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートした状態で前記第３方向に反射し、
前記第２反射面で反射された前記レーザビームの遅軸方向は、前記半導体レーザ素子から出射された前記レーザビームの遅軸方向に交差する、項目１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
【0143】
［項目８］
前記基板は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である材料から形成されている、項目１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
前記基板は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である材料から形成されている、項目１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
【0144】
［項目９］
前記基板の前記実装面の周囲に位置し、前記カバーを支持する枠体を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記基板、前記枠体、および前記カバーによって封止されている、項目２から５のいずれか１項、または項目２を引用する項目６から８のいずれか１項に記載の発光装置。
前記基板の前記実装面の周囲に位置し、前記カバーを支持する枠体を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記基板、前記枠体、および前記カバーによって封止されている、項目２から５のいずれか１項、または項目２を引用する項目６から８のいずれか１項に記載の発光装置。
【0145】
［項目１０］
前記第３方向において並んで配置され、段階的に前記第１方向と同じ方向または反対の方向にシフトするように配置される複数の発光装置であって、各々が項目１から９のいずれか１項に記載の発光装置である複数の発光装置と、
前記複数の発光装置の各々から前記レーザビームが前記第３方向に出射されて得られる複数のレーザビームを結合する集光レンズと、
を備える、発光モジュール。
前記第３方向において並んで配置され、段階的に前記第１方向と同じ方向または反対の方向にシフトするように配置される複数の発光装置であって、各々が項目１から９のいずれか１項に記載の発光装置である複数の発光装置と、
前記複数の発光装置の各々から前記レーザビームが前記第３方向に出射されて得られる複数のレーザビームを結合する集光レンズと、
を備える、発光モジュール。
【0146】
［項目１１］
前記複数の発光装置は同一平面に配置される、項目１０に記載の発光モジュール。
前記複数の発光装置は同一平面に配置される、項目１０に記載の発光モジュール。
【0147】
［項目１２］
一方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第１発光装置であって、各々が前記一方向に対して平行な方向に第１レーザビームを出射する項目１から９のいずれか１項に記載の発光装置である複数の第１発光装置と、
他の方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第２発光装置であって、各々が前記他の方向に対して平行な方向に第２レーザビームを出射する項目１から９のいずれか１項に記載の発光装置である複数の第２発光装置と、
第３反射面を有し、前記第３反射面は、前記複数の第１発光装置の各々から前記第１レーザビームが出射されて得られる複数の第１レーザビームを反射する、第３ミラー部材と、
第４反射面を有し、前記第４反射面は、前記複数の第２発光装置の各々から前記第２レーザビームが出射されて得られる複数の第２レーザビームを反射する、第４ミラー部材と、
前記第３反射面で反射された前記複数の第１レーザビーム、および前記第４反射面で反射された前記複数の第２レーザビームを結合する集光レンズと、
を備える、発光モジュール。
一方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第１発光装置であって、各々が前記一方向に対して平行な方向に第１レーザビームを出射する項目１から９のいずれか１項に記載の発光装置である複数の第１発光装置と、
他の方向において位置が互いに異なるように配置される複数の第２発光装置であって、各々が前記他の方向に対して平行な方向に第２レーザビームを出射する項目１から９のいずれか１項に記載の発光装置である複数の第２発光装置と、
第３反射面を有し、前記第３反射面は、前記複数の第１発光装置の各々から前記第１レーザビームが出射されて得られる複数の第１レーザビームを反射する、第３ミラー部材と、
第４反射面を有し、前記第４反射面は、前記複数の第２発光装置の各々から前記第２レーザビームが出射されて得られる複数の第２レーザビームを反射する、第４ミラー部材と、
前記第３反射面で反射された前記複数の第１レーザビーム、および前記第４反射面で反射された前記複数の第２レーザビームを結合する集光レンズと、
を備える、発光モジュール。
【0148】
［項目１３］
前記複数の第２発光装置の各々における前記第２レーザビームの偏光方向は、前記複数の第１発光装置の各々における前記第１レーザビームの偏光方向と同じであり、
前記複数の第１レーザビームの光路上または前記複数の第２レーザビームの光路上に位置する１／２波長板と、
前記１／２波長板を通過した前記複数の第１レーザビームおよび前記１／２波長板を通過しない前記複数の第２レーザビーム、または前記１／２波長板を通過しない前記複数の第１レーザビームおよび前記１／２波長板を通過した前記複数の第２レーザビームを混合して前記集光レンズに向ける偏光ビームスプリッタと、
をさらに備える、項目１２に記載の発光モジュール。
前記複数の第２発光装置の各々における前記第２レーザビームの偏光方向は、前記複数の第１発光装置の各々における前記第１レーザビームの偏光方向と同じであり、
前記複数の第１レーザビームの光路上または前記複数の第２レーザビームの光路上に位置する１／２波長板と、
前記１／２波長板を通過した前記複数の第１レーザビームおよび前記１／２波長板を通過しない前記複数の第２レーザビーム、または前記１／２波長板を通過しない前記複数の第１レーザビームおよび前記１／２波長板を通過した前記複数の第２レーザビームを混合して前記集光レンズに向ける偏光ビームスプリッタと、
をさらに備える、項目１２に記載の発光モジュール。
【産業上の利用可能性】
【0149】
本開示の発光装置は、特に複数のレーザビームを結合して高出力のレーザビームを実現するために用いられ得る。また、本開示の発光装置は、例えば、高出力のレーザ光源が必要とされる産業用分野、例えば各種材料の切断、穴あけ、局所的熱処理、表面処理、金属の溶接、３Ｄプリンティングに利用され得る。
【符号の説明】
【0150】
１０：基板 １２：実装面 １４：下面 ２０：レーザ光源 ２１：サブマウント ２１ｓ１ ：サブマウントの上面 ２１ｓ２：サブマウントの下面 ２２：半導体レーザ素子 ２２ｅ：出射面 ２３：レンズ支持部材 ２３ａ：柱状部分 ２３ａｓ：端面 ２３ｂ：連結部分 ２４：速軸コリメートレンズ ３０ａ：第１ミラー部材 ３０ｂ、３０ｄ：第２ミラー部材 ３０ｃ：遅軸コリメートレンズ ３２ａ：第１反射面 ３２ｂ、３２ｄ：第２反射面 ３４ａ：第１樹脂層 ３４ｂ：第２樹脂層 ３６ｂ：支持部材 ３６ｃ：支持台 ４０：枠体 ４１：ワイヤ ４２ａ：第１上面 ４２ｂ：第２上面 ４３：突出部 ４４ａ：第１下面 ４４ｂ：第２下面 ４５：内部配線 ４６ａ：第１接合領域 ４６ｂ：第２接合領域 ４６ｃ：第３接合領域 ４７：外側領域 ４８ａ：第１導電領域 ４８ｂ：第２導電領域 ４８ｃ：第３導電領域 ４８ｄ：第４導電領域 ５０：カバー ５２：カバーの上面 ５４：カバーの下面 ５６：透光部分 ５８：遮光膜 ６０Ａ、６０Ｂ：支持基体 ６２：支持面 ７０Ａ、７０Ｂ：集光レンズ ７０ａ：速軸集光レンズ ７０ｂ：遅軸集光レンズ ７２：平板部分 ７４：凸レンズ部分 ８０：光ファイバ ８０ａ：光入射端 ８０ｂ：光出射端 ８２：支持部材 ９２ａ～９２ｄ：ミラー部材 ９３ａ～９３ｄ：反射面 ９４：１／２波長板 ９６：偏光ビームスプリッタ １００、１００ａ～１００ｄ、１１０：発光装置 ２００Ａ、２００Ｂ：発光モジュール Ｌ、Ｌａ～Ｌｄ：レーザビーム
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図2H】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
