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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-23
(45)【発行日】2024-05-31
(54)【発明の名称】レーザ光源およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01S 5/02253 20210101AFI20240524BHJP
【ＦＩ】
H01S5/02253
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2022053023
(22)【出願日】2022-03-29
(65)【公開番号】P2023146040
(43)【公開日】2023-10-12
【審査請求日】2023-04-06
(73)【特許権者】
【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
(73)【特許権者】
【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
(72)【発明者】
【氏名】竹田 英明
(72)【発明者】
【氏名】出島 範宏
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼鶴 一真
(72)【発明者】
【氏名】山下 利章
(72)【発明者】
【氏名】行本 晃
【審査官】村井 友和
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－１７４９３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－０３５５４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２３７３３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３０９２７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２１４３２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サブマウントと、前記サブマウントに固定された半導体レーザ素子であって、レーザ光を出射する光出射面を有する、半導体レーザ素子と、
前記レーザ光が入射する光入射面、および前記光入射面から側方に広がる接合面を有するレンズ部材と、
前記レンズ部材と前記サブマウントとを接続し、前記レンズ部材の前記光入射面を前記半導体レーザ素子の前記光出射面に対向させる支持部材と、
前記レンズ部材の前記接合面と前記支持部材とを接合する無機接合層と、
を備え、
前記レンズ部材は、前記光入射面と前記接合面との間に段差部を有し、前記段差部は前記光入射面と前記接合面とを繋ぎ、
前記レンズ部材は、前記光入射面が前記接合面より突出した形状を有し、
前記半導体レーザ素子の前記光出射面は、前記支持部材のうち、前記光入射面に対向する対向面と同じ平面上に位置する、または前記対向面よりも後方に位置する、レーザ光源。
【請求項2】
サブマウントと、
前記サブマウントに固定された半導体レーザ素子であって、レーザ光を出射する光出射面を有する、半導体レーザ素子と、
前記レーザ光が入射する光入射面、および前記光入射面から側方に広がる接合面を有するレンズ部材と、
前記レンズ部材と前記サブマウントとを接続し、前記レンズ部材の前記光入射面を前記半導体レーザ素子の前記光出射面に対向させる支持部材と、
前記レンズ部材の前記接合面と前記支持部材とを接合する無機接合層と、
を備え、
前記レンズ部材は、前記光入射面と前記接合面との間に段差部を有し、前記段差部は前記光入射面と前記接合面とを繋ぎ、
前記レンズ部材は、前記光入射面が前記接合面より後退した形状を有し、
前記半導体レーザ素子の前記光出射面は、前記レンズ部材の前記接合面よりも前方に位置する、レーザ光源。
【請求項3】
前記レンズ部材の前記光入射面および前記接合面の各々は平面である、請求項１または２に記載のレーザ光源。
【請求項4】
前記段差部の高さは、１０μｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項5】
サブマウントと、
前記サブマウントに固定された半導体レーザ素子であって、レーザ光を出射する光出射面を有する、半導体レーザ素子と、
前記レーザ光が入射する光入射面、および前記光入射面から側方に広がる接合面を有するレンズ部材と、
前記レンズ部材と前記サブマウントとを接続し、前記レンズ部材の前記光入射面を前記半導体レーザ素子の前記光出射面に対向させる支持部材と、
前記レンズ部材の前記接合面と前記支持部材とを接合する無機接合層と、
を備え、
前記レンズ部材は、前記光入射面と前記接合面との間に位置する壁部を有し、
前記レンズ部材のうち、前記壁部はセラミックまたは金属から形成されている、レーザ光源。
【請求項6】
前記壁部の高さは、１０μｍ以上１ｍｍ以下であり、前記壁部の幅は、５０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項５に記載のレーザ光源。
【請求項7】
前記壁部は、前記光入射面および前記接合面から突出した突出面を有し、前記半導体レーザ素子の前記光出射面は、前記壁部の前記突出面よりも前方に位置する、請求項５または６に記載のレーザ光源。
【請求項8】
前記レンズ部材の前記壁部と、前記支持部材との間には隙間がある、請求項５から７のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項9】
前記半導体レーザ素子を封止するパッケージを備える、請求項１から８のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項10】
レーザ光を出射する光出射面を有する半導体レーザ素子、およびレンズ支持部材が接続されるサブマウントを用意する工程と、前記レーザ光が入射する光入射面、および前記光入射面から側方に広がる接合面を有するレンズ部材であって、前記光入射面と前記接合面との間に段差部を有し、前記段差部は前記光入射面と前記接合面とを繋ぐ、レンズ部材を用意する工程と、
前記レンズ部材の前記接合面と、前記レンズ支持部材が前記レンズ部材を支持する面とを、有機バインダおよび前記有機バインダ中に分散する複数の金属粒子を有する金属ペーストを介して互いに接触させる工程と、
加熱用のレーザ光で前記レンズ支持部材を照射して前記金属ペーストを加熱することにより、前記複数の金属粒子を焼結して前記レンズ部材と前記レンズ支持部材とを互いに接合する工程と、
を含み、
前記レンズ部材は、前記光入射面が前記接合面より突出した形状を有し、
前記レンズ部材と前記レンズ支持部材とを互いに接合した後、前記半導体レーザ素子の前記光出射面は、前記レンズ支持部材のうち、前記光入射面に対向する対向面と同じ平面上に位置する、または前記対向面よりも後方に位置する、レーザ光源の製造方法。
【請求項11】
レーザ光を出射する光出射面を有する半導体レーザ素子、およびレンズ支持部材が接続されるサブマウントを用意する工程と、
前記レーザ光が入射する光入射面、および前記光入射面から側方に広がる接合面を有するレンズ部材であって、前記光入射面と前記接合面との間に段差部を有し、前記段差部は前記光入射面と前記接合面とを繋ぐ、レンズ部材を用意する工程と、
前記レンズ部材の前記接合面と、前記レンズ支持部材が前記レンズ部材を支持する面とを、有機バインダおよび前記有機バインダ中に分散する複数の金属粒子を有する金属ペーストを介して互いに接触させる工程と、
加熱用のレーザ光で前記レンズ支持部材を照射して前記金属ペーストを加熱することにより、前記複数の金属粒子を焼結して前記レンズ部材と前記レンズ支持部材とを互いに接合する工程と、
を含み、
前記レンズ部材は、前記光入射面が前記接合面より後退した形状を有し、
前記レンズ部材と前記レンズ支持部材とを互いに接合した後、前記半導体レーザ素子の前記光出射面は、前記レンズ部材の前記接合面よりも前方に位置する、レーザ光源の製造方法。
【請求項12】
レーザ光を出射する半導体レーザ素子、およびレンズ支持部材が接続されるサブマウントを用意する工程と、
前記レーザ光が入射する光入射面、および前記光入射面から側方に広がる接合面を有するレンズ部材を用意する工程と、
前記レンズ部材の前記接合面と、前記レンズ支持部材が前記レンズ部材を支持する面とを、有機バインダおよび前記有機バインダ中に分散する複数の金属粒子を有する金属ペーストを介して互いに接触させる工程と、
加熱用のレーザ光で前記レンズ支持部材を照射して前記金属ペーストを加熱することにより、前記複数の金属粒子を焼結して前記レンズ部材と前記レンズ支持部材とを互いに接合する工程と、
を含み、
前記レンズ部材は、前記光入射面と前記接合面との間に位置する壁部を有し、
前記レンズ部材のうち、前記壁部はセラミックまたは金属から形成されている、レーザ光源の製造方法。
【請求項13】
前記レンズ部材の前記接合面と前記レンズ支持部材が前記レンズ部材を支持する面とを金属ペーストを介して互いに接触させる工程と、前記金属ペーストを加熱することにより、前記レンズ部材と前記レンズ支持部材とを互いに接合する工程との間に、前記半導体レーザ素子に前記レーザ光を出射させた状態で、前記レンズ部材の光軸調整を行う工程をさらに含む、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のレーザ光源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レーザ光源およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体レーザを含むレーザ光源は、加工機、プロジェクタ、および照明器具などの装置に利用される。そのようなレーザ光源の典型例は、半導体レーザと、半導体レーザを支持する基台と、半導体レーザから出射されるレーザ光をコリメートするコリメートレンズとを備える（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００４－２１４３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
レンズ部材の固定に用いられる接合材の、レンズ部材の光入射面への付着を抑制する点で、改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示のレーザ光源は、ある実施形態において、サブマウントと、前記サブマウントに固定された半導体レーザ素子であって、レーザ光を出射する光出射面を有する、半導体レーザ素子と、前記レーザ光が入射する光入射面、および前記光入射面から側方に広がる接合面を有するレンズ部材と、前記レンズ部材と前記サブマウントとを接続し、前記レンズ部材の前記光入射面を前記半導体レーザ素子の前記光出射面に対向させる支持部材と、前記レンズ部材の前記接合面と前記支持部材とを接合する無機接合層と、を備え、前記レンズ部材は、前記光入射面と前記接合面との間に、前記光入射面および前記接合面の各々に交差する方向に広がる面を有する。
【0006】
本開示のレーザ光源の製造方法は、ある実施形態において、レーザ光を出射する半導体レーザ素子、およびレンズ支持部材が接続されるサブマウントを用意する工程と、前記レーザ光が入射する光入射面、および前記光入射面から側方に広がる接合面を有するレンズ部材であって、前記光入射面と前記接合面との間に、前記光入射面および前記接合面の各々に交差する方向に広がる面を有するレンズ部材を用意する工程と、前記レンズ部材の前記接合面と、前記レンズ支持部材が前記レンズ部材を支持する面とを、有機バインダおよび前記有機バインダ中に分散する複数の金属粒子を有する金属ペーストを介して互いに接触させる工程と、加熱用のレーザ光で前記レンズ支持部材を照射して前記金属ペーストを加熱することにより、前記複数の金属粒子を焼結して前記レンズ部材と前記レンズ支持部材とを互いに接合する工程と、を含む。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、レンズ部材の固定に用いられる接合材の、レンズ部材の光入射面への付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態によるレーザ光源およびその製造方法の詳細を説明する。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。
【0010】
さらに以下は、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、構成要素の寸法、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や位置関係などは、理解を容易にするなどのために誇張している場合がある。
本明細書または特許請求の範囲において、ある構成要素に関し、これに該当する構成要素が複数あり、それぞれを区別して表現する場合に、その構成要素の頭に“第１”、“第２”と付記して区別することがある。本明細書と特許請求の範囲とで区別する対象や観点が異なる場合、本明細書と特許請求の範囲との間で、同一の付記が、同一の対象を指さない場合がある。 図面では、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。本明細書において、Ｘ軸の矢印の方向を＋Ｘ方向と称し、その反対の方向を－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。また、説明のわかりやすさのため、本明細書または特許請求の範囲では、＋Ｙ方向を「上方」、－Ｙ方向を「下方」、＋Ｚ方向を「前方」、－Ｚ方向を「後方」とも表現する。参照した図面におけ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。
本明細書または特許請求の範囲において、ある構成要素に関し、これに該当する構成要素が複数あり、それぞれを区別して表現する場合に、その構成要素の頭に“第１”、“第２”と付記して区別することがある。本明細書と特許請求の範囲とで区別する対象や観点が異なる場合、本明細書と特許請求の範囲との間で、同一の付記が、同一の対象を指さない場合がある。 図面では、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。本明細書において、Ｘ軸の矢印の方向を＋Ｘ方向と称し、その反対の方向を－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。また、説明のわかりやすさのため、本明細書または特許請求の範囲では、＋Ｙ方向を「上方」、－Ｙ方向を「下方」、＋Ｚ方向を「前方」、－Ｚ方向を「後方」とも表現する。参照した図面におけ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】
（実施形態１）
［レーザ光源］
まず、図１Ａから図２Ｂを参照して、本開示の実施形態１によるレーザ光源の例を説明する。図１Ａは、本開示の例示的な実施形態１によるレーザ光源の構成を模式的に示す斜視図である。図１Ａに示すレーザ光源１００－１は、外観に表れない半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を収容するパッケージ５０と、半導体レーザ素子に電力を供給する２つのリード端子６０とを備える。パッケージ５０は、蓋体５０Ｌと、基体５０ｂと、透光窓５０ｗとを備える。半導体レーザ素子は、レーザ光を出射する光出射面を有する。当該光出射面から出射されるレーザ光は、透光窓５０ｗからパッケージ５０の外部に取り出される。パッケージ５０は、半導体レーザ素子を封止する。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、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長が短くなるほど高くなる。気密封止されず、半導体レーザ素子の光出射面が外気に接している構成では、レーザ光の波長が短くなるほど、集塵によって動作中に光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。
［レーザ光源］
まず、図１Ａから図２Ｂを参照して、本開示の実施形態１によるレーザ光源の例を説明する。図１Ａは、本開示の例示的な実施形態１によるレーザ光源の構成を模式的に示す斜視図である。図１Ａに示すレーザ光源１００－１は、外観に表れない半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を収容するパッケージ５０と、半導体レーザ素子に電力を供給する２つのリード端子６０とを備える。パッケージ５０は、蓋体５０Ｌと、基体５０ｂと、透光窓５０ｗとを備える。半導体レーザ素子は、レーザ光を出射する光出射面を有する。当該光出射面から出射されるレーザ光は、透光窓５０ｗからパッケージ５０の外部に取り出される。パッケージ５０は、半導体レーザ素子を封止する。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、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長が短くなるほど高くなる。気密封止されず、半導体レーザ素子の光出射面が外気に接している構成では、レーザ光の波長が短くなるほど、集塵によって動作中に光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。
【0012】
図１Ｂは、図１Ａに示すレーザ光源１００－１の内部の平面構成を模式的に示す図である。図１Ｂにおいて、図１Ａに示すパッケージ５０のうち、蓋体５０Ｌが省略されている。基体５０ｂは、底板５０ｂ１と、底板５０ｂ１に設けられたステージ５０ｂ２と、ステージ５０ｂ２を囲む側壁５０ｂ３を含む。レーザ光源１００－１は、基体５０ｂの内部に、ステージ５０ｂ２によって支持されるサブマウント１０と、サブマウント１０によって支持される半導体レーザ素子２０および支持部材３０Ａと、支持部材３０Ａによって支持されるレンズ部材４０Ａとを備える。半導体レーザ素子２０は、レンズ部材４０Ａに向けてレーザ光を出射する。本明細書において、サブマウント、半導体レーザ素子、支持部材、およびレンズ部材を少なくとも備える構成を「レーザ光源」と称する。また、支持部材を「レンズ支持部材」とも称する。
【0013】
レーザ光源１００－１は、さらに、基体５０ｂの内部に複数のワイヤ６０ｗを備える。複数のワイヤ６０ｗのうち、一部のワイヤ６０ｗは、サブマウント１０を介して半導体レーザ素子２０に電気的に接続されており、かつ一方のリード端子６０に電気的に接続されている。残りのワイヤ６０ｗは、直接半導体レーザ素子２０に電気的に接続されており、かつ他方のリード端子６０に電気的に接続されている。複数のワイヤ６０ｗは、２つのリード端子６０から半導体レーザ素子２０に電力を供給するために用いられる。２つのリード端子６０は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の出射タイミングおよび出力を調整する外部回路に電気的に接続されている。
【0014】
図１Ａおよび図１Ｂに示すレーザ光源１００－１とは別に、以下のレーザ光源を用いてもよい。図１Ｃは、本開示の他の例示的な実施形態１によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図１Ｃに示すレーザ光源１００－２は、サブマウント１０と、半導体レーザ素子２０と、支持部材３０Ａと、レンズ部材４０Ａと、２本のワイヤ６０ｗと、第１基板７０ａと、第２基板７０ｂと、枠体８０とを備える。図１Ｃでは、第１基板７０ａ、第２基板７０ｂ、および枠体８０は互いに分離された状態で示されているが、枠体８０は、第１基板７０ａおよび第２基板７０ｂに接合されている。
【0015】
第１基板７０ａは、ＸＺ平面に対して平行である上面７０ａｓ１および下面７０ａｓ２を有し、上面７０ａｓ１はサブマウント１０を支持する。第１基板７０ａは、２つの配線７２を内部に備える。配線７２の一部は上面７０ａｓ１に露出しており、他の一部は下面７０ａｓ２に露出している。２つのワイヤ６０ｗのうち、一方のワイヤ６０ｗは、サブマウント１０を介して半導体レーザ素子２０に電気的に接続されており、かつ一方の配線７２に電気的に接続されている。他方のワイヤ６０ｗは、直接半導体レーザ素子２０に電気的に接続されており、かつ他方の配線７２に電気的に接続されている。２つの配線７２は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の出射タイミングおよび出力を調整する外部回路に電気的に接続されている。
【0016】
第２基板７０ｂは、ＸＺ平面に対して平行である上面７０ｂｓ１および下面７０ｂｓ２を有し、第２基板７０ｂの下面７０ｂｓ２は第１基板７０ａの上面７０ａｓ１に対向している。第２基板７０ｂは蓋体である。
【0017】
枠体８０は、第１基板７０ａと第２基板７０ｂとによって挟まれており、サブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ、レンズ部材４０Ａ、および２本のワイヤ６０ｗを囲む。枠体８０は、ＸＺ平面に対して平行である上面８０ｓ１および下面８０ｓ２を有し、枠体８０の上面８０ｓ１は第２基板７０ｂの下面７０ｂｓ２の周縁領域に接合されており、枠体８０の下面８０ｓ２は第１基板７０ａの上面７０ａｓ１の周縁領域に接合されている。
【0018】
枠体８０は、レンズ部材４０Ａに対向する透光部８０ａを有する。半導体レーザ素子２０からレンズ部材４０Ａを介して出射されるレーザ光は、透光部８０ａから外側に取り出される。図１Ｃに示す例において、枠体８０のうち、透光部８０ａ以外の部分は、透光部８０ａと同じ材料から形成されている。透光部８０ａ以外の部分は、透光部８０ａとは異なる材料から形成されていてもよく、透光性を有していなくてもよい。
【0019】
第１基板７０ａ、第２基板７０ｂ、および枠体８０は、半導体レーザ素子２０を封止する。前述したように、この封止は気密封止であることが好ましい。
【0020】
図２Ａは、図１Ａに示すレーザ光源１００－１からパッケージ５０、リード端子６０、および内部のワイヤ６０ｗを省略した構成のより詳細を示す分解斜視図である。当該構成は、図１Ｃに示すレーザ光源１００－２から第１基板７０ａ、第２基板７０ｂ、ワイヤ６０ｗ、および枠体８０を省略した構成でもある。図２Ａに示す破線によって囲まれた領域には、後方（－Ｚ方向）から見たレンズ部材４０Ａが示されている。図２Ａに示すレーザ光源１００Ａは、サブマウント１０と、半導体レーザ素子２０と、支持部材３０Ａと、無機接合層３２と、レンズ部材４０Ａとを備える。図２Ａでは、支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａが互いに分離された状態で示されているが、実際には、両者は互いに接合されている。図２Ｂは、図２Ａに示すレーザ光源１００Ａの上面図である。図２Ｂに示す破線は、支持部材３０Ａの上面よりも下方に位置する構成を表す。
【0021】
レーザ光源１００Ａにおいて、レンズ部材４０Ａは、光入射面が後方（－Ｚ方向）に突出した形状を有する。支持部材３０Ａは、レンズ部材４０Ａの形状に合わせて、レンズ部材４０Ａの光入射面に対向する面が後方（－Ｚ方向）に後退した形状を有する。後で詳しく説明するが、レンズ部材４０Ａの後方（－Ｚ方向）に突出した形状により、支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａの接合において、レンズ部材４０Ａの固定に用いられる無機接合材がレンズ部材４０Ａの光入射面および半導体レーザ素子２０の光出射面に付着することを抑制できる。
【0022】
以下に、各構成要素を説明する。各構成要素の材料および寸法などの詳細は後述する。
【0023】
サブマウント１０は、図２Ａに示すように、ＸＺ平面に対して平行である上面１０ｓ１および下面１０ｓ２を有する。サブマウント１０は、さらに、上面１０ｓ１および下面１０ｓ２を繋ぐ前方端面１０ｓ３を有する。図２Ａに示す例において、サブマウント１０は直方体の形状を有するが、任意の平板形状を有していてもよい。上面１０ｓ１の法線方向は＋Ｙ方向である。
【0024】
半導体レーザ素子２０は、図２Ａに示すように、サブマウント１０の上面１０ｓ１に固定されている。図２Ａおよび図２Ｂに示す例において、半導体レーザ素子２０は、Ｚ方向に延びる直方体の形状を有する。半導体レーザ素子２０は、Ｚ方向に交差する２つの端面を有する。当該２つの端面のうち、レンズ部材４０Ａの側に位置する前方端面が、レーザ光を出射する光出射面２０ｅである。光出射面２０ｅはＸ方向に沿って延びる矩形形状を有する。
【0025】
半導体レーザ素子２０は、光出射面２０ｅからレーザ光を＋Ｚ方向に出射する。当該レーザ光の光軸方向は＋Ｚ方向である。当該レーザ光は、＋Ｚ方向に進行するにつれて、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。その結果、当該レーザ光は、光出射面２０ｅに対して平行な面において、楕円形状のファーフィールドパターンを形成する。楕円の長軸はＹ方向に対して平行であり、短軸はＸ方向に対して平行である。ファーフィールドパターンとは、光出射面２０ｅから離れた位置における光強度分布である。当該光強度分布において、レーザ光の強度がそのピーク強度の１／ｅ２以上である部分をレーザ光の主要部分とする。ｅは自然対数の底である。
【0026】
支持部材３０Ａは、図２Ａに示すように、サブマウント１０の上面１０ｓ１に固定されている。支持部材３０Ａは、レンズ部材４０Ａとサブマウント１０とを接続する。支持部材３０Ａは、２つの支持部分３０ａ１と、２つの支持部分３０ａ１を連結する連結部分３０ａ２とを有する。半導体レーザ素子２０は２つの支持部分３０ａ１の間に位置する。図２Ａに示す一点鎖線は、２つの支持部分３０ａ１の各々と、連結部分３０ａ２との境界を表す。支持部材３０Ａのうち、連結部分３０ａ２は、半導体レーザ素子２０を跨ぐ形状を有するが、２つの支持部分３０ａ１の上部を連結する直方体の形状を有していてもよい。支持部材３０Ａは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の進行を妨げない。
【0027】
支持部材３０Ａは、２つの支持部分３０ａ１の各々において第１前方端面３０ａｓ１を有し、連結部分３０ａ２において第２前方端面３０ａｓ２を有する。第１前方端面３０ａｓ１は、レンズ部材４０Ａを支持する面である。支持部材３０Ａは、２つの第１前方端面３０ａｓ１によってレンズ部材４０Ａを支持してもよいし、一方の第１前方端面３０ａｓ１によってレンズ部材４０Ａを支持してもよい。第１前方端面３０ａｓ１および第２前方端面３０ａｓ２の各々は、例えば平面であり得る。これら２つの面は、例えば互いに平行であり得る。第１前方端面３０ａｓ１が平面である場合、レンズ部材４０Ａを安定的に支持できる。
【0028】
本明細書において、平面とは、平面度が０．０１ｍｍ以下であることを意味する。平面度は、例えばＪＩＳ ０６２１－１９８４によると、平面形体の幾何学的に正しい平面（以下、「幾何学的平面」）からの狂いの大きさであると定義されている。平面度は、互いに厳密に平行である２つの幾何学的平面によって対象物を挟んだ場合に当該２つの幾何学的平面の間に生じる隙間の寸法である。平面度は、例えば３次元測定機によって測定できる。本明細書において、２つの平面が互いに平行であるとは、２つの平面が厳密に平行である場合だけでなく、２つの平面のなす角度の絶対値が０．５°以下である場合も意味する。
【0029】
支持部材３０Ａは、レンズ部材４０Ａの形状に合わせて、第２前方端面３０ａｓ２が第１前方端面３０ａｓ１よりも後方（－Ｚ方向）に後退した形状を有する。支持部材３０Ａは、そのような形状に起因して２つの段差部３０ａｓ３を有する。２つの段差部３０ａｓ３の各々は、２つの第１前方端面３０ａｓ１の一方と第２前方端面３０ａｓ２との間に位置し、２つの第１前方端面３０ａｓ１の一方と第２前方端面３０ａｓ２とを繋ぐ。段差部３０ａｓ３は、例えば平面であり得る。段差部３０ａｓ３の高さ（Ｚ方向における寸法）は、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり得る。
【0030】
本明細書において、基準となる面から突出した突出面および後退した後退面を繋ぐ面を「段差部」と称する。突出面および後退面は同一平面上に位置しない。段差部は、突出面および後退面を有する構造の表面の一部であり、突出面および後退面の間に位置する。
【0031】
段差部の高さは、突出面と後退面との間に形成される段差の大きさである。段差面が後退面に対して垂直でない場合、段差面の高さは、後退面に対して垂直な平面に段差面を射影した仮想的な平面の、後退面の法線方向における寸法によって規定される。当該垂直な平面および当該法線方向は、後退面および段差部が互いに接触する線上に位置する。
【0032】
支持部材３０Ａは、２つの第１前方端面３０ａｓ１の各々に設けられる金属膜３０ｍを備える。図２Ａに示す金属膜３０ｍは、濃いハッチングによって表されている。金属膜３０ｍは、レンズ部材４０Ａを支持部材３０Ａに無機接合材で接合する際に、接合強度を向上させる。
【0033】
無機接合層３２は、図２Ａに示すように、支持部材３０Ａとレンズ部材４０Ａとの間に位置する。図２Ａに示す無機接合層３２は、薄いハッチングによって表されている。無機接合層３２は、レンズ部材４０Ａの接合面４０ａｓ３と支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１とを接合する。無機接合層３２は、支持部材３０Ａとレンズ部材４０Ａとを接合する無機接合材を加熱することによって形成される。無機接合材は、例えば焼結材であり得る。焼結では、金属の粒体または金属の粉体を当該金属の融点よりも低い温度で加熱して焼き固めることにより、部材同士が接合される。
【0034】
無機接合材として、例えば金属ペーストを用いてもよい。金属ペーストは、有機バインダとその中に分散する複数の金属粒子とを有する。金属ペーストは流動性を有するので、金属ペースト中の複数の金属粒子を加熱によって焼結して支持部材３０Ａとレンズ部材４０Ａとを接合する際に、後述するように、レンズ部材４０Ａの光軸調整を行うことができる。金属ペースト中の有機バインダは加熱中に揮発し、残りの焼結された複数の金属粒子から無機接合層３２が形成される。図２Ａに示す例において、無機接合層３２の形状を簡単のために矩形としているが、焼結後の無機接合層３２の形状は矩形である必要はなく、楕円のように任意の形状であってもよい。
【0035】
無機接合層３２には以下の利点がある。図１Ａに示すパッケージ５０によってレーザ光源１００Ａを気密封止しても、パッケージ５０の内部に有機ガスが存在すると、有機ガスによる集塵が原因で半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅが劣化する可能性がある。無機接合層３２は有機ガスを発生させないので、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅのそのような劣化を抑制できる。
【0036】
レンズ部材４０Ａは、レーザ光が入射する光入射面４０ａｓ１と、当該レーザ光を出射する光出射面４０ａｓ２とを有する。レンズ部材４０Ａは、さらに、光入射面４０ａｓ１から側方に広がる２つの接合面４０ａｓ３を有する。光入射面４０ａｓ１および接合面４０ａｓ３の各々は、例えば平面であり得る。光入射面４０ａｓ１が平面である場合、入射するレーザ光の散乱を抑制できる。接合面４０ａｓ３が平面である場合、支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１が平面であればこれら２つの面を互いに平行に配置でき、支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａの接合においてレンズ部材４０Ａの光軸調整が容易になる。さらに、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１および接合面４０ａｓ３は、例えば互いに平行であり得る。これら２つの面が互いに平行である場合も、支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａの接合においてレンズ部材４０Ａの光軸調整が容易になる。
【0037】
レンズ部材４０Ａは、図２Ａに示すように、光入射面４０ａｓ１が接合面４０ａｓ３よりも後方（－Ｚ方向）に突出した形状を有する。レンズ部材４０Ａは、そのような形状に起因して２つの段差部４０ａｓ４を有する。２つの段差部４０ａｓ４の各々は、光入射面４０ａｓ１と２つの接合面４０ａｓ３の一方との間に位置し、光入射面４０ａｓ１と２つの接合面４０ａｓ３の一方とを繋ぐ。段差部４０ａｓ４は、例えば平面であり得る。
【0038】
図２Ａに示す例において、段差部４０ａｓ４は、光入射面４０ａｓ１および接合面４０ａｓ３の各々に対して垂直な方向に広がる面であるが、これに限られず光入射面４０ａｓ１および接合面４０ａｓ３の各々に交差する方向に広がる面であればよい。段差部４０ａｓ４と、光入射面４０ａｓ１および接合面４０ａｓ３の各々とがなす角度は、例えば８０°以上１００°以下であり得る。段差部４０ａｓ４の高さ（Ｚ方向）は、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり得る。
【0039】
レンズ部材４０Ａは、ＹＺ平面において曲率を有し、曲率がＸ方向に沿って一様であるコリメート部を有する。レンズ部材４０Ａは、当該コリメート部において光入射面４０ａｓ１を有する。支持部材３０Ａは、レンズ部材４０Ａを固定してレンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１を半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに対向させる。レンズ部材４０Ａは、後方（－Ｚ方向）の光軸上に焦点を有する。半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅの発光点の中心は、レンズ部材４０Ａの焦点にほぼ一致する。したがって、レンズ部材４０Ａは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光をＹＺ平面においてコリメートして光出射面４０ａｓ２から前方（＋Ｚ方向）に向けて出射する。レンズ部材４０Ａの光軸は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の光軸にほぼ一致する。本明細書において、「コリメートする」とは、レーザ光を平行光にすることだけではなく、レーザ光の広がり角を低減することも意味する。
【0040】
なお、用途によっては、レンズ部材４０ＡはＹＺ平面およびＸＺ平面において曲率を有し、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光をＹＺ平面およびＸＺ平面においてコリメートしてもよい。あるいは、レンズ部材４０Ａは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光を集光してもよい。
【0041】
レンズ部材４０Ａは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光に対して６０％以上、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上の透過率を有する。レンズ部材４０Ａは、例えば透光性材料から形成され得る。具体的な透光性材料については後述する。レンズ部材４０Ａは、２つの接合面４０ａｓ３の各々に設けられる金属膜４０ｍを備える。図２Ａに示す金属膜４０ｍは、濃いハッチングによって表されている。金属膜４０ｍは、金属膜３０ｍと同様に、レンズ部材４０Ａを支持部材３０Ａに無機接合材で接合する際に、接合強度を向上させる。
【0042】
レーザ光源１００Ａでは、支持部材３０Ａがレンズ部材４０Ａを支持するので、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１との距離が短くなる。したがって、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光が大きく広がる前に、レンズ部材４０Ａによってその広がりを低減することができ、小型のレーザ光源１００Ａを実現することが可能になる。
【0043】
半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の光軸方向から見て、すなわち前方（＋Ｚ方向）から見て、レンズ部材４０Ａの重心は、Ｘ方向において、支持部材３０Ａの２つの第１前方端面３０ａｓ１の間に位置し、２つの第１前方端面３０ａｓ１には重ならない。前方から見て、レンズ部材４０Ａの重心は、さらに、Ｙ方向において、第１前方端面３０ａｓ１の上辺および下辺のうち、下辺と同じ位置またはそれよりも高い位置にあり、上辺よりも低い位置にある。レンズ部材４０Ａの重心を上記の位置とすることにより、支持部材３０Ａはレンズ部材４０Ａを安定的に支持することができる。
【0044】
［構成要素の相対的な位置関係の詳細］
次に、サブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ、およびレンズ部材４０Ａの相対的な位置関係の詳細を説明する。
次に、サブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ、およびレンズ部材４０Ａの相対的な位置関係の詳細を説明する。
【0045】
半導体レーザ素子２０と支持部材３０Ａとの位置関係は以下の通りである。図２Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の前方部分は、支持部材３０Ａの２つの支持部分３０ａ１の間に位置するが、中央部分および後方部分は２つの支持部分３０ａ１の間に位置していない。そのような配置の他に、半導体レーザ素子２０の前方部分および中央部分が２つの支持部分３０ａ１の間に位置し、後方部分が２つの支持部分３０ａ１の間に位置していなくてもよい。あるいは、半導体レーザ素子２０の前方部分、中央部分、および後方部分が２つの支持部分３０ａ１の間に位置していてもよい。半導体レーザ素子２０の前方部分および後方部分とは、それぞれ、前方端面および後方端面から半導体レーザ素子２０の全長の１／４以内の部分であり、中央部分とは前方部分と後方部分との間に位置する部分である。
【0046】
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図２Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置する。レンズ部材４０Ａの焦点の位置によっては、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置していてもよいし、後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0047】
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、支持部材３０Ａの面との位置関係は以下の通りである。図２Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１よりも後方（－Ｚ方向）に位置する。半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３０Ａの第２前方端面３０ａｓ２と同じ平面上に位置する。レンズ部材４０Ａの焦点の位置によっては、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３０Ａの第２前方端面３０ａｓ２よりも前方に位置していてもよいし、後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0048】
支持部材３０Ａの面と、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図２Ａに示す例において、支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置し、支持部材３０Ａの第２前方端面３０ａｓ２は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置する。第２前方端面３０ａｓ２は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置していてもよいし、後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0049】
レンズ部材４０Ａの面と、支持部材３０Ａの面との位置関係は以下の通りである。図２Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１は、支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１よりも後方（－Ｚ方向）に位置する。レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１は、支持部材３０Ａの第２前方端面３０ａｓ２に対向する。レンズ部材４０Ａの接合面４０ａｓ３は、支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１に対向する。レンズ部材４０Ａの段差部４０ａｓ４は、支持部材３０Ａの段差部３０ａｓ３に対向する。
【0050】
［支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａの接合］
次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａの接合方法を説明する。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、実施形態１における支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａの接合方法を説明するための上面図および側面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示す２点鎖線によって囲まれた領域は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光２０Ｌの主要部分を表す。図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、支持部材３０Ａとレンズ部材４０Ａとを接合する無機接合材として、金属ペースト３２ａが用いられている。
次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａの接合方法を説明する。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、実施形態１における支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａの接合方法を説明するための上面図および側面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示す２点鎖線によって囲まれた領域は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光２０Ｌの主要部分を表す。図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、支持部材３０Ａとレンズ部材４０Ａとを接合する無機接合材として、金属ペースト３２ａが用いられている。
【0051】
最初の工程において、半導体レーザ素子２０および支持部材３０Ａが接続されたサブマウント１０、ならびにレンズ部材４０Ａが用意される。次の工程において、用意したサブマウント１０およびレンズ部材４０Ａが、図３Ａに示すように、レンズ部材４０Ａの接合面４０ａｓ３と、支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１とを、金属ペースト３２ａを介して互いに接触させるように配置される（接触工程）。金属ペースト３２ａは、そのような配置の前に、レンズ部材４０Ａの接合面４０ａｓ３および／または支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１に塗布される。次の工程において、図３Ａに示すように、支持部材３０Ａを加熱用のレーザ光で照射することにより、金属ペースト３２ａが加熱される。図３Ａに示す白抜きの矢印は、加熱用のレーザ光の照射方向を表す。支持部材３０Ａは、２つの支持部分３０ａ１の各々において、加熱用のレーザ光で照射される外側面３０ａｓ４を有する。支持部材３０Ａの外側面３０ａｓ４が加熱用のレーザ光で照射された結果、支持部材３０Ａの２つの支持部分３０ａ１から金属ペースト３２ａに熱が伝わり、金属ペースト３２ａ中の複数の金属粒子を焼結して支持部材３０Ａとレンズ部材４０Ａとを互いに接合することができる（接合工程）。金属ペースト３２ａ中の有機バインダは加熱中に揮発する。有機バインダが揮発しきれずに残った場合には、図３Ａに示す中間生成物をオーブンによって加熱することにより、残った有機バインダを完全に揮発させてもよい。
【0052】
加熱用のレーザ光のパワー密度は、例えば１０ｋＷ／ｃｍ２以上１００００ｋＷ／ｃｍ２以下であり得る。レーザ光の照射時間は、例えば１ｍｓ以上５０ｍｓ以下であり得る。加熱用のレーザ光の波長に特に制限はない。加熱用のレーザ光として、例えば紫外光、青色光、緑色光、赤色光、または赤外光を用いることができる。加熱用のレーザ光が赤外光である場合、加熱用のレーザ光の波長は、例えば０．９μｍ以上１．２μｍ以下であり得る。そのような波長のレーザ光を出射する光源は、例えばＹＡＧレーザ光源であり得る。
【0053】
支持部材３０Ａの外側面３０ａｓ４の反射率が高い場合には、加熱用のレーザ光を垂直方向ではなく、傾斜させて照射してもよい。そのような照射により、反射光が加熱用のレーザ光源に戻ることを抑制し、加熱用のレーザ光源を保護することができる。
【0054】
上記の接触工程と接合工程との間に、以下の工程があってもよい。当該工程において、半導体レーザ素子２０にレーザ光を出射させた状態で、レンズ部材４０Ａの位置を微調整することにより、レーザ光２０Ｌをコリメートするためのレンズ部材４０Ａの光軸調整が行われる。金属ペースト３２ａは流動性を有するので、そのような光軸調整が可能になる。光軸調整において、レーザ光２０Ｌがコリメートされているか否かは、レンズ部材４０Ａの光出射面４０ａｓ２から出射されるレーザ光２０Ｌの広がり角を計測することによって調べることができる。
【0055】
ただし、金属ペースト３２ａを加熱すると、金属ペースト３２ａが焼結によって収縮することにより、レンズ部材４０Ａの位置がシフトする。レンズ部材４０Ａの光軸調整は、そのようなレンズ部材４０Ａの位置のシフト量を考慮して行われる。当該シフト量は、例えば０．１μｍ以上３μｍ以下であり得る。
【0056】
サブマウント１０およびレンズ部材４０Ａを、金属ペースト３２ａを加熱して互いに接合する工程では、光軸調整が行われた状態で保持されたレンズ部材４０Ａおよび支持部材３０Ａが、図３Ａに示す太線の矢印によって表されるように、互いに反対の方向から加圧される。この加圧により、レンズ部材４０Ａおよび支持部材３０Ａの接合強度を向上させることができる。
【0057】
以上のようにして、図３Ｂに示すように、レーザ光２０Ｌを正確にコリメートすることができる位置にレンズ部材４０Ａを取り付けることができる。
【0058】
レンズ部材４０Ａの突出した部分と、支持部材３０Ａの後退した部分との間に隙間があることは、レンズ部材４０Ａの光軸調整に役立つ。図３Ａに示す例において、レンズ部材４０Ａの段差部４０ａｓ４と、支持部材３０Ａの段差部３０ａｓ３との間、およびレンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１と、支持部材３０Ａの第２前方端面３０ａｓ２との間に隙間がある。したがって、レンズ部材４０ＡをＸ方向および／またはＺ方向に少しシフトさせたり、Ｙ軸を回転軸としてレンズ部材４０Ａを少し回転させたりしてレンズ部材４０Ａの位置を微調整することができる。
【0059】
そのような微調整が可能な上記の隙間の範囲は以下の通りである。レンズ部材４０Ａにおける段差部４０ａｓ４と、支持部材３０Ａにおける段差部３０ａｓ３との間の隙間は、例えば５μｍ以上５００μｍ以下であり得る。レンズ部材４０Ａにおける光入射面４０ａｓ１と、支持部材３０Ａにおける第２前方端面３０ａｓ２との間の隙間は、例えば５μｍ以上５００μｍ以下であり得る。
【0060】
［レンズ部材４０Ａの後方（－Ｚ方向）に突出する形状によって得られる効果］
次に、レンズ部材４０Ａの後方（－Ｚ方向）に突出する形状によって得られる効果を説明する。金属ペースト３２ａが加熱されると、有機バインダが突沸し、金属粒子を含む有機バインダの塊である金属ペースト３２ａの一部が空中に飛散したり、レンズ部材４０Ａの接合面４０ａｓ３に沿って飛散したりすることがある。
次に、レンズ部材４０Ａの後方（－Ｚ方向）に突出する形状によって得られる効果を説明する。金属ペースト３２ａが加熱されると、有機バインダが突沸し、金属粒子を含む有機バインダの塊である金属ペースト３２ａの一部が空中に飛散したり、レンズ部材４０Ａの接合面４０ａｓ３に沿って飛散したりすることがある。
【0061】
実施形態１とは異なり、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１および接合面４０ａｓ３が互いに繋がり、かつ同一平面上に位置する構成では、飛散した金属ペースト３２ａの一部がレンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１に付着する可能性がある。その結果、駆動時に、付着した金属ペースト３２ａ中の金属粒子がレーザ光２０Ｌを吸収して加熱され、レンズ部材４０Ａが損傷する可能性がある。さらに、付着した金属ペースト３２ａ中の金属粒子によってレーザ光２０Ｌが反射されて戻り光が生じ、当該戻り光によって半導体レーザ素子２０が損傷する可能性がある。さらに、付着した金属ペースト３２ａ中の金属粒子によってレーザ光２０Ｌの一部の進行が妨げられて、レンズ部材４０Ａの光出射面４０ａｓ２から出射されるレーザ光２０Ｌの形状が歪む可能性がある。
【0062】
これに対して、実施形態１では、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１および接合面４０ａｓ３が同一平面上には位置しておらず、光入射面４０ａｓ１と接合面４０ａｓ３との間には段差部４０ａｓ４がある。したがって、加熱によって有機バインダが突沸して金属ペースト３２ａの一部が飛散しても、段差部４０ａｓ４が障壁になり、金属ペースト３２ａの一部が光入射面４０ａｓ１に付着することを抑制できる。その結果、レンズ部材４０Ａが加熱されて損傷したり、半導体レーザ素子２０が戻り光によって損傷したり、レーザ光２０Ｌの形状が歪んだりする可能性を低減することが可能になる。
【0063】
金属ペースト３２ａの一部は、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１だけでなく、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅにも付着しない方がよい。金属ペースト３２ａの一部が半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着すると、半導体レーザ素子２０からのレーザ光２０Ｌの出射が妨げられたり、レーザ光２０Ｌの形状が歪んだりする可能性があるからである。レンズ部材４０Ａの段差部４０ａｓ４は、金属ペースト３２ａの一部が半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着することも抑制できる。
【0064】
レンズ部材４０Ａの段差部４０ａｓ４の高さが小さすぎると、金属ペースト３２ａの一部が段差部４０ａｓ４を越えてレンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１および／または半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着する可能性がある。段差部４０ａｓ４の高さが前述の数値範囲であれば、金属ペースト３２ａの一部のそのような付着を効果的に抑制できる。
【0065】
レンズ部材４０Ａの段差部４０ａｓ４と、支持部材３０Ａの段差部３０ａｓ３との間の隙間が小さすぎると、金属ペースト３２ａの一部が段差部４０ａｓ４を越えてレンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１および／または半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着する可能性がある。レンズ部材４０Ａの段差部４０ａｓ４と、支持部材３０Ａの段差部３０ａｓ３との間の隙間が前述の数値範囲であれば、金属ペースト３２ａの一部のそのような付着を効果的に抑制できる。
【0066】
以上のことから、実施形態１によれば、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに金属ペースト３２ａが全くまたはほとんど付着していないレーザ光源１００Ａを実現できる。「金属ペースト３２ａがほとんど付着していない」とは、上記のような不都合が生じない程度に金属ペースト３２ａが付着していることを意味する。
【0067】
（実施形態１の変形例）
次に、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、実施形態１によるレーザ光源１００Ａの変形例を説明する。図４Ａは、実施形態１によるレーザ光源の変形例を模式的に示す分解斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示すレーザ光源の上面図である。図４Ａに示すレーザ光源１１０Ａが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、支持部材３１Ａおよびレンズ部材４１Ａの形状である。以下では、レーザ光源１１０Ａとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
次に、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、実施形態１によるレーザ光源１００Ａの変形例を説明する。図４Ａは、実施形態１によるレーザ光源の変形例を模式的に示す分解斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示すレーザ光源の上面図である。図４Ａに示すレーザ光源１１０Ａが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、支持部材３１Ａおよびレンズ部材４１Ａの形状である。以下では、レーザ光源１１０Ａとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
【0068】
支持部材３１Ａは、２つの支持部分３１ａ１と、２つの支持部分３１ａ１を連結する連結部分３１ａ２とを有する。半導体レーザ素子２０は、２つの支持部分３１ａ１の間に位置する。支持部材３１Ａは、２つの支持部分３１ａ１の各々において第１前方端面３１ａｓ１を有し、連結部分３１ａ２において第２前方端面３１ａｓ２を有する。第１前方端面３１ａｓ１は、レンズ部材４１Ａを支持する面である。支持部材３１Ａは、２つの第１前方端面３１ａｓ１によってレンズ部材４１Ａを支持してもよいし、一方の第１前方端面３１ａｓ１によってレンズ部材４１Ａを支持してもよい。第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２は、ＸＹ平面に対して平行な同一平面上に位置する。支持部材３１ＡはＺ方向において一様な断面形状を有するので、図２Ａに示す支持部材３０Ａよりも作製が容易である。
【0069】
レンズ部材４１Ａは、光入射面４１ａｓ１と、光出射面４１ａｓ２とを有する。レンズ部材４１Ａは、さらに、光入射面４１ａｓ１から側方に広がる２つの接合面４１ａｓ３と、２つの接合面４１ａｓ３の上部を繋ぐ面４１ａｓ４とを有する。光入射面４１ａｓ１、接合面４１ａｓ３、および面４１ａｓ４の各々は、例えば平面であり得る。これらの面は、例えば互いに平行であり得る。
【0070】
レンズ部材４１Ａは、光入射面４１ａｓ１が接合面４１ａｓ３および面４１ａｓ４よりも後方（－Ｚ方向）に突出した形状を有する。レンズ部材４１Ａは、そのような形状に起因して、２つの段差部４１ａｓ５と、段差部４１ａｓ６とを有する。２つの段差部４１ａｓ５の各々は、光入射面４１ａｓ１と２つの接合面４１ａｓ３の一方との間に位置し、光入射面４１ａｓ１と２つの接合面４１ａｓ３の一方とを繋ぐ。段差部４１ａｓ６は、光入射面４１ａｓ１と面４１ａｓ４との間に位置し、光入射面４１ａｓ１と面４１ａｓ４とを繋ぐ。段差部４１ａｓ５および段差部４１ａｓ６の各々は、例えば平面であり得る。
【0071】
図４Ａに示す例において、段差部４１ａｓ５は、光入射面４１ａｓ１および接合面４１ａｓ３の各々に対して垂直な方向に広がる面であるが、これに限られず光入射面４１ａｓ１および接合面４１ａｓ３の各々に交差する方向に広がる面であればよい。段差部４１ａｓ５と、光入射面４１ａｓ１および接合面４１ａｓ３の各々とがなす角度は、例えば８０°以上１００°以下であり得る。同様に、図４Ａに示す例において、段差部４１ａｓ６は、光入射面４１ａｓ１および面４１ａｓ４の各々に対して垂直な方向に広がる面であるが、これに限られず光入射面４１ａｓ１および面４１ａｓ４の各々に交差する方向に広がる面であればよい。段差部４１ａｓ６と、光入射面４１ａｓ１および面４１ａｓ４の各々とがなす角度は、例えば８０°以上１００°以下であり得る。段差部４１ａｓ５および段差部４１ａｓ６の各々の高さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり得る。
【0072】
［構成要素の相対的な位置関係の詳細］
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、支持部材３１Ａの面との位置関係は以下の通りである。図４Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２よりも後方（－Ｚ方向）に位置する。
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、支持部材３１Ａの面との位置関係は以下の通りである。図４Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２よりも後方（－Ｚ方向）に位置する。
【0073】
支持部材３１Ａの面と、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図４Ａに示す例において、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。
【0074】
レンズ部材４１Ａの面と、支持部材３１Ａの面との位置関係は以下の通りである。図４Ｂに示す例において、レンズ部材４１Ａの光入射面４１ａｓ１は、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２よりも後方（－Ｚ方向）に位置する。レンズ部材４１Ａの光入射面４１ａｓ１は、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２には対向しない。レンズ部材４１Ａの面４１ａｓ４は、支持部材３１Ａの第２前方端面３１ａｓ２に対向する。レンズ部材４１Ａの接合面４１ａｓ３は、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１に対向する。
【0075】
［支持部材３１Ａおよびレンズ部材４１Ａの接合］
支持部材３１Ａおよびレンズ部材４１Ａの接合において、レンズ部材４１Ａの段差部４１ａｓ５が障壁になり、飛散した金属ペーストの一部がレンズ部材４１Ａの光入射面４１ａｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着することを抑制できる。
支持部材３１Ａおよびレンズ部材４１Ａの接合において、レンズ部材４１Ａの段差部４１ａｓ５が障壁になり、飛散した金属ペーストの一部がレンズ部材４１Ａの光入射面４１ａｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着することを抑制できる。
【0076】
以上のことから、実施形態１の変形例においても、レンズ部材４１Ａの光入射面４１ａｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに金属ペーストが全くまたはほとんど付着していないレーザ光源１１０Ａを実現できる。
【0077】
（実施形態２）
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、実施形態２によるレーザ光源の構成例を説明する。図５Ａは、本開示の例示的な実施形態２によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに示すレーザ光源の上面図である。図５Ａに示すレーザ光源１００Ｂが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、支持部材３０Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの形状、ならびに半導体レーザ素子２０が配置される位置である。以下では、レーザ光源１００Ｂとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、実施形態２によるレーザ光源の構成例を説明する。図５Ａは、本開示の例示的な実施形態２によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに示すレーザ光源の上面図である。図５Ａに示すレーザ光源１００Ｂが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、支持部材３０Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの形状、ならびに半導体レーザ素子２０が配置される位置である。以下では、レーザ光源１００Ｂとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
【0078】
支持部材３０Ｂは、２つの支持部分３０ｂ１と、２つの支持部分３０ｂ１を連結する連結部分３０ｂ２とを有する。半導体レーザ素子２０は、２つの支持部分３０ｂ１の間に位置する。支持部材３０Ｂは、２つの支持部分３０ｂ１の各々において第１前方端面３０ｂｓ１を有し、連結部分３０ｂ２において第２前方端面３０ｂｓ２を有する。第１前方端面３０ｂｓ１は、レンズ部材４０Ｂを支持する面である。支持部材３０Ｂは、２つの第１前方端面３０ｂｓ１によってレンズ部材４０Ｂを支持してもよいし、一方の第１前方端面３０ｂｓ１によってレンズ部材４０Ｂを支持してもよい。第１前方端面３０ｂｓ１および第２前方端面３０ｂｓ２の各々は、例えば平面であり得る。これら２つの面は、例えば互いに平行であり得る。第１前方端面３０ｂｓ１が平面である場合、レンズ部材４０Ｂを安定的に支持できる。
【0079】
支持部材３０Ｂは、第２前方端面３０ｂｓ２が第１前方端面３０ｂｓ１よりも前方（＋Ｚ方向）に突出した形状を有する。支持部材３０Ｂは、そのような形状に起因して２つの段差部３０ｂｓ３を有する。２つの段差部３０ｂｓ３の各々は、２つの第１前方端面３０ｂｓ１の一方と第２前方端面３０ｂｓ２との間に位置し、２つの第１前方端面３０ｂｓ１の一方と第２前方端面３０ｂｓ２とを繋ぐ。段差面３０ｂｓ３は、例えば平面であり得る。段差面３０ｂｓ３の高さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり得る。
【0080】
レンズ部材４０Ｂは、光入射面４０ｂｓ１と、光出射面４０ｂｓ２と、光入射面４０ｂｓ１から側方に広がる２つの接合面４０ｂｓ３とを有する。レンズ部材４０Ｂは、光入射面４０ｂｓ１が接合面４０ｂｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に後退した形状を有する。レンズ部材４０Ｂの前方（＋Ｚ方向）に後退した形状により、支持部材３０Ｂの前方（＋Ｚ方向）に突出した形状が可能になる。レンズ部材４０Ｂは、そのような形状に起因して２つの段差部４０ｂｓ４を有する。２つの段差部４０ｂｓ４の各々は、光入射面４０ｂｓ１と、２つの接合面４０ｂｓ３の一方との間に位置し、光入射面４０ｂｓ１と２つの接合面４０ｂｓ３の一方とを繋ぐ。段差部４０ｂｓ４は、例えば平面であり得る。
【0081】
図５Ａに示す例において、段差部４０ｂｓ４は、光入射面４０ｂｓ１および接合面４０ｂｓ３の各々に対して垂直な方向に広がる面であるが、これに限られず光入射面４０ｂｓ１および接合面４０ｂｓ３の各々に交差する方向に広がる面であればよい。段差部４０ｂｓ４と、光入射面４０ｂｓ１および接合面４０ｂｓ３の各々とがなす角度は、例えば８０°以上１００°以下であり得る。段差部４０ｂｓ４の高さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり得る。
【0082】
［構成要素の相対的な位置関係の詳細］
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図５Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。レンズ部材４０Ｂの焦点の位置によっては、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置していてもよいし、前方端面１０ｓ３よりも後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図５Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。レンズ部材４０Ｂの焦点の位置によっては、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置していてもよいし、前方端面１０ｓ３よりも後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0083】
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、支持部材３０Ｂの面との位置関係は以下の通りである。図５Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３０Ｂの第１前方端面３０ｂｓ１よりも前方（＋Ｚ方向）に位置し、第２前方端面３０ｂｓ２よりも後方（－Ｚ方向）に位置する。レンズ部材４０Ｂの焦点の位置によっては、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３０Ｂの第１前方端面３０ｂｓ１と同じ平面上に位置していてもよいし、第１前方端面３０ｂｓ１よりも後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0084】
支持部材３０Ｂの面と、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図５Ａに示す例において、支持部材３０Ｂの第１前方端面３０ｂｓ１はサブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置し、支持部材３０Ｂの第２前方端面３０ｂｓ２は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。第１前方端面３０ｂｓ１は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置していてもよいし、レンズ部材４０Ｂを接合可能であれば後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。第１前方端面３０ｂｓ１がサブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも後方（－Ｚ方向）に位置する場合、第１前方端面３０ｂｓとサブマウント１０の前方端面１０ｓ３とのＺ方向における距離は、金属膜３０ｍの厚さおよび無機接合層３２の厚さの合計以下である。
【0085】
レンズ部材４０Ｂの面と、支持部材３０Ｂの面との位置関係は以下の通りである。図５Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１は、支持部材３０Ｂの第１前方端面３０ｂｓ１よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１は、支持部材３０Ｂの第２前方端面３０ｂｓ２に対向する。レンズ部材４０Ｂの接合面４０ｂｓ３は、支持部材３０Ｂの第１前方端面３０ｂｓ１に対向する。レンズ部材４０Ｂにおける段差部４０ｂｓ４は、支持部材３０Ｂにおける段差部３０ｂｓ３に対向する。
【0086】
［支持部材３０Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの接合］
支持部材３０Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの接合において、レンズ部材４０Ｂの後退した部分と、支持部材３０Ｂの突出した部分との間に隙間があることは、レンズ部材４０Ｂの光軸調整に役立つ。図５Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１と、支持部材３０Ｂの第２前方端面３０ｂｓ２との間、およびレンズ部材４０Ｂの段差部４０ｂｓ４と、支持部材３０Ｂの段差部３０ｂｓ３との間に隙間がある。したがって、レンズ部材４０ＢをＸ方向および／またはＺ方向に少しシフトさせたり、Ｙ軸を回転軸としてレンズ部材４０Ｂを少し回転させたりしてレンズ部材４０Ｂの位置を微調整することができる。
支持部材３０Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの接合において、レンズ部材４０Ｂの後退した部分と、支持部材３０Ｂの突出した部分との間に隙間があることは、レンズ部材４０Ｂの光軸調整に役立つ。図５Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１と、支持部材３０Ｂの第２前方端面３０ｂｓ２との間、およびレンズ部材４０Ｂの段差部４０ｂｓ４と、支持部材３０Ｂの段差部３０ｂｓ３との間に隙間がある。したがって、レンズ部材４０ＢをＸ方向および／またはＺ方向に少しシフトさせたり、Ｙ軸を回転軸としてレンズ部材４０Ｂを少し回転させたりしてレンズ部材４０Ｂの位置を微調整することができる。
【0087】
そのような微調整が可能な上記の隙間の範囲は以下の通りである。レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１と、支持部材３０Ｂの第２前方端面３０ｂｓ２との間の隙間は、例えば５μｍ以上５００μｍ以下であり得る。レンズ部材４０Ｂの段差部４０ｂｓ４と、支持部材３０Ｂの段差部３０ｂｓ３との間の隙間は、例えば５μｍ以上５００μｍ以下であり得る。
【0088】
さらに、支持部材３０Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの接合において、支持部材３０Ｂの段差部３０ｂｓ３が障壁になり、飛散した金属ペーストの一部がレンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着することを抑制できる。支持部材３０Ｂの段差部３０ｂｓ３の高さが前述の数値範囲であれば、金属ペーストの一部のそのような付着を効果的に抑制できる。
【0089】
以上のことから、実施形態２においても、レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに金属ペーストが全くまたはほとんど付着していないレーザ光源１００Ｂを実現できる。
【0090】
（実施形態２の変形例）
次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、実施形態２によるレーザ光源１００Ｂの変形例を説明する。図６Ａは、実施形態２によるレーザ光源の変形例を模式的に示す分解斜視図である。図６Ｂは、図６Ａに示すレーザ光源の上面図である。図６Ａに示すレーザ光源１１０Ｂが図５Ａに示すレーザ光源１００Ｂとは異なる点は、支持部材３１Ｂの形状である。支持部材３１Ｂは、図４Ａに示す支持部材３１Ａと同様の構造を有する。支持部材３１Ｂの２つの支持部分３１ｂ１および連結部分３１ｂ２は、それぞれ、支持部材３１Ａの２つの支持部分３１ａ１および連結部分３１ａ２に対応する。支持部材３１Ｂの第１前方端面３１ｂｓ１および第２前方端面３１ｂｓ２は、それぞれ、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２に対応する。以下では、レーザ光源１１０Ｂとレーザ光源１００Ｂとの相違点を中心に説明する。
次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、実施形態２によるレーザ光源１００Ｂの変形例を説明する。図６Ａは、実施形態２によるレーザ光源の変形例を模式的に示す分解斜視図である。図６Ｂは、図６Ａに示すレーザ光源の上面図である。図６Ａに示すレーザ光源１１０Ｂが図５Ａに示すレーザ光源１００Ｂとは異なる点は、支持部材３１Ｂの形状である。支持部材３１Ｂは、図４Ａに示す支持部材３１Ａと同様の構造を有する。支持部材３１Ｂの２つの支持部分３１ｂ１および連結部分３１ｂ２は、それぞれ、支持部材３１Ａの２つの支持部分３１ａ１および連結部分３１ａ２に対応する。支持部材３１Ｂの第１前方端面３１ｂｓ１および第２前方端面３１ｂｓ２は、それぞれ、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２に対応する。以下では、レーザ光源１１０Ｂとレーザ光源１００Ｂとの相違点を中心に説明する。
【0091】
［構成要素の相対的な位置関係の詳細］
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、支持部材３１Ｂの面との位置関係は以下の通りである。図６Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３１Ｂの第１前方端面３１ｂｓ１および第２前方端面３１ｂｓ２よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、支持部材３１Ｂの面との位置関係は以下の通りである。図６Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３１Ｂの第１前方端面３１ｂｓ１および第２前方端面３１ｂｓ２よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。
【0092】
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、レンズ部材４０Ｂの面との位置関係は以下の通りである。図６Ｂに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、レンズ部材４０Ｂの接合面４０ｂｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。
【0093】
支持部材３１Ｂの面と、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図６Ａに示す例において、支持部材３１Ｂの第１前方端面３１ｂｓ１および第２前方端面３１ｂｓ２は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置する。支持部材３１Ｂの第１前方端面３１ｂｓ１および第２前方端面３１ｂｓ２は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置していてもよし、レンズ部材４０Ｂを接合可能であれば後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0094】
［支持部材３１Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの接合］
支持部材３１Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの接合において、前方（＋Ｚ方向）から見て、金属ペーストが、支持部材３１Ｂの第１前方端面３１ｂｓ１およびレンズ部材４０Ｂの接合面４０ｂｓ３にすべて重なるものとする。すなわち、金属ペーストにはこれら２つの面からはみ出る部分がない。その場合、有機バインダの突沸によって金属ペーストの一部が空中に飛散しても、そのほとんどはＺ方向に対して垂直な方向に飛散する。したがって、実施形態２のように支持部材３１Ｂの第２前方端面３１ｂｓ２が第１前方端面３１ｂｓ１よりも前方（＋Ｚ方向）に位置していなくても、飛散した金属ペーストの一部がレンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着することを抑制できる。レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、レンズ部材４０Ｂの接合面４０ｂｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置するからである。金属ペーストの一部は半導体レーザ素子２０の側面に付着する程度である。
支持部材３１Ｂおよびレンズ部材４０Ｂの接合において、前方（＋Ｚ方向）から見て、金属ペーストが、支持部材３１Ｂの第１前方端面３１ｂｓ１およびレンズ部材４０Ｂの接合面４０ｂｓ３にすべて重なるものとする。すなわち、金属ペーストにはこれら２つの面からはみ出る部分がない。その場合、有機バインダの突沸によって金属ペーストの一部が空中に飛散しても、そのほとんどはＺ方向に対して垂直な方向に飛散する。したがって、実施形態２のように支持部材３１Ｂの第２前方端面３１ｂｓ２が第１前方端面３１ｂｓ１よりも前方（＋Ｚ方向）に位置していなくても、飛散した金属ペーストの一部がレンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着することを抑制できる。レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、レンズ部材４０Ｂの接合面４０ｂｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置するからである。金属ペーストの一部は半導体レーザ素子２０の側面に付着する程度である。
【0095】
以上のことから、実施形態２の変形例においても、レンズ部材４０Ｂの光入射面４０ｂｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに金属ペーストが全くまたはほとんど付着していないレーザ光源１１０Ｂを実現できる。
【0096】
（実施形態３）
次に、図７Ａおよび図７Ｂを参照して、実施形態３によるレーザ光源の構成例を説明する。図７Ａは、本開示の例示的な実施形態３によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示すレーザ光源の上面図である。図７Ａに示すレーザ光源１００Ｃが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、レンズ部材４０Ｃの形状および材料、ならびに半導体レーザ素子２０が配置される位置である。支持部材３０Ｃは、図２Ａに示す支持部材３０Ａと同様の構造を有する。支持部材３０Ｃの２つの支持部分３０ｃ１および連結部分３０ｃ２は、それぞれ、支持部材３０Ａの２つの支持部分３０ａ１および連結部分３０ａ２に対応する。支持部材３０Ｃの第１前方端面３０ｃｓ１、第２前方端面３０ｃｓ２、および段差部３０ｃｓ３は、それぞれ、支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１、第２前方端面３０ａｓ２、および段差部３０ａｓ３に対応する。以下では、レーザ光源１００Ｃとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
次に、図７Ａおよび図７Ｂを参照して、実施形態３によるレーザ光源の構成例を説明する。図７Ａは、本開示の例示的な実施形態３によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示すレーザ光源の上面図である。図７Ａに示すレーザ光源１００Ｃが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、レンズ部材４０Ｃの形状および材料、ならびに半導体レーザ素子２０が配置される位置である。支持部材３０Ｃは、図２Ａに示す支持部材３０Ａと同様の構造を有する。支持部材３０Ｃの２つの支持部分３０ｃ１および連結部分３０ｃ２は、それぞれ、支持部材３０Ａの２つの支持部分３０ａ１および連結部分３０ａ２に対応する。支持部材３０Ｃの第１前方端面３０ｃｓ１、第２前方端面３０ｃｓ２、および段差部３０ｃｓ３は、それぞれ、支持部材３０Ａの第１前方端面３０ａｓ１、第２前方端面３０ａｓ２、および段差部３０ａｓ３に対応する。以下では、レーザ光源１００Ｃとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
【0097】
レンズ部材４０Ｃは、光入射面４０ｃｓ１と、光出射面４０ｃｓ２と、光入射面４０ｃｓ１から側方に広がる２つの接合面４０ｃｓ３とを有する。光入射面４０ｃｓ１および接合面４０ｃｓ３は同一平面上に位置する。レンズ部材４０Ｃは、後方（－Ｚ方向）に突出する２つの壁部４０ｃｗを備える。２つの壁部４０ｃｗの各々は、光入射面４０ｃｓ１と、２つの接合面４０ｃｓ３の一方との間に位置する。壁部４０ｃｗは、外側に位置する外壁面４０ｃｓ４と、光入射面４０ｃｓ１および接合面４０ｃｓ３から後方（－Ｚ方向）に突出した突出面４０ｃｓ５とを有する。言い換えれば、レンズ部材４０Ｃは、２つの壁部４０ｃｗの各々において外壁面４０ｃｓ４を有し、かつ、２つの壁部４０ｃｗの各々において突出面４０ｃｓ５を有する。外壁面４０ｃｓ４および突出面４０ｃｓ５の各々は、例えば平面であり得る。突出面４０ｃｓ５は、例えば、光入射面４０ｃｓ１および接合面４０ｃｓ３の各々に対して平行であり得る。２つの外壁面４０ｃｓ４の各々は、光入射面４０ｃｓ１と２つの接合面４０ｃｓ３の一方との間に位置する。
【0098】
図７Ａに示す例において、壁部４０ｃｗの外壁面４０ｃｓ４は、光入射面４０ｃｓ１および接合面４０ｃｓ３の各々に対して垂直な方向に広がる面であるが、これに限られず光入射面４０ｃｓ１および接合面４０ｃｓ３の各々に交差する方向に広がる面であればよい。壁部４０ｃｗの外壁面４０ｃｓ４と、光入射面４０ｃｓ１および接合面４０ｃｓ３の各々とがなす角度は、例えば８０°以上１００°以下であり得る。
【0099】
壁部４０ｃｗは、例えば、以下のようにして例えばセラミックまたは金属から形成され得る。まず、光入射面４０ｃｓ１と接合面４０ｃｓ３との間にＹ方向に沿って延びる金属膜が形成された中間生成物が用意される。次に、帯電したセラミック粒子を含む溶液に中間生成物を浸し、溶液と中間生成物とを通電することにより、帯電したセラミック粒子を金属膜に電着して、セラミックから形成された壁部４０ｃｗを得ることができる。あるいは、めっき液に中間生成物を浸し、めっき液と中間生成物とを通電することにより、金属から形成された壁部４０ｃｗを得ることができる。
【0100】
レンズ部材４０Ｃのうち、壁部４０ｃｗおよび金属膜４０ｍ以外の残りの部分は、例えば、透光性材料から形成され得る。レンズ部材４０Ｃのうち、壁部４０ｃｗをセラミックまたは金属から形成し、上記の残りの部分を透光性材料から形成する方が、壁部４０ｃｗおよび上記の残りの部分を透光性材料から形成するよりもレンズ部材４０Ｃの作製が容易である。壁部４０ｃｗおよび上記の残りの部分を透光性材料から形成する場合、溶かした透光性材料を型に入れ、冷却すると、複雑な形状を有するレンズ部材４０Ｃに気泡が混入する可能性があるからである。そのような可能性を考慮しないのであれば、壁部４０ｃｗおよび上記の残りの部分を透光性部材から形成してもよい。
【0101】
セラミックまたは金属から形成された壁部４０ｃｗは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の一部が壁部４０ｃｗに入射しても、当該レーザ光の一部を反射する。したがって、当該レーザ光の一部が無機接合層３２に到達することを抑制できる。その結果、無機接合層３２がレーザ光の照射によってさらに焼結されて収縮することを抑制でき、レンズ部材４０Ｃは、長期の使用において、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光を正確にコリメートすることが可能になる。
【0102】
壁部４０ｃｗの高さ（Ｚ方向における寸法）、幅（Ｙ方向における寸法）、および厚さ（Ｘ方向における寸法）は以下の通りである。壁部４０ｃｗの高さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下であり得る。壁部４０ｃｗの幅は、５０μｍ以上５００μｍ以下であり得る。壁部４０ｃｗの厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下であり得る。
【0103】
図７Ａに示す例において、壁部４０ｃｗの幅は、レンズ部材４０ＣのＹ方向における寸法に等しい。飛散する金属ペーストの一部がレンズ部材４０Ｃの光入射面４０ｃｓ１に付着することを抑制できるのであれば、壁部４０ｃｗの幅は、レンズ部材４０ＣのＹ方向における寸法よりも小さくてもよい。
【0104】
［構成要素の相対的な位置関係の詳細］
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図７Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方に位置する。レンズ部材４０Ｃの焦点の位置によっては、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置していてもよいし、前方端面１０ｓ３よりも後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図７Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方に位置する。レンズ部材４０Ｃの焦点の位置によっては、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置していてもよいし、前方端面１０ｓ３よりも後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0105】
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、支持部材３０Ｃの面との位置関係は以下の通りである。図７Ｂに示す例において、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、支持部材３０Ｃの第２前方端面３０ｃｓ２よりも前方に位置し、かつ、支持部材３０Ｃの第１前方端面３０ｃｓ１よりも後方（－Ｚ方向）に位置する。半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、第２前方端面３０ｃｓ２よりも後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0106】
半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと、レンズ部材４０Ｃの壁部４０ｃｗおよび面との位置関係は以下の通りである。半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、２つの壁部４０ｃｗの間に位置する。半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、突出面４０ｃｓ５よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する。レンズ部材４０Ｃの焦点の位置によっては、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅは、レンズ部材４０Ｃの突出面４０ｃｓ５よりも後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0107】
レンズ部材４０Ｃの面と、支持部材３０Ｃの面との位置関係は以下の通りである。レンズ部材４０Ｃの突出面４０ｃｓ５は、図７Ｂに示すように、支持部材３０Ｃの第１前方端面３０ｃｓ１よりも後方（－Ｚ方向）に位置する。レンズ部材４０Ｃの突出面４０ｃｓ５は、支持部材３０Ｃの第２前方端面３０ｃｓ２に対向する。レンズ部材４０Ｃの接合面４０ｃｓ３は、支持部材３０Ｃの第１前方端面３０ｃｓ１に対向する。レンズ部材４０Ｃの外壁面４０ｃｓ４は、支持部材３０Ｃの段差部３０ｃｓ３に対向する。
【0108】
［支持部材３０Ｃおよびレンズ部材４０Ｃの接合］
支持部材３０Ｃおよびレンズ部材４０Ｃの接合において、レンズ部材４０Ｃの壁部４０ｃｗと、支持部材３０Ｃの後退した部分との間に隙間があることは、レンズ部材４０Ｃの光軸調整に役立つ。図７Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ｃの突出面４０ｃｓ５と、支持部材３０Ｃの第２前方端面３０ｃｓ２との間、およびレンズ部材４０Ｃの外壁面４０ｃｓ４と、支持部材３０Ｃの段差部３０ｃｓ３との間に隙間がある。したがって、レンズ部材４０ＣをＸ方向および／またはＺ方向に少しシフトさせたり、Ｙ軸を回転軸としてレンズ部材４０Ｃを少し回転させたりしてレンズ部材４０Ｃの位置を微調整することができる。
支持部材３０Ｃおよびレンズ部材４０Ｃの接合において、レンズ部材４０Ｃの壁部４０ｃｗと、支持部材３０Ｃの後退した部分との間に隙間があることは、レンズ部材４０Ｃの光軸調整に役立つ。図７Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ｃの突出面４０ｃｓ５と、支持部材３０Ｃの第２前方端面３０ｃｓ２との間、およびレンズ部材４０Ｃの外壁面４０ｃｓ４と、支持部材３０Ｃの段差部３０ｃｓ３との間に隙間がある。したがって、レンズ部材４０ＣをＸ方向および／またはＺ方向に少しシフトさせたり、Ｙ軸を回転軸としてレンズ部材４０Ｃを少し回転させたりしてレンズ部材４０Ｃの位置を微調整することができる。
【0109】
そのような微調整が可能な上記の隙間の範囲は以下の通りである。レンズ部材４０Ｃの突出面４０ｃｓ５と、支持部材３０Ｃの第２前方端面３０ｃｓ２との間の隙間は、例えば５μｍ以上５００μｍ以下であり得る。レンズ部材４０Ｃの外壁面４０ｃｓ４と、支持部材３０Ｃの段差部３０ｃｓ３との間の隙間は、例えば５μｍ以上５００μｍ以下であり得る。
【0110】
さらに、支持部材３０Ｃおよびレンズ部材４０Ｃの接合において、レンズ部材４０Ｃの外壁面４０ｃｓ４が障壁になり、飛散した金属ペーストの一部がレンズ部材４０Ｃの光入射面４０ｃｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着することを抑制できる。半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅが突出面４０ｃｓ５よりも前方（＋Ｚ方向）に位置する方が、後方（－Ｚ方向）に位置するよりも、飛散した金属ペーストの一部が半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着することを効果的に抑制できる。
【0111】
壁部４０ｃｗの高さ、幅、および厚さが小さすぎると、金属ペーストの一部が外壁面４０ｃｓ４を越えてレンズ部材４０Ｃの光入射面４０ｃｓ１および／または半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに付着する可能性がある。壁部４０ｃｗの高さ、幅、および厚さが前述の数値範囲であれば、金属ペーストの一部のそのような付着を効果的に抑制できる。
【0112】
以上のことから、実施形態３においても、レンズ部材４０Ｃの光入射面４０ｃｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに金属ペーストが全くまたはほとんど付着していないレーザ光源１００Ｃを実現できる。
【0113】
（実施形態４）
次に、図８Ａおよび図８Ｂを参照して、実施形態４によるレーザ光源の構成例を説明する。図８Ａは、本開示の例示的な実施形態４によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図８Ｂは、図８Ａに示すレーザ光源の上面図である。図８Ａに示すレーザ光源１００Ｄが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、支持部材３０Ｄおよびレンズ部材４０Ｄの形状である。支持部材３０Ｄは、図４Ａに示す支持部材３１Ａと同様の構造を有する。支持部材３０Ｄの２つの支持部分３０ｄ１および連結部分３０ｄ２は、それぞれ、支持部材３１Ａの２つの支持部分３１ａ１および連結部分３１ａ２に対応する。支持部材３０Ｄの第１前方端面３０ｄｓ１および第２前方端面３０ｄｓ２は、それぞれ、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２に対応する。支持部材３１Ａでは説明を省略したが、支持部材３０Ｄは、加熱用のレーザ光で照射される２つの外側面３０ｄｓ３を有する。以下では、レーザ光源１００Ｄとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
次に、図８Ａおよび図８Ｂを参照して、実施形態４によるレーザ光源の構成例を説明する。図８Ａは、本開示の例示的な実施形態４によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図８Ｂは、図８Ａに示すレーザ光源の上面図である。図８Ａに示すレーザ光源１００Ｄが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、支持部材３０Ｄおよびレンズ部材４０Ｄの形状である。支持部材３０Ｄは、図４Ａに示す支持部材３１Ａと同様の構造を有する。支持部材３０Ｄの２つの支持部分３０ｄ１および連結部分３０ｄ２は、それぞれ、支持部材３１Ａの２つの支持部分３１ａ１および連結部分３１ａ２に対応する。支持部材３０Ｄの第１前方端面３０ｄｓ１および第２前方端面３０ｄｓ２は、それぞれ、支持部材３１Ａの第１前方端面３１ａｓ１および第２前方端面３１ａｓ２に対応する。支持部材３１Ａでは説明を省略したが、支持部材３０Ｄは、加熱用のレーザ光で照射される２つの外側面３０ｄｓ３を有する。以下では、レーザ光源１００Ｄとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
【0114】
レンズ部材４０Ｄは、光入射面４０ｄｓ１と、光出射面４０ｄｓ２と、光入射面４０ｄｓ１から側方に広がる２つの接合面４０ｄｓ３とを有する。光入射面４０ｄｓ１および接合面４０ｄｓ３は同一平面上に位置する。レンズ部材４０Ｄは、２つの溝部４０ｄｇを備える。２つの溝部４０ｄｇの各々は、光入射面４０ｄｓ１と、２つの接合面４０ｄｓ３の一方との間に位置する。前方（＋Ｚ方向）から見て、半導体レーザ素子２０は、２つの溝部４０ｄｇの間に位置し、２つの溝部４０ｄｇには重ならない。レンズ部材４０Ｄは、２つの溝部４０ｄｇの各々において、外側に位置する側面４０ｄｓ４を有する。側面４０ｄｓ４は、例えば平面であり得る。２つの側面４０ｄｓ４の各々は、光入射面４０ｄｓ１と、２つの接合面４０ｄｓ３の一方との間に位置する。
【0115】
図８Ａに示す例において、側面４０ｄｓ４は、光入射面４０ｄｓ１および接合面４０ｄｓ３の各々に対して垂直な方向に広がる面であるが、これに限られず光入射面４０ｄｓ１および接合面４０ｄｓ３の各々に交差する方向に広がる面であればよい。溝部４０ｄｇの側面４０ｄｓ４と、光入射面４０ｄｓ１および接合面４０ｄｓ３の各々とがなす角度は、例えば８０°以上１００°以下であり得る。溝部４０ｄｇの深さ（Ｚ方向における寸法）は、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下であり得る。溝部４０ｄｇの幅（Ｘ方向における寸法）は、例えば５μｍ以上２００μｍ以下であり得る。溝部４０ｄｇは、例えばダイヤモンドブレードによって形成され得る。
【0116】
［構成要素の相対的な位置関係の詳細］
支持部材３０Ｄの面と、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図８Ａに示す例において、支持部材３０Ｄの第１前方端面３０ｄｓ１および第２前方端面３０ｄｓ２は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置する。第１前方端面３０ｄｓ１および第２前方端面３０ｄｓ２は、前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置していてもよいし、レンズ部材４０Ｄを接合可能あれば後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
支持部材３０Ｄの面と、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３との位置関係は以下の通りである。図８Ａに示す例において、支持部材３０Ｄの第１前方端面３０ｄｓ１および第２前方端面３０ｄｓ２は、サブマウント１０の前方端面１０ｓ３と同じ平面上に位置する。第１前方端面３０ｄｓ１および第２前方端面３０ｄｓ２は、前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置していてもよいし、レンズ部材４０Ｄを接合可能あれば後方（－Ｚ方向）に位置していてもよい。
【0117】
レンズ部材４０Ｄの面と、支持部材３０Ｄの面との位置関係は以下の通りである。図８Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ｄの光入射面４０ｄｓ１は、支持部材３０Ｄの第２前方端面３０ｄｓ２に対向する。レンズ部材４０Ｄの接合面４０ｄｓ３は、支持部材３０Ｄの第１前方端面３０ｄｓ１に対向する。
【0118】
［支持部材３０Ｄおよびレンズ部材４０Ｄの接合］
次に、図９を参照して、支持部材３０Ｄおよびレンズ部材４０Ｄの接合方法を説明する。図９は、実施形態４における支持部材３０Ｄおよびレンズ部材４０Ｄの接合方法を説明するための上面図である。図９に示す例において、＋Ｚ方向は鉛直方向である。白抜きの矢印は、加熱用のレーザ光の照射方向を表す。
次に、図９を参照して、支持部材３０Ｄおよびレンズ部材４０Ｄの接合方法を説明する。図９は、実施形態４における支持部材３０Ｄおよびレンズ部材４０Ｄの接合方法を説明するための上面図である。図９に示す例において、＋Ｚ方向は鉛直方向である。白抜きの矢印は、加熱用のレーザ光の照射方向を表す。
【0119】
図９に示すように、半導体レーザ素子２０および支持部材３０Ｄが接続されたサブマウント１０、ならびにレンズ部材４０Ｄは、レンズ部材４０Ｄの接合面４０ｄｓ３と、支持部材３０Ｄの第１前方端面３０ｄｓ１とを、金属ペースト３２ａを介して互いに接触させるように配置される。レンズ部材４０Ｄの光出射面４０ｄｓ２は、鉛直方向を向いている。以下の２つの条件が満たされる場合、飛散した金属ペーストの一部は、空気中ではなく接合面４０ｄｓ３に沿って飛散する傾向にある。第１の条件は、加熱用のレーザ光のパワー密度がそれほど高くないことである。そのようなパワー密度は、例えば１５Ｗ／ｃｍ２以上５０Ｗ／ｃｍ２以下である。第２の条件は、金属ペースト３２ａが、前方（＋Ｚ方向）から見て、支持部材３０Ｄの第１前方端面３０ｄｓ１およびレンズ部材４０Ｄの接合面４０ｄｓ３にすべて重なることである。すなわち、金属ペースト３２ａにこれら２つの面からはみ出る部分がないことである。
【0120】
図９に示す中間生成物において上記２つの条件が満たされる場合、接合面４０ｄｓ３に沿って飛散する金属ペーストの一部は、重力によってレンズ部材４０Ｄの溝部４０ｄｇに落ちる。その結果、飛散した金属ペーストの一部がレンズ部材４０Ｄの光入射面４０ｄｓ１に付着することを抑制できる。
【0121】
溝部４０ｄｇの深さが小さすぎると、金属ペーストの一部で溝部４０ｄｇがすべて埋められてしまい、金属ペーストの一部がレンズ部材４０Ｄの光入射面４０ｄｓ１に付着する可能性がある。溝部４０ｄｇの深さが前述の数値範囲であれば、金属ペーストの一部のそのような付着を効果的に抑制できる。
【0122】
図９に示す例において、光入射面４０ｄｓ１および接合面４０ｄｓ３の間に位置する溝部４０ｄｇの数は１個であるが、複数個であってもよい。溝部４０ｄｇの数がＭ個（Ｍは２以上の自然数）である場合、接合面４０ｄｓ３に近い方から順にＮ番目（ＮはＭ－１以下の自然数）までの溝部４０ｄｇが金属ペーストの一部ですべて埋められても問題ない。金属ペーストの一部がＮ＋１番目の溝部４０ｄｇに落ちれば、金属ペーストの一部がレンズ部材４０Ｄの光入射面４０ｄｓ１に付着することを抑制できるからである。複数の溝部４０ｄｇの深さは、前述の数値範囲であれば、すべて互いに等しくてもよいし、すべて互いに異なっていてもよいし、一部のみが互いに等しくてもよい。複数の溝部４０ｄｇの幅についても同様である。
【0123】
以上のことから、実施形態４においても、レンズ部材４０Ｄの光入射面４０ｄｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに金属ペーストが全くまたはほとんど付着していないレーザ光源１００Ｄを実現できる。
【0124】
実施形態４における支持部材３０Ｄおよびレンズ部材４０Ｄの接合方法を、前述の各実施形態における支持部材およびレンズ部材の接合方法に適用してもよい。図２Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ａの光出射面４０ａｓ２を鉛直方向に向けた状態で、支持部材３０Ａおよびレンズ部材４０Ａが接合されてもよい。その場合、重力の影響により、接合面４０ａｓ３に沿って飛散する金属ペーストの一部が段差部４０ａｓ４をはい上がって光入射面４０ａｓ１に付着することを抑制できる。図４Ｂおよび図７Ｂに示す例についても同様である。
【0125】
図５Ｂに示す例において、レンズ部材４０Ｂの光出射面４０ｂｓ２を鉛直方向とは反対方向に向けた状態で、支持部材３０Ｂおよびレンズ部材４０Ｂが接合されてもよい。その場合、重力の影響により、接合面４０ｂｓ３に沿って飛散する金属ペーストの一部が段差面４０ｂｓ４をはい上がって光入射面４０ｂｓ１に付着することを抑制できる。図６Ｂに示す例についても同様である。
【0126】
（実施形態５）
次に、図１０を参照して、実施形態５によるレーザ光源の構成例を説明する。図１０は、本開示の例示的な実施形態５によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図１０に示すレーザ光源１００Ｅが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、レンズ部材４０Ｅとサブマウント１０とを接続する支持部材３０Ｅが、レンズ部材４０Ｅだけでなく、サブマウント１０も支持することである。レンズ部材４０Ｅは、図２Ａに示すレンズ部材４０Ａと同様の構造を有する。レンズ部材４０Ｅの光入射面４０ｅｓ１、光出射面４０ｅｓ２、接合面４０ｅｓ３、および段差部４０ｅｓ４は、それぞれ、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１、光出射面４０ａｓ２、接合面４０ａｓ３、および段差部４０ａｓ４に対応する。以下では、レーザ光源１００Ｅとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
次に、図１０を参照して、実施形態５によるレーザ光源の構成例を説明する。図１０は、本開示の例示的な実施形態５によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図１０に示すレーザ光源１００Ｅが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、レンズ部材４０Ｅとサブマウント１０とを接続する支持部材３０Ｅが、レンズ部材４０Ｅだけでなく、サブマウント１０も支持することである。レンズ部材４０Ｅは、図２Ａに示すレンズ部材４０Ａと同様の構造を有する。レンズ部材４０Ｅの光入射面４０ｅｓ１、光出射面４０ｅｓ２、接合面４０ｅｓ３、および段差部４０ｅｓ４は、それぞれ、レンズ部材４０Ａの光入射面４０ａｓ１、光出射面４０ａｓ２、接合面４０ａｓ３、および段差部４０ａｓ４に対応する。以下では、レーザ光源１００Ｅとレーザ光源１００Ａとの相違点を中心に説明する。
【0127】
支持部材３０Ｅは、２つの支持部分３０ｅ１と、２つの支持部分３０ｅ１を連結する連結部分３０ｅ２とを有する。サブマウント１０および半導体レーザ素子２０は、２つの支持部分３０ｅ１の間に位置する。２つの支持部分３０ｅ１はレンズ部材４０Ｅを支持する一方、連結部分３０ｅ２はサブマウント１０を支持する。支持部材３０Ｅ、サブマウント１０、および半導体レーザ素子２０はＹ方向に沿ってこの順に位置する。
【0128】
支持部材３０Ｅは、２つの支持部分３０ｅ１の各々において第１前方端面３０ｅｓ１を有し、連結部分３０ｅ２において第２前方端面３０ｅｓ２を有する。第１前方端面３０ｅｓ１は、レンズ部材４０Ｅを支持する面である。支持部材３０Ｅは、２つの第１前方端面３０ｅｓ１によってレンズ部材４０Ｅを支持してもよいし、一方の第１前方端面３０ｅｓ１によってレンズ部材４０Ｅを支持してもよい。第１前方端面３０ｅｓ１および第２前方端面３０ｅｓ２の各々は、例えば平面であり得る。両面は、例えば互いに平行であり得る。第１前方端面３０ｅｓ１が平面である場合、レンズ部材４０Ｅを安定的に支持できる。
【0129】
支持部材３０Ｅは、レンズ部材４０Ｅの形状に合わせて、第２前方端面３０ｅｓ２が第１前方端面３０ｅｓ１よりも後方（－Ｚ方向）に後退した形状を有する。支持部材３０Ｅは、そのような形状に起因して２つの段差部３０ｅｓ３を有する。２つの段差部３０ｅｓ３の各々は、２つの第１前方端面３０ｅｓ１の一方と第２前方端面３０ｅｓ２との間に位置し、２つの第１前方端面３０ｅｓ１の一方と第２前方端面３０ｅｓ２とを繋ぐ。支持部材３０Ｅは、さらに、前述の加熱用のレーザ光で照射される２つの外側面３０ｅｓ４を有する。段差部３０ｅｓ３および外側面３０ｅｓ４の各々は、例えば平面であり得る。
【0130】
支持部材３０Ｅの形状は、以下の３つの点で図２Ａに示す支持部材３０Ａの形状とは異なる。第１の点は、支持部材３０Ｅが、支持部材３０Ａの上下を反転させた形状を有していることである。第２の点は、支持部材３０ＥのＸ方向における寸法が、サブマウント１０のＸ方向における寸法より大きいことである。第３の点は、支持部材３０Ｅの後方端面が、サブマウント１０の後方端面よりも後方（－Ｚ方向）に位置することである。
【0131】
図２Ａおよび図１０に示すサブマウント１０の寸法が同程度である場合、支持部材３０ＥのＸ方向における寸法は、図２Ａに示す支持部材３０ＡのＸ方向における寸法よりも大きい。同様に、レンズ部材４０ＥのＸ方向における寸法は、図２Ａに示すレンズ部材４０ＡのＸ方向における寸法よりも大きい。２つの第１前方端面３０ｅｓ１の間隔がより広くなるので、支持部材３０Ｅおよびレンズ部材４０Ｅの接合においてレンズ部材４０Ｅを支持部材３０Ｅに向けて加圧する際に、２つの第１前方端面３０ｅｓ１に均等に荷重を加えることが容易になる。したがって、支持部材３０Ｅは、レンズ部材４０Ｅをより安定的に支持することができる。さらに、支持部材３０Ｅおよびレンズ部材４０ＥのＸ方向における寸法が大きいので、支持部材３０Ｅおよびレンズ部材４０Ｅの接合において、レンズ部材４０Ｅの位置をより微調整しやすくなる。
【0132】
【0133】
支持部材３０Ｅの面３０ｅｓ１～３０ｅｓ４と、レンズ部材４０Ｅの面４０ｅｓ１～４０ｅｓ４との位置関係は、図２Ａに示す支持部材３０Ａの、面３０ａｓ１～３０ａｓ４と、レンズ部材４０Ａの面４０ａｓ１～４０ａｓ４との位置関係と同じである。
【0134】
以上のことから、実施形態５においても、レンズ部材４０Ｅの光入射面４０ｅｓ１および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに金属ペーストが全くまたはほとんど付着していないレーザ光源１００Ｅを実現できる。
【0135】
（その他の実施形態）
次に、図１１から図１３を参照して、実施形態６から８によるレーザ光源の構成例をそれぞれ説明する。図１１から図１３は、それぞれ、本開示の例示的な実施形態６から８によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図１１から図１３に示すレーザ光源１００Ｆ～１００Ｈが図５Ａ、図７Ａ、および図８Ａに示すレーザ光源１００Ｂ～１００Ｄとは異なる点は、実施形態５と同様に、レンズ部材４０Ｆ～４０Ｈとサブマウント１０とを接続する支持部材３０Ｆ～３０Ｈが、レンズ部材４０Ｆ～４０Ｈだけでなく、サブマウント１０も支持することである。レンズ部材４０Ｆ～４０Ｈは、それぞれ、レンズ部材４０Ｂ～４０Ｄと同様の構造を有する。
次に、図１１から図１３を参照して、実施形態６から８によるレーザ光源の構成例をそれぞれ説明する。図１１から図１３は、それぞれ、本開示の例示的な実施形態６から８によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。図１１から図１３に示すレーザ光源１００Ｆ～１００Ｈが図５Ａ、図７Ａ、および図８Ａに示すレーザ光源１００Ｂ～１００Ｄとは異なる点は、実施形態５と同様に、レンズ部材４０Ｆ～４０Ｈとサブマウント１０とを接続する支持部材３０Ｆ～３０Ｈが、レンズ部材４０Ｆ～４０Ｈだけでなく、サブマウント１０も支持することである。レンズ部材４０Ｆ～４０Ｈは、それぞれ、レンズ部材４０Ｂ～４０Ｄと同様の構造を有する。
【0136】
支持部材３０Ｅの形状が、図２Ａに示す支持部材３０Ａの形状と３つの点で異なることと同様に、支持部材３０Ｆ～３０Ｈの形状は、図５Ａ、図７Ａ、および図８Ａに示す支持部材３０Ｂ～３０Ｄの形状とは当該３つの点でそれぞれ異なる。
【0137】
したがって、実施形態６から８においても、レンズ部材４０Ｆ～４０Ｈの光入射面および半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅに金属ペーストが全くまたはほとんど付着していないレーザ光源１００Ｆ～１００Ｈを実現できる。
【0138】
前述した実施形態１から８および変形例は、矛盾がない限り、任意に組み合わせてもよい。
【0139】
［各構成要素の材料および寸法などの詳細］
次に、レーザ光源１００Ａ～１００Ｈにおけるサブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ～３０Ｈ、無機接合層３２、およびレンズ部材４０Ａ～４０Ｈ、図１Ａに示すパッケージ５０およびリード端子６０、ならびに図１Ｃに示す第１基板７０ａ、第２基板７０ｂ、および枠体８０の材料および寸法などの詳細を説明する。
次に、レーザ光源１００Ａ～１００Ｈにおけるサブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ～３０Ｈ、無機接合層３２、およびレンズ部材４０Ａ～４０Ｈ、図１Ａに示すパッケージ５０およびリード端子６０、ならびに図１Ｃに示す第１基板７０ａ、第２基板７０ｂ、および枠体８０の材料および寸法などの詳細を説明する。
【0140】
＜サブマウント１０＞
サブマウント１０の一部または全体は、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、およびアルミナからなる群から選択される少なくとも１つのセラミックから形成され得る。あるいは、サブマウント１０の一部または全体は、例えば、ＣｕＷ、Ｃｕ、Ｃｕ／ＡｌＮ／Ｃｕの積層構造、および金属マトリクス複合材料（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ：ＭＭＣ）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。ＭＭＣは、例えば、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｌからなる群から選択される少なくとも１つとダイヤモンドとを含む。
サブマウント１０の一部または全体は、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、およびアルミナからなる群から選択される少なくとも１つのセラミックから形成され得る。あるいは、サブマウント１０の一部または全体は、例えば、ＣｕＷ、Ｃｕ、Ｃｕ／ＡｌＮ／Ｃｕの積層構造、および金属マトリクス複合材料（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ：ＭＭＣ）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。ＭＭＣは、例えば、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｌからなる群から選択される少なくとも１つとダイヤモンドとを含む。
【0141】
サブマウント１０の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上８００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり得る。そのような範囲の熱伝導率により、サブマウント１０は、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱をパッケージ５０に効率的に伝えることができる。
【0142】
サブマウント１０の熱膨張率は、例えば２×１０－６Ｋ－１以上２×１０－５Ｋ－１以下であり得る。そのような範囲の熱膨張率により、サブマウント１０の上に半導体レーザ素子２０を無機接合材で接合する際に加えられる熱によってサブマウント１０が変形することを抑制できる。
【0143】
サブマウント１０のＸ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上６ｍｍ以下である。
【0144】
サブマウント１０は、図示していないが上面１０ｓ１および下面１０ｓ２の各々に設けられた金属膜を備える。上面１０ｓ１に設けられた金属膜は、半導体レーザ素子２０をサブマウント１０に無機接合材で接合する際に、接合強度を向上させる。上面１０ｓ１に設けられた金属膜は、さらに、半導体レーザ素子２０に電力を供給するのに役立つ。下面１０ｓ２に設けられた金属膜は、サブマウント１０を、図１Ｂに示す基体５０ｂのステージ５０ｂ２に無機接合材で接合する際に、接合強度を向上させる。また、当該金属膜によって熱伝導性を向上させることができるため、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱を、サブマウント１０を介してステージ５０ｂ２に効率的に伝えることにも役立つ。
【0145】
サブマウント１０の上面１０ｓ１および下面１０ｓ２の各々に設けられた金属膜は、例えば、単層または複数層を有し得る。単層の金属膜は、例えば、ＣｒまたはＡｕから形成され得る。複数層の金属膜のうち、下地層は、例えばＣｒ、Ｔｉ、およびＮｉから形成され、中間層は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、およびＲｕから形成され、最表面は、例えばＣｒまたはＡｕから形成され得る。当該金属膜のＹ方向における寸法は、例えば０．５μｍ以上１０μｍ以下であり得る。
【0146】
＜半導体レーザ素子２０＞
半導体レーザ素子２０は、Ｙ方向に沿って、ｎ型基板、ｎ型クラッド層、活性層、およびｐ型クラッド層を備える半導体積層構造を有する。ｎ型およびｐ型の関係は逆であってもよい。半導体レーザ素子２０は、さらに、半導体積層構造の上面および下面の各々に設けられる電極を備える。半導体積層構造のうち、ｐ型クラッド層に電気的に接続される電極を「ｐ側電極」と称し、ｎ型基板に電気的に接続される電極を「ｎ側電極」と称する。ｐ側電極とｎ側電極とに電圧を印加して閾値以上の電流を流すことにより、半導体レーザ素子２０は、活性層の２つの端面のうち、前方端面である光出射面２０ｅからレーザ光を出射する。前方端面に反射防止膜が設けられる場合は、反射防止膜の表面を光出射面２０ｅとしてもよい。
半導体レーザ素子２０は、Ｙ方向に沿って、ｎ型基板、ｎ型クラッド層、活性層、およびｐ型クラッド層を備える半導体積層構造を有する。ｎ型およびｐ型の関係は逆であってもよい。半導体レーザ素子２０は、さらに、半導体積層構造の上面および下面の各々に設けられる電極を備える。半導体積層構造のうち、ｐ型クラッド層に電気的に接続される電極を「ｐ側電極」と称し、ｎ型基板に電気的に接続される電極を「ｎ側電極」と称する。ｐ側電極とｎ側電極とに電圧を印加して閾値以上の電流を流すことにより、半導体レーザ素子２０は、活性層の２つの端面のうち、前方端面である光出射面２０ｅからレーザ光を出射する。前方端面に反射防止膜が設けられる場合は、反射防止膜の表面を光出射面２０ｅとしてもよい。
【0147】
半導体レーザ素子２０は、半導体積層構造において活性層よりも基板がサブマウント１０に近い、いわゆるフェイスアップの状態で実装されてもよい。あるいは、半導体レーザ素子２０は、半導体積層構造において基板よりも活性層がサブマウント１０の近くに位置する、いわゆるフェイスダウンの状態で実装されてもよい。レーザ光の波長の長短に関係なく、フェイスダウンの状態で実装する方が、フェイスアップの状態で実装するよりも、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱をサブマウント１０に効率的に伝えることができる。フェイスダウンの状態で実装する場合、半導体レーザ素子２０は、サブマウント１０の上に、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅがサブマウント１０の前方端面１０ｓ３よりも前方（＋Ｚ方向）に位置するように配置され得る。そのような配置により、レーザ光の一部の進行がサブマウント１０によって妨げられることを抑制できる。半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅとサブマウント１０の前方端面１０ｓ３とのＺ方向における距離は、例えば、１μｍ以上４０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下であり得る。当該距離がこの範囲内であれば、サブマウント１０の上面１０ｓ１と半導体レーザ素子２０の下面との接触面積は十分大きいので、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱をサブマウント１０に効率的に伝えることができる。
【0148】
半導体レーザ素子２０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光、または不可視領域における赤外もしくは紫外のレーザ光を出射し得る。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。
【0149】
紫色、青色および緑色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子２０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。赤色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子２０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。
【0150】
半導体レーザ素子２０のＸ方向における寸法は例えば３０μｍ以上５００μｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は例えば２０μｍ以上１５０μｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は例えば５０μｍ以上５ｍｍ以下であり得る。
【0151】
＜支持部材３０Ａ～３０Ｈ＞
支持部材３０Ａ～３０Ｈは、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、アルミナ、およびジルコニアからなる群から選択される少なくとも１つのセラミックから形成され得る。あるいは、支持部材３０Ａ～３０Ｈは、例えば、ガラス、シリコーン樹脂、石英、合成石英、サファイア、透明セラミック、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。支持部材３０Ａ～３０Ｈは、例えば、コバール（ｋｏｖａｒ）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。コバールは、主成分である鉄にニッケルおよびコバルトを加えた合金である。あるいは、支持部材３０Ａ～３０Ｈは、例えばＳｉから形成され得る。
支持部材３０Ａ～３０Ｈは、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、アルミナ、およびジルコニアからなる群から選択される少なくとも１つのセラミックから形成され得る。あるいは、支持部材３０Ａ～３０Ｈは、例えば、ガラス、シリコーン樹脂、石英、合成石英、サファイア、透明セラミック、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。支持部材３０Ａ～３０Ｈは、例えば、コバール（ｋｏｖａｒ）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。コバールは、主成分である鉄にニッケルおよびコバルトを加えた合金である。あるいは、支持部材３０Ａ～３０Ｈは、例えばＳｉから形成され得る。
【0152】
支持部材３０Ａ～３０ＨのＸ方向における最大の寸法は、例えば０．６ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｙ方向における最大の寸法は、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向における最大の寸法は、例えば０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり得る。
【0153】
支持部材３０Ａ～３０Ｈの第１前方端面に設けられる金属膜３０ｍは、例えば、前述の単層または複数層を有し得る。金属膜３０ｍのＺ方向における寸法は、例えば０．３μｍ以上１０μｍ以下であり得る。金属膜３０ｍは、例えば、蒸着またはめっき加工によって形成され得る。
【0154】
＜無機接合層３２＞
無機接合層３２は、前述したように、支持部材３０Ａ～３０Ｈとレンズ部材４０Ａ～４０Ｈとを接合する無機接合材を加熱することによって形成される。無機接合材は、例えば、前述の金属ペーストのような焼結材であり得る。金属ペースト中の複数の金属粒子は、例えば、Ａｇ粒子、Ｃｕ粒子、Ａｕ粒子、およびその他の貴金属粒子からなる群から選択される少なくとも１種類の金属粒子を含む。
無機接合層３２は、前述したように、支持部材３０Ａ～３０Ｈとレンズ部材４０Ａ～４０Ｈとを接合する無機接合材を加熱することによって形成される。無機接合材は、例えば、前述の金属ペーストのような焼結材であり得る。金属ペースト中の複数の金属粒子は、例えば、Ａｇ粒子、Ｃｕ粒子、Ａｕ粒子、およびその他の貴金属粒子からなる群から選択される少なくとも１種類の金属粒子を含む。
【0155】
あるいは、レンズ部材４０Ａ～４０Ｈの光軸調整の必要がない場合、無機接合材は、例えば、はんだ材またはろう材であり得る。はんだ付けまたはろう付けでは、はんだ材またはろう材を昇温によって溶融し、降温によって固化させることにより、部材同士が接合される。はんだ材は、例えばＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＳｎＡｇＣｕからなる群から選択される少なくとも１つであり得る。ろう材は、例えば、金ろう材、錫ろう材、および銀ろう材からなる群から選択される少なくとも１つであり得る。
【0156】
無機接合材の厚さは、例えば１μｍ以上３０μｍ以下であり得る。そのような厚さを有する無機接合材により、接合強度を向上させることができ、かつ接合を短時間で終えることができる。
【0157】
サブマウント１０と半導体レーザ素子２０との接合、サブマウント１０と支持部材３０Ａ～３０Ｈとの接合、およびサブマウント１０と基体５０ｂのステージ５０ｂ２との接合に用いられる無機接合材は、例えば、前述の焼結材、はんだ材、またはろう材であり得る。
【0158】
＜レンズ部材４０Ａ～４０Ｈ＞
レンズ部材４０Ａ～４０Ｈ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、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。ただし、レンズ部材４０Ｃの壁部４０ｃｗは、例えば、シリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、窒化アルミ、窒化ケイ素からなる群から選択される少なくとも１つのセラミック、またはＡｇ、Ｃｕ、およびＡｕからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。レンズ部材４０Ａ～４０Ｈは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光に対して６０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上の透過率を有する。
レンズ部材４０Ａ～４０Ｈ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、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。ただし、レンズ部材４０Ｃの壁部４０ｃｗは、例えば、シリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、窒化アルミ、窒化ケイ素からなる群から選択される少なくとも１つのセラミック、またはＡｇ、Ｃｕ、およびＡｕからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。レンズ部材４０Ａ～４０Ｈは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光に対して６０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上の透過率を有する。
【0159】
レンズ部材４０Ａ～４０ＨのＸ方向における最大の寸法は、例えば、支持部材３０Ａ～３０ＨのＸ方向における最大の寸法に等しくてもよいし、支持部材３０Ａ～３０ＨのＸ方向における最大の寸法よりも大きくてもよいし小さくてもよい。ただし、レンズ部材４０Ａ～４０ＨのＸ方向における寸法は、支持部材３０Ａ～３０Ｈの２つの支持部分のＸ方向における最短距離よりも大きい。レンズ部材４０Ａ～４０ＨのＹ方向における最大の寸法は、例えば０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向における最大の寸法は、例えば０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり得る。
【0160】
レンズ部材４０Ａ～４０Ｈの接合面に設けられる金属膜４０ｍの材料は、前述の単層または複数層を有し得る。金属膜４０ｍのＺ方向における寸法は、例えば０．３μｍ以上１０μｍ以下であり得る。金属膜４０ｍは、例えば、蒸着またはめっき加工によって形成され得る。
【0161】
＜パッケージ５０＞
パッケージ５０の基体５０ｂのうち、底板５０ｂ１は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｗからなる群から選択される少なくとも１つを含む金属から形成され得る。そのような金属の例は、ＣｕＭｏなどの合金を含む。そのような金属から形成される底板５０ｂ１は高い熱伝導率を有するので、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱を外部に効率的に伝えることができる。パッケージ５０の基体５０ｂのうち、側壁５０ｂ３は、サブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ～３０Ｈ、およびレンズ部材４０Ａ～４０Ｈを囲む。側壁５０ｂ３は、例えばコバールから形成され得る。
パッケージ５０の基体５０ｂのうち、底板５０ｂ１は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｗからなる群から選択される少なくとも１つを含む金属から形成され得る。そのような金属の例は、ＣｕＭｏなどの合金を含む。そのような金属から形成される底板５０ｂ１は高い熱伝導率を有するので、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱を外部に効率的に伝えることができる。パッケージ５０の基体５０ｂのうち、側壁５０ｂ３は、サブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ～３０Ｈ、およびレンズ部材４０Ａ～４０Ｈを囲む。側壁５０ｂ３は、例えばコバールから形成され得る。
【0162】
基体５０ｂの底板５０ｂ１に設けられるステージ５０ｂ２により、半導体レーザ素子２０の光出射面２０ｅと透光窓５０ｗとの高さを合わせることができる。ステージ５０ｂ２は、例えば、基体５０ｂの底板５０ｂ１と同じ材料から形成され得る。ステージ５０ｂ２は、例えば、基体５０ｂの底板５０ｂ１の一部が突出した部分であり得る。
【0163】
パッケージ５０に含まれる蓋体５０Ｌは、基体５０ｂが有する底板５０ｂ１、ステージ５０ｂ２、側壁５０ｂ３のいずれかと同じ材料から形成されてもよいし、異なる材料から形成されてもよい。パッケージ５０に含まれる透光窓５０ｗは、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、および透光性セラミ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。
【0164】
＜リード端子６０＞
２つのリード端子６０は、半導体レーザ素子２０に電流を注入する。当該２つのリード端子６０は、図１Ｂに示すように、ワイヤ６０ｗおよびサブマウント１０を介して半導体レーザ素子２０に電気的に接続されている。図１Ｂに示す例において、一方のリード端子６０は、３本のワイヤ６０ｗを介して、半導体レーザ素子２０の上面に設けられる金属膜（電極）に電気的に接続されている。他方のリード端子６０は、３本のワイヤ６０ｗを介して、サブマウント１０の上面１０ｓ１に設けられる金属膜に電気的に接続されている。１つのリード端子６０と半導体レーザ素子２０とを電気的に接続するワイヤ６０ｗの本数は３本である必要はなく、１本または２本でもよいし、４本以上でもよい。
２つのリード端子６０は、半導体レーザ素子２０に電流を注入する。当該２つのリード端子６０は、図１Ｂに示すように、ワイヤ６０ｗおよびサブマウント１０を介して半導体レーザ素子２０に電気的に接続されている。図１Ｂに示す例において、一方のリード端子６０は、３本のワイヤ６０ｗを介して、半導体レーザ素子２０の上面に設けられる金属膜（電極）に電気的に接続されている。他方のリード端子６０は、３本のワイヤ６０ｗを介して、サブマウント１０の上面１０ｓ１に設けられる金属膜に電気的に接続されている。１つのリード端子６０と半導体レーザ素子２０とを電気的に接続するワイヤ６０ｗの本数は３本である必要はなく、１本または２本でもよいし、４本以上でもよい。
【0165】
リード端子６０は、例えばＦｅ－Ｎｉ合金、またはＣｕ合金のような導電性材料から形成され得る。ワイヤ６０ｗは、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびＡｌからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。
【0166】
＜第１基板７０ａおよび第２基板７０ｂ＞
第１基板７０ａおよび第２基板７０ｂの各々は、例えば、サブマウント１０と同じ材料から形成され得る。あるいは、第１基板７０ａおよび第２基板７０ｂの各々は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｌからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。第１基板７０ａの内部にある２つの配線７２の各々は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびＡｌからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。ただし、第１基板７０ａが金属から形成される場合、第１基板７０ａのうち、配線７２およびそれ以外の部分が互いに導通しないように、両者の間には絶縁処理が施される。
第１基板７０ａおよび第２基板７０ｂの各々は、例えば、サブマウント１０と同じ材料から形成され得る。あるいは、第１基板７０ａおよび第２基板７０ｂの各々は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｌからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。第１基板７０ａの内部にある２つの配線７２の各々は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびＡｌからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。ただし、第１基板７０ａが金属から形成される場合、第１基板７０ａのうち、配線７２およびそれ以外の部分が互いに導通しないように、両者の間には絶縁処理が施される。
【0167】
＜枠体８０＞
枠体８０の透光部８０ａは、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、および透光性セラミ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。枠体８０の透光部８０ａ以外の部分は、透光部８０ａと同じ材料から形成されていてもよいし、シリコンまたはサブマウント１０と同じ材料から形成されてもよい。
枠体８０の透光部８０ａは、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、および透光性セラミ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。枠体８０の透光部８０ａ以外の部分は、透光部８０ａと同じ材料から形成されていてもよいし、シリコンまたはサブマウント１０と同じ材料から形成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0168】
本開示のレーザ光源およびその製造方法は、例えば、加工、プロジェクタ、ディスプレイ、または照明器具に用いられる光源に適用され得る。
【符号の説明】
【0169】
１０：サブマウント、１０ｓ１：上面、１０ｓ２：下面、１０ｓ３：前方端面、２０：半導体レーザ素子、２０Ｌ：レーザ光、２０ｅ：光出射面、３０Ａ～３０Ｈ、３１Ａ、３１Ｂ：支持部材、３０ａ１、３０ｂ１、３０ｃ１、３０ｄ１、３０ｅ１、３１ａ１、３１ｂ１：支持部分、３０ａ２、３０ｂ２、３０ｃ２、３０ｄ２、３０ｅ２、３１ａ２、３１ｂ２：連結部分、３０ａｓ１、３０ｂｓ１、３０ｃｓ１、３０ｄｓ１、３０ｅｓ１、３１ａｓ１、３１ｂｓ１：第１前方端面、３０ａｓ２、３０ｂｓ２、３０ｃｓ２、３０ｄｓ２、３０ｅｓ２、３１ａｓ２、３１ｂｓ２：第２前方端面、３０ａｓ３、３０ｂｓ３、３０ｃｓ３、３０ｅｓ３：段差部、３０ａｓ４、３０ｄｓ３、３０ｅｓ４：外側面、３０ｍ、４０ｍ：金属膜、３２：無機接合層、３２ａ：金属ペースト、４０Ａ～４０Ｈ、４１Ａ：レンズ部材、４０ａｓ１、４０ｂｓ１、４０ｃｓ１、４０ｄｓ１、４０ｅｓ１、４１ａｓ１：光入射面、４０ａｓ２、４０ｂｓ２、４０ｃｓ２、４０ｄｓ２、４０ｅｓ２、４１ａｓ２：光出射面、４０ａｓ３、４０ｂｓ３、４０ｃｓ３、４０ｄｓ３、４０ｅｓ３、４１ａｓ３：接合面、４０ａｓ４、４０ｂｓ４、４０ｅｓ４、４１ａｓ５、４１ａｓ６：段差部、４０ｃｓ４：外壁面、４０ｃｓ５：突出面、４０ｃｗ：壁部、４０ｄｇ：溝部、４０ｄｓ４：側面、４１ａｓ４：面、５０：パッケージ、５０Ｌ：蓋体、５０ｂ：基体、５０ｂ１：底板、５０ｂ２：ステージ、５０ｂ３：側壁、５０ｗ：透光窓、６０：リード端子、６０ｗ：ワイヤ、７０ａ：第１基板、７０ｂ：第２基板、８０：枠体、８０ａ：透光部、７０ａｓ１、７０ｂｓ１、８０ｓ１：上面、７０ａｓ２、７０ｂｓ２、８０ｓ２：下面、１００－１、１００－２、１００Ａ～１００Ｈ、１１０Ａ、１１０Ｂ：レーザ光源
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】