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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】2024-09-25
(45)【発行日】2024-10-03
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
H01S 5/02255 20210101AFI20240926BHJP
H01S 5/02253 20210101ALI20240926BHJP
H01S 5/02355 20210101ALI20240926BHJP
H01S 5/40 20060101ALI20240926BHJP
【ＦＩ】
H01S5/02255
H01S5/02253
H01S5/02355
H01S5/40
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023118142
(22)【出願日】2023-07-20
(62)【分割の表示】P 2019166722の分割
【原出願日】2019-09-13
(65)【公開番号】P2023126612
(43)【公開日】2023-09-07
【審査請求日】2023-07-21
(31)【優先権主張番号】P 2019015143
(32)【優先日】2019-01-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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
(72)【発明者】
【氏名】中垣 政俊
(72)【発明者】
【氏名】三浦 創一郎
【審査官】右田 昌士
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２６５７７０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０１６５８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１４６３１３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０８０９２１３０（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０００－０９１６８８（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】
第１方向に光を出射する第１半導体レーザ素子と、前記第１方向に光を出射する第２半導体レーザ素子と、
第１下面と、前記第１下面に対して傾斜し、前記第１半導体レーザ素子から出射された光を反射する第１光反射面と、を有し、前記第１半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第１光反射部材と、
第２下面と、前記第２下面に対して傾斜し、前記第２半導体レーザ素子から出射された光を反射する第２光反射面を有し、前記第２半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第２光反射部材と、
前記第１半導体レーザ素子、前記第２半導体レーザ素子、前記第１光反射部材、及び、前記第２光反射部材が配置される底面を有する基部と、
前記第１半導体レーザ素子から出射された光及び前記第２半導体レーザ素子から出射された光を光学制御するレンズ部材と、
を備え、
前記第１光反射部材は、前記基部の底面と前記第１下面とが対向するように配置され、
前記第２光反射部材は、前記基部の底面と前記第２下面とが対向するように配置され、
前記第１半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第１光反射面において第１位置に照射され、
前記第２半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第２光反射面において第２位置に照射され、
前記底面に垂直な方向における前記第１下面から前記第１位置までの高さと前記第２下面から前記第２位置までの高さは異なり、
前記第１方向における前記第１位置と前記第２位置は揃っており、
前記第１方向における前記第１位置と前記第２位置が揃うように、前記第１方向において、前記第１光反射部材が配置される位置と前記第２光反射部材が配置される位置は異なる、発光装置。
【請求項2】
第１方向に光を出射する第１半導体レーザ素子と、前記第１方向に光を出射する第２半導体レーザ素子と、
第１下面と、前記第１下面に対して傾斜し、前記第１半導体レーザ素子から出射された光を反射する第１光反射面と、を有し、前記第１半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第１光反射部材と、
第２下面と、前記第２下面に対して傾斜し、前記第２半導体レーザ素子から出射された光を反射する第２光反射面を有し、前記第２半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第２光反射部材と、
前記第１半導体レーザ素子、前記第２半導体レーザ素子、前記第１光反射部材、及び、前記第２光反射部材が配置される底面を有する基部と、
前記第１半導体レーザ素子から出射された光及び前記第２半導体レーザ素子から出射された光を光学制御するレンズ部材と、
を備え、
前記第１光反射部材は、前記基部の底面と前記第１下面とが対向するように配置され、
前記第２光反射部材は、前記基部の底面と前記第２下面とが対向するように配置され、
前記第１半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第１光反射面において第１位置に照射され、
前記第２半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第２光反射面において第２位置に照射され、
前記底面に垂直な方向における前記第１下面から前記第１位置までの高さと前記第２下面から前記第２位置までの高さは異なり、
前記第１方向における前記第１位置と前記第２位置の差は、前記第１方向における前記第１光反射部材が配置される位置と前記第２光反射部材が配置される位置の差よりも小さい、発光装置。
【請求項3】
前記第１方向に光を出射する第３半導体レーザ素子をさらに備え、前記第３半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第１光反射面において第３位置に照射され、
前記底面に垂直な方向における前記第１位置の高さと前記第３位置の高さは同じである、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項4】
前記第１方向に光を出射する第３半導体レーザ素子と、第３下面と、前記第３下面に対して傾斜し、前記第３半導体レーザ素子から出射された光を反射する第３光反射面と、を有し、前記第３半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第３光反射部材と、
をさらに備え、
前記第３光反射部材は、前記基部の底面と前記第３下面とが対向するように配置され、
前記第３半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第３光反射面において第３位置に照射され、
前記底面に垂直な方向における前記第１位置の高さと前記第３位置の高さは同じである、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項5】
前記第１半導体レーザ素子は、第１下面と、光を出射する第１出射端面とを有し、前記第２半導体レーザ素子は、第２下面と、光を出射する第２出射端面とを有し、
前記第１半導体レーザ素子の前記第１下面から、前記第１出射端面における光の出射位置までの高さと、前記第２半導体レーザ素子の前記第２下面から、前記第２出射端面における光の出射位置までの高さは異なる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項6】
前記第１半導体レーザ素子は、第１上面と、第１下面と、光を出射する第１出射端面とを有し、前記第２半導体レーザ素子は、第２上面と、第２下面と、光を出射する第２出射端面とを有し、
前記第２半導体レーザ素子から出射される光は、前記第１半導体レーザ素子から出射される光よりも、垂直方向の拡がり角が大きく、
前記第２半導体レーザ素子の前記第２出射端面における光の出射位置は、前記第２上面よりも前記第２半導体レーザ素子の前記第２下面に近い位置にある、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項7】
前記第１半導体レーザ素子の前記第１出射端面における光の出射位置は、前記第１半導体レーザ素子の前記第１下面よりも前記第１上面に近い位置にある、請求項６に記載の発光装置。
【請求項8】
前記基部と接合する蓋部材をさらに備え、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子が配される空間は、気密封止された閉空間である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項9】
前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子が配置されるサブマウントをさらに備え、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子は、前記サブマウントを介して前記底面に配置される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項10】
前記第１半導体レーザ素子は、第１上面と、第１下面と、光を出射する第１出射端面とを有し、
前記第２半導体レーザ素子は、第２上面と、第２下面と、光を出射する第２出射端面とを有し、
前記第１出射端面と前記第２出射端面は、同じ平面上に配置される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に開示されるように、１つのサブマウントに複数の半導体レーザ素子が配置される半導体レーザ装置が既に知られている。また、サブマウントには、半導体レーザ素子が搭載される領域と、ワイヤが接合される配線部と、が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１１－０６６０６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示されるように、複数の発光素子を１つの載置部材に搭載することで、発光装置の小型化、光の集束化、または、実装の簡素化などといった利益を享受できる。しかしながら、１つの載置部材に複数の発光素子を配置するにあたり、その配線パターン、あるいは、接合の態様には、なお創意工夫の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る発光装置は、第１方向に光を出射する第１半導体レーザ素子と、前記第１方向に光を出射する第２半導体レーザ素子と、第１下面と、前記第１下面に対して傾斜し、前記第１半導体レーザ素子から出射された光を反射する第１光反射面と、を有し、前記第１半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第１光反射部材と、第２下面と、前記第２下面に対して傾斜し、前記第２半導体レーザ素子から出射された光を反射する第２光反射面を有し、前記第２半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第２光反射部材と、前記第１半導体レーザ素子、前記第２半導体レーザ素子、前記第１光反射部材、及び、前記第２光反射部材が配置される底面を有する基部と、前記第１半導体レーザ素子から出射された光及び前記第２半導体レーザ素子から出射された光を光学制御するレンズ部材と、を備え、前記第１光反射部材は、前記基部の底面と前記第１下面とが対向するように配置され、前記第２光反射部材は、前記基部の底面と前記第２下面とが対向するように配置され、前記第１半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第１光反射面において第１位置に照射され、前記第２半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第２光反射面において第２位置に照射され、前記底面に垂直な方向における前記第１下面から前記第１位置までの高さと前記第２下面から前記第２位置までの高さは異なり、前記第１方向における前記第１位置と前記第２位置は揃っており、前記第１方向における前記第１位置と前記第２位置が揃うように、前記第１方向において、前記第１光反射部材が配置される位置と前記第２光反射部材が配置される位置は異なる。
【0006】
また、本発明に係る発光装置は、第１方向に光を出射する第１半導体レーザ素子と、前記第１方向に光を出射する第２半導体レーザ素子と、第１下面と、前記第１下面に対して傾斜し、前記第１半導体レーザ素子から出射された光を反射する第１光反射面と、を有し、前記第１半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第１光反射部材と、第２下面と、前記第２下面に対して傾斜し、前記第２半導体レーザ素子から出射された光を反射する第２光反射面を有し、前記第２半導体レーザ素子から前記第１方向に離れた位置に配される第２光反射部材と、前記第１半導体レーザ素子、前記第２半導体レーザ素子、前記第１光反射部材、及び、前記第２光反射部材が配置される底面を有する基部と、前記第１半導体レーザ素子から出射された光及び前記第２半導体レーザ素子から出射された光を光学制御するレンズ部材と、を備え、前記第１光反射部材は、前記基部の底面と前記第１下面とが対向するように配置され、前記第２光反射部材は、前記基部の底面と前記第２下面とが対向するように配置され、前記第１半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第１光反射面において第１位置に照射され、前記第２半導体レーザ素子から出射された光であって、光軸を進む光は、前記第２光反射面において第２位置に照射され、前記底面に垂直な方向における前記第１下面から前記第１位置までの高さと前記第２下面から前記第２位置までの高さは異なり、前記第１方向における前記第１位置と前記第２位置の差は、前記第１方向における前記第１光反射部材が配置される位置と前記第２光反射部材が配置される位置の差よりも小さい。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、発光装置から出射された複数の半導体レーザ素子からの光の制御に望ましい態様で、光の出射位置を揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
本明細書または特許請求の範囲において、三角形や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、丸取り等の加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶものとする。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、多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースにして加工が施された形状は、本明細書及び特許請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれるものとする。
【0010】
また、多角形に限らず、台形や円形や凹凸など、特定の形状を表す言葉についても同様である。また、その形状を形成する各辺を扱う場合も同様である。つまり、ある辺において、隅や中間部分に加工が施されていたとしても、“辺”の解釈は加工された部分も含む。なお、意図的な加工が加えられていない“多角形”や“辺”を、加工された形状と区別する場合は“厳密な”を付して、例えば、“厳密な四角形”などと記載するものとする。
【0011】
また、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、これに該当するものが複数あり、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。このとき、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っていれば、本明細書における付記の態様と、特許請求の範囲における付記の態様と、が一致しないことがある。
【0012】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、示される形態は、本発明の技術思想が具体化されたものではあるが、本発明を限定するものではない。また、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略することがある。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
【0013】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る発光装置１の斜視図である。図２は、図１で示した発光装置１の上面図である。図３は、発光装置１の構成要素を説明するための斜視図であり、蓋部材７０が省略された斜視図である。図４は、図３で示した発光装置１の上面図である。図５は、図２のV-V線における発光装置１の断面図である。図６は、発光装置１が有するサブマウント３０の上面図である。図７は、発光装置１に関し、実装される半導体レーザ素子とサブマウント３０の関係を説明するためのサブマウントの上面図である。図８及び図１０は、拡大領域を示す点線枠を記した発光装置１の斜視図である。図９及び図１１はそれぞれ、図８の拡大領域及び図１０の拡大領域における拡大図である。図１２は、出射位置の異なる半導体レーザ素子からの光を比較するための模式図である。なお、図が煩雑にならないように、図４に記されたワイヤを他の図では省略している。
図１は、第１実施形態に係る発光装置１の斜視図である。図２は、図１で示した発光装置１の上面図である。図３は、発光装置１の構成要素を説明するための斜視図であり、蓋部材７０が省略された斜視図である。図４は、図３で示した発光装置１の上面図である。図５は、図２のV-V線における発光装置１の断面図である。図６は、発光装置１が有するサブマウント３０の上面図である。図７は、発光装置１に関し、実装される半導体レーザ素子とサブマウント３０の関係を説明するためのサブマウントの上面図である。図８及び図１０は、拡大領域を示す点線枠を記した発光装置１の斜視図である。図９及び図１１はそれぞれ、図８の拡大領域及び図１０の拡大領域における拡大図である。図１２は、出射位置の異なる半導体レーザ素子からの光を比較するための模式図である。なお、図が煩雑にならないように、図４に記されたワイヤを他の図では省略している。
【0014】
発光装置１は、構成要素として、基部１０、３つの半導体レーザ素子２０、サブマウント３０、光反射部材４０、６つの保護素子５０、９本のワイヤ６０、及び、蓋部材７０を有する。
【0015】
基部１０は、上面視で外形が矩形であり、外形の内側において凹形状を形成する。この凹形状は、上面から下面の方向に向かって窪んだ凹部を有する。また、基部１０は、上面１１、底面１２、下面１３、内側面１４、及び、外側面１５を有する。また、凹部において、上面と側面とで構成される段差部１６を有する。
【0016】
上面１１は、内側面１４及び外側面１５と交わり、下面１３は外側面１５と交わる。底面１２は、下面１３より上方、かつ、上面１１より下方にあり、凹部の底となる上面である。底面１２は、段差部１６が形成される領域では段差部１６の側面と、段差部１６が形成されていない領域では内側面１４とが交わる。段差部１６の上面は内側面１４と交わる。
【0017】
凹部は、上面が形成する枠の内側に窪んだ空間を形成する。この枠の外形は矩形である。段差部１６は、この矩形の枠の内側に形成される。また、段差部１６は、この矩形の対向する二辺に係る内側面１４のそれぞれに沿って、内側面１４の全長に亘って設けられる。
【0018】
残りの対向する二辺に係る内側面１４は、交差部分を除いて段差部１６は設けられていない。ここで、交差部分とは、側面と側面とが交わる端の部分である。なお、段差部１６を設ける領域はこれに限らない。一辺に係る内側面１４にのみ段差部１６を有していてもよい。また、上述の残りの対向する二辺の少なくとも一辺に係る内側面１４にさらに段差部１６を有していてもよい。
【0019】
基部１０は、セラミックを主材料として形成することができる。基部１０に用いられるセラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素などが挙げられる。
【0020】
基部１０の下面１３、及び、段差部１６の上面には、それぞれ複数の金属膜が設けられる。また、下面１３側の金属膜と、段差部１６の上面側の金属膜とは、基部１０の内部を通る金属で繋がり電気的に接続することができる。なお、金属膜は、基部１０の別の領域に設けられてもよい。例えば、段差部１６の上面に代えて底面１２に、下面１３に代えて基部１０の上面１１または外側面１５に、金属膜が設けられてもよい。
【0021】
なお、基部１０は、底面１２を含む底部と、内側面１４や段差部１６を含み底部を囲う枠を形成する枠部と、をそれぞれ異なる主材料で形成し、これらを接合することで形成されてもよい。例えば、枠部にはセラミックを主材料に用い、底部にはセラミックよりも熱伝導率の高い金属を主材料に用いて、基部１０を形成してもよい。
【0022】
半導体レーザ素子２０は、上面視あるいは下面視で長方形の外形を有する。また、短辺及び長辺を有する長方形の外形を有する。この長方形の２つの短辺のうちの一辺と交わる側面が、半導体レーザ素子２０から放射される光の出射端面２０１となる（図９参照）。また、半導体レーザ素子２０の上面及び下面は、出射端面２０１よりも面積が大きい。
【0023】
３つの半導体レーザ素子２０のそれぞれが、２つのエミッターを有するマルチエミッターである。半導体レーザ素子２０の上面及び下面において、一方の面（第１面２０２）に２つのエミッターに共通する１つの電極面が、他方の面（第１面２０２と反対側にある第２面２０３）に２つのエミッターに１対１で対応する２つの電極面が設けられる。第１面２０２の電極面はカソード電極で、第２面２０３の２つの電極面はアノード電極となる。
【0024】
第２面２０３には、長方形の長辺方向に伸びる２つのリッジが並んで設けられ、１つのリッジに１つのエミッターに対応する電極面が設けられる。そのため、第２面２０３には、長辺方向に伸びる１つの溝が形成され、２つのリッジはこの溝を境に設けられている。
【0025】
半導体レーザ素子２０は２つのエミッターを有するため、出射端面２０１における光の出射位置ＥＰも２箇所ある（図９参照）。半導体レーザ素子２０では、この２箇所の出射位置ＥＰはいずれも、第１面２０２よりも第２面２０３に近い位置にある。
【0026】
それぞれのエミッターから放射されるレーザ光は拡がりを有し、光の出射端面２０１と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（以下「ＦＦＰ」という。）を形成する。なお、ＦＦＰとは、出射端面から離れた位置における出射光の形状や光強度分布のことである。
【0027】
ここで、出射端面からＦＦＰの楕円形状の中心を通る光を、光軸を通る光と呼ぶものとする。また、光強度分布におけるピーク強度値の半値全角を、そのレーザ光の拡がり角と呼ぶものとする。またさらに、ＦＦＰの楕円形状の長径方向における拡がり角を垂直方向の拡がり角、短径方向における拡がり角を水平方向の拡がり角と呼ぶものとする。
【0028】
垂直方向の拡がり角に関して、３つの半導体レーザ素子２０のうち１つの半導体レーザ素子は、２つの半導体レーザ素子のいずれよりも拡がり角が３度以上大きい。なお、３度未満であってもよく、あるいは、同じであってもよい。また、３つの半導体レーザ素子２０はいずれも、垂直方向の拡がり角に対して水平方向の拡がり角が十分に小さい。例えば、水平方向の拡がり角は、垂直方向の拡がり角の半分以下である。
【0029】
また、３つの半導体レーザ素子２０は、それぞれ、青色の光を放射する半導体レーザ素子と、緑色の光を放射する半導体レーザ素子と、赤色の光を放射する半導体レーザ素子とで構成される。また、発光装置１では、赤色の光を放射する半導体レーザ素子の垂直方向の拡がり角が、他と比べて３度以上大きい。
【0030】
ここで、青色の光は、その発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光をいい、緑色の光は、その発光ピーク波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲内にある光をいい、赤色の光は、その発光ピーク波長が６０５ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内にある光をいうものとする。なお、発光装置１にこれ以外の色の光を放射する半導体レーザ素子を採用してもよい。また、同じ色の半導体レーザ素子を複数採用してもよい。
【0031】
また、青色または緑色の光を発する半導体レーザ素子には、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮを用いることができる。赤色の光を発する半導体レーザ素子には、例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系やＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体を含むものが挙げられる。
【0032】
３つの半導体レーザ素子２０のうち２つの半導体レーザ素子は、上面視の外形における長辺の長さが同じである。ここでの同じ長さとは、２０％の差を含むものとする。また、残りの１つの半導体レーザ素子は、上面視の外形における長辺の長さが２つの半導体レーザ素子よりも大きい。具体的には２０％を超えて長い。
【0033】
なお、相対的にみて実質的に長いと言えれば、これに限らず、２つの半導体レーザ素子よりも残りの１つの半導体レーザ素子の方が長いといってよい。例えば、２つの半導体レーザ素子の間の長辺の長さの差よりも、この２つのうちの長い方の半導体レーザ素子と残りの１つの半導体レーザ素子の間の長辺の長さの差の方が大きい場合に、実質的に長いといってよい。
【0034】
またあるいは、後述するサブマウント３０の構造とも関係するが、少なくとも配線領域を確保する長さの分だけ、２つの半導体レーザ素子のいずれよりも残りの１つの半導体レーザ素子が長い場合に、実質的に長いといってよい。
【0035】
２つの半導体レーザ素子に係るものとして、例えば、３００μｍの長さが配線領域のために確保される。またあるいは、残りの１つの半導体レーザ素子の係るものを加味して、例えば、４５０μｍの長さが配線領域のために確保される。そのため、上面視の外形における長辺の長さについて、２つの半導体レーザ素子のいずれよりも残りの１つの半導体レーザ素子の方が３００μｍ以上、または、４５０μｍ以上大きい場合に、実質的に長いといってもよい。
【0036】
なお、発光装置１では、上面視の外形における長辺の長さについて、最も長い半導体レーザ素子は、他の半導体レーザ素子よりも、２倍以上、あるいは、５００μｍ以上、長くなっている。
【0037】
なお、「長辺の長さ」を「光の出射端面と直交する方向の長さ」と置き換えても同様のことがいえる。発光装置１では、赤色の光を放射する半導体レーザ素子が、青色または緑色の光を放射する半導体レーザ素子よりも長い方の半導体レーザ素子である。
【0038】
長辺の長さを調整することで光の出力（発光強度）を調整することができる。また、必要な出力を得るために必要とされる長さは、発光効率もよる。そのため、各半導体レーザ素子に所望される光の発光色や出力に応じて長辺の長さは設計できる。このため、発光装置１では、長辺の長さの異なる半導体レーザ素子を有する。
【0039】
以下の説明では、長辺の長さが短い方の２つの半導体レーザ素子と長い方の１つの半導体レーザ素子を区別したい場合に、短い方の２つの半導体レーザ素子を第１半導体レーザ素子２１、長い方の１つの半導体レーザ素子を第２半導体レーザ素子２４、と区別するものとする。
【0040】
なお、半導体レーザ素子２０は、エミッターが１つのシングルエミッターであってもよい。また、シングルエミッターとマルチエミッターの半導体レーザ素子が混在していてもよい。また、半導体レーザ素子の数は複数であるが、３つに限らない。例えば、２つや４つなど、複数の半導体レーザ素子で構成することができる。
【0041】
サブマウント３０は直方体の形状で構成される。また、サブマウント３０は高さ方向の辺が最も小さい。高さ方向に垂直な上面及び下面は、いずれも矩形の外形を有する。また、上面と下面とは平行である。ここでの平行は５度以内の差を含む。なお、サブマウント３０は、矩形の外形でなくてもよく、直方体の形状でなくてもよい。
【0042】
サブマウント３０は、絶縁性を有する絶縁部材を主材料として直方体の外形が形成される。また、その上面に、複数の領域に分かれて金属膜が設けられる。この複数の金属膜同士は繋がっていない。つまり、上面視で、各金属膜は絶縁材料を介して離隔している。
【0043】
サブマウント３０は、具体的に４つの金属膜を有している。また、この４つの金属膜は、サブマウント３０の上面のうちの一辺の近傍に端が揃うようにして並べられる（図６参照）。ここで、揃うとは、距離が同じとなることである。つまり、４つの金属膜は、サブマウント３０の上面の一辺からの距離が一定となるように設けられる。なお、金属膜の数は４つに限らなくてよい。
【0044】
以下の説明では、これらの金属膜を区別したい場合に、図６の上辺において、左からこの並び順に、第１金属膜３１、第２金属膜３２、第３金属膜３３、第４金属膜３４、と区別するものとする。
【0045】
各金属膜は、層構造を有しており、下層金属層３５の上に上層金属層３７が形成される。また、上層金属層３７は、下層金属層３５が形成された領域の一部に形成される。そのため、各金属膜は、上面視で、下層金属層３５が露出する下層膜領域３６と、上層金属層３７が露出する上層膜領域３８と、を有する。また、下層膜領域３６の外形は、金属膜の外形でもある。なお、金属膜は、このような層構造を有するものに限らない。
【0046】
第１金属膜３１と第２金属膜３２は、上面視で、同じ外形と大きさを有している。また、その外形は長方形である。また、上層膜領域３８同士も、上面視で、同じ外形と大きさを有している。また、その外形は、下層金属層３５よりも小さい長方形である。ここでの同じ大きさとは、２０％以内の面積差を含むものとする。
【0047】
第３金属膜３３と第４金属膜３４は、上面視で、異なる外形を有する多角形であるが、その外形にＬ字構造を含んでいる点で共通している。また、上層膜領域３８同士は、同じ外形と大きさを有している。また、その外形は長方形である。ここでの同じ大きさとは、２０％以内の面積差を含むものとする。
【0048】
第１金属膜３１から第４金属膜３４まで、上層膜領域３８を形成する長方形の長辺同士は平行である。従って、短辺同士も平行である。ここでの平行は、３度の差を含む。以降、サブマウント３０に関する説明で、長辺方向、短辺方向というときは、この長方形の長辺方向、短辺方向に基づくものとする。
【0049】
短辺方向の長さに関し、第１金属膜３１または第２金属膜３２の上層膜領域３８は、第３金属膜３３または第４金属膜３４の上層膜領域３８よりも大きい。具体的には、例えば、２倍以上大きい。また、長辺方向の長さに関し、第３金属膜３３または第４金属膜３４の上層膜領域３８は、第１金属膜３１または第２金属膜３２の上層膜領域３８よりも大きい。具体的には、例えば、２０％を超えて大きい。
【0050】
また、長辺方向の長さに関し、第３金属膜３３または第４金属膜３４の上層膜領域３８の長さは、第１金属膜３１または第２金属膜３２の長さよりも大きい。
【0051】
第３金属膜３３のＬ字構造は、長辺方向に伸びる一辺と、第１金属膜３１または第２金属膜３２よりも長辺方向に突出した部分から短辺方向に伸びる一辺と、で構成される。また、短辺方向に伸びる一辺は、第１金属膜３１または第２金属膜３２との距離が遠ざからない方向に伸びる。図６の例では、左右反転したＬ字の構造を形成している。
【0052】
第４金属膜３４のＬ字構造は、長辺方向に伸びる一辺と、第１金属膜３１、第２金属膜３２、または、第３金属膜３３の上層膜領域３８よりも長辺方向に突出した部分から短辺方向に伸びる一辺と、で構成される。また、短辺方向に伸びる一辺は、第１金属膜３１または第２金属膜３２との距離が遠ざからない方向に伸びる。
【0053】
従って、第３金属膜３３または第４金属膜３４は、長辺方向に第１金属膜３１または第２金属膜３２よりも突出した部分から同じ方向に伸びる。こうすることで、矩形などのシンプルな形状でサブマウント３０の上面を形成し、かつ、その外形を小さくすることができる。
【0054】
第３金属膜３３の短辺方向に伸びる長さは、短辺方向で第１金属膜３１よりも突出しない。これにより、同様に、サブマウント３０の外形を小さく収めることができる。また、第４金属膜３４の短辺方向に伸びる一辺の端ＥＬよりも突出して、第３金属膜３３は短辺方向に伸びる（図６参照）。また、短辺方向に伸びる長さは、第３金属膜３３の方が第４金属膜３４よりも長い。
【0055】
第３金属膜３３は、第４金属膜３４の短辺方向に伸びる一辺の端ＥＬよりも突出した部分で、長辺方向に伸びる。ここでの伸びる方向は、第１金属膜３１または第２金属膜３２との距離が遠ざかる方向である。また、この長辺方向に伸びる長さは、長辺方向で第４金属膜３４よりも突出しない。これにより、同様に、サブマウント３０の外形を小さく収めることができる。
【0056】
第３金属膜３３の短辺方向に伸びる一辺と、第１金属膜３１または第２金属膜３２との距離が遠ざかる方向で長辺方向に伸びる一辺とは、Ｌ字構造を構成する。従って、第３金属膜３３は、互いに１つの辺を共有する２つのＬ字構造を有するといえる。また、この２つのＬ字構造は、共有する１つの辺を境に、互いに逆の向きで長辺方向に伸びる一辺を構成する。
【0057】
第３金属膜３３には、下層膜領域３６において、管理情報を付記するための付記領域３９が設けられる。管理情報とは、例えば、個々の発光装置１を識別する識別情報や、ロット単位で発光装置１を識別する識別情報など、発光装置１やその構成要素を管理するための情報である。管理情報は、例えば、二次元コードによって設けられる。
【0058】
なお、管理情報としては、例示したものに限らない。例えば、二次元コードにアドレス情報を埋め込み、そのアドレスでインターネットにアクセスすることで製品マニュアルやヘルプ情報が閲覧できるようにしてもよい。つまり、管理情報は、間接的に製品情報へと結び付けるための情報であってもよい。
【0059】
付記領域３９を設けるため、第３金属膜３３の方が第４金属膜３４よりも面積が大きい。また、第３金属膜３３の下層膜領域３６の方が第４金属膜３４の下層膜領域３６よりも面積が大きい。また、短辺方向に伸びる一辺における長辺方向の幅は、第３金属膜３３の下層膜領域３６の方が第４金属膜３４の下層膜領域３６よりも大きい。
【0060】
また、付記領域３９は、第４金属膜３４の短辺方向に伸びる一辺の端ＥＬよりも突出した部分に設けられる。また、付記領域３９は、この突出した部分で下層膜領域３６が長辺方向に伸びる領域にまで及ぶ。つまり、管理情報を設けるために確保する領域は、下層膜領域３６の長辺方向に伸びる領域にまで及び得る。
【0061】
第４金属膜３４の短辺方向に伸びる長さを第３金属膜３３よりも短くし、第３金属膜３３を長辺方向に突出させた第２のＬ字構造を設けることで、サブマウント３０の外形を小さく収めつつ、第３金属膜３３をはみ出さないように付記領域３９を設けることができる。
【0062】
なお、付記領域３９を第４金属膜３４に設けるようしてもよい。例えば、第３金属膜３３の短辺方向に伸びる辺を短くし、第４金属膜３４を第３金属膜３３よりも短辺方向に突出させ、突出部分で第１金属膜３１または第２金属膜３２に近付く方向に伸びるようにしてもよい。
【0063】
第１金属膜３１または第１金属膜３１の上層金属層３７において、短辺方向の辺の中点を通り、長辺方向に平行な直線（仮想線ＭＬ１）は、第１金属膜３１と第３金属膜３３とに交わる（図６参照）。このとき、第３金属膜３３では、上層金属層３７は交わらず、下層金属層３５が交わる。この関係を満たして金属膜を形成することで、サブマウント３０の外形を小さく収めることができる。
【0064】
サブマウント３０、第２金属膜３２、または、第２金属膜３２の上層金属層３７において、短辺方向の辺の中点を通り、長辺方向に平行な直線（仮想線ＭＬ２）は、第２金属膜３２、第３金属膜３３、及び、第４金属膜３４に、この順で交わる（図６参照）。このとき、第３金属膜３３と第４金属膜３４では、上層金属層３７は交わらず、下層金属層３５が交わる。この関係を満たして金属膜を形成することで、サブマウント３０の外形を小さく収めることができる。
【0065】
付記領域３９は、仮想線ＭＬ１と交わる。また、仮想線ＭＬ２を境界にして、第１金属膜３１側に設けられる。
【0066】
サブマウント３０には、主材料の絶縁材料として、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素などを用いることができる。また、金属膜は、下層金属層３５にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ（サブマウント３０の上面からＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの順で積層したもの）を、上層金属層３７にＰｔ／ＡｕＳｎを用いて形成することができる。なお、金属膜の形成材料はこれに限らない。
【0067】
光反射部材４０は、下面に対して傾斜した光反射面４１を有する。光反射面４１は平面で、下面に対して４５度の角度を成すように設計される。なお、この角度は４５度に限らなくてもい。また、光反射面４１は曲面であってもよい。
【0068】
光反射部材４０には、ガラスや金属などを主材料に用いることができる。主材料は熱に強い材料がよく、例えば、石英若しくはＢＫ７（硼珪酸ガラス）等のガラス、Ａｌ等の金属、又はＳｉなどを用いることができる。また、光反射面４１には、Ａｇ、Ａｌ等の金属やＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２等の誘電体多層膜等を採用することができる。
【0069】
光反射面４１は、反射させるレーザ光のピーク波長に対する光反射率を９９％以上とすることができる。これらの光反射率は１００％以下あるいは１００％未満とすることができる。
【0070】
保護素子５０は、特定の素子（例えば半導体レーザ素子）に過剰な電流が流れて破壊されてしまうことを防ぐためのものである。保護素子５０としては、例えば、ツェナーダイオードがあげられる。また、ツェナーダイオードとしては、Ｓｉで形成されたものを採用できる。ワイヤ６０は、例えば、金属の配線である。
【0071】
蓋部材７０は直方体の形状で構成される。また、蓋部材７０は高さ方向の辺が最も小さい。蓋部材７０は、透光性の材料を主材料に用いて形成される。主材料には、例えば、サファイアを用いることができる。サファイアは、比較的屈折率が高く、比較的強度も高い。また、蓋部材７０の下面の外周領域には、金属膜が設けられる。
【0072】
なお、蓋部材７０は、上面あるいは下面の一部に非透光性の領域を有していてもよい。例えば、一部に反射性や遮光性の高い領域を設けてもよい。また、形状は直方体に限らない。また、蓋部材７０の主材料にガラス等を用いることもできる。
【0073】
次に、これらの構成要素を用いて製造される発光装置１について説明する。
まず、段差部１６の上面に保護素子５０を配置する。発光装置１では、１つの保護素子５０が１つのエミッターに対応するため、エミッターの数だけ保護素子５０が設けられる。保護素子５０を配置する領域に、サブマウント３０以外の領域を利用することで、サブマウント３０の小型化に寄与する。なお、保護素子５０は、凹部内で、段差部１６の上面以外の領域に配されていてもよい。
まず、段差部１６の上面に保護素子５０を配置する。発光装置１では、１つの保護素子５０が１つのエミッターに対応するため、エミッターの数だけ保護素子５０が設けられる。保護素子５０を配置する領域に、サブマウント３０以外の領域を利用することで、サブマウント３０の小型化に寄与する。なお、保護素子５０は、凹部内で、段差部１６の上面以外の領域に配されていてもよい。
【0074】
次に、３つの半導体レーザ素子２０がサブマウント３０に配置される。また、３つの半導体レーザ素子２０は、電極面がサブマウント３０の上層金属層３７と接合するように上層膜領域３８に載置される。そのため、３つの半導体レーザ素子２０は並んで配される。具体的には、２つの第１半導体レーザ素子２１が隣り合って載置され、その内の１つの第１半導体レーザ素子２１の隣に第２半導体レーザ素子２４が載置される。従って、サブマウント３０は、半導体レーザ素子２０が載置される載置部材としての役割を果たす。
【0075】
以下の説明では、サブマウント３０に配置された２つの第１半導体レーザ素子２１を区別する場合、第２半導体レーザ素子２４に近い方の第１半導体レーザ素子を近位第１半導体レーザ素子２２、第２半導体レーザ素子２４から遠い方の第１半導体レーザ素子を遠位第１半導体レーザ素子２３と区別する。
【0076】
第１半導体レーザ素子２１はジャンクションアップ型で接合され、第２半導体レーザ素子２４はジャンクションダウン型で接合される。言い換えると、第１半導体レーザ素子２１では第１面２０２がサブマウント３０に載置され、第２半導体レーザ素子２４では第２面２０３がサブマウント３０に載置される。
【0077】
遠位第１半導体レーザ素子２３は第１金属膜３１の上層金属層３７に、近位第１半導体レーザ素子２２は第２金属膜３２の上層金属層３７に接合されて載置される。第２半導体レーザ素子２４は第３金属膜３３及び第４金属膜３４の上層金属層３７に接合されて載置される。第２半導体レーザ素子２４の第２面２０３に設けられた２つの電極面の一方を第３金属膜３３に、他方を第４金属膜３４に接合する。
【0078】
金属膜は、半導体レーザ素子２０を電気的に接続する導通部の役割を果たす。また、上層金属層３７は、半導体レーザ素子２０が載置される載置領域３０７を形成する。従って、上層膜領域３８は載置領域３０７に相当する。また、下層金属層３５にはワイヤ６０が接合される。従って、下層膜領域３６は、半導体レーザ素子２０を電気的に接続するための配線が接合される配線領域３０８に相当する。導通部は、載置領域３０７と配線領域３０８を有するといえる。
【0079】
ここで、半導体レーザ素子２０との関係から、導通部を、１つの半導体レーザ素子の電気的な接続に係る単位で捉えるものとする。従って、導通部の単位で金属膜を分類すると、第１金属膜３１で１つの導通部を、第２金属膜３２で１つの導通部を、第３金属膜３３及び第４金属膜３４で１つの導通部を形成しているといえる。
【0080】
以下の説明では、個々の半導体レーザ素子に係る導通部、載置領域、及び、配線領域を区別して説明する場合に、半導体レーザ素子と同様の方法で区別することとする。例えば、第１半導体レーザ素子に係る導通部は、第１導通部となる。また、遠位第１半導体レーザ素子に係る導通部は、遠位第１導通部となる。
【0081】
第３金属膜３３及び第４金属膜３４を有する第２導通部３０４は、全体としてＬ字形状の外形を有している。また、第１導通部３０１を外側から包むようにして設けられている。また、上面視で、近位第１導通部３０２及び遠位第１導通部３０３のいずれよりも第２導通部３０４の方が面積は大きい。
【0082】
第２導通部３０４は、Ｌ字形状の外形の内側で、絶縁材料を介して離隔した２つの領域を形成する。この２つの領域がそれぞれ第３金属膜３３と第４金属膜３４に相当する。ここで、一方のエミッター（第１エミッター）との電気的な接続に係る領域を第１部分３０５、他方のエミッター（第２エミッター）との電気的な接続に係る領域を第２部分３０６と呼ぶものとする。
【0083】
従って、第２導通部３０４は、第１部分３０５及び第２部分３０６のそれぞれにおいて、第２載置領域３０７及び第２配線領域３０８を有するといえる。また、第２半導体レーザ素子２４の第１エミッターに対応する電極面が第１部分３０５の第２載置領域３０７に、第２エミッターに対応する電極面が第２部分３０６の第２載置領域３０７に接合される。
【0084】
第１半導体レーザ素子２１よりも第２半導体レーザ素子２４の方が、その長辺が長いため、載置領域３０７もこれに対応して、第１載置領域３０７より第２載置領域３０７の方が、その長辺が長くなっている。これにより、半導体レーザ素子との接合が強化される。また、半導体レーザ素子の活性層における電流分布の均一性を向上させることができる。
【0085】
３つの半導体レーザ素子２０は、載置領域３０７の端が並んだサブマウント３０の１つの側面の近傍にその出射端面２０１が設けられるように配置される。そのため、この側面あるいは上面視でこの側面に対応する辺を、光出射側の側面あるいは辺と呼ぶものとする。３つの半導体レーザ素子２０は、光出射側の側面３０９からサブマウント３０の外側に向かう方向に光を出射する（図９参照）。
【0086】
また、３つの半導体レーザ素子２０は、出射端面２０１から出射されるレーザ光のＦＦＰの楕円形状の短径方向がサブマウント３０の上面と平行に、長径方向がサブマウント３０の上面と垂直になるように配置される。ここでの平行及び垂直は５度の差を含む。
【0087】
３つの半導体レーザ素子２０は、その出射端面２０１が、サブマウント３０の光出射側の側面３０９と同じ平面上に設けられるように配置される。あるいは、サブマウント３０の光出射側の側面３０９よりも外側に突出して配置される。なお、サブマウント３０の内側に配置されていてもよい。
【0088】
また、３つの半導体レーザ素子２０の出射端面２０１は同じ平面上に配置される。このように配置することで、発光装置１から出射する時点で、３つの半導体レーザ素子２０の光軸を進む光の光路長を揃えることができる。
【0089】
なお、上面視で、第１半導体レーザ素子２１の出射端面２０１は、第１導通部３０１または第１載置領域３０７に収め、第２半導体レーザ素子２４の出射端面２０１は、サブマウント３０の側面を含む平面上に設けられるか、あるいは、この平面よりも外側に突出させて設けられてもよい。こうすることで、出射端面２０１からの光をサブマウント３０の上面に照射せず、安定性や放熱性を良好にすることができる。
【0090】
この点について、図１２を用いて補足する。図１２は、出射端面における光の出射位置が異なる２つの半導体レーザ素子２０からの光を比較した図である。なお、図１２では、２つの半導体レーザ素子２０のうち出射位置が接合面ＢＰに近い方が、垂直方向（上下方向）の光の拡がり角が大きい。このとき、図からも明らかなように、出射位置が接合面ＢＰに近い方が、光が接合面に到達するまでの距離は短くなる。
【0091】
発光装置１では、実装公差などの影響を加味した上で、出射された光がサブマウント３０の上面に照射されないように半導体レーザ素子の配置位置を設計するのが好ましい。この観点に基づけば、出射位置がサブマウント３０の上面に近い第２半導体レーザ素子２４は、上面視で出射端面２０１がサブマウント３０の内側にない方が好ましい。
【0092】
一方で、接合面積が大きい方がサブマウント３０との接合は安定する。また、接合面積が大きい方が放熱効果もよい。さらに、半導体レーザ素子２０は、出射端面に近い方が、温度が高くなる。この観点に基づけば、出射位置がサブマウント３０の上面から遠い第１半導体レーザ素子は、出射された光がサブマウント３０の上面に照射されないようにしつつ、上面視で出射端面２０１がサブマウント３０の内側に配置できる方が好ましい。
【0093】
半導体レーザ素子２０がサブマウント３０に配置されると、半導体レーザ素子２０とサブマウント３０との間には以下の関係が成り立つ。ここで、上面視で、サブマウント３０に載置された半導体レーザ素子２０の光の出射端面２０１に平行な方向を第１方向、出射端面２０１に直交する方向を第２方向と呼ぶものとする。
【0094】
第１導通部３０１は、第１方向の長さよりも第２方向の長さの方が大きい。また、第１配線領域３０８は、第２方向に関し、出射端面２０１から出射端面２０１と反対側の端面（側面）の方向に向かって、第１載置領域３０７から伸びるように設けられている。
【0095】
第２載置領域３０７は、第２方向に関し、第１載置領域３０７よりも長い。また、第２方向に関し、出射端面２０１から反対側の端面の方向に向かって、第１載置領域３０７または第１配線領域３０８よりも伸びている。従って、第２方向に関し、第２導通部３０４または第２載置領域３０７は、出射端面２０１から反対側の端面の方向に向かって、第１導通部３０１よりも伸びている。
【0096】
第２導通部３０４の第１部分３０５及び第２部分３０６はいずれも、第２方向に関し、光の出射端面２０１から反対側の端面へと向かう方向に第１導通部３０１よりも伸び、さらに、第１導通部３０１よりも伸びたところで、第１方向に関し、第１導通部３０１側へと伸びている。また、第１部分３０５及び第２部分３０６における第２配線領域３０８はいずれも、この第１導通部３０１側へと伸びた領域に設けられる。
【0097】
第１部分３０５における第２配線領域３０８は、第１方向に関し、第１導通部３０１側に向かって遠位第１導通部３０３まで伸びた領域に設けられ、そこからさらに、第２方向に関し、出射端面２０１から反対側の端面の方向に向かって伸びた領域にまで設けられる。
【0098】
第２部分３０６における第２配線領域３０８は、第２方向に関し、第２載置領域３０７よりもさらに光出端面から反対側の端面の方向に向かって伸びた領域に設けられ、そこからさらに、第１方向に関し、第１導通部３０１側に向かって遠位第１導通部３０３の手前まで伸びた領域に設けられる。
【0099】
従って、第１方向に関し、第１部分３０５の第２配線領域３０８の方が、第２部分３０６の第２配線領域３０８よりも、第１導通部３０１側に伸びている。また、この第２部分３０６よりも伸びた領域に付記領域３９が設けられる。
【0100】
上面視で、遠位第１導通部３０３に配置された遠位第１半導体レーザ素子２３の出射端面２０１の中点を通り、第２方向に進む直線は、順に、遠位第１載置領域３０７、遠位第１配線領域３０８、第１部分３０５の第２配線領域３０８、を通る。
【0101】
上面視で、近位第１導通部３０２に配置された第１半導体レーザ素子の光の出射端面２０１の中点を通り、第２方向に進む直線は、順に、近位第１載置領域３０７、近位第１配線領域３０８、第１部分３０５の第２配線領域３０８、第２部分３０６の第２配線領域３０８を通る。
【0102】
従って、第２方向に関し、第１導通部３０１に配置された第１半導体レーザ素子の光の出射端面２０１の中点を通り、光の出射端面２０１から反対側の端面へと進む直線は、順に、第１載置領域３０７、第１配線領域３０８、第２配線領域３０８、を進むといえる。
【0103】
半導体レーザ素子２０がサブマウント３０に配置されることで、半導体レーザ素子２０の光の出射位置を上方に調整することができる。つまり、サブマウント３０は、光の出射位置を調整する調整部材としての役割を果たす。
【0104】
次に、半導体レーザ素子２０が配置されたサブマウント３０を基部１０の底面１２に配置する。サブマウント３０は、基部１０の枠部によって形成された枠の内側で底面１２に配置される。サブマウント３０はさらに、基部１０の段差部１６の内側で底面１２に配置される。１つのサブマウント３０に１つの半導体レーザ素子２０が配される場合と比べて、底面に配置するサブマウント３０の数を少なくできるため、実装を簡素化できる。また、複数の半導体レーザ素子２０間の相対的な位置精度も高くできる。
【0105】
次に、光反射部材４０を基部１０の底面１２に配置する。光反射部材４０は、３つの半導体レーザ素子２０から出射された光を反射する。従って、光反射面４１は出射端面２０１側を向く。上面視で、傾斜した光反射面４１の上端４２および下端４３となる辺と、サブマウント３０の光出射側の側面３０９と、が平行となる。また、光反射面４１の傾斜の上端４２および下端４３となる辺と、サブマウント３０の上面と、が平行となる。
【0106】
図９及び図１１は、半導体レーザ素子２０と光反射部材４０が配置された部分の拡大図である。図９は、各半導体レーザ素子２０の光の出射位置が見える向きで、図１１は、光軸を進む光が光反射面４１に照射される位置が見える向きで、図示している。破線の矢印は光軸を進む光を、点ＥＰは出射位置を、点線ＨＬ及びＬＬは、それぞれ底面を基準とした等高線を示す。なお、点線ＨＬの方が点線ＬＬよりも高い位置にある。
【0107】
発光装置１では、光軸を進む光は、サブマウント３０の上面と平行な方向に進み、光反射面４１で反射されることにより、底面から垂直に、上方へと進行する。ここでの垂直は、５度の差を含む。なお、垂直上方へと進行させなくてもよい。
【0108】
また、第２半導体レーザ素子２４の出射位置ＥＰは、サブマウント３０の上面に近い位置にあるため、サブマウント３０の下面から上面までの厚み、または、底面からサブマウント３０の上面までの高さが、底面から光反射面４１の下端４３までの高さよりも大きい。これにより、いずれの半導体レーザ素子２０の出射位置ＥＰも、光反射面４１の下端４３より高い位置に配することができる。
【0109】
また、出射位置ＥＰの関係から、光軸を進む光が光反射面４１に照射される位置は、第１半導体レーザ素子２１よりも第２半導体レーザ素子２４の方が低い。発光装置１では、第１半導体レーザ素子２１よりも第２半導体レーザ素子２４の方が垂直方向（発光装置１の上面と下面に基づく上下方向）の拡がり角が大きいため、出射位置をこのようにすることで、光が効果的に光反射面４１に照射される。
【0110】
つまり、同じ高さから光を出射した場合、拡がりの大きい第２半導体レーザ素子２４の光の出射領域は、第１半導体レーザ素子２１よりも上方にまで及ぶ。第２半導体レーザ素子２４の光の出射位置ＥＰを、第１半導体レーザ素子２１の光の出射位置ＥＰよりも低くすることで、光反射面４１の上端４２までの高さを大きくし、光が効率的に光反射面４１に照射されるようにすることができる。また、発光装置１の小型化にも寄与し得る。
【0111】
従って、第１半導体レーザ素子２１は第１面２０２をサブマウント３０の上面と接合させるジャンクションアップで実装し、第２半導体レーザ素子２４は第２面２０３をサブマウント３０の上面と接合させるジャンクションダウンで実装している。
【0112】
なお、効果的に光反射面４１に照射させる上で、第１半導体レーザ素子２１及び第２半導体レーザ素子２４から出射された光の垂直方向の拡がり角または上下方向の拡がり角の差の好適な範囲は、各半導体レーザ素子２０のＦＦＰの拡がり角にも依存する。
【0113】
例えば、発光装置１では、３度以上４０度以下であることが好ましく、３度以上２０度以下であることがより好ましく、５度以上１０度以下であることが好ましい。拡がり角の差が大きすぎると光反射面に照射されない光が増え、拡がり角の差が小さくなれば同じ出射位置で揃えてもロスは小さい。
【0114】
なお、１つの光反射部材４０で全ての半導体レーザ素子２０からの光を反射する代わりに、半導体レーザ素子毎に個別で光反射部材４０を配置し、それぞれの光反射部材４０が対応する半導体レーザ素子からの光を反射するようにしてもよい。
【0115】
次に、各半導体レーザ素子２０を電気的に接続するために複数のワイヤ６０が接続される。ワイヤ６０は、一端が半導体レーザ素子の上面あるいはサブマウント３０の配線領域３０８に接合され、他端が段差部の上面に接合される。
【0116】
第１半導体レーザ素子２１においては、上面（第２面２０３）に２つのエミッターのそれぞれに対応する電極面が設けられているため、２本のワイヤ６０の一端が第１半導体レーザ素子のそれぞれのエミッターの電極面に接合され、１本のワイヤ６０の一端が、第１配線領域３０８に接合される。
【0117】
第２半導体レーザ素子２４においては、１本のワイヤ６０の一端が第２半導体レーザ素子２４の２つのエミッターに共通する１つの電極面に接合され、２本のワイヤ６０の一端が、それぞれ第１部分３０５の第２配線領域３０８と、第２部分３０６の第２配線領域３０８と、に接合される。従って、第１エミッターと電気的に接続されるワイヤ６０が第１部分３０５の配線領域３０８に、第２エミッターと電気的に接続されるワイヤ６０が第２部分３０６の配線領域３０８に接合される。
【0118】
発光装置１では、エミッター単位で光の出射のＯＮ／ＯＦＦが制御出来る。なお、半導体レーザ素子単位で制御する、つまり、マルチエミッターをまとめてＯＮ／ＯＦＦ制御するようにしてもよい。制御の態様や半導体レーザ素子の数に応じて、ワイヤ６０の本数は適宜決められる。
【0119】
次に、蓋部材７０を基部１０の上面に接合する。蓋部材７０と基部１０のそれぞれに設けられた金属膜動詞を、Ａｕ－Ｓｎ等を介して接合することで固定される。半導体レーザ素子２０が配される空間が気密封止された閉空間となるように、基部１０と蓋部材７０とが接合される。このように気密封止することで、半導体レーザ素子２０の光の出射端面２０１に有機物等が集塵することを抑制することができる。
【0120】
また、蓋部材７０は、光反射部材４０の光反射面４１により反射された光を透過させる透光性部材としての役割を果たす。ここで、透光性とは、光に対する透過率が８０％以上であることとする。
【0121】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る発光装置２を説明する。発光装置２は、第１実施形態に係る発光装置１と比べて、２つの光反射部材が配置される点で相違する。第１実施形態において説明された内容については、この相違点から明らかに整合しない内容を除けば、第２実施形態に係る発光装置２に対しても同様のことがいえる。そのため、発光装置２の外形は、図１や図２で示した発光装置１の外形と同様の外形で実現できる。
次に、第２実施形態に係る発光装置２を説明する。発光装置２は、第１実施形態に係る発光装置１と比べて、２つの光反射部材が配置される点で相違する。第１実施形態において説明された内容については、この相違点から明らかに整合しない内容を除けば、第２実施形態に係る発光装置２に対しても同様のことがいえる。そのため、発光装置２の外形は、図１や図２で示した発光装置１の外形と同様の外形で実現できる。
【0122】
図１３は、発光装置２の構成要素を説明するための斜視図であり、蓋部材７０が省略された斜視図である。図１４は、図３で示した発光装置２の上面図である。図１５は、図１４のXV-XV線における発光装置２の断面図である。図１６は、図１５において点線枠で示した領域の拡大図である。
【0123】
発光装置１では、第１半導体レーザ素子２１及び第２半導体レーザ素子２４のそれぞれから出射された光が、発光装置１から出射される地点において、同じ光路長になるように、出射端面を揃えて配置し、１つの光反射面によって反射させるようにした。一方で、出射位置ＥＰの高さが異なるため、光軸を進む光が光反射面に到達する位置は、上面視で揃わない。言い換えると、上面視で、光軸を進む光の進行方向に垂直な一の直線上に、第１半導体レーザ素子２１及び第２半導体レーザ素子２４の光軸を進む光の到達位置が重ならない。
【0124】
発光装置２では、上面視で、第１半導体レーザ素子２１及び第２半導体レーザ素子２４のそれぞれから出射された光軸を進む光が、光反射面に到達する位置で揃うように、光反射部材の配置を工夫する。具体的には、第１半導体レーザ素子２１に対応する光反射部材４０である第１光反射部材４４と、第２半導体レーザ素子２４に対応する光反射部材４０である第２光反射部材４５とを、適当な位置に配置する。
【0125】
発光装置２では、サブマウント３０に接合される複数の半導体レーザ素子２０のうち、底面１２から光の出射位置ＥＰまでの高さが大きい半導体レーザ素子２０に対応する光反射部材４０の方が、底面から光の出射位置ＥＰまでの高さが小さい半導体レーザ素子２０に対応する光反射部材４０よりも、光出射側に配置される。
【0126】
なお、発光装置２では、第１半導体レーザ素子２１が出射位置ＥＰまでの高さが大きい半導体レーザ素子２０に対応し、第２半導体レーザ素子２４が出射位置ＥＰまでの高さが小さい半導体レーザ素子２０に対応する。高さの違いは、実装の向きなどに影響するため、大小関係は逆であってもよい。
【0127】
また、第１光反射部材４４と、第２光反射部材４５とは、第１半導体レーザ素子２１及び第２半導体レーザ素子２４のそれぞれから出射された光軸を進む光の、光反射面における照射位置が、上面視で、光軸を進む光の進行方向に垂直な一の直線上に重なるように、配置される。
【0128】
また、図１５及び図１６に示すように、より高い方の出射位置ＥＰと同じ高さにおいて、より高い方の出射位置ＥＰで光を出射する半導体レーザ素子２０に対応する光反射部材４０の光反射面４１の方が、より低い方の出射位置ＥＰで光を出射する半導体レーザ素子２０に対応する光反射部材４０の光反射面４１よりも光出射側に配置される。
【0129】
より低い方の出射位置ＥＰと同じ高さにおいても、より高い方の出射位置ＥＰで光を出射する半導体レーザ素子２０に対応する光反射部材４０の光反射面４１の方が、より低い方の出射位置ＥＰで光を出射する半導体レーザ素子２０に対応する光反射部材４０の光反射面４１よりも光出射側に配置される。
【0130】
また、底面１２に垂直で、かつ、光軸を通る光の進行方向に平行な平面視で、出射位置ＥＰまでの高さがより大きい方の半導体レーザ素子２０から出射された光軸を進む光Ｌ１と、出射位置ＥＰまでの高さがより小さい方の半導体レーザ素子２０から出射された光軸を進む光Ｌ２とは、光反射部材４０に反射されることで重なる。なお、出射位置ＥＰの低い方の光が、高い方の光の出射位置ＥＰに到達するまでの部分は除く（つまり、重ならない）。
【0131】
このように、光の出射位置を揃えることで、発光装置から出射された複数の半導体レーザ素子からの光の制御が容易になることがある。例えば、発光装置から出射された複数のレーザ光をレンズなどの光学部品を用いて光学制御するときに、光の出射位置を揃える方が望ましい場合がある。
【0132】
特許文献１においては、複数の発光素子が１つの載置部材に搭載される形態が開示されたが、これらの発光素子から出射される光の出射位置や、光反射部材との関係については、特段の開示はされていなかった。第２実施形態に係る発光装置２は、このような、光反射部材により反射された反射光の進行方向を制御するという課題を解決することができる発光装置を実現するものである。
【0133】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る発光装置３を説明する。発光装置３は、第１実施形態に係る発光装置１と比べて、サブマウントの配線パターンが異なっている点と、第２半導体レーザ素子だけでなく第１半導体レーザ素子もジャンクションダウン型で接合される点で異なる。第１実施形態において説明された内容については、この相違点から明らかに整合しない内容を除けば、第３実施形態に係る発光装置３に対しても同様のことがいえる。そのため、発光装置３の外形は、図１や図２で示した発光装置１の外形と同様の外形で実現できる。
次に、第３実施形態に係る発光装置３を説明する。発光装置３は、第１実施形態に係る発光装置１と比べて、サブマウントの配線パターンが異なっている点と、第２半導体レーザ素子だけでなく第１半導体レーザ素子もジャンクションダウン型で接合される点で異なる。第１実施形態において説明された内容については、この相違点から明らかに整合しない内容を除けば、第３実施形態に係る発光装置３に対しても同様のことがいえる。そのため、発光装置３の外形は、図１や図２で示した発光装置１の外形と同様の外形で実現できる。
【0134】
図１７は、発光装置３の構成要素を説明するための上面図であり、蓋部材７０が省略された図である。図１８は、発光装置３が有するサブマウント８０の上面図である。図１９は、発光装置１に関し、実装される半導体レーザ素子とサブマウント３０の関係を説明するためのサブマウントの上面図である。
【0135】
サブマウント８０は、第１実施形態などに係るサブマウント３０と比べて、金属膜の数が多い。これらの金属膜を区別したい場合に、図１８の上辺において、左からこの並び順に、第１金属膜８１、第２金属膜８２、第３金属膜８３、第４金属膜８４、第５金属膜８５、第６金属膜８６、と区別するものとする。
【0136】
各金属膜における層金属層３５、下層膜領域３６、上層金属層３７、及び、上層膜領域３８について、及び、付記領域３９については、第１実施形態で説明された内容と同様である。第１金属膜８１と第３金属膜８３は、上面視で、同じ外形と大きさを有している。また、第２金属膜８２と第４金属膜８４は、上面視で、同じ外形と大きさを有している。また、その外形は長方形の一部に凹部が設けられた形状である。凹部は、金属膜全体の大きさに比して小さい。
【0137】
第１金属膜８１から第４金属膜８４までの凹部は、その窪み部分が、下層膜領域３６の外形の一部を構成しており、かつ、上層金属層３７の外形を構成しない。また、第１金属膜８１の凹部と第２金属膜８２の凹部、及び、第３金属膜８３の凹部と第４金属膜８４の凹部は、長辺方向に関して同じ位置に形成されており、互いに対向している。
【0138】
また、第１金属膜８１乃至第４金属膜８４の上層膜領域３８同士は、上面視で、同じ外形と大きさを有している。ここでの同じ大きさとは、２０％以内の面積差を含むものとする。第５金属膜８５と第６金属膜８６はそれぞれ、第１実施形態で説明した第３金属膜３３と第４金属膜３４に対応する。
【0139】
第１金属膜８１から第６金属膜８６まで、上層膜領域３８の長辺同士は平行である。従って、短辺同士も平行である。ここでの平行は、３度の差を含む。第１金属膜８１から第６金属膜８６は、短辺方向の長さが同じである。ここでの同じは、２０％以内の差を含むものとする。
【0140】
また、長辺方向の長さに関し、第５金属膜８５または第６金属膜８６の上層膜領域３８は、第１金属膜８１乃至第４金属膜８４の上層膜領域３８よりも大きい。具体的には、例えば、２０％を超えて大きい。また、長辺方向の長さに関し、第５金属膜８５または第６金属膜８６の上層膜領域３８の長さは、第１金属膜８１乃至第４金属膜８４の長さよりも大きい。
【0141】
第１金属膜８１と第２金属膜８２の間を通り、長辺方向に平行な直線（仮想線ＭＬ３）は、第５金属膜８５に交わる。また、他の金属膜とは交わらない。このとき、第５金属膜８５の上層金属層３７とは交わらず、下層金属層３５と交わる。
【0142】
第３金属膜８３と第４金属膜８４の間を通り、長辺方向に平行な直線（仮想線ＭＬ４）は、第３金属膜または第４金属膜８４側から順に、第５金属膜８５、第６金属膜８６と交わる。このとき、いずれの金属膜においても、上層金属層３７は交わらず、下層金属層３５が交わる。付記領域３９は、仮想線ＭＬ３と交わる。また、仮想線ＭＬ４を境界にして、第１金属膜８１側に設けられる。
【0143】
このようなサブマウント８０を構成要素に含む発光装置３は、第１半導体レーザ素子２１および第２半導体レーザ素子２４を、共にジャンクションダウン型で、サブマウント８０に接合させる。
【0144】
遠位第１半導体レーザ素子２３は第１金属膜８１及び第２金属膜８２の上層金属層３７に、近位第１半導体レーザ素子２２は第３金属膜８３及び第４金属膜８４の上層金属層３７に接合されて載置される。第２半導体レーザ素子２４は第５金属膜８５及び第６金属膜８６の上層金属層３７に接合されて載置される。
【0145】
また、サブマウント８０においては、第２導通部３０４だけでなく、近位第１導通部３０２及び遠位第１導通部３０３も、第１部分３０５及び第２部分３０６を有する。第１金属膜８１が、遠位第１導通部３０３の第１部分３０５、第２金属膜８２が、遠位第１導通部３０３の第２部分３０６になる。第３金属膜８３が、近位第１導通部３０２の第１部分３０５、第４金属膜８４が、近位第１導通部３０２の第２部分３０６になる。第５金属膜８５が、第２導通部３０４の第１部分３０５、第６金属膜８６が、第２導通部３０４の第２部分３０６になる。
【0146】
各第１導通部３０１は、第１部分３０５と第２部分３０６において互いに対向して形成される凹部のよって、アライメントマークを形成する。各第１半導体レーザ素子２１は、このアライメントマークを利用してサブマウント８０に接合することで、、精度良く実装することができる。
【0147】
ここで、第１半導体レーザ素子２１及び第２半導体レーザ素子２４がジャンクションダウン型で接合される場合に、第１半導体レーザ素子２１と第２半導体レーザ素子２４との間で出射位置ＥＰが揃わないことがあり得る。
【0148】
例えば、第１半導体レーザ素子２１と第２半導体レーザ素子２４のサイズが大きく異なっている場合、これに起因してずれが生じる可能性がある。また例えば、使用する半導体材料が異なることに起因してずれが生じる可能性がある。あるいは、第１半導体レーザ素子２１を製造するメーカーと、第２半導体レーザ素子２４を製造するメーカーとが異なることに起因してずれが生じる可能性がある。例えば、半導体レーザ素子の接合面に設けるめっきの厚みが異なるなどが考えられる。
【0149】
このように、半導体レーザ素子２０の第２面から出射位置ＥＰまでの高さが、第１半導体レーザ素子２１と第２半導体レーザ素子２４とで異なる場合、サブマウント８０の下面から第１導通部３０１の載置領域３０７までの高さと、サブマウント８０の下面から第２導通部３０４の載置領域３０７までの高さとを異ならせ、サブマウント８０の下面または基部１０の底面１２からの出射位置ＥＰの高さを揃えるようにするとよい。
【0150】
例えば、第１半導体レーザ素子２１の第２面から出射位置ＥＰまでの高さが、第２半導体レーザ素子２４の第２面から出射位置ＥＰまでの高さよりも低い場合、その高さの差分だけ、第１導通部３０１の載置領域３０７の厚みの方が第２導通部３０４の載置領域３０７の厚みよりも大きくなるように、サブマウント８０を形成する。
【0151】
また例えば、第１半導体レーザ素子２１の第２面から出射位置ＥＰまでの高さが、第２半導体レーザ素子２４の第２面から出射位置ＥＰまでの高さよりも高い場合、その高さの差分だけ、第２導通部３０４の載置領域３０７の厚みの方が第１導通部３０１の載置領域３０７の厚みよりも大きくなるように、サブマウント８０を形成する。
【0152】
このように、サブマウント８０における各載置領域までの高さを、そこに載置される半導体レーザ素子２０の出射位置ＥＰに応じて調整することで、１つの光反射部材４０により、発光装置から出射される光の出射位置ＥＰを揃えることができる。
【0153】
つまり、発光装置から出射される光の出射位置ＥＰを揃えるために、第２実施形態では、出射位置ＥＰの高さの違いに合わせて複数の光反射部材を配置したが、本実施形態では、１つの光反射部材を配置し、サブマウントにおける各導通部の厚みを調整した。これにより、第２実施形態で説明したように、反射部材により反射された反射光の進行方向を制御するという課題を解決することができる発光装置を実現している。
【0154】
発光装置３では、第１半導体レーザ素子２１及び第２半導体レーザ素子２４がジャンクションダウンで接合されるため、ワイヤ６０の接続もこれに対応する。そのため、第１半導体レーザ素子２１においても、１本のワイヤ６０の一端が第１半導体レーザ素子２１の２つのエミッターに共通する１つの電極面に接合され、２本のワイヤ６０の一端が、それぞれ第１部分３０５の第１配線領域３０８と、第２部分３０６の第１配線領域３０８と、に接合される。従って、第１エミッターと電気的に接続されるワイヤ６０が第１部分３０５の配線領域３０８に、第２エミッターと電気的に接続されるワイヤ６０が第２部分３０６の配線領域３０８に接合される。
【0155】
以上、第１実施形態乃至第３実施形態を通して本発明に係る発光装置を開示してきたが、これらの各実施形態に基づいて、異なる実施形態において開示された技術思想を統合した発光装置を実現することもできる。例えば、第３実施形態に係る発光装置において、第２実施形態で開示されたように複数の光反射部材を配置してもよい。各実施形態による開示は、このような統合により実現される発光装置の形態も含めた開示である。
【0156】
また、実施形態に係る発光装置を説明してきたが、本発明に係る発光装置は、実施形態の発光装置に厳密に限定されるものではない。つまり、本発明は、実施形態により開示された発光装置の外形や構造に限定されなければ実現できないものではない。また、全ての構成要素を必要十分に備えることを必須とせずに適用され得るものである。例えば、特許請求の範囲に、実施形態により開示された発光装置の構成要素の一部が記載されていなかった場合、その一部の構成要素については、代替、省略、形状の変形、材料の変更などの当業者による設計の自由度を認め、その上で特許請求の範囲に記載された発明が適用されることを特定するものである。
【産業上の利用可能性】
【0157】
各実施形態に記載の発光装置は、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、車載ヘッドライト、照明、ディスプレイ等に使用することができる。
【符号の説明】
【0158】
１ 発光装置
１０ 基部
１１ 上面
１２ 底面
１３ 下面
１４ 内側面
１５ 外側面
１６ 段差部
２０ 半導体レーザ素子
２１ 第１半導体レーザ素子
２２ 近位第１半導体レーザ素子
２３ 遠位第１半導体レーザ素子
２４ 第２半導体レーザ素子
２０１ 出射端面
２０２ 第１面
２０３ 第２面
３０、８０ サブマウント
３１ 第１金属膜
３２ 第２金属膜
３３ 第３金属膜
３４ 第４金属膜
３５ 下層金属層
３６ 下層膜領域
３７ 上層金属層
３８ 上層膜領域
３９ 付記領域
８１ 第１金属膜
８２ 第２金属膜
８３ 第３金属膜
８４ 第４金属膜
８５ 第５金属膜
８６ 第６金属膜
３０１ 第１導通部
３０２ 近位第１導通部
３０３ 遠位第１導通部
３０４ 第２導通部
３０５ 第１部分
３０６ 第２部分
３０７ 載置領域
３０８ 配線領域
３０９ 光出射側の側面
４０ 光反射部材
４１ 光反射面
４２ 上端
４３ 下端
４４ 第１光反射部材
４５ 第２光反射部材
５０ 保護素子
６０ ワイヤ
７０ 蓋部材
１０ 基部
１１ 上面
１２ 底面
１３ 下面
１４ 内側面
１５ 外側面
１６ 段差部
２０ 半導体レーザ素子
２１ 第１半導体レーザ素子
２２ 近位第１半導体レーザ素子
２３ 遠位第１半導体レーザ素子
２４ 第２半導体レーザ素子
２０１ 出射端面
２０２ 第１面
２０３ 第２面
３０、８０ サブマウント
３１ 第１金属膜
３２ 第２金属膜
３３ 第３金属膜
３４ 第４金属膜
３５ 下層金属層
３６ 下層膜領域
３７ 上層金属層
３８ 上層膜領域
３９ 付記領域
８１ 第１金属膜
８２ 第２金属膜
８３ 第３金属膜
８４ 第４金属膜
８５ 第５金属膜
８６ 第６金属膜
３０１ 第１導通部
３０２ 近位第１導通部
３０３ 遠位第１導通部
３０４ 第２導通部
３０５ 第１部分
３０６ 第２部分
３０７ 載置領域
３０８ 配線領域
３０９ 光出射側の側面
４０ 光反射部材
４１ 光反射面
４２ 上端
４３ 下端
４４ 第１光反射部材
４５ 第２光反射部材
５０ 保護素子
６０ ワイヤ
７０ 蓋部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】