特許 7638801 半導体レーザー装置

(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】2025-02-21

(45)【発行日】2025-03-04

(54)【発明の名称】半導体レーザー装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02255 20210101AFI20250225BHJP

   H01S 5/18 20210101ALI20250225BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02255

H01S5/18

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021102483

(22)【出願日】2021-06-21

(65)【公開番号】P2023001643

(43)【公開日】2023-01-06

【審査請求日】2024-03-21

(73)【特許権者】

【識別番号】319006036

【氏名又は名称】シャープ福山レーザー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】早瀬 行秀

(72)【発明者】

【氏名】柴田 祐佑

(72)【発明者】

【氏名】黒瀧 俊哉

【審査官】高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１１７８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２９８１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０３７４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－００８１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５１３２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０９２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００２２０６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２８６４７９３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー光を発する発光素子と、
前記レーザー光を反射する回転放物面の一部と、
底板部と前記底板部から立上る周壁部とで形成された凹部を有する外殻部と、を備え、
前記発光素子が前記凹部の内側の空間に設けられ、
前記回転放物面の一部が前記凹部の内周面の一部として設けられ、
前記凹部の内側に設けられ、前記発光素子が搭載された基板をさらに備え、
前記内周面は、前記内周面と前記基板との接触を避けるように前記凹部の底面から離れる方向に延びる立上面を含む、
半導体レーザー装置。

【請求項2】

前記発光素子は、前記レーザー光が前記回転放物面の焦点から前記回転放物面の一部へ向かう方向に沿って進行するように配置された、
請求項１に記載の半導体レーザー装置。

【請求項3】

前記発光素子と前記回転放物面の一部とは、前記回転放物面の一部で反射された前記レーザー光が一方向に沿って進行するように配置された、
請求項１または２に記載の半導体レーザー装置。

【請求項4】

それぞれが前記発光素子である複数の発光素子と、
それぞれが前記回転放物面の一部である複数の回転放物面の一部と、を備えた、
請求項１～３のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【請求項5】

前記複数の回転放物面の一部のそれぞれは、所定方向に沿って前記レーザー光を反射するように配置された、
請求項４に記載の半導体レーザー装置。

【請求項6】

前記底板部が貫通孔を有し、
前記発光素子と前記外殻部の外側に露出した電極とが前記貫通孔を経由して電気的に接続された、
請求項１～５のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【請求項7】

前記内周面は、前記回転放物面の一部とは別に、前記底板部から離れるにしたがって広がる傾斜面を含み、
前記傾斜面と前記凹部の底面とがなす角度が、４５°～９０°である、
請求項１～６のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【請求項8】

前記凹部の内側の空間を内包するように前記周壁部の上端に固定された透光性の封止部材をさらに備えた、
請求項１～７のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【請求項9】

前記発光素子は、前記レーザー光を含む２以上のレーザー光をそれぞれ発する２以上の光出射部を有し、
前記回転放物面の一部が２以上のレーザー光のそれぞれを反射する、
請求項１～８のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【請求項10】

前記回転放物面の一部は、前記回転放物面が前記回転放物面の対称軸を含む第１仮想平面に沿って分割された２つの部分の一方の一部である、請求項１～９のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【請求項11】

前記回転放物面の一部は、前記回転放物面の頂点を含む先端部が前記回転放物面の対称軸に対して垂直な第２仮想平面に沿って切り取られた形状をなしている、請求項１～１０のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【請求項12】

前記発光素子と前記回転放物面の一部とは、前記レーザー光が、他の部材で反射されることなく、かつ、前記他の部材を透過することなく、前記発光素子から前記回転放物面の一部へ直接照射されるように配置された、請求項１～１１のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【請求項13】

前記回転放物面の一部が反射膜の表面によって構成された、
請求項１～１２のいずれかに記載の半導体レーザー装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体レーザー装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、たとえば、下記の特許文献１に開示されているように、半導体レーザー装置の開発が行われている。一般に、半導体レーザー装置は、レーザー光を発する発光素子と、レーザー光を反射する反射部材と、レーザー光を平行状態にするコリメートレンズと、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－３１７０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の半導体レーザー装置によれば、レーザー光を形成するために、反射部材およびコリメートレンズの２つの部品を必要とする。そのため、半導体レーザー装置をさらに小型化することが困難である。

【0005】

本開示は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、小型化された半導体レーザー装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の半導体レーザー装置は、レーザー光を発する発光素子と、前記レーザー光を反射する回転放物面の一部と、を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態１の半導体レーザー装置の斜視図である。

【図2】実施の形態１の半導体レーザー装置の平面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

【図4】実施の形態１の半導体レーザー装置の底面図である。

【図5】実施の形態１の半導体レーザー装置の変形例の底面図である。

【図6】実施の形態１の半導体レーザー装置の発光素子が発したレーザー光が回転放物面の一部で反射された経路を説明するための断面図である。

【図7】実施の形態１の半導体レーザー装置の発光素子が発したレーザー光が回転放物面の一部で反射された経路を説明するための立面図である。

【図8】実施の形態１の半導体レーザー装置の回転放物面の一部に反射膜が設けられた状態を説明するための断面図である。

【図9】回転放物面を説明するための図である。

【図10】回転放物面が対称軸を含む第１仮想平面に沿って切断された回転放物面の一部を説明するための図である。

【図11】回転放物面が、対称軸を含む第１仮想平面に沿って切断され、かつ、対称軸に垂直な第２仮想平面に沿って切断された、回転放物面の一部を説明するための図である。

【図12】実施の形態１の半導体レーザー装置の外殻部の変形例の断面図である。

【図13】実施の形態１の半導体レーザー装置の外殻部の他の変形例の断面図である。

【図14】実施の形態２の半導体レーザー装置の外殻部の平面図である。

【図15】実施の形態２の半導体レーザー装置の外殻部の変形例の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施の形態の半導体レーザー装置を、図面を参照しながら説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、同一又は同等の要素の重複する説明は繰り返さない。

【0009】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の半導体レーザー装置１００の斜視図である。図２は、実施の形態１の半導体レーザー装置１００の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図４は、実施の形態１の半導体レーザー装置１００の底面図である。

【0010】

図１～図４から分かるように、半導体レーザー装置１００は、非透光性の外殻部ＳＨと、透光性の封止部材ＳＭと、複数のサブマウントと呼ばれる基板Ｓと、複数の発光素子ＬＤと、を備えている。本実施の形態においては、複数の発光素子ＬＤは、それぞれ、レーザーダイオードからなり、複数の基板Ｓの上に搭載されている。それにより、複数の発光素子ＬＤの光出射部の位置が調整されている。放熱性の向上を目的として、外殻部ＳＨの上には金属パターンＨＳが設けられており、基板Ｓは金属パターンＨＳの上に搭載されている。金属パターンＨＳは外部電源（図示せず）に接続されないノンコネクトの金属（たとえば、金属メッキまたはＡｕＳｎ蒸着）であってもよい。なお、金属パターンは設けられていなくてもよい。

【0011】

基板Ｓは、必須の構成ではないため、設けられていなくてもよい。たとえば、複数の発光素子ＬＤは、外殻部ＳＨ上の金属パターンＨＳに直接搭載されていてもよい。複数の発光素子ＬＤは、外殻部ＳＨと透明の封止部材ＳＭとによって形成された凹部ＣＣ内の空間であれば、いかなる態様で設けられていてもよい。なお、封止部材ＳＭは、発光素子ＬＤへ埃などが付着することを防止し、また、空気中に含まれるシロキサンを吸着するため、発光素子ＬＤを構成するレーザーダイオードの発振不良を抑制することができる。

【0012】

本実施の形態においては、発光素子ＬＤの数は、４つであるが、１、２、３または５以上のいくつであってもよい。また、複数の発光素子ＬＤは、同一構造を有している必要はなく、異なる構造を有していてもよい。

【0013】

外殻部ＳＨは、底板部ＢＰと周壁部ＣＷとを含む。周壁部ＣＷは、底板部ＢＰから立上る。外殻部ＳＨは、底板部ＢＰと周壁部ＣＷとによって凹部ＣＣを構成している。本実施の形態においては、外殻部ＳＨは、１つの材料で形成されている。言い換えると、底板部ＢＰと周壁部ＣＷとは同一材料で一体的に形成されている。外殻部ＳＨは、放熱性が高く、かつ絶縁性が高い材料、たとえば、ＳｉＣまたはＡｌＮのようなセラミックから構成されていることが好ましい。

【0014】

ただし、底板部ＢＰと周壁部ＣＷとが異なる２つの材料で形成されていてもよい。つまり、外殻部ＳＨは、異なる２つの材料の結合によって形成されたものであってもよい。たとえば、底板部ＢＰがＳｉＣまたはＡｌＮのようなセラミックから構成されている一方で、周壁部ＣＷがＡｌ_２Ｏ_３などの比較的に熱伝導率の低い材料で形成されていてもよい。周壁部ＣＷは、比較的に熱伝導率が高い金属材料により構成されていてもよい。ただし、この場合には、金属材料からなる周壁部ＣＷとセラミックスからなる底板部ＢＰとの熱膨張係数の相違に起因して、底板部ＢＰが割れないようにすることが好ましい。

【0015】

複数の基板Ｓおよび複数の発光素子ＬＤは、凹部ＣＣの内側に設けられている。凹部ＣＣは、平面視において、円形の底面ＢＳと、底面ＢＳを取り囲むように底面ＢＳの周縁から上方へ延びる内周面ＩＣと、を備えている。底面ＢＳは円形の平面である。内周面ＩＣは、円形の底面ＢＳから離れるように延びる立上面ＲＳと、円錐の側面の一部である傾斜面ＩＳと、傾斜面ＩＳから底面ＢＳに沿った方向に窪む回転放物面の一部ＰＳと、を含んでいる。

【0016】

複数の発光素子ＬＤが発したレーザー光は、回転放物面の一部ＰＳで反射され、透明な封止部材ＳＭを通過して半導体レーザー装置１００の外部へ放出される。回転放物面の一部ＰＳは、後で詳細に説明される。

【0017】

複数の回転放物面の一部ＰＳは、平面視にて円形をなす内周面ＩＣにおいて均等な角度の間隔が形成されるように配置されていてもよい。つまり、複数の発光素子Ｌのそれぞれは、３６０°を複数の発光素子Ｌの数、たとえば、４で割った角度の場合は９０°ごとに配置できる。これにより、透光性の封止部材ＳＭを通過して半導体レーザー装置１００の外部へ放出される光の半導体レーザー装置１００の中心線に対する対称性が改善される効果を期待できる。

【0018】

底板部ＢＰは、一対の貫通孔ＴＨを有している。一対の貫通孔ＴＨは、一対の導電性のプラグＰ１，Ｐ２で塞がれている。底板部ＢＰの下側面ＬＳには、一対の電極ＡＣが設けられている。なお、貫通孔ＴＨの数は、２つに限定されず、３以上の多数の貫通孔ＴＨを底板部ＢＰに設けてもよい。多数の貫通孔ＴＨが底面部ＢＰに設けられていれば、多数のプラグを設けることができる。そのため、それぞれの発光素子ＬＤへ流入する電流および発光素子ＬＤから流出する電流に対するプラグＰの抵抗値を小さくすることができる。なお、一対のプラグＰ１，Ｐ２のそれぞれの代わりに、ハーメチックシールとリードピンが用いられてもよい。

【0019】

上記から分かるように、一対の電極ＡＣは、それぞれ、一対の導電性のプラグＰ１，Ｐ２に電気的に接続されている。なお、一対のプラグＰ１，Ｐ２のそれぞれは、たとえば、タングステン（Ｗ）で形成されている。電極Ａと電極Ｃとからなる一対の電極ＡＣは、発光素子ＬＤのアノードとカソードとのそれぞれに電気的に接続される。電極Ａおよび電極Ｃは、外殻部ＳＨを構成する表面のうちの凹部ＣＣが設けられている表面とは逆側の表面、より具体的には、図３に示される外殻部ＳＨの下面に固定されている。なお、電極Ａおよび電極Ｃの外殻部ＳＨに対する配置は、電極Ａおよび電極Ｃが外殻部ＳＨの外部空間、すなわち、凹部ＣＣ内の空間以外の空間に露出していれば、いかなるものであってもよい。

【0020】

底面部ＢＰの内側面、すなわち、底面ＢＳの上には、互いに電気的に絶縁された一対の導電性の平板ＦＰ１および平板ＦＰ２が設けられている。一対の平板ＦＰ１および平板ＦＰ２は、それぞれ、複数の電気配線Ｗによって直列に接続された複数の発光素子ＬＤの両端に電気的に接続されている。なお、複数の電気配線Ｗのうちいくつかは、一端が発光素子ＬＤに接続され、かつ、他の一端が基板Ｓの上面に形成された配線パターン（図示せず）に接続されている。基板Ｓは、たとえば、ＡｌＮまたはＳｉＣ等の材料で形成されており、基板Ｓ上の配線パターンは、たとえばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで形成される。

【0021】

なお、複数の発光素子ＬＤのそれぞれが、一対の電極ＡＣに並列に接続されていてもよい。この場合、いずれかの電気配線Ｗの切断等に起因して複数の発光素子ＬＤの全てが発光できなくなるような不具合の発生を防止することができる。

【0022】

本実施の形態においては、複数の基板Ｓは、それぞれ、複数の金属パターンＨＳの上に設けられている。したがって、複数の発光素子ＬＤが発した熱は、複数の基板Ｓ、複数の金属パターンＨＳ、底板部ＢＰ、および一対の電極ＡＣを経由して、外殻部ＳＨの外部へ放出される。

【0023】

内周面ＩＣは、凹部ＣＣの底面ＢＳから離れるように延びる立上面ＲＳを含んでいる。立上面ＲＳは、内周面ＩＣと基板Ｓとの接触を避けるように設けられている。つまり、立上面ＲＳは、円錐面をなす内周面ＩＣの下端部から底面ＢＳに対してほぼ垂直に延びる。そのため、平面視において長方形の基板Ｓの角部が円錐面をなす内周面ＩＣの下端部に接触しない。なお、回転放物面の一部ＰＳは、回転放物面の頂点を含む先端部が回転放物面の対称軸に対して垂直な仮想平面に沿って切り取られた形状をなしている。これに関しては、後で詳細に説明する。

【0024】

本実施の形態においては、立上面ＲＳは、断面視において、底面ＢＳに対して垂直であり、円柱の周面の形状をなしているが、たとえば、外殻部ＳＨを金型成形にて形成する場合、凹部ＣＣを形成するための金型の抜き易さの観点から、底面ＢＳから離れるにしたがって横断面の円形の直径が大きくなっていてもよい。

【0025】

透光性の封止部材ＳＭは、板状の部材であり、たとえば、リッドガラスからなる。封止部材ＳＭは、凹部ＣＣの内側の空間を内包するように、外殻部ＳＨに対して設けられている。封止部材ＳＭは、周壁部ＣＷの上端に固定されている。それにより、発光素子ＬＤを内包する空間が密閉されている。たとえば、周壁部ＣＷがセラミックスからなる場合、周壁部ＣＷの上端面に設けられた金属パターンと封止部材ＳＭを構成するリッドガラスとが半田付けまたは共晶により接合されている。また、たとえば、周壁部ＣＷが金属からなる場合、周壁部ＣＷの上端面に封止部材ＳＭを構成するリッドガラスが直接接合されている。

【0026】

図５は、実施の形態１の半導体レーザー装置１００の変形例の底面図である。

【0027】

図５に示されるように、電極Ａと電極Ｃとの間に、いずれの発光素子ＬＤにも電気的に接続されていない放熱板ＮＣが設けられていてもよい。これによれば、電気伝導の機能を果たす電極Ａおよび電極Ｃと、放熱の機能を果たす放熱板ＮＣとが物理的に分離されている。そのため、放熱の機能を果たす放熱板ＮＣが電気伝導の機能を果たす電極Ａおよび電極Ｃに悪影響を与えることを抑制することができる。なお、図４に示された構造によれば、電極Ａと電極Ｃとは、複数の発光素子ＬＤが発する熱を外部へ放出する放熱板としても機能する。

【0028】

図６は、実施の形態１の半導体レーザー装置１００の発光素子ＬＤが発したレーザー光Ｌが回転放物面の一部ＰＳで反射された経路を説明するための断面図である。図７は、実施の形態１の半導体レーザー装置１００の発光素子ＬＤが発したレーザー光Ｌが回転放物面の一部ＰＳで反射された経路を説明するための立面図である。

【0029】

図６および図７に示されるように、本実施の形態の半導体レーザー装置１００は、発光素子ＬＤと、回転放物面の一部ＰＳと、を備えている。発光素子ＬＤは、レーザー光Ｌを発する。本実施の形態においては、複数の発光素子ＬＤのそれぞれが発したレーザー光Ｌは、凹部ＣＣの底面ＢＳに沿って進行し、回転放物面の一部ＰＳで反射された後、凹部ＣＣの底面ＢＳに略垂直な方向に沿って進行するものとする。そのため、本実施の形態においては、発光素子Ｌと回転放物面の一部ＰＳとは、レーザー光Ｌが、他の部材で反射されることなく、かつ、他の部材を透過することなく、発光素子Ｌから回転放物面の一部ＰＳへ直接照射されるように、配置されている。また、凹部ＣＣ内に複数の発光素子ＬＤを設けることができ、かつ、同一方向に沿って複数のレーザー光Ｌを発することができる。そのため、半導体レーザー装置１００を大型化させることなく、半導体レーザー装置１００の出力を向上させることができる。

【0030】

図６および図７から分かるように、本実施の形態の回転放物面の一部ＰＳで反射されたレーザー光Ｌは、いずれの方向から見ても、広くなったり、狭くなったりすることなく、ほぼ同一の幅で一方向に進行する。より好ましくは、レーザー光は、いずれの方向から見ても、広くなったり、狭くなったりすることなく、同一の幅で一方向に沿って進行する。これは、発光素子ＬＤのレーザー光Ｌを出射する光出射部ＬＥが回転放物面の焦点Ｆとほぼ一致する位置に設けられているからである。ただし、半導体レーザー装置１００に求められるレーザー光Ｌの指向性の要件を満たすのであれば、発光素子ＬＤのレーザー光Ｌを出射する光出射部ＬＥが回転放物面の焦点Ｆから多少ずれた位置に設けられていてもよい。

【0031】

本実施の形態の回転放物面の一部Ｐは、反射鏡とコリメータレンズとの双方の役割を果たす。そのため、半導体レーザー装置１００の小型化が図られる。また、反射面が球形の一部である場合に比較して、焦点が一つに定まるため、平行なレーザー光を形成し易い。

【0032】

図８は、実施の形態１の半導体レーザー装置１００の回転放物面の一部ＰＳに反射膜ＲＦが設けられた状態を説明するための断面図である。

【0033】

図８に示されるように、本実施の形態においては、反射膜ＲＦが回転放物面の一部ＰＳを覆うように設けられている。反射膜ＲＦは、回転放物面の一部ＰＳの表面に沿って設けられている。そのため、反射膜ＲＦの表面も、回転放物面の一部を構成する形状を有する。したがって、図８に示される構造の場合、発光素子ＬＤが発したレーザー光を反射する回転放物面の一部ＰＳは、反射膜ＲＦの表面である。反射膜ＲＦでのレーザー光Ｌの反射率は、回転放物面の一部ＰＳでのレーザー光Ｌの反射率よりも高い。

【0034】

反射膜ＲＦは、誘電体多層膜、たとえば、ＳｉＯ_２／ＴｉＯ_２の積層膜などであることが望ましい。誘電体多層膜の積層の組み合わせによっては、レーザー光Ｌの波長範囲に対して高い反射率を有する反射膜を形成できる。また、誘電体多層膜は、レーザー光Ｌを照射することに起因した組成の変化が起こりにくいため、焼損し難い。また、反射膜ＲＦは、金属反射膜を下地とする反射ミラーであってもよい。なお、反射膜ＲＦは、回転放物面の一部ＰＳにのみ設けられているが、回転放物面の一部ＰＳ以外の内周面ＩＣに設けられていてもよい。また、反射膜ＰＦは、回転放物面の一部ＰＳの反射率が所望の反射率を有しているのであれば、設けられていなくてもよい。また、反射膜ＲＦは、回転放物面の一部ＰＳを全体的に覆っていても、回転放物面の一部ＰＳを部分的に覆っていてもよい。

【0035】

図９は、回転放物面ＲＰＳを説明するための図である。図１０は、図９に示された回転放物面ＲＰＳが対称軸ＳＡを含む第１仮想平面ＶＰ１に沿って切断された回転放物面の一部ＰＳを説明するための図である。図１１は、回転放物面ＲＰＳが、対称軸ＳＡを含む第１仮想平面ＶＰ１に沿って切断され、かつ、対称軸Ｖ１に垂直な第２仮想平面ＶＰ２に沿って切断された、回転放物面の一部ＰＳを説明するための図である。

【0036】

図１０に示される回転放物面の一部ＰＳは、図９に示される回転放物面ＲＰＳが回転放物面ＲＰＳの対称軸ＳＡを含む第１仮想平面ＶＰ１に沿って分割された２つの部分の一方である。図１１に示される回転放物面の一部ＰＳは、図１０に示される回転放物面の一部ＰＳの回転放物面ＲＰＳの頂点Ｔを含む先端部が回転放物面ＲＰＳの対称軸ＳＡに対して垂直な第２仮想平面Ｖ２に沿って切り取られた形状をなしている。なお、本実施の形態の回転放物面の一部ＰＳは、図１１に示される回転放物面の一部ＰＳの内側のいずれかの一部の領域として切り取られた曲面である。

【0037】

本実施の形態においては、複数の発光素子ＬＤと、複数の回転放物面の一部ＰＳとは、１対１の関係で設けられている。ただし、複数の回転放物面の一部ＰＳのいずれかに向かってレーザー光Ｌを発する発光素子が設けられていなくてもよい。つまり、複数の発光素子ＬＤの数は、複数の回転放物面の一部ＰＳの数より少なくてもよい。半導体レーザー装置１００に必要とされるレーザー光Ｌの強度に応じて発光素子ＬＤの数を調整することを可能にするためである。

【0038】

複数の回転放物面の一部ＰＳのそれぞれは、レーザー光Ｌを反射する。なお、回転放物面ＲＰＳは、放物線の対称軸を中心軸として、放物線を中心軸まわりに回転させたときの軌跡によって描かれる曲面である。回転放物面ＲＰＳの中心軸に垂直な断面は円である。本実施の形態の回転放物面の一部ＰＳは、回転放物面の対称軸に垂直ないずれの断面においても、円弧状をなしている。

【0039】

複数の発光素子ＬＤのそれぞれは、レーザー光Ｌが回転放物面ＲＰＳの焦点Ｆから回転放物面の一部ＰＳへ向かう方向に沿って進行するように配置されている。回転放物面ＲＰＳの焦点Ｆは、回転放物面ＲＰＳを構成する全ての放物線の焦点であり、回転放物面の一部ＰＳで反射されたレーザー光Ｌが実質的に平行光になる光出射部ＬＥにほぼ一致することが好ましい。

【0040】

発光素子ＬＤと回転放物面の一部ＰＳとは、回転放物面の一部ＰＳで反射されたレーザー光Ｌが一方向に沿って進行するように配置されている。これは、半導体レーザー装置１００が指向性の高いレーザー光Ｌを発するためには、発光素子ＬＤと回転放物面ＲＰＳの焦点Ｆとが一致し、回転放物面の一部ＰＳで反射された光が平行光となることが好ましいからである。

【0041】

ただし、回転放物面の一部ＰＳで反射されたレーザー光Ｌが一方向に沿って進行するためには、発光素子ＬＤと回転放物面ＲＰＳの焦点Ｆとが完全に一致していなくてもよい。つまり、回転放物面の一部ＰＳで反射されたレーザー光Ｌが一方向に沿って進行するためには、発光素子ＬＤと回転放物面ＲＰＳの焦点Ｆとが多少ずれていてもよい。言い換えると、半導体レーザー装置１００が発するレーザー光Ｌは、半導体レーザー装置１００に必要とされる性能に応じて、おおよそ、回転放物面の一部ＰＳで反射されたレーザー光Ｌが一方向に沿って進行しているとみなせる程度であればよい。

【0042】

複数の回転放物面の一部ＰＳのそれぞれは、所定方向に沿ってレーザー光Ｌを反射するように配置されていることが好ましい。つまり、複数の回転放物面の一部ＰＳは、複数の実質的に平行なレーザー光Ｌを実質的に平行に反射するように設けられていることが好ましい。ただし、複数の回転放物面の一部ＰＳのそれぞれで反射された複数のレーザー光Ｌは、所望の性能を有していれば、完全に平行に進行しなくてもよい。複数の回転放物面の一部ＰＳのそれぞれで反射された複数のレーザー光Ｌは、おおよそ、同一方向と考えられる所定方向に沿って進行していればよい。これによれば、半導体レーザー装置１００は、指向性が高いレーザー光Ｌを発することができる。

【0043】

半導体レーザー装置１００は、底板部ＢＰと底板部ＢＰから立上る周壁部ＣＷとで形成された凹部ＣＣを有する外殻部ＳＨを備えている。発光素子ＬＤが凹部ＣＣの内側の空間に設けられている。回転放物面の一部ＰＳが凹部ＣＣの内周面ＩＣの一部として設けられている。これによれば、内周面ＩＣを形成する工程とは別の工程で回転放物面の一部ＰＳを形成する必要がない。つまり、内周面ＩＣと回転放物面の一部ＰＳとを同一工程で形成することができる。そのため、半導体レーザー装置１００の製造工程を複雑化させることが防止できる。

【0044】

また、底板部ＢＰが貫通孔ＴＨを有し、発光素子ＬＤと外殻部ＳＨの外側に露出した一対の電極ＡＣとが貫通孔ＴＨ内の一対のプラグＰ１，Ｐ２を経由して電気的に接続されている。これによれば、発光素子ＬＤから一対の電極ＡＣまで電気経路が発光素子ＬＤから発せられたレーザー光Ｌの進行を妨げるおそれを低減することができる。そのため、回転放物面の一部ＰＳの設置位置の自由度が増加する。

【0045】

内周面ＩＣは、回転放物面の一部ＰＳとは別に傾斜面ＩＳを含んでいる。傾斜面ＩＳは、底板部ＢＰ、すなわち底面部ＢＳから離れるにしたがって広がっている。傾斜面ＩＳは、円錐の周面が円錐の中心線に垂直な二つの仮想平面に沿って切り取られた面の一部であって、その二つの仮想平面の間の面から回転放物面の一部ＰＳを除いた面である。

【0046】

図１２は、実施の形態１の半導体レーザー装置の外殻部ＳＨの変形例の断面図である。内周面ＩＣは、回転放物面の一部ＰＳとは別に傾斜面ＩＳを含んでいる。図１２おいては、凹部ＣＣの傾斜面ＩＳと凹部ＣＣの底面ＢＳとがなす角度（外殻部ＳＨを構成する部分の角度）が、９０°である。

【0047】

図１３は、実施の形態１の半導体レーザー装置の外殻部ＳＨの他の変形例の断面図である。凹部ＣＣの傾斜面ＩＳと凹部ＣＣの底面ＢＳとがなす角度（外殻部ＳＨを部分を構成すす部分の角度）が、４５°である。

【0048】

なお、図１２および図１３は、回転放物面の一部ＰＳは、回転放物面ＲＰＳの頂点Ｔを含む面である。

【0049】

図１２および図１３に示されるように、凹部ＣＣの断面視において、傾斜面ＩＳと底面ＢＳとがなす角度が、４５°～９０°であることが好ましい。傾斜面ＩＳと底面ＢＳとがなす角度が４５°より小さいと、回転放物面の一部ＰＳの形成できる面が狭くなる。また、傾斜面ＩＳと底面ＢＳとがなす角度が９０°より大きいと、オーバーング構造が形成されてしまうため、金型を抜くことができないからである。

【0050】

外殻部ＳＨは、３Ｄプリンタを用いた積層構造によって形成されてもよい。これらの製法によれば、滑らかな曲面かなる回転放物面の一部ＰＳを形成することができる。なお、外殻部ＳＨは、本実施の形態の製法に限らず、金型成形等のいかなる方法によって形成されてもよい。

【0051】

なお、発光素子ＬＤは、２以上のレーザー光Ｌをそれぞれ発する２以上の光出射部ＬＥを有していてもよい。また、回転放物面の一部ＰＳが２以上のレーザー光Ｌのそれぞれを反射する。たとえば、発光素子ＬＤが発光点を２つ持つ構成である場合、１つの発光素子ＬＤが２つのレーザー光Ｌを発する。また、１つの回転放物面の一部ＰＳが、発光点を２つ持つ発光素子ＬＤから出射された２つのレーザー光を反射する。これによれば、発光素子ＬＤの数を増加させることなく、半導体レーザー装置１００の出力を増加させることができる。

【0052】

（実施の形態２）
実施の形態２の半導体レーザー装置を説明する。なお、下記において実施の形態１と同様である点についての説明は繰り返さない。本実施の形態の半導体レーザー装置１００は、次の点で、実施の形態１の半導体レーザー装置１００と異なる。

【0053】

図１４は、実施の形態２の半導体レーザー装置１００の外殻部ＳＨの平面図である。図１４から分かるように、本実施の形態においては、傾斜面ＩＳが、角錐の側面の一部である。傾斜面ＩＳは、角錐の中心軸に垂直な二つの仮想平面に沿って切り取られた面の一部であって、角錐の周面から回転放物面の一部ＰＳを除いた面である。本実施の形態の角錐の一部の傾斜面ＩＳを有する半導体レーザー装置１００によっても、実施の形態１の円錐の一部の傾斜面ＩＳを有する半導体レーザー装置１００によって得られる効果と類似の効果を得ることができる。なお、本実施の形態においては、底面ＢＳは、正方形または長方形である。

【0054】

図１５は、実施の形態２の半導体レーザー装置１００の外殻部ＳＨの変形例の平面図である。図１５に示されるように、前述の傾斜面ＩＳを構成する各平面は、１つの回転放物面の一部ＰＳを有するだけでなく、複数の回転放物面の一部ＰＳを有していてもよい。これによっても、実施の形態１の円錐の一部の傾斜面ＩＳを有する半導体レーザー装置１００によって得られる効果と類似の効果を得ることができる。

【0055】

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、凹部ＣＣの断面視において、傾斜面ＩＳと底面ＢＳとがなす角度が４５°～９０°であることが好ましい。

【0056】

本実施の形態においては、角錐は、四角錐であるが、三角錐、五角錐、六角錐、八角錐、十角錐、または十二角錐など、いかなる多角錐であってもよい。ただし、多角錐は、底面の各辺の長さが同一である正多角錐であることが好ましい。

【符号の説明】

【0057】

１００ 半導体レーザー装置
ＢＰ 底板部
ＢＳ 底面
ＣＣ 凹部
ＣＷ 周壁部
ＩＣ 内周面
ＩＳ 傾斜面
Ｌ レーザー光
ＬＤ 発光素子
ＬＥ 光出射部
ＰＳ 回転放物面の一部
ＲＳ 立上面
ＳＨ 外殻部
ＳＭ 封止部材
ＴＨ 貫通孔

【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】