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特表2022-549941レーザーパッケージおよびレーザーパッケージを備えたシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-11-29
(54)【発明の名称】レーザーパッケージおよびレーザーパッケージを備えたシステム
(51)【国際特許分類】
H01S 5/02375 20210101AFI20221121BHJP
【ＦＩ】
H01S5/02375
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022519732
(86)(22)【出願日】2020-09-30
(85)【翻訳文提出日】2022-03-29
(86)【国際出願番号】 EP2020077314
(87)【国際公開番号】W WO2021063994
(87)【国際公開日】2021-04-08
(31)【優先権主張番号】62/907,799
(32)【優先日】2019-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/927,372
(32)【優先日】2019-10-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/930,762
(32)【優先日】2019-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/943,860
(32)【優先日】2019-12-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/969,622
(32)【優先日】2020-02-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/982,151
(32)【優先日】2020-02-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/038,058
(32)【優先日】2020-06-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】599133716
【氏名又は名称】エイエムエス－オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】ａｍｓ－ＯＳＲＡＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ－９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(71)【出願人】
【識別番号】518010049
【氏名又は名称】ルムス エルティーディー．
【氏名又は名称原語表記】Ｌｕｍｕｓ Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】８ Ｐｉｎｃｈａｓ Ｓａｐｉｒ Ｓｔｒｅｅｔ， ７４０３６３１ Ｎｅｓｓ Ｚｉｏｎａ， Ｉｓｒａｅｌ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】アン ラッセル
(72)【発明者】
【氏名】ヨハイ ダンジガー
(72)【発明者】
【氏名】イェアク エーリヒ ゾアク
(72)【発明者】
【氏名】フーベアト ハルプリッター
(72)【発明者】
【氏名】アラン レネフ
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173MC30
5F173MD64
5F173MD71
5F173ME22
5F173ME56
5F173MF22
5F173MF28
5F173MF32
5F173MF39
(57)【要約】
レーザーパッケージが記載される。当該レーザーパッケージは、各接続パッド（１１，１１Ａ，１１Ｃ）を有する少なくとも１つのサブマウント（１２）に別個に取り付けられた複数のレーザーダイオード（１０）を備え、動作中、レーザーダイオードはそれぞれ、進相軸面および遅相軸面を定義する進相軸および遅相軸を有する光を放出し、全てのレーザーダイオードの進相軸面は相互に平行であり、少なくとも２つのレーザーダイオードの進相軸面間の距離（５９Ｖ）は、これらのレーザーダイオード間の横方向距離（５９Ｌ）より小さい。さらに、少なくとも２つのレーザーパッケージを備えたシステムが記載される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザーパッケージであって、各接続パッド（１１，１１Ａ，１１Ｃ）を有する少なくとも１つのサブマウント（１２）に別個に取り付けられた複数のレーザーダイオード（１０）を備え、
動作中、前記レーザーダイオードのそれぞれは、進相軸面および遅相軸面を定義する進相軸および遅相軸を有する光を放出し、
全てのレーザーダイオードの進相軸面は相互に平行であり、少なくとも２つのレーザーダイオードの進相軸面間の距離（５９Ｖ）は、該レーザーダイオード間の横方向距離（５９Ｌ）より小さい、
レーザーパッケージ。
【請求項2】
前記レーザーパッケージが、前記少なくとも１つのサブマウントまたは複数のサブマウントのうちの１つ以上に関連付けられたプリズム（１８）または反射ミラー（１１８）またはリフレクタ（２５１，２６１）をさらに備える、請求項１記載のレーザーパッケージ。
【請求項3】
前記レーザーパッケージが、窓（１６）をさらに備える、請求項１または２記載のレーザーパッケージ。
【請求項4】
前記レーザーパッケージが、ベース（１４）および導電ブリッジ（２６）のうちの少なくとも一方をさらに備える、請求項１から３までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項5】
前記レーザーパッケージが、金属またはセラミックスの上部カバー（５１）をさらに備える、請求項１から４までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項6】
前記レーザーパッケージが、少なくとも２つのレーザーアセンブリを備え、各レーザーアセンブリは、サブマウント上に少なくとも１つのレーザーダイオードを有し、前記レーザーアセンブリは、動作中に平行光ビームが放出されるように、相互に隣接して、または中間プリズムもしくは反射ミラーもしくはリフレクタを挟んで相互に向かい合うように配置されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項7】
前記レーザーパッケージが、異なるレーザーダイオードに由来する出力ビーム偏光を区別するように設定された波長板セクション（２１２，２１４）または波長板（２１２’，２１４’）をさらに備える、請求項１から６までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項8】
前記レーザーパッケージが、少なくとも１つの光検出器（４０４Ｌ，４０４Ｒ）をさらに備える、請求項１から７までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項9】
前記レーザーパッケージは、前記レーザーダイオードにより放出された光が第１の端部内を通過する導波体（２９１）と、
前記導波体の前記第１の端部または第２の端部に取り付けられた波長板（２１２’，２１４’，２９２）と
をさらに備える、請求項１から８までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項10】
複数のサブマウントのそれぞれが、相互に隣接して配置されており、最も熱を発生するサブマウントが、前記レーザーパッケージの一端に位置し、前記サブマウント上の１つ以上の前記レーザーダイオードが内側を向くように配向されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項11】
複数のサブマウントのうちの少なくとも１つが、ｐサイドアップレーザーダイオード構成を有し、前記複数のサブマウントのうちの少なくとも１つが、ｐサイドダウンレーザーダイオード構成を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項12】
前記レーザーパッケージが、少なくとも１つのレーザーダイオードを備えたベースおよび複数のサブマウントを備え、前記ベースが、金属コア（４１６）および絶縁カバー（４１４）を備えた金属コアプリント回路基板を備え、
少なくとも１つのレーザーダイオードを備えた前記サブマウントのそれぞれが、前記金属コアプリント回路基板に接続されている最も熱を発生する少なくとも１つのレーザーダイオードを備えたサブマウントを除いて、前記絶縁カバーに接続されている、
請求項１から１１までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項13】
前記レーザーパッケージが、少なくとも１つのレーザーダイオードを備えた複数のサブマウントを備え、前記サブマウントのそれぞれが、
前記サブマウントと前記少なくとも１つのレーザーダイオードとの間の導体（１１Ａ，４２２，４５５Ａ，４５５Ｃ）と、
前記サブマウントの他方の側が外側でない場合の、該他方の側のさらなる導体（１１Ｃ，４７７Ｃ）と
をさらに備える、請求項１から１２までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項14】
前記レーザーパッケージが、サブマウント上に温度センサ（４１３）をさらに備える、請求項１から１３までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項15】
前記レーザーパッケージが、各サブマウントとベースまたは導電ブリッジとの間に、金属化パッド（４５４Ａ，４５４Ｃ）により形成された少なくとも１つの導体をさらに備える、請求項１から１４までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項16】
前記レーザーパッケージが、ビームコンディショニングを行うように構成された反射光学系をさらに備え、ビームコンディショニングは、表面構造または被覆による異方性補正、コリメーションおよびコヒーレンス制御を含むことができ、
前記表面構造または前記被覆は、前記反射光学系のメタ表面および凹形状もしくは凸形状のうちの少なくとも一方を備える、
請求項１から１５までのいずれか１項記載のレーザーパッケージ。
【請求項17】
少なくとも２つのレーザーパッケージを備えたシステムであって、各レーザーパッケージは、サブマウント（１２）上の少なくとも１つのレーザーダイオード（１０）と、
前記少なくとも１つのレーザーダイオードにより放出された光が第１の端部内を通過する導波体（２９１）と、
前記導波体の前記第１の端部の反対側の第２の端部に配置された波長板（２１２’，２１４’，２９２）と
を備え、
これにより、動作中、異なる導波体内を導波される光ビームは、異なる偏光を有するシステムにより放出される、
システム。
【請求項18】
前記レーザーパッケージの偏光は相互に直交している、請求項１７記載のシステム。
【請求項19】
少なくとも２つのレーザーパッケージを備えたシステムであって、各レーザーパッケージは、サブマウント（１２）上の少なくとも１つのレーザーダイオード（１０）と、
前記少なくとも１つのレーザーダイオードにより放出された光のビームが第１の端部内を通過する複屈折導波体（２９１）と
を備え、各レーザーパッケージについて、
波長板（２９２）が前記導波体の前記第１の端部に配置されているかまたは前記少なくとも１つのレーザーダイオードが前記導波体に対して傾斜されており、これにより、前記導波体に入るビーム偏光が導波体軸と重ならず、
前記導波体の長さは、前記ビームが偏光解消されるように定められている、
システム。
【請求項20】
前記２つのレーザーパッケージは、相互に直交するように配向されている、請求項１７から１９までのいずれか１項記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レーザーパッケージおよびレーザーパッケージを備えたシステムに関し、好ましい実施形態によれば、特に、レーザーパッケージ用のチップオンサブマウントアセンブリ（ＣＯＳＡ）を効率的に配置するためのシステムおよび方法に関する。
【0002】
本特許出願は、米国特許出願第６２／９０７７９９号明細書、同第６２／９８２１５１号明細書、同第６３／０３８０５８号明細書、同第６２／９２７３７２号明細書、同第６２／９３０７６２号明細書、同第６２／９４３８６０号明細書および同第６２／９６９６２２号明細書の優先権を主張する。
【0003】
レーザーダイオードは、進相軸および遅相軸の２つの異なる垂直軸に沿って光を放出する。放出されたレーザー光は、遅相軸に沿って、すなわちより狭いビーム発散を伴って、ゆっくり発散し、進相軸に沿って、すなわちより広いビーム発散を伴って、素早く発散する。例えば、レーザーの列のレーザーダイオードがその進相軸に沿って同じ方向に光を放出する場合、かなりのビームの重なりが生じる。これは、特定の用途、例えば仮想現実（ＶＲ）または拡張現実（ＡＲ）ディスプレイにおいて有益である場合がある。
【0004】
レーザーパッケージを、ＣＯＳＡを使用して構築することができる。ＣＯＳＡにおいて、１つ以上のレーザーダイオードは、サブマウント上に配置され、このパッケージは、アレイを形成する多数のサブマウントを含む。古典的なアセンブリ技術では、サブマウントをベース上に平坦に配置し、その結果、レーザーはそれぞれ、その各遅相軸に沿ってパッケージから光を放出する。加えて、サブマウントはそれぞれベース上のかなりの量の表面積を占め、これにより、パッケージ内に配置することができるレーザーダイオードの数に関する密度限界が生じる。
【0005】
少なくとも特定の実施形態の目的は、レーザーパッケージ内にＣＯＳＡを配置する方法、好ましくは、より効率的な方法を特定することである。少なくとも特定の実施形態の別の目的は、少なくとも２つのレーザーパッケージを備えたシステムを規定することである。
【0006】
少なくとも１つの実施例によれば、レーザーパッケージは、少なくとも１つのレーザーダイオードを備える。好ましくは、レーザーパッケージは、複数のレーザーダイオードを備え、レーザーダイオードは、少なくとも１つのサブマウントに別個に取り付けられている。相応に、レーザーパッケージは、少なくとも１つのサブマウントを備えることができ、少なくとも１つまたは複数のレーザーダイオードがサブマウントに取り付けられる。さらに、少なくとも１つのサブマウントは、例えば、接続パッドにより形成された１つ以上の導体を含むことができる。さらに、レーザーパッケージは、複数のこのようなサブマウントを備えることができ、１つ以上のレーザーダイオードはそれぞれ、各サブマウントに取り付けられる。
【0007】
さらなる実施形態によれば、レーザーダイオードは、動作中に光ビームとして光を放出し、この光は、進相軸面を定義する進相軸と、遅相軸面を定義する遅相軸とを有する。これは、特に、レーザーダイオードの進相軸面が放出された光ビームの進相軸および放射方向により定義される平面でありうることを意味することができ、一方、遅相軸面が放出された光ビームの遅相軸および放射方向により定義される平面でありうることを意味することができる。好ましくは、レーザーダイオードの全ての進相軸面は平行である。さらに、少なくとも２つのレーザーダイオードの進相軸面間の距離は、これらのレーザーダイオード間の横方向距離よりも小さくてよい。好ましくは、進相軸面間の距離を、進相軸面に対して垂直な方向で測定することができ、一方、横方向距離は、進相軸面に対して平行な方向で測定することができ、この方向は、好ましくは、遅相軸面に対して垂直な方向であることができる。
【0008】
さらなる実施形態によれば、レーザーパッケージは、ベースおよび複数のサブマウントを含む。各サブマウントは、好ましくは、１つ以上のレーザーダイオードおよび各接続パッドを含み、レーザーパッケージの動作中、１つ以上のレーザーダイオードはそれぞれ、進相軸および遅相軸を有する光を放出する。各サブマウントは、長さ、幅および高さを有し、長さおよび高さは、第１の表面を定義する。
【0009】
好ましい実施形態によれば、各サブマウントを、第１の表面がベースに対して平行になるように、ベースに取り付けることができる。これにより、各レーザーダイオードにより放出された光が、その進相軸に沿ってレーザーパッケージから出ることができ、その結果、ビームの重なりをより大きくすることができる。加えて、ベースの単位面積当たりのより高密度のレーザーが存在することができる。
【0010】
少なくとも１つのさらなる実施形態によれば、システムは、少なくとも２つのレーザーパッケージを備える。
【0011】
レーザーパッケージのさらなる特徴、利点および便宜性は、図面と併せて、例示的な実施形態および特徴の以下の説明から明らかになるであろう。図面に示された実施形態、特に、記載された各特徴は、図面に示された特徴の各組み合わせに限定されない。むしろ、全ての組み合わせが明示的に記載されていなくても、示された実施形態および単一の特徴を相互に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】先行技術のレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図1B】先行技術のレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図2A】種々の実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図2B】種々の実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図3A】種々のさらなる実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図3B】種々のさらなる実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図4】種々のさらなる実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図5A】種々のさらなる実施形態に係るプリズムを備えていない横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図5B】種々のさらなる実施形態に係るプリズムを備えていない横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図5C】種々のさらなる実施形態に係るプリズムを備えていない横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図5D】種々のさらなる実施形態に係るプリズムを備えていない横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図6】種々のさらなる実施形態に係る反射ミラーを共有している横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図および種々のスポット図である。
【図7】反射ミラーを共有している先行技術のレーザーパッケージを示すブロック図およびスポット図である。
【図8】種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出するレーザーパッケージを示すブロック図およびスポット図である。
【図9】種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図10】種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出する横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図11】種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図12】種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出する横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図13】種々のさらなる実施形態に係るリフレクタおよびレンズを使用して偏光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図14】種々のさらなる実施形態に係るリフレクタおよびレンズを使用して偏光を放出する横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図15A】種々のさらなる実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージから発散するビームの遅相軸および進相軸に対する非点収差補正の方法を示すブロック図である。
【図15B】種々のさらなる実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージから発散するビームの遅相軸および進相軸に対する非点収差補正の方法を示すブロック図である。
【図16A】種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図16B】種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図17A】種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出する横方向に配向されたレーザーパッケージおよびレーザーパッケージを備えたシステムを示すブロック図である。
【図17B】種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出する横方向に配向されたレーザーパッケージおよびレーザーパッケージを備えたシステムを示すブロック図である。
【図17C】種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージと横方向に配向されたレーザーパッケージとの組み合わせを備えたシステムを示すブロック図である。
【図18A】種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出するレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図18B】種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出するレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図19A】種々のさらなる実施形態に係る個々のパッケージングにより分離されたレーザーパッケージを備えたシステムを示すブロック図である。
【図19B】種々のさらなる実施形態に係る個々のパッケージングにより分離されたレーザーパッケージを備えたシステムを示すブロック図である。
【図19C】種々のさらなる実施形態に係る個々のパッケージングにより分離されたレーザーパッケージを備えたシステムを示すブロック図である。
【図19D】種々のさらなる実施形態に係る個々のパッケージングにより分離されたレーザーパッケージを備えたシステムを示すブロック図である。
【図20】種々のさらなる実施形態に係るフォトダイオードと組み合わせたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図21】種々のさらなる実施形態に係る修正された熱伝導率を有するレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図22】種々のさらなる実施形態に係る熱伝導率修飾を有するレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図23】種々のさらなる実施形態に係る熱伝導率修飾および熱センサを有するレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図24】種々のさらなる実施形態に係る基板上に金属化パッドを備えたレーザーパッケージ用のレーザーの模式図である。
【図25】種々のさらなる実施形態に係る埋め込まれた導電線を備えたサブマウントを示すブロック図である。
【図26】種々のさらなる実施形態に係る埋め込まれた導電線を備えたサブマウントを示すブロック図である。
【図27】種々のさらなる実施形態に係る埋め込まれた導電線を備えたサブマウントに取り付けられたＰＣＢ（プリント回路基板）を示すブロック図である。
【図28】種々のさらなる実施形態に係るマイクロ冷却装置を備えたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図29】種々のさらなる実施形態に係る反射ミラーを共有し、撮像検査装置により測定される横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図30A】種々のさらなる実施形態に係るレーザーパッケージの上側プレートおよび下側プレートのレイアウトを示すブロック図である。
【図30B】種々のさらなる実施形態に係るレーザーパッケージの上側プレートおよび下側プレートのレイアウトを示すブロック図である。
【図31】種々のさらなる実施形態に係る追加の光学素子を備えた反射ミラーを共有している平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図32】種々のさらなる実施形態に係る追加の光学素子を備えた反射ミラーを共有している横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図33】種々のさらなる実施形態に係る追加の光学素子を備えた反射ミラーを共有している平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【図34】種々のさらなる実施形態に係る追加の光学素子を備えた反射ミラーを共有している横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。
【0013】
本実施形態のこれらおよび他の特徴は、本明細書に記載された図面と併せて、以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解されるであろう。添付の図面は、縮尺通りの描画を意図していない。明確性の目的で、全ての構成要素につき、全ての図面においてラベル付けされているわけではない。
【0014】
図１Ａおよび図１Ｂは、先行技術のレーザーパッケージを示すブロック図である。図１Ａは、先行技術のレーザーパッケージの側面図５であり、一方、図１Ｂは、複数のレーザーを示す同じレーザーパッケージの正面図７である。レーザーパッケージのレーザーのそれぞれは、レーザーアセンブリにより形成されており、接続パッド１１の頂部にレーザーダイオード１０が設けられており、接続パッド１１はサブマウント１２上に配置されている。各レーザーのサブマウント１２は、ベース１４に取り付けられている。サブマウント１２は、長方形の形状であることができ、その高さは、長さまたは幅それぞれのいずれかより小さい。サブマウント１２はそれぞれ、長さおよび幅により定義されるより広い面積の長方形の面がベース１４に取り付けられかつ平行になるように、ベース１４上に配置される。レーザーダイオード１０により放出された光は、プリズム１８に当たり、プリズム１８は、窓１６を通ってパッケージから出てくる光を反射する。
【0015】
各レーザーダイオード１０は、相互に垂直である進相軸および遅相軸を有する光を放出する。したがって、放出された光は、放出された光の進相軸および出射方向により定義される面である進相軸面を有し、一方、遅相軸面は、放出された光の遅相軸および出射方向により定義される面である。側面図５は、進相軸面に対して平行な断面を有する断面図に対応し、このため、進相軸に沿ったビーム発散２０の図を提供し、一方、正面図７は、遅相軸面に対して平行な断面を有する断面図に対応し、このため、遅相軸に沿ったビーム発散２２の図を提供する。正面図７から見て取れるように、各レーザーダイオードのビームは比較的狭く、重なり合っていない。加えて、各レーザーアセンブリのサブマウント１２は、表面積が最も大きい側面に沿ってベース１４上に配置されるため、各サブマウント１２は、ベース１４上のかなりの量のスペースを占める。これにより、単位面積当たりのベース１４上に配置することができるレーザーの数が制限される。
【0016】
図２Ａおよび図２Ｂは、種々の実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。図２Ａは、レーザーパッケージの側面図１５であり、一方、図２Ｂは、複数のレーザーを示す同じレーザーパッケージの正面図１７である。レーザーパッケージの各レーザーは、レーザーアセンブリとして形成されており、接続パッド１１の頂部にレーザーダイオード１０が設けられており、接続パッド１１はサブマウント１２上に配置されている。各サブマウント１２は、ベース１４に取り付けられる。その結果、レーザーアセンブリは相互に隣接して配置され、その結果、動作中に、平行光ビームを放出することができる。
【0017】
サブマウント１２は、長方形の形状であることができ、その高さは、長さもしくは幅のいずれかまたは好ましくは、両方より小さい。ただし、図１Ａおよび図１Ｂに示された先行技術のレーザーパッケージとは異なり、各サブマウント１２は、長さおよび高さにより定義されるより小さい面積の長方形面がベース１４に取り付けられており、これに対して平行になるように、ベース１４上に配置されている。すなわち、図２Ａおよび図２Ｂにおいて、サブマウント１２は、図１Ａおよび図１Ｂに示されるものに対して垂直に配置される。レーザーダイオード１０により放出された光は、プリズム１８に当たり、プリズム１８は、窓１６を通ってパッケージから出てくる光を反射する。また、放熱性および機械的安定性を改善するために、サブマウント１２を跨って配置された導電ブリッジ２６が存在することもできる。また、サブマウント１２は、レーザーダイオード１０の幅または長さとほぼ同じであることができ、レーザーダイオード１０を、出現する光ビームが明確な経路を有する限り、各サブマウント１２上の任意の位置に配置することができる。
【0018】
各レーザーダイオード１０は、進相軸および遅相軸を有する光を放出する。側面図１５は、遅相軸面に対して平行な断面を有する断面図に対応しており、このため、遅相軸に沿ったビーム発散２２の図を提供する。一方、正面図１７は、進相軸面に対して平行な断面を有する断面図に対応しており、このため、進相軸に沿ったビーム発散２０の図を提供する。このビーム発散２０は、図１Ａおよび図１Ｂに示されたものとは逆である。なぜなら、サブマウント１２が垂直に回転しているためである。その結果、レーザーダイオード１０の全ての進相軸面は平行である。さらに、少なくとも２つのレーザーダイオード１０の進相軸面間の距離は、これらのレーザーダイオード間の横方向距離より短い。ここで、進相軸面間の距離は進相軸面に対して垂直な方向で測定され、一方、横方向距離は進相軸面に対して平行な方向で測定される。この方向は、好ましくは、遅相軸面に対して垂直な方向であることができる。特に好ましくは、図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、前記距離関係は、横方向に直接に隣接するレーザーダイオード１０の全てのペアに適用される。特に、少なくとも２つのレーザーダイオード１０の進相軸面間の距離または横方向に直接に隣接するレーザーダイオード１０の全てのペア間の進相軸面間の各距離も、ゼロまたは少なくとも実質的にゼロとすることができる。また、記載された距離関係は、明示的に言及されていない場合であっても、以下の実施形態にも適用することができる。
【0019】
正面図１７から見て取れるように、各レーザーダイオード１０のビームは比較的広く、重なり合っている。加えて、各レーザーアセンブリのサブマウント１２は、より小さな表面積を有する側面に沿ってベース１４上に配置されるため、各サブマウント１２は、図１Ａおよび図１Ｂに示されているものと比較して、ベース１４上のより少ないスペースを占める。これにより、単位面積当たりのベース１４上に、より多くのレーザーを配置することも可能となる。より大きなビームの重なりと単位面積当たりのより多くのレーザーとの組み合わせは、特定の用途、例えばＶＲまたはＡＲディスプレイにとって有益である。例えば、ＡＲレーザーマトリクスでは、走査時間は、マトリクス内のレーザーの数に反比例する。このため、同じサイズのレーザーマトリクス内により多くのレーザーを有することにより、走査時間が短縮される。別の利点は、ビームの発散およびビームの重なりがより大きいため、ＡＲシステムの視野（ＦＯＶ）が大きくなることである。例えば、約５０°のＦＯＶを達成することができる。
【0020】
図２Ａおよび図２Ｂに示されたレーザーパッケージは、１つ以上の接続パッドを含むことができる窒化アルミニウムまたは他のセラミックスサブマウント上に、レーザーダイオード（以下において、レーザーダイとも呼ぶ場合がある）をボンディングすることにより製造することができる。例えば、レーザーダイオードは、接続パッド上に取り付けることができる。１つ以上のワイヤボンディングを、レーザーダイオードの上部および例えばサブマウントの接地部分を含む１つ以上の接続パッドに取り付けて、ＣＯＳＡを形成することができる。ＣＯＳＡは９０°回転され、ついで、その側面がベースにボンディングされる。これにより、隣接するＣＯＳＡを相互に、例えば４００マイクロメートル未満の間隔で非常に近接して配置することが可能となる。ＲＢＧ用途では、隣接するＣＯＳＡが、プリズムを共有する赤色、緑色および青色のレーザーを有する場合がある。この配列により、各レーザーの進相軸が横方向でアライメントされる。
【0021】
図３Ａおよび図３Ｂは、種々のさらなる実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。図３Ａはレーザーパッケージの側面図２５であり、一方、図３Ｂは複数のレーザーを示す同じレーザーパッケージの正面図２７である。ここでのレーザーパッケージは、サブマウント１２がそれぞれ２つのレーザーダイオード１０を支持し、各レーザーダイオード１０がそれぞれ接続パッド１１を備え、これにより各レーザーアセンブリがそれぞれ２つのレーザーダイオード１０を備える点を除いて、図２Ａおよび図２Ｂに示されたものと同様である。示された実施形態では、接続パッド１１は、隣り合うよりむしろレーザーダイオード１０の下方に配置されており、このため、各サブマウント１２上のレーザーダイオードを相互により近接して配置することができる。
【0022】
図４は、種々のさらなる実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージの正面図３５を示すブロック図である。レーザーパッケージは、図４における左側に１つの例として示された実施形態において、１つのサブマウント１２が他のサブマウント１２と比較して反対方向に配向されている点を除いて、図２Ｂに示されたものと同様である。これは、反対に配向されたレーザー、すなわち他のサブマウント１２と比較して反対方向に配向されたサブマウント１２を備えたレーザーダイオードと隣接するレーザーとの間の間隔がより小さく、これにより、より大きなビームの重なりがもたらされることを意味する。加えて、反対に配向されたレーザーがレーザーアレイの一方の縁部上に位置する場合、いずれかの縁部上のレーザー間の距離は、図２Ａおよび図２Ｂに示されたレイアウトより短く、これにより、カラーフィールドのより大きな重なりがもたらされ、したがって、より大きな投影された「白色」フィールドがもたらされる。レーザー間の不均等な距離は、電子的に補償することができる。
【0023】
図５Ａ～図５Ｄは、種々のさらなる実施形態に係るプリズムを備えていない横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。図５Ａは、１つまたは好ましくは、複数のレーザーを備え、それぞれがレーザーダイオード１０、１つ以上の接続パッド１１およびサブマウント１２ならびにベース１４および窓１６を備えたレーザーパッケージの側面図５０である。図２Ａに示された実施形態の構成とは対照的に、プリズムは存在せず、窓１６がレーザーダイオード１０の真正面に配置されている。このことは、レーザーダイオード１０からの遅相軸方向のビーム発散がベース１４に遭遇することなくさらに伝搬することができるため、可能となっている。また、上部カバー５１が、レーザーパッケージ内のベース１４の反対側に配置されている。上部カバー５１は、レーザーパッケージの上側からのより効率的な熱除去を可能にするために、金属またはセラミックス製であってよい。
【0024】
図５Ｂは、１つまたは好ましくは、複数のレーザーを備え、それぞれが２つ以上のレーザーダイオード１０、１つ以上の接続パッド１１およびサブマウント１２、ならびにベース１４、上部カバー５１および窓１６を備えたレーザーパッケージの側面図５５である。図５Ａに示された実施形態と同様に、２つのレーザーダイオード１０は、プリズムを使用することなく、窓１６から直接に光を放出する。２つのレーザーダイオード１０は、同じ接続パッド１１を共有することができ、またはそれぞれ個々の接続パッド１１を有することができる。前述したケースと同様に、上部カバー５１は、レーザーパッケージの上側からのより効率的な熱除去を可能にするために、金属製であってよい。
【0025】
図５Ｃは、同じサブマウントの反対側の側面に別個に取り付けられ、その結果、少なくとも１つのレーザーダイオードがサブマウントの両側のそれぞれに配置される２つのレーザーダイオード１０を有する少なくとも１つのレーザーアセンブリを備えたレーザーパッケージの正面図５６である。一点鎖線は、両レーザーダイオード１０の進相軸発散面を表す。２つのレーザーダイオード１０は、平行でありかつ重なり合う進相軸面を有する。
【0026】
図５Ｄは、同じサブマウントに取り付けられたより多くのレーザーダイオード１０を備えた少なくとも１つのレーザーアセンブリを有するレーザーパッケージの正面図５７である。ここで、レーザーダイオード１０は、平行な進相軸面を有する。垂直方向に沿って相互に最も近く配置されたレーザーダイオード１０の各ペア間では、進相軸面間の距離５９Ｖが、これらのレーザーダイオード１０間の横方向距離５９Ｌ、すなわち進相軸面に対して平行な距離より短い。したがって、大部分の光学的目的、例えば、開口サイズ設定などのために、面は重なり合うとみなされる。図５Ｃおよび図５Ｄに係るレーザーパッケージを、図５Ａおよび図５Ｂに示されたレーザーパッケージならびに本明細書に記載された他の全ての構成に実装することができる。
【0027】
図６は、種々のさらなる実施形態に係る反射ミラーを共有している横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図を示す。側面図１１５に、相互に向かい合うように配置された２つの対面するレーザーアセンブリの複数のペアのうちの１つを示す。一方のレーザーアセンブリは１つ以上のレーザーダイオード１０を備えており、他方のレーザーアセンブリは１つ以上のレーザーダイオード１１０を備えており、これにより、左側のレーザーアセンブリのうちの１つのみのレーザーダイオード１０と、右側のレーザーアセンブリのうちの１つのみのレーザーダイオード１１０とを側面図１１５で見ることができ、レーザーダイオード１０，１１０はそれぞれ、その間の、例えば中央に配置された反射ミラー１１８上に光を放出し、これにより平行光ビームが動作中に放出される。この構成により、密にパッケージされた照明スポットが可能となる。反射ミラー１１８は、各レーザーアセンブリにより放出された光を直角に反射することができ、窓１６から出ることができるような反射面を備えた２つの側面を有することができる。例えば、反射ミラー１１８は、反射面間で直角を有することができる。また、反射ミラー１１８は、上記のプリズムであることもできる。レーザーダイオード１０および向かい合うレーザーダイオード１１０を、レーザーが同時に像平面上に集束されるように、反射ミラー１１８から同じ距離に配置することができる。各レーザーパッケージは、それぞれ異なる色を放出するカスケードレーザーを含むことができる。例えば、模式スポット図１１６に、図２Ｂに示されているようなカスケードアレイに配置することができるレーザーダイオード１０からの３つのレーザースポット、例えばＲＢＧ色、および向かい合うレーザーダイオード１１０からの３つのレーザースポット、例えばＲＢＧ色を示す。模式スポット図１１７に、同じ反射ミラーの実装であるが、図３Ａおよび図３Ｂに示された実施形態の二重レーザーダイオード構成を備えた実装を示す。これにより、４セットのＲＢＧスポットがもたらされ、２セットは、各側のレーザーアセンブリから来る。反射ミラー１１８は、各アセンブリ上および反射ミラー１１８に対して側面に複数のレーザーダイオードを収容するために、より大きくなければならない場合がある。模式スポット図１２０Ａ，模式スポット図１２０Ｂおよび模式スポット図１２０Ｃに、非対称スポット分布の実施形態を示す。この実施形態において、プリズム１１８の各側面について、異なる数のレーザーまたは異なる色分布が存在する。例えば、図１２０Ａでは、一方の側に１つのレーザーが存在し、他方の側に３つのレーザーが存在する。図１２０Ｂでは、各側に異なる色を有する２つのレーザーが存在し、例えばＲ－ＧおよびＢ－Ｒである。図１２０Ｃでは、一方の側に２つのレーザーが存在し、他方の側に３つのレーザーが存在し、例えばＲ－Ｇ－ＢおよびＲ－Ｇである。
【0028】
レーザーの色配置を、種々の考慮に従って修正することができる。例えば、青色レーザー光は、より有害であると考えられ、したがって、より多くの青色レーザーが使用される場合、局所的な強度を低下させるべきである。この効果を説明するために、模式スポット図１１６におけるレーザーの色配置を、
Ｂ－Ｒ－Ｂ
Ｇ－Ｂ－Ｇ
とすることができる。別の考察は、赤色レーザーダイオードが通常出力が弱く、一方、青色レーザーダイオードが最も強いという事実である。その結果、模式スポット図１１６における低出力レーザーの色配置を、
Ｒ－Ｂ－Ｒ
Ｇ－Ｒ－Ｇ
とすることができる。別の例では、低コストのモジュール配置は、側面図１１５において、向かい合う両レーザーブロックについての同じ色配置を含むことができる。その結果、模式スポット図１１６を、
Ｒ－Ｇ－Ｂ
Ｂ－Ｇ－Ｒ
とすることができる。別の例では、図５Ｂの実施形態の側面図５５に示された二重レーザーパッケージを使用する場合、２つの隣接するレーザーダイオードを同じにすることができる。その結果、模式スポット図１１６におけるレーザーの色配置を、
Ｒ－Ｇ－Ｂ
Ｒ－Ｇ－Ｂ
とすることができる。別の例では、例えば、ＬＩＤＡＲ用途で、図５Ｂの実施形態の側面図５５に示された二重レーザーパッケージを使用する場合、２つの隣接するレーザーを全て同じにすることができる。その結果、模式スポット図１１６におけるレーザーの色配置を、
Ｂ－Ｂ－Ｂ
Ｂ－Ｂ－Ｂ
とすることができる。この場合、複数のスポットを、ＬＩＤＡＲフィールドを同時にスキャンするために提供することができ、これにより、スキャンスループットを向上させることができる。代替的には、ＬＩＤＡＲ用途では、以下の模式スポット図、すなわち
Ｂ－ＩＲ－ＩＲ
ＩＲ－ＩＲ－ＩＲ
を実装することもできる。この場合、可視青色光により、ＩＲスキャン領域をマークすることができ、これにより、ＬＩＤＡＲスキャンを可視化することができる。ＩＲ発光体は、８５０ｎｍ、９４０ｎｍまたは９０５ｎｍのＩＲレーザーであることができ、例えば、自律走行車両のＬＩＤＡＲ、ドライバ監視および外部安全ハローにおける用途がある。
Ｂ－Ｒ－Ｂ
Ｇ－Ｂ－Ｇ
とすることができる。別の考察は、赤色レーザーダイオードが通常出力が弱く、一方、青色レーザーダイオードが最も強いという事実である。その結果、模式スポット図１１６における低出力レーザーの色配置を、
Ｒ－Ｂ－Ｒ
Ｇ－Ｒ－Ｇ
とすることができる。別の例では、低コストのモジュール配置は、側面図１１５において、向かい合う両レーザーブロックについての同じ色配置を含むことができる。その結果、模式スポット図１１６を、
Ｒ－Ｇ－Ｂ
Ｂ－Ｇ－Ｒ
とすることができる。別の例では、図５Ｂの実施形態の側面図５５に示された二重レーザーパッケージを使用する場合、２つの隣接するレーザーダイオードを同じにすることができる。その結果、模式スポット図１１６におけるレーザーの色配置を、
Ｒ－Ｇ－Ｂ
Ｒ－Ｇ－Ｂ
とすることができる。別の例では、例えば、ＬＩＤＡＲ用途で、図５Ｂの実施形態の側面図５５に示された二重レーザーパッケージを使用する場合、２つの隣接するレーザーを全て同じにすることができる。その結果、模式スポット図１１６におけるレーザーの色配置を、
Ｂ－Ｂ－Ｂ
Ｂ－Ｂ－Ｂ
とすることができる。この場合、複数のスポットを、ＬＩＤＡＲフィールドを同時にスキャンするために提供することができ、これにより、スキャンスループットを向上させることができる。代替的には、ＬＩＤＡＲ用途では、以下の模式スポット図、すなわち
Ｂ－ＩＲ－ＩＲ
ＩＲ－ＩＲ－ＩＲ
を実装することもできる。この場合、可視青色光により、ＩＲスキャン領域をマークすることができ、これにより、ＬＩＤＡＲスキャンを可視化することができる。ＩＲ発光体は、８５０ｎｍ、９４０ｎｍまたは９０５ｎｍのＩＲレーザーであることができ、例えば、自律走行車両のＬＩＤＡＲ、ドライバ監視および外部安全ハローにおける用途がある。
【0029】
図７は、共有された反射ミラーを備えた先行技術のレーザーパッケージを示すブロック図である。図６の実施形態に示された横方向配向とは対照的に、図１Ａおよび図１Ｂに示されているように、サブマウントをベース上に平坦に取り付けるには、図７の側面図１２５に示されているように、より大きな反射ミラー１１８が必要である。その結果、模式スポット図１２６におけるレーザースポットは、図６に示された模式スポット図１１６と比較して、さらに離れている。
【0030】
示されているように、スキャンフィールドを生成するために異なる偏光を有する２つのレーザーを使用することが可能であり、これにより、非偏光レーザーに起因する均一な照明の知覚を観察者に生成することが可能である。このような先行技術の構成では、レーザーの波長をわずかに異ならせ、重なり合うビーム上に複屈折窓を実装することにより、２つのレーザー間の偏光の差が生じる。
【0031】
さらなる実施形態によれば、放出された光のｓ偏光とｐ偏光とが平衡化されるように、波長板偏光子または他の偏光手段、例えば、偏光変換フィルムを使用するのが有利である場合がある。図８は、種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出するレーザーパッケージを示すブロック図である。上面図２００に、導波体（図示せず）内に入る光を投射するレーザーパッケージ２０２を示す。このような構成の多くでは、非偏光を導波体内に導入することが重要である。レーザーパッケージ２０２からの光は、光学系２０４を通過し、走査ミラー２０６により操縦され、射出瞳２０８、例えば入射瞳を通って導波体に出射する。このシステムは、偏光に敏感でないコンポーネントのみを含む。
【0032】
偏光を生成するための先行技術の構成とは対照的に、レーザーの偏光は、図８に示されているように、ビームが分離される位置で行われる。図８の右側に詳細に示されているように、レーザーパッケージ２０２は、図５Ｂに示された実施形態の構成と同様に、単一のサブマウント上に２つのレーザーダイオードを備えた少なくとも１つのレーザーを含む。幾つかの実施形態では、レーザーダイオードは、同じ波長を有する。このような３つのレーザーパッケージを、垂直に並べて配置することができる。窓１６は、レーザーパッケージ２０２を覆っている。可変波長板が、２つのセクション２１２および２１４を有する窓の頂部に配置される。波長板セクション２１２，２１４は、異なるレーザーダイオードに由来する出力ビーム偏光を区別するように設定されている。２つのセクション２１２，２１４は、例えば、異なる向きを有する。例えば、２つのセクション２１２，２１４がλ／２の位相差を有し、レーザーの進相軸に対して２２．５°の反対の角度を有する場合に、結果として生じる偏光が、偏光スポット図２１６に示されている。代替的に、波長板セクション２１２が偏光活性を有さず、波長板セクション２１４が４５°でλ／２の偏光を有する場合に、結果として生じる偏光が、偏光スポット図２１８に示されている。
【0033】
代替的には、波長板セクション２１２および２１４は、レーザーまたはレーザーダイオードの偏光に対して、＋４５°および－４５°のλ／４波長板であることができる。これは、出力偏光として正および負の円偏光が生じさせる。したがって、任意の代替的な直交偏光構成、例えば、ポアンカレ球内で反対のベクトルとして定義される垂直偏光を生成することができる。代替的に、３つ以上のレーザーダイオードが１色に対して使用される場合、この色は、全てを平均してゼロ偏光になる偏光の分布を有することができる。
【0034】
加えて、同じ色のレーザーダイオードを、コヒーレントな望ましくないアーチファクトを抑制するために、わずかに波長シフトさせることができる。さらに、波長板の使用に加え、本明細書に記載された方法の組み合わせを使用して、偏光解消および相対偏光回転を達成することができる。例えば、レーザーダイオードをわずかに波長シフトさせることができる複屈折素子を、ビーム経路内に導入することができる。
【0035】
図９は、種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。側面図２１９に、反射ミラー１１８上に光を放出する２つの向かい合うレーザーダイオード１０，１１０を示す。レーザーは、図７に示された構成と同様に、ベース上に平坦に配置される。ミラー１１８から反射された光は、波長板セクション２１２，２１４を通過し、その後、窓１６を出る。
【0036】
図１０は、種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出する横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。側面図２２０に、反射ミラー１１８上に光を放出する２つの向かい合うレーザーを示す。レーザーは、図６に示されている実施形態の構成と同様に、ベース上に横方向に配置されている。ミラー１１８から反射された光は、波長板セクション２１２，２１４を通過し、その後、窓１６を出る。
【0037】
図１１は、種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。側面図２４０に、反射ミラー１１８上に光を放出する２つの向かい合うレーザー１０，１１０を示す。レーザーは、図７に示されている実施形態の構成と同様に、ベース上に平坦に配置されている。図９に示されているように、窓１６の前に波長板セクション２１２，２１４を配置する代わりに、セクション２１２，２１４が反射ミラー１１８の面上に配置されている。
【0038】
図１２は、種々のさらなる実施形態に係る偏光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。側面図２３０に、反射ミラー１１８上に光を放出する２つの向かい合うレーザーを示す。レーザーは、図６に示された実施形態の構成と同様に、ベース上に横方向に配置されている。図１０に示されているように、窓１６の前に波長板セクション２１２，２１４を配置する代わりに、セクション２１２，２１４が反射ミラー１１８の面上に配置されている。
【0039】
幾つかの実施形態では、図９～図１２に関連して記載された波長板セクション２１２，２１４は、空間的に変化する偏光特性を有する単一セクションであってよい。変化は連続的であってよく、レーザーからのビームが重なり合う場所であってよい。
【0040】
また、図１１および図１２に示された構成により、均等な偏光を生成することもできる。図１１および図１２における反射ミラー１１８は、波長板セクション２１２，２１４により被覆することができる。セクション２１２および２１４を形成する被覆により、パッケージを出るレーザー光の異なる偏光がもたらされる。幾つかの実施形態では、ミラー１１８を出る光がｓ偏光およびｐ偏光の均一な分布またはミラー１１８で反射されて９０°回転された光の均一な分布となるように、被覆を適用することができる。
【0041】
レーザービームの遅い発散と速い発散との違いは、出力の損失を引き起こす場合がある。この問題に対処するために、光学系は、より対称的なビームを生成するように、レーザーパッケージに一体化させるかまたはレーザーパッケージに隣接させることができる。
【0042】
図１３は、種々のさらなる実施形態に係るリフレクタおよびレンズを使用して偏光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。側面図２５０に、凹曲面リフレクタ２５１上に光を放出する２つの向かい合うレーザーを示す。レーザーは、図６に示された実施形態の構成と同様に、ベース上に横方向に配置される。凹曲面リフレクタ２５１により、遅相軸と一致するように進相軸における発散が減少する。凹曲面リフレクタ２５１から反射し、発散が急激に減少した後、レーザー光は、円筒レンズ２５２，２５３に入り、前述の波長板セクション２１２および２１４を通過する。出口窓１６を通過すると、進相軸は遅相軸の発散と一致する。ここで、各側面は、ほぼ同じビーム発散を有し、ｓ偏光とｐ偏光との間で等しく重み付けされる。
【0043】
図１４は、種々のさらなる実施形態に係るリフレクタおよびレンズを使用して偏光を放出する横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。側面図２６０に、凸曲面リフレクタ２６１上に光を放出する２つの向かい合うレーザーを示す。レーザーは、図６に示された構成と同様に、ベース上に横方向に配置されている。レーザー間の中心に位置する凸曲面リフレクタ２６１により、遅相軸の発散が増大する。ここで、より発散したビームは、円筒レンズ２５２，２５３のそれぞれに入り、遅相軸の発散が進相軸と一致するように、発散を再び減少させる。ついで、ビームは、波長板セクション２１２および２１４ならびに窓１６を通過する。ここで、レーザーパッケージの各側面は、ほぼ同じビーム発散を有し、直交偏光を有する。
【0044】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、種々のさらなる実施形態に係る横方向に配向されたレーザーパッケージから発散するビームの遅相軸および進相軸に対する非点収差補正の方法を示すブロック図である。側面図２７０に、窓１６に隣接しかつ外側で遅相軸を拡大するための光学系を示す。図１５Ａにおける側面図２７０に、反射ミラー上に光を放出する２つの向かい合うレーザーを示す。レーザーは、図６に示された実施形態の構成と同様に、ベース上に横方向に配置されている。レンズ２７２は、窓の頂部に配置されており、遅相軸発散ビームの発散を増大させるために使用される。レンズ２７４は、レンズ２７２からある程度の距離を置いて配置され、発散を進相軸のそれと同等になるように減少させる。この構成では、レンズ２７２および２７４を、ガリレオ式逆望遠鏡の方式で、パッケージ内の全てのレーザーからのビームを同時に操作することができる。その結果、レーザー光源間の横方向の距離は、ＡＲまたはＶＲの用途における非点収差補正にとって好ましくも、より近くなるように見えるであろう。
【0045】
図１５Ｂは、同じ結果を達成するための代替的な方法を示す。この場合、側面図２８０に、反射ミラー上に光を放出する２つの向かい合うレーザーを示す。レーザーは、図６に示された構成と同様に、ベース上に横方向に配置される。レーザーを出た光は、光ロッド２８２に入る。このロッドは、図１５Ａにおけるレンズ２７２，２７４と同じ機能を果たすが、ケプラー式逆望遠鏡の方法では、ビームが最初に集束し、その後発散する。光ロッド２８２は、均一なガラスまたは傾斜屈折率レンズであることができる。
【0046】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、種々のさらなる実施形態に係る導波体２９１内に光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。この場合、図１６Ａにおける側面図２９０に、隣接する導波体２９１の第１の端部に光を注入する平坦に取り付けられたレーザーダイオード１０を示す。ここで、導波体２９１は、レーザービームを組み合わせ、変化させる。例えば、赤色、緑色および青色レーザーからの光を、単一の円形ビームに組み合わせることができる。前述の波長板セクション２１２，２１４と同等の波長板２１２’を、例えば第１の端部に向かい合う導波体２９１の第２の端部もしくは窓１６に、またはさらに光学系に沿って、導波体２９１の反対の端部に配置することができる。図１６Ｂにおける側面図３００には、図１６Ａに示されているような２つのレーザーパッケージ／導波体の組み合わせのシステムが、図９に示された設定と同等の２つの波長板２１２’および２１４’を実装することにより、垂直偏光を有する異なるレーザーパッケージにより生成される隣接するビームを生成するために、どのように組み合わせされうるかが示されている。すなわち、このシステムの動作中に、異なる導波体内を導波される光ビームは、異なる偏光を有するシステムにより放出される。
【0047】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、種々のさらなる実施形態に係る導波体２９１内に光を放出する横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。このタイプの導波体２９１への光注入はより効率的である場合がある。なぜならビームの進相軸を、導波体２９１内のモード形状に適合する光分布を生成することができるためである。
【0048】
図１７Ａおよび１７Ｂに示されている実施形態は、横方向に配向されたレーザーパッケージが平坦に配向されたレーザーパッケージの代わりにそれぞれ利用される点を除いて、図１６Ａおよび図１６Ｂに示された実施形態と同様である。例えば、側面図３１０は、レーザービームを組み合わせかつコンディショニングする導波体２９１内に光を注入する、横方向に取り付けられたレーザーダイオードを含む。前述の波長板セクション２１２，２１４と同等の波長板２１２’を、導波体２９１の反対の端部もしくは窓１６にまたはさらに光学系に沿って配置することができる。図１７Ｂにおける側面図３２０には、図１７Ａに示されているような２つのレーザーパッケージ／導波体の組み合わせが、図９に示されている設定と同等の２つの波長板２１２’および２１４’を実装することにより、垂直偏光を有する隣接するビームを生成するために、少なくとも２つのレーザーパッケージを備えたシステムにおいてどのように組み合わされうるかが示されている。
【0049】
図１７Ｃは、種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出する平坦に配向されたレーザーパッケージと横方向に配向されたレーザーパッケージとの組み合わせを備えたシステムを示すブロック図である。側面図３２５に、横方向に配向されたレーザーパッケージ／導波体の組み合わせに隣接して、平坦に配向されたレーザーパッケージ／導波体の組み合わせを備えたシステムを示す。レーザーパッケージ（ここで、図１７Ｃにおいて、純粋に例示的な平坦に配向されたレーザーパッケージが上に配置され、横方向に配向されたレーザーパッケージが下に配置される）内のレーザーの垂直方向に、導波体内を伝搬しながら保存される垂直偏光が生成され、これにより、垂直な２つのセクションの出力偏光が生じる。また、２つのレーザーセクションの発散が均等化される、すなわち、進相軸および遅相軸が均等化される限り、例えば図１３および図１４に示された設定と同様の自由空間構成における垂直の配向状態を組み合わせることも可能である。この問題は、図１７Ｃに示された実施形態には存在しない。なぜなら、導波体により出力発散が均等化され、隣接するレーザー出力、例えばＲＧＢなどの間の最適な間隔を維持するためである。
【0050】
単一のレーザーから非偏光ビームを生成させるために、ビームは、高複屈折性媒体を透過しなければならない。高い複屈折性を、結晶構造、例えば水晶を使用することにより、または導波体内に高非円形モードを実装することにより、生成することができる。レーザーからの光は、偏光モード分散とも呼ばれる強力なモード複屈折性を有する導波体内に注入することができる。レーザーから注入された偏光の配向は、導波体の主軸と重ならないように構成され、これにより、導波体内で両偏光モードを励起し、得られた透過光の偏光解消を引き起こす。ついで、非偏光は、図８における上面図２００に示された系に類似する系内に注入される。
【0051】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、種々のさらなる実施形態に係る導波体内に光を放出するレーザーパッケージを示すブロック図である。図１８Ａにおける側面図３３０は、導波体２９１に取り付けられた隣接する波長板２９２内に光を放出するレーザーを備え、平坦に配向されたレーザーパッケージを示す。導波体２９１は、好ましくは複屈折性である。図１６Ａに示された構成とは対照的に、波長板２９２は、導波体２９１の反対側ではなく、レーザーダイオード１０に近接して配置される。これにより、レーザー偏光が導波体２９１の軸と重ならないことが可能となる。同様に、図１８Ｂにおける側面図３４０に、導波体２９１に取り付けられた隣接する波長板２９２内に光を放出するレーザーを備えた横方向に配向されたレーザーパッケージを示す。よって、図１７Ａに示された構成とは対照的に、波長板２９２は、導波体２９１の反対側ではなく、レーザーダイオードに近接して配置される。代替的に、図１８Ａおよび図１８Ｂに示された両方の場合において、レーザーダイオードは、レーザービーム偏光と導波体軸との間の重なりを有さないよう、任意の他の非垂直の配向状態で配置することができ、このため、導波体に対して傾斜させることができる。好ましくは、導波体の長さは、ビームが偏光解消されるように定められている。
【0052】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの組み合わせも可能である場合がある。例えば、レーザーパッケージを、次の特徴、すなわち、図１８Ａおよび図１８Ｂに示された複屈折導波体設定、図１６Ｂ、図１７Ｂおよび図１７Ｃに示された垂直偏光設定、ならびに同じ色の光を放出するが一方がわずかに波長シフトされているレーザーの使用、のうちの少なくとも２つを含むように配置することができる。
【0053】
図１９Ａ～図１９Ｄは、種々のさらなる実施形態に係る個々のパッケージングにより分離されたレーザーパッケージを備えたシステムを示すブロック図である。例えば、図１９Ａにおける側面図３５０に、向かい合って平坦に配向された２つのレーザーダイオード１０，１１０を示す。これらはそれぞれ、例えば、図９に示された実施形態と同様に、反射ミラー１１８上にかつ波長板セクション２１２，２１４を通り、窓１６を通って上方に光を放出するＲＧＢレーザーピクセルを含有することができる。ただし、このレーザーパッケージは、個々のパッケージング３２１により分離することができる。この構成は、単一のＲＧＢ画素パッケージを６パックレーザー配置に統合する。同様に、図１９Ｂにおける側面図３６０に、向かい合って横方向に配向された２つのレーザーダイオードを示し、これらのダイオードはそれぞれ、例えば、図１０に示された実施形態と同様に、反射ミラー１１８上にかつ波長板セクション２１２，２１４を通り、窓１６を通って上方に光を放出するＲＧＢレーザーピクセルを含有することができる。ただし、このレーザーパッケージは、個々のパッケージング３２１により分離することができる。また、このアプローチは、図１３および図１４に示されているように、リフレクタ２５１および２６１により形成された曲面／弓状プリズムならびに対応するレンズ２５２，２５３と組み合わせることができる。図１９Ｃに、反射プリズム１１８に対して反対側に配置された、図５Ａにおける側面図５０に示された構成と同等の側面発光封止パッケージを示す。図１９Ｄに同じ封止パッケージが示されており、ここでは背中合わせに配置されて、並列発光を生成する。
【0054】
光学系におけるレーザーの実装には、系内の全てのレーザーの連続的な出力監視を必要とする場合がある。これは、高速出力検出器、例えば、ＰＩＮダイオードをビーム経路に沿って配置することにより達成することができる。このような検出器をレーザーパッケージ内に実装して、スペースを節約することは非常に有益である場合がある。図２０は、種々のさらなる実施形態に係るフォトダイオードと組み合わせたレーザーパッケージを示すブロック図である。図２０における側面図３７０に、２つのレーザーにより共有されたプリズム４０４の下の光検出器（ＰＤ）４０４Ｌ，４０４Ｒのコンパクトな集積化を示す。図２０には、右側のレーザーの中心ビームのみが示されているが、左側のレーザーも同等の光ビームを放出する。加えて、図２０には、横方向に配向されたレーザーパッケージが示されているが、平坦に配向されたレーザーパッケージを使用することもできる。
【0055】
プリズム４０４の反射面は、例えば、９５％の反射率および５％の透過率を有する部分リフレクタである。破線の矢印として示された透過光は、プリズムの反対側の面上に衝突し、その９５％が、ＰＤ４０４Ｌに向かって下方に反射される。同様に、左側のレーザーからの光は、ＰＤ４０４Ｒに向かって反射される。プリズム４０４の光学的配向ならびにＰＤ４０４Ｌおよび４０４Ｒの配置のために、右側レーザーからの最小の散乱光が左側のＰＤ４０４Ｌにより検出され、その逆も同様である。このＰＤ配置を、パッケージ内の全てのレーザー、例えば赤色、緑色および青色のレーザーが両側で使用される場合、６つのレーザーに適用することができる。
【0056】
レーザーパッケージにおけるレーザーの熱管理は、全てのレーザーの熱感度に依存する。ＡＲ／ＶＲ用途で典型的に使用される可視波長レーザーダイオードは、通常、例えば、緑色光では５～１０％程度の効率、赤色光および青色光では３０％を超える効率、すなわち光学的効率に対する電気的効率を有する。具体例として、レーザーパッケージは、約１００ｍＷで動作する連続波（ＣＷ）赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）レーザーダイオードを含むことができる。表１に、得られたＲＧＢレーザーダイオードパッケージの熱環境のシミュレーションに使用された例示的なレーザーダイオードの仕様を示す。
【0057】
【表1】
【0058】
表１には、緑色レーザーが最も熱を放散するが、赤色レーザーは最も低い温度に制限されていることが示されている。したがって、レーザーからエンベロープへおよびエンベロープから空気への最大熱伝導率を達成することに加えて、全てのレーザーが、隣接するレーザーの過熱を引き起こす１つのレーザーからの熱なしに、各動作温度で同時に動作するように、熱伝導率の区別も必要である。その結果、全てのレーザーから必要な温度を得るために、全てのレーザーのエンベロープへの熱伝導率は、見かけ上の環境温度からのレーザー温度差に反比例し、レーザーにより発生される熱に線形に比例するはずである。
【0059】
図２１は、種々のさらなる実施形態に係る熱伝導率修正を伴う、側面図３８０におけるレーザーパッケージを示すブロック図である。示されたレーザーパッケージは、３つのレーザーダイオード、すなわち、青色用のダイオード１０およびサブマウント１２Ｂ、緑色用のダイオード１０およびサブマウント１２Ｇ、ならびに赤色用のダイオード１０およびサブマウント１２Ｒを備えた例示的なＲＢＧレーザーパッケージである。レーザーダイオード１０と窓１６との間に導電ブリッジ２６が存在する。レーザーパッケージは、異なる温度および同じ出力放散を仮定すると、赤色レーザーダイオードが緑色および青色レーザーダイオードに対してより高い熱伝導率を必要とすると仮定して、熱伝導率を修正するための幾つかの代替手段を含む。図２１に関する以下の説明は、熱伝導率を修正する一例に過ぎない。異なるレーザーは異なる熱パラメータを有するので異なる調整を必要とするが、当業者であれば、所望の結果を達成するために、サイズの変更含む記載されたアプローチおよび代替手段の組み合わせを変更することができる。
【0060】
図２１におけるレーザーダイオード１０はそれぞれ、それらの各サブマウント１２Ｂ，１２Ｇおよび１２Ｒに熱を放散する。赤色レーザーダイオード１０についてのより良好な熱放散を可能にするために、サブマウント１２Ｒは、サブマウント１２Ｂおよび１２Ｇより広いが、レーザー間の距離は同じままである。これは、最も熱放散を必要とするレーザーを最後のレーザーとして、すなわち最も外側のレーザーとして配置し、サブマウント１２Ｒについて示されているように、これを内側に向けることにより達成される。
【0061】
また、レーザーダイオード１０を通した熱放散は、発光体の位置によっても定まる。緑色および青色レーザーダイオードは、Ｐサイドアップである発光体構成４１０を有することができ、一方、赤色レーザーダイオードは、Ｐサイドダウンである発光体構成４１２を有する。Ｐサイドアップ構成は、Ｐサイドダウン構成と比較して、より低い熱放散を有する。赤色レーザーダイオードにＰサイドアップを使用し、一方、緑色および青色レーザーダイオードにＰサイドダウンを使用すると、差動熱放散も可能となる場合がある。レーザーダイオードを、金属コア４１６および絶縁カバー４１４を含む「金属コア－ＰＣＢ」上に載置することができる。サブマウント１２Ｒは、他のレーザーがカバー４１４と接触している間、金属コア４１６と直接に接触していてよく、これによっても、差動熱放散が達成される。
【0062】
図２２は、種々のさらなる実施形態に係る熱伝導率修正を伴う、３次元図３９０におけるレーザーおよび側面図４００におけるレーザーパッケージを示すブロック図である。レーザーは、Ｐサイドダウン発光体構成４１２を有するレーザーダイオード１０、サブマウント１２、および導体を含む。示されている実施形態では、導体は、レーザーダイオード１０とサブマウント１２との間のアノード被覆１１Ａおよびサブマウント１２の他方の側のカソード被覆１１Ｃにより形成されている。側面図４００に係るレーザーパッケージでは、レーザーダイオードと反対側に配置された導体、すなわち示されている実施形態では１つのレーザーのカソード被覆１１Ｃが、隣接するレーザーのレーザーダイオードと接触するように一緒に配置された図３９０に係る幾つかの個々のレーザーが含まれる。代替的には、レーザーの導体、すなわち、示された実施形態では、アノードおよびカソード被覆を交換することもできる。
【0063】
側面図４００に示されたレーザーパッケージのレーザーダイオード１０Ｒ，１０Ｇおよび１０Ｂは、２つの方向、すなわちレーザーダイオードの両側のサブマウント１２を通して熱を放散する。各レーザーダイオードについての電力接続は、一方の側でアノード被覆１１Ａおよび反対側でカソード被覆１１Ｃを介して行われる。この構成では、余分な最外側のサブマウント１２Ｅが熱伝導率を向上させ、最外側のサブマウントは、レーザーダイオード１０Ｇのサブマウント１２および示されている実施形態における余分な最外側のサブマウント１２Ｅであり、レーザー間隔を大きくすることなく厚くすることができる。この構成では、側面のレーザーが最良の熱放散を有する。例えば、赤色レーザーダイオード１０Ｒは一方の端部上にあってよく、緑色レーザーダイオード１０Ｇは他方の端部上にあってよく、表１に示されているように非常に高い発熱を有し、青色レーザーダイオード１０Ｂは中央にあってよい。
【0064】
図２２から見て取れるように、横方向に関して最外側のサブマウントを形成するサブマウント１２，１２Ｅは、好ましくは、外側を向いた表面を有する外部側に、すなわちレーザーダイオードから遠い側に、導体、例えば被覆を有さない。このため、レーザーダイオードと反対側のサブマウントの側面は、好ましくは、その側面がレーザーパッケージの外部側である場合、導体を有さない。
【0065】
図２３は、種々のさらなる実施形態に係る、熱伝導率修正および熱センサを有する側面図４０５におけるレーザーパッケージを示すブロック図である。レーザーパッケージは、図２２に示されたレーザーパッケージと同様であり、温度センサ４１３、例えばサーミスタまたは他の熱センサが追加されている。温度センサ４１３を、動作中に、赤色ダイオード１０Ｒの温度を監視するために使用することができる。温度センサ４１３を使用すると、ダイオードが許容されたジャンクション温度より高温になっている場合、システムフィードバックを提供して、輝度または駆動条件を調整することができる。温度センサ４１３は、サブマウント１２Ｅの背面またはレーザーダイオード１０Ｒのサブマウントの背面にリソグラフィ的に配置して、パッケージの全体サイズを小さくすることができる。
【0066】
図２４は、種々のさらなる実施形態に係る基板４２０上に金属化パッド４２２の形態で金属化により形成された導体を備えた、３次元図４１１におけるレーザーパッケージのためのレーザーの模式図である。基板４２０は、好ましくは、他の実施形態に関連して記載されたサブマウントまたはサブマウントの少なくとも一部である。このレーザーは、ＲＢＧレーザーダイオード１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを含み、各ダイオード１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、はんだパッド４２１またはんだ接合部を介して各金属化パッド４２２に取り付けられている。金属化パッド４２２は、好ましくは高い熱伝導率を有するが、電気的絶縁性の基板４２０上に配置される。電気的絶縁性は、ワイヤボンディングを基板４２０上のボンディングパッド（図示せず）に取り付けることを可能にするために必要である。ついで、基板４２０を、熱放散を容易にするために、レーザーパッケージまたは熱輸送ストラップ上にボンディングすることができる。共通のレーザーパッケージが、基板４２０に接続される場合、基板４２０は、高伝導率材料、例えば、ＡｌＮ、Ａｌ、Ｃｕまたは１００Ｗ／ｍ／Ｋを超える熱伝導率を有する他の材料から構成されるべきである。レーザーがＡＲ／ＶＲグラスに組み込まれている場合、空気への熱除去を、グラス内のかなりのヒートスプレッダによりさらに容易にすることができる。
【0067】
熱輸送ストラップが基板４２０に接続される場合、ストラップは、放散のためにレーザーダイオードから熱を運び出すために、高い熱伝導率を有するべきである。ストラップは、経時的な酸化を防止するために適切な被覆を備えた高い熱伝導率の金属、例えば銅製であることができる。また、ストラップは、対流を介して空気への熱輸送をさらに容易にするために、小さな垂直フィンを含むことができる。ストラップを、放射発光による熱除去をさらに容易にするために、遠ＩＲ波長範囲におけるある波長付近の放射率を有する材料で塗布しまたは被覆することができる。
【0068】
レーザーダイオードを備えた基板全体および幾つかの実施形態では、熱輸送ストラップは、レーザーダイを劣化させるおそれがある湿度への曝露を防止するために、気密封止されるパッケージに封入されるべきである。はんだパッドのための典型的な材料は、８０／２０のＡｕ－Ｓｎ、銀焼結体または他の周知の低温、高い熱伝導率のボンディング材料を含む。有機ボンディング材料は、前述したケースと同様に、レーザー寿命を劣化させるおそれがあるガス放出を防止するために避けるべきである。はんだ接合または他のボンディング材料を介してレーザーダイオードがボンディングされる基板上の金属化パッドを、周知の金属で構成することができる。金属化パッドのサイズを、熱放散の速度を変化させるために、例えば長さまたは幅を変化させることができる。基板は、アルミナまたはＡｌＮを含む各種の高い熱伝導率を有するセラミックス材料で構成することができる。基板は、特にアルミナの場合、比較的薄くなければならない。アルミナは、ＡｌＮの１００～３００Ｗ／ｍ／Ｋに対して、κ≒２０～３０Ｗ／ｍ／Ｋの熱伝導率を有するためである。ＡｌＮは、アルミナに比べて、レーザーダイオード材料の典型的なＣＴＥ（３～６×１０－６Ｋ－１）に対してより適合性を有するが、アルミナのＣＴＥは約８×１０－６Ｋ－１しかないため、熱的不整合はより硬性の低いはんだ層によって部分的に吸収されうることに留意されたい。このことは、はんだの凝固および冷却時にレーザーダイを過度に歪ませる機会を最小限に抑えるために、はんだ付け時に最も重要である。
【0069】
良好な熱伝導率のために、本明細書全体を通してキャリアもしくはサブマウント／キャリアまたは基板としても示すことができるサブマウントは、好ましくは、例えば窒化アルミニウムなどの前述のようなセラミックス材料から構成される。当該材料は様々な形態で印刷することができ、導電線をその内部に埋め込むことができる。
【0070】
図２５は、種々のさらなる実施形態に係る埋め込まれた導電線を備えたサブマウントを示すブロック図である。これにより、種々の他の実施形態に関連して示されているように、レーザーから導電ブリッジ２６または基板１４を通って電源に至る直接的な導電が可能となる場合がある。図４６０Ａに、電気パッド４５４Ａ，４５４Ｃ，４５５Ａ，４５５Ｃにより形成された導体を示す。電気パッド４５４Ｃは、破線により示されているように、内部導体を介して電気パッド４５５Ｃに接続されており、一方、パッド４５４Ａは、一点鎖線により示された内部導体によりパッド４５５Ａに接続されている。図４６０Ｂにおいて、レーザーダイにより形成されたレーザーダイオード１０がサブマウント１２に取り付けられ、その結果、一方の側面、例えばダイのアノードが、ここでパッド４５５Ａに直接に取り付けられる（ここでは見えない）一方、上部ダイ側、例えばカソードが、導体４５７Ｃを介してパッド４５５Ｃに配線される。これにより、パッド４５４Ｃがレーザーカソードへの伝導経路を提供し、一方、パッド４５４Ａがレーザーノードへの伝導経路を提供する。ここで、サブマウント／キャリア１２の上面からレーザーへの伝導が生じると、キャリアが好ましくは窒化アルミニウムを使用したベース１４により形成された基板に直接に取り付けられつつ、導電ブリッジ２６に取り付けられ、これにより、良好な熱放散が可能となる。パッド４５４Ｃおよび４５４Ａは、サブマウント／キャリア１２の底面上に位置させることができ、これにより基板１４を通る電気伝導が可能となる。
【0071】
上記のように、図２２における図３９０に示されたレーザーは、カソードおよびアノードそれぞれのための導電性パッド１１Ｃおよび１１Ａを含む。上面を通りかつ導電ブリッジ２６を介して、または下面からベース１４を介して、これらのパッドへの接続が可能である。このことは、図２６に示されている。図２６は、種々のさらなる実施形態に係る埋め込まれた導電線を備えた追加のサブマウントを示すブロック図を含む。図４６５において、導電性パッドは、上側基板の接続を容易にするために、側面パッドに対する延長部を有することができる。例えば、カソードパッド１１Ｃは延長部４７４Ｃを含み、アノードパッド１１Ａは延長部４７４Ａを含む。図４７０Ａおよび図４７０Ｂは、図２２および図２３における図４００および図４０５に示されるレーザーパッケージについて、導体をサブマウント／キャリア１２内にどのように埋め込むことができるかを示す。図４７０Ａには、サブマウント／キャリア１２のみが示されている。パッド４５４Ａは、パッド４５５Ａに導電的に接続されており、一方、パッド４７６Ｃは、破線により示された他方の側面のパッド４７７Ｃに導電的に接続されている。延長部４５６は、キャリア間のギャップを埋めるために、サブマウント／キャリア１２に追加されるかまたはその一部となり、これにより、熱伝導率および機械的安定性が改善される。図４７０Ｂに、図４７０Ａのキャリア上へのレーザーダイオード１０の配置を示しているが、この図では、パッド４７８が隣接するキャリアのパッド４７７Ｃに接続されている。サブマウント／キャリア１２の内側の導体は、種々の形状であってよく、キャリアのファセット上に埋め込まれまたは露出されていてよい。
【0072】
図２７は、種々のさらなる実施形態に係る埋め込まれた導電線を備えたサブマウントに取り付けられるベースまたは導電ブリッジの形態またはこれらの一部であってよいＰＣＢを示すブロック図である。明確性の目的で、ＰＣＢおよびサブマウントは相互に分離して示されている。図４７５，図４７５Ａ，図４７５Ｂに示されているように、ＰＣＢ４７９は、図２６に示されているのと同じサブマウントであるサブマウント／キャリア１２と並んでいる。ＰＣＢ４７９は、ＡｌＮ製であり、はんだバンプ、例えばインジウムバンプにより取り付けることができ、これらのバンプは、サブマウントのパッドに接続されており、通常はフリップチップ取付けに使用され、これにより、レーザー伝導のためのワイヤボンディングが排除される。これにより、レーザー駆動方式のための高速パルスが支援される。
【0073】
図２８は、種々のさらなる実施形態に係るマイクロ冷却装置を備えた側面図４８０におけるレーザーパッケージを示すブロック図である。レーザーパッケージは、図２２における図４００に示されたレーザーパッケージと同様であってよい。レーザーパッケージは、マイクロ冷却装置とも呼ばれる熱電冷却器（ＴＥＣ）４８１を含む。ＴＥＣ４８１を、薄膜シリコン－ゲルマニウムから構成することができ、これは、６００／ｃｍ２の冷却密度で３μｍ程度の薄さであってよく、必要とされるより低い熱接合部温度への適応化のため、外部に配置された赤色レーザーのみまたは少なくともこの赤色レーザーを冷却に使用することができる。ついで、追加のマウント４８２が廃熱の輸送に使用される。
【0074】
折り畳みプリズム、例えば図６に示された反射ミラー１１８の上流に、レーザー、例えばレーザーダイオード１０および１１０を配置する際には、全てのレーザーが同じ光学系により同時にコリメートされるよう、それぞれの距離を等しくしなければならない。これは、レーザーパッケージの上部からの目視検査により達成することができる。図２９は、種々のさらなる実施形態に係る反射ミラー１１８を共有し、撮像検査装置６００により測定される、側面図５００における横方向に配向されたレーザーパッケージを示すブロック図である。撮像検査装置６００、好ましくは顕微鏡は、システムを上方から見たものである。プリズム／反射ミラー１１８の先端６０２が可視であり、このため、レーザーダイオード１０および１１０の先端６０４Ａ，６０４Ｂのそれぞれも可視である。ＤＡおよびＤＢとしてマークされた２つのレーザーダイオード１０，１１０からプリズムの先端までの各距離を撮像検査装置６００から観察されるように等しく設定することにより、両レーザーからの光の光路は等しくなる。レーザーの先端６０４Ａ，６０４Ｂを直接に観察することができない場合、キャリアの先端６０６Ａ，６０６Ｂに対するレーザーの先端６０４Ａ，６０４Ｂの配置が正確に予め設定されている限り、キャリアの先端６０６Ａおよび６０６Ｂのプリズムの先端６０２までの各距離を代わりに測定することができる。導電ブリッジ２６により、キャリアの先端６０６Ａ，６０６Ｂまたはレーザーの先端６０４Ａ、６０４Ｂから撮像検査装置６００までの空間が不可視となってはならない。好ましくは、全てのレーザーの先端が可視である。波長板セクション２１２および２１４が窓１６に取り付けられた場合には、波長板セクション２１２，２１４間の中間ライン６０８も、撮像検査装置６００により撮像されるべきであり、必要に応じて、中間ライン６０８がプリズムの先端６０２の直上になるように、窓１６を移動させるべきである。例えば、ＰＣＢにより形成された導電ブリッジ２６への電気リードまたはベース１４により形成された基板について、外部パッケージへのアクセス性および図２９に関して記載された位置合わせの可視性に関して考慮しなければならない。さらに、レーザーごとにアノードおよびカソードリードが相互に隣接して配置されることが好ましい。
【0075】
図３０Ａおよび図３０Ｂは、種々のさらなる実施形態に係るレーザーパッケージの上側プレートおよび下側プレートのレイアウトを示すブロック図である。下側プレートは、アノードに伝導するベース１４により形成された基板であることができ、一方、上側プレートは、カソードに伝導する導電ブリッジ２６であることができる。図３０Ａに、例えばベース１４により形成された下部プレートならびに例えば窓２６により形成された上部プレートの上面図を示す。パッド６２０は、ワイヤボンディングまたはインジウムバンプ接続に使用されるパッドである。リード６２２は、電流をレーザーサブマウント／キャリアに伝導する。リード６２２の位置の伸長シフトは、例えば、色収差補正のためにレーザー位置シフトが必要な場合に必要である。上側プレートの対角縁部は、図２９に関して記載されたように、全てのレーザーの先端の可視性を可能とするために必要である。この実施形態におけるパッド６２０の配置は、図３０Ｂにおける上面図に示されているように、レーザーと一体化されたときに、これらがワイヤボンディングのためにアクセス可能であるように定義される。図３０Ｂに、窓２６により形成された上側プレート、ベース１４により形成された下側プレートおよびレーザー（間に、図示せず）を含む組み合わされたブロックを示す。プリズム１１８は、プリズムの先端６０２を有し、２つのブロックの間に位置する。外部パッケージ６２８は、パッケージ（図示せず）の外側に電気を導くパッド６３０を含む。パッド６２０は、ワイヤリード６３２によりパッケージパッド６３０に接続される。各レーザーについて、ＡｎとマークされたアノードとＣｔとマークされたカソードとが隣接しており、このためワイヤ６３２が交差せずかつパッドが不可視とならないことが明らかである。この配置は、ＲＦ漏れを誘引することなく、容易なワイヤボンディングおよびレーザーの高速信号変調を可能にするために重要である。
【0076】
種々のさらなる実施形態では、追加の光学素子を、レーザーパッケージのプリズム素子に追加することができる。これらの追加の光学素子は、第１のレベルのビーム整形、例えばレーザー光の進相軸もしくは遅相軸のいずれかまたはその両方の事前コリメーションを行うために使用することができる。追加の光学素子を、異なる波長で異なるタスクを行うために使用することもできる。例えば、可視レーザーは撮像面において同一の焦点を必要とするが、ＩＲレーザーはこの必要性を有さない。光学素子は、より高品質の撮像を生成するために、ＲＧＢレーザーについてのビーム発散補正およびフォーカスを行うために使用することができる。ＩＲレーザーは、エネルギ効率、おそらく非常に長いコヒーレンスならびに眼の追跡および近接検出により適している最大光学効率のための改善されたコリメーションを含む各種の理由により、例えば、１：１のビーム比を有するビーム発散補正を有することから利益を得る。例えば、図３１は、種々のさらなる実施形態に係る追加の光学素子と反射ミラーを共有している平坦に配向されたレーザーパッケージを示す側面図７３０におけるブロック図であり、一方、図３２は、種々のさらなる実施形態に係る追加の光学素子と反射ミラーを共有している横方向に配向されたレーザーパッケージを示す側面図７４０におけるブロック図である。図３１および図３２は、両方とも、反射プリズム１１８の両表面上の追加の光学表面素子７３１，７３２のそれぞれを示す。光学表面素子７３１，７３２は、メタ光学系または回折光学系のいずれかであることができる。光学表面素子７３１，７３２は、レーザーダイオードから出る光を反射し、ビーム整形を行うことができる。光学表面素子７３１，７３２は、レーザー光に対して４５°の角度でアライメントすることができるが、４５°より大きいまたは小さい角度でもアライメントすることができる。光学表面素子７３１，７３２は、平坦化または非平坦化されている場合がある。
【0077】
追加の光学素子を、レーザーパッケージの窓１６により形成されたカバーガラスの下側に配置することもできる。例えば、図３３は、種々のさらなる実施形態に係る追加の光学素子と反射ミラーを共有している平坦に配向されたレーザーパッケージを示す側面図７５０におけるブロック図であり、一方、図３４は、種々のさらなる実施形態に係る追加の光学素子と反射ミラーを共有している横方向に配向されたレーザーパッケージを示す側面図７６０におけるブロック図である。図３３および図３４は両方とも、窓１６の下に追加の光学素子７３３，７３４を示す。追加の光学素子７３３，７３４は、例えば、メタ光学系または回折光学系であってよい。光学素子７３１，７３２により、光学素子７３３，７３４と合わせて、強度および位相補正の両方が可能となる。プリズム１１８ならびに光学素子７３１，７３２，７３３および７３４を取り付けることができる窓１６は、必ずしもプレーナではない。
【0078】
特に断らない限り、「実質的に」なる語の使用は、当業者により理解されるように、正確な関係、条件、配置、配向および／または他の特性ならびにこれらの逸脱を、このような逸脱が開示された方法およびシステムに実質的に影響を及ぼさない範囲で含むものと解釈することができる。
【0079】
本開示の全体を通して、名詞を修正するための冠詞“ａ”および／または“ａｎ”および／または“ｔｈｅ”の使用は、特に断らない限り、便宜上使用しているものであって、１つまたは２つ以上の修飾される名詞を含むものと理解することができる。「備える」、「含む」および「有する」なる用語は包括的であることが意図されており、列記された要素以外の追加の要素が存在しうることを意味する。
【0080】
本開示の実施形態についての上述した記載は例証および説明の目的で提示したものである。これは、網羅的であることまたは本開示を開示された厳密な形態に限定することを意図するものではない。本開示に照らして、多くの修正および変形が可能である。本開示の範囲は、詳細な説明により限定されるものではなく、むしろ本明細書に添付された特許請求の範囲により限定されることが意図されている。
【符号の説明】
【0081】
５ 側面図
７ 上面図
１０，１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒ レーザーダイオード
１１ 接続パッド
１１Ａ アノード被覆
１１Ｃ カソード被覆
１２，１２Ｂ，１２Ｅ，１２Ｇ，１２Ｒ サブマウント
１４ ベース
１５ 側面図
１６ 窓
１７ 正面図
１８ プリズム
２０ 進相軸に沿ったビーム発散
２２ 遅相軸に沿ったビーム発散
２６ 導電ブリッジ
３５ 正面図
５０ 側面図
５１ 上部カバー
５５ 側面図
５６，５７ 正面図
５９Ｖ，５９Ｌ 距離
１１０ レーザーダイオード
１１５ 側面図
１１６，１１７ スポット図
１１８ 反射ミラー
１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ スポット図
１２５ 側面図
１２６ スポット図
２００ 上面図
２０２ レーザーパッケージ
２０４ 光学系
２０６ 走査ミラー
２０８ 射出瞳
２１２ 波長板セクション
２１２’ 波長板
２１４ 波長板セクション
２１４’ 波長板
２１６，２１８ 偏光スポット図
２１９，２２０，２３０，２４０，２５０ 側面図
２５１ リフレクタ
２５２，２５３ レンズ
２６０ 側面図
２６１ リフレクタ
２７０ 側面図
２７２，２７４ レンズ
２８０ 側面図
２８２ レンズ
２９０ 側面図
２９１ 導波体
２９２ 波長板
３００，３１０，３２０ 側面図
３２１ 個々のパッケージング
３２５，３３０，３４０，３５０，３６０，３７０，３８０ 側面図
３９０ 図
４００ 側面図
４０４ プリズム
４０４Ｌ，４０４Ｒ 光検出器
４０５ 側面図
４１０ 発光体構成
４１１ 図
４１２ 発光体構成
４１３ 温度センサ
４１４ カバー
４１６ 金属コア
４２０ 基板
４２１ はんだパッド
４２２，４５４Ａ，４５４Ｃ，４５５Ａ，４５５Ｃ パッド
４５６ 延長部
４５７Ｃ 導体
４６０Ａ，４６０Ｂ，４６５，４７０Ａ，４７０Ｂ 図
４７４Ａ，４７４Ｃ 延長部
４７５，４７５Ａ，４７５Ｂ 図
４７６Ｃ，４７７Ｃ，４７８ パッド
４７９ ＰＣＢ
４８０ 側面図
４８１ 熱電冷却器
４８２ マウント
５００ 側面図
６００ 撮像検査装置
６０２，６０４Ａ，６０４Ｂ，６０６Ａ，６０６Ｂ 先端
６０８ 中間ライン
６２０ パッド
６２２ リード
６２８ 外部パッケージ
６３０ パッド
６３２ ワイヤリード
７３０ 側面図
７３１，７３２ 光学表面素子
７３３，７３４ 光学素子
７４０，７５０，７６０ 側面図
ＤＡ，ＤＢ 距離
７ 上面図
１０，１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒ レーザーダイオード
１１ 接続パッド
１１Ａ アノード被覆
１１Ｃ カソード被覆
１２，１２Ｂ，１２Ｅ，１２Ｇ，１２Ｒ サブマウント
１４ ベース
１５ 側面図
１６ 窓
１７ 正面図
１８ プリズム
２０ 進相軸に沿ったビーム発散
２２ 遅相軸に沿ったビーム発散
２６ 導電ブリッジ
３５ 正面図
５０ 側面図
５１ 上部カバー
５５ 側面図
５６，５７ 正面図
５９Ｖ，５９Ｌ 距離
１１０ レーザーダイオード
１１５ 側面図
１１６，１１７ スポット図
１１８ 反射ミラー
１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ スポット図
１２５ 側面図
１２６ スポット図
２００ 上面図
２０２ レーザーパッケージ
２０４ 光学系
２０６ 走査ミラー
２０８ 射出瞳
２１２ 波長板セクション
２１２’ 波長板
２１４ 波長板セクション
２１４’ 波長板
２１６，２１８ 偏光スポット図
２１９，２２０，２３０，２４０，２５０ 側面図
２５１ リフレクタ
２５２，２５３ レンズ
２６０ 側面図
２６１ リフレクタ
２７０ 側面図
２７２，２７４ レンズ
２８０ 側面図
２８２ レンズ
２９０ 側面図
２９１ 導波体
２９２ 波長板
３００，３１０，３２０ 側面図
３２１ 個々のパッケージング
３２５，３３０，３４０，３５０，３６０，３７０，３８０ 側面図
３９０ 図
４００ 側面図
４０４ プリズム
４０４Ｌ，４０４Ｒ 光検出器
４０５ 側面図
４１０ 発光体構成
４１１ 図
４１２ 発光体構成
４１３ 温度センサ
４１４ カバー
４１６ 金属コア
４２０ 基板
４２１ はんだパッド
４２２，４５４Ａ，４５４Ｃ，４５５Ａ，４５５Ｃ パッド
４５６ 延長部
４５７Ｃ 導体
４６０Ａ，４６０Ｂ，４６５，４７０Ａ，４７０Ｂ 図
４７４Ａ，４７４Ｃ 延長部
４７５，４７５Ａ，４７５Ｂ 図
４７６Ｃ，４７７Ｃ，４７８ パッド
４７９ ＰＣＢ
４８０ 側面図
４８１ 熱電冷却器
４８２ マウント
５００ 側面図
６００ 撮像検査装置
６０２，６０４Ａ，６０４Ｂ，６０６Ａ，６０６Ｂ 先端
６０８ 中間ライン
６２０ パッド
６２２ リード
６２８ 外部パッケージ
６３０ パッド
６３２ ワイヤリード
７３０ 側面図
７３１，７３２ 光学表面素子
７３３，７３４ 光学素子
７４０，７５０，７６０ 側面図
ＤＡ，ＤＢ 距離
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30A】
【図30B】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【国際調査報告】