(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光モジュールであって、
活性層を含む端面出射型の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を搭載する搭載面と裏面とを有するサブマウントと、
第１のリード端子、第２のリード端子、及び前記第１のリード端子及び前記第２のリード端子を支持するベースを含むステムと、
前記サブマウントを搭載する搭載面と前記ステムの主面に接合を成す固定面とを有する搭載部材と、
を備え、
前記搭載部材は金属製であり、前記搭載部材の熱伝導率は前記ベースの熱伝導率よりも高く、前記搭載部材の前記搭載面は前記搭載部材の前記固定面の反対側にあり、前記搭載部材は、０．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下の範囲の厚さを有し、
前記ステムの前記主面は、該主面において前記第１のリード端子及び前記第２のリード端子の一方から他方に向かう方向に延在する第１基準軸によって分割されて成る第１エリア及び第２エリアを有し、
前記搭載部材は、前記第１基準軸を横切って前記第１エリアから前記第２エリアにわたって延在し、
前記搭載部材は、第１領域、第２領域及び第３領域を含み、
前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記ステムの前記主面の上において前記第１基準軸に交差する方向に延在する第２基準軸の延在方向に順に配列されており、
当該光モジュールは、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射して前記レーザ光の進行方向を変える光学部品を更に備え、前記光学部品は前記搭載部材の前記第２領域の前記搭載面上に位置し、前記半導体レーザ素子は前記サブマウントを介して前記搭載部材の前記搭載面上に位置し、
前記第１領域は前記第２領域の幅より大きい幅を有する部分を含み、
前記第３領域は前記第２領域の幅以上の幅を有する部分を含む、光モジュール。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子の前記活性層はIII族窒化物半導体からなる、請求項１に記載された光モジュール。
【請求項３】
前記半導体レーザ素子は、基板上に設けられたｎ型III族窒化物半導体領域と、前記基板上に設けられたｐ型III族窒化物半導体領域とを含み、
前記活性層は、前記ｎ型III族窒化物半導体領域と前記ｐ型III族窒化物半導体領域との間に設けられ、
前記活性層は、前記半導体レーザ素子の発振波長が４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であるように設けられる、請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記半導体レーザ素子の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記半導体レーザ素子の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記半導体レーザ素子は光ガイド層を有し、
前記光ガイド層は六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなり、
前記光ガイド層は前記活性層と接触をなしており、
前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記窒化ガリウム系半導体のｃ軸と前記窒化ガリウム系半導体のｍ軸とによって規定されるｃ−ｍ面に直交しており、
前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記ｃ−ｍ面おいて、前記ｃ軸の方向を示すｃ軸ベクトルから前記ｍ軸の方向を示すｍ軸ベクトルに向かう方向に、前記ｃ軸に直交する基準面から角度ＡＬＰＨＡで傾斜を成す、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記角度ＡＬＰＨＡは、６３度以上８０度未満の範囲にある、ことを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記搭載部材は、銅、及び銅を含む合金のいずれかを備える、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記搭載部材は、銅タングステン及び銅モリブデンのいずれかを備える、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記半導体レーザ素子はエピダウン形態で前記サブマウントの主面に実装されている、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記ステムの上に設けられ光学窓を有するキャップを更に備え、
前記ステム及び前記キャップは、前記半導体レーザ素子、前記サブマウント及び前記搭載部材を収容するキャビティを提供し、
前記搭載部材の熱伝導率は前記サブマウントの熱伝導率より大きく、
前記半導体レーザ素子は、前記光学部品を介して前記キャップの前記光学窓に光学的に結合されている、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記光学部品は、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射するためのミラーを備える、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記半導体レーザ素子は、前記活性層を含む導波路構造と、基板とを有し、
前記半導体レーザ素子は、前記導波路構造が前記基板の主面上に延在する、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１４】
前記搭載部材の幅は、前記第１基準軸の上において第１の値を有し、
前記搭載部材は、前記搭載部材の幅が前記第１基準軸の上の点から前記第２基準軸の延在方向に前記第１基準軸から離れるにつれて単調に変化する部分を有し、
前記搭載部材の前記部分における最大幅は前記第１の値より大きい、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１５】
前記ステムの前記ベースは、前記ステムの裏面から前記ステムの前記主面に貫通する第１開口を有し、
前記第１のリード端子は前記第１開口内において封止材を介して前記ステムの前記ベースに支持されており、
前記搭載部材の側面は、前記第１開口のエッジから離れて延在する曲面を含む、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１６】
前記ステムの主面は、凸状曲線の縁を有し、
前記搭載部材の側面は、前記ステムの前記主面の前記縁から離れて前記第１エリアに延在する凸状の曲面を有する、請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１７】
前記ステムの前記ベースは、前記ステムの裏面から前記ステムの前記主面に貫通する第２開口を有し、
前記第２のリード端子は前記第２開口において封止材を介して前記ステムの前記ベースに支持されており、
前記ステムの主面は、曲線状の縁を有し、
前記搭載部材の側面は、前記第２開口の縁から離れて前記第２エリアで延在する第１曲面と、前記ステムの前記主面の前記縁から離れて前記第２エリアで延在する第２曲面とを有する、請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１８】
前記第１のリード端子及び前記第２のリード端子は、それぞれ、前記ベースの上面から突出した前記第１のリード端子部及び前記第２のリード端子部を有し、
前記搭載部材は、前記サブマウントに接合を成す第１部分と、該第１部分に隣接する第２部分とを含み、
前記搭載部材の前記第１部分の厚さは前記第１のリード端子部の高さより小さい、請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１９】
前記搭載部材は、前記ステムの前記主面の上において前記第１基準軸の方向に設けられた第１凹部及び第２凹部と、前記ステムの前記主面の上において前記第２基準軸の方向に設けられた第１凸部及び第２凸部とを含む、請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項２０】
前記搭載部材は金属板からなる、請求項１〜請求項１９のいずれか一項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体レーザ装置のステムが記載されている。特許文献２には、光伝送モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２５２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の半導体レーザ装置では、フォトダイオードが半導体レーザダイオードの背面からの光を受ける。半導体レーザダイオードは、ステムベース上に固定されるフォトダイオードの少なくとも一部分が入り込む大きさの凹段差を有するステムブロックに固定される。ステムブロックは、金属射出成形法又はロストワックス法によってステムベースと一体に形成される。
【０００５】
特許文献２では、半導体レーザの台座がＳｉ基板からなり、このＳｉ基板に（１１１）面を利用した反射ミラーが形成される。この反射ミラーを利用して、半導体レーザからの光を台座の実装面に対して垂直に出射させて、半導体レーザ、駆動回路、受光素子、電流−電圧変換回路を同一パッケージに平面的に実装する。このパッケージは、光ファイバが接続されたレンズ部によって封止されている。
【０００６】
特許文献１では、ステムベース主面から垂直方向に延びるヒートシンクの側面上に半導体レーザダイオードチップを実装している。このチップの光出射面はベース主面に対して垂直方向に向く。この形態によれば、別個の光学部品を用いることなく、出射レーザ光をベース主面に対して垂直な方向に向けることができる。しかしながら、ヒートシンクがベース主面から垂直方向に延びる形態であるので、発明者の知見によれば、ヒートシンクの形状及びサイズに起因して半導体レーザダイオードの放熱性能が制限される。例えば、ヒートシンクは半導体レーザチップを支持することに加えて、半導体レーザからの熱をステムベースに伝達する。ステムベースに到達した熱はステムベースで拡散する。ステムのほぼ中心に半導体レーザの光軸を合わせるために、ヒートシンクは限定的な位置（半導体レーザ及びサブマウントを実装する側面の位置）に置かれる。
【０００７】
また、特許文献２では、半導体レーザからの光がベースの主面に平行な方向に出射されるように半導体レーザチップを実装している。これ故に、特許文献２の光伝送モジュールは、半導体レーザからの光をステムベース主面の垂直方向に向けるように半導体レーザを実装するために必要となる部材（特許文献１のヒートシンク）を必要としない。このため、特許文献２の光伝送モジュールでは、ベースの主面上に直接にサブマウントを接着できる。しかしながら、この直接の接着は、発明者の知見によれば、サブマウントの実装形態に起因して半導体レーザダイオードの放熱性能を制限することになる。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、ステムを用いる実装形態において半導体レーザ素子に良好な放熱性を提供できる光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光モジュールは、（ａ）活性層を含む半導体レーザ素子と、（ｂ）前記半導体レーザ素子を搭載するサブマウントと、（ｃ）第１のリード端子、第２のリード端子、及び前記第１のリード端子及び前記第２のリード端子を支持するベースを含むステムと、（ｄ）前記サブマウントを搭載する搭載面及び前記ステムの主面に接合を成す固定面を有する搭載部材とを備える。前記搭載部材の前記搭載面は前記搭載部材の前記固定面の反対側にあり、前記ステムの前記主面は、該主面において前記第１のリード端子及び前記第２のリード端子の一方から他方に向かう方向に延在する第１基準軸によって分割された第１エリア及び第２エリアを有し、前記搭載部材は、前記第１基準軸を横切って前記第１エリアから前記第２エリアにわたって延在し、前記搭載部材は、第１領域、第２領域及び第３領域を含み、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記ステムの前記主面の上において前記第１基準軸に交差する方向に延在する第２基準軸の延在方向に順に配列されており、前記第１領域は前記第２領域の幅より大きい幅を有する部分を含み、前記半導体レーザ素子は前記サブマウントを介して前記搭載部材上に位置し、前記第３領域は前記第２領域の幅以上の幅を有する部分を含む。
【００１０】
この光モジュールによれば、半導体レーザ素子はサブマウント上に搭載されており、このサブマウントは搭載部材の搭載面上に搭載されると共に搭載部材の固定面はステムの主面に接合を成しており、搭載部材の搭載面は搭載部材の固定面の反対側にある。半導体レーザ素子からの熱はサブマウントを介して搭載部材に伝わる。
【００１１】
搭載部材は、第１領域、第２領域及び第３領域を含み、搭載部材の第１領域は、サブマウントを介して半導体レーザ素子を搭載する第２領域の幅より大きい幅を有する部分を含むと共に、第３領域は第２領域の幅以上の幅を有する部分を含む。半導体レーザ素子からの熱はサブマウントを通して搭載部材の第２領域に伝わった後に、この第２領域の幅より大きい幅を有する部分を有する第１領域、第３領域に拡散していく。これ故に、半導体レーザ素子からの熱は、搭載部材の第１領域、第２領域及び第３領域からステムに伝搬することに加えて、第２領域の幅より大きい幅を有する部分を含む第１領域、第３領域からもステムに放熱される。したがって、この光モジュールは、ステムを用いる実装において半導体レーザ素子に良好な放熱性を提供できる。
【００１２】
本発明に係る光モジュールでは、前記半導体レーザ素子の前記活性層はIII族窒化物半導体からなることができる。
【００１３】
この光モジュールは、III族窒化物半導体レーザ素子がその動作時に比較的大きな発熱を示すので、III族窒化物半導体レーザ素子に好適に適用される。
【００１４】
本発明に係る光モジュールでは、前記半導体レーザ素子は、基板上に設けられたｎ型III族窒化物半導体領域と、前記基板上に設けられたｐ型III族窒化物半導体領域とを含み、前記活性層は、前記ｎ型III族窒化物半導体領域と前記ｐ型III族窒化物半導体領域との間に設けられ、前記活性層は、前記半導体レーザ素子の発振波長が４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であるように設けられることが好ましい。
【００１５】
この光モジュールによれば、III族窒化物半導体レーザ素子のなかでも、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲の発振波長を有する半導体レーザ素子では動作時の発熱が比較的大きい。この光モジュールは、この半導体レーザ素子に好適に適用される。
【００１６】
本発明に係る光モジュールでは、前記半導体レーザ素子の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００１７】
この光モジュールによれば、III族窒化物半導体レーザ素子のなかでも、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲の発振波長は、緑色近傍の波長範囲にあり、この半導体レーザ素子では動作時の発熱が比較的大きい。この光モジュールは、この半導体レーザ素子に好適に適用される。
【００１８】
本発明に係る光モジュールでは、前記半導体レーザ素子の発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００１９】
この光モジュールによれば、III族窒化物半導体レーザ素子のなかでも、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲の発振波長は、ちょうど緑色の波長範囲にあり、この半導体レーザ素子では動作時の発熱が比較的大きい。この光モジュールは、この半導体レーザ素子に好適に適用される。
【００２０】
本発明に係る光モジュールでは、前記半導体レーザ素子は光ガイド層を有し、前記光ガイド層は六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなり、前記光ガイド層は前記活性層と接触をなしており、前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記窒化ガリウム系半導体のｃ軸と前記窒化ガリウム系半導体のｍ軸とによって規定されるｃ−ｍ面に直交しており、前記ｃ−ｍ面おいて、前記ｃ軸の方向を示すｃ軸ベクトルから前記ｍ軸の方向を示すｍ軸ベクトルに向かう方向に、前記ｃ軸に直交する基準面から角度ＡＬＰＨＡで傾斜を成すことが好ましい。
【００２１】
この光モジュールによれば、上記のIII族窒化ガリウム系半導体レーザ素子は、長波長の発光に適用される半極性面の性質を示す活性層を含む。
【００２２】
本発明に係る光モジュールでは、前記角度ＡＬＰＨＡは、６３度以上８０度未満の範囲にあることが好適である。
【００２３】
この光モジュールによれば、上記の角度はIII族窒化ガリウム系半導体レーザ素子が長波長の発光を可能にする。
【００２４】
本発明に係る光モジュールでは、前記搭載部材は、銅、及び銅を含む合金のいずれかを備えることが好適である。
【００２５】
この光モジュールによれば、搭載部材が、銅を含む合金及び銅のいずれかを含むので、ヒートシンクから搭載部材を介してステムへの放熱が良好になる。
【００２６】
本発明に係る光モジュールでは、前記搭載部材は、銅タングステン及び銅モリブデンのいずれかを含むことが好適である。
【００２７】
この光モジュールによれば、搭載部材は、銅タングステン及び銅モリブデンのいずれかを備えるので、ヒートシンクから搭載部材を介してステムへの放熱に優れる。
【００２８】
本発明に係る光モジュールでは、前記半導体レーザ素子はエピダウン形態で前記サブマウントの主面に実装されていることが好ましい。
【００２９】
この光モジュールによれば、エピダウン形態での実装は、発光に起因して発熱する活性層からの熱をヒートシンクに伝えることができる。
【００３０】
本発明に係る光モジュールは、前記ステムの上に設けられ光学窓を有するキャップを更に備えることができる。前記ステム及び前記キャップは、前記半導体レーザ素子、前記サブマウント及び前記搭載部材を収容するキャビティを提供し、前記搭載部材の熱伝導率は前記サブマウントの熱伝導率より大きく、前記半導体レーザ素子は、前記半導体レーザ素子からのレーザ光の進行方向を変える光学部品を介して前記キャップの前記光学窓に光学的に結合されていることが好適である。
【００３１】
この光モジュールによれば、半導体レーザ素子は、そのレーザ光が光学部品を介して進行方向を変えてキャップの光学窓に光学的に結合される。半導体レーザ素子は、ステムの主面に平行な方向に延在する平面に沿って光を出射するように、搭載部材上に配置される。半導体レーザ素子からの熱は、サブマウントを伝搬した後に、サブマウントの熱伝導率より大きい熱伝導率の搭載部材をその厚さ方向及びその延在方向に伝搬していく。
【００３２】
本発明に係る光モジュールでは、前記半導体レーザ素子は、前記活性層を含む導波路構造と、基板とを有し、前記導波路構造は、前記半導体レーザ素子の一端面から他端面への方向に前記基板の主面に沿って延在し、前記半導体レーザ素子は、前記導波路構造が前記基板の主面上に延在する端面出射型であることが好ましい。当該光モジュールは、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射するためのミラーを更に備えることができる。
【００３３】
この光モジュールによれば、ミラーが半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射することができる。
【００３４】
本発明に係る光モジュールでは、前記半導体レーザ素子は、前記活性層を含む導波路構造と、基板とを有し、前記半導体レーザ素子は、前記導波路構造が前記基板の主面上に延在する端面出射型であることができる。当該搭載部材は、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射するためのミラーを更に備えることができる。
【００３５】
この光モジュールによれば、搭載部材のミラーが、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射することができる。
【００３６】
本発明に係る光モジュールでは、前記搭載部材の幅は、前記第１基準軸の上において第１の値を有し、前記搭載部材は、前記搭載部材の幅が前記第１基準軸の上の点から前記第２基準軸の延在方向に前記第１基準軸から離れるにつれて単調に変化する部分を有し、前記搭載部材の前記部分における最大幅は前記第１の値より大きいことが好ましい。
【００３７】
この光モジュールによれば、搭載部材は、搭載部材の幅が第１基準軸の上の点から第２基準軸の延在方向に第１基準軸から離れるにつれて単調に変化する部分を有しており、また搭載部材の該部分における最大幅が第１の値より大きい。これ故に、搭載部材とステムとの接合面積を大きくできる。
【００３８】
本発明に係る光モジュールでは、前記ステムの前記ベースは、前記ステムの裏面から前記ステムの前記主面に貫通する第１開口を有し、前記第１リード端子は前記第１開口を通過し、前記第１リード端子は封止材を介して前記ステムの前記ベースに支持されており、前記搭載部材の側面は、前記第１開口のエッジから離れるように延在する曲面を含むことが好ましい。
【００３９】
この光モジュールによれば、搭載部材の側面が、ある値以上の距離で第１開口のエッジから離れて延在する曲面を含むので、第１開口を避けながら、搭載部材とステムとの接合面積を大きくできる。
【００４０】
本発明に係る光モジュールでは、前記ステムの主面は、凸状曲線の縁を有し、前記搭載部材の側面は、距離で前記ステムの前記主面の前記縁から離れているように前記第１エリアに延在する凸状の曲面を有することが好適である。
【００４１】
この光モジュールによれば、搭載部材の側面が、ある値以上の距離でステムの主面の凸状曲線状縁から離れて延在する凸状の曲面を有するので、ステムの主面内において、搭載部材がキャップから隔置されるようにして搭載部材とステムとの接合面積を大きくできる。
【００４２】
本発明に係る光モジュールでは、前記ステムの前記ベースは、前記ステムの裏面から前記ステムの前記主面に貫通する第２開口を有し、前記第２リード端子は前記第２開口を通過し、前記第２リード端子は封止材を介して前記ステムの前記ベースに支持されており、前記ステムの主面は、曲線状の縁を有し、前記搭載部材の側面は、前記第２開口の縁から離れているように前記第２エリアで延在する第１曲面と、前記ステムの前記主面の前記縁から離れているように前記第２エリアで延在する第２曲面とを有することが好ましい。
【００４３】
この光モジュールによれば、搭載部材の側面が、ある値以上の距離で第２開口のエッジから離れるように延在する曲面を含むので、第２開口を避けながら、搭載部材とステムとの接合面積を大きくできる。また、搭載部材の側面が、ある値以上の距離でステムの主面の凸状曲線状縁から離れているように凸状の曲面を有するので、ステムの主面内において、搭載部材がキャップから隔置されるようにして搭載部材とステムとの接合面積を大きくできる。
【００４４】
本発明に係る光モジュールでは、前記第１のリード端子及び前記第２のリード端子は、それぞれ、前記サブマウントの上面から突出した前記第１のリード端子部及び前記第２のリード端子部を有し、前記搭載部材は、前記サブマウントに接合を成す第１部分と、該第１部分に隣接する第２部分とを含み、前記搭載部材の前記第１部分の厚さは前記第１のリード端子部の高さより小さいことが好ましい。
【００４５】
この光モジュールによれば、搭載部材の第１部分の厚さを第１のリード端子部の高さより小さくして、熱の伝搬経路を短縮すると共に、第１部分に隣接する第２部分にも熱が伝搬する。搭載部材は、搭載部材とステムとの接合面積を大きくして熱の伝搬を促進できる。
【００４６】
本発明に係る光モジュールでは、前記搭載部材は、前記ステムの前記主面の上において前記第１基準軸の方向に設けられた第１凹部及び第２凹部と、前記ステムの前記主面の上において前記第２基準軸の方向に設けられた第１凸部及び第２凸部とを含むことが好適である。
【００４７】
この光モジュールによれば、搭載部材が、その第１凹部及び第２凹部が第１基準軸の方向に配列されると共に第１凸部及び第２凸部が第２基準軸の方向に配列されるようにステムの主面上に配置されるので、リード端子を避けながら、搭載部材とステムとの接合面積を大きくできる。
【００４８】
本発明に係る光モジュールでは、前記搭載部材は金属板からなることが好ましい。
【００４９】
この光モジュールによれば、搭載部材が金属板からなるので、半導体レーザ素子からの熱を板状の部材を用いて広く伝搬させることができる。ステムのより多くの領域を積極的に放熱に利用できる。
【発明の効果】
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、ステムを用いる実装形態において半導体レーザ素子に良好な放熱性を提供できる光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本実施の形態に係る光モジュールを概略的に示す図面である。
【図２】図２は、本実施の形態に係る光モジュールの一部分を概略的に示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係るステム及び搭載部材を示す上面図である。
【図４】図４は、本実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図面である。
【図５】図５は、本実施の形態に係る光モジュールのための半導体レーザ素子の一例を模式的に示す図面である。
【図６】図６は、実施例１におけるレーザダイオード構造を示す図面である。
【図７】図７は、金属台座の側面上に実装される半導体レーザ素子を含む光モジュールを概略的に示す図面である。
【図８】図８は、垂直実装形態の一例における光モジュールを示す図面である。
【図９】図９は、本実施の形態に係る実施例における水平実装形態の光モジュールを示す図面である。
【図１０】図１０は、本実施の形態における搭載部材の厚さと熱抵抗との関係を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
光モジュールに係る本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００５３】
図１は、本実施の形態に係る光モジュールを概略的に示す図面である。図２は、本実施の形態に係る光モジュールの一部分を概略的に示す図面である。図１を参照すると、光モジュール１は、サブマウント３、パッケージ５、搭載部材９、及び半導体レーザ素子１１を備える。半導体レーザ素子１１は活性層を含む。サブマウント３は半導体レーザ素子１１を搭載する。パッケージ５はステム１０ａ及びキャップ１０ｂを含む。ステム１０ａは、ベース７７ａ、第１のリード端子７７ｂ、及び第２のリード端子７７ｃを含む。ベース７７ａは、第１のリード端子７７ｂ及び第２のリード端子７７ｃを支持する。搭載部材９は、サブマウント３を搭載する搭載面９ａ及びステム１０ａの主面１０ｃに接合を成す固定面９ｂを有する。搭載部材９の搭載面９ａは固定面９ｂの反対側にある。
【００５４】
図２の（ａ）部を参照すると、ステム１０ａの主面１０ｃは、第１エリア１０ｄ及び第２エリア１０ｅを有し、該主面１０ｃにおいて第１のリード端子７７ｂ及び第２のリード端子７７ｃの一方から他方に向かう方向に延在する第１基準軸ＲＡ１によって分割されて第１エリア１０ｄ及び第２エリア１０ｅになる。搭載部材９は、第１基準軸ＲＡ１を横切って第１エリア１０ｄから第２エリア１０ｅにわたって延在する。搭載部材９は、第１領域９ｃ、第２領域９ｄ及び第３領域９ｅを含む。第１領域９ｃ、第２領域９ｄ及び第３領域９ｅは、ステム１０ａの主面１０ｃの上において第１基準軸ＲＡ１に交差する方向に延在する第２基準軸ＲＡ２の延在方向に順に配列されている。第１領域９ｃは第２領域９ｄの幅より大きい幅を有する部分を含む。例えば、第２領域９ｄの幅における最大値は第１領域９ｃの幅における最大値より小さい。また、例えば、第２領域９ｄの幅における最小値は第１領域９ｃの幅における最大値より小さい。半導体レーザ素子１１はサブマウント３を介して搭載部材９上に位置する。半導体レーザ素子１１はサブマウント３を介して搭載部材９の第１領域９ｃ及び第２領域９ｄの少なくともいずれか一方の上に位置し、或いは、半導体レーザ素子１１はサブマウント３を介して搭載部材９の第３領９ｅ域及び第２領域９ｄの少なくともいずれか一方の上に位置する。半導体レーザ素子１１はサブマウント３を介して搭載部材９の第２領域９ｄ上に位置する。搭載部材９の第３領域９ｅは第２領域の幅９ｄ以上の幅を有する部分を含む。第３領域９ｅは第２領域９ｄの幅より大きい幅を有する部分を含んでいても良い。例えば、第２領域９ｄの幅における最大値は第３領域９ｅの幅における最大値より小さい。また、例えば、第２領域９ｄの幅における最小値は第３領域９ｅの幅における最大値より小さい。
【００５５】
この光モジュール１によれば、半導体レーザ素子１１はサブマウント３上に搭載されており、このサブマウント３は搭載部材９の搭載面９ａ上に搭載される。搭載部材９の固定面９ｂはステム１０ａの主面１０ｃに接合を成すと共に、搭載部材９の搭載面９ａは固定面９ｂの反対側にある。半導体レーザ素子１１からの熱はサブマウント３を介して搭載部材９に伝わる。
【００５６】
第１領域９ｃ、第２領域９ｄ及び第３領域９ｅを含む搭載部材９を用いるとき、搭載部材９の第１領域９ｃは、半導体レーザ素子１１がサブマウント３を介して位置する第２領域９ｄの幅より大きい幅を有する部分を含むと共に、第３領域９ｅは該第２領域９ｄの幅以上の幅を有する部分を含む。半導体レーザ素子１１からの熱はサブマウント３を介して搭載部材９の第２領域９ｄに伝わった後に、この第２領域９ｄの幅より大きい幅を有する部分を有する第１領域９ｃ及び／又は第３領域９ｅに拡散していく。これ故に、半導体レーザ素子１１からの熱は、搭載部材９の第２領域９ｄから第１領域９ｃ及び第３領域９ｅに伝搬することに加えて、第２領域９ｃの幅より大きい幅を有する部分を含む第１領域９ａ、第３領域９ｅからもステム１０ａに放熱される。したがって、この光モジュール１は、ステム１０ａを用いる実装において半導体レーザ素子１１に良好な放熱性を提供できる。
【００５７】
光モジュール１では、半導体レーザ素子１の活性層はIII族窒化物半導体からなることができる。III族窒化物半導体レーザ素子がその動作時に比較的大きな発熱を示すので、III族窒化物半導体レーザ素子に好適に適用される。
【００５８】
光モジュール１はサブマウント３及び半導体レーザ素子１１を含む。サブマウント３は、搭載面３ａ及び裏面３ｂを有する。サブマウント３の材料は、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンド等からなる。サブマウント３の搭載面３ａは、デバイスを搭載するように設けられる。サブマウント３の厚みは例えば１００μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましい。サブマウント３の熱伝導率は例えば１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。サブマウント３の搭載面３ａには、必要な場合には、電極３ｃが設けられることができる。サブマウント３の搭載面３ａは半導体レーザ素子１１といった窒化物半導体発光素子を搭載する。
【００５９】
搭載部材９は金属製であり、また搭載部材９の熱伝導率はサブマウント３の熱伝導率より大きいことが好ましい。搭載部材９は、例えば、銅、及び銅を含む合金のいずれかを含むことが好適である。この光モジュール１によれば、搭載部材９が、銅を含む合金及び銅のいずれかを含むので、サブマウント３から搭載部材９を介してステム１０ａへの放熱が良好になる。また、搭載部材９は、銅タングステン及び銅モリブデンのいずれかを含むことが好適である。この光モジュール１によれば、搭載部材９が銅タングステン及び銅モリブデンのいずれかを含むので、ヒートシンクから搭載部材を介してステムへの放熱が優れる。
材料名、熱伝導率。
銅：３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）。
銅タングステン：２３０〜２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）。
銅モリブデン：１６０〜２９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）。
熱伝導率は例えば１６０（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、また熱伝導率は例えば２３０（ｍ・Ｋ）以上であることが更に好ましい。
【００６０】
ステム１０ａでは、ベース７７ａは金属であり、この金属は例えば鉄（Ｆｅ）等であることができる。ベース７７ａは、表面（主面１０ｃ）から裏面へ向かう方向に延在する貫通孔を含み、リード端子７７ｂ、７７ｃの各々は貫通孔に支持される。リード端子７７ｂ、７７ｃと貫通孔との間には封止材（封止ガラス）で満たされている。搭載部材９は、リード端子７７ｂ、７７ｃのための貫通孔を避けると共にリード端子７７ｂとリード端子７７ｃとの間に延在する。この実施例では、第２領域９ｄは２つの貫通孔の開口間に位置する部分として規定されている。光モジュール１では、金属製のベース７７ａ上の搭載部材９の上面上に搭載される半導体レーザ素子１１は、サブマウント３に導電性接着剤を介してしっかりと固定される。半導体レーザ素子１１は、リッジ構造を有することができるが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。ステム１０ａ上には、半導体レーザ素子１１からの光を外部に提供するためのレンズ７４を保持するレンズキャップ１０ｂが設けられ、ステム１０ａ及びレンズキャップ１０ｂは同軸型パッケージを構成する。光モジュール１では、ステム１０ａ及びキャップ１０ｂは、サブマウント３、搭載部材９及び半導体レーザ素子１１を収容するキャビティを提供する。
【００６１】
図２の（ｂ）部を参照すると、半導体レーザ素子１１は、半導体レーザ素子１１からのレーザ光の進行方向を変える光学部品（例えばミラー７５）を介してキャップ１０ｂの光学窓に光学的に結合されていることが好適である。この光学部品は搭載部材９上に搭載されている。
【００６２】
当該光モジュール１では、この光学部品は、半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光ＬＢ１を反射してキャップ１０ｂのレンズ７４に提供するミラー７５を含むことができる。ミラー７５は、搭載部材９の第２領域９ｄ（例えば、ステム１０ａのほぼ中央）に設けられる。
【００６３】
搭載部材９の熱伝導率はステムベースの熱伝導率より大きいことが好ましい。金属製のベース７７ａは例えば鉄製であり、レンズキャップ１０ｂの金属部分も鉄製である。搭載部材９は、既に説明したように、例えば熱伝導性に優れた例えば銅製である。リード端子７７ｂは、ボンディングワイヤ７９ｂを介して半導体レーザ素子１１の電極（例えばカソード電極）に接続される。リード端子７７ｃは、サブマウント３の搭載面３ａ上の電極層３ｃにボンディングワイヤ７９ｃを介して接続される。例えば、ステム１０ａは金属製のベース７７ａに接続される追加のリード端子を含むことができる。
【００６４】
この光モジュール１では、半導体レーザ素子１１は、光学部品に光学的に結合され、またキャップの光学窓に光学的に結合される。半導体レーザ素子１１は、そのレーザ光ＬＤ１が光学部品を介して進行方向を変えてキャップの光学窓（例えばレンズ７４）に向けて進む。半導体レーザ素子１１は、ステム１０ａの主面１０ｃに平行な方向に延在する平面に沿って光を出射するように、搭載部材９上に配置される。半導体レーザ素子１１からの熱は、サブマウント３を伝搬した後に、サブマウント３の熱伝導率より大きい熱伝導率の搭載部材９をその厚さ方向及びその延在方向に伝搬していく。
【００６５】
光モジュール１では、半導体レーザ素子１１はエピダウン形態（例えばｐダウン形態）でサブマウント３の主面（搭載面３ａ）に実装されていることが好ましい。エピダウン形態での実装は、発光に起因して発熱する活性層からの熱をヒートシンクに伝えることができる。
【００６６】
引き続き、搭載部材９について説明する。図３は、ステム１０ａ及び搭載部材９を示す上面図である。
【００６７】
図３を参照すると、光モジュール１の一形態では、搭載部材９の幅は第１基準軸ＲＡ１上において第１の値Ｗ１を有する。搭載部材９は、該搭載部材９の幅（第１基準軸ＲＡ１の延在方向に関する長さ）が第１基準軸ＲＡ１上の点から第２基準軸ＲＡ２の延在方向に第１基準軸ＲＡ１から離れるにつれて単調に変化する部分９ｆ、９ｇを有することができる。搭載部材９では、この部分９ｆ（９ｇ）における最大幅ＷＭＡＸ１（ＷＭＡＸ２）は第１の値Ｗ１より大きい。この形態では、搭載部材９は、搭載部材９の幅が単調に変化する部分９ｆ（９ｇ）を有しており、また搭載部材９の部分９ｆ（９ｇ）における最大幅ＷＭＡＸ１（ＷＭＡＸ２）が第１の値Ｗ１より大きいので、搭載部材９とステム１０ａとの接合面積を大きくできる。
【００６８】
光モジュール１の一形態では、ベース７７ａは第１開口７７ｄを有しており、この第１開口７７ｄはステム１０ａの主面１０ｃから裏面に貫通する。第１リード端子７７ｂは第１開口７７ｄを通過し、第１リード端子７７ｂは封止材７７ｆを介してベース７７ａに支持されている。搭載部材９の側面９ｈは、ある値以上の距離（例えば０．１ｍｍ）で第１開口７７ｄのエッジから離れるように延在する曲面を含むことが好ましい。搭載部材９の側面９ｈが曲面からなるとき、第１開口７７ｄを避けながら、二次元的な熱の広がりを可能にすると共に搭載部材９とステム１０ａとの接合面積を大きくできる。
【００６９】
光モジュール１の一形態では、ステム１０ａの主面１０ｃは、凸状曲線の縁を有する。搭載部材９の側面９ｉは、ある値以上の距離（例えば１ｍｍ）でステム１０ａの主面１０ｃの縁１０ｆから離れているように第１エリア１０ｄに延在する凸状の曲面を有することが好適である。搭載部材９の側面９ｉが凸状の曲面を有するとき、ステム１０ａの主面１０ｃ内において、搭載部材９がキャップ１０ｂから隔置されるようにして、二次元的な熱の広がりを可能にすると共に搭載部材９とステム１０ａとの接合面積を大きくできる。
【００７０】
光モジュール１の一形態では、ステム１０ａのベース７７ａは第２開口７７ｅを有しており、第２開口７７ｅはステム１０ａの主面１０ｃから裏面に貫通する。第２リード端子７７ｃは第２開口７７ｅを通過し、第２リード端子７７ｃは封止材７７ｆを介してベース７７ａに支持されている。ステム１０ａの主面１０ｃは曲線状の縁１０ｇを有する。搭載部材９の側面は、第１曲面９ｊ及び第２曲面９ｋを有することが好ましい。第１曲面９ｋは、ある値以上の距離で第２開口７７ｅの縁から離れているように第２エリア１０ｅで延在しており、第２曲面９ｋはある値以上の距離でステム１０ａの主面１０ｃの縁１０ｇから離れているように第２エリア１０ｅで延在する。この光モジュール１によれば、搭載部材９の側面が曲面９ｋを含むので、第２開口７７ｅを避けながら、二次元的な熱の広がりを可能にすると共に搭載部材９とステム１０ａとの接合面積を大きくできる。また、搭載部材９の側面が凸状の曲面９ｊを有するとき、ステム１０ａの主面１０ｃ内において、搭載部材９がキャップ１０ｂから隔置されるようにして、二次元的な熱の広がりを可能にすると共に搭載部材９とステム１０ａとの接合面積を大きくできる。
【００７１】
光モジュール１の一形態では、図４の（ａ）部を参照すると、第１のリード端子７７ｂ及び第２のリード端子７７ｃは、それぞれ、ベース７７ａの上面から突出した第１のリード端子部７７ｂ及び第２のリード端子部７７ｃを有する。また、図４の（ｂ）部を参照すると、搭載部材９は、サブマウント３に接合を成すための第１部分９ｍと、該第１部分９ｍに隣接する第２部分９ｎとを含む。搭載部材９の第１部分９ｍの厚さＤ３は第１のリード端子部７７ｂの高さＨ１より小さいことが好ましく、例えば第１のリード端子部７７ｂの高さＨ１及び第２のリード端子部７７ｃの高さＨ２の高くない方の高さより小さい。搭載部材９の第１部分９ｍの厚さＤ３を第１のリード端子部７７ｂの高さＨ１より小さくして熱の伝搬経路を短縮すると共に、第１部分９ｍに隣接する第２部分９ｎにも熱が伝搬する。搭載部材９は、搭載部材９とステム１０ａとの接合面積の拡大と熱の拡散とを可能にして熱の伝搬を促進できる。例えば、第１のリード端子部７７ｂの高さＨ１は第２のリード端子部７７ｃの高さＨ２以下であることができる。
【００７２】
図４の（ｂ）部を参照すると、光モジュール１の一形態では、搭載部材９は、ステム１０ａの主面１０ｃ上において第１基準軸ＲＡ１の方向に設けられた第１凹部８ｃ及び第２凹部８ｄを含むことが好ましい。これにより、リード端子のための開口７７ｄ、７７ｅを避けながら、搭載部材９とステム１０との接合面積の拡大と熱の伝達の促進を可能にする。また、搭載部材９は、ステム１０ａの主面１０ｃ上において第２基準軸ＲＡ２の方向に設けられた第１凸部８ａ及び第２凸部８ｂを含むことが好適である。これにより、搭載部材９とステム１０との接合面積を大きくできる。さらに、第１凹部８ｃ及び第２凹部８ｄが第１基準軸ＲＡ１の方向に配列されると共に第１凸部８ａ及び第２凸部８ｂが第２基準軸ＲＡ２の方向に配列されるように、搭載部材９がステム１０ａの主面１０ｃ上に配置されるとき、リード端子７７ｂ、７７ｃを避けながら、搭載部材９とステム１０ａとの接合面積の増大と熱の横拡がりの促進とを可能にする。
【００７３】
光モジュール１の一形態では、搭載部材９は金属板からなることが好ましい。搭載部材９が金属板からなるとき、半導体レーザ素子１１からの熱を板状の部材を用いて広く伝搬させることができる。ステム１０ａのより多くの領域を積極的に放熱に利用できる。
【００７４】
或いは、搭載部材９の別の形態は、半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光を反射するためのミラーを更に含むことができる。この搭載部材のミラーが、半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光を反射して、反射光がキャップ１０ｂのレンズに向かう。
【００７５】
本実施例では、光モジュール１はステム１０ａ上に搭載される。半導体レーザ素子１１はいわゆるｐダウン形態でサブマウント３の搭載面３ａに実装されることができる。ｐダウン形態では、半導体レーザ素子１１のアノードがサブマウントの搭載面３ａに向く。アノードには、カソードに対してプラスの電位にある。
【００７６】
光モジュール１（又は窒化物半導体レーザ装置）は半導体レーザ素子１１とサブマウント３との間に設けられる接着部材（図１における部材６）を更に備えることができる。接着部材は、半導体レーザ素子１１をサブマウント３の搭載面３ａに実装するために用いられる。接着部材６は導電性を有する。半導体レーザ素子１１をサブマウント３の搭載面３ａに実装する際に、半導体レーザ素子１１が加熱される。この加熱は、半導体レーザ素子１１の電極１５の電気特性の劣化及び変動の原因になる可能性がある。好適な実施例では、接着部材６は、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＢｉＳｎの少なくともいずれかであることが好ましい。ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＢｉＳｎは、低い融点を有するので、実装の際の熱に起因する電極特性の劣化を低減できる。一実施例では、半導体レーザ素子１１は搭載部品に半田材を介して固定されており、この半田材は、高い信頼性を提供できるＡｕＳｎを含むことが好ましい。
【００７７】
サブマウント３はデバイスを搭載するための搭載面３ａを有する。サブマウント３の熱膨張係数は２．５×１０−６／Ｋ以上６．５×１０−６／Ｋ以下の範囲にあることができる。熱膨張係数におけるこの範囲の値は、窒化物半導体の熱膨張係数である３×１０−６／Ｋ以上６×１０−６／Ｋに近いので好ましい。
【００７８】
半導体レーザ素子１１はサブマウント３の電極３ｃ上に位置し、ｐダウン実装の例では、窒化物半導体発光素子のアノードが電極３ｃに接着される。電極３ｃは金属層を含む。電極３ｃをボンディングワイヤといった導電部材を介してリード端子に接続されていても良い。また、窒化物半導体発光素子１１のカソードは、ボンディングワイヤといった導電部材を介してステムのリード端子に接続されていても良い。半導体レーザ素子１１は、接着部材９によりサブマウント３の電極３ｃに固定されていることが好ましい。
【００７９】
図５は、本実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図面である。図５を参照すると、窒化物からなる半導体発光素子が示され、また半導体発光素子として、III族窒化物からなる半導体レーザ素子１１が示される。光モジュール１０は半導体レーザ素子１１を含む。半導体レーザ素子１１は、レーザ構造体１３及び電極１５、４１を含む。
【００８０】
半導体レーザ素子１１には、リッジ型の構造を適用される。III族窒化物半導体レーザ素子１１は、レーザ構造体１３及び電極１５を備える。レーザ構造体１３は、III族窒化物半導体からなるエピタキシャル半導体積層（以下、「半導体積層」と記す）１９を搭載する基板１７を含む。半導体積層１９は基板１７の主面１７ａ上に設けられる。電極１５は半導体積層１９上に設けられる。基板１７は、六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなり、また主面１７ａ及び裏面１７ｂを有する。また、基板１７の主面１７ａは、基板１７の窒化ガリウム系半導体のｃ軸に直交する第１基準面（例えば面Ｓｃ）に対して傾斜を成し、またｃ面の極性と異なる極性特性を有することができ、又はｃ面の極性を有していてもよい。半導体積層１９は活性層２５を含み、一実施例では、活性層２５は、III族窒化物半導体レーザ素子１１の発振波長が４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にあるように設けられる。半導体積層１９におけるｃ軸（ベクトルＶＣの方向に向く軸）は基板１７の主面１７ａに対する法線軸ＮＸに対して傾斜する。
【００８１】
この光モジュール１によれば、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内の発振波長は、半導体レーザ素子１１に高い投入電力を必要とする。
【００８２】
光モジュール１では、半導体レーザ素子１１の基板１７は、窒化ガリウム系半導体からなることができ、例えばＧａＮからなることが好ましい。
【００８３】
半導体レーザ素子１１の一形態では、基板１７の窒化ガリウム系半導体の主面は、ｃ面又はｃ面から僅かなオフ角を有していても良い。或いは、半導体レーザ素子１１の別の形態では、基板１７の窒化ガリウム系半導体のｃ軸（ベクトルＶＣ）は、該III族窒化物半導体のｃ軸からａ軸又はｍ軸の方向へ傾斜を成すことができる。III族窒化物の半導体レーザ素子１１がａ軸又はｍ軸の方向に傾斜したｃ軸の基板１７を用いて作製されるとき、III族窒化物半導体レーザ素子１１は異方的な熱膨張係数を有する。この半導体レーザ素子では、半導体積層１９は、電極１５が接触を成すｐ型III族窒化物半導体（例えば「層３３」）を含み、基板１７の主面１７ａは、第１基準面（例えばＳｃ）に対して１０度以上の角度で傾斜することが好ましい。この光モジュール１０及び窒化物半導体レーザ装置１によれば、半導体積層１９が基板１７の主面１７ａ上に設けられるので、電極１５とｐ型窒化ガリウム系半導体層との接合面３０ａも基準面（例えば面Ｓｃ）に対して１０度以上の角度で傾斜する。また、接合面３０ａも基準面（例えば面Ｓｃ）に対して１７０度以下の角度で傾斜する。
【００８４】
基板１７の半極性面１７ａが該六方晶系窒化ガリウム系半導体のｃ軸に対してｍ軸の方向に６３度以上８０度以下の範囲内の角度ＡＬＰＨＡで傾斜するとき、電極１５と該電極１５が接触を成すｐ型コンタクト層３３との界面３０ａも、上記の角度ＡＬＰＨＡで傾斜する。
【００８５】
上記の角度範囲では、III族窒化物半導体レーザ素子１１のｐ側の電極１５は、電流−電圧特性の劣化を引き起こしやすい。電流−電圧特性の劣化の一例では、良好なオーミック特性が失われて、電極１５の電流−電圧特性がショットキー特性又はショットキー特性に近い特性を示すように劣化する。このような電極特性劣化は、発明者の知見によれば、窒化ガリウム系半導体の半極性面上に形成される電極１５において顕著に生じる。III族窒化物半導体レーザ素子１１が、例えば電極形成のためのプロセスによる熱ストレスにさらされるとき、電極１５の電流−電圧特性は容易に劣化してしまう。しかしながら、高い熱伝導性を有する搭載部材９を用いた実装形態では、実装後の電極の特性劣化（つまり、熱劣化）を低減できる。
【００８６】
図５を参照すると、電極１５は、レーザ構造体１３の半導体積層１９上に設けられる。半導体積層１９は、第１のクラッド層２１と、第２のクラッド層２３と、活性層２５とを含む。第１のクラッド層２１は、第１導電型のIII族窒化物半導体領域（例えばｎ型III族窒化物半導体領域やｎ型窒化ガリウム系半導体）からなり、例えばｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。第２のクラッド層２３は、第２導電型のIII族窒化物半導体領域（例えばｐ型III族窒化物半導体領域やｐ型窒化ガリウム系半導体）からなり、例えばｐ型ＡｌＧａＮ、ｐ型ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。活性層２５は、第１のクラッド層２１と第２のクラッド層２３との間に設けられる。活性層２５は窒化ガリウム系半導体層を含み、この窒化ガリウム系半導体層は例えば井戸層２５ａである。活性層２５は窒化ガリウム系半導体からなる障壁層２５ｂを含み、井戸層２５ａは障壁層２５ｂの間に設けられており、これら層２５ａ、２５ｂは交互に配列されている。井戸層２５ａは、例えばＩｎＧａＮ等からなり、障壁層２５ｂは例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。活性層２５は量子井戸構造を含むことができる。第１のクラッド層２１、第２のクラッド層２３及び活性層２５は、半極性の主面１７ａの法線軸ＮＸに沿って配列されている。半極性の主面１７ａの利用により、波長４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の光の発生に好適である。この窒化物半導体レーザ装置１及び光モジュール１０によれば、III族窒化物半導体レーザ素子１１は、緑色及びその隣接色の光を示す上記波長範囲内のレーザ発振を提供できる。また、半導体レーザ素子１１では、活性層２５は５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲に発振波長を有するように設けられることが好ましい。この窒化物半導体レーザ装置１及び光モジュール１０によれば、半導体レーザ素子１１は、緑色光を示す上記波長範囲内のレーザ発振を提供できる。
【００８７】
本実施例における半導体レーザ素子１１では、六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸の方向に傾斜している。これ故に、レーザ構造体１３は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるｍ−ｎ面に交差する第１の端面２７及び第２の端面２９を含む。なお、六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は六方晶系III族窒化物半導体のａ軸の方向に傾斜していることができ、この傾斜のとき、レーザ構造体１３の第１の端面２７及び第２の端面２９は、六方晶系III族窒化物半導体のａ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるａ−ｎ面に交差し、へき開面ではない割断面からなる。或いは、第１の端面２７及び第２の端面２９は、基板１７の主面１７ａとｍ−ｎ面（又はａ−ｎ面）との両方に直交する面に交差していてもよい。
【００８８】
図５には、直交座標系Ｓ及び結晶座標系ＣＲが描かれている。法線軸ＮＸは、直交座標系ＳのＺ軸の方向に向く。主面１７ａは、直交座標系ＳのＸ軸及びＹ軸により規定される所定の平面に平行に延在する。また、代表的なｃ面Ｓｃが描かれている。基板１７の六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸の方向に法線軸ＮＸに対してゼロより大きい角度ＡＬＰＨＡで傾斜している。
【００８９】
半導体レーザ素子１１は、絶縁膜３１を更に備える。絶縁膜３１はレーザ構造体１３の半導体積層１９の表面１９ａを覆っており、半導体積層１９は絶縁膜３１と基板１７との間に位置する。基板１７は六方晶系III族窒化物半導体からなる。絶縁膜３１は開口３１ａを有し、開口３１ａは半導体積層１９の表面１９ａと上記のｍ−ｎ面との交差線の方向に延在し、例えばストライプ形状を成す。電極１５は、開口３１ａを介して半導体積層１９の表面１９ａ（例えば第２導電型のコンタクト層３３）に接触を成しており、上記の交差線の方向に延在する。半導体レーザ素子１１では、レーザ導波路は、第１のクラッド層２１、第２のクラッド層２３及び活性層２５を含み、また上記の交差線方向に延在する。電極１５及び絶縁膜３１上には、パッド電極１６が設けられていてもよい。
【００９０】
基板１７の主面１７ａは六方晶系窒化ガリウム系半導体からなり、基板１７の主面１７は該六方晶系窒化ガリウム系半導体のｃ軸に対して傾斜した半極性面を有する。半導体積層１９は基板１７の主面１７ａ上にエピタキシャルに成長された複数の半導体層２１、２０、２３、３３を含む。この窒化物半導体レーザ装置によれば、六方晶系窒化ガリウム系半導体の半極性面上に半導体積層を作製可能である。基板１７の主面１７ａは六方晶系窒化ガリウムからなることが好ましい。この窒化物半導体レーザ装置１によれば、良好な結晶品質のＧａＮ上に半導体積層を作製可能である。
【００９１】
半導体レーザ素子１１では、既に説明したように、ｃ軸がｍ軸の方向に傾斜するとき、第１の端面２７及び第２の端面２９は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるｍ−ｎ面に交差する（或いは、ｃ軸がａ軸の方向に傾斜するとき、第１の端面２７及び第２の端面２９は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるａ−ｎ面に交差する）。半導体レーザ素子１１のレーザ共振器は第１及び第２の端面２７、２９を含み、第１の端面２７及び第２の端面２９の一方から他方への導波路軸の方向に、レーザ導波路（導波路構造）が延在している。レーザ構造体１３は第１の面１３ａ及び第２の面１３ｂを含み、第１の面１３ａは第２の面１３ｂの反対側の面である。これらの端面は、ｃ軸の傾斜方向とレーザ導波路の延在方向とに応じて、へき開面或いは割断面であることができる。半導体レーザ素子１１は、基板上に設けられ活性層を含む導波路構造が基板主面上に延在する端面出射型であることができる。半導体レーザ素子１１は、ステム１０ａの主面１０ｃと水平方向を向いて設置されることができ、水平方向にレーザ光を発生する。第１及び第２の端面２７、２９は、第１の面１３ａのエッジ１３ｃから第２の面１３ｂのエッジ１３ｄまで延在する。本実施例では、レーザ導波路はｎ−ｍ面にそって延在しており、第１及び第２の端面２７、２９は、ｃ面、ｍ面又はａ面といったこれまでのへき開面とは異なり、光共振器のための割断面からなる。基板１７は、例えばＧａＮ等からなることができる。該窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、共振器として利用可能な端面２７、２９を得ることができる。
【００９２】
この半導体レーザ素子１１によれば、レーザ共振器を構成する第１及び第２の端面２７、２９がｍ−ｎ面に交差する。これ故に、ｍ−ｎ面と半極性面１７ａとの交差線の方向に延在するレーザ導波路を設けることができる。これ故に、半導体レーザ素子１１は、低しきい値電流を可能にするレーザ共振器を有することになる。
【００９３】
第１及び第２の端面２７、２９の少なくとも一方、又はそれぞれに設けられた誘電体多層膜４３ａ、４３ｂを更に備えることができる。これらの端面２７、２９にも端面コートを適用できる。誘電体多層膜４３ａ、４３ｂにより、端面コートにより反射率を調整できる。
【００９４】
半導体レーザ素子１１は、ｎ側光ガイド層３５及びｐ側光ガイド層３７を含む。ｎ側光ガイド層３５は、第１の部分３５ａ及び第２の部分３５ｂを含み、ｎ側光ガイド層３５は例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。ｐ側光ガイド層３７は、第１の部分３７ａ及び第２の部分３７ｂを含み、ｐ側光ガイド層３７は例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。キャリアブロック層３９は、例えば第１の部分３７ａと第２の部分３７ｂとの間に設けられる。
【００９５】
半導体レーザ素子１１は、窒化ガリウム系半導体からなる主面上に設けられた光ガイド層３５と活性層２５との界面３０ｂは、窒化ガリウム系半導体のｃ軸と窒化ガリウム系半導体のｍ軸とによって規定されるｃ−ｍ面に直交している。活性層２５と光ガイド層３５との界面３０ｂは、ｃ軸の方向を示すｃ軸ベクトルからｍ軸の方向を示すｍ軸ベクトルに向かう方向に、ｃ軸に直交するｃ面から角度ＡＬＰＨＡの傾斜を成していることができる。本実施の形態に係る実装形態が有効ば半極性面の一形態は、例えば上記の界面がｃ軸ベクトルからｍ軸ベクトルに向かう方向にｃ面から傾斜する。
【００９６】
基板１７の裏面１７ｂには別の電極４１が設けられ、電極４１は例えば基板１７の裏面１７ｂを覆っている。上記の光ガイド層３５、３７及び活性層２５は、発光層２０を構成する。
【００９７】
半導体積層１９は光ガイド層３５を含み、光ガイド層３５は活性層２５と接触を成し、活性層２５と光ガイド層３５との界面３０ｂは、窒化ガリウム系半導体のｃ軸に直交するｃ面から角度ＡＬＰＨＡの傾斜を成すことができる。活性層２５と光ガイド層３５との界面３０ｂが上記の傾斜を成すとき、III族窒化物半導体レーザ素子１１では、角度ＡＬＰＨＡは活性層２５の面方位を規定する。例えば、角度ＡＬＰＨＡが６３度以上８０度未満の範囲にあるとき、III族窒化ガリウム系半導体レーザ素子が長波長の発光を可能にする。また、上記の角度は緑色及びその隣接波長の光を生成するIII族窒化物半導体レーザの作製に好適である。
【００９８】
半導体レーザ素子１１では、半導体積層１９は、第１導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層２１、３５ａ）、発光層２０及び第２導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層３７ａ、２３、３３）を含む。第１導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層２１、３５ａ）、発光層２０及び第２導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層３７ｂ、２３、３３）は法線軸ＮＸの方向に順に配列されている。電極１５は、第２導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層３７ａ、２３、３３）の主面に接触を成す。第１導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層２１、３５ａ）、発光層２０及び第２導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層３７ｂ、２３、３３）は、それぞれ、法線軸ＮＸに直交する第１〜第３の基準平面Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に沿って延在する。
【００９９】
光モジュール１では、基板１７が半導体レーザ素子１１の半導体積層１９とサブマウント３との間に設けられている。この光モジュール１では、いわゆるｐダウン形態で半導体レーザ素子１１が実装される。基板１７が活性層２５に比べてサブマウント３の主面３ａから離れている。光モジュール１は、半導体レーザ素子１１の電極（例えば電極１５）とサブマウント３の主面３ａとの間に位置する（例えば、半田）接着部材７を介して熱的プロセスを介して形成される接合を含む。
【０１００】
光モジュール１では、無極性又は半極性の主面１７ａは、該六方晶系窒化ガリウム系半導体のｃ軸に対して１０度以上１７０度以下の範囲内の角度ＡＬＰＨＡで傾斜していることが好ましい。この光モジュール１によれば、上記の角度範囲においては、緑色領域の発光に適した活性層を作製するうことができる。極性の主面１７ａは０度以上１０度以下の範囲内にあることができる。
【０１０１】
基板１７の半極性の主面１７ａが該六方晶系窒化ガリウム系半導体のｃ軸に対してｍ軸の方向に１０度以上１７０度以下の範囲内の角度ＡＬＰＨＡで傾斜するとき、活性層２５の発光のピーク波長は５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることができる。III族窒化物半導体レーザ素子１１の半導体積層１９がｃ面ではない主面１７ａ上に作製されるので、このIII族窒化物半導体レーザ素子１１は上記の波長範囲の発光（例えば緑色の発光）を提供できる。
【０１０２】
半導体レーザ素子１１では、基板１７がIII族窒化物の半極性主面１７ａを有する。また、半導体レーザ素子１１のエピタキシャル層構造は、基板１７の半極性主面１７ａ上に設けられ、III族窒化物半導体からなる活性層を含むことが好ましい。この半導体レーザ素子１１は、半極性面１７ａ上に作製される。この発光素子の発光には、大きな電力の投入が必要であり、これ故に動作の際の熱を光モジュールの外部に排出することが大切である。III族窒化物半導体光素子の動作中における温度を低減できることは、更なる大きな電力の投入を避けることができ、動作性能の低下を低減できる。
【０１０３】
半導体レーザ素子１１のなかでも、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲の発振波長を有するIII族窒化物レーザダイオードでは動作時の発熱が比較的大きい。この光モジュール１は、このレーザダイオードに好適に適用される。また、半導体レーザ素子１１の発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。III族窒化物半導体レーザ素子のなかでも、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲の発振波長は、緑色近傍の波長範囲にあり、このレーザダイオードでは動作時の発熱が比較的大きい。この光モジュール１は、このIII族窒化物レーザダイオードに好適に適用される。さらに、半導体レーザ素子１１の発振波長は５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。III族窒化物半導体レーザ素子のなかでも、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲の発振波長は、ちょうど緑色の波長範囲にあり、このレーザダイオードでは動作時の発熱が比較的大きい。この光モジュール１は、このレーザダイオードに好適に適用される。
【０１０４】
（実施例１）
窒化物半導体レーザ装置の一実施例を説明する。III族窒化物半導体レーザ素子を準備する。本実施例では、III族窒化物半導体レーザ素子を以下の工程により形成することによって準備する。
【０１０５】
（III族窒化物半導体レーザ素子の作製）
図６に示すレーザダイオード構造を作製する。ｃ軸がｍ軸方向に７５度オフしたＧａＮウエハ９０を準備した。このＧａＮウエハ９０の主面の面方位は｛２０−２１｝面である。ＧａＮウエハ９０を成長炉に配置した後に、アンモニア及び水素の雰囲気中で熱処理を行う。熱処理温度は摂氏１１００度であり、熱処理時間は約１０分である。熱処理の後に、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（８．２μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）、ＳｉＨ４を成長炉に供給して、クラッド層のためのｎ型ＡｌＧａＮ層９１をＧａＮウエハ９０上に摂氏１１５０度で成長する。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１の厚さは２３００ｎｍである。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１の成長速度は４６．０ｎｍ／分である。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１のＡｌ組成は０．０４である。
【０１０６】
次いで、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）、ＳｉＨ４を成長炉に供給して、ｎ型ＡｌＧａＮ層９１上にｎ型ＧａＮ層９２を摂氏１１５０度で成長する。ｎ型ＧａＮ層９２の厚さは５０ｎｍである。ｎ型ＧａＮ層９２の成長速度は５８．０ｎｍ／分である。ＴＭＧ（２４．４μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（４．６μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープＩｎＧａＮ層９３ａをｎ型ＧａＮ層９４上に摂氏８４０度で成長する。ｎ型ＩｎＧａＮ層９３ａの厚さは６５ｎｍである。ｎ型ＩｎＧａＮ層９３ａの成長速度は６．７ｎｍ／分である。アンドープＩｎＧａＮ層９３ａのＩｎ組成は０．０５である。次いで活性層９４を形成する。ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（２９．０μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＩｎＧａＮ井戸層を摂氏７４５度で成長する。ＩｎＧａＮ層の厚さは３ｎｍである。ＩｎＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分である。
【０１０７】
次いで、成長炉の温度を摂氏７４５度に維持しながら、ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（０．３μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＧａＮ層をＩｎＧａＮ層上に摂氏７４５度で成長する。ＧａＮ層の厚さは１ｎｍである。ＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分である。アンドープＧａＮ層を成長した後に、成長炉の温度を摂氏７４５度から摂氏８７０度に変更する。ＴＭＧ（２４．４μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（１．６μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、障壁層のためのアンドープＩｎＧａＮ層をアンドープＩｎＧａＮ井戸層上に摂氏８７０度で成長する。ＩｎＧａＮ層の厚さは１５ｎｍである。ＩｎＧａＮ層の成長速度は６．７ｎｍ／分である。アンドープＩｎＧａＮ層のＩｎ組成は０．０２である。
【０１０８】
次いで、成長炉の温度を摂氏８７０度から摂氏７４５度に変更する。この後に、ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（２９．０μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＩｎＧａＮ井戸層をＩｎＧａＮ層上に摂氏７４５度で成長する。ＩｎＧａＮ層の厚さは３ｎｍである。ＩｎＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分である。アンドープＩｎＧａＮ層のＩｎ組成は０．２５である。
【０１０９】
井戸層及び障壁層の成長を２回繰り返して行う。この後に、ＴＭＧ（１３．０μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（４．６μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープＩｎＧａＮ層９３ｂを活性層９４上に摂氏８４０度で成長する。ＩｎＧａＮ層９３ｂの厚さは６５ｎｍである。ＩｎＧａＮ層９３ｂの成長速度は６．７ｎｍ／分である。次いで、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＧａＮ層９６をＩｎＧａＮ層９３ｂ上に摂氏１１００度で成長する。ＧａＮ層９６の厚さは５０ｎｍである。ＧａＮ層９６の成長速度は５８．０ｎｍ／分である。アンドープＩｎＧａＮ層９３ｂのＩｎ組成は０．０５である。
【０１１０】
次いで、ＴＭＧ（１６．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（２．８μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）、Ｃｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＡｌＧａＮ層９７をＧａＮ層９６上に摂氏１１００度で成長する。ＡｌＧａＮ層９７の厚さは２０ｎｍである。ＡｌＧａＮ層９７の成長速度は４．９ｎｍ／分である。ｐ型ＡｌＧａＮ層９７のＡｌ組成は０．１５である。ＴＭＧ（３６．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（３．０μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）、Ｃｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＡｌＧａＮ層９８をｐ型ＡｌＧａＮ層９７上に摂氏１１００度で成長する。ＡｌＧａＮ層９８の厚さは４００ｎｍである。Ａｌの組成は０．０６である。ＡｌＧａＮ層９８の成長速度は１３．０ｎｍ／分である。また、ＴＭＧ（３４．１μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）、Ｃｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＧａＮ層９９をｐ型ＡｌＧａＮ層９８上に摂氏１１００度で成長する。ＧａＮ層９９の厚さは５０ｎｍである。ｐ型ＧａＮ層９９の成長速度は１８．０ｎｍ／分である。これらの工程によってエピタキシャルウエハが作製される。
【０１１１】
このエピタキシャルウエハを用いてリッジ構造及びアノードＡＮを形成すると共に、エピタキシャルウエハを用いてカソードＣＴを形成して基板生産物を作製する。この後に、基板生産物を分離して個々のレーザダイオードを作製できる。アノード電極は、例えばリッジ構造の上面に設けられた１０マイクロメートル幅のストライプ窓を有する絶縁膜９５を介してｐ型ＧａＮ層に電気的に接続される。この基板生産物を切断して一対の共振器のための端面を形成する。６００マイクロメートルの共振器長及び２マイクロメートルのリッジ幅のレーザダイオードＬＤ０を作製する。
【０１１２】
（実施例２）
図７は、金属台座の側面上に実装される半導体レーザ素子を含む光モジュールを概略的に示す図面である。半導体レーザ素子１１は、ステム１０ａの主面１０ｃ上に設けられた金属台座７６の側面上に実装される。金属台座７６は例えば銅製である。この光モジュール７１の一形態（この実施例において垂直実装形態と呼ぶ）では、半導体レーザ素子１１からの熱は金属台座７６を介して金属ベースに伝導する。金属台座７６のサイズは例えば１ｍｍ角である。半導体レーザ素子１１は金属台座７６の側面上における高さ１００〜４００μｍの位置に実装される。図８の（ａ）部は、ステム１０ａの主面１０ｃ上におけるサブマウント３、半導体レーザ素子１１及び金属台座７６の配置を示す。ステムの材料は鉄（Ｆｅ）製であり、その熱伝導率は７１．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。ステムの径は５．６ｍｍであり、ステムの厚さは１ｍｍである。この実装形態の熱伝導シミュレーションの結果、熱抵抗は２２、７３℃／Ｗである。ここで、熱抵抗の定義は、１W投入時におけるジャンクション温度とステム外周温度の差として規定される。図８の（ｂ）部は、図７における実装形態の別の例としてステム１０ａの主面１０ｃ上における金属台座７６ａの配置を示す。この別例としてサイズ（Ｒ＝１．６ｍｍ、「Ｒ」は半径）の金属台座７６ａを用いた光モジュールの熱伝導シミュレーションの結果によれば、熱抵抗は２１、７６℃／Ｗである。
【０１１３】
しかしながら、図７に示される実装形態（金属台座の側面上に半導体レーザ素子を実装する形態）では、リード端子の配置及び半導体レーザ素子の配置の両方の制限から、金属台座の形状を変更することによる改良は限界である。
【０１１４】
図９の（ａ）部を参照すると、本実施の形態に係る搭載部材９０の一形態（この実施例において水平実装形態と呼ぶ）が示されている。上記の同様のステムが用いられており、搭載部材９０は銅製である。搭載部材９０の上面に半導体レーザ素子１１がサブマウント３を介して実装されている。搭載部材９０の厚さが０．２５ｍｍであるとき、この形態の光モジュールの熱伝導シミュレーションの結果、熱抵抗は２０、５４℃／Ｗである。また、搭載部材９０の厚さが０．５０ｍｍであるとき、この形態の光モジュールの熱伝導シミュレーションの結果、熱抵抗は２０、０４℃／Ｗである。銅（Ｃｕ）製の搭載部材９０の熱伝導率は３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。搭載部材９０のサイズは半径１．６ｍｍである。
【０１１５】
水平実装形態では、搭載部材９０の厚さが薄いけれども、半導体レーザ素子１１の水平実装の結果として、リード端子の配置に制限を加えることなしに、半導体レーザ素子の配置の制限を緩和させることができる。このため、搭載部材９０の形状を大幅に変更することが可能になる。
【０１１６】
図９の（ｂ）部を参照すると、本実施の形態に係る搭載部材９の一形態が示されている。搭載部材９０は銅製である。搭載部材９の上面に半導体レーザ素子１１がサブマウント３を介して実装されている。搭載部材９０は銅（Ｃｕ）製であり、その熱伝導率は３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。搭載部材９０の径は３．２ｍｍである。搭載部材９の平面形状は、基準軸ＲＡ１、ＲＡ２に関して線対称な形状である。
【０１１７】
図１０は、搭載部材９として用いた銅製の放熱板の厚さと熱抵抗との関係を示す。搭載部材９の厚さをゼロから３ｍｍまでの範囲で様々に変更して、光モジュールの熱伝導シミュレーションを行った。ステムは上記と同様な形態である。その結果の値を示す。
搭載部材９の厚さ、熱抵抗。
０ｍｍ      、２２．５℃／Ｗ。
０．２５ｍｍ、２０．５℃／Ｗ。
０．５０ｍｍ、２０．０℃／Ｗ。
１．００ｍｍ、２０．１℃／Ｗ。
２．００ｍｍ、２０．９℃／Ｗ。
３．００ｍｍ、２１．８℃／Ｗ。
熱伝導シミュレーションの結果、搭載部材９は、例えば０．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下の範囲である。
【０１１８】
本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の実施の形態によれば、ステムを用いる実装形態において半導体レーザ素子に良好な放熱性を提供できる光モジュールが提供される。
【符号の説明】
【０１２０】
１、７１…光モジュール、１０ａ…ステム、１０ｂ…レンズキャップ、３…サブマウント、３ａ…主面、３ｃ…電極、９…搭載部材、１１…半導体レーザ素子、１３…レーザ構造体、１３ａ…第１の面、１３ｂ…第２の面、１５…電極、１７…基板、１７ａ…主面、１７ｂ…裏面、１９…半導体積層、１９ａ…半導体領域表面、２１…第１のクラッド層、２３…第２のクラッド層、２５…活性層、２５ａ…井戸層、２５ｂ…障壁層、２７、２９…割断面、ＡＬＰＨＡ…角度、Ｓｃ…ｃ面、ＮＸ…法線軸、３１…絶縁膜、３１ａ…絶縁膜開口、３５…ｎ側光ガイド層、３７…ｐ側光ガイド層、３９…キャリアブロック層、４１…電極、４３ａ、４３ｂ…誘電体多層膜、７５…ミラー、７７ｂ〜７７ｃ…リード端子、７９ａ、７９ｂ…ボンディングワイヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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