(57)【要約】  本願明細書に開示される技術は、半導体レーザー素子の配置の自由度を確保しつつ、半導体レーザー素子からの光出力の損失を抑制することができるレーザー光源装置、および、レーザー光源装置の製造方法に関するものである。本技術に関するレーザー光源装置は、半導体レーザー素子（２）と、半導体レーザー素子（２）から出射された出射光の光軸上に設けられる光学素子（３）とを備える。光学素子（３）は、半導体レーザー素子（２）から出射されたファスト軸方向において分離されていない出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離するものである。
2017145229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザー素子（２）と、
前記半導体レーザー素子（２）から出射された出射光の光軸上に設けられる光学素子（３）とを備え、
前記光学素子（３）は、前記半導体レーザー素子（２）から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離する、
レーザー光源装置。
【請求項２】
前記半導体レーザー素子から出射された前記出射光は、ファスト軸方向に広がる成分を有し、
前記半導体レーザー素子（２）からの前記出射光のうちの、ファスト軸方向における第１の方向に広がる成分を有する光を第１の出射光（１１）とし、
前記半導体レーザー素子（２）からの前記出射光のうちの、ファスト軸方向における前記第１の方向とは反対側の方向である第２の方向に広がる成分を有する光を第２の出射光（１０）とし、
前記光学素子（３）は、前記第１の出射光（１１）を、ファスト軸方向における前記第２の方向に広がる成分を有する光に変換する、
請求項１に記載のレーザー光源装置。
【請求項３】
前記光学素子（３）は、前記第２の出射光（１０）、および、変換した前記第１の出射光（１１）を屈折させることによって、互いに平行な光を出射させる、
請求項２に記載のレーザー光源装置。
【請求項４】
前記光学素子（３）は、前記半導体レーザー素子（２）から離れるにつれて前記半導体レーザー素子（２）の光軸に近づく傾斜面（１００）を有する、
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のレーザー光源装置。
【請求項５】
平板状の平板部材（１）をさらに備え、
前記光学素子（３）は、前記平板部材（１）の上面に設けられ、
前記第１の出射光（１１）は、前記半導体レーザー素子（２）からの前記出射光のうちの、ファスト軸方向における前記平板部材（１）側に広がる成分を有する光であり、
前記第２の出射光（１０）は、前記半導体レーザー素子（２）からの前記出射光のうちの、ファスト軸方向における前記平板部材（１）側とは反対側に広がる成分を有する光であり、
前記光学素子（３）は、前記第１の出射光（１１）を、光軸に対して前記平板部材（１）側とは反対側に広がる成分を有する光に変換する、
請求項２または請求項３に記載のレーザー光源装置。
【請求項６】
前記光学素子（３）は、前記第１の出射光（１１）を、前記平板部材（１）側とは反対側へ反射させる、
請求項５に記載のレーザー光源装置。
【請求項７】
前記半導体レーザー素子（２）は、前記平板部材（１）の上面に設けられる、
請求項５または請求項６に記載のレーザー光源装置。
【請求項８】
前記平板部材（１）の上面に設けられるサブマウント（４）をさらに備え、
前記半導体レーザー素子（２）は、前記サブマウント（４）の上面に設けられる、
請求項５または請求項６に記載のレーザー光源装置。
【請求項９】
前記光学素子（３）は、
１つのレンズが前記半導体レーザー素子（２）の光軸方向および前記半導体レーザー素子（２）の光軸方向に直交する方向にそれぞれ２つに分割されたレンズ部が組み合わされた構造であり、
分割前に前記半導体レーザー素子（２）に近い側に配置されたレンズ部のうちの１つを第１のレンズ部とし、
分割前に前記半導体レーザー素子（２）から遠い側に配置されたレンズ部を第２のレンズ部および第３のレンズ部とし、
第１のレンズ部の前記半導体レーザー素子（２）の光軸に沿う面は、前記半導体レーザー素子（２）の光軸に対して傾斜する第１の傾斜面（１００）に加工され、
第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子（２）の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面の一部は、前記第１の傾斜面（１００）に平行な第２の傾斜面（１０１）に加工され、
前記第１の傾斜面（１００）が、前記半導体レーザー素子（２）から離れるにつれて前記半導体レーザー素子（２）の光軸に近づく位置に、前記第１のレンズ部が配置され、
前記半導体レーザー素子（２）の光軸上において、前記第１のレンズ部よりも前記半導体レーザー素子（２）から離れる位置に、前記第３のレンズ部が配置され、
前記第３のレンズ部の、前記半導体レーザー素子（２）の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面と、前記第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子（２）の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面とが隣接する位置に、前記第２のレンズ部が配置される、
請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載のレーザー光源装置。
【請求項１０】
前記光学素子（３）は、レーザー光を略平行光化する機能、または、プリズム機能を有する、
請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載のレーザー光源装置。
【請求項１１】
半導体レーザー素子（２）を用意し、
前記半導体レーザー素子（２）から出射された出射光の光軸上に、光学素子（３）を設け、
前記光学素子（３）は、前記半導体レーザー素子（２）から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離し、
前記光学素子（３）は、
１つのレンズが前記半導体レーザー素子（２）の光軸方向および前記半導体レーザー素子（２）の光軸方向に直交する方向にそれぞれ２つに分割されたレンズ部が組み合わされた構造であり、
分割前に前記半導体レーザー素子（２）に近い側に配置されたレンズ部のうちの１つを第１のレンズ部とし、
分割前に前記半導体レーザー素子（２）から遠い側に配置されたレンズ部を第２のレンズ部および第３のレンズ部とし、
第１のレンズ部の前記半導体レーザー素子（２）の光軸に沿う面を、前記半導体レーザー素子（２）の光軸に対して傾斜する第１の傾斜面（１００）に加工し、
第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子（２）の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面の一部を、前記第１の傾斜面（１００）に平行な第２の傾斜面（１０１）に加工し、
前記第１の傾斜面（１００）が、前記半導体レーザー素子（２）から離れるにつれて前記半導体レーザー素子（２）の光軸に近づく位置に、前記第１のレンズ部を配置し、
前記半導体レーザー素子（２）の光軸上において、前記第１のレンズ部よりも前記半導体レーザー素子（２）から離れる位置に、前記第３のレンズ部を配置し、
前記第３のレンズ部の、前記半導体レーザー素子（２）の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面と、前記第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子（２）の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面とが隣接する位置に、前記第２のレンズ部を配置する、
レーザー光源装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書に開示される技術は、たとえば、半導体レーザー素子を備えるレーザー光源装置、および、半導体レーザー素子を備えるレーザー光源装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターなどのディスプレイ装置に含まれる光源には、ハロゲンランプまたはメタルハライドランプを用いた光源が使用される。しかしながら、近年、長寿命、低消費電力、高輝度、および、高色純度という特徴を有するレーザー光源のディスプレイ装置への応用が盛んである。【０００３】
デジタルシネマなどに使用される大型プロジェクターなどの光機器は、所要の光出力を得るために、レーザー光源を増設することで高出力化を行う。しかしながら、レーザー光源の増設に伴い、装置の大型化、さらには、コスト高といった欠点が生じる。したがって、レーザー光源単体での光出力を高めること、または、部品コストを低減することが要望される。【０００４】
また、複数のレーザー光源からの出射光をプロジェクターなどの光機器に投入するためには、レーザー光源単体において、出射光をマイクロレンズなどで略平行光化する必要がある。【０００５】
そこで、レーザー光源単体での光出力を高め、かつ、出射光を略平行光化したものとして、たとえば、特許文献１に例示されるような、複数の発光点を有する半導体レーザー素子、すなわち、マルチエミッタ半導体レーザー素子を搭載し、さらに、マルチエミッタ半導体レーザー素子の出射光をマイクロレンズを用いて略平行光化する構造が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１５３８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体レーザー素子からの出射光を略平行光化するためには、マイクロレンズを光軸上に配置する必要がある。【０００８】
しかしながら、半導体レーザー素子とマイクロレンズとが、ステムなどの基板の同一平面上に設置された場合、半導体レーザー素子の出射光の発散角が大きいために、出射光のファスト軸方向（ｙ軸方向）成分の下半分が、半導体レーザーを保持するステムなどの基板に当たってしまう。そうすると、光出力が損失する。【０００９】
そのため、たとえば、特許文献１に例示される構造においては、半導体レーザー素子は、ブロックまたはサブマウントといった保持部材を介してステム上に配置され、また、出射光を略平行光化するためのマイクロレンズは、ブロックの側面に配置される。このように配置されることで、出射光がすべてマイクロレンズに投入され、さらに、略平行光化される構造となる。【００１０】
このような構造では、半導体レーザー素子からの光出力を損失させないために、半導体レーザー素子の配置を調整する必要がある。そのため、半導体レーザー素子の配置の自由度が損なわれる。【００１１】
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を解決するためになされたものであり、半導体レーザー素子の配置の自由度を確保しつつ、半導体レーザー素子からの光出力の損失を抑制することができるレーザー光源装置、および、レーザー光源装置の製造方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願明細書に開示される技術の一の態様は、半導体レーザー素子と、前記半導体レーザー素子から出射された出射光の光軸上に設けられる光学素子とを備え、前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離する。【００１３】
また、本願明細書に開示される技術の別の態様は、半導体レーザー素子を用意し、前記半導体レーザー素子から出射された出射光の光軸上に、光学素子を設け、前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離し、前記光学素子は、１つのレンズが前記半導体レーザー素子の光軸方向および前記半導体レーザー素子の光軸方向に直交する方向にそれぞれ２つに分割されたレンズ部が組み合わされた構造であり、分割前に前記半導体レーザー素子に近い側に配置されたレンズ部のうちの１つを第１のレンズ部とし、分割前に前記半導体レーザー素子から遠い側に配置されたレンズ部を第２のレンズ部および第３のレンズ部とし、第１のレンズ部の前記半導体レーザー素子の光軸に沿う面を、前記半導体レーザー素子の光軸に対して傾斜する第１の傾斜面に加工し、第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面の一部を、前記第１の傾斜面に平行な第２の傾斜面に加工し、前記第１の傾斜面が、前記半導体レーザー素子から離れるにつれて前記半導体レーザー素子の光軸に近づく位置に、前記第１のレンズ部を配置し、前記半導体レーザー素子の光軸上において、前記第１のレンズ部よりも前記半導体レーザー素子から離れる位置に、前記第３のレンズ部を配置し、前記第３のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面と、前記第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面とが隣接する位置に、前記第２のレンズ部を配置する。
【発明の効果】
【００１４】
本願明細書に開示される技術の一の態様は、半導体レーザー素子と、前記半導体レーザー素子から出射された出射光の光軸上に設けられる光学素子とを備え、前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離するものである。このような構成によれば、半導体レーザー素子の配置の自由度を確保しつつ、半導体レーザー素子からの光出力の損失を抑制することができる。【００１５】
また、本願明細書に開示される技術の別の態様は、半導体レーザー素子を用意し、前記半導体レーザー素子から出射された出射光の光軸上に、光学素子を設け、前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離し、前記光学素子は、１つのレンズが前記半導体レーザー素子の光軸方向および前記半導体レーザー素子の光軸方向に直交する方向にそれぞれ２つに分割されたレンズ部が組み合わされた構造であり、分割前に前記半導体レーザー素子に近い側に配置されたレンズ部のうちの１つを第１のレンズ部とし、分割前に前記半導体レーザー素子から遠い側に配置されたレンズ部を第２のレンズ部および第３のレンズ部とし、第１のレンズ部の前記半導体レーザー素子の光軸に沿う面を、前記半導体レーザー素子の光軸に対して傾斜する第１の傾斜面に加工し、第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面の一部を、前記第１の傾斜面に平行な第２の傾斜面に加工し、前記第１の傾斜面が、前記半導体レーザー素子から離れるにつれて前記半導体レーザー素子の光軸に近づく位置に、前記第１のレンズ部を配置し、前記半導体レーザー素子の光軸上において、前記第１のレンズ部よりも前記半導体レーザー素子から離れる位置に、前記第３のレンズ部を配置し、前記第３のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面と、前記第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面とが隣接する位置に、前記第２のレンズ部を配置する。このような構成によれば、半導体レーザー素子の配置の自由度を確保しつつ、半導体レーザー素子からの光出力の損失を抑制することができる。【００１６】
本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に関する、レーザー光源装置を実現するための構成を概略的に例示する図である。
【図２】実施の形態に関する、レーザー光源装置のファスト軸方向における出射光の光路を例示する図である。
【図３】実施の形態に関する、光学素子の構成を例示する図である。
【図４】実施の形態に関する、光学素子の構成を例示する図である。
【図５】実施の形態に関する、光学素子の構成を例示する図である。
【図６】実施の形態に関する、サブマウントの構造を例示する図である。
【図７】実施の形態に関する、サブマウントの構造を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。
【００１９】
なお、図面は概略的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示される画像の大きさと位置との相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。
【００２０】
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
【００２１】
また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置と方向とを意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の方向とは関係しないものである。
【００２２】
＜実施の形態＞
以下、本実施の形態に関するレーザー光源装置、および、レーザー光源装置の製造方法について説明する。
【００２３】
＜レーザー光源装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関するレーザー光源装置を実現するための構成を概略的に例示する図である。図１に例示されるように、レーザー光源装置は、ステム１と、ステム１に搭載され、かつ、少なくとも１つの発光点を有する半導体レーザー素子２と、ステム１に搭載され、かつ、半導体レーザー素子２の出射光を略平行光化する光学素子３とを備える。
【００２４】
ステム１は、板状に形成され、たとえば、Ｃｕなどの熱伝導率の高い材料の表面にＡｕメッキ、および、メタライズパターンが施された金属材料のステムベースである。ステム１は、半導体レーザー素子２、および、光学素子３を固定するとともに、半導体レーザー素子２において発生した熱をステム１下方の冷却部材（ここでは、図示しない）に逃がす役目を担う。
【００２５】
半導体レーザー素子２は、たとえば、ＧａＡｓ、または、ＡｌＧａＮなどを含む半導体チップの端面に、少なくとも１つの発光点が配置されたレーザーダイオードである。半導体レーザー素子２におけるそれぞれの発光点からは、チップ端面に対して垂直であり、かつ、チップ主面に対して平行である光軸に沿ってレーザー光が放射される。
【００２６】
光学素子３は、マイクロレンズ３Ａと、マイクロレンズ３Ｂと、マイクロレンズ３Ｃとを備える。光学素子３は、レーザー光を略平行光化する機能を有する。また、光学素子３は、プリズム機能を有するものであってもよい。
【００２７】
光学素子３は、半導体レーザー素子２から出射された出射光の光軸上に配置される。また、光学素子３は、半導体レーザー素子２から出射されたファスト軸方向において分離されていない出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離する。分離の方法としては、たとえば、反射または屈折が想定される。
【００２８】
ステム１と半導体レーザー素子２との接合において、接合時に使用するはんだには、たとえば、信頼性、および、熱伝導性に優れるＡｕＳｎはんだが用いられる。
【００２９】
図２は、レーザー光源装置の、ファスト軸方向における出射光の光路を例示する図である。
【００３０】
ファスト軸方向において、半導体レーザー素子２からの出射光の広がり角（全角）は、およそ８０°程度である。そのため、通常、半導体レーザー素子２がステム１に直接設置される場合、出射光の下半分の成分はステム１に当たり、光出力が損失する。
【００３１】
しかしながら、図２に例示されるように、本実施の形態に関するレーザー光源装置は、半導体レーザー素子２の発光点近くに台形型のマイクロレンズ３Ａが設けられる。このような構造であることで、図２の上下方向であるファスト軸方向における、半導体レーザー素子２からの出射光の下半分の成分、すなわち、出射光１１が、台形型のマイクロレンズ３Ａの反射面１００でステム１が配置される方向とは反対側へ反射する。換言すれば、ステム１側へ広がる成分を有する出射光１１が、ステム１側とは反対側へ広がる成分を有する光に変換される。
【００３２】
ここで、反射面１００は、半導体レーザー素子２から離れるにつれて半導体レーザー素子２の光軸に近づく傾斜面である。図２に例示される反射面１００は、半導体レーザー素子２に近い側の端部においてはステム１に接触する。また、反射面１００は、半導体レーザー素子２から遠い側の端部においてはステム１とは接触しない。
【００３３】
また、台形型のマイクロレンズ３Ａの光路の後方には、ステム１の上面に設けられたマイクロレンズ３Ｂと、マイクロレンズ３Ｂの上面に設けられたマイクロレンズ３Ｃとが配置される。このような構造であることで、反射面１００で反射した出射光１１がマイクロレンズ３Ｃの反射面１０１でさらに反射し、マイクロレンズ３Ｃにおける略平行光化するための光学作用面１０２において略平行光化する。ここで、反射面１０１は、反射面１００と平行な面である。
【００３４】
以上のように出射光が反射することで、出射光がステム１に当たって光損失することを抑制し、取り出すことができる略平行光を増加させることができる。
【００３５】
なお、ファスト軸方向における、半導体レーザー素子２からの出射光の上半分の成分、すなわち、出射光１０は、マイクロレンズ３Ｂにおける略平行光化するための光学作用面１０３において略平行光化する。
【００３６】
以上のような構成であることにより、半導体レーザー素子２とマイクロレンズなどの光学素子とを同一平面上に配置した場合であっても、出射光の光出力が損失することを抑制し、かつ、取り出すことができる略平行光を増加させることができる。
【００３７】
図３、図４、および、図５は、光学素子３の構成を例示する図である。図１、および、図２において例示されたマイクロレンズ３Ａ、マイクロレンズ３Ｂ、および、マイクロレンズ３Ｃを組み合わせた光学素子３の構成について、図３、図４、および、図５を参照しつつ説明する。
【００３８】
たとえば、図３に例示されるように、１つのマイクロレンズを点線の位置でカットする。具体的には、１つのマイクロレンズを、半導体レーザー素子２の光軸方向（ｚ軸方向）、および、半導体レーザー素子２の光軸方向に直交する方向（図３においてはｙ軸方向）にそれぞれ２つに分割する。さらに、部分Ａの半導体レーザー素子２の光軸に沿う面を、半導体レーザー素子２の光軸に対して傾斜させてカットする。これによって、反射面１００を形成させる。そして、部分Ｃの、半導体レーザー素子２の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面の一部を、半導体レーザー素子２の光軸に対して傾斜させてカットする。これによって、反射面１０１を形成させる。そして、図４に例示されるように、カットされた部分Ａ、部分Ｂ、および、部分Ｃに切り離す。
【００３９】
さらに、図５に例示されるように、カットされた部分Ａ、部分Ｂ、および、部分Ｃを組み合わせることで、光学素子３を構成することができる。具体的には、反射面１００が、半導体レーザー素子２から離れるにつれて半導体レーザー素子２の光軸に近づく位置に、部分Ａを配置する。そして、半導体レーザー素子２の光軸上において、部分Ａよりも半導体レーザー素子２から離れる位置に、部分Ｂを配置する。そして、部分Ｂの、半導体レーザー素子２の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面と、部分Ｃの、半導体レーザー素子２の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面とが隣接する位置に、部分Ｃを配置する。
【００４０】
このような方法によれば、光学素子３を製造するために用いられるマイクロレンズは１つでよいため、部品コストを抑制することができる。
【００４１】
また、マイクロレンズ３Ａ、マイクロレンズ３Ｂ、および、マイクロレンズ３Ｃを組み合わせ際の接着においては、たとえば、エポキシ系の接着剤を用いることができる。エポキシ系の樹脂を用いた場合には、接着直後に紫外線照射によって仮硬化した後、熱処理工程を経ることで熱硬化させることで、接合することができる。
【００４２】
なお、必要に応じて、ステム１と半導体レーザー素子２との間にサブマウント４を設置してもよい。一般的に、サブマウントは、電気絶縁機能、および、熱伝達機能を担うものである。
【００４３】
図６、および、図７は、サブマウント４の構造を例示する図である。図６、および、図７に例示されるように、サブマウント４は、平板状の電気絶縁体４Ａと、電気絶縁体４Ａの表面に形成された複数のメタライズパターン４Ｂ、および、メタライズパターン４Ｃと、電気絶縁体４Ａの裏面において全面に亘って形成されたメタライズパターン４Ｄとを備える。電気絶縁体４Ａには、熱伝導率の高い、たとえば、ＳｉＣ、または、ＡｌＮなどが用いられる。
【００４４】
また、サブマウント４におけるメタライズパターン４Ｂと半導体レーザー素子２とは、半田を用いて接合される。サブマウント４のメタライズパターン４Ｃと半導体レーザー素子２のそれぞれの駆動電極とは、Ａｕなどの導電性ワイヤー５を用いて、たとえば、超音波振動圧着により電気接続される。
【００４５】
なお、メタライズパターン４Ｄは、給電を目的として形成されるものでない。メタライズパターン４Ｄは、電気絶縁体４Ａの線膨張係数とメタライズパターン４Ｂの線膨張係数との差、または、電気絶縁体４Ａの線膨張係数とメタライズパターン４Ｃの線膨張係数との差によって生じ得るサブマウントの反りを抑制するために設けられるものである。
【００４６】
サブマウント４が設置されることにより、半導体レーザー素子２の設置面と光学素子３の設置面とが同一平面ではなくなる。しかしながら、サブマウント４の設置面と光学素子３の設置面とが同一平面である場合、サブマウント４の厚さは、たとえば、３００μｍ以上、かつ、６００μｍ以下である。このことから、半導体レーザー素子２のファスト軸方向における出射光をすべて略平行光化するためには、やはり、光学素子３のような構造を設ける必要がある。
【００４７】
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
以下に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果を例示する。なお、以下では、以上に記載された実施の形態に例示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
【００４８】
以上に記載された実施の形態によれば、レーザー光源装置は、半導体レーザー素子２と、光学素子３とを備える。そして、光学素子３は、半導体レーザー素子２から出射された出射光の光軸上に設けられるものである。また、光学素子３は、半導体レーザー素子２から出射されたファスト軸方向において分離されていない出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離するものである。
【００４９】
このような構成によれば、半導体レーザー素子２から出射された出射光の光束のうちの一部が、たとえば、障害物などに当たることによって光出力の損失が生じ得る場合に、当該出射光をファスト軸方向において他の一部から分離することによって、たとえば、障害物などに当たることによって光出力の損失が生じることを抑制することができる。また、半導体レーザー素子の配置を調整する必要がないため、半導体レーザー素子の配置の自由度を確保することができる。
【００５０】
なお、これらの構成以外の本願明細書に例示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、これらの構成のみで、以上に記載された効果を生じさせることができる。
【００５１】
しかしながら、本願明細書に例示される他の構成のうちの少なくとも１つを以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては記載されなかった本願明細書に例示される他の構成を以上に記載された構成に追加した場合でも、同様に以上に記載された効果を生じさせることができる。
【００５２】
また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体レーザー素子から出射された出射光は、ファスト軸方向に広がる成分を有する。ここで、半導体レーザー素子２からの出射光のうちの、ファスト軸方向における第１の方向に広がる成分を有する光を第１の出射光とする。また、半導体レーザー素子２からの出射光のうちの、ファスト軸方向における第１の方向とは反対側の方向である第２の方向に広がる成分を有する光を第２の出射光とする。ここで、出射光１１は、第１の出射光に対応するものである。また、出射光１０は、第２の出射光に対応するものである。そして、光学素子３は、出射光１１を、ファスト軸方向における第２の方向に広がる成分を有する光に変換するものである。このような構成によれば、半導体レーザー素子２から出射されたファスト軸方向に広がる成分を有する出射光のうち、第１の方向へ広がる成分を有する出射光１１を、第１の方向とは反対側の第２の方向へ広がる成分を有する光に変換することができる。したがって、出射光１１が第１の方向における障害物に当たることによって光出力の損失を生じさせることを抑制することができる。
【００５３】
また、以上に記載された実施の形態によれば、光学素子３は、出射光１０、および、変換した出射光１１を屈折させることによって、互いに平行な光を出射させるものである。このような構成によれば、半導体レーザー素子２から出射されたファスト軸方向において広がる成分を有する出射光を、互いに平行な光に変換して出射させることができる。
【００５４】
また、以上に記載された実施の形態によれば、光学素子３は、半導体レーザー素子２から離れるにつれて半導体レーザー素子２の光軸に近づく傾斜面を有するものである。ここで、反射面１００は、傾斜面に対応するものである。このような構成によれば、ステム１側へ広がる成分を有する出射光１１を、ステム１側とは反対側へ反射させることができる。したがって、出射光１１がステム１に当たることによって光出力の損失を生じさせることを抑制することができる。
【００５５】
また、以上に記載された実施の形態によれば、レーザー光源装置は、平板状の平板部材を備える。ここで、ステム１は、平板部材に対応するものである。そして、光学素子３は、ステム１の上面に設けられる。出射光１１は、半導体レーザー素子２からの出射光のうちの、ファスト軸方向におけるステム１側に広がる成分を有する光である。また、出射光１０は、半導体レーザー素子２からの出射光のうちの、ファスト軸方向におけるステム１側とは反対側に広がる成分を有する光である。そして、光学素子３は、出射光１１を、光軸に対してステム１側とは反対側に広がる成分を有する光に変換する。このような構成によれば、半導体レーザー素子２から出射されたファスト軸方向に広がる成分を有する出射光のうち、ステム１側へ広がる成分を有する出射光１１を、ステム１側とは反対側へ広がる成分を有する光に変換することができる。したがって、出射光１１がステム１に当たることによって光出力の損失を生じさせることを抑制することができる。
【００５６】
また、以上に記載された実施の形態によれば、光学素子３は、出射光１１を、ステム１側とは反対側へ反射させる。このような構成によれば、半導体レーザー素子２から出射されたファスト軸方向に広がる成分を有する出射光のうち、ステム１側へ広がる成分を有する出射光１１を、ステム１側とは反対側へ反射させることができる。したがって、出射光１１がステム１に当たることによって光出力の損失を生じさせることを抑制することができる。
【００５７】
また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体レーザー素子２は、ステム１の上面に設けられる。このような構成によれば、半導体レーザー素子２を保持するためのブロックまたはサブマウントなどの部材を必要とせずに、半導体レーザー素子２からの光出力の損失を抑制することができる。具体的には、半導体レーザー素子２と光学素子３とが同一平面上に配置される場合であっても、半導体レーザー素子２のファスト軸方向におけるステム１側に広がる成分を有する光の損失を抑制することができる。また、装置を構成する部品点数を増やすことがないため、製造コストを抑制することができる。また、製造工程の簡略化が可能となる。また、ステム１の下面に冷却装置などを配置することによって半導体レーザー素子２の冷却を行う場合に、半導体レーザー素子２に到達するまでの熱抵抗を低減することができる。そのため、光出力特性を向上させることができる。また、装置の信頼性を維持することができる。
【００５８】
また、以上に記載された実施の形態によれば、レーザー光源装置は、ステム１の上面に設けられるサブマウント４を備える。そして、半導体レーザー素子２は、サブマウント４の上面に設けられる。このような構成によれば、半導体レーザー素子２の設置面と光学素子３の設置面とが同一平面ではない場合も想定することができる。そして、このような構造である場合においても、光学素子３によって、半導体レーザー素子２から出射された出射光がファスト軸方向において適切に分離されることによって、たとえば、障害物などに当たることによって光出力の損失が生じることを抑制することができる。また、サブマウント４の厚さは、たとえば、３００μｍ以上、かつ、６００μｍ以下であると想定することができるため、半導体レーザー素子２の放熱性を維持することができる。
【００５９】
また、以上に記載された実施の形態によれば、光学素子３は、分解された１つのレンズが組み合わされた構造である。このような構成によれば、光学素子３を製造するために用いられるマイクロレンズは１つでよいため、部品コストを抑制することができる。
【００６０】
また、以上に記載された実施の形態によれば、光学素子３は、レーザー光を略平行光化する機能、または、プリズム機能を有するものである。このような構成によれば、半導体レーザー素子２から出射されたファスト軸方向において広がる成分を有する出射光を、互いに平行な光に変換して出射させることができる。
【００６１】
また、以上に記載された実施の形態によれば、レーザー光源装置の製造方法において、半導体レーザー素子２を用意する。そして、半導体レーザー素子２から出射された出射光の光軸上に、光学素子３を設ける。ここで、光学素子３は、半導体レーザー素子２から出射されたファスト軸方向において分離されていない出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離する。また、光学素子３は、１つのレンズが半導体レーザー素子２の光軸方向および半導体レーザー素子２の光軸方向に直交する方向にそれぞれ２つに分割されたレンズ部が組み合わされた構造である。ここで、分割前に半導体レーザー素子２に近い側に配置されたレンズ部のうちの１つを第１のレンズ部とする。また、分割前に半導体レーザー素子２から遠い側に配置されたレンズ部を第２のレンズ部および第３のレンズ部とする。なお、部分Ａは、第１のレンズ部に対応するものである。また、部分Ｂは、第３のレンズ部に対応するものである。また、部分Ｃは、第２のレンズ部に対応するものである。そして、部分Ａの半導体レーザー素子２の光軸に沿う面を、半導体レーザー素子２の光軸に対して傾斜する第１の傾斜面に加工する。なお、反射面１００は、第１の傾斜面に対応するものである。そして、部分Ｃの、半導体レーザー素子２の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面の一部を、反射面１００に平行な第２の傾斜面に加工する。なお、反射面１０１は、第２の傾斜面に対応するものである。そして、反射面１００が、半導体レーザー素子２から離れるにつれて半導体レーザー素子２の光軸に近づく位置に、部分Ａを配置する。そして、半導体レーザー素子２の光軸上において、部分Ａよりも半導体レーザー素子２から離れる位置に、部分Ｂを配置する。そして、部分Ｂの、半導体レーザー素子２の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面と、部分Ｃの、半導体レーザー素子２の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面とが隣接する位置に、部分Ｃを配置する。
【００６２】
このような構成によれば、半導体レーザー素子２の配置の自由度を確保しつつ、半導体レーザー素子２からの光出力の損失を抑制することができる。また、光学素子３を製造するために用いられるマイクロレンズは１つでよいため、部品コストを抑制することができる。
【００６３】
なお、これらの構成以外の本願明細書に例示される他の構成については適宜省略することができる。すなわち、これらの構成のみで、以上に記載された効果を生じさせることができる。
【００６４】
しかしながら、本願明細書に例示される他の構成のうちの少なくとも１つを以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては記載されなかった本願明細書に例示される他の構成を以上に記載された構成に追加した場合でも、同様に以上に記載された効果を生じさせることができる。
【００６５】
また、特に制限がない限り、それぞれの処理の実施の順序は変更することができる。
【００６６】
＜以上に記載された実施の形態における変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
【００６７】
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【００６８】
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。
【００６９】
さらに、それぞれの構成要素は概念的な単位であって、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。
【００７０】
また、それぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
【００７１】
また、本願明細書における説明は、本技術に関するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
【００７２】
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
【符号の説明】
【００７３】
１  ステム、２  半導体レーザー素子、３  光学素子、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  マイクロレンズ、４  サブマウント、４Ａ  電気絶縁体、４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ  メタライズパターン、５  導電性ワイヤー、１０，１１  出射光、１００，１０１  反射面、１０２，１０３  光学作用面、Ａ，Ｂ，Ｃ  部分。
【図１】
2017145229.tif 000003
【図２】
2017145229.tif 000004
【図３】
2017145229.tif 000005
【図４】
2017145229.tif 000006
【図５】
2017145229.tif 000007
【図６】
2017145229.tif 000008
【図７】
2017145229.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月2日(2018.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザー素子と、
前記半導体レーザー素子から出射された出射光の光軸上に設けられる光学素子とを同一平面上に備え、
前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの、ファスト軸方向における第１の方向に広がる成分を有する光を第１の出射光とし、ファスト軸方向における前記第１の方向とは反対側の方向である第２の方向に広がる成分を有する光を第２の出射光とし、
前記光学素子は、前記第１の出射光を、ファスト軸方向における前記第２の方向に広がる成分を有する光に変換し、
前記光学素子は、前記第２の出射光、および、変換した前記第１の出射光を屈折させることによって、互いに略平行な光を出射させる、
レーザー光源装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から離れるにつれて前記半導体レーザー素子の光軸に近づく傾斜面を有する、
請求項１に記載のレーザー光源装置。
【請求項３】
平板状の平板部材をさらに備え、
前記光学素子は、前記平板部材の上面に設けられ、
前記第１の出射光は、前記半導体レーザー素子からの前記出射光のうちの、ファスト軸方向における前記平板部材側に広がる成分を有する光であり、
前記第２の出射光は、前記半導体レーザー素子からの前記出射光のうちの、ファスト軸方向における前記平板部材側とは反対側に広がる成分を有する光であり、
前記光学素子は、前記第１の出射光を、光軸に対して前記平板部材側とは反対側に広がる成分を有する光に変換し、
前記平板部材の上面に設けられるサブマウントをさらに備え、
前記半導体レーザー素子は、前記サブマウントの上面に設けられる、
請求項１または請求項２に記載のレーザー光源装置。
【請求項４】
前記光学素子は、
１つのレンズが前記半導体レーザー素子の光軸方向および前記半導体レーザー素子の光軸方向に直交する方向にそれぞれ２つに分割されたレンズ部が組み合わされた構造であり、
分割前に前記半導体レーザー素子に近い側に配置されたレンズ部のうちの１つを第１のレンズ部とし、
分割前に前記半導体レーザー素子から遠い側に配置されたレンズ部を第２のレンズ部および第３のレンズ部とし、
第１のレンズ部の前記半導体レーザー素子の光軸に沿う面は、前記半導体レーザー素子の光軸に対して傾斜する第１の傾斜面に加工され、
第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面の一部は、前記第１の傾斜面に平行な第２の傾斜面に加工され、
前記第１の傾斜面が、前記半導体レーザー素子から離れるにつれて前記半導体レーザー素子の光軸に近づく位置に、前記第１のレンズ部が配置され、
前記半導体レーザー素子の光軸上において、前記第１のレンズ部よりも前記半導体レーザー素子から離れる位置に、前記第３のレンズ部が配置され、
前記第３のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面と、前記第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面とが隣接する位置に、前記第２のレンズ部が配置される、
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のレーザー光源装置。
【請求項５】
前記光学素子は、レーザー光を略平行光化する機能、または、プリズム機能を有する、
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のレーザー光源装置。
【請求項６】
半導体レーザー素子を用意し、
前記半導体レーザー素子から出射された出射光の光軸上に、光学素子を設け、
前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの一部を、他の一部からファスト軸方向において分離し、
前記光学素子は、
１つのレンズが前記半導体レーザー素子の光軸方向および前記半導体レーザー素子の光軸方向に直交する方向にそれぞれ２つに分割されたレンズ部が組み合わされた構造であり、
分割前に前記半導体レーザー素子に近い側に配置されたレンズ部のうちの１つを第１のレンズ部とし、
分割前に前記半導体レーザー素子から遠い側に配置されたレンズ部を第２のレンズ部および第３のレンズ部とし、
第１のレンズ部の前記半導体レーザー素子の光軸に沿う面を、前記半導体レーザー素子の光軸に対して傾斜する第１の傾斜面に加工し、
第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面の一部を、前記第１の傾斜面に平行な第２の傾斜面に加工し、
前記第１の傾斜面が、前記半導体レーザー素子から離れるにつれて前記半導体レーザー素子の光軸に近づく位置に、前記第１のレンズ部を配置し、
前記半導体レーザー素子の光軸上において、前記第１のレンズ部よりも前記半導体レーザー素子から離れる位置に、前記第３のレンズ部を配置し、
前記第３のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面と、前記第２のレンズ部の、前記半導体レーザー素子の光軸に沿い、かつ、分割によって形成された面とは反対側の面とが隣接する位置に、前記第２のレンズ部を配置する、
レーザー光源装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本願明細書に開示される技術の一の態様は、半導体レーザー素子と、前記半導体レーザー素子から出射された出射光の光軸上に設けられる光学素子とを備え、前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの、ファスト軸方向における第１の方向に広がる成分を有する光を第１の出射光とし、ファスト軸方向における前記第１の方向とは反対側の方向である第２の方向に広がる成分を有する光を第２の出射光とし、前記光学素子は、前記第１の出射光を、ファスト軸方向における前記第２の方向に広がる成分を有する光に変換し、前記光学素子は、前記第２の出射光、および、変換した前記第１の出射光を屈折させることによって、互いに略平行な光を出射させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本願明細書に開示される技術の一の態様は、半導体レーザー素子と、前記半導体レーザー素子から出射された出射光の光軸上に設けられる光学素子とを備え、前記光学素子は、前記半導体レーザー素子から出射されたファスト軸方向において分離されていない前記出射光の光束のうちの、ファスト軸方向における第１の方向に広がる成分を有する光を第１の出射光とし、ファスト軸方向における前記第１の方向とは反対側の方向である第２の方向に広がる成分を有する光を第２の出射光とし、前記光学素子は、前記第１の出射光を、ファスト軸方向における前記第２の方向に広がる成分を有する光に変換し、前記光学素子は、前記第２の出射光、および、変換した前記第１の出射光を屈折させることによって、互いに略平行な光を出射させるものである。このような構成によれば、半導体レーザー素子の配置の自由度を確保しつつ、半導体レーザー素子からの光出力の損失を抑制することができる。
【国際調査報告】
2017145229.tif 000010
2017145229.tif 000011
2017145229.tif 000012
2017145229.tif 000013