(57)【要約】蛍光体素子は、支持基板、および支持基板上に設けられた、蛍光体からなる光導波路を備えており、光導波路の長手方向の一方の端部に入射面が設けられており、光導波路の長手方向の他方の端部に出射面が設けられており、蛍光体が、希土類元素イオンがドープされた単結晶からなり、光導波路の厚さが３μｍ以上、８０μｍ以下である。【選択図】          図１
2017119313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板、および
前記支持基板上に設けられた、蛍光体からなる光導波路を備えており、
前記光導波路の長手方向の一方の端部に入射面が設けられており、前記光導波路の前記長手方向の他方の端部に出射面が設けられており、前記蛍光体が、希土類元素イオンがドープされた単結晶からなり、前記光導波路の厚さが３μｍ以上、８０μｍ以下であることを特徴とする、蛍光体素子。
【請求項２】
前記光導波路がスラブ型光導波路であることを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項３】
前記光導波路がリッジ型光導波路であることを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項４】
前記リッジ型光導波路が複数設けられていることを特徴とする、請求項３記載の素子。
【請求項５】
前記複数のリッジ型光導波路がリッジ溝によって各光導波路の光の閉じ込めをおこなっていることを特徴とする、請求項４記載の素子。
【請求項６】
前記リッジ型光導波路が前記蛍光体からなるコアからなり、前記コアの横断面形状が凸図形をなすことを特徴とする、請求項４記載の素子。
【請求項７】
レーザー光を発振する光源および蛍光体素子を備える照明装置であって、
前記蛍光体素子が、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の蛍光体素子であり、前記光導波路から白色光が放射することを特徴とする、照明装置。
【請求項８】
前記光源が複数設けられていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体素子および白色光を発光する照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、レーザー光源を用いた自動車用ヘッドライトの研究が盛んに行われており、その内の一つに、青色レーザーあるいは紫外レーザーと蛍光体を組み合わせた白色光源がある。レーザー光を集光することにより、励起光の光密度を高めることができる上に、複数のレーザー光を蛍光体上に重ねて集光することで、励起光の光強度も高めることができる。これによって、発光面積を変えずに光束と輝度とを同時に大きくすることができる。このため、半導体レーザーと蛍光体とを組み合わせた白色光源が、ＬＥＤに替わる光源として注目されている。例えば、自動車用ヘッドライトに使用する蛍光体ガラスは、日本電気硝子株式会社の蛍光体ガラス「ルミファス」や国立研究開発法人物質・材料研究機構と株式会社タムラ製作所、株式会社光波のＹＡＧ単結晶蛍光体が考えられている。【０００３】
非特許文献１には、蛍光体ガラスからなる光ファイバーにレーザー光を照射し、白色光を発生させることが提案されている。【０００４】
レーザー光源とグレーティング素子を使用した照明装置として、特許文献１では、レーザー光源の出力側にグレーティング素子からなる反射体を配置している構造が開示されている。この装置では、蛍光体は装置の外側に配置されており、集光させるためのレンズ等の光部品が必要になることから、小型化という観点で問題となる。【０００５】
特許文献２によると、ＹＡＧを単結晶化することにより、温度が上昇しても変換効率が劣化せず高効率の蛍光特性を示し、ハイパワー分野での応用が可能となった。この材料は、４５０ｎｍ青色励起光を照射し、補色である黄色光を発することによって白色光を得ることができ、プロジェクターやヘッドライトへ適用するための開発が進められている。【０００６】
例えば自動車用ヘッドライトでは、図１５に模式的に示すように、光学系を用いることでレーザーダイオード（ＬＤ）と蛍光体を空間的に分離することが考えられる。すなわち、青色半導体レーザー光源４１からレーザー光を矢印Ｄのように発光させ、集光光学系４２によって矢印Ａのように蛍光体素子４８に集光する。これによって、蛍光体素子４８から白色光が矢印Ｂのように発光する。【０００７】
しかしながら、単結晶蛍光体５０は、単結晶に特有のへき開性のため、機械強度が弱く、単独では容器４３に取り付けることが困難である。このため、単結晶蛍光体５０を支持基板４９に貼り付けて固定し、支持基板４９の底面に向かってレーザー光Ａを照射することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許５２３１９９０
【特許文献２】特許５６２０５６２
【特許文献３】特許３８６４９４３
【特許文献４】ＷＯ  ２０１３／０７３７０１  Ａ１
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「Materials Integration 」  Vol.17, No3, p.51-56, 2004  「蛍光ガラスの開発」  沢登成人
【非特許文献２】古河電工時報,  第105 号  p24-29, 平成12年1 月
【非特許文献３】「次世代車載ヘッドランプ用光源デバイス」Vol. 61, No.1, p.41-46, May 2015, 「Panasonic Technical Journal」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者は、特に希土類元素をドープした単結晶からなる蛍光体から白色光を発生させる技術を検討した。しかし、単結晶蛍光体は脆いため、小型化したときに取り扱いが困難である。このため、図１５に示すように、単結晶蛍光体を支持基板上に固定し、青色光を入射させて出射光を観測してみた。しかし、実際に単結晶蛍光体から出射される白色光Ｂには、色ムラが生ずることがわかった。【００１１】
単結晶蛍光体からの出射光を観察すると、場所によって色調が異なり、目的とする白色光が得られていない場所が多かった。すなわち出射する白色光に色ムラが観測された。【００１２】
本発明の課題は、希土類元素イオンがドープされた単結晶蛍光体を用いて白色光を発生させる装置において、出射する白色光の色ムラを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、支持基板、および
前記支持基板上に設けられた、蛍光体からなる光導波路を備えており、
前記光導波路の長手方向の一方の端部に入射面が設けられており、前記光導波路の前記長手方向の他方の端部に出射面が設けられており、前記蛍光体が、希土類元素イオンがドープされた単結晶からなり、前記光導波路の厚さが３μｍ以上、８０μｍ以下であることを特徴とする、蛍光体素子に係るものである。【００１４】
また、本発明は、レーザー光を発振する光源および蛍光体素子を備える照明装置であって、
前記蛍光体素子が、前記の蛍光体素子であり、前記光導波路から白色光が放射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明者は、単結晶蛍光体を用いて白色光を発生させる光源において、出射する白色光に色ムラが生ずる原因について検討し、単結晶蛍光体中での希土類元素イオンの濃度には、場所によってイオン濃度に濃淡があることがわかった。ここで、従来のように、単結晶蛍光体板５０に対して垂直にレーザー光Ａを当てると、光は直進し、単結晶蛍光体板５０を透過して出射する。すると、出射光のスペクトルは、単結晶蛍光体板５０における希土類イオン濃度の濃淡を反映することになる。【００１６】
本発明者は、こうした知見に立ち、単結晶蛍光体を支持基板上に設けると共に、単結晶蛍光体の厚さを８０μｍ以下とすることで、出射光の色ムラを抑制できることを見いだした。この理由であるが、支持基板上に設ける単結晶蛍光体を薄くすると、支持基板との界面と、その反対側の表面との間で伝搬光が反射を繰り返し、この結果として単結晶蛍光体内における希土類イオンの濃淡の影響が平均化されるものと考えられる。【００１７】
こうした観点からは、光導波路の厚さを８０μｍ以下とするが、５０μｍ以下とすることが好ましく、３０μｍ以下とすることが一層好ましい。これによって色ムラが一層低減され、出射光のコヒーレンス長も長くなる。
一方、光導波路の厚さを３μｍ以上、更には１０μｍ以上とすることによって、励起光を高効率で光導波路に結合できるので出射光の平均出力が向上し、かつシングルモード光に結合しやすくなるためにコヒーレンス性を確保できる。【００１８】
なお、ここで、光導波路の厚さとは、支持基板の表面に垂直な方向に見た光導波路の寸法であり、図１〜図１３に示すＴにあたるものである。また、本発明の導波路型蛍光体素子は、グレーティング（回折格子）を光導波路内に含んでいない無グレーティング型蛍光体素子である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の導波路型蛍光体素子１を模式的に示す斜視図である。
【図２】導波路型蛍光体素子１と光源１１とからなる照明装置を示す側面図である。
【図３】導波路型蛍光体素子１Ａと光源１１とからなる照明装置を示す側面図である。
【図４】導波路型蛍光体素子１Ｂと光源１１Ａとからなる照明装置を示す側面図である。
【図５】リッジ型光導波路を利用した導波路型蛍光体素子２１を模式的に示す斜視図である。
【図６】リッジ型光導波路を利用した導波路型蛍光体素子２１を模式的に示す横断面図である。
【図７】リッジ型光導波路を利用した導波路型蛍光体素子２１Ａを模式的に示す断面図である。
【図８】リッジ型光導波路を利用した導波路型蛍光体素子２１Ｂを模式的に示す断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、各導波路型蛍光体素子を模式的に示す横断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、各導波路型蛍光体素子を模式的に示す横断面図である。
【図１１】他の実施形態に係る照明装置を示す。
【図１２】更に他の実施形態に係る照明装置を示す。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る照明装置を示す。
【図１４】自動車用ヘッドランプ用途に本発明例の導波路型蛍光体素子１を利用した例を示す模式図である。
【図１５】自動車用ヘッドランプ用途に従来例の蛍光体素子４８を利用した例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１、図２に示すように、導波路型蛍光体素子１には、支持基板２、支持基板２上に設けられた下側クラッド層３、下側クラッド層３上に設けられた蛍光体からなるスラブ型光導波路４および光導波路４の上面を被覆する上側クラッド層５を備えている。スラブ型光導波路４は薄板状であり、レーザー光が入射する入射面４ａと白色光を出射する出射面４ｂを有する。４ｃは光導波路４の上面であり、４ｄは底面である。光導波路の長手方向をＦとしたとき、入射面４ａは光導波路４の長手方向Ｆの一方の端部にあり、出射面４ｂは長手方向Ｆの他方の端部にある。
【００２１】
図２に示すように、導波路型蛍光体素子１に対向して光源１１を設置する。光源１１は、基板１２と活性層１３とを有しており、活性層１３がスラブ型光導波路４の入射面４ａに対向している。図１に示すように、活性層１３から出射したレーザー光は、矢印Ａのようにスラブ型光導波路４に入射し、光導波路４を伝搬する。そして、伝搬光は、光導波路４中で波長変換すると共に、光導波路４の上面４ｃと底面４ｄとおいて反射を多数回繰り返し、光導波路４の出射面４ｂから矢印Ｂのように白色光が出射する。ここで、伝搬光が光導波路４内で反射を繰り返しながら蛍光に変換されていく結果として、光導波路４を構成する蛍光体におけるドープ成分の濃度の濃淡の影響が均一化され、白色光Ｂにおける色ムラが少なくなる。
【００２２】
図３の蛍光体素子１Ａは、支持基板２、支持基板２上に設けられた下側クラッド層３、下側クラッド層３下に設けられた接着層７、下側クラッド層３上に設けられたスラブ型光導波路４および光導波路４の上面にある上側クラッド層５を備えている。
【００２３】
図４の蛍光体素子１Ｂは、支持基板９、支持基板９上に設けられた下側クラッド層３、下側クラッド層３上に設けられたスラブ型光導波路４および光導波路４の上面にある上側クラッド層５を備えている。更に、蛍光体素子１Ｂの支持基板９上には、例えばはんだ層１４を介して光源１１Ａが実装されており、光源１１Ａの活性層１３がスラブ型光導波路４に対向している。
【００２４】
図５〜図８は、リッジ型光導波路を用いた蛍光体素子を示す例である。
図５、図６の導波路型蛍光体素子２１には、支持基板２、支持基板２上に設けられた下側クラッド層３、下側クラッド層３上に設けられた蛍光体層２０、および蛍光体層２０の上面２０ａにある上側クラッド層２２を備えている（図５では上側クラッド層２２は図示省略している）。
【００２５】
蛍光体層２０の例えば上面２０ａにリッジ溝２６が形成されており、リッジ型光導波路２５が形成されている。リッジ溝２６は、底面２０ｂ側に形成することもできる。光導波路２５は、入射面２５ａ、出射面２５ｂを備えている。２４はリッジ溝の外側にある延在部である。
【００２６】
図７に示す導波路型蛍光体素子２１Ａは、図６の導波路型蛍光体素子と同様のものであるが、下側クラッド層３と支持基板２との間に接着層７が設けられている。
【００２７】
また、図８に示す導波路型蛍光体素子２１Ｂにおいては、蛍光体層２０の底面２０ｂ側にリッジ溝２６が形成されており、これによってリッジ型光導波路２５が形成されている。
【００２８】
他の好適な実施形態においては、光導波路が、前記の単結晶蛍光体からなるコアからなり、コアの周りをクラッドが被覆している。このコアの横断面（コアの長手方向に対して垂直な断面）形状は凸図形となるようにする。
【００２９】
凸図形とは、コアの横断面の外側輪郭線の任意の二点を結ぶ線分が、コアの横断面の外側輪郭線の内側に位置することを意味する。凸図形は、一般的な幾何学用語である。このような図形としては、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形、円形、楕円形などを例示できる。四角形としては、特に、上辺と下辺と一対の側面を有する四角形が好ましく、台形が特に好ましい。
【００３０】
たとえば図９（ａ）に示すように、支持基板２上に下側クラッド層３８を介して、蛍光体よりなるリッジ型（チャネル型）光導波路２８が形成されている。光導波路２８の横断面形状は台形であり、上面２８ａが下面２８ｂよりも狭い。なお、クラッド層３８と支持基板２との間に接着層を形成することもできる。
【００３１】
図９（ｂ）に示す素子では、支持基板２上にクラッド層２９が設けられており、クラッド層２９内に、蛍光体よりなる光導波路２８が埋設されている。クラッド層２９は、光導波路の上面を被覆する上面被覆部２９ｃ、光導波路の側面を被覆する側面被覆部２９ｂおよび光導波路と支持基板との間に位置する底面被覆部２９ａを有する。
【００３２】
図９（ｃ）に示す素子では、支持基板２上にクラッド層２９が設けられており、クラッド層２９内に、単結晶蛍光体よりなる光導波路３１が埋設されている。クラッド層２９は、光導波路の上面を被覆する上面被覆部２９ｃ、光導波路の側面を被覆する側面被覆部２９ｂおよび光導波路と支持基板との間にある底面被覆部２９ａを有する。光導波路３１は台形をしており、上面３１ａの幅が下面３１ｂの幅よりも広い。
【００３３】
また、図１０（ａ）に示す素子では、支持基板２上に下側クラッド層３８を介して、蛍光体よりなる光導波路２８が形成されている。光導波路２８の側面および上面２８には、上側クラッド層３０が形成され、光導波路２８を被覆している。上側クラッド層３０は、光導波路２８の側面を被覆する側面被覆部３０ｂおよび上面を被覆する上面被覆部３０ａを有する。
【００３４】
また、図１０（ｂ）に示す素子では、蛍光体よりなる光導波路３１が形成されている。光導波路３１の横断面形状は台形であり、下面が上面よりも狭い。上側クラッド層３０は、光導波路３１の側面を被覆する側面被覆部３０ｂおよび上面を被覆する上面被覆部３０ａを有する。
【００３５】
図１１に示す照明装置は、光源モジュール５５と導波路型蛍光体素子１とを備えている。光源モジュール５５において、支持基板３７上に一つまたは複数の光源１１が実装されている。図１１では光源１１を一つ図示してあるが、光源の個数は限定されない。光源１１は、基板１２とその上の活性層１３とを備えている。活性層１３は、ワイヤー３６を通してパッド３５に接続されている。
【００３６】
導波路型蛍光体素子１は、支持基板２、支持基板２上に設けられた下側クラッド層３、下側クラッド層３上に設けられた蛍光体層４を備えている。蛍光体層４は、スラブ型光導波路として機能するものであり、この蛍光体層の入射面４ａは、光源１１の出射面に対向している。
【００３７】
本例では、光源１１の活性層１３から出射した光は、単結晶蛍光体からなるスラブ型光導波路４の入射面４ａに入射し、光導波路を矢印Ｃのように伝搬する。そして、蛍光体を通過した光は、出射側端面４ｂから矢印Ｂのように白色光として出射する。
【００３８】
図１２に示す照明装置は、図１１のものと類似のものである。しかし、図１２に示す光源モジュール５５Ａにおいては、支持基板３７上に複数個の光源１１を設置している。各光源１１の各出射面は光導波路４の入射面４ａに対向しており、各光源から出射した光は光導波路４に入射し、矢印Ｃのように伝搬し、次いで出射面４ｂから矢印Ｂのように白色光が出射する。
【００３９】
図１３に示す照明装置は、図１１のものと類似のものである。しかし、図１３の例では、単結晶蛍光体層２０中に一対のリッジ溝２６が形成されており、一対のリッジ溝２６の間にリッジ型光導波路２５が設けられている。光導波路２５は、入射面２５ａ、出射面２５ｂを備えている。
【００４０】
本例では、光源１１の活性層１３から出射した光は、蛍光体からなるリッジ型光導波路２５の入射面２５ａに入射し、光導波路を伝搬する。そして、蛍光体を通過した光は、出射側端面２５ｂから矢印Ｂのように白色光として出射する。
【００４１】
好適な実施形態においては、光導波路の下側クラッドと支持基板との間に、光導波路からの放射光を反射する反射膜を設ける。これによって、素子外に放射する放射光の光量を高くすることができる。こうした反射膜としては、金、アルミニウム、銅、銀、等の金属膜、あるいは、誘電体多層膜であってよい。
反射膜として金属膜を使用する場合には、その上に形成するクラッド層がはがれないようにするために、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、等の金属層を金属膜のバッファ層として形成することができる。
【００４２】
また、上側クラッド層と蛍光体層との間には、反射防止（ＡＲ）コートを設けたり、あるいは、モスアイ構造を設けたりすることにより、上側クラッド層と蛍光体層との間での反射を低減できる。
【００４３】
下側クラッド層、上側クラッド層の材質は、蛍光体層よりも屈折率の小さい材料であればよく、接着層であってもよい。上側クラッド層は、空気であってもよく、この場合は、上側クラッド層がない場合と等しい。
こうしたクラッド層の材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＭｇＯなどがよい。また蛍光体基板で発生した熱を支持基板を通して放熱するという観点では、蛍光体よりも熱伝導率を高くする方がよく、こうした材料として、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯが特に好ましい。
【００４４】
支持基板が、光導波路を構成する蛍光体よりも屈折率が大きい場合には、下側クラッド層は必須であり、これにより光導波路に光が閉じこもることになり、導波路の伝搬損失を低減するという観点で好ましい。
【００４５】
光源の蛍光体素子とは反対側の外側端面には、図示しない反射膜を設けることができる。活性層の蛍光体素子側の端面には、光源が単独でレーザー発振するために膜を設けることができる。更に、蛍光体素子の光導波路の入射面、出射面には、それぞれ、図示しない低反射膜を設けることができる。
【００４６】
これら低反射膜の反射率は、０．１％以下が好ましい。しかし、端面における反射率が０．１％以下であれば、低反射膜はなくてもよい。
低反射膜に成膜する膜材としては、二酸化珪素、五酸化タンタル、フッ化マグネシウムなどの酸化物、あるいは、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムなどのフッ化物で積層した膜が例示できる。
【００４７】
光源としては、照明用蛍光体の励起用として高い信頼性を有するＧａＮ材料による半導体レーザーが好適である。また、一次元状に配列したレーザーアレイ等の光源も実現可能である。スーパールミネッセンスダイオードや半導体光アンプ（ＳＯＡ）であってもよい。
【００４８】
リッジ型光導波路は、例えば外周刃による切削加工やレーザーブレーション加工することによって物理的に加工し、成形することによって得られる。あるいは、リッジ型光導波路は、ドライエッチングによって形成することができる。
【００４９】
半導体レーザーと蛍光体から白色光を発生する方法は、特には限定されないが、以下の方法が考えられる。
青色レーザーと蛍光体により黄色の蛍光を発生し、白色光を得る方法
青色レーザーと蛍光体により赤色と緑色の蛍光を発生し白色光を得る方法
また青色レーザーや紫外レーザーから蛍光体により赤色、青色、緑色の蛍光を発生し白
色光を得る方法
青色レーザーや紫外レーザーから蛍光体により青色と黄色の蛍光を発生し白色光を得る
方法
【００５０】
蛍光体単結晶としてはＹ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｂａ５Ｓｉ１１Ａｌ７Ｎ２５、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２が好ましい。また、蛍光体中にドープするドープ成分としては、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｎｄ等の希土類元素イオンとする。
【００５１】
支持基板の具体的材質は特に限定されず，ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、石英ガラスなどのガラスや水晶であってよい。しかし、光源の熱が蛍光体に伝導すること、あるいは、波長変換や外部から蛍光体自体が加熱することを抑制するために、放熱特性のよい支持基板を使用することができる。この場合には、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、Ｓｉなどを例示することができる。
【００５２】
また、光源素子、蛍光体素子の各端面は、それぞれ、端面反射を抑制するために斜めカットしていてもよい。また、蛍光体素子と支持基板の接合は、接着固定でもよく、直接接合でもよい。支持基板にスパッタ、ＣＶＤ等の成膜法により蛍光体素子を形成してもよい。
【００５３】
好適な実施形態においては、光導波路の入射面と出射面との少なくとも一方に誘電体多層膜からなるＡＲコートが形成されている。
他の好適な実施形態においては、蛍光体層を構成する材質の屈折率よりも低い屈折率を有する材質からなる単層膜が形成されている。こうした単層膜の厚さは、ＡＲコートのように厳密に決定する必要はなく、単に単層膜を形成することによって端面反射を低減することができる。ここで、多層膜にすると、多層膜間の屈折率と厚さの関係によっては、反射抑制の度合いが低下したり、無くなったりする可能性があり、多層膜の各層の厚さを制御する必要があるので、単層膜の方が優れている。これにより蛍光体素子の端面反射率は単層膜がない場合よりも確実に低減することができる。単層膜の厚みは、好適には１μｍ以下である。
【００５４】
なお、チャネル型光導波路がリッジ型光導波路である場合には、チャネル型光導波路の幅Ｗは、光導波路の長手方向に対して垂直な横断面における光導波路幅である。また、光導波路の幅は、光導波路の前記横断面における幅のうち最も狭い部分の幅とする。
【００５５】
光学素子の全長Ｌｗｇ（図１、図５参照）は、本発明の観点からは、１００μｍ以上が好ましく、２００μｍ以上が更に好ましい。また、青色光と黄色光から白色光を得る、光減衰を小さくするという観点からは、１ｍｍ以下が好ましく、５００μｍ以下が更に好ましい。
リッジ型光導波路の幅Ｗは、本発明の観点からは、１０μｍ〜１００μｍが好ましい。
【００５６】
光源素子は複数個アレイ上に並列に配置し、蛍光体に入力することにより、小型化、かつ高出力の照明装置を実現することができる。さらに、光源素子は1 個で蛍光体ガラスの端面を折り返すことにより蛍光体ガラス内全域は励起光を伝搬させ、全域から白色光を発生する照明装置を実現することもできる。
【実施例】
【００５７】
（実験１）
図１、図２および図１１に示すようなレーザー照明モジュールを作製した。
具体的には、窒化アルミニウムからなる支持基板２上にスパッタ装置にてＳｉＯ２からなる下側クラッド層３を厚さ１．０μｍ成膜し、この上にＣｅをドープしたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）単結晶からなる厚さ５００μｍの蛍光体プレートを直接接合した。次いで、この蛍光体プレートを表１に示す厚みになるまで研磨した。次に、この単結晶蛍光体層上にスパッタ装置にてＳｉＯ２からなる上側クラッド層５を厚さ１．０μｍ成膜して、スラブ型光導波路４を形成した。【００５８】
その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面に０．１％のＡＲコートを形成し、最後にチップ切断を行い、導波路型蛍光体素子１を作製した。素子１のサイズは、幅1 ｍｍ、長さLwg ２００μｍとした。【００５９】
チップ化した導波路型蛍光体素子１に、出力３０ｍＷのＧａＮ系青色レーザー光源１１を光学的に結合してモジュールを作製した。各例の評価を表１に示す。ただし、各項目は以下のようにして測定した。
（平均出力）
平均出力は、全光束の時間平均を表す。全光束測定は，積分球（球形光束計）を使用して，被測定光源と全光束が値付けられた標準光源とを同じ位置で点灯し，その比較によって行う。詳細には、ＪＩＳＣ７８０１にて規定されている方法を用いて測定を行った。
（色ムラ）
導波路型蛍光体素子端面４ｂより出力した光を輝度分布測定装置を用いて色度図で評価を行った。そして、色度図において、中央値ｘ：０．３４４７±０．００５、ｙ：０．３５５３±０．００５の範囲にある場合は「色ムラなし」とし、この範囲外の場合には「色ムラあり」とした。
（コヒーレンス長）
マイケルソン干渉計を用いた光スペクトルアナライザによりスペクトル線幅を測定して、下記計算式より求めた。
コヒーレンス長（Ｌｃ）＝Ｃ／ΔＶ
Ｃ：光の速さ＝２．９９７９２５８×１０８ｍ／ｓｅｃ
ΔＶ：線幅（Ｈｚ）
【００６０】
【表１】
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【００６１】
このように、光導波路の厚さを８０μｍ以下とすることによって、色ムラが見られなくなることがわかった。また、光導波路の厚さを３μｍ以上とすることによって、平均出力が増大している。更に、光導波路の厚さを５０μｍ以下とした場合には、コヒーレンス長が一層短くなる。【００６２】
（実験２）
実験１と同様にしてレーザー照明モジュールを作製した。
ただし、本例では、単結晶蛍光体プレートと支持基板とは樹脂接合によって貼りあわせた。次いで、実施例１と同様にして単結晶蛍光体プレートを研磨し、上側にクラッド層を厚さ１．０μｍ成膜してスラブ型光導波路４を得た。得られた素子について、実験１と同じ試験をしたところ、実験１と同様の結果を得た。【００６３】
（実験３）
図５、図６、図１３に示すようなレーザー照明モジュールを作製した。
具体的には、窒化アルミニウムからなる支持基板２にスパッタ装置にてＳｉＯ２からなる下側クラッド層３を厚さ１．０μｍ成膜し、ＣｅをドープしたＹＡＧ単結晶からなる蛍光体プレートと直接接合した後、この蛍光体プレートを３μｍの厚みＴまで研磨した。次に反応性イオンエッチングにより、幅Ｗ３μｍ、深さＴｒ２μｍのリッジ溝２６を形成し、上側にクラッド層２２を厚さ１．０μｍ成膜してリッジ型光導波路２５を形成した。【００６４】
その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面に０．１％のＡＲコートを形成し、最後にチップ切断を行い、導波路型蛍光体素子２１Ａを作製した。素子サイズは幅１ｍｍ、長さLwg ２００μm とした。【００６５】
チップ化した導波路型蛍光体素子２１Ａを、３０ｍＷのＧａＮ系青色レーザー光源１１に光学的に結合してモジュールを作製した。この結果、モジュールの出力側から、平均３ｌｍ、コヒーレンス長２ｍｍの白色光が観測できた。また、色ムラについては、色度図で中央値ｘ：０．３４４７±０．００５、ｙ：０．３５５３±０．００５の範囲にあることを確認した。【００６６】
（実験４）
実験１の実施例６と同様な照明モジュールを作製した。ただし、蛍光体プレートを厚さ５０μｍに加工した後、図１２に示すように、レーザー光源１１を８０μｍ間隔に１０個配置したレーザーと対向させ、アレイモジュールを作製した。各レーザー光源からレーザー光を発振させたところ、モジュールの出力側から平均３０ｌｍの白色光が観測できた。また、色ムラについては、色度図で中央値ｘ：０．３４４７±０．００５、ｙ：０．３５５３±０．００５の範囲にあることを確認した。【００６７】
（実験５）
実験４と同様にしてモジュールを作製した。ただし、図１４に示すように、本発明例の蛍光体素子１を使用した。また、単結晶蛍光体からなる光導波路の厚さは５０μｍにした。この結果、モジュールの出力側から平均３ｌｍの白色光が観測できた。また、色ムラについては、色度図で中央値ｘ：０．３４４７±０．００５、ｙ：０．３５５３±０．００５の範囲にあることを確認した。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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