(57)【要約】【課題】レーザ素子から出射される光の強度を高い精度で調整することが可能な光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール１は、光形成部２０と、保護部材１０，４０と、を備える。光形成部２０は、ベース部材６０と、レーザ素子５４と、レンズ８４と、レーザ素子５４の光の出射方向においてレーザ素子５４とレンズ８４との間に配置され、レーザ素子５４からの光を直接受光する受光素子９４と、を含む。レーザ素子５４は、レーザ素子５４からの光の進行方向と搭載面６０Ａとのなす角が１０°以下であり、かつ半導体積層体の積層方向に垂直な面と搭載面６０Ａとのなす角が４５°以上１３５°以下となるように配置される。受光素子９４は、受光面９４Ａと半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角が１０°以下となるように配置される。【選択図】図２
2018022840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を形成する光形成部と、
前記光形成部からの光を透過する出射窓を有し、前記光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備え、
前記光形成部は、
ベース部材と、
前記ベース部材の搭載面上に搭載され、半導体積層体を含む端面発光型のレーザ素子と、
前記ベース部材上に搭載され、前記レーザ素子から出射される光のスポットサイズを変換するレンズと、
前記ベース部材上に搭載され、前記レーザ素子の光の出射方向において前記レーザ素子と前記レンズとの間に配置され、前記レーザ素子からの光を直接受光する受光素子と、を含み、
前記レーザ素子は、前記レーザ素子からの光の進行方向と前記搭載面とのなす角が１０°以下であり、かつ前記半導体積層体の積層方向に垂直な面と前記搭載面とのなす角が４５°以上１３５°以下となるように配置され、
前記受光素子は、受光面と前記半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角が１０°以下となるように配置される、光モジュール。
【請求項２】
前記半導体積層体の積層方向に垂直な面と前記搭載面とのなす角は８５°以上９５°以下である、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光形成部は、
前記ベース部材上に搭載される前記レーザ素子を含む複数のレーザ素子と、
前記ベース部材上に搭載され、前記複数のレーザ素子のそれぞれに対応して配置される前記レンズを含む複数のレンズと、
前記ベース部材上に搭載され、前記複数のレーザ素子に対応して配置される前記受光素子を含む複数の受光素子と、
前記ベース部材上に搭載され、前記複数のレーザ素子からの光を合波するフィルタと、を含む、請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記複数のレーザ素子は、発振波長の差が１０ｎｍ以下である第１レーザ素子および第２レーザ素子を含み、
前記第１レーザ素子に含まれる前記半導体積層体の積層方向に垂直な面と前記第２レーザ素子に含まれる前記半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角は８５°以上９５°以下であり、
前記第１レーザ素子からの光と前記第２レーザ素子からの光は、偏波合成フィルタである前記フィルタによって合波される、請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記複数のレーザ素子は、赤色の光を出射する前記レーザ素子、緑色の光を出射する前記レーザ素子および青色の光を出射する前記レーザ素子を含む、請求項３または請求項４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ものである。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ内に半導体レーザ素子などの半導体発光素子を配置した光モジュールが知られている（たとえば、特許文献１〜４参照）。このような光モジュールは、表示装置、光ピックアップ装置、光通信装置など、種々の装置の光源として用いられる。
【０００３】
上記光モジュールにおいては、半導体レーザ素子から出射される光の強度を適切に調整する必要がある。レーザ素子から出射された光の一部を受光素子により受光して光の強度を確認し、これをレーザ素子に供給される電力にフィードバックすることにより、光の強度を調整することができる。レーザ素子から出射された光の一部を受光素子へと送る構造としては、たとえばフィルタやミラーなどの光学部品によりレーザ素子から出射された光の一部を取り出して受光素子へと送る構造が考えられる（たとえば、特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９３１０１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２８８９５号公報
【特許文献３】特開２００７−１７９２５号公報
【特許文献４】特開２００７−６５６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような光モジュールが用いられる装置の性能の向上や用途の広がりに起因して、レーザ素子から出射される光の強度のより厳密な調整が求められている。具体的には、たとえば表示装置の色再現性の向上を目的として、赤、緑および青のそれぞれの光を出射するレーザ素子について、出射される光の強度をより高い精度で調整することが求められている。
【０００６】
そこで、レーザ素子から出射される光の強度を高い精度で調整することが可能な光モジュールを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部からの光を透過する出射窓を有し、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材の搭載面上に搭載され、半導体積層体を含む端面発光型のレーザ素子と、ベース部材上に搭載され、レーザ素子から出射される光のスポットサイズを変換するレンズと、ベース部材上に搭載され、レーザ素子の光の出射方向においてレーザ素子とレンズとの間に配置され、レーザ素子からの光を直接受光する受光素子と、を含む。レーザ素子は、レーザ素子からの光の進行方向と搭載面とのなす角が１０°以下であり、かつ半導体積層体の積層方向に垂直な面と前記搭載面とのなす角が４５°以上１３５°以下となるように配置される。受光素子は、受光面と半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角が１０°以下となるように配置される。
【発明の効果】
【０００８】
上記光モジュールによれば、レーザ素子から出射される光の強度を高い精度で調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光モジュールの構造を示す概略斜視図である。
【図２】光モジュールの構造を示す概略斜視図である。
【図３】光モジュールの構造を示す概略平面図である。
【図４】レーザ素子の構造の一例を示す概略断面図である。
【図５】図４の線分Ｖ−Ｖに沿う断面を矢印の向きに見た状態に対応する概略断面図である。
【図６】図２の線分ＶＩ−ＶＩに沿う断面を矢印の向きに見た状態に対応する概略断面図である。
【図７】第４フォトダイオードおよび第２緑色レーザダイオードをＹ軸方向に見た状態を示す部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部からの光を透過する出射窓を有し、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材の搭載面上に搭載され、半導体積層体を含む端面発光型のレーザ素子と、ベース部材上に搭載され、レーザ素子から出射される光のスポットサイズを変換するレンズと、ベース部材上に搭載され、レーザ素子の光の出射方向においてレーザ素子とレンズとの間に配置され、レーザ素子からの光を直接受光する受光素子と、を含む。レーザ素子は、レーザ素子からの光の進行方向と搭載面とのなす角が１０°以下であり、かつ半導体積層体の積層方向に垂直な面と上記搭載面とのなす角が４５°以上１３５°以下となるように配置される。受光素子は、受光面と半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角が１０°以下となるように配置される。
【００１１】
本願の光モジュールは、単一のベース部材上に配置された端面発光型のレーザ素子、レンズおよび受光素子を含む光形成部が単一の保護部材により取り囲まれた構造、すなわち単一のパッケージ内にレーザ素子、レンズおよび受光素子が搭載された構造を有している。そして、本願の光モジュールでは、この単一のパッケージ内においてレーザ素子から出射された光が、レーザ素子とレンズとの間に配置される受光素子により直接受光される。そのため、フィルタやミラーなどの光学部品によりレーザ素子から出射された光の一部を取り出して受光素子へと送る場合に比べて、光の強度を精度よく把握することができる。
【００１２】
さらに、本願の光モジュールにおいては、レーザ素子が、レーザ素子からの光の進行方向と上記搭載面とのなす角が１０°以下であり、かつ半導体積層体の積層方向に垂直な面と上記搭載面とのなす角が４５°以上１３５°以下となるように配置される。そして、このレーザ素子からの光を受光する受光素子が、受光面と半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角が１０°以下となるように配置される。半導体積層体を含む端面発光型のレーザ素子からの出射光は、出射光の光軸に垂直な面において、半導体積層体の積層方向を長径とし、当該積層方向に垂直な方向を短径とする楕円状の形状となる。そのため、レーザ素子が、レーザ素子からの光の進行方向と上記搭載面とのなす角が１０°以下であり、かつ上記積層方向に垂直な面と上記搭載面とのなす角が４５°以上１３５°以下となるように傾けて配置された場合に、受光面と上記積層方向に垂直な面とのなす角が１０°以下となるように受光素子をレーザ素子に合わせて傾けて配置することにより、レーザ光の長径側の光を受光面において受光させることができる。その結果、レーザ素子からレンズに向かう光を大きくカットすることなく受光面に十分な光量を入射させ、光の強度を精度よく把握することができる。
【００１３】
以上のように、本願の光モジュールによれば、レーザ素子から出射される光の強度を精度よく把握し、高い精度で調整することが可能となる。
【００１４】
上記光モジュールにおいて、半導体積層体の積層方向に垂直な面と搭載面とのなす角は８５°以上９５°以下であってもよい。このように、半導体積層体の積層方向が搭載面に平行に近い状態にまでレーザ素子が傾けて配置される場合でも、これに合わせて受光素子の受光面を傾ける本願の光モジュールによれば、レーザ素子から出射される光の強度を高い精度で調整することができる。
【００１５】
上記光モジュールにおいて、光形成部は、ベース部材上に搭載される上記レーザ素子を含む複数のレーザ素子と、ベース部材上に搭載され、上記複数のレーザ素子のそれぞれに対応して配置される上記レンズを含む複数のレンズと、ベース部材上に搭載され、上記複数のレーザ素子に対応して配置される上記受光素子を含む複数の受光素子と、ベース部材上に搭載され、上記複数のレーザ素子からの光を合波するフィルタと、を含んでいてもよい。
【００１６】
このように、単一のパッケージ内に複数のレーザ素子を配置し、これらからの光を当該パッケージ内において合波可能とすることで、複数のパッケージからの光を合波する場合に比べて、光モジュールが用いられる装置のコンパクト化を達成することができる。なお、フィルタとしては、たとえば波長選択性フィルタ、偏波合成フィルタなどを採用することができる。
【００１７】
上記光モジュールにおいて、上記複数のレーザ素子は、発振波長の差が１０ｎｍ以下である第１レーザ素子および第２レーザ素子を含んでいていてもよい。第１レーザ素子に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な面と第２レーザ素子に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角は８５°以上９５°以下であってもよい。第１レーザ素子からの光と第２レーザ素子からの光は、偏波合成フィルタである上記フィルタによって合波されてもよい。このように、発振波長の近いレーザ素子を、半導体積層体の積層方向に垂直な面が互いに垂直に近い状態となるように配置し、かつフィルタとして偏波合成フィルタを採用することにより、これらのレーザ素子からの光を容易に合波することができる。
【００１８】
上記光モジュールにおいて、上記複数のレーザ素子は、赤色の光を出射するレーザ素子、緑色の光を出射する上記レーザ素子および青色の光を出射する上記レーザ素子を含んでいてもよい。このようにすることにより、これらの光を合波し、所望の色の光を形成することができる。
【００１９】
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本発明にかかる光モジュールの一実施の形態を、図１〜図７を参照しつつ説明する。図２は、図１のキャップ４０を取り外した状態に対応する図である。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２０】
図１および図２を参照して、本実施の形態における光モジュール１は、平板状の形状を有するステム１０と、ステム１０の一方の主面１０Ａ上に配置され、光を形成する光形成部２０と、光形成部２０を覆うようにステム１０の一方の主面１０Ａ上に接触して配置されるキャップ４０と、ステム１０の他方の主面１０Ｂ側から一方の主面１０Ａ側まで貫通し、一方の主面１０Ａ側および他方の主面１０Ｂ側の両側に突出する複数のリードピン４５とを備えている。ステム１０とキャップ４０とは、たとえば溶接されることにより気密状態とされている。すなわち、光形成部２０は、ステム１０とキャップ４０とによりハーメチックシールされている。ステム１０とキャップ４０とにより取り囲まれる空間には、たとえば乾燥空気などの水分が低減（除去）された気体が封入されている。キャップ４０には、光形成部２０からの光を透過する出射窓４１が形成されている。出射窓４１は主面が互いに平行な平板状の形状を有していてもよいし、光形成部２０からの光を集光または拡散させるレンズ形状を有していてもよい。ステム１０およびキャップ４０は、保護部材を構成する。
【００２１】
図２および図３を参照して、光形成部２０は、板状の形状を有するベース部材であるベース板６０を含む。ベース板６０は、長方形状の平面形状を有する。ベース板６０の一方の主面の一の長辺に対応する領域に沿って５つのレーザ素子が配置される。
【００２２】
具体的には、上記一の長辺の一方の端部に対応する領域に、第１チップ搭載領域６１が配置される。第１チップ搭載領域６１は、周囲の領域に比べてベース板６０の厚みが大きい直方体状の領域である。その結果、第１チップ搭載領域６１の高さは、周囲の領域に比べて高くなっている。第１チップ搭載領域６１上には、平板状の第１サブマウント７１が配置されている。そして、第１サブマウント７１上に、第１レーザ素子としての第１赤色レーザダイオード５１が配置されている。
【００２３】
ベース板６０の一方の主面の一の長辺に対応する領域において、第１チップ搭載領域６１に隣接する搭載面上には、直方体状のブロックである第２チップ搭載領域６２が配置される。第２チップ搭載領域６２上には、平板状の第２サブマウント７２が配置されている。第１チップ搭載領域６１において第１サブマウント７１が配置される面を含む平面と、第２チップ搭載領域６２において第２サブマウント７２が配置される面を含む平面とは、交差する。より具体的には、第１チップ搭載領域６１において第１サブマウント７１が配置される面を含む平面と、第２チップ搭載領域６２において第２サブマウント７２が配置される面を含む平面とは、直交する。そして、第２サブマウント７２上に、第２レーザ素子としての第２赤色レーザダイオード５２が配置されている。第１赤色レーザダイオード５１と第２赤色レーザダイオード５２との発振波長の差は１０ｎｍ以下である。
【００２４】
ベース板６０の一方の主面の一の長辺に対応する領域において、第２チップ搭載領域６２にから見て第１チップ搭載領域６１とは反対側に、第３チップ搭載領域６３が配置される。第３チップ搭載領域６３は、周囲の領域に比べてベース板６０の厚みが大きい直方体状の領域である。その結果、第３チップ搭載領域６３の高さは、周囲の領域に比べて高くなっている。第３チップ搭載領域６３上には、平板状の第３サブマウント７３が配置されている。第３チップ搭載領域６３において第３サブマウント７３が配置される面を含む平面と、第２チップ搭載領域６２において第２サブマウント７２が配置される面を含む平面とは、交差する。より具体的には、第３チップ搭載領域６３において第３サブマウント７３が配置される面を含む平面と、第２チップ搭載領域６２において第２サブマウント７２が配置される面を含む平面とは、直交する。そして、第３サブマウント７３上に、第３レーザ素子としての第１緑色レーザダイオード５３が配置されている。
【００２５】
ベース板６０の一方の主面の一の長辺に対応する領域において、第３チップ搭載領域６３にから見て第２チップ搭載領域６２とは反対側に隣接する搭載面６０Ａ上には、直方体状のブロックである第４チップ搭載領域６４が配置される。第４チップ搭載領域６４上には、平板状の第４サブマウント７４が配置されている。第３チップ搭載領域６３において第３サブマウント７３が配置される面を含む平面と、第４チップ搭載領域６４において第４サブマウント７４が配置される面を含む平面とは、交差する。より具体的には、第３チップ搭載領域６３において第３サブマウント７３が配置される面を含む平面と、第４チップ搭載領域６４において第４サブマウント７４が配置される面を含む平面とは、直交する。そして、第４サブマウント７４上に、第４レーザ素子としての第２緑色レーザダイオード５４が配置されている。第１緑色レーザダイオード５３と第２緑色レーザダイオード５４との発振波長の差は１０ｎｍ以下である。
【００２６】
ベース板６０の一方の主面の一の長辺に対応する領域において、第４チップ搭載領域６４にから見て第３チップ搭載領域６３とは反対側に、第５チップ搭載領域６５が配置される。第５チップ搭載領域６５は、上記一の長辺の他方の端部に対応する領域に配置される。第５チップ搭載領域６５は、周囲の領域に比べてベース板６０の厚みが大きい直方体状の領域である。その結果、第５チップ搭載領域６５の高さは、周囲の領域に比べて高くなっている。第５チップ搭載領域６５上には、平板状の第５サブマウント７５が配置されている。第５チップ搭載領域６５において第５サブマウント７５が配置される面を含む平面と、第４チップ搭載領域６４において第４サブマウント７４が配置される面を含む平面とは、交差する。より具体的には、第５チップ搭載領域６５において第５サブマウント７５が配置される面を含む平面と、第４チップ搭載領域６４において第４サブマウント７４が配置される面を含む平面とは、直交する。そして、第５サブマウント７５上に、第５レーザ素子としての青色レーザダイオード５５が配置されている。
【００２７】
ベース板６０の第１チップ搭載領域６１から見て第１赤色レーザダイオード５１の出射方向に隣接する領域には、第１受光素子としての第１フォトダイオード９１が配置されている。第１フォトダイオード９１は、受光面９１Ａを有する。
【００２８】
ベース板６０の第２チップ搭載領域６２から見て第２赤色レーザダイオード５２の出射方向に隣接する領域には、直方体形状のブロックである第２フォトダイオード支持部６６が配置されている。そして、第２フォトダイオード支持部６６上には、第２受光素子としての第２フォトダイオード９２が配置されている。第２フォトダイオード９２は、受光面９２Ａを有する。受光面９１Ａを含む平面と受光面９２Ａを含む平面とは交差する。より具体的には、受光面９１Ａを含む平面と受光面９２Ａを含む平面とは直交する。
【００２９】
ベース板６０の第３チップ搭載領域６３から見て第１緑色レーザダイオード５３の出射方向に隣接する領域には、第３受光素子としての第３フォトダイオード９３が配置されている。第３フォトダイオード９３は、受光面９３Ａを有する。受光面９２Ａを含む平面と受光面９３Ａを含む平面とは交差する。より具体的には、受光面９２Ａを含む平面と受光面９３Ａを含む平面とは直交する。
【００３０】
ベース板６０の第４チップ搭載領域６４から見て第２緑色レーザダイオード５４の出射方向に隣接する領域には、直方体形状のブロックである第４フォトダイオード支持部６７が配置されている。そして、第４フォトダイオード支持部６７上には、第４受光素子としての第４フォトダイオード９４が配置されている。第４フォトダイオード９４は、受光面９４Ａを有する。受光面９３Ａを含む平面と受光面９４Ａを含む平面とは交差する。より具体的には、受光面９３Ａを含む平面と受光面９４Ａを含む平面とは直交する。
【００３１】
ベース板６０の第５チップ搭載領域６５から見て青色レーザダイオード５５の出射方向に隣接する領域には、第５受光素子としての第５フォトダイオード９５が配置されている。第５フォトダイオード９５は、受光面９５Ａを有する。受光面９４Ａを含む平面と受光面９５Ａを含む平面とは交差する。より具体的には、受光面９４Ａを含む平面と受光面９５Ａを含む平面とは直交する。
【００３２】
第１フォトダイオード９１、第２フォトダイオード９２、第３フォトダイオード９３、第４フォトダイオード９４および第５フォトダイオード９５は、それぞれ第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５からの光を直接受光する位置に設置される。本実施の形態においては、全てのレーザ素子のそれぞれに対応して受光素子が配置される。第１フォトダイオード９１および第２フォトダイオード９２は、赤色の光を受光可能なフォトダイオードである。第３フォトダイオード９３および第４フォトダイオード９４は、緑色の光を受光可能なフォトダイオードである。第５フォトダイオード９５は、青色の光を受光可能なフォトダイオードである。
【００３３】
第１フォトダイオード９１は、第１赤色レーザダイオード５１の出射方向において、第１赤色レーザダイオード５１と第１レンズ８１との間に配置される。第２フォトダイオード９２は、第２赤色レーザダイオード５２の出射方向において、第２赤色レーザダイオード５２と第２レンズ８２との間に配置される。第３フォトダイオード９３は、第１緑色レーザダイオード５３の出射方向において、第１緑色レーザダイオード５３と第３レンズ８３との間に配置される。第４フォトダイオード９４は、第２緑色レーザダイオード５４の出射方向において、第２緑色レーザダイオード５４と第４レンズ８４との間に配置される。第５フォトダイオード９５は、青色レーザダイオード５５の出射方向において、青色レーザダイオード５５と第５レンズ８５との間に配置される。
【００３４】
第１フォトダイオード９１から見て第１赤色レーザダイオード５１とは反対側のベース板６０上には、平板状の第１レンズ支持部８１Ｂが配置される。そして、第１レンズ支持部８１Ｂ上には、第１レンズ８１が配置される。第２フォトダイオード９２から見て第２赤色レーザダイオード５２とは反対側のベース板６０上には、平板状の第２レンズ支持部８２Ｂが配置される。そして、第２レンズ支持部８２Ｂ上には、第２レンズ８２が配置される。第３フォトダイオード９３から見て第１緑色レーザダイオード５３とは反対側のベース板６０上には、平板状の第３レンズ支持部８３Ｂが配置される。そして、第３レンズ支持部８３Ｂ上には、第３レンズ８３が配置される。第４フォトダイオード９４から見て第２緑色レーザダイオード５４とは反対側のベース板６０上には、平板状の第４レンズ支持部８４Ｂが配置される。そして、第４レンズ支持部８４Ｂ上には、第４レンズ８４が配置される。第５フォトダイオード９５から見て青色レーザダイオード５５とは反対側のベース板６０上には、平板状の第５レンズ支持部８５Ｂが配置される。そして、第５レンズ支持部８５Ｂ上には、第５レンズ８５が配置される。
【００３５】
第１レンズ８１、第２レンズ８２、第３レンズ８３、第４レンズ８４および第５レンズ８５は、それぞれ表面がレンズ面となっている部分であるレンズ部８１Ａ、レンズ部８２Ａ、レンズ部８３Ａ、レンズ部８４Ａおよびレンズ部８５Ａを有している。第１レンズ８１、第２レンズ８２、第３レンズ８３、第４レンズ８４および第５レンズ８５は、レンズ部８１Ａ，８２Ａ，８３Ａ，８４Ａ，８５Ａとレンズ部８１Ａ，８２Ａ，８３Ａ，８４Ａ，８５Ａ以外の領域とが一体成型されている。第１レンズ支持部８１Ｂ、第２レンズ支持部８２Ｂ、第３レンズ支持部８３Ｂ、第４レンズ支持部８４Ｂおよび第５レンズ支持部８５Ｂにより、第１レンズ８１、第２レンズ８２、第３レンズ８３、第４レンズ８４および第５レンズ８５のレンズ部８１Ａ，８２Ａ，８３Ａ，８４Ａ，８５Ａの中心軸、すなわちレンズ部８１Ａ，８２Ａ，８３Ａ，８４Ａ，８５Ａの光軸は、それぞれ第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５の光軸に一致するように調整されている。第１レンズ８１、第２レンズ８２、第３レンズ８３、第４レンズ８４および第５レンズ８５は、それぞれ第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５から出射される光のスポットサイズを変換する。第１レンズ８１、第２レンズ８２、第３レンズ８３、第４レンズ８４および第５レンズ８５により、第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５から出射される光のスポットサイズが一致するようにスポットサイズが変換される。
【００３６】
第１レンズ８１から見て第１赤色レーザダイオード５１とは反対側のベース板６０上には、平板状の第１フィルタ支持部８６Ｂが配置される。そして、第１フィルタ支持部８６Ｂ上には、第１フィルタ８６が配置される。第１フィルタ８６は、波長選択性フィルタである。第１フィルタ８６は、赤色の光を反射する。
【００３７】
第２レンズ８２から見て第２赤色レーザダイオード５２とは反対側のベース板６０上には、平板状の第２フィルタ支持部８７Ｂが配置される。そして、第２フィルタ支持部８７Ｂ上には、第２フィルタ８７が配置される。第２フィルタ８７は、赤色偏波合成フィルタである。
【００３８】
第３レンズ８３から見て第１緑色レーザダイオード５３とは反対側のベース板６０上には、平板状の第３フィルタ支持部８８Ｂが配置される。そして、第３フィルタ支持部８８Ｂ上には、第３フィルタ８８が配置される。第３フィルタ８８は、波長選択性フィルタである。第３フィルタ８８は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。
【００３９】
第４レンズ８４から見て第２緑色レーザダイオード５４とは反対側のベース板６０上には、平板状の第４フィルタ支持部８９Ｂが配置される。そして、第４フィルタ支持部８９Ｂ上には、第４フィルタ８９が配置される。第４フィルタ８９は、緑色偏波合成フィルタである。
【００４０】
第５レンズ８５から見て青色レーザダイオード５５とは反対側のベース板６０上には、平板状の第５フィルタ支持部９０Ｂが配置される。そして、第５フィルタ支持部９０Ｂ上には、第５フィルタ９０が配置される。第５フィルタ９０は、波長選択性フィルタである。第５フィルタ９０は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する。
【００４１】
第１フィルタ８６、第２フィルタ８７、第３フィルタ８８、第４フィルタ８９および第５フィルタ９０は、それぞれ互いに平行な主面を有する平板状の形状を有している。
【００４２】
図３を参照して、第１赤色レーザダイオード５１、第１フォトダイオード９１、第１レンズ８１および第１フィルタ８６は、第１赤色レーザダイオード５１の光の出射方向に沿う方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。第２赤色レーザダイオード５２、第２フォトダイオード９２、第２レンズ８２および第２フィルタ８７は、第２赤色レーザダイオード５２の光の出射方向に沿う方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。第１緑色レーザダイオード５３、第３フォトダイオード９３、第３レンズ８３および第３フィルタ８８は、第１緑色レーザダイオード５３の光の出射方向に沿う方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。第２緑色レーザダイオード５４、第４フォトダイオード９４、第４レンズ８４および第４フィルタ８９は、第２緑色レーザダイオード５４の光の出射方向に沿う方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。青色レーザダイオード５５、第５フォトダイオード９５、第５レンズ８５および第５フィルタ９０は、青色レーザダイオード５５の光の出射方向に沿う方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。
【００４３】
第１フィルタ８６、第２フィルタ８７、第３フィルタ８８、第４フィルタ８９および第５フィルタ９０は、第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５からの光の出射方向に交差する方向、より具体的には直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って並んで配置されている。第１フィルタ８６、第２フィルタ８７、第３フィルタ８８、第４フィルタ８９および第５フィルタ９０の主面は、それぞれ第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５からの光の出射方向に対して傾斜している。より具体的には、第１フィルタ８６、第２フィルタ８７、第３フィルタ８８、第４フィルタ８９および第５フィルタ９０の主面は、それぞれ第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５からの光の出射方向（Ｙ軸方向）に対して４５°傾斜している。
【００４４】
図２を参照して、本実施の形態の光モジュール１は、ステム１０と光形成部２０との間に、電子冷却モジュール３０をさらに含んでいる。電子冷却モジュール３０は、吸熱板（図示しない）と、放熱板３２と、電極を挟んで吸熱板と放熱板３２との間に並べて配置される半導体柱３３とを含む。吸熱板および放熱板３２は、たとえばアルミナからなっている。吸熱板がベース板６０の他方の主面６０Ｂに接触して配置される。放熱板３２は、ステム１０の一方の主面１０Ａに接触して配置される。本実施の形態において、電子冷却モジュール３０はペルチェモジュール（ペルチェ素子）である。そして、電子冷却モジュール３０に電流を流すことにより、吸熱板に接触するベース板６０の熱がステム１０へと移動し、ベース板６０が冷却される。その結果、第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５の温度上昇が抑制される。このように、レーザダイオードの温度を適正な範囲に維持することで、所望の色の光を精度よく形成することが可能となる。
【００４５】
次に、本実施の形態のレーザ素子について、第２緑色レーザダイオード５４を例として説明する。
【００４６】
図４および図５は、第２緑色レーザダイオード５４の構造の一例を示す概略断面図である。図４は、図５の線分ＩＶ−ＩＶに沿う断面を矢印の向きに見た状態に対応する概略断面図である。また、図５は、図４の線分Ｖ−Ｖに沿う断面を矢印の向きに見た状態に対応する概略断面図である。すなわち、図４および図５は、互いに直交する面における断面図である。
【００４７】
図４および図５を参照して、本実施の形態における第２緑色レーザダイオード５４は、基板１１０と、半導体層１２０と、絶縁膜１３１と、ｐ側電極１４１と、ｎ側電極１４２と、前側誘電体多層膜１６０と、後側誘電体多層膜１７０と、を備えている。基板１１０および半導体層１２０は、半導体積層体を構成する。基板１１０は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。基板１１０は、第１の主面１１０Ａと、第１の主面１１０Ａとは反対側の主面である第２の主面１１０Ｂを有している。
【００４８】
半導体層１２０は、基板１１０の第１の主面１１０Ａ上に接触するように配置されている。半導体層１２０は、基板１１０の第１の主面１１０Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。半導体層１２０は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。半導体層１２０は、バッファ層１２１と、ｎ側クラッド層１２２と、ｎ側ガイド層１２３と、活性層１２４と、第１ｐ側ガイド層１２５と、ブロック層１２６と、第２ｐ側ガイド層１２７と、ｐ側クラッド層１２８と、コンタクト層１２９と、を含んでいる。
【００４９】
バッファ層１２１は、基板１１０の第１の主面１１０Ａ上に接触するように配置されている。バッファ層１２１は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。バッファ層１２１は、基板１１０の第１の主面１１０Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。
【００５０】
ｎ側クラッド層１２２は、バッファ層１２１の基板１１０とは反対側の主面１２１Ａ上に接触するように配置されている。ｎ側クラッド層１２２は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。ｎ側クラッド層１２２は、バッファ層１２１の主面１２１Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。
【００５１】
ｎ側ガイド層１２３は、ｎ側クラッド層１２２のバッファ層１２１とは反対側の主面１２２Ａ上に接触するように配置されている。ｎ側ガイド層１２３は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。ｎ側ガイド層１２３は、ｎ側クラッド層１２２の主面１２２Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。
【００５２】
活性層１２４は、ｎ側ガイド層１２３のｎ側クラッド層１２２とは反対側の主面１２３Ａ上に接触するように配置されている。活性層１２４は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。活性層１２４は、ｎ側ガイド層１２３の主面１２３Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。活性層１２４は、その内部において電子と正孔とが再結合して光を発生するＳＱＷ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）を構成する。活性層１２４は、緑色の光を発生する。
【００５３】
第１ｐ側ガイド層１２５は、活性層１２４のｎ側ガイド層１２３とは反対側の主面１２４Ａ上に接触するように配置されている。第１ｐ側ガイド層１２５は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。第１ｐ側ガイド層１２５は、活性層１２４の主面１２４Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。
【００５４】
ブロック層１２６は、第１ｐ側ガイド層１２５の活性層１２４とは反対側の主面１２５Ａ上に接触するように配置されている。ブロック層１２６は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。ブロック層１２６は、第１ｐ側ガイド層１２５の主面１２５Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。
【００５５】
第２ｐ側ガイド層１２７は、ブロック層１２６の第１ｐ側ガイド層１２５とは反対側の主面１２６Ａ上に接触するように配置されている。第２ｐ側ガイド層１２７は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。第２ｐ側ガイド層１２７は、ブロック層１２６の主面１２６Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。
【００５６】
ｐ側クラッド層１２８は、第２ｐ側ガイド層１２７のブロック層１２６とは反対側の主面１２７Ａ上に接触するように配置されている。ｐ側クラッド層１２８は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。ｐ側クラッド層１２８は、第２ｐ側ガイド層１２７の主面１２７Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。
【００５７】
コンタクト層１２９は、ｐ側クラッド層１２８の第２ｐ側ガイド層１２７とは反対側の主面１２８Ａ上に接触するように配置されている。コンタクト層１２９は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体からなっている。コンタクト層１２９は、ｐ側クラッド層１２８の主面１２８Ａ上にエピタキシャル成長により形成された層である。
【００５８】
ここで、図４は、活性層１２４内において光が端面での反射を繰り返す方向（以下、「端面反射方向」という）に垂直な断面に対応する。一方、図５は、端面反射方向に沿った断面に対応する。図４を参照して、端面反射方向に垂直な断面において、半導体層１２０には、溝部１５１が形成されている。溝部１５１は、端面反射方向に沿って延在するように形成されている。溝部１５１は、コンタクト層１２９の主面１２９Ａにおいて開口するとともに、コンタクト層１２９、ｐ側クラッド層１２８および第２ｐ側ガイド層１２７を貫通し、ブロック層１２６内に底壁を有している。つまり、溝部１５１の側壁には、コンタクト層１２９、ｐ側クラッド層１２８および第２ｐ側ガイド層１２７が露出している。溝部１５１は、端面反射方向に垂直な方向に、等間隔で複数形成されている。その結果、隣り合う溝部１５１に挟まれた領域は、リッジ部１５２を構成する。リッジ部１５２には、コンタクト層１２９、ｐ側クラッド層１２８および第２ｐ側ガイド層１２７が含まれる。
【００５９】
半導体層１２０上に接触するように、絶縁膜１３１が形成されている。絶縁膜１３１は、たとえば二酸化珪素（ＳｉＯ２）などの絶縁体からなっている。絶縁膜１３１は、溝部１５１の底壁および側壁を覆うとともに、コンタクト層１２９の主面１２９Ａ上にまで延在している。絶縁膜１３１には、絶縁膜１３１を貫通する開口部１３１Ａが形成されている。開口部１３１Ａにおいて、コンタクト層１２９の主面１２９Ａが露出している。そして、開口部１３１Ａを充填し、絶縁膜１３１上にまで延在するように、ｐ側電極１４１が形成されている。ｐ側電極１４１は、たとえばＮｉ／Ａｕ（ニッケル／金）など、コンタクト層１２９とオーミックコンタクトを形成可能な金属などの導電体からなっている。ｐ側電極１４１は、開口部１３１Ａにおいて露出するコンタクト層１２９と接触している。ｐ側電極１４１とコンタクト層１２９とは、オーミックコンタクトを形成している。一方、基板１１０の第２の主面１１０Ｂ上に接触するように、ｎ側電極１４２が配置されている。ｎ側電極１４２は、たとえばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ（チタン／アルミニウム／チタン／金）など、基板１１０とオーミックコンタクト可能な金属などの導電体からなっている。ｎ側電極１４２と基板１１０とは、オーミックコンタクトを形成している。
【００６０】
図５を参照して、端面反射方向における半導体層１２０の一方の端面である前端面１２０Ａ上に接触するように前側誘電体多層膜１６０が配置され、他方の端面である後端面１２０Ｂに接触するように後側誘電体多層膜１７０が配置されている。前側誘電体多層膜１６０および後側誘電体多層膜１７０は、それぞれ半導体層１２０の前端面１２０Ａおよび後端面１２０Ｂを全域にわたって覆うように形成されている。
【００６１】
次に、本実施の形態における第２緑色レーザダイオード５４の動作について説明する。図４および図５を参照して、ｐ側電極１４１とｎ側電極１４２との間に電圧が印加されると、ｐ側電極１４１とｎ側電極１４２との間に電流が流れる。このとき、ＳＱＷを構成する活性層１２４には、ｐ側電極１４１側から正孔が、ｎ側電極１４２側から電子が注入される。そして、活性層１２４内において、正孔と電子とが再結合し、光が発生する。発生した光は、ｎ側ガイド層１２３と第１ｐ側ガイド層１２５とに挟まれた活性層１２４内に、活性層１２４の厚み方向において閉じ込められる。一方、前端面１２０Ａにおける光の反射率は後端面１２０Ｂにおける反射率に比べて小さく設定される。たとえば、上記光の前端面１２０Ａにおける反射率は４０％程度、後端面１２０Ｂにおける反射率は９５％程度と設定される。厚み方向において活性層１２４内に閉じ込められた光は、前端面１２０Ａと後端面１２０Ｂとの間で反射を繰り返す。その結果、位相の揃った光が増幅され、レーザ発振が達成される。そして、前端面１２０Ａから、レーザ光が放出される。第２緑色レーザダイオード５４は、端面発光型のレーザ素子である。
【００６２】
ここで、図２を参照して、第２緑色レーザダイオード５４は、Ｘ−Ｙ平面に平行な面であるベース板６０の搭載面６０Ａ上に第４チップ搭載領域６４に保持されて配置される。図２、図４および図５を参照して、第２緑色レーザダイオード５４は、半導体積層体の積層方向がＸ軸方向、端面反射方向がＹ軸方向に沿うように配置される。つまり、第２緑色レーザダイオード５４は、第２緑色レーザダイオード５４からの光の進行方向と搭載面６０Ａとのなす角が１０°以下（より具体的には第２緑色レーザダイオード５４からの光の進行方向と搭載面６０Ａとが平行）であり、かつ半導体積層体の積層方向に垂直な面と搭載面６０Ａ（Ｘ−Ｙ平面）とのなす角が４５°以上１３５°以下（さらには８５°以上９５°以下）、具体的には９０°となるように配置されている。
【００６３】
また、第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３および青色レーザダイオード５５は、第２緑色レーザダイオード５４と同様の構造を有する端面発光型のレーザ素子である。そして、第２赤色レーザダイオード５２は、第２緑色レーザダイオード５４の場合と同様に、半導体積層体の積層方向がＸ軸方向、端面反射方向がＹ軸方向に沿うように配置される。つまり、第２赤色レーザダイオード５２は、第２赤色レーザダイオード５２からの光の進行方向と搭載面（Ｘ−Ｙ平面）とのなす角が１０°以下（より具体的には第２赤色レーザダイオード５２からの光の進行方向と搭載面とが平行）であり、かつ半導体積層体の積層方向に垂直な面と搭載面（Ｘ−Ｙ平面）とのなす角が４５°以上１３５°以下（さらには８５°以上９５°以下）、具体的には９０°となるように配置されている。一方、第１赤色レーザダイオード５１、第１緑色レーザダイオード５３および青色レーザダイオード５５は、半導体積層体の積層方向がＺ軸方向、端面反射方向がＹ軸方向に沿うように配置される。つまり、第１赤色レーザダイオード５１、第１緑色レーザダイオード５３および青色レーザダイオード５５は、半導体積層体の積層方向に垂直な面と搭載面とのなす角が４５°未満、具体的には０°となるように配置されている。
【００６４】
第１赤色レーザダイオード５１に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な面と第２赤色レーザダイオード５２に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角は８５°以上９５°以下、具体的には９０°である。また、第１緑色レーザダイオード５３に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な面と第２緑色レーザダイオード５４に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角は８５°以上９５°以下、具体的には９０°である。
【００６５】
次に、レーザ素子に対する受光素子の配置について、第２緑色レーザダイオード５４に対する第４フォトダイオード９４の配置を例に説明する。図６は、第２緑色レーザダイオード５４の光軸を含むＸ−Ｙ平面における第２緑色レーザダイオード５４、第４フォトダイオード９４および第４レンズ８４付近の断面図である。また、図７は、第２緑色レーザダイオード５４の光軸に沿って第４レンズ８４側から第２緑色レーザダイオード５４側を見た平面図である。
【００６６】
図６および図７を参照して、第４フォトダイオード９４は、受光面９４Ａを含む平面Ｓ２と第２緑色レーザダイオード５４に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な平面Ｓ１とのなす角が１０°以下となるように配置されている。ここで、受光面９４Ａを含む平面Ｓ２の、平面Ｓ１に対する第２緑色レーザダイオード５４の光軸に交差する方向への傾斜角（図６に示すＺ方向からみた平面Ｓ２と平面Ｓ１とのなす角）と、受光面９４Ａを含む平面Ｓ２の、平面Ｓ１に対する第２緑色レーザダイオード５４の光軸に平行な状態での傾斜角（図７に示すＹ方向から見た平面Ｓ２と平面Ｓ１とのなす角）との両方が、１０°以下となるように、第４フォトダイオード９４は配置されている。より具体的には、平面Ｓ２および平面Ｓ１とは、いずれもＹ−Ｚ平面に平行な面であり、両平面のなす角は０°となっている。
【００６７】
また、第２フォトダイオード９２は、上記第４フォトダイオード９４と第２緑色レーザダイオード５４との配置関係と同様に、受光面９２Ａを含む平面と第２赤色レーザダイオード５２に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な平面とのなす角が１０°以下となるように配置されている。さらに、第１フォトダイオード９１、第３フォトダイオード９３および第５フォトダイオード９５は、それぞれ受光面９１Ａ，９３Ａ，９５Ａを含む平面と第１赤色レーザダイオード５１、第１緑色レーザダイオード５３および青色レーザダイオード５５に含まれる半導体積層体の積層方向に垂直な平面とのなす角が１０°以下となるように配置されている。
【００６８】
次に、本実施の形態における光モジュール１の動作について説明する。図３を参照して、第１赤色レーザダイオード５１から出射された赤色の光は、光路Ｌ１に沿って進行する。このとき、第１フォトダイオード９１の受光面９１Ａに赤色の光の一部が直接入射する。これにより第１赤色レーザダイオード５１から出射された赤色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて第１赤色レーザダイオード５１に供給される電力が調整される。第１フォトダイオード９１上を通過した赤色の光は、第１レンズ８１のレンズ部８１Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば第１赤色レーザダイオード５１から出射された赤色の光がコリメート光に変換される。第１レンズ８１においてスポットサイズが変換された赤色の光は、光路Ｌ１に沿って進行し、第１フィルタ８６に入射する。第１フィルタ８６は、赤色の光を反射する波長選択性フィルタである。そのため、第１赤色レーザダイオード５１から出射された光は第１フィルタ８６において反射されて光路Ｌ２に沿って進行する。そして、第１赤色レーザダイオード５１から出射された光は、第２フィルタ８７、第３フィルタ８８、第４フィルタ８９および第５フィルタ９０を透過して光路Ｌ３、光路Ｌ４、光路Ｌ５および光路Ｌ６に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。
【００６９】
第２赤色レーザダイオード５２から出射された赤色の光は、光路Ｌ７に沿って進行する。このとき、第２フォトダイオード９２の受光面９２Ａに赤色の光の一部が直接入射する。これにより第２赤色レーザダイオード５２から出射された赤色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて第２赤色レーザダイオード５２に供給される電力が調整される。第２フォトダイオード９２上を通過した赤色の光は、第２レンズ８２のレンズ部８２Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば第２赤色レーザダイオード５２から出射された赤色の光がコリメート光に変換される。第２レンズ８２においてスポットサイズが変換された赤色の光は、光路Ｌ７に沿って進行し、第２フィルタ８７に入射する。第２フィルタ８７は、赤色の光のうち振動方向が横方向（Ｘ軸方向）である光を透過し、振動方向が縦方向（Ｚ軸方向）である光を反射する偏波合成フィルタである。一方、第１赤色レーザダイオード５１および第２赤色レーザダイオード５２からの光の振動方向は、半導体積層体の積層方向に垂直な方向である。すなわち、第１赤色レーザダイオード５１からの光の振動方向はＸ軸方向であり、第２赤色レーザダイオード５２からの光の振動方向はＺ軸方向である。そのため、第２赤色レーザダイオード５２から出射された光は第２フィルタ８７において反射されて光路Ｌ３に合流する。その結果、第２赤色レーザダイオード５２からの赤色の光は第１赤色レーザダイオード５１からの赤色の光と合波され、光路Ｌ３に沿って進行する。そして、第２赤色レーザダイオード５２から出射された光は、第３フィルタ８８、第４フィルタ８９および第５フィルタ９０を透過して光路Ｌ４、光路Ｌ５および光路Ｌ６に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。
【００７０】
第１緑色レーザダイオード５３から出射された緑色の光は、光路Ｌ８に沿って進行する。このとき、第３フォトダイオード９３の受光面９３Ａに緑色の光の一部が直接入射する。これにより第１緑色レーザダイオード５３から出射された緑色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて第１緑色レーザダイオード５３に供給される電力が調整される。第３フォトダイオード９３上を通過した緑色の光は、第３レンズ８３のレンズ部８３Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば第１緑色レーザダイオード５３から出射された緑色の光がコリメート光に変換される。第３レンズ８３においてスポットサイズが変換された緑色の光は、光路Ｌ８に沿って進行し、第３フィルタ８８に入射する。第３フィルタ８８は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する波長選択性フィルタである。そのため、第１緑色レーザダイオード５３から出射された光は第３フィルタ８８において反射されて光路Ｌ４に合流する。その結果、第１緑色レーザダイオード５３からの緑色の光は、第１赤色レーザダイオード５１からの赤色の光および第２赤色レーザダイオード５２からの赤色の光と合波され、光路Ｌ４に沿って進行する。そして、第１緑色レーザダイオード５３から出射された光は、第４フィルタ８９および第５フィルタ９０を透過して光路Ｌ５および光路Ｌ６に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。
【００７１】
第２緑色レーザダイオード５４から出射された緑色の光は、光路Ｌ９に沿って進行する。このとき、第４フォトダイオード９４の受光面９４Ａに緑色の光の一部が直接入射する。これにより第２緑色レーザダイオード５４から出射された緑色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて第２緑色レーザダイオード５４に供給される電力が調整される。第４フォトダイオード９４上を通過した緑色の光は、第４レンズ８４のレンズ部８４Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば第２緑色レーザダイオード５４から出射された緑色の光がコリメート光に変換される。第４レンズ８４においてスポットサイズが変換された緑色の光は、光路Ｌ９に沿って進行し、第４フィルタ８９に入射する。第４フィルタ８９は、緑色の光のうち振動方向が横方向（Ｘ軸方向）である光を透過し、振動方向が縦方向（Ｚ軸方向）である光を反射する偏波合成フィルタである。一方、第１緑色レーザダイオード５３および第２緑色レーザダイオード５４からの光の振動方向は、半導体積層体の積層方向に垂直な方向である。すなわち、第１緑色レーザダイオード５３からの光の振動方向はＸ軸方向であり、第２緑色レーザダイオード５４からの光の振動方向はＺ軸方向である。そのため、第２緑色レーザダイオード５４から出射された光は第４フィルタ８９において反射されて光路Ｌ５に合流する。その結果、第２緑色レーザダイオード５４からの緑色の光は第１赤色レーザダイオード５１からの赤色の光、第２赤色レーザダイオード５２からの赤色の光および第１緑色レーザダイオード５３からの緑色の光と合波され、光路Ｌ５に沿って進行する。そして、第２緑色レーザダイオード５４から出射された光は、第５フィルタ９０を透過して光路Ｌ６に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。
【００７２】
青色レーザダイオード５５から出射された青色の光は、光路Ｌ１０に沿って進行する。このとき、第５フォトダイオード９５の受光面９５Ａに青色の光の一部が直接入射する。これにより青色レーザダイオード５５から出射された青色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて青色レーザダイオード５５に供給される電力が調整される。第５フォトダイオード９５上を通過した青色の光は、第５レンズ８５のレンズ部８５Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば青色レーザダイオード５５から出射された青色の光がコリメート光に変換される。第５レンズ８５においてスポットサイズが変換された青色の光は、光路Ｌ１０に沿って進行し、第５フィルタ９０に入射する。第５フィルタ９０は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する波長選択性フィルタである。そのため、青色レーザダイオード５５から出射された光は第５フィルタ９０において反射されて光路Ｌ６に合流する。その結果、青色レーザダイオード５５からの青色の光は、第１赤色レーザダイオード５１からの赤色の光、第２赤色レーザダイオード５２からの赤色の光、第１緑色レーザダイオード５３からの緑色の光および第２緑色レーザダイオード５４からの緑色の光と合波され、光路Ｌ６に沿って進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。
【００７３】
このようにして、キャップ４０の出射窓４１から、赤色、緑色および青色の光が合波されて形成された光が出射する。ここで、本実施の形態における光モジュール１では、第１赤色レーザダイオード５１、第２赤色レーザダイオード５２、第１緑色レーザダイオード５３、第２緑色レーザダイオード５４および青色レーザダイオード５５から出射された光の一部が、それぞれ第１レンズ８１、第２レンズ８２、第３レンズ８３、第４レンズ８４および第５レンズ８５との間に配置される第１フォトダイオード９１、第２フォトダイオード９２、第３フォトダイオード９３、第４フォトダイオード９４および第５フォトダイオード９５により直接受光される。そのため、光の強度を精度よく把握し、当該光の強度を高い精度で調整することが可能となっている。
【００７４】
さらに、本実施の形態における光モジュール１においては、第２赤色レーザダイオード５２および第２緑色レーザダイオード５４が、半導体積層体の積層方向に垂直な面と搭載面（Ｘ−Ｙ平面）とのなす角が４５°以上１３５°以下、具体的には９０°となるように配置される。そして、第２赤色レーザダイオード５２および第２緑色レーザダイオード５４からの光を受光する第２フォトダイオード９２および第４フォトダイオード９４が、受光面９２Ａ，９４Ａと半導体積層体の積層方向に垂直な面とのなす角が１０°以下となるように配置される。
【００７５】
半導体積層体を含む端面発光型のレーザ素子である第２赤色レーザダイオード５２および第２緑色レーザダイオード５４からの出射光は、出射光の光軸に垂直な面において、半導体積層体の積層方向を長径とし、当該積層方向に垂直な方向を短径とする楕円状の形状となる。そのため、第２赤色レーザダイオード５２および第２緑色レーザダイオード５４が、上記積層方向に垂直な面と上記搭載面とのなす角が４５°以上１３５°以下となるように傾けて配置された場合に、受光面９２Ａ，９４Ａと上記積層方向に垂直な面とのなす角が１０°以下となるように第２フォトダイオード９２および第４フォトダイオード９４を第２赤色レーザダイオード５２および第２緑色レーザダイオード５４に合わせて傾けて配置することにより、レーザ光の長径側の光を受光面９２Ａ，９４Ａにおいて受光させることができる。その結果、第２赤色レーザダイオード５２および第２緑色レーザダイオード５４から第２レンズ８２および第４レンズ８４に向かう光を大きくカットすることなく受光面９２Ａ，９４Ａに十分な光量を入射させ、光の強度を精度よく把握することができる。
【００７６】
以上のように、光モジュール１は、レーザ素子から出射される光の強度を精度よく把握し、高い精度で調整することが可能な光モジュールとなっている。
【００７７】
なお、上記サブマウントは、サブマウント上に搭載される素子等に熱膨張係数が近い材料からなるものとされ、たとえばＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ダイヤモンドなどからなるものとすることができる。また、ステムおよびキャップを構成する材料としては、たとえば熱伝導率の高い材料である鉄、銅などを採用してもよいし、ＡｌＮ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏなどを採用してもよい。また、上記実施の形態においては、５個のレーザ素子からの光が合波される場合について説明したが、レーザ素子の数は、光モジュールの用途に応じて任意に設定することができる。
【００７８】
また、上記実施の形態においては、第１赤色レーザダイオード５１および第１緑色レーザダイオード５３の半導体積層体の積層方向に垂直な面とベース板６０の搭載面（Ｘ−Ｙ平面）とのなす角が０°であり、第２赤色レーザダイオード５２および第２緑色レーザダイオード５４の半導体積層体の積層方向に垂直な面とベース板６０の搭載面（Ｘ−Ｙ平面）とのなす角が９０°であって、同色のレーザ光が偏波合成フィルタにより合波される例について説明したが、レーザ素子の配置はこれに限られない。たとえば、第１赤色レーザダイオード５１および第１緑色レーザダイオード５３の半導体積層体の積層方向に垂直な面とベース板６０の搭載面（Ｘ−Ｙ平面）とのなす角が４５°であり、第２赤色レーザダイオード５２および第２緑色レーザダイオード５４の半導体積層体の積層方向に垂直な面とベース板６０の搭載面（Ｘ−Ｙ平面）とのなす角が１３５°であって、同色のレーザ光が偏波合成フィルタにより合波されてもよい。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本願の光モジュールは、レーザ素子から出射される光の強度を高い精度で調整することが求められる光モジュールに、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００８１】
１  光モジュール
１０  ステム
１０Ａ，１０Ｂ  主面
２０  光形成部
３０  電子冷却モジュール
３２  放熱板
３３  半導体柱
４０  キャップ
４１  出射窓
４５  リードピン
５１  第１赤色レーザダイオード
５２  第２赤色レーザダイオード
５３  第１緑色レーザダイオード
５４  第２緑色レーザダイオード
５５  青色レーザダイオード
６０  ベース板
６０Ａ  搭載面
６０Ｂ  主面
６１  第１チップ搭載領域
６２  第２チップ搭載領域
６３  第３チップ搭載領域
６４  第４チップ搭載領域
６５  第５チップ搭載領域
６６  第２フォトダイオード支持部
６７  第４フォトダイオード支持部
７１  第１サブマウント
７２  第２サブマウント
７３  第３サブマウント
７４  第４サブマウント
７５  第５サブマウント
８１  第１レンズ
８１Ａ，８２Ａ，８３Ａ，８４Ａ，８５Ａ  レンズ部
８１Ｂ  第１レンズ支持部
８２  第２レンズ
８２Ｂ  第２レンズ支持部
８３  第３レンズ
８３Ｂ  第３レンズ支持部
８４  第４レンズ
８４Ｂ  第４レンズ支持部
８５  第５レンズ
８５Ｂ  第５レンズ支持部
８６  第１フィルタ
８６Ｂ  第１フィルタ支持部
８７  第２フィルタ
８７Ｂ  第２フィルタ支持部
８８  第３フィルタ
８８Ｂ  第３フィルタ支持部
８９  第４フィルタ
８９Ｂ  第４フィルタ支持部
９０  第５フィルタ
９０Ｂ  第５フィルタ支持部
９１  第１フォトダイオード
９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ，９４Ａ，９５Ａ  受光面
９２  第２フォトダイオード
９３  第３フォトダイオード
９４  第４フォトダイオード
９５  第５フォトダイオード
１１０  基板、
１１０Ａ，１１０Ｂ  主面
１２０  半導体層
１２０Ａ  前端面
１２０Ｂ  後端面
１２１  バッファ層
１２１Ａ  主面
１２２  ｎ側クラッド層
１２２Ａ  主面
１２３  ｎ側ガイド層
１２３Ａ  主面
１２４  活性層
１２４Ａ  主面
１２５  ｐ側ガイド層
１２５Ａ  主面
１２６  ブロック層
１２６Ａ  主面
１２７  ｐ側ガイド層
１２７Ａ  主面
１２８  ｐ側クラッド層
１２８Ａ  主面
１２９  コンタクト層
１２９Ａ  主面
１３１  絶縁膜
１３１Ａ  開口部
１４１  ｐ側電極
１４２  ｎ側電極
１５１  溝部
１５２  リッジ部
１６０  前側誘電体多層膜
１７０  後側誘電体多層膜
【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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