(57)【要約】      （修正有）【課題】出力の高い半導体レーザ素子を複数搭載した場合において、集光スポットの強度分布を緩和させることができる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】基体１１と、互いに対向して配置された一対の半導体レーザ素子１２を含む複数の半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出射される光を平行光にする複数の光学部品１３と、光学部品からの光を上方に反射する複数の反射部材１４と、反射部材によって反射される光が下方から照射されて、長軸及び短軸を有するスポットがその下面に形成される波長変換部材１５とを備える半導体レーザ装置１０であって、上方から見て一対の半導体レーザ素子の光導波路領域がずれて配置されており、波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが部分的に重複し、かつ前記スポットを形成する光の長軸が互いに平行である半導体レーザ装置。【選択図】図１Ａ
2018190805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
該基体の上面に載置され、互いに対向して配置された一対の半導体レーザ素子を含む複数の半導体レーザ素子と、
前記基体の上面に載置され、前記一対の半導体レーザ素子から出射される光を平行光にする一対の光学部品を含む複数の光学部品と、
前記基体の上面に載置され、前記一対の光学部品からの光を上方に反射する一対の反射部材を含む複数の反射部材と、
前記一対の反射部材によって反射される一対の光が下方から照射されることにより、長軸及び短軸を有する一対のスポットがその下面に形成される波長変換部材とを備える半導体レーザ装置であって、
上方から見て、前記一対の半導体レーザ素子の光導波路領域がずれていることにより、前記波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが部分的に重複するとともにその長軸が互いに平行であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
基体と、
該基体の上面に載置され、互いに対向して配置された一対の半導体レーザ素子を含む複数の半導体レーザ素子と、
前記基体の上面に載置され、前記一対の半導体レーザ素子から出射される光を平行光にする一対の光学部品を含む複数の光学部品と、
前記基体の上面に載置され、前記一対の光学部品からの光を上方に反射する一対の反射部材を含む複数の反射部材と、
前記一対の反射部材によって反射される一対の光が下方から照射されることにより、長軸及び短軸を有する一対のスポットがその下面に形成される波長変換部材とを備える半導体レーザ装置であって、
前記一対の半導体レーザ素子及び前記一対の反射部材の双方が前記基体の上面の主要領域に対して傾いていることにより、上方から見て、前記波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが部分的に重複するとともにその長軸が互いに平行であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれは、該半導体レーザ素子の光出射端面と向かい合う方向から該半導体レーザ素子を見たときに、同じ側に傾いている請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記波長変換部材の下面に形成される一対のスポットは、実質的に同じ形状且つ大きさであり、長軸同士の距離が短軸の長さの１／２以上、３／４以下である請求項１から３のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記複数の半導体レーザ素子は、任意の点に対して放射状に均等な距離に配置されている請求項１から４のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高輝度の光源を必要とする装置において、放電ランプに代えて、発光ダイオード又は半導体レーザ素子等を備える光源装置が開発されている。
例えば、プロジェクター用途又は車載用ヘッドライト用途として、半導体レーザ素子を複数備える光源装置が提案されている（特許文献１、２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２９５５号公報
【特許文献２】特開２００５−３００９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した用途に対応した所望の波長の光を得るために、半導体レーザ素子の出射光を集光し、蛍光体に照射して励起する方法を採る場合があるが、半導体レーザ素子の集光スポットの強度分布は単峰型のため、複数のスポットが同じ位置に重ね合わさると、スポット中心の光密度が高くなり、蛍光体の励起効率が低下することがある。
このような状況下において、複数の半導体レーザ素子を用いた場合においても、用途に応じた、満足できる性能が得られる光源装置の開発が熱望されている。
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、特に、出力の高い半導体レーザ素子を複数搭載した場合において、集光スポットの光強度分布における光強度差を緩和させることができる半導体レーザ装置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】
【０００５】
本開示は、以下の発明を含む。
（１）基体と、
該基体の上面に載置され、互いに対向して配置された一対の半導体レーザ素子を含む複数の半導体レーザ素子と、
前記基体の上面に載置され、前記一対の半導体レーザ素子から出射される光を平行光にする一対の光学部品を含む複数の光学部品と、
前記基体の上面に載置され、前記一対の光学部品からの光を上方に反射する一対の反射部材を含む複数の反射部材と、
前記一対の反射部材によって反射される一対の光が下方から照射されることにより、長軸及び短軸を有する一対のスポットがその下面に形成される波長変換部材とを備える半導体レーザ装置であって、
上方から見て、前記一対の半導体レーザ素子の光導波路領域がずれていることにより、前記波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが部分的に重複するとともにその長軸が互いに平行であることを特徴とする半導体レーザ装置。
（２）基体と、
該基体の上面に載置され、互いに対向して配置された一対の半導体レーザ素子を含む複数の半導体レーザ素子と、
前記基体の上面に載置され、前記一対の半導体レーザ素子から出射される光を平行光にする一対の光学部品を含む複数の光学部品と、
前記基体の上面に載置され、前記一対の光学部品からの光を上方に反射する一対の反射部材を含む複数の反射部材と、
前記一対の反射部材によって反射される一対の光が下方から照射されることにより、長軸及び短軸を有する一対のスポットがその下面に形成される波長変換部材とを備える半導体レーザ装置であって、
前記一対の半導体レーザ素子及び前記一対の反射部材の双方が前記基体の上面の主要領域に対して傾いていることにより、上方から見て、前記波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが部分的に重複するとともにその長軸が互いに平行であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、出力の高い半導体レーザ素子を複数搭載した場合において、集光スポットの強度分布を緩和させることができる半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明の一実施形態の半導体レーザ装置の構成を示す概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの半導体レーザ装置の部分拡大斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ａの半導体レーザ装置の部分拡大平面図である。
【図１Ｄ】図１Ａの半導体レーザ装置における一対の半導体レーザ素子等の側面図である。
【図１Ｅ】図１Ａの半導体レーザ装置における波長変換部材の下面のスポットを示す模式図である。
【図２Ａ】本発明の別の実施形態の半導体レーザ装置の構成を示す概略部分拡大平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａにお半導体レーザ装置における半導体レーザ素子の光出射端面と向かい合う方向から見た半導体レーザ素子の概略部分拡大図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体レーザ装置の波長変換部材の下面に入射する集光スポットの形状を示す図である。
【図４】本発明の一実施例の半導体レーザ装置及び比較例それぞれの半導体レーザ装置のＸ軸、Ｙ軸に垂直な面の光強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に説明する半導体レーザ装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに限定しない。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
本願においては、半導体レーザ装置から光を取り出す面側を、上方と称する。
【０００９】
実施形態１
この実施形態１の半導体レーザ装置１０は、図１Ａ〜１Ｄに示すように、基体１１と、光導波路領域を有する、複数の半導体レーザ素子１２と、複数の光学部品１３と、複数の反射部材１４と、波長変換部材１５とを備える。
この半導体レーザ装置１０では、上方から見て、少なくとも一対の半導体レーザ素子は、それらの光導波路領域がずれて配置されており、波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが部分的に重複し、かつスポットを形成する光の長軸が互いに平行である。
このような構成によって、波長変換部材の下面において集光されたスポットの強度分布を緩和させることができ、波長変換部材での光の励起効率を向上させることができる。
【００１０】
（基体１１）
基体１１は、半導体レーザ素子１２を実装するものである。また、半導体レーザ素子１２を配線等と電気的に接続するために利用してもよい。従って、半導体レーザ素子を実装することができる材料及び形状が選択される。例えば、基体１１は、金属、ガラス、セラミックス等によって形成することができる。特に、基体１１の耐食性及び放熱性等を考慮して、銅、銅合金、鉄もしくは鉄合金等を含む金属又は窒化アルミニウムもしくは酸化アルミニウム等を含むセラミック等が挙げられる。なかでも、耐食性及び放熱性に優れているため、窒化アルミニウムが好ましい。基体１１の平面形状は、略円形、略楕円、略多角形等の種々の形状が挙げられ、略矩形状が好ましい。平面形状とは、上方から見た場合の基体１１の外形を指す。
【００１１】
基体１１は、平板状の形態であってもよいが、図１Ａに示すように、上方に開口した筐体の形状を有することが好ましい。筐体の上面に波長変換部材１５を備えた蓋体が固定されている。開口内であって基体の上面１１Ａは、半導体レーザ素子１２、光学部品１３、反射部材１４等が配置されるために平坦であることが好ましい。基体１１を構成する筐体は、平坦な面を有するのみならず、配線層を配置するための段差、凹凸等を１以上有していてもよい。基体１１は、その上面１１Ａとそれに対向する下面とが平坦であり、かつ互いに平行であるものが好ましい。これによって、半導体レーザ素子を基体１１上に配置した際に、後述する他の部材とのアライメントを容易とすることができ、また、高精度で上方に光を取り出すことができる。
【００１２】
基体１１は、その表面、内部等において、配線層及び外部電極等を備えていることが好ましい。配線層は、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、白金、ニッケル、パラジウム又はその合金の１以上からなる単層または複数層によって形成することができる。外部電極は、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、チタン、白金、ニッケル、パラジウム又はその合金の１以上からなる単層または複数層によって形成することができる。外部電極が、配線層と同じ材料であれば同様の工程で形成することができる。
【００１３】
（半導体レーザ素子１２）
半導体レーザ素子１２は、基体１１の上面に載置され、上方から見て、少なくとも互いに対向して配置された一対の半導体レーザ素子、例えば、半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂ等を含む。半導体レーザ素子１２は、さらに複数の対をなすように、複数含まれていることが好ましい。例えば、半導体レーザ素子１２は、１つの半導体レーザ装置において、２つ、４つ、６つ、８つ等、複数であることが好ましい。
複数の半導体レーザ素子１２が基体１１の上面に載置される場合、それらの配列は、例えば、任意の点に対して放射状に、かつ均等な距離で配置されていることが好ましい。具体的には、任意の点を中心とする正方形、正六角形、正八角形の頂点にそれぞれ半導体レーザ素子が配置されていることが好ましい。このような配置によって、任意の点から、さらに、隣接する半導体レーザ素子間においても、均等な距離で、互いに離間して配置することができる。
【００１４】
四対の半導体レーザ素子１２が配置される場合、図１Ｃに示すように、８つの半導体レーザ素子１２Ａ〜１２Ｈが、任意の点を中心とした正八角形の各頂点に、互いに対向するように、つまり、半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂ、半導体レーザ素子１２Ｃ、１２Ｄ、半導体レーザ素子１２Ｅ、１２Ｆ、半導体レーザ素子１２Ｇ、１２Ｈで対向するように配置することができる。そして、これらの各対の半導体レーザ素子では、それらの光導波路領域が互いにずれた状態で対向している。
このように配置することにより、隣接する半導体レーザ素子への熱干渉を低減でき、良好な放熱性を確保することができる。その結果、高輝度の出力が得られる。
【００１５】
なお、二対の半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂ、半導体レーザ素子１２Ｃ、１２Ｄを配置する場合には、各対の半導体レーザ素子は、９０度で交わる２つの対角線近傍において、対向する半導体レーザ素子の光導波路領域が互いにずれた状態で、中心から等距離の位置に配置されることが好ましい。
三対の半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂ、半導体レーザ素子１２Ｃ、１２Ｄ、半導体レーザ素子１２Ｅ、１２Ｆを配置する場合には、各対の半導体レーザ素子は、６０度で交わる３つの対角線近傍において、対向する半導体レーザ素子の光導波路領域が互いにずれた状態で、中心から等距離の位置に配置されることが好ましい。
四対の半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂ、半導体レーザ素子１２Ｃ、１２Ｄ、半導体レーザ素子１２Ｅ、１２Ｆ、半導体レーザ素子１２Ｇ、１２Ｈを配置する場合には、各対の半導体レーザ素子は、４５度で交わる２つの対角線近傍において、対向する半導体レーザ素子の光導波路領域が互いにずれた状態で、中心から等距離の位置に配置されることが好ましい。
このように配置することにより、蛍光体に当たる光をずらす構成を容易に実現することができる。
【００１６】
従来、複数の半導体レーザ素子を用いて高輝度の光源とする場合、半導体レーザ素子を密集して、例えばマトリクス状に配置しなければならなかった。そのために、半導体レーザ素子及び基体が高温となり、種々の放熱対策が施されていたが、十分な放熱対策を採ることができなかった。それに対して、上述した配置によって、放熱性を向上させることができ、その結果、複数の半導体レーザ素子によって十分な輝度を実現することができる。
【００１７】
半導体レーザ素子１２は、例えば、窒化物半導体（主として一般式ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表される）などの半導体層を備え、光を共振する領域となる光導波路領域をその内部に備える。例えば、半導体層の表面にリッジを有するもの、電流阻止領域を有するものなど、公知の形態が包含される。その窒化物半導体の組成を調整することにより、半導体レーザ素子１２の発振波長を調整することができる。例えば、４００〜５３０ｎｍの範囲に発振波長を有する半導体レーザ素子を用いることができる。例えば、ＹＡＧ系蛍光体と組み合わせる場合は、発振波長が４２０〜４９０ｎｍの範囲にある半導体レーザ素子１２が好ましい。複数の半導体レーザ素子１２は、一部又は全部が異なる発振波長を有するものであってもよいが、総ての半導体レーザ素子が同じ発振波長を有するものが好ましい。
半導体レーザ素子１２は、シングルモード及びマルチモードのいずれの光を出射するものであってもよく、光出射端面から出射された光のスポットが長軸と短軸とを有するものであってもよい。
【００１８】
半導体レーザ素子１２は、レーザ光の発振面、言い換えると、光出射端面が基体１１の上面に垂直となるように配置されることが好ましい。ここでの垂直とは、±１０度程度の傾きは許容される。そして、少なくとも一対の半導体レーザ素子１２は、上方から見て、それらの光導波路領域がずれた状態で互いに対向して配置されている。さらに一対以上の半導体レーザ素子１２が配置される場合には、それらの各対の半導体レーザ素子１２においても、上方から見て、それらの光導波路領域がずれた状態で互いに対向して配置されていることが好ましい。
【００１９】
ここで、一対の半導体レーザ素子の光導波路領域がずれて配置されるとは、例えば、半導体レーザ素子１２Ａ及び半導体レーザ素子１２Ｂにおいて、光出射端面は対向し、互いに平行に配置しているが、図１Ｃに示すように、上方から見て、各対における光導波路領域を延長した延長領域の全部が重ならないことを指す。言い換えると、一対の半導体レーザ素子の光導波路領域を延長した延長領域であって、上方から見て、その延長方向の中央部を通る線（以下、単に「光導波路領域の延長線」と記載することがある）が、重ならず、平行となるように、半導体レーザ素子が配置されていることを意味する。
【００２０】
一対の半導体レーザ素子の光導波路領域のずれの程度は、用いる半導体レーザ素子の特性、後述する光学部品及び／又は反射部材の特性、これらの位置等によって、適宜設定することができる。例えば、光導波路領域のずれの程度は、上方から見て、一対の半導体レーザ素子の光導波路領域の延長線同士の最短距離が、半導体レーザ素子の幅の１．５倍〜３倍とすることができる。具体的には、０．２〜４ｍｍが挙げられる。
あるいは、そのずれの程度は、後述する波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが部分的に重複し、かつそのスポットを形成する光の長軸が互いに平行となるように設定されることが好ましい。
【００２１】
半導体レーザ素子１２は、基体１１の上面に直接配置してもよいが、上面にサブマウント１６を介して配置することが好ましい。これにより、半導体レーザ素子１２の光出射端面を基体１１から離すことができ、半導体レーザ素子１２からの光が基体１１に当たるのを回避することができる。サブマウント１６としては、例えば、炭化珪素、窒化アルミニウム等を用いることができる。サブマウント１６を配置する場合においても、半導体レーザ素子１２は、出射した光が、基体１１の上面に対して実質的に平行な方向に進行するように実装することが好ましい。
サブマウントの形状は、適宜設定することができ、直方体又は立方体等の塊状のものであってもよいし、任意の部位にフィンが複数配置された形状であってもよい。
【００２２】
（光学部品１３）
光学部品１３は、基体１１の上面に載置され、半導体レーザ素子１２から出射される光を平行光にする部品である。光学部品１３としては、例えば、凹レンズと凸レンズとを組み合わせてなるガリレオ式レンズ、凸レンズ同士を組み合わせてなるケプラー式レンズ等のコリメートレンズ等が挙げられる。
光学部品１３は、半導体レーザ素子１２の数に応じて、１対１で配置されることが好ましいが、半導体レーザ素子１２の配置形態によっては、半導体レーザ素子の数よりも少なくてもよい。光学部品１３は、基体１１の上面であって、半導体レーザ素子１２からの光を通過し得る位置に配置されていることが好ましい。
光学部品１３は、半導体レーザ素子１２と反射部材１４との間に配置している限り、光学部品１３の一部又は全部において、半導体レーザ素子１２からの距離が異なってもよいが、光学部品１３の全てが、半導体レーザ素子１２から同じ距離で配置されていることが好ましい。
【００２３】
例えば、このような光学部品を用いずに、つまり、半導体レーザ素子１２から出射される光を平行光にしない場合、基体１１の外部に平行光とする光学部品を配置する場合には、波長変換部材に集光するスポットのサイズが大きくなり、後段の光学系の大型化を招き、光の利用効率を低下させるという問題がある。
これに対して、基体１１上において、半導体レーザ素子１２に近接して、平行光にする光学部品１３を配置するため、集光スポットを小径することができる。そのため、後述する波長変換部材に小径のスポットを形成することができ、効率的に波長変換部材における蛍光体を励起させることができる。それによって、波長変換後の光束の最も強度が高い発光点を小径とすることができる。その結果、光の利用効率を向上させることができる。例えば、プロジェクター用途に用いる場合は、エテンデュを小さくすることができ、半導体レーザ装置の後段で用いられる光学系を小型化することができる。また、車載用ヘッドライト用途に用いる場合は、発光点の小径化によってレンズ、リフレクター等の光学部品を小型化でき、小型、軽量、薄型のヘッドライトが可能となり、デザインの自由度を向上させることができる。
【００２４】
（反射部材１４）
反射部材１４は、基体１１の上面に載置され、光学部品１３を通過した光を上方に反射する部材であり、光学部品１３を通過した光を反射し得る位置に配置されている。反射部材１４は、基体１１の上面に対して傾斜した反射面を有しており、この反射面によって、光学部品１３を通過した光を上方に反射するように配置されている。
反射部材１４は、その反射面が、後述する波長変換部材１５の下方に位置するように配置されることが好ましい。特に、上方から見て、反射部材１４で反射する光が波長変換部材１５の下面に最も強度の強い反射光として入射し得る位置に配置されることが好ましい。言い換えると、上方から見て、光導波路領域の延長線上で、反射部材１４の反射面においてレーザ光が反射し、かつその反射光の略全部が波長変換部材１５に入射されるように配置されることが好ましい。上述したように、一対の半導体レーザ素子１２では、光導波路領域が互いにずれて配置されるが、これら一対の半導体レーザ素子１２に対応する反射部材は、上述した反射を実現する限り、それぞれ、半導体レーザ素子と同様に、上方からみてずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。
【００２５】
反射部材１４としては、例えば、三角柱、四角錐台等の形状の光学ガラスの斜面に、反射膜が設けられた部材を用いることができる。基体１１の上面と反射部材１４の斜面との角度は、例えば、６０度以下が挙げられ、５０度以下が好ましく、４５度以下がさらに好ましい。また、２０度以上が挙げられ、３０度以上が好ましく、３５度以上がより好ましい。ここでの基体１１の上面と反射部材１４の斜面の角度とは、基体１１の上面のうち反射部材１４の下面と対向する領域と、反射部材１４の斜面とがなす角度をいう。例えば、この角度は、図１Ｄに示した反射部材１４の反射面１４ａと、基体１１の上面１１Ａとがなす角度βを指す。
【００２６】
反射部材１４は、半導体レーザ素子１２の数に応じて、１対１で配置されることが好ましい。その場合、反射部材１４は、それぞれ、半導体レーザ素子に対向するように配置されることが好ましい。ただし、半導体レーザ素子１２の配置形態によっては、半導体レーザ素子の数よりも少なくてもよい。
【００２７】
（波長変換部材１５）
波長変換部材１５は、半導体レーザ素子１２から出射されたレーザ光の波長を変換する部材であり、一対の反射部材１４によって反射される一対の光が下方から照射されることにより、長軸及び短軸を有する一対のスポットがその下面に形成される位置に配置されている。
【００２８】
波長変換部材１５は、蛍光体を含有することが好ましく、例えば、蛍光体そのものを焼結させたもの、蛍光体に焼結助剤を添加して焼結させた焼結体とすることができる。
蛍光体は、半導体レーザ素子１２と組み合わせて白色光が得られるような材料を選択するのが好ましい。例えば、半導体レーザ素子１２から青色光が出射される場合には、半導体レーザ素子１２の出射光を励起光として黄色光を発する蛍光体を用いることができる。黄色光を発する蛍光体としては、ＹＡＧ系の蛍光体が挙げられる。また、半導体レーザ素子１２から青色光よりも短波の光（例えば紫外光等）が出射される場合には、青色、緑色及び赤色の各色を発光する蛍光体を用いることができる。
【００２９】
波長変換部材１５は、保持部材によって、上述した適所に配置されていることが好ましい。保持部材は、例えば、筐体状の基体１１に対する蓋体として機能するものであってもよい。図１Ａでは、上方に開口した筐体の形状である基板１１と波長変換部材１５を備えた蓋体とが離れているが、筐体の中を説明するための図であって、実際の半導体レーザ装置は、この筐体の上面に蓋体が接合されている。このような保持部材を利用することによって、波長変換部材１５は、基体１１、半導体レーザ素子１２等に対して、適所に固定することができる。また、波長変換部材１５で生じた熱を、保持部材を介して効率的に放熱させることができる。
【００３０】
波長変換部材１５は、上方から見て、略円形、略楕円、略多角形等の種々の形状を採ることができる。その大きさは、波長変換部材１５に照射されるスポット径によって適宜調整することができる。例えば、スポット径の最大長さの１倍以上、１．５倍以上等が挙げられる。波長変換部材１５は、照射される光の全てが蛍光体に照射されて適度に波長変換することができる程度の厚みを有することが好ましく、例えば、０．２〜１ｍｍが挙げられる。
【００３１】
上述したように、半導体レーザ素子１２から出射された光のスポットは楕円形であって、それぞれ長軸と短軸とを有する。このような光は、光学部品を通過しても、さらに反射部材で反射されても、依然として長軸及び短軸を有する光のスポット形状が維持される。従って、反射部材によって反射されて、波長変換部材に入射される光も、波長変換部材の下面に形成されるスポットが、長軸及び短軸を有する。このような長軸及び短軸を有する各スポットは、１つのスポット内において、実際には光強度は略ガウシアン分布の単峰型であるために、複数の半導体レーザ素子１２から出射される光を集光した場合でも、集光スポット内で、光の強度が均一とならない。よって、このような光を波長変換部材で波長変換する場合に、光が照射された蛍光体の励起が不均一となり、蛍光体の励起効率を低減することがある。
【００３２】
これに対して、本実施形態の半導体レーザ装置では、波長変換部材１５において、例えば、図１Ｅに示すように、その下面に形成された一対のスポット１７Ａ、１７Ｂのそれぞれの長軸ＬＡ、ＬＢが、互いに重ならず、平行であり、かつ、一対のスポット１７Ａ、１７Ｂが、部分的にのみ重複するようにずれている。これにより、集光スポット内で、光強度の強弱分布を緩和することができるので、蛍光体の励起効率を向上させることができる。
また、一対のスポット１７Ａ、１７Ｂは、波長変換部材１５の下面において、実質的に同じ形状かつ同じ大きさであることが好ましく、全てのスポットは、実質的に同じ形状かつ同じ大きさであることがより好ましい。
さらに、一対のスポット１７Ａ、１７Ｂは、波長変換部材１５の下面において、短軸Ｓの方向に平行移動したように形成されることが好ましく、各スポットの全てが、それぞれ、短軸Ｓの方向に平行移動したように形成されることがより好ましい。
このようなずれは、一対のスポット１７Ａ、１７Ｂが短軸Ｓ方向において完全に重複していなければよいが、例えば、長軸ＬＡと長軸ＬＢとの距離Ｄ（長軸ＬＡ、ＬＢ同士の距離Ｄ）が短軸Ｓの長さの１／１０以上が挙げられ、１／４以上が好ましく、１／２以上であることがより好ましい。また、一対のスポット１７Ａ、１７Ｂが短軸Ｓ方向において重なっていればよいが、長軸ＬＡと長軸ＬＢとの距離Ｄ（長軸ＬＡ、ＬＢ同士の距離Ｄ）が短軸Ｓの長さの９／１０以下が挙げられ、７／４／５が好ましく、３／４以下であることがより好ましい。
具体的には、ずれの程度は、スポットの短軸方向の幅の１／２〜３／４が挙げられ、集光レンズのＮＡによるが、スポットの短軸方向の幅が、例えば、０．５ｍｍである場合、ずれの程度は、約０．２〜０．４ｍｍが例示される。
一対のスポット１７Ａ、１７Ｂでは、短軸Ｓが互いに平行であることが好ましく、一対のスポット１７Ａ、１７Ｂは、長軸方向には、同じ位置に形成されていることがより好ましい。つまり、互いに短軸Ｓが一致することがより好ましい。
このような構造を有する半導体レーザ装置では、波長変換部材の下面において集光されたスポットの強度分布を緩和させることができ、波長変換部材での光の励起効率を向上させることができる。
【００３３】
例えば、一対の半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂを用いた場合には、波長変換部材１５の下面に入射する光、二対の半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂ、半導体レーザ素子１２Ｃ、１２Ｄを用いた場合には、波長変換部材１４の下面に入射する光、三対の半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂ、半導体レーザ素子１２Ｃ、１２Ｄ、半導体レーザ素子１２Ｅ、１２Ｆを用いた場合には、波長変換部材１４の下面に入射する光、四対の半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂ、半導体レーザ素子１２Ｃ、１２Ｄ、半導体レーザ素子１２Ｅ、１２Ｆ、半導体レーザ素子１２Ｇ、１２Ｈを用いた場合には、波長変換部材１４の下面に入射する光は、それぞれ、図３に示すスポット形状となる。
【００３４】
また、実施例として、一対の半導体レーザ素子１２Ａ、１２Ｂを用いた場合において、集光スポットの長軸と平行な方向をＸ軸、長軸と垂直な方向（短軸と平行な方向）をＹ軸とし、Ｘ軸、Ｙ軸に垂直な面の光強度を、図４Ａ、４Ｂにそれぞれに示す。
これに対する比較例として、一対の半導体レーザ素子のスポットが同じ位置に重ね合わさる半導体レーザ装置におけるＸ軸、Ｙ軸に垂直な面の光強度を、それぞれ図４Ｃ、４Ｄに示す。
図４において、横軸はビーム巾であり、中心が０度に位置する。縦軸は光強度であり、単位は任意強度である。図４中、点線が半導体レーザ素子１つの強度であり、実線が２つの半導体レーザ素子を用いた場合の強度である。
この結果からわかるように、実施例は、比較例に対して、長軸と垂直な方向（Ｙ軸）において集光スポットの中心の光の強度を緩和させ、半値幅を広くすることにより、強度分布を緩和させることができる。その結果、波長変換部材での光の励起効率を向上させることができる。
【００３５】
実施形態２
この実施形態２の半導体レーザ装置２０は、図２Ａに示したように、半導体レーザ装置１０と同様に、基体２１と、光導波路領域を有し、サブマウント２６上に載置された、複数の半導体レーザ素子２２Ａ〜２２Ｈと、複数の光学部品２３と、複数の反射部材２４と、これら反射部材２４の上方に配置された波長変換部材とを備える。１つの半導体レーザ素子２２と、この半導体レーザ素子２２から出射された光を通過させる光学部品２３と、その光を反射する反射部材２４との配置の関係は、実施形態１でのそれらの配置と実質的に同様である。
一方、一対の半導体レーザ素子２２Ａ、２２Ｂ及び一対の反射部材２４の双方が、基体２１の上面の主要領域２１Ａに対して傾斜して配置されている。また、半導体レーザ装置１０と同様に、波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが部分的に重複し、かつ、スポットを形成する光の長軸が互いに平行である。
ここでの基体２１の上面の主要領域２１Ａとは、半導体レーザ素子２２と反射部材２４とを傾斜させて配置するための傾斜面２１Ｃではなく、複数の半導体レーザ素子２２Ａ〜２２Ｈ、光学部品２３、反射部材２４等を一体的に保持するための基体２１の本来の主面を意味し、例えば、基体２１の下面２１Ｂに対して平行な領域と言い換えることができる。
【００３６】
つまり、一対の半導体レーザ素子２２Ａ、２２Ｂは、半導体レーザ素子２２Ａ、２２Ｂの光出射端面２２ａと向かい合う方向から半導体レーザ素子２２Ａ、２２Ｂを見たときに、それぞれ同じ側に傾いている。従って、反射部材２４も、半導体レーザ素子２２Ａ、２２Ｂと同様に傾いている。
言い換えると、一対の半導体レーザ素子２２のそれぞれの光導波路領域の延長線を軸とした場合、一対の半導体レーザ素子２２の軸は互いに平行に配置されているが、その軸を一致させた場合に、一対の半導体レーザ素子２２Ａ、２２Ｂの傾きは、互いに反対方向となる。
【００３７】
さらに言い換えると、半導体レーザ素子２２の光導波路領域の延長線を軸として回転させるように、半導体レーザ素子２２と、その半導体レーザ素子２２から出射された光を反射させる反射部材２４とが、基体１１の上面の主要領域２１Ａに対して傾斜している。
【００３８】
傾きの程度は、上述したように、波長変換部材の下面に形成される一対のスポットが、部分的に重複し、かつスポットを形成する光の長軸が互いに平行である状態を実現することができる程度であればよい。
図２Ｂに示すように、例えば、半導体レーザ素子２２の光出射端面２２ａと向かい合う方向から半導体レーザ素子２２を見た場合、基体２１の主要領域２１Ａを基準として、半導体レーザ素子２２等の傾斜角度αは、１０度〜４０度が挙げられ、２０度〜３０度が好ましい。また、基体２１の主要領域２１Ａが、下面２１Ｂに対して平行な領域である場合にはその下面２１Ｂを、あるいは、半導体レーザ素子２２の光導波路領域を含む平面を基準としてもよい。なお、傾きの程度は、一対の半導体レーザ素子２２Ａ、２２Ｂで同じであることが好ましく、全ての半導体レーザ素子２２Ａ〜２２Ｈで同じであることがより好ましい。
【００３９】
上述した以外は、実質的に実施形態１と同様の構成を有する。
このような構成によっても、実施形態１と同様の効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０、２０      半導体レーザ装置
１１、２１      基体
１１Ａ    上面
２１Ｂ    下面
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｇ、１２Ｈ、２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈ    半導体レーザ素子
１３、２３      光学部品
１４、２４      反射部材
１５      波長変換部材
１６、２６      サブマウント
１７Ａ、１７Ｂ    スポット
２１Ａ    主要領域
２１Ｃ    傾斜面
２２ａ    光出射端面
Ｌ      長軸
Ｓ        短軸
α        傾斜角度
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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