(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する複数のレーザ素子と、
前記複数のレーザ素子を駆動するドライバＩＣと、
前記複数のレーザ素子および前記ドライバＩＣが実装された実装基板と、
前記複数のレーザ素子の共通電極が接続された共通電極端子と、
前記複数のレーザ素子の個別電極がそれぞれ接続された複数の個別電極端子と、
前記ドライバＩＣが接続された複数のドライバ端子と、
前記共通電極端子および前記複数の個別電極端子にそれぞれ接続されており、前記複数のレーザ素子のバーンインを行うための外部電源が接続される複数の検査用端子と、を有し、
前記複数のレーザ素子の個数および前記複数の検査用端子の個数は、それぞれ前記複数のドライバ端子の個数より多いことを特徴とするレーザモジュール。
【請求項２】
前記複数のレーザ素子、前記共通電極端子および前記複数の個別電極端子は前記実装基板の上面に配置され、
前記複数の検査用端子は前記実装基板の底面に配置され、前記実装基板の上面から底面に貫通する貫通電極を介して前記共通電極端子および前記複数の個別電極端子にそれぞれ接続されている、請求項１に記載のレーザモジュール。
【請求項３】
前記複数のドライバ端子は、前記複数のレーザ素子のうちで良品のレーザ素子に対応する個別電極端子に、ワイヤボンドにより選択的に接続される、請求項１または２に記載のレーザモジュール。
【請求項４】
前記複数のレーザ素子は、前記実装基板にフェイスダウンで実装され、
前記共通電極端子には、前記複数のレーザ素子のｎ電極が接続され、
前記複数の個別電極端子には、前記複数のレーザ素子のｐ電極がそれぞれ接続される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
【請求項５】
赤色レーザ光を出射する複数の赤色レーザ素子と、
緑色レーザ光を出射する複数の緑色レーザ素子と、
青色レーザ光を出射する複数の青色レーザ素子と、
前記複数の赤色レーザ素子、前記複数の緑色レーザ素子および前記複数の青色レーザ素子を駆動するドライバＩＣと、
前記複数の赤色レーザ素子、前記複数の緑色レーザ素子、前記複数の青色レーザ素子および前記ドライバＩＣが実装された実装基板と、
前記複数の赤色レーザ素子、前記複数の緑色レーザ素子および前記複数の青色レーザ素子の共通電極が接続された共通電極端子と、
前記複数の赤色レーザ素子、前記複数の緑色レーザ素子および前記複数の青色レーザ素子の個別電極がそれぞれ接続された複数の個別電極端子と、
前記ドライバＩＣが接続された複数のドライバ端子と、
前記共通電極端子および前記複数の個別電極端子にそれぞれ接続されており、前記複数の赤色レーザ素子、前記複数の緑色レーザ素子および前記複数の青色レーザ素子のバーンインを行うための外部電源が接続される複数の検査用端子と、を有し、
前記複数の赤色レーザ素子、前記複数の緑色レーザ素子および前記複数の青色レーザ素子の個数ならびに前記複数の検査用端子の個数は、それぞれ前記複数のドライバ端子の個数より多いことを特徴とするレーザモジュール。
【請求項６】
前記実装基板上に配置され、前記複数のレーザ素子からのレーザ光を導波する複数の第１の光ファイバと、
前記複数の第１の光ファイバの端部に取り付けられたファイバコネクタと、
前記ファイバコネクタを介して前記複数の第１の光ファイバにそれぞれ接続された複数の第２の光ファイバと、をさらに有し、
前記複数のレーザ素子の個数および前記第１の光ファイバの本数は、前記第２の光ファイバの本数より多い、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
【請求項７】
前記複数のレーザ素子のそれぞれは赤色レーザ光を出射する赤色レーザ素子であり、前記第１および第２の光ファイバは赤色レーザ光を導波する第１および第２の赤色光ファイバである、請求項６に記載のレーザモジュールと、
前記複数のレーザ素子のそれぞれは緑色レーザ光を出射する緑色レーザ素子であり、前記第１および第２の光ファイバは緑色レーザ光を導波する第１および第２の緑色光ファイバである、請求項６に記載のレーザモジュールと、
前記複数のレーザ素子のそれぞれは青色レーザ光を出射する青色レーザ素子であり、前記第１および第２の光ファイバは青色レーザ光を導波する第１および第２の青色光ファイバである、請求項６に記載のレーザモジュールと、
前記複数の第２の赤色光ファイバ、前記複数の第２の緑色光ファイバおよび前記複数の第２の青色光ファイバを固定してファイババンドルを形成するファイババンドルコンバイナと、
を有することを特徴とする光源装置。
【請求項８】
前記第２の赤色光ファイバの本数に対する前記赤色レーザ素子の個数および前記第１の赤色光ファイバの本数の冗長度と、前記第２の緑色光ファイバの本数に対する前記緑色レーザ素子の個数および前記第１の緑色光ファイバの本数の冗長度と、前記第２の青色光ファイバの本数に対する前記青色レーザ素子の個数および前記第１の青色光ファイバの本数の冗長度がそれぞれ異なる、請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第２の赤色光ファイバの本数と、前記第２の緑色光ファイバの本数と、前記第２の青色光ファイバの本数は同じである、請求項７または８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の赤色光ファイバ、前記第１および第２の緑色光ファイバならびに前記第１および第２の青色光ファイバは、当該波長におけるフィウモードまたはシングルモードの光ファイバであり、
前記第１の赤色光ファイバ、前記第１の緑色光ファイバおよび前記第１の青色光ファイバの口径は、それぞれ前記第２の赤色光ファイバ、前記第２の緑色光ファイバおよび前記第２の青色光ファイバの口径より大きい、請求項７〜９のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
レーザ光を出射する複数のレーザ素子の共通電極が接続される共通電極端子、当該複数のレーザ素子の個別電極がそれぞれ接続される複数の個別電極端子、当該複数のレーザ素子を駆動するドライバＩＣが接続される複数のドライバ端子、ならびに当該共通電極端子および当該複数の個別電極端子にそれぞれ接続された複数の検査用端子を実装基板に形成するステップと、
複数のレーザ素子およびドライバＩＣを前記実装基板に実装するステップと、
前記複数の検査用端子を外部電源に接続して、前記実装基板に実装された複数のレーザ素子のバーンインを行うステップと、を有し、
前記複数のレーザ素子の個数および前記複数の検査用端子の個数は、それぞれ前記複数のドライバ端子の個数より多いことを特徴とするレーザモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にレーザ素子が実装されたレーザモジュール、そのレーザモジュールを用いた光源装置、およびレーザモジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばマルチカラーの画像を投影するプロジェクタなどの光源用のレーザモジュールでは、赤色、緑色および青色（ＲＧＢ）の３色のレーザ光源が用いられる。特に、立体画像を投影する体積ディスプレイなどでは、色ごとに異なる奥行き位置に画像を投影（空間多重）するために、同じ波長のＬＤ（レーザダイオード）素子が複数個必要である。そこで、こうした用途では、波長ごとに多重化されたＬＤアレイを含むレーザモジュールが、光源装置として用いられる。【０００３】
レーザ光源であるＬＤ素子には一定の割合で不良品が含まれるため、ＬＤ素子を含むレーザモジュールの製造時には、高温環境下でＬＤ素子を駆動させながら各種特性を計測して初期不良品を選別するバーンイン試験が行われる。【０００４】
特許文献１には、集積型半導体レーザ装置のバーンインを行うためのバーンイン装置が開示されている。このバーンイン装置は、集積型半導体レーザ装置を複数個収容できる恒温槽と、各半導体レーザから出力される光を受光するフォトダイオードと、各半導体レーザのｐ側電極に個別に接続されるレーザ用接続線と、各レーザ用接続線のうち電流を供給する線を選択するマルチチャンネルセレクタと、各フォトダイオードに個別に接続されるＰＤ用接続線と、マルチチャンネルセレクタにより選択されたレーザ用接続線に電流を供給するマルチチャンネル電源と、恒温槽の温度を調整する温度コントローラとを有する。【０００５】
また、特許文献２，３には、ＬＤアレイや、アレイ光導波路、光ファイバアレイなどが基板上に配置された光通信用のアレイ型レーザモジュールが開示されている。光通信用のレーザモジュールでは、波長多重をするために、波長がそれぞれ異なるＬＤ素子をアレイ化している。このような光通信用のレーザモジュールでは、ＬＤ素子が１つでも欠けるとそのＬＤ素子に対応する波長が得られなくなり、モジュール全体が不良品になる。そこで、歩留まりの改善を目的として、ＬＤアレイに冗長性をもたせて、ＬＤアレイの中から良品を選択して光ファイバアレイと光結合させることにより、レーザモジュールの良品率を改善することが知られている（例えば、特許文献４，５を参照）。【０００６】
特許文献４には、所要チャンネル数に対して不良数を見込んだ複数のＬＤが連設してなるＬＤアレーと、それぞれのＬＤに対応して光ファイバが連設してなる光ファイバアレーケーブルと、それぞれのＬＤに対応してレンズが連設してなりＬＤアレーと光ファイバアレーケーブル間に介在して、ＬＤアレーと光ファイバアレーケーブルとを所望に光結合させるレンズアレーとを備える光アレーリンクモジュールが記載されている。このモジュールでは、ＬＤアレーの不良ＬＤに対応する光ファイバが所望に切断されて、所望チャンネル数に等しい数量の光ファイバが配列する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９４２８８号公報
【特許文献２】特開２００１−００７４０３号公報
【特許文献３】特開平０７−２０９５５６号公報
【特許文献４】特開平０６−０５９１６８号公報
【特許文献５】特開平０６−１８６４５７号公報
【発明の概要】
【０００８】
一般に、レーザモジュールに含まれるレーザ素子は、チップの状態ではなく、放熱が可能な基板上に実装されレーザモジュールとして組み立てられた後でバーンインが行われる。このため、実装された複数のレーザ素子の中に１つでも不良品が含まれていた場合には、他のレーザ素子が良品であってもそのレーザモジュールは不良品となってしまう。したがって、レーザモジュールの歩留まりを向上させるためには、製造中にバーンインを行って、基板上に実装されたレーザ素子の中に不良品があった場合でも、その不良品を排除して良品のレーザモジュールにできることが望ましい。
【０００９】
また、ＲＧＢの３色に対応する複数のＬＤアレイを用いる場合には、ＬＤ素子の材料が色ごとに異なることに起因してＬＤ素子の不良率も色ごとに異なる。このため、レーザモジュール、あるいは光源装置の歩留まりを向上させるためには、色ごとの不良率を考慮する必要がある。
【００１０】
そこで、本発明は、実装基板上に複数のレーザ素子を実装した状態でバーンインを行って不良品のレーザ素子を排除することができるレーザモジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、赤色、緑色および青色の３色に対応してそれぞれ多重化されたレーザ素子のアレイを含み、本構成を有しない場合と比べて歩留まりを改善させた光源装置を提供することを目的とする。
【００１１】
レーザモジュールは、レーザ光を出射する複数のレーザ素子と、複数のレーザ素子を駆動するドライバＩＣと、複数のレーザ素子およびドライバＩＣが実装された実装基板と、複数のレーザ素子の共通電極が接続された共通電極端子と、複数のレーザ素子の個別電極がそれぞれ接続された複数の個別電極端子と、ドライバＩＣが接続された複数のドライバ端子と、共通電極端子および複数の個別電極端子にそれぞれ接続されており、複数のレーザ素子のバーンインを行うための外部電源が接続される複数の検査用端子とを有し、複数のレーザ素子の個数および複数の検査用端子の個数は、それぞれ複数のドライバ端子の個数より多いことを特徴とする。
【００１２】
上記のレーザモジュールでは、複数のレーザ素子、共通電極端子および複数の個別電極端子は実装基板の上面に配置され、複数の検査用端子は実装基板の底面に配置され、実装基板の上面から底面に貫通する貫通電極を介して共通電極端子および複数の個別電極端子にそれぞれ接続されていることが好ましい。
【００１３】
上記のレーザモジュールでは、複数のドライバ端子は、複数のレーザ素子のうちで良品のレーザ素子に対応する個別電極端子に、ワイヤボンドにより選択的に接続されることが好ましい。
【００１４】
上記のレーザモジュールでは、複数のレーザ素子は、実装基板にフェイスダウンで実装され、共通電極端子には、複数のレーザ素子のｎ電極が接続され、複数の個別電極端子には、複数のレーザ素子のｐ電極がそれぞれ接続されることが好ましい。
【００１５】
また、レーザモジュールは、赤色レーザ光を出射する複数の赤色レーザ素子と、緑色レーザ光を出射する複数の緑色レーザ素子と、青色レーザ光を出射する複数の青色レーザ素子と、複数の赤色レーザ素子、複数の緑色レーザ素子および複数の青色レーザ素子を駆動するドライバＩＣと、複数の赤色レーザ素子、複数の緑色レーザ素子、複数の青色レーザ素子およびドライバＩＣが実装された実装基板と、複数の赤色レーザ素子、複数の緑色レーザ素子および複数の青色レーザ素子の共通電極が接続された共通電極端子と、複数の赤色レーザ素子、複数の緑色レーザ素子および複数の青色レーザ素子の個別電極がそれぞれ接続された複数の個別電極端子と、ドライバＩＣが接続された複数のドライバ端子と、共通電極端子および複数の個別電極端子にそれぞれ接続されており、複数の赤色レーザ素子、複数の緑色レーザ素子および複数の青色レーザ素子のバーンインを行うための外部電源が接続される複数の検査用端子とを有し、複数の赤色レーザ素子、複数の緑色レーザ素子および複数の青色レーザ素子の個数ならびに複数の検査用端子の個数は、それぞれ複数のドライバ端子の個数より多いことを特徴とする。
【００１６】
上記のレーザモジュールは、実装基板上に配置され、複数のレーザ素子からのレーザ光を導波する複数の第１の光ファイバと、複数の第１の光ファイバの端部に取り付けられたファイバコネクタと、ファイバコネクタを介して複数の第１の光ファイバにそれぞれ接続された複数の第２の光ファイバと、をさらに有し、複数のレーザ素子の個数および第１の光ファイバの本数は、第２の光ファイバの本数より多いことが好ましい。
【００１７】
また、光源装置は、複数のレーザ素子のそれぞれは赤色レーザ光を出射する赤色レーザ素子であり、第１および第２の光ファイバは赤色レーザ光を導波する第１および第２の赤色光ファイバである、上記のレーザモジュールと、複数のレーザ素子のそれぞれは緑色レーザ光を出射する緑色レーザ素子であり、第１および第２の光ファイバは緑色レーザ光を導波する第１および第２の緑色光ファイバである、上記のレーザモジュールと、複数のレーザ素子のそれぞれは青色レーザ光を出射する青色レーザ素子であり、第１および第２の光ファイバは青色レーザ光を導波する第１および第２の青色光ファイバである、上記のレーザモジュールと、複数の第２の赤色光ファイバ、複数の第２の緑色光ファイバおよび複数の第２の青色光ファイバを固定してファイババンドルを形成するファイババンドルコンバイナとを有することを特徴とする。
【００１８】
また、光源装置は、赤色レーザ光を出射するための複数の第１のレーザ素子、複数の第１のレーザ素子からの赤色レーザ光をそれぞれ導波する複数の第１の赤色光ファイバ、複数の第１の赤色光ファイバに接続された第１のファイバコネクタ、および第１のファイバコネクタを介して一部の複数の第１の赤色光ファイバにそれぞれ接続された複数の第２の赤色光ファイバを含む第１のレーザモジュールと、緑色レーザ光を出射するための複数の第２のレーザ素子、複数の第２のレーザ素子からの緑色レーザ光をそれぞれ導波する複数の第１の緑色光ファイバ、複数の第１の緑色光ファイバに接続された第２のファイバコネクタ、および第２のファイバコネクタを介して一部の複数の第１の緑色光ファイバにそれぞれ接続された複数の第２の緑色光ファイバを含む第２のレーザモジュールと、青色レーザ光を出射するための複数の第３のレーザ素子、複数の第３のレーザ素子からの青色レーザ光をそれぞれ導波する複数の第１の青色光ファイバ、複数の第１の青色光ファイバに接続された第３のファイバコネクタ、および第３のファイバコネクタを介して一部の複数の第１の青色光ファイバにそれぞれ接続された複数の第２の青色光ファイバを含む第３のレーザモジュールと、複数の第２の赤色光ファイバ、複数の第２の緑色光ファイバおよび複数の第２の青色光ファイバを固定してファイババンドルを形成するファイババンドルコンバイナとを有することを特徴とする。
【００１９】
上記の光源装置では、第１のレーザ素子の個数および第１の赤色光ファイバの本数は、第２の赤色光ファイバの本数より多く、第２のレーザ素子の個数および第１の緑色光ファイバの本数は、第２の緑色光ファイバの本数より多く、第３のレーザ素子の個数および第１の青色光ファイバの本数は、第２の青色光ファイバの本数より多いことが好ましい。
【００２０】
上記の光源装置では、第２の赤色光ファイバの本数に対する赤色レーザ素子の個数および第１の赤色光ファイバの本数の冗長度と、第２の緑色光ファイバの本数に対する緑色レーザ素子の個数および第１の緑色光ファイバの本数の冗長度と、第２の青色光ファイバの本数に対する青色レーザ素子の個数および第１の青色光ファイバの本数の冗長度がそれぞれ異なることが好ましい。
【００２１】
上記の光源装置では、第２の赤色光ファイバの本数と、第２の緑色光ファイバの本数と、第２の青色光ファイバの本数は同じであることが好ましい。
【００２２】
上記の光源装置では、第１および第２の赤色光ファイバ、第１および第２の緑色光ファイバならびに第１および第２の青色光ファイバは、当該波長におけるフィウモードまたはシングルモードの光ファイバであり、第１の赤色光ファイバ、第１の緑色光ファイバおよび第１の青色光ファイバの口径は、それぞれ第２の赤色光ファイバ、第２の緑色光ファイバおよび第２の青色光ファイバの口径より大きくしてもよい。
【００２３】
また、レーザモジュールの製造方法は、レーザ光を出射する複数のレーザ素子の共通電極が接続される共通電極端子、複数のレーザ素子の個別電極がそれぞれ接続される複数の個別電極端子、複数のレーザ素子を駆動するドライバＩＣが接続される複数のドライバ端子、ならびに共通電極端子および複数の個別電極端子にそれぞれ接続された複数の検査用端子を実装基板に形成するステップと、複数のレーザ素子およびドライバＩＣを実装基板に実装するステップと、複数の検査用端子を外部電源に接続して、実装基板に実装された複数のレーザ素子のバーンインを行うステップとを有し、複数のレーザ素子の個数および複数の検査用端子の個数は、それぞれ複数のドライバ端子の個数より多いことを特徴とする。
【００２４】
上記のレーザモジュール、光源装置および製造方法によれば、実装基板上に複数のレーザ素子を実装した状態でバーンインを行って不良品のレーザ素子を排除することができる。また、上記の光源装置によれば、赤色、緑色および青色の３色に対応してそれぞれ多重化されたレーザ素子のアレイを含む光源装置の歩留まりを、本構成を有しない場合と比べて改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】レーザモジュール１の斜視図である。
【図２】レーザモジュール１の平面図および側面図である。
【図３】レーザモジュール１の底面図である。
【図４】レーザモジュール１の部分断面図である。
【図５】レーザモジュール１の内部構造を模式的に示した部分透視図である。
【図６】レーザモジュール１の製造工程の例を示したフローチャートである。
【図７】ＬＤアレイ２０’の断面図である。
【図８】レーザモジュール２の斜視図である。
【図９】レーザモジュール２の平面図である。
【図１０】レーザモジュール３の模式図である。
【図１１】ＲＧＢの３色についてそれぞれ図１０のレーザモジュール３を用いて構成される光源装置５の模式図である。
【図１２】レーザモジュール３の製造工程の例を示したフローチャートである。
【図１３】レーザモジュール２を利用した投影装置１００の概略構成図である。
【図１４】光源装置５を用いた投影ユニット１３０の概略構成図である。
【図１５】投影ユニット１３０を用いた眼鏡型ディスプレイ１１０の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照し、レーザモジュール、光源装置および製造方法について説明する。しかしながら、本発明が、図面または以下に記載される実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。
【００２７】
このレーザモジュールは、体積型などのニアトゥアイディスプレイ、直視型のライトフィールドディスプレイなどに応用可能なレーザ光源である。このレーザモジュールでは、実装基板にバーンイン用の電極および配線を予め作成しておき、歩留まりを考慮して冗長性をもたせた複数のレーザ素子を実装基板上に実装する。そして、レーザモジュールの製造中にバーンインを行って、実装されているレーザ素子の良品と不良品を選別し、良品のレーザ素子のみを実装基板上のドライバＩＣに接続する。これにより、このレーザモジュールでは、製造中にバーンインを行って、不良品のレーザ素子があった場合でもその不良品を排除できるようにすることで、歩留まりを向上させることを図る。
【００２８】
図１は、レーザモジュール１の斜視図である。図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、それぞれレーザモジュール１の平面図および側面図である。また、図３は、レーザモジュール１の底面図である。
【００２９】
レーザモジュール１は、主要な構成要素として、シリコン基板１０、ＬＤアレイ２０、ドライバＩＣ３０、ファイバアレイ４０、サブ基板５０などを有する。レーザモジュール１は、Ｓｉプラットフォームとも呼ばれるシリコン基板１０の上面に、ＬＤアレイ２０、ドライバＩＣ３０、ファイバアレイ４０、サブ基板５０などが実装された、集積化レーザモジュールである。
【００３０】
シリコン基板１０は、実装基板の一例であり、例えば十数ｍｍ角程度の大きさを有する。また、シリコン基板１０には、上面から底面に貫通するシリコン貫通電極（through-silicon via：ＴＳＶ）が設けられている。シリコン基板１０は、ＬＤアレイ２０およびドライバＩＣ３０などに電気信号を供給するための回路基板（図示せず）の上に搭載され、その回路基板から、貫通電極を通してＬＤアレイ２０、ドライバＩＣ３０などの各素子に電気信号が供給される。
【００３１】
ＬＤアレイ２０は、例えば、レーザ素子の一例である複数のＬＤ素子を含むレーザバーである。図示した例では、ＬＤアレイ２０は、１列に配置された１０個のＬＤ素子で構成される。各ＬＤ素子のサイズは例えば２５０μｍ角程度であり、１０個のアレイとして全体で数ｍｍ程度の長さを有する。
【００３２】
レーザモジュール１では、ＬＤ素子の歩留まりを考慮して、その個数に冗長性をもたせたアレイを使用する。例えば、ＬＤ素子の歩留まりが７割程度であり、レーザモジュール１として７個のＬＤ素子が必要であるとすると、バーンインによって不良品を排除した後で７個の良品が残るように、予め１０個のＬＤ素子をシリコン基板１０上に実装しておく。
【００３３】
ＬＤアレイ２０は、半田実装などでドライバＩＣ３０が実装された後に、表面活性化接合でシリコン基板１０の上面に実装される。また、ＬＤアレイ２０を構成する各ＬＤ素子は、放熱特性を改善するためと、シリコン基板１０の表面を基準面として高精度に位置決めするために、活性層がシリコン基板１０側に位置するように、フェイスダウンで実装される。これにより、シリコン基板１０に対して遠い側と近い側には、それぞれＬＤ素子のｎ電極とｐ電極が配置される。ｎ電極は各ＬＤ素子の共通電極であり、ｐ電極はＬＤ素子ごとの個別電極である。
【００３４】
ドライバＩＣ３０は、ＬＤアレイ２０を駆動する機構であり、少なくとも、ＬＤアレイ２０への電流供給を制御する機構を有する。ドライバＩＣ３０は、デジタルインタフェースを実装していることが好ましく、また制御部としてＣＰＵやメモリなどのコア部分を含んでいればなおよい。ドライバＩＣ３０は、例えば数ｍｍ角程度の大きさを有し、シリコン基板１０の上面に半田で実装される。
【００３５】
ファイバアレイ４０は、ＬＤアレイ２０の各ＬＤ素子にそれぞれ対応する複数の光ファイバを有する。ファイバアレイ４０を構成する各ファイバは、ＬＤアレイ２０から出射されたレーザ光を導波する、例えばシングルモードファイバ（ＳＭＦ）である。なお、ファイバアレイ４０の端部には、結合部材としてＧＩ（Graded Index）レンズを一体的に設けてもよい。また、ファイバアレイ４０を設ける代わりに、例えばシリコン基板１０上に平板状の光導波路を実装してＬＤアレイ２０からのレーザ光を導波させてもよい。
【００３６】
サブ基板５０は、ファイバアレイ４０を保持するための溝が下面に形成された、例えば「コ」の字型の基板である。サブ基板５０は、シリコン基板１０の上面に接合され、ファイバアレイ４０の端部を固定する。サブ基板５０には、シリコン基板またはガラス基板が用いられる。サブ基板５０がシリコン基板１０に接合された状態で、ファイバアレイ４０を構成する各ファイバの端部は、ＬＤアレイ２０の対応するＬＤ素子に光結合される。なお、サブ基板５０には、ＬＤ素子への結合効率を上げるＧＩレンズと、ファイバアレイ４０のシングルモードファイバとを融着接続したレンズユニットを予め固定しておいてもよい。
【００３７】
図４は、レーザモジュール１の部分断面図である。また、図５は、レーザモジュール１の内部構造を模式的に示した部分透視図である。なお、図５において、符号１０Ａおよび１０Ｂは、それぞれシリコン基板１０の上面および底面を示す。
【００３８】
シリコン基板１０には、レーザモジュール１として動作するように各素子を電気的に接続するための電極構造と併せて、外部電源を供給しＬＤアレイ２０のバーンインを行うための電極構造が予め形成されている。図２（Ａ）〜図５に示すように、シリコン基板１０の電極構造は、ＬＤ共通電極パッド１１、ＬＤ個別電極パッド１２、検査用ｐ電極パッド１３、ＬＤ接続用パッド１４、ドライバ用電極パッド１５、および検査用ｎ電極パッド１６などで構成される。これらの電極パッドは、ワイヤボンド６１，６４および貫通電極６２，６３により相互に接続される。
【００３９】
ＬＤ共通電極パッド１１は、共通電極端子の一例であり、シリコン基板１０の上面に形成される。ＬＤ共通電極パッド１１には、ＬＤアレイ２０の共通電極であるｎ電極がワイヤボンド６１により接続される。
【００４０】
ＬＤ個別電極パッド１２は、個別電極端子の一例であり、シリコン基板１０の上面に形成される。ＬＤ個別電極パッド１２は１０個の電極パッドで構成され、各電極パッドは、ＬＤアレイ２０を構成する１０個のＬＤ素子にそれぞれ対応するように、ストライプ状に配置されている。それぞれのＬＤ個別電極パッド１２には、対応するＬＤ素子の個別電極であるｐ電極が接続される。
【００４１】
このように、ＬＤ個別電極パッド１２をストライプ状に形成することにより、レーザバーのＬＤアレイ２０を実装したときでも、各ＬＤ素子に個別に電流を流すことができるようになる。なお、予め個々に分断されたＬＤ素子を実装する場合には、ＬＤ個別電極パッド１２はストライプ状に分断されていなくてもよい。
【００４２】
検査用ｐ電極パッド１３および検査用ｎ電極パッド１６は、バーンインを行うための検査用端子の一例であり、シリコン基板１０の底面に形成される。検査用ｐ電極パッド１３は、ＬＤ個別電極パッド１２にそれぞれ対応するように、１０個の電極パッドで構成される。図４および図５に示すように、検査用ｐ電極パッド１３は、それぞれ、シリコン基板１０の上面から底面に貫通する貫通電極６２を介して、対応するＬＤ個別電極パッド１２に接続されている。したがって、ＬＤアレイ２０の各ＬＤ素子のｐ電極は、シリコン基板１０の底面側に引き出され、対応する検査用ｐ電極パッド１３に接続されている。
【００４３】
一方、検査用ｎ電極パッド１６は、各ＬＤ素子に共通の１個の電極パッドで構成される。検査用ｎ電極パッド１６は、図示しない貫通電極を介してＬＤ共通電極パッド１１に接続されている。これにより、各ＬＤ素子のｎ電極は、シリコン基板１０の底面側に引き出され、検査用ｎ電極パッド１６に接続されている。
【００４４】
検査用ｐ電極パッド１３と検査用ｎ電極パッド１６の引出し部分６５に外部電源を接続することにより、ＬＤアレイ２０をシリコン基板１０上に実装した状態で、各ＬＤ素子に個別に電流を流してバーンインを行うことが可能になる。
【００４５】
ＬＤ接続用パッド１４は、ＬＤアレイ２０をドライバＩＣ３０に接続するための端子であり、ＬＤ個別電極パッド１２に隣り合うように、シリコン基板１０の上面に形成される。ＬＤ接続用パッド１４は、ＬＤ個別電極パッド１２にそれぞれ対応する１０個の電極パッドで構成される。図４および図５に示すように、ＬＤ接続用パッド１４は、シリコン基板１０の上面から底面に貫通する貫通電極６３を介して、検査用ｐ電極パッド１３にそれぞれ接続されている。したがって、ＬＤアレイ２０を構成する各ＬＤ素子のｐ電極は、ＬＤ個別電極パッド１２、貫通電極６２、検査用ｐ電極パッド１３、および貫通電極６３を介して、対応するＬＤ接続用パッド１４に接続されている。
【００４６】
ドライバ用電極パッド１５は、ドライバ端子の一例であり、シリコン基板１０の上面に形成される。上記のように、レーザモジュール１では、歩留まりを考慮してＬＤ素子の個数に冗長性をもたせるため、ドライバ用電極パッド１５の個数は、ＬＤアレイ２０のＬＤ素子の個数より少なくなる。これを反映して、図示した例では、１０個のＬＤ素子に対し、ドライバ用電極パッド１５は７個だけ形成されている。ドライバ用電極パッド１５は、ＬＤアレイ２０のうち、バーンインにより選別された良品のＬＤ素子に対応するＬＤ接続用パッド１４に、ワイヤボンド６４により選択的に接続される。
【００４７】
図６は、レーザモジュール１の製造工程の例を示したフローチャートである。
【００４８】
まず、シリコン基板１０に、上記で説明した電極構造を形成する（ステップＳ１）。すなわち、ＬＤ共通電極パッド１１、ＬＤ個別電極パッド１２、ＬＤ接続用パッド１４およびドライバ用電極パッド１５をシリコン基板１０の上面に形成し、検査用ｐ電極パッド１３および検査用ｎ電極パッド１６をシリコン基板１０の底面に形成し、上面と底面の各電極を接続する貫通電極６２，６３などをシリコン基板１０の内部に形成する。
【００４９】
次に、ドライバＩＣ３０をシリコン基板１０に半田接合し（ステップＳ２）、その後で、パッシブアライメントにより、ＬＤアレイ２０をシリコン基板１０の上面に表面活性化接合する（ステップＳ３）。その際は、例えば、シリコン基板１０とＬＤアレイ２０に設けられたアライメントマークの位置を合わせることにより、シリコン基板１０に対するＬＤアレイ２０の位置を決定する。このように、先に半田接合し、その後で表面活性化接合することにより、ＬＤアレイ２０の各ＬＤ素子に熱影響を及ぼさないようにＬＤアレイ２０を実装する。
【００５０】
この状態で、ＬＤアレイ２０のバーンインを行い、ＬＤ素子の良品と不良品を選別する（ステップＳ４）。その際は、クリップコネクタなどを用いて検査用ｐ電極パッド１３と検査用ｎ電極パッド１６を外部電源に接続して、レーザモジュール１の外部にある検査用ドライバの制御の下で、ＬＤアレイ２０の各ＬＤ素子に個別に電流を流す。バーンインが終了したら、検査用ｐ電極パッド１３および検査用ｎ電極パッド１６と外部電源との接続を外す。
【００５１】
次に、ドライバ用電極パッド１５を、ステップＳ４で選別された良品のＬＤ素子に対応するＬＤ接続用パッド１４に、ワイヤボンド６４により接続する（ステップＳ５）。なお、このとき、ステップＳ４で選別された不良品のＬＤ素子を、加工用レーザなどによりＬＤアレイ２０から切断して取り除いてもよい。
【００５２】
また、ファイバアレイ４０をサブ基板５０に固定し、両者をアクティブアライメントによりシリコン基板１０に表面活性化接合する（ステップＳ６）。その際は、シリコン基板１０とサブ基板５０の相対位置を変化させながらＬＤアレイ２０からレーザ光を出射させ、ファイバアレイ４０を通して出射される光の強度に基づいてアクティブアライメントを行い、シリコン基板１０に対するサブ基板５０の位置を決定する。これにより、ステップＳ４で選別された良品のＬＤ素子に、ファイバアレイ４０のシングルモードファイバが接続される。以上で、レーザモジュール１の製造工程は終了する。
【００５３】
図７は、ＬＤアレイ２０’の断面図である。図１、図２（Ａ）および図４では、互いに分割された複数のＬＤ素子で構成されるＬＤアレイ２０を図示したが、レーザモジュール１では、図７に示すような、１個の半導体結晶から複数個の配線を取り出したＬＤアレイ２０’を使用してもよい。図７では、一例として、５個のＬＤ素子（レーザ素子）を含むＬＤアレイを示している。
【００５４】
ＬＤアレイ２０’は、例えば、ＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｘ＋Ｙ≦１）と表わされるＧａＮ系化合物半導体により形成される。図７に示すように、ＬＤアレイ２０’は、例えば、ｎ型基板２０１、ｎＧａＮコンタクト層２０２、ｎＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎＩｎＧａＮガイド層２０４、活性層２０５、ｐＩｎＧａＮガイド層２０６、ｐＡｌＧａＮ電子ブロック層２０７、ｐＡｌＧａＮクラッド層２０８、およびｐ型コンタクト層２０９がこの順に積層されて形成される。
【００５５】
また、図７に示すように、ＬＤアレイ２０’は、上部に複数のリッジ部２１ａ〜２１ｅを有する。ＬＤアレイ２０’では、リッジ部２１ａ〜２１ｅにｐ電極２１０ａ〜２１０ｅがそれぞれ形成され、ｎ型基板２０１の底面にｎ電極２００が形成される。また、リッジ部２１ａ〜２１ｅの側面には、絶縁膜２２０が形成される。各リッジ部２１ａ〜２１ｅは、共通電極であるｎ電極２００と、個別電極であるｐ電極２１０ａ〜２１０ｅとを用いて独立に電流駆動され、別個のレーザ素子として機能する。
【００５６】
図８は、レーザモジュール２の斜視図である。また、図９は、レーザモジュール２の平面図である。
【００５７】
レーザモジュール２は、主要な構成要素として、シリコン基板１０、ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ、ドライバＩＣ３０、ファイバアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ、サブ基板５０などを有する。レーザモジュール１は単色のレーザ光を出射するレーザ光源であるのに対し、レーザモジュール２は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のレーザ光を出射するレーザ光源である。これ以外の点ではレーザモジュール２はレーザモジュール１と同様の構成を有するため、以下では、レーザモジュール２についてレーザモジュール１と異なる部分を説明し、重複する説明は省略する。
【００５８】
ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、それぞれ、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射する５個のＬＤ素子を含むレーザバーである。レーザモジュール２でも、ＬＤ素子の歩留まりを考慮して、その個数に冗長性をもたせたアレイを使用する。なお、図８および図９では、ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは同じ個数のＬＤ素子を含んでいるが、各色ＬＤ素子の材料や、組成、構造などによる不良率に応じて、３つのＬＤアレイの間で冗長度を変化させてもよい。
【００５９】
ファイバアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂは、ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０ＢのＬＤ素子にそれぞれ対応するシングルモードファイバのアレイである。
【００６０】
レーザモジュール２でも、シリコン基板１０にはレーザモジュール１と同様の電極構造が形成されている。ＬＤ共通電極パッド１１には、ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの各ＬＤ素子のｎ電極が、３本のワイヤボンド６１により共通に接続される。一方、レーザモジュール２では、ＬＤ個別電極パッド１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、検査用ｐ電極パッド（図示せず）、およびＬＤ接続用パッド１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの各ＬＤ素子に対応して、それぞれ５個ずつ形成される。なお、３つのＬＤアレイの冗長度に応じて、これらのパッドの個数も変化させてもよい。
【００６１】
また、レーザモジュール２では、ドライバ用電極パッド１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、３つのＬＤアレイに含まれる５個ずつのＬＤ素子より少なく、それぞれ３個ずつ形成されている。このため、ドライバ用電極パッド１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのうち、バーンインにより選別された良品のＬＤ素子に対応するＬＤ接続用パッド１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに、ワイヤボンド６４により選択的に接続される。
【００６２】
このような電極構造により、レーザモジュール２でも、図示しない検査用ｐ電極パッドと検査用ｎ電極パッドに外部電源を接続して、ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂをシリコン基板１０上に実装した状態で、各ＬＤ素子に個別に電流を流してバーンインを行うことが可能になる。
【００６３】
なお、図８および図９に示すレーザモジュール２でも、ＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのそれぞれに、図７に示したいわゆる未分割のＬＤアレイ２０’を用いてもよい。
【００６４】
以上説明したように、レーザモジュール１，２では、実装されるＬＤ素子に合わせて冗長性をもたせた個数のバーンイン用の電極および配線をシリコン基板１０に予め作成しておく。そして、レーザモジュール１，２では、製造中にバーンインを行って、冗長性のあるＬＤ素子の中で良品と確認されたＬＤ素子のみをドライバＩＣ３０に接続する。このように、レーザモジュール１，２では、実装されたＬＤ素子の中に不良品があった場合でも製造中にその不良品を排除できるようにすることで、歩留まりを向上させることが可能になる。また、レーザモジュール１，２では、部品点数および製造工数を減らすこともできるため、歩留まりの向上だけでなく、製造コストの低下も同時に達成することが可能になる。
【００６５】
図１０は、レーザモジュール３の模式図である。また、図１１は、ＲＧＢの３色についてそれぞれ図１０のレーザモジュール３を用いて構成される光源装置５の模式図である。
【００６６】
図１１に示す光源装置５は、レーザモジュール３Ｒと、レーザモジュール３Ｇと、レーザモジュール３Ｂと、ファイババンドルコンバイナ４とを有する。
【００６７】
光源装置５は、ＲＧＢ各色の光源として、各色専用のレーザモジュールを使用する。レーザモジュール３Ｒは、第１のレーザモジュールの一例であり、ファイバアレイ２５Ｒを介して赤色のレーザ光を出射する。レーザモジュール３Ｇは、第２のレーザモジュールの一例であり、ファイバアレイ２５Ｇを介して緑色のレーザ光を出射する。レーザモジュール３Ｂは、第３のレーザモジュールの一例であり、ファイバアレイ２５Ｂを介して青色のレーザ光を出射する。レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、出射されるレーザ光の波長のみが互いに異なり、それぞれが図１０のレーザモジュール３と同様の構成を有する。
【００６８】
ファイババンドルコンバイナ４は、例えば石英ガラスで構成され、各モジュールからのファイバアレイ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを束ねて固定して、ファイババンドルを形成する。特に、ファイババンドルコンバイナ４は、ファイバアレイ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂのうちの１本ずつを含む３本の光ファイバ列が複数個積層されるように各ファイバの端部を固定して、ファイババンドルを形成する。このように、光源装置５では、ＲＧＢの合波後にバンドルするのではなく、各レーザモジュール３からのＲＧＢの光ファイバをファイババンドルコンバイナ４で束ねる。
【００６９】
ファイバアレイ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの本数は例えば１０本であり、光源装置５では、ＲＧＢ３本の光ファイバ列を１０組積層させてアレイ化する。例えば、光源装置５を体積ディスプレイの光源として使用する場合には、それぞれの光ファイバ列は、１０層のレイヤに対応した互いに異なる奥行き位置に結像されるレーザ光を出射する。
【００７０】
図１０に示すレーザモジュール３は、シリコン基板１０’と、ＬＤアレイ２１と、ＰＤ（フォトダイオード）アレイ２２と、サブ基板２３と、第１のファイバアレイ２４と、第２のファイバアレイ２５と、ファイバコネクタ２６と、ドライバＩＣ３０とを有する。ＬＤアレイ２１、ＰＤアレイ２２、サブ基板２３、第１のファイバアレイ２４およびドライバＩＣ３０は、シリコン基板１０’上に実装される。
【００７１】
シリコン基板１０’は、例えば、上面から底面に貫通するシリコン貫通電極（through-silicon via：ＴＳＶ）が設けられ、底面に集中配置された半田バンプを介して図示しない回路基板に電気的に接続される、ＴＳＶ型の基板である。あるいは、シリコン基板１０’は、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）型の基板でもよい。図１０では図示しないが、レーザモジュール３のシリコン基板１０’にも、レーザモジュール１のシリコン基板１０と同様の、ＬＤ共通電極パッド１１、ＬＤ個別電極パッド１２、検査用ｐ電極パッド１３、ＬＤ接続用パッド１４、ドライバ用電極パッド１５、検査用ｎ電極パッド１６、ワイヤボンド６１，６４、および貫通電極６２，６３が形成されている。
【００７２】
ＬＤアレイ２１は、それぞれが赤色、緑色または青色の同じ色のレーザ光を出射する複数のダイレクトレーザである。図１０に示すレーザモジュール３ＲのＬＤアレイ２１は複数の赤色レーザ素子（第１のレーザ素子）の一例であり、すべて赤色のレーザ光を出射する。レーザモジュール３ＧのＬＤアレイ２１は複数の緑色レーザ素子（第２のレーザ素子）の一例であり、すべて緑色のレーザ光を出射する。レーザモジュール３ＢのＬＤアレイ２１は複数の青色レーザ素子（第３のレーザ素子）の一例であり、すべて青色のレーザ光を出射する。ＬＤアレイ２１は、ドライバＩＣ３０からの電流供給により駆動される。
【００７３】
ＬＤアレイ２１は、シリコン基板１０’の上面に設けられたマイクロバンプを介して、シリコン基板１０’上に表面活性化接合で実装される。表面活性化接合とは、物質表面を覆っている酸化膜、塵（コンタミ）などの不活性層をＡｒ（アルゴン）プラズマ処理などで取り除いて活性化し、表面エネルギーの高い原子同士を接触させ、高荷重を加えることで原子間の凝着力を利用して常温で接合させることをいう。
【００７４】
あるいは、ＬＤアレイ２１を赤外領域のレーザとして、それぞれに光結合されるようにＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）アレイ（図示せず）を設けて、それぞれのＬＤ素子で生成された光を、対応する色のレーザ光に波長変換して出射してもよい。光結合とは、一方の光素子から出射された光を他方の光素子に直接入射できるように、相互に位置関係が定められていることをいう。
【００７５】
上記の通り、ＬＤ素子には一定の割合で不良品が含まれるが、ＬＤアレイ２１をベアチップとする場合には、各素子をすべて実装した状態でないと動作確認ができない。このため、バーンイン（通電動作エージング）後に不良品を排除できるようにするために、ＬＤアレイ２１には必要個数以上のＬＤ素子を含めて、ある程度の冗長性をもたせる。
【００７６】
光通信用のレーザモジュールとは異なり、レーザディスプレイ用のレーザモジュールでは、波長帯域（ＲＧＢ）が広い。このため、ＲＧＢの各色レーザで、材料、組成および構造を変える必要があり、ウェハサイズも異なる。したがって、色ごとにＬＤ素子の不良率が異なるため、光源装置５では、色ごとの歩留まりの違いを考慮して、レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの素子数を決める必要がある。例えば、各レーザモジュールのＬＤアレイ２１で１０個の良品を安定的に得るためには、ＬＤアレイ２１の素子数を各レーザモジュールで（色ごとに）変化させる必要がある。そこで、光源装置５では、例えば、レーザモジュール３Ｒ（赤色レーザ）では１７個、レーザモジュール３Ｇ（緑色レーザ）では１５個、レーザモジュール３Ｂ（青色レーザ）では１６個というように、ＬＤアレイ２１の素子数を色ごとに変化させる。
【００７７】
例えば、ＬＤアレイ２１の素子数が１５個であれば、バーンイン工程で最大５個の不良品が生じても、レーザモジュールとしては良品になる。このように、各レーザモジュールでＬＤアレイ２１に冗長性を持たせることにより、レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの歩留まりが改善される。
【００７８】
ＰＤアレイ２２は、ＬＤアレイ２１の各素子に対応して、レーザ光の出射方向に対する各ＬＤ素子の背面側に設けられる複数のフォトダイオードである。ＰＤアレイ２２の各素子は、対応するＬＤ素子の後方光を受光し、その光量をモニタする。ＰＤアレイ２２も、ＬＤアレイ２１と同様に、シリコン基板１０’上に表面活性化接合で実装される。
【００７９】
ＬＤ素子は、経年変化により電流・光出力特性が変動するため、出力を一定に保つためには、光量をモニタしフィードバック制御を行うことが好ましい。そこで、レーザモジュール３では、各ＬＤ素子の光量が一定に保たれるように、各ＬＤ素子の光量をＰＤアレイ２２がモニタし、各ＬＤ素子に供給する駆動電流を検出された光量に応じてドライバＩＣ３０が制御する。
【００８０】
サブ基板２３は、第１のファイバアレイ２４を保持するための溝が下面に形成された、例えば「コ」の字型の基板である。サブ基板２３は、シリコン基板１０’に接合され、第１のファイバアレイ２４の端部を固定する。サブ基板２３には、シリコン基板またはガラス基板が用いられる。サブ基板２３も、ＬＤアレイ２１と同様に、シリコン基板１０’上に表面活性化接合で実装される。サブ基板２３の端部には、結合部材としてＧＩ（Graded Index）レンズを一体的に設けてもよい。また、サブ基板２３には、「コ」の字型の基板に代えてＶ溝基板を用いてもよい。
【００８１】
第１のファイバアレイ２４は、ＬＤアレイ２１から出射されたレーザ光をそれぞれ導波する、当該波長におけるフィウモードまたはシングルモードの光ファイバである。サブ基板２３がシリコン基板１０’に接合された状態で、第１のファイバアレイ２４の端部は、ＬＤアレイ２１の各素子に光結合される。第１のファイバアレイ２４の本数は、ＬＤアレイ２１の素子数と同じである。例えば、レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂでは、ＬＤアレイ２１の素子数をそれぞれ１７個，１５個，１６個としているから、第１のファイバアレイ２４もそれぞれ１７本，１５本，１６本とする。また、ＬＤアレイ２１の各素子との調芯（アライメント）を容易にするため、第１のファイバアレイ２４は、第２のファイバアレイ２５と同一のファイバを用いることがモード伝搬および結合効率の観点からは望ましいが、製造上の調芯の許容値を大きくするためには、例えば６μｍなど、第２のファイバ２５より口径が大きいものを用いてもよい。この場合も、最終的に伝搬モードは第２のファイバ２５によって決まるモードフィルタリングの作用により結合損失は生じるものの最終的なビーム品質が劣化することはない。
【００８２】
第２のファイバアレイ２５は、ファイバコネクタ２６を介して一端が第１のファイバアレイ２４に光結合され、ＬＤアレイ２１からのレーザ光をレーザモジュール３の外部にそれぞれ出射する、当該波長におけるフィウモードまたはシングルモードの光ファイバである。レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの第２のファイバアレイ２５は、図１１に示したファイバアレイ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂにそれぞれ相当する。レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの第２のファイバアレイ２５は、ファイバコネクタ２６とは反対側の端部がファイババンドルコンバイナ４により固定され、その端部から、対応する色のレーザ光をそれぞれ出射する。
【００８３】
第２のファイバアレイ２５の本数は、光源装置５の用途において必要とされるＲＧＢレーザ光の組の個数に応じて決まる。第２のファイバアレイ２５の本数は、第１のファイバアレイ２４の本数とは異なり、レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂで同じ（例えば１０本）である。ただし、ＲＧＢのそれぞれの光強度差等に応じて、第２のファイバアレイのＲＧＢごとの本数を変えても構わない。
【００８４】
第１のファイバアレイ２４の本数にはＬＤアレイ２１の素子数に合わせて冗長度をもたせているから、第２のファイバアレイ２５の本数は、第１のファイバアレイ２４の本数より少ない。したがって、第２のファイバアレイ２５は、ファイバコネクタ２６を介して第１のファイバアレイ２４に選択的に接続される。第２のファイバアレイ２５の接続先は、レーザモジュール３の製造過程において、バーンインによりＬＤアレイ２１の不良品を排除するときに、良品のＬＤ素子のみに接続されるように選択される。
【００８５】
また、第２のファイバアレイ２５には、例えば４μｍなど、第１のファイバアレイ２４より口径が小さいものを用いる。モードフィールド径を変換することにより、ＬＤアレイ２１側の第１のファイバアレイ２４は調芯し易いように大きな径（例えば６μｍ）のファイバとする。例えば、ニアトゥアイディスプレイなどの用途で一対一の投射系を用いる場合は、眼球側の第２のファイバアレイ２５は、にじみのない画像が表示されるように網膜の視細胞に合わせたファイバ径（例えば４μｍ）とする。
【００８６】
ファイバコネクタ２６は、第１のファイバアレイ２４と第２のファイバアレイ２５を接続するコネクタである。ファイバコネクタ２６には、市販の一般的な構造のものを用いてよい。
【００８７】
ドライバＩＣ３０は、シリコン基板１０’の上面に半田で実装される。ドライバＩＣ３０は、ＬＤアレイ２１などを駆動する機構であり、少なくとも、ＬＤアレイ２１の駆動に必要な電流供給を制御する機構を含む。ドライバＩＣ３０は、デジタルインタフェースを実装していることが好ましく、また制御部としてＣＰＵやメモリなどのコア部分を含んでいればなおよい。
【００８８】
図１２は、レーザモジュール３の製造工程の例を示したフローチャートである。なお、レーザモジュール３を製造する際は、図１〜図５を用いて上記で説明した電極構造を、予めシリコン基板１０’に形成しておく。
【００８９】
レーザモジュール３を製造する際は、まず、ドライバＩＣ３０をシリコン基板１０’に半田接合する（ステップＳ１１）。その後で、ＬＤアレイ２１およびＰＤアレイ２２を、パッシブアライメントによりシリコン基板１０’に表面活性化接合する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、例えば、シリコン基板１０’やＬＤアレイ２１、ＰＤアレイ２２に設けられたアライメントマークの位置を合わせることにより、シリコン基板１０’に対するＬＤアレイ２１およびＰＤアレイ２２の位置を決定する。このように、先に半田接合し、その後で表面活性化接合することにより、ＬＤアレイ２１などの光素子に熱影響を及ぼさないように各素子を実装する。
【００９０】
この状態でバーンインを行って、ＬＤアレイ２１に不良品が含まれるか否かを確認し、良品と確認されたＬＤ素子とドライバＩＣ３０とをワイヤボンドにより接続する（ステップＳ１３）。次に、第１のファイバアレイ２４をサブ基板２３に固定し、両者をアクティブアライメントによりシリコン基板１０’に表面活性化接合する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、シリコン基板１０’とサブ基板２３の相対位置を変化させながらＬＤアレイ２１からレーザ光を出射させ、第１のファイバアレイ２４を通して出射される光の強度に基づいて、シリコン基板１０’に対するサブ基板２３の位置を決定する。さらに、接着剤を用いて、サブ基板２３の接合を補強する（ステップＳ１５）。
【００９１】
そして、第１のファイバアレイ２４のうち、ステップＳ１３で良品と確認されたＬＤ素子に接続されている光ファイバの中から、第２のファイバアレイ２５に接続される１０本を選択する（ステップＳ１６）。第１のファイバアレイ２４のうちステップＳ１６で選択された１０本の光ファイバに、ファイバコネクタ２６を介して第２のファイバアレイ２５を接続する（ステップＳ１７）。これで、レーザモジュール３の製造工程は終了する。
【００９２】
なお、ステップＳ１４で第１のファイバアレイ２４とサブ基板２３をシリコン基板１０’に実装した後に、ステップＳ１３のバーンインを行ってもよい。
【００９３】
このように、レーザモジュール３では、ＬＤ素子と光ファイバをアレイ化することにより、ＬＤ素子と光ファイバを一度に調芯できるという利点がある。また、レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂで色別のＬＤアレイ２１をシリコン基板１０’に実装することにより、ＲＧＢの各色で個別に、通常のＬＤ素子のようにＬＤ素子をバーンインすることができる。そして、ＬＤアレイ２１に冗長性をもたせ、シリコン基板１０’への実装後にバーンインできるようにすることにより、レーザモジュール３の歩留まりが改善される。
【００９４】
また、レーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂをレーザの色別に設けることにより、各色レーザの材料や、組成、構造などによる不良率に応じて、ＬＤアレイ２１の冗長性を変化させることができる。これにより、例えば、赤色レーザは材料が安価なので冗長性を高くしてもよいが、緑色レーザと青色レーザは材料が高価なので冗長性をなるべく抑えたいという要望にも、柔軟に対応することが可能になる。
【００９５】
なお、図１０に示すレーザモジュール３（図１１に示すレーザモジュール３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ）でも、ＬＤアレイ２１として、図７に示したいわゆる未分割のＬＤアレイ２０’を用いてもよい。
【００９６】
図１３は、レーザモジュール２を利用した投影装置１００の概略構成図である。
【００９７】
投影装置１００は、レーザモジュール２を光源として利用した、体積型などのニアトゥアイディスプレイ、直視型のライトフィールドディスプレイなどに応用可能な投影装置の一例である。投影装置１００は、レーザモジュール２と、合波部７０と、投影部８０と、制御部９０とを有する。
【００９８】
レーザモジュール２は、制御部９０から供給される画像信号に基づいて、ＲＧＢの各色レーザ光をそれぞれ生成し、出射する。各色レーザ光は、それぞれファイバアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを介して、合波部７０に入射される。また、ここではＲＧＢの各色レーザ光を用いたが、ＲＧＢの波長領域外、例えば７９０ｎｍから９３０ｎｍの範囲の近赤外レーザ光をさらに用いても構わない。
【００９９】
合波部７０は、入射されたＲＧＢのレーザ光を１つの光軸上に合波して投影光を生成し、その投影光を投影部８０に出射する。合波部７０は、融着型ファイバコンバイナでもよいし、ファイバアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの端部を束ねて固定したファイババンドルコンバイナであってもよい。あるいは、ファイババンドルコンバイナに代えて、マルチコアファイバを用いてもよい。
【０１００】
投影部８０は、合波部７０が合波した投影光により、投影面８３上に画像を投影する。投影部８０は、例えば、投射レンズ８１と、ＭＥＭＳスキャナ８２とを有する。投射レンズ８１は、合波部７０から出射された投影光がＭＥＭＳスキャナ８２に照射されるように整形する。ＭＥＭＳスキャナ８２は、制御部９０による制御の下で、例えば水平方向および垂直方向に高速に揺動され、投射レンズ８１を介して入射した投影光を、投影面８３上に２次元状に走査する。なお、走査方式は、ラスタスキャンでもベクトルスキャンでもよい。
【０１０１】
制御部９０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有し、投影装置１００の動作を制御する。特に、制御部９０は、画像データをレーザモジュール２に供給してＬＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの発光タイミングを制御し、制御データを投影部８０に供給してＭＥＭＳスキャナ８２が揺動する角度を制御する。これにより、レーザモジュール２を光源として利用して、投影面８３上に所望の画像を投影することが可能になる。
【０１０２】
図１４は、光源装置５を用いた投影ユニット１３０の概略構成図である。また、図１５は、投影ユニット１３０を用いた眼鏡型ディスプレイ１１０の概略構成図である。
【０１０３】
眼鏡型ディスプレイ１１０は、使用者の頭部に装着され、レーザ光を使用者の網膜に投影させて画像を視認させるＮＴＥ（near-to-eye）ディスプレイである。図１５に示すように、眼鏡型ディスプレイ１１０は、眼鏡型のフレーム１２０と、投影ユニット１３０，１３０’と、ハーフミラー１４０，１４０’とを有する。
【０１０４】
フレーム１２０は、一般的な眼鏡と同様に、頭部に装着可能な形状を有する。投影ユニット１３０，１３０’は、略Ｌ字状の形状を有し、左目用と右目用のレンズ部分にそれぞれ取り付けられている。ハーフミラー１４０，１４０’は、使用者がフレーム１２０を頭部に装着したときに、それぞれ使用者の左目および右目と対向するように、投影ユニット１３０，１３０’の先端部に取り付けられている。自然な立体表示をするには両眼視差を再生することも必要なため、投影ユニットは右目用と左目用を装荷し、各投影ユニットには両眼視差を考慮した異なる画像を表示することは言うまでもない。なお、投影ユニット１３０’も、図１４に示す投影ユニット１３０と同様の構成を有する。
【０１０５】
図１４に示す投影ユニット１３０は、内部に、光源装置５と、投影部１８０と、制御部１９０とを有する。光源装置５は、画像信号に応じた強度のレーザ光を出射する。投影部１８０は、伝送されたレーザ光を走査して使用者の左目に投影する。制御部１９０は、投影される画像の画像データに応じて、光源装置５による各色レーザ光の発光タイミングや発光強度などを制御する。
【０１０６】
投影部１８０は、投射レンズ１８１と、ＭＥＭＳスキャナ１８２とを有する。投射レンズ１８１は、光源装置５から出射された各色レーザ光がＭＥＭＳスキャナ１８２に照射されるように整形する。ＭＥＭＳスキャナ１８２は、駆動部（図示せず）により例えば水平方向および垂直方向に高速に揺動される。ＭＥＭＳスキャナ１８２は、投射レンズ１８１により集光された各色レーザ光Ｌｂを偏向させて使用者の左目１６０に入射させ、その網膜上で２次元状に走査させる。このように、眼鏡型ディスプレイ１１０は、使用者の網膜を投影面として使用し、その上に画像を投影する。使用者は、網膜上で走査された光により、画像信号に応じた画像を視認する。
【０１０７】
図１４に示すように、使用者の左目１６０には、投影部１８０から出射されるレーザ光Ｌｂがハーフミラー１４０で反射して入射するとともに、外光Ｌａもハーフミラー１４０を透過して入射する。すなわち、眼鏡型ディスプレイ１１０は、外光Ｌａによる外景に、レーザ光Ｌｂによる投影画像を重ねて表示する、いわゆるシースルー型の投影装置である。ただし、これは一例であって、光源装置５を用いた投影装置は必ずしもシースルー型でなくてもよい。また、上記の光源装置５は、眼鏡型以外の表示装置などにも応用可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１，２，３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ    レーザモジュール
４    ファイババンドルコンバイナ
５    光源装置
１０，１０’    シリコン基板
１１    ＬＤ共通電極パッド
１２    ＬＤ個別電極パッド
１３    検査用ｐ電極パッド
１４    ＬＤ接続用パッド
１５    ドライバ用電極パッド
１６    検査用ｎ電極パッド
２０，２０’，２１    ＬＤアレイ
２４，２５，２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ    ファイバアレイ
２６    ファイバコネクタ
３０    ドライバＩＣ
６１，６４    ワイヤボンド
６２，６３    貫通電極
【要約】
実装基板上に複数のレーザ素子を実装した状態でバーンインを行って不良品のレーザ素子を排除することができるレーザモジュールを提供する。レーザモジュールは、レーザ光を出射する複数のレーザ素子と、複数のレーザ素子を駆動するドライバＩＣと、複数のレーザ素子およびドライバＩＣが実装された実装基板と、複数のレーザ素子の共通電極が接続された共通電極端子と、複数のレーザ素子の個別電極がそれぞれ接続された複数の個別電極端子と、ドライバＩＣが接続された複数のドライバ端子と、共通電極端子および複数の個別電極端子にそれぞれ接続されており、複数のレーザ素子のバーンインを行うための外部電源が接続される複数の検査用端子とを有し、レーザ素子の個数および検査用端子の個数は、それぞれドライバ端子の個数より多い。【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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