(57)【要約】半導体レーザと、半導体レーザの出射方向に配置され、半導体レーザから出射された光のうち特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させるように構成された直線偏光子と、を備えた光モジュール。
2018110172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザの出射方向に配置され、前記半導体レーザから出射された光のうち特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させるように構成された直線偏光子と、を備えた光モジュール。
【請求項２】
前記半導体レーザ、前記直線偏光子を取り囲む保護部材をさらに備えた請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記半導体レーザは、赤色の光または赤外光を出射するように構成された、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】
前記半導体レーザは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を材料とするレーザであって、Ｖ族元素がヒ素またはリンの少なくともいずれか一つを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項５】
半導体レーザと、
前記半導体レーザの出射方向に配置され、前記半導体レーザから出射された光のうち特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させるように構成された直線偏光子と、
前記半導体レーザの出射方向であって、前記直線偏光子から見て前記半導体レーザと反対側に配置され、前記直線偏光子を透過した前記直線偏光成分の光の一部を受光するように構成された受光素子と、を備えた光モジュール。
【請求項６】
前記半導体レーザ、前記直線偏光子および前記受光素子を取り囲む保護部材をさらに備えた請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記半導体レーザの出射方向であって、前記受光素子から見て前記半導体レーザと反対側に配置されるレンズをさらに含む、請求項５に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記半導体レーザの出射方向であって、前記受光素子から見て前記半導体レーザと反対側に配置されるレンズをさらに含み、前記レンズは前記保護部材に取り囲まれている請求項６に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記半導体レーザは、赤色の光または赤外光を出射するように構成された、請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記半導体レーザは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を材料とするレーザであって、Ｖ族元素がヒ素またはリンの少なくともいずれか一つを含む、請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光モジュールに関する。本出願は、２０１６年１２月１６日出願の日本出願２０１６-２４４６６２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ内に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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
本開示にかかる光モジュールは、半導体レーザと、半導体レーザの出射方向に配置され、半導体レーザから出射された光のうち特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させるように構成された直線偏光子と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、実施の形態における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態における光モジュールの内部構造を示す概略斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態における光モジュールの構造を示す概略平面図である。
【図４】図４は、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび青色レーザダイオードに供給される電流と各色の偏光角との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、赤色レーザダイオードに供給する電流と赤色レーザダイオードの光出力との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、赤色レーザダイオードの光出力と第１フォトダイオードによって受光される光のモニター電流との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、赤色レーザダイオード、第１偏光子および第１フォトダイオードの配置状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
上述のような光モジュールにおいては、半導体発光素子として半導体レーザが用いられる場合がある。半導体レーザによって出射される光については、楕円偏光となる傾向がある。しかし、出射された光の反射光も効率的に利用したい場合等、光モジュールの用途によっては、高い偏光消光比が要求される場合がある
【０００７】
本開示は、消光比の高い光を出力することができる光モジュールを提供することを目的の１つとする。
【０００８】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示に係る光モジュールの第1の態様は、半導体レーザと、半導体レーザの出射方向に配置され、半導体レーザから出射された光のうち特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させるように構成された直線偏光子と、を備える。
【０００９】
このように構成することにより、半導体レーザから出射された光は、直線偏光子を透過した直線偏光成分の光のみが光モジュールの外部へ出力される。したがって、第1の態様の光モジュールは、消光比の高い光を出力することができる。
【００１０】
第1の態様の光モジュールは、半導体レーザ、直線偏光子を取り囲む保護部材をさらに備えてもよい。この構成によれば、光モジュール内部の雰囲気の乱れを抑制することができる。
【００１１】
上記半導体レーザは、赤色の光または赤外光を出射するようにしてもよい。赤色の光および赤外光については、消光比が小さい。また、赤色の光または赤外光は、出射される半導体レーザの偏光角の温度依存性が高い。半導体レーザとして赤色の光または赤外光を出射する半導体レーザが採用された場合でも、第１の態様の光モジュールによれば、消光比の高い光を出力することができる。
【００１２】
上記半導体レーザは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を材料とする半導体レーザであって、Ｖ族元素がヒ素またはリンの少なくともいずれか一つを含むこととしてもよい。このような半導体レーザについても、出射される光の消光比が小さく、偏光角の温度依存性が高い。しかし、このように構成することにより、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を材料とする半導体レーザが採用された場合でも、第１の態様の光モジュールによれば、消光比の高い光を出力することができる。
【００１３】
本開示に係る光モジュールの第2の態様は、半導体レーザと、半導体レーザの出射方向に配置され、半導体レーザから出射された光のうち特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させるように構成された直線偏光子と、半導体レーザの出射方向であって、直線偏光子から見て半導体レーザと反対側に配置され、直線偏光子を透過した直線偏光成分の光の一部を受光するように構成された受光素子と、を備える。
【００１４】
このように構成することにより、半導体レーザから出射された光は、直線偏光子を透過した直線偏光成分の光のみが光モジュールの外部へ出力される。したがって、光モジュールは、消光比の高い光を出力することができる。ここで、直線偏光子が半導体レーザの出射方向であって半導体レーザと受光素子との間に配置されているため、受光素子は、半導体レーザから出射された光のうち、直線偏光子を透過した光の一部を受光することとなる。そうすると、受光素子が受光した光の強度を精度よく把握して、半導体レーザから出射され、直線偏光子を透過して出力される光に対して、精度よく光の強度を調整することができる。したがって、第2の態様の光モジュールによれば、精度よく調整された消光比の高い光を出力することができる。
【００１５】
半導体レーザの後ろ、すなわち、半導体レーザの光の出射方向に対して直線偏光子と反対の位置に受光素子を配置する場合や、半導体レーザの光の出射方向における直線偏光子の前、すなわち、半導体レーザと直線偏光子との間に受光素子を配置する場合、直線偏光子で除かれる偏光成分を含んだ光を受光素子で受光することになる。そうすると、直線偏光子を透過した光を調整する際に、直線偏光子を透過した光の強度を適切に把握することができない。しかし、第2の態様の光モジュールでは、直線偏光子を透過した光を受光しているため、光の強度を精度よく把握し、光の強度の調整に用いることができる。第2の態様の光モジュールは、半導体レーザ、直線偏光子および受光素子を取り囲む保護部材をさらに備えてもよい。この構成によれば、光モジュール内部の雰囲気の乱れを抑制することができる。
【００１６】
第2の態様の光モジュールは、半導体レーザの出射方向であって、受光素子から見て半導体レーザと反対側に配置されるレンズをさらに含むよう構成してもよい。こうすることにより、直線偏光子を透過した光について、レンズによりスポットサイズを変換することができる。したがって、光モジュールから出力される光について、適切にスポットサイズを変換した光を出力することができる。さらに、レンズは保護部材に取り囲まれるように構成してもよい。
【００１７】
上記半導体レーザは、赤色の光または赤外光を出射するようにしてもよい。赤色の光および赤外光については、消光比が小さい。また、赤色の光または赤外光は、出射される半導体レーザの偏光角の温度依存性が高い。半導体レーザとして赤色の光または赤外光を出射する半導体レーザが採用された場合でも、第2の態様の光モジュールによれば、精度よく強度が調整された消光比の高い光を出力することができる。
【００１８】
上記半導体レーザは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を材料とする半導体レーザであって、Ｖ族元素がヒ素またはリンの少なくともいずれか一つを含むこととしてもよい。このような半導体レーザについても、出射される光の消光比が小さく、偏光角の温度依存性が高い。しかし、このように構成することにより、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を材料とする半導体レーザが採用された場合でも、第２の態様の光モジュールによれば、精度よく強度が調整された消光比の高い光を出力することができる。
【００１９】
［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示に係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場合がある。
【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基部１０と、基部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を覆うように基部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、基部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５１とを備えている。基部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、基部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。基部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。基部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板６０を含む。ベース板６０は、平面的に見て長方形形状を有する一方の主面６０Ａを有している。ベース板６０は、ベース領域６１と、チップ搭載領域６２とを含んでいる。チップ搭載領域６２は、一方の主面６０Ａの一の短辺と、当該短辺に接続された一の長辺を含む領域に形成されている。チップ搭載領域６２の厚みは、ベース領域６１に比べて大きくなっている。その結果、ベース領域６１に比べて、チップ搭載領域６２の高さが高くなっている。チップ搭載領域６２において上記一の短辺の上記一の長辺に接続される側とは反対側の領域に、隣接する領域に比べて厚みの大きい（高さが高い）領域である第１チップ搭載領域６３が形成されている。チップ搭載領域６２において上記一の長辺の上記一の短辺に接続される側とは反対側の領域に、隣接する領域に比べて厚みの大きい（高さが高い）領域である第２チップ搭載領域６４および第３チップ搭載領域６５が間隔を開けて形成されている。
【００２２】
第１チップ搭載領域６３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半導体発光素子としての赤色レーザダイオード８１が配置されている。第２チップ搭載領域６４上には、平板状の第２サブマウント７２が配置されている。そして、第２サブマウント７２上に、第２半導体発光素子としての緑色レーザダイオード８２が配置されている。第３チップ搭載領域６５上には、平板状の第３サブマウント７３が配置されている。そして、第３サブマウント７３上に、第３半導体発光素子としての青色レーザダイオード８３が配置されている。赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸の高さ（ベース板６０の一方の主面６０Ａを基準面とした場合の基準面と光軸との距離；Ｚ軸方向における基準面との距離）は、第１サブマウント７１、第２サブマウント７２および第３サブマウント７３により調整されて一致している。
【００２３】
ベース板６０のベース領域６１上には、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６が配置されている。そして、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６上には、それぞれ第１受光素子としての第１フォトダイオード９４、第２受光素子としての第２フォトダイオード９５および第３受光素子としての第３フォトダイオード９６が配置されている。第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６により、それぞれ第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の高さ（赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸までの距離；Ｚ軸方向における距離）が調整される。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３からの光を受光する位置に設置される。本実施の形態においては、全ての半導体発光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９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色、緑色および青色の光を受光可能なフォトダイオードである。赤色の波長は、一例として、６２０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である。緑色の波長は、一例として、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である。青色の波長は、一例として、４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下である。第１フォトダイオード９４は、赤色レーザダイオード８１の出射方向において、赤色レーザダイオード８１と第１レンズ９１との間に配置される。第２フォトダイオード９５は、緑色レーザダイオード８２の出射方向において、緑色レーザダイオード８２と第２レンズ９２との間に配置される。第３フォトダイオード９６は、青色レーザダイオード８３の出射方向において、青色レーザダイオード８３と第３レンズ９３との間に配置される。
【００２４】
チップ搭載領域６２上には、いずれも直線偏光子である第１偏光子３６、第２偏光子３７および第３偏光子３８が配置されている。第１偏光子３６は、赤色レーザダイオード８１の特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させる。第２偏光子３７は、緑色レーザダイオード８２の特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させる。第３偏光子３８は、青色レーザダイオード８３の特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させる。第１偏光子３６、第２偏光子３７および第３偏光子３８それぞれの偏光軸は、一例として、基部１０の底面（基準面）に対して０±３°、または９０±３°が好ましい。第１偏光子３６、第２偏光子３７および第３偏光子３８それぞれの偏光軸は、０±１°、または９０±１°がさらに好ましい。第１偏光子３６、第２偏光子３７および第３偏光子３８は、それぞれ平板状である。第１偏光子３６は、Ｘ軸方向から見た場合に矩形状である。第２偏光子３７および第３偏光子３８はそれぞれ、Ｙ軸方向から見た場合に矩形状である。第１偏光子３６、第２偏光子３７および第３偏光子３８はそれぞれ、矩形状の一辺に該当する領域をチップ搭載領域６２と当接させるようにしてチップ搭載領域６２に配置されている。第１偏光子３６は、赤色レーザダイオード８１の出射方向であって、赤色レーザダイオード８１と第１フォトダイオード９４との間に配置される。第２偏光子３７は、緑色レーザダイオード８２と第２フォトダイオード９５との間に配置される。第３偏光子３８は、青色レーザダイオード８３と第３フォトダイオード９６との間に配置される。
【００２５】
ベース板６０のベース領域６１上には、凸部である第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９が形成されている。そして、第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９上には、それぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３が配置されている。すなわち、第１レンズ９１は、赤色レーザダイオード８１の出射方向であって、第１フォトダイオード９４から見て赤色レーザダイオード８１と反対側に配置される。また、第２レンズ９２は、緑色レーザダイオード８２の出射方向であって、第２フォトダイオード９５から見て緑色レーザダイオード８２と反対側に配置される。また、第３レンズ９３は、青色レーザダイオード８３の出射方向であって、第３フォトダイオード９６から見て青色レーザダイオード８３と反対側に配置される。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、表面がレンズ面となっているレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａを有している。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、レンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａとレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ以外の領域とが一体成型されている。第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９により、第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３のレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａの中心軸、すなわちレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａの光軸は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸に一致するように調整されている。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３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９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３により、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３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。
【００２６】
ベース板６０のベース領域６１上には、第１フィルタ９７と第２フィルタ９８とが配置される。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８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。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、たとえば波長選択性フィルタである。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、誘電体多層膜フィルタである。より具体的には、第１フィルタ９７は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第２フィルタ９８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。
このように、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、特定の波長の光を選択的に透過および反射する。その結果、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射された光を合波する。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれベース領域６１上に形成された凸部である第１突出領域８８および第２突出領域８９上に配置される。
【００２７】
光モジュール１は、基部１０とベース板６０との間に、電子冷却モジュール（以下、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）と称する場合もある。）３０を含む。また、光モジュール１は、サーミスタ６６を含む。ベース板６０の温度を検知するために用いられるサーミスタ６６は、ベース領域６１に配置されている。ＴＥＣ３０は、吸熱板３１と、放熱板３２と、電極を挟んで吸熱板３１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３１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３１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、基部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、ＴＥＣ３０はペルチェモジュール（ペルチェ素子）である。そして、ＴＥＣ３０に電流を流すことにより、吸熱板３１に接触するベース板６０の熱が基部１０へと移動し、ベース板６０が冷却される。このＴＥＣ３０を設けることにより、ベース板６０上に配置される赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を冷却して、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度を調整することができる。
【００２８】
図３を参照して、赤色レーザダイオード８１、第１偏光子３６、第１フォトダイオード９４の受光部９４Ａ、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａ、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｘ軸方向に並んで）配置されている。緑色レーザダイオード８２、第２偏光子３７、第２フォトダイオード９５の受光部９５Ａ、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａおよび第１フィルタ９７は、緑色レーザダイオード８２の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（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８３、第３偏光子３８、第３フォトダイオード９６の受光部９６Ａ、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａおよび第２フィルタ９８は、青色レーザダイオード８３の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。すなわち、赤色レーザダイオード８１の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出射方向とは交差する。より具体的には、赤色レーザダイオード８１の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出射方向とは直交する。緑色レーザダイオード８２の出射方向は、青色レーザダイオード８３の出射方向に沿った方向である。より具体的には、緑色レーザダイオード８２の出射方向と青色レーザダイオード８３の出射方向とは平行である。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１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９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向（Ｘ軸方向）に対して４５°傾斜している。
【００２９】
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、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光は、第１偏光子３６に到達する。第１偏光子３６は、赤色レーザダイオード８１から出射される光のうち、特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させる。このとき、赤色の光のうち、透過された特定方向の直線偏光成分の光が光路Ｌ１に沿って進行する。そして、赤色の特定方向の直線偏光成分の光の一部が第１フォトダイオード９４の受光部９４Ａに入射する。これにより赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光のうち、赤色の特定方向の直線偏光成分の光の強度が把握され、把握された特定方向の直線偏光成分の光の強度と出射されるべき目標の赤色の光の強度との差に基づいて赤色の特定方向の直線偏光成分の光の強度が調整される。第１フォトダイオード９４上を通過した赤色の特定方向の直線偏光成分の光は、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光のうち、赤色の特定方向の直線偏光成分の光がコリメート光に変換される。第１レンズ９１においてスポットサイズが変換された赤色の特定方向の直線偏光成分の光は、光路Ｌ１に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の特定方向の直線偏光成分の光は光路Ｌ２に沿ってさらに進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の特定方向の直線偏光成分の光は光路Ｌ３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。
【００３０】
緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光は、第２偏光子３７に到達する。第２偏光子３７は、緑色レーザダイオード８２から出射される光のうち、特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させる。このとき、緑色の光のうち、透過された特定方向の直線偏光成分の光が光路Ｌ４に沿って進行する。そして、緑色の特定方向の直線偏光成分の光の一部が第２フォトダイオード９５の受光部９５Ａに入射する。これにより緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光のうち、緑色の特定方向の直線偏光成分の光の強度が把握され、把握された特定方向の直線偏光成分の光の強度と出射されるべき目標の緑色の光の強度との差に基づいて緑色の特定方向の直線偏光成分の光の強度が調整される。第２フォトダイオード９５上を通過した緑色の特定方向の直線偏光成分の光は、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光のうち、緑色の特定方向の直線偏光成分の光がコリメート光に変換される。第２レンズ９２においてスポットサイズが変換された緑色の特定方向の直線偏光成分の光は、光路Ｌ４に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は緑色の光を反射するため、緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の特定方向の直線偏光成分の光は光路Ｌ２に合流する。その結果、緑色の特定方向の直線偏光成分の光は赤色の特定方向の直線偏光成分の光と合波され、光路Ｌ２に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は緑色の光を透過するため、緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の特定方向の直線偏光成分の光は光路Ｌ３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。
【００３１】
青色レーザダイオード８３から出射された青色の光は、第３偏光子３８に到達する。第３偏光子３８は、青色レーザダイオード８３から出射される光のうち、特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させる。このとき、青色の光のうち、透過された特定方向の直線偏光成分の光が光路Ｌ５に沿って進行する。そして、青色の特定方向の直線偏光成分の光の一部が第３フォトダイオード９６の受光部９６Ａに入射する。これにより青色レーザダイオード８３から出射された青色の光のうち、青色の特定方向の直線偏光の強度が把握され、把握された特定方向の直線偏光成分の光の強度と出射されるべき目標の青色の光の強度との差に基づいて青色の特定方向の直線偏光成分の光の強度が調整される。第２フォトダイオード９５上を通過した青色の特定方向の直線偏光成分の光は、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａ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８３から出射された青色の光のうち、青色の特定方向の直線偏光成分の光がコリメート光に変換される。第３レンズ９３においてスポットサイズが変換された青色の特定方向の直線偏光成分の光は、光路Ｌ５に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。第２フィルタ９８は青色の光を反射するため、青色レーザダイオード８３から出射された青色の特定方向の直線偏光成分の光は光路Ｌ３に合流する。その結果、青色の特定方向の直線偏光成分の光は赤色の特定方向の直線偏光成分の光および緑色の特定方向の直線偏光成分の光と合波され、光路Ｌ３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。
【００３２】
このようにして、キャップ４０の出射窓４１から、赤色の特定方向の直線偏光成分の光、緑色の特定方向の直線偏光成分の光および青色の特定方向の直線偏光成分の光が合波されて形成された光が出射する。したがって、消光比の高い光を出力することができる。ここで、本実施の形態における光モジュール１では、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射された光のうち、第１偏光子３６、第２偏光子３７および第３偏光子３８を透過した特定方向の直線偏光成分の光の一部が、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６によりそれぞれ受光される。そうすると、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６はそれぞれ、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射された光のうち、第１偏光子３６、第２偏光子３７および第３偏光子３８を透過した光を受光することとなる。そうすると、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６が受光した光の強度を精度よく把握して、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射され、第１偏光子３６、第２偏光子３７および第３偏光子３８を透過して光モジュール１から出力される光に対して、精度よく光の強度を調整することができる。したがって、上記光モジュール１によれば、精度よく強度が調整された消光比の高い光を出力することができる。この場合、赤色、緑色および青色の光が所望の強度の割合で精度よく合波され、所望の色の光を精度よく形成することができる。
【００３３】
ここで、本願発明者らは、半導体レーザによって出力される光が楕円偏光の傾向があることに着目した。特に赤色レーザダイオード８１によって出力される光については、出射される光の消光比を高くしても１：２０が限界であり、さらに高い消光比が要求されていることに着目した。出力される半導体レーザの光において、たとえばミラーで反射させて利用することもあるが、消光比が小さければ楕円偏光に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分との関係でミラーでの反射率等に影響を与えることとなる。すなわち、消光比の高い光の出力が求められる。具体的には、１：５０００以上の高い消光比の光の出力が求められる。
【００３４】
また、本願発明者らは、レーザダイオードに供給される電流と偏光角との関係について着目した。次に、レーザダイオードに供給される電流と偏光角との関係について説明する。図４は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３に供給される電流と各色の偏光角との関係を示すグラフである。図４中、縦軸は偏光角（ｄｅｇｒｅｅ）を示し、横軸は各色のレーザダイオードに供給される電流（ｍＡ（ミリアンペア））を示す。図４において、線１１Ａは、赤色レーザダイオード８１の場合を示し、線１１Ｂは、緑色レーザダイオード８２の場合を示し、線１１Ｃは、青色レーザダイオード８３の場合を示す。図４を参照して、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の場合、配置される環境の温度が変化して、この温度の変化に対して一定の光出力を得るために供給される電流が変化したとしても、偏光角はほぼ一定である。これに対し、赤色レーザダイオード８１の場合、供給される電流が変化した際に、大きく偏光角が変化する場合がある。すなわち、偏光角の出力において、赤色レーザダイオード８１の出力は、温度依存性が大きい。
【００３５】
そこで、赤色レーザダイオード８１により出力された光に対し、特定方向の直線偏光成分の光のみを透過させる直線偏光子を透過させることにより、消光比を高くした赤色レーザダイオード８１の光を出力しようとするものである。
【００３６】
ここで、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に第１偏光子３６を配置して出力を得ようとする際に、第１偏光子３６による光学的なロスが生じてしまう。図５は、赤色レーザダイオード８１に供給する電流と赤色レーザダイオード８１の光出力との関係を示すグラフである。図５中、縦軸は赤色レーザダイオード８１の光出力（ｍＷ（ミリワット））を示し、横軸は赤色レーザダイオード８１に供給される電流（ｍＡ）を示す。図５において、線１２Ａは光出力の全出力を示し、線１２Ｂは光出力のうちの横方向偏光成分を示し、線１２Ｃは光出力のうちの縦方向偏光成分を示す。図５を参照して、供給する電流が増加すると偏光角が回転して変化する。そうすると、供給する電流により、光出力の全出力のうち、横方向偏光成分と縦方向偏光成分との比率が変化することとなる。具体的には、供給する電流が増加するにつれ、光出力の全出力に対する横方向偏光成分の比率が減少し、縦方向偏光成分の比率が増加していく。このように、供給する電流によって横方向偏光成分と縦方向偏光成分との比率が変化すると、たとえばミラーに反射させた反射光を利用する際に、反射率に影響を及ぼすこととなる。
【００３７】
図６は、赤色レーザダイオード８１の光出力と第１フォトダイオード９４によって受光される光のモニター電流との関係を示すグラフである。図６中、縦軸は赤色レーザダイオード８１の光出力（ｍＷ）を示し、横軸は光のモニター電流（ｍＡ）を示す。また、図６において、線１３Ａは光出力の全出力を示し、線１３Ｂは光出力のうちの横方向偏光成分を示し、線１３Ｃは光出力のうちの縦方向偏光成分を示す。図６に示す場合において、第１フォトダイオード９４は、赤色レーザダイオード８１の出射方向と反対側の位置に設けられている。そして、赤色レーザダイオード８１により出射される赤色の光をリアモニターにより受光している。
【００３８】
図６を参照して、第１フォトダイオード９４によって受光される光のモニター電流は、光出力が増加するにつれて増加する。ここで、光出力が増加されるにつれ、縦方向偏光成分に相当するモニター電流の比率が増加し、横方向偏光成分に相当するモニター電流の比率が減少することとなる。このような状態では、モニター電流と光出力との関係において、線形性が悪くなってしまう。そうすると、供給する電流を、モニター電流に応じてＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動電力制御回路）（図示せず）によって制御する際に、光出力の出力変動が大きくなり、精度よく出力を行うことが困難となる。よって本実施の形態に係る光モジュール１の構成を採用する。
【００３９】
図７は、赤色レーザダイオード８１、第１偏光子３６および第１フォトダイオード９４の配置状態を示す図である。本実施の形態に係る光モジュール１によれば、図７に示すように、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向において、第１偏光子３６の後に第１フォトダイオード９４が配置されることとなる。そうすると、特定方向の直線偏光成分の光のみを第１フォトダイオード９４によって受光することとなる。したがって、モニター電流と光出力との関係を線形にすることができる。その結果、供給する電流をＡＰＣによって制御することができる。この場合、第１偏光子３６を透過した直線偏光成分の光のみを赤色レーザダイオード８１の出力に利用することになるため、光学的なロスが生じることとなる。しかし、第１偏光子３６を透過した直線偏光成分の光をモニターして、第１偏光子３６を透過した直線偏光成分の光に基づいて光出力を行っているため、光学的なロスを補正することができる。また、供給する電流と光出力との直線性、すなわち、リニアリティの低下を補正することができる。
【００４０】
以上より、本実施の形態に係る光モジュール１によれば、精度よく調整された消光比の高い光を出力することができる。
【００４１】
なお、上記の実施の形態においては、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、ベース板６０に配置することとしたが、これに限らず、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、ベース板６０の外部に配置することとしてもよい。より詳細には、受光素子である第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、光モジュール１の外部に配置されてもよい。つまり、光モジュール１から出力された光をモニターすることで、モニター電流と光出力との関係を線形にすることができる。その結果、供給する電流をＡＰＣによって制御することができる。受光素子を光モジュール1の外部に配置した場合には、光モジュール１をより小さく設計することができる。
【００４２】
また、上記の実施の形態においては、光モジュール１は、半導体レーザとして赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を備える構成としたが、これに限らず、いずれか１色、すなわち、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３のうちの少なくともいずれか１つを備える構成であればよい。
【００４３】
なお、上記の実施の形態において、半導体レーザは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を材料とするレーザであって、Ｖ族元素がヒ素またはリンの少なくともいずれか一つを含むよう構成してもよい。すなわち、発光層を構成する材料がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であってもよい。
【００４４】
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、請求の範囲によって規定され、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。
【符号の説明】
【００４５】
１  光モジュール
１０  基部
１０Ａ  一方の主面
１０Ｂ  他方の主面
２０  光形成部
３０  電子冷却モジュール（ＴＥＣ）
３１  吸熱板
３２  放熱板
３３  半導体柱
３６  第１偏光子
３７  第２偏光子
３８  第３偏光子
４０  キャップ
４１  出射窓
５１  リードピン
６０  ベース板
６０Ａ  一方の主面
６０Ｂ  他方の主面
６１  ベース領域
６２  チップ搭載領域
６３  第１チップ搭載領域
６４  第２チップ搭載領域
６５  第３チップ搭載領域
６６  サーミスタ
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
７６  第６サブマウント
７７  第１レンズ保持部
７８  第２レンズ保持部
７９  第３レンズ保持部
８１  赤色レーザダイオード
８２  緑色レーザダイオード
８３  青色レーザダイオード
８８  第１突出領域
８９  第２突出領域
９１  第１レンズ
９２  第２レンズ
９３  第３レンズ
９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ  レンズ部
９４  第１フォトダイオード
９５  第２フォトダイオード
９６  第３フォトダイオード
９４Ａ，９５Ａ，９６Ａ  受光部
９７  第１フィルタ
９８  第２フィルタ
【図１】
2018110172.tif 000003
【図２】
2018110172.tif 000004
【図３】
2018110172.tif 000005
【図４】
2018110172.tif 000006
【図５】
2018110172.tif 000007
【図６】
2018110172.tif 000008
【図７】
2018110172.tif 000009
【国際調査報告】
2018110172.tif 000010
2018110172.tif 000011
2018110172.tif 000012
2018110172.tif 000013