(57)【要約】  光モジュール（第１モジュール（１））は、互いに異なる波長の光を発光点から出射する複数の半導体レーザ素子（第１半導体レーザ素子（２１）ないし第３半導体レーザ素子（２３））がベース部材（１０）に搭載されている。ベース部材（１０）は、高さ方向（Ｚ）で基準とされる基準面（１１）と、半導体レーザ素子が搭載される搭載面（第１搭載面（１２ａ）および第２搭載面（１２ｂ））とを有している。複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも一部は、搭載面に接する面から発光点までの高さ（第１発光高さ（ＴＬ１）ないし第３発光高さ（ＴＬ３））が互いに異なっており、基準面から発光点までの高さ（基準高さ（ＨＬ））が略等しい。
2018003156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長の光を発光点から出射する複数の半導体レーザ素子がベース部材に搭載された光モジュールであって、
前記ベース部材は、高さ方向で基準とされる基準面と、前記半導体レーザ素子が搭載される面とを有し、
前記搭載される面は、前記高さ方向での位置が異なる複数の搭載部を備え、
前記複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも一部は、前記搭載される面に接する面から前記発光点までの前記高さ方向の距離が互いに異なっており、
前記複数の半導体レーザ素子は、前記基準面から前記発光点までの前記高さ方向の距離が略等しいこと
を特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールであって、
前記複数の半導体レーザ素子は、光を出射するチップを有し、
前記複数のチップのうち少なくとも１つは、ジャンクションダウン実装であり、他の少なくとも１つは、ジャンクションアップ実装であること
を特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光モジュールであって、
前記複数の半導体レーザ素子は、光を出射するチップを有し、
前記複数のチップは、ジャンクションダウン実装であること
を特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の光モジュールであって、
前記複数の半導体レーザ素子は、光を出射するチップを有し、
前記複数のチップは、ジャンクションアップ実装であること
を特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の光モジュールであって、
前記複数の半導体レーザ素子において、光を出射する面を光出射面として、光を出射する方向を出射方向としたとき、
前記複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも２つは、前記出射方向での前記光出射面の位置が互いに異なっていること
を特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の光モジュールであって、
前記搭載される面は、周囲よりも低く形成された凹部が設けられていること
を特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の光モジュールであって、
前記複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも２つは、光を出射する方向が互いに異なっていること
を特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる波長の光を発光点から出射する複数の半導体レーザ素子がベース部材に搭載された光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクタやヘッドマウントディスプレイなどの画像表示装置の光モジュールとして、青色、緑色、赤色の波長を発光する光源を備え、複数の波長の光を合波して照射する光モジュールが提案されている。近年では、ウェアラブル機器やモバイル機器にも光モジュールが搭載されるようになっており、光モジュールのさらなる小型化が求められている。具体的には、光モジュールとＭＥＭＳミラーとを組み合わせて、超小型のプロジェクタとすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。小型化した際には、各部材の位置ズレによって、特性が大きく変化するので、各部材をパッケージに対して高精度に取り付けることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１５４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の三色光光源は、異なる波長のレーザ光を出射する３つのレーザダイオードを備え、温調素子に搭載されたキャリア、コリメートレンズ、および波長フィルタによって、３つのレーザ光を合波して出力している。この三色光光源では、サブマウントを介してレーザダイオードがキャリアに搭載されているが、サブマウントの高さ（厚さ）を調節することで、レーザ光の出射点が等しくなるようにしている。【０００５】
ところで、レーザダイオードにおいては、サブマウントの厚さによって、作業性や放熱性などが変わるので、波長に応じて、最適なサブマウントの厚さとすることが望ましい。このことを考慮すると、従来の三色光光源では、サブマウントの厚さを変えると、レーザ光の出射点がずれてしまうので、サブマウントの厚さを自在に設定できず、作業性などが損なわれるという課題がある。【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、複数の半導体レーザ素子に対して、光学部品などの取り付けや調節を容易に実施できる光モジュール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】
【０００７】
本発明に係る光モジュールは、互いに異なる波長の光を発光点から出射する複数の半導体レーザ素子がベース部材に搭載された光モジュールであって、前記ベース部材は、高さ方向で基準とされる基準面と、前記半導体レーザ素子が搭載される面とを有し、前記搭載される面は、前記高さ方向での位置が異なる複数の搭載部を備え、前記複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも一部は、前記搭載される面に接する面から前記発光点までの前記高さ方向の距離が互いに異なっており、前記複数の半導体レーザ素子は、前記基準面から前記発光点までの前記高さ方向の距離が略等しいことを特徴とする。【０００８】
本発明に係る光モジュールでは、前記複数の半導体レーザ素子は、光を出射するチップを有し、前記複数のチップのうち少なくとも１つは、ジャンクションダウン実装であり、他の少なくとも１つは、ジャンクションアップ実装である構成としてもよい。【０００９】
本発明に係る光モジュールでは、前記複数の半導体レーザ素子は、光を出射するチップを有し、前記複数のチップは、ジャンクションダウン実装である構成としてもよい。【００１０】
本発明に係る光モジュールでは、前記複数の半導体レーザ素子は、光を出射するチップを有し、前記複数のチップは、ジャンクションアップ実装である構成としてもよい。【００１１】
本発明に係る光モジュールでは、前記複数の半導体レーザ素子において、光を出射する面を光出射面として、光を出射する方向を出射方向としたとき、前記複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも２つは、前記出射方向での前記光出射面の位置が互いに異なっている構成としてもよい。【００１２】
本発明に係る光モジュールでは、前記搭載される面は、周囲よりも低く形成された凹部が設けられている構成としてもよい。【００１３】
本発明に係る光モジュールでは、前記複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも２つは、光を出射する方向が互いに異なっている構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ベース部材に高さが異なる搭載部を設けて、複数の半導体レーザ素子の発光点までの高さを揃えることで、光学部品などへの影響をなくし、取り付けや調節を容易に実施できる光モジュールとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る光モジュールの概略上面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す光モジュールの概略側面図である。
【図２】枠部が取り付けられた光モジュールを示す概略上面図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態に係る光モジュールの概略上面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す光モジュールの概略側面図である。
【図４Ａ】本発明の第３実施形態に係る光モジュールの概略上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す光モジュールの概略側面図である。
【図５Ａ】本発明の第４実施形態に係る光モジュールの概略上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す光モジュールの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る光モジュールについて、図面を参照して説明する。なお、図面においては、見易さを考慮し、縦横の比率を変えて高さの違いを強調するなどしており、実際の寸法と異ならせている。
【００１７】
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る光モジュールの概略上面図であって、図１Ｂは、図１Ａに示す光モジュールの概略側面図である。
【００１８】
本発明の第１実施形態に係る光モジュール（第１モジュール１）は、互いに異なる波長の光を発光点から出射する複数の半導体レーザ素子がベース部材１０に搭載されている。本実施の形態では、第１半導体レーザ素子２１、第２半導体レーザ素子２２、および第３半導体レーザ素子２３の３つの半導体レーザ素子がベース部材１０に搭載されている。
【００１９】
ベース部材１０は、上面視で矩形状とされた基板であって、高さ方向Ｚで基準とされる基準面１１と、半導体レーザ素子が搭載される搭載面（第１搭載面１２ａおよび第２搭載面１２ｂ）とを有している。本実施の形態において、ベース部材１０の寸法は、横方向Ｘが１０ｍｍとされ、縦方向Ｙが１０ｍｍとされている。ベース部材１０は、アルミニウム、銅、および鉄などの金属や、これらの合金で形成されており、表面が金メッキされていることが好ましい。
【００２０】
基準面１１（図１Ａでは、ベース部材１０の下部）は、一様に平坦な面とされ、例えば、レンズ、導波路素子、プリズム、波長選択フィルタ、およびフォトダイオードなどの光学部品が搭載される。本実施の形態において、基準面１１には、３つの半導体レーザ素子のそれぞれに対応して、３つのフォトダイオード３０が配置されている。フォトダイオード３０は、半導体レーザ素子の出力を検知するＰＤチップ３１と、ＰＤチップ３１を保持するＰＤ保持部３２とで構成されている。本実施の形態では、フォトダイオード３０だけが搭載された構成としたが、これに限定されず、各種光学部品は、必要に応じて、複数種のものが搭載された構成としてもよい。
【００２１】
搭載面（図１Ａでは、ベース部材１０の上部）は、基準面１１よりも高さ方向Ｚで高い位置に設けられている。第１搭載面１２ａ（第１搭載部ＴＲ１）には、第１半導体レーザ素子２１および第２半導体レーザ素子２２が搭載されており、第２搭載面１２ｂ（第２搭載部ＴＲ２）には、第３半導体レーザ素子２３が搭載されている。第２搭載面１２ｂは、第１搭載面１２ａよりも高い位置に設けられ、互いの段差（搭載面段差ＭＬ）は５０μｍとされている。
【００２２】
なお、ベース部材１０に形成される段差は、材料となる金属または合金を金型でプレスして形成してもよいし、鋳造によって形成してもよいし、ブロック状の材料を切削によって形成してもよいし、エッチングによって形成してもよい。
【００２３】
半導体レーザ素子は、光を出射するチップと、チップが載置されるサブマウントとで構成されている。つまり、第１半導体レーザ素子２１は、第１チップ２１ａと第１サブマウント２１ｂとで構成され、第２半導体レーザ素子２２は、第２チップ２２ａと第２サブマウント２２ｂとで構成され、第３半導体レーザ素子２３は、第３チップ２３ａと第３サブマウント２３ｂとで構成されており、それぞれのサブマウントが対応する搭載面に接着される。なお、以下では説明のため、半導体レーザ素子の搭載面に接する面を素子接着面と呼ぶ。
【００２４】
上述したチップは、直方形状とされており、長手方向で対向する面の一方から光を出射する。光を出射する部分は、チップの厚さ方向で偏った位置に存在し、厚さ方向で対向する面のうち、いずれか一方の近傍から光を出射する構成とされている。以下では、チップのうち、光を出射する部分を発光点（出射点）と呼び、発光点に近い面をチップ表面と呼ぶ。なお、チップにおいて、発光点がチップ表面の至近距離に位置しているので、図１Ｂでは、発光点がチップ表面と略一致するように示しているが、これに限定されず、発光点がチップ表面から離間していてもよい。
【００２５】
半導体レーザ素子において、チップをサブマウントに搭載する際には、チップ表面か、チップ表面に対向する面かのいずれかがサブマウントの表面に接するように実装される。具体的には、チップ表面がサブマウントに載置される場合をジャンクションダウン実装と呼び、チップ表面と反対の面がサブマウントに載置される場合をジャンクションアップ実装と呼ぶ。
【００２６】
サブマウントは、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンドなどで形成されており、高い熱伝導率や、チップと近い熱膨張係数とされていることが好ましい。サブマウントとチップとは、半田や金属ペーストなどで接着され、サブマウントとベース部材１０とは、同様に、半田や金属ペーストなどで接着される。
【００２７】
第１半導体レーザ素子２１は、青色光を出射する構成とされ、第１チップ２１ａは、例えば、ＧａＮ系材料で形成されている。第１サブマウント２１ｂは、厚さが２００μｍとされている。第１半導体レーザ素子２１は、ジャンクションアップ実装とされており、第１チップ２１ａにおいて、第１チップ表面２１ｃが上方に位置している。その結果、第１半導体レーザ素子２１では、素子接着面から発光点までの高さ（第１発光高さＴＬ１）が、３５０μｍとされている。
【００２８】
第２半導体レーザ素子２２は、緑色光を出射する構成とされ、第２チップ２２ａは、例えば、ＧａＮ系材料で形成されている。第２サブマウント２２ｂは、厚さが２００μｍとされている。第２半導体レーザ素子２２は、ジャンクションアップ実装とされており、第２チップ２２ａにおいて、第２チップ表面２２ｃが上方に位置している。その結果、第２半導体レーザ素子２２では、素子接着面から発光点までの高さ（第２発光高さＴＬ２）が、第１半導体レーザ素子２１と同様に、３５０μｍとされている。
【００２９】
第３半導体レーザ素子２３は、赤色光を出射する構成とされ、第３チップ２３ａは、例えば、ＧａＡｓ系材料で形成されている。第３サブマウント２３ｂは、厚さが２９５μｍとされている。第３半導体レーザ素子２３は、ジャンクションダウン実装とされており、第３チップ２３ａにおいて、第３チップ表面２３ｃが下方に位置している。その結果、第３半導体レーザ素子２３では、素子接着面から発光点までの高さ（第３発光高さＴＬ３）が、３００μｍとされている。
【００３０】
複数の半導体レーザ素子を備えた光モジュールでは、位置を揃えた光が出力されることが望ましく、発光点の高さがずれていると、調整するための余分な光学部品が必要となる。本実施の形態では、上述したように、第１半導体レーザ素子２１および第２半導体レーザ素子２２に対して、第３半導体レーザ素子２３は、素子接着面から発光点までの高さが異なっているが、高さが異なる搭載部に搭載することで、基準面１１から発光点までの高さ（基準高さＨＬ）が等しくなる。すなわち、第１発光高さＴＬ１および第２発光高さＴＬ２と、第３発光高さＴＬ３との差は、搭載面段差ＭＬによって無くなるので、複数の半導体レーザ素子における基準高さＨＬが略一致する。
【００３１】
図１Ａに示すように、複数の半導体レーザ素子は、チップの長手方向が縦方向Ｙと平行にされ、搭載面のうち、基準面１１との境界に沿って配置されており、横方向Ｘに並んでいる。つまり、半導体レーザ素子から光が出射される出射方向は、縦方向Ｙであって、基準面１１の側（図１Ａでは、下方）とされている。フォトダイオード３０は、チップの光を出射する面（光出射面）に面するように配置されている。
【００３２】
ところで、ジャンクションダウン実装では、サブマウントの内側に光出射面が位置していると、発光点がサブマウントに近接していることから、サブマウントが陰となってビーム形状が乱れる虞がある。そのため、ジャンクションダウン実装とされた第３半導体レーザ素子２３では、光出射面が第３サブマウント２３ｂの端部よりも、基準面１１の側へ若干突き出ていてもよく、これによって、ビーム形状の乱れを防ぐことができる。
【００３３】
上述したように、半導体レーザ素子において、発光点の高さは、サブマウントの厚さと、チップの実装の方式とに影響される。サブマウントにおいては、薄くすると放熱が有利になり、厚くなると割れにくくハンドリングがしやすくなるといった傾向がある。ここで、青色光の半導体レーザ素子と、緑色光の半導体レーザ素子とを比較すると、いずれもＧａＮ系材料で形成されているが、同じ光出力とした際に、緑色光の半導体レーザ素子の発熱量が大きくなる。このようなことから、半導体レーザ素子の波長によって、サブマウントの厚さを調整することが望ましい。
【００３４】
また、チップの実装の方式は、半導体レーザ素子の波長によって、自在に選択できない場合がある。具体的に、ジャンクションダウン実装は、発光点がサブマウントに近いので、放熱に有利とされているが、ＧａＮ系材料で形成した半導体レーザ素子に用いると、特性を悪化させる可能性があり、ジャンクションアップ実装にせざるを得ない場合がある。例えば、ジャンクションダウン実装では、サブマウントへの接着時に発光点へダメージが加わったり、電気的に絶縁されるべき箇所が短絡されたりするなど、特性に悪影響を与えることも懸念される。
【００３５】
上述したように、半導体レーザ素子の発光点の高さは、種々の事情を鑑みて設定されるので、サブマウントの厚さだけで調整することは、必ずしも好ましいことではない。これに対し、本発明では、ベース部材１０に高さが異なる搭載部を設けて、複数の半導体レーザ素子の発光点までの高さを揃えることで、光学部品などへの影響をなくし、取り付けや調節を容易に実施できる光モジュールとすることができる。つまり、ベース部材１０によって、発光点の高さを調整することで、サブマウントの厚さや実装の方式を、半導体レーザ素子の波長に応じて設定することができる。
【００３６】
また、半導体レーザ素子の特性によって、ジャンクションダウン実装とジャンクションアップ実装とのいずれに適しているかが異なっており、両者を混在させることで、様々な形態の半導体レーザ素子を適用できる光モジュールとすることができる。
【００３７】
なお、ジャンクションダウン実装およびジャンクションアップ実装については、サブマウントへの接着を前提として説明したが、必ずしもサブマウントは必要ではなく、サブマウントを介することなく、直接ベース部材１０にチップを接着させてもよい。この場合、サブマウントが有する熱抵抗をなくすことができるので、放熱性が改善する。また、この構成では、従来のようにサブマウントによって発光点の高さを調整することができないので、本発明がより有効となる。
【００３８】
本実施の形態では、第１半導体レーザ素子２１と第２半導体レーザ素子２２とが、同一の第１搭載面１２ａに搭載されていたが、これに限定されず、異なる搭載面に搭載されていてもよい。つまり、３つ以上の高さが異なる搭載面を設け、全ての半導体レーザ素子が互いに異なる搭載面に搭載された構造としてもよい。
【００３９】
図２は、枠部が取り付けられた光モジュールを示す概略上面図である。
【００４０】
第１モジュール１は、外周を囲むように設けられた枠部１００が取り付けられる。枠部１００は、第１モジュール１よりも高く形成されており、第１モジュール１の上方を覆うように、図示しない蓋部が取り付けられる。枠部１００と蓋部との内側に第１モジュール１を閉じ込めた際には、内部を気密封止することが好ましく、第１半導体レーザ素子２１および第２半導体レーザ素子２２を動作させた際の劣化を防ぐことができる。なお、枠部１００には、光出射用の窓や、第１モジュール１に給電するためのピンなどを適宜設けてもよい。
【００４１】
（第２実施形態）
図３Ａは、本発明の第２実施形態に係る光モジュールの概略上面図であって、図３Ｂは、図３Ａに示す光モジュールの概略側面図である。なお、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図３Ｂでは、半導体レーザ素子の位置関係が明確になるように、コリメートレンズ４１等を省略している。
【００４２】
本発明の第２実施形態に係る光モジュール（第２モジュール２）は、第１モジュール１に対して、半導体レーザ素子の数と、上面視での搭載面の形状とが異なっている。具体的には、半導体レーザ素子として、第１半導体レーザ素子２１、第２半導体レーザ素子２２、および第３半導体レーザ素子２３に加えて、第４半導体レーザ素子２４を備えている。
【００４３】
第４半導体レーザ素子２４は、赤外光を出射する点で異なっているが、第３半導体レーザ素子２３と略同様の構成とされ、第２搭載面１２ｂに搭載されている。第４チップ２４ａは、例えば、ＧａＡｓ系材料で形成されている。第４サブマウント２４ｂは、厚さが２９５μｍとされている。第４半導体レーザ素子２４は、ジャンクションダウン実装とされており、第４チップ２４ａにおいて、第４チップ表面２４ｃが下方に位置している。その結果、第４半導体レーザ素子２４では、素子接着面から発光点までの高さ（第４発光高さＴＬ４）が、３００μｍとされている。
【００４４】
第４半導体レーザ素子２４は、第２搭載面１２ｂに搭載された第３半導体レーザ素子２３の第３発光高さＴＬ３に対し、第４発光高さＴＬ４が等しく、基準高さＨＬも同じとされる。このように、半導体レーザ素子の数を増やした場合でも、搭載面によって高さを調整することで、基準高さＨＬを一致させることができる。
【００４５】
基準面１１には、フォトダイオード３０の換わりに、コリメートレンズ４１が搭載されている。コリメートレンズ４１は、半導体レーザ素子に対応して、４つ設けられ、それぞれ半導体レーザ素子に面するように、レンズ保持部４２に保持されている。４つのコリメートレンズ４１は、横方向Ｘに平行なレンズ基準線ＬＳとそれぞれの中心とが一致するように配置されている。
【００４６】
図３Ａに示すように、上面視において、第２搭載面１２ｂは、第１搭載面１２ａよりも基準面１１の側（図３Ａでは、下方）に縦方向Ｙで突出している。つまり、第２搭載面１２ｂは、第１搭載面１２ａとの縦方向Ｙでの段差（面突出幅ＭＷ）だけ、端部がレンズ基準線ＬＳに近い。また、第３半導体レーザ素子２３および第４半導体レーザ素子２４は、第２搭載面１２ｂと基準面１１との境界に沿って配置されている。その結果、第３半導体レーザ素子２３の光出射面（第３出射面２３ｄ）および第４半導体レーザ素子２４の光出射面（第４出射面２４ｄ）は、第１半導体レーザ素子２１の光出射面（第１出射面２１ｄ）および第２半導体レーザ素子２２の光出射面（第２出射面２２ｄ）に対して、縦方向Ｙで位置が異なっている。このように、焦点距離などのズレが、面突出幅ＭＷで調整されるので、例えば、コリメートレンズ４１においては、同一直線上に配置することで、設置が容易になる。つまり、波長が異なるために焦点距離が異なるなど、違う特性を有する複数の光に対して、光出射面の位置をずらすことで、特性の違いを緩和し、同一の光学部品などを用いることができる。それによって、簡素な構成で、複数の光を重ねて出射するなど、光モジュールの小型化を図ることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、第２搭載面１２ｂが第１搭載面１２ａよりも基準面１１の側に縦方向Ｙで突出した構成としたが、これに限定されず、第１搭載面１２ａの方が突出した構成としてもよい。
【００４８】
（第３実施形態）
図４Ａは、本発明の第３実施形態に係る光モジュールの概略上面図であって、図４Ｂは、図４Ａに示す光モジュールの概略側面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
本発明の第３実施形態に係る光モジュール（第３モジュール３）は、第１モジュール１に対して、搭載面の形状が異なっている。第３モジュール３では、平坦な搭載面（第３搭載面１２ｃ）に複数の凹部が設けられている。
【００５０】
具体的に、第３搭載面１２ｃには、互いに同じ深さとされた第１凹部１３ａ（第３搭載部ＴＲ３）および第２凹部１３ｂ（第４搭載部ＴＲ４）と、第１凹部１３ａおよび第２凹部１３ｂよりも浅く形成された第３凹部１３ｃ（第５搭載部ＴＲ５）とが設けられている。第１半導体レーザ素子２１は、第１凹部１３ａに搭載され、第２半導体レーザ素子２２は、第２凹部１３ｂに搭載され、第３半導体レーザ素子２３は、第３凹部１３ｃに搭載されている。複数の凹部は、基準面１１に沿うように設けられ、一方の端部が第３搭載面１２ｃと基準面１１との境界まで延伸されている。複数の半導体レーザ素子は、光出射面が第３搭載面１２ｃと基準面１１との境界に略一致するように配置されている。
【００５１】
本実施の形態において、第１実施形態と同様に、第１半導体レーザ素子２１および第２半導体レーザ素子２２に対して、第３半導体レーザ素子２３は、素子接着面から発光点までの高さが異なっているが、深さが異なる凹部に搭載することで、基準面１１から発光点までの高さ（基準高さＨＬ）が等しくなる。このように、部分的に低く形成された構造として、半導体レーザ素子が搭載される部分を狭い範囲に特定することで、他の部分に光学部品を載置するなど、搭載面を有効に活用することができる。また、搭載部は、周囲に対して段差が設けられた形状とされるので、半導体レーザ素子を接着する際に用いる接着剤が周囲に広がることを抑止できる。
【００５２】
また、第３搭載面１２ｃには、複数の半導体レーザ素子に対応するように、フォトダイオード３０が搭載されている。フォトダイオード３０は、光出射面と反対側の面（後面）に面するように配置されている。搭載面が平坦とされていれば、光学部品を容易に設置でき、スペースを有効利用することができる。
【００５３】
ここで、ＰＤチップ３１は、半導体レーザ素子の側が低くなるように、傾斜して保持されていてもよく、受光面を傾斜させることで、半導体レーザ素子からの光を受光しやすくなる。本実施の形態のように、フォトダイオード３０を半導体レーザ素子の後方（出射方向と反対側）に配置する場合では、チップの後面における端面反射率を通常より低めに設定することが、フォトダイオード３０の受光量を確保する点で好ましい。具体的な後面の端面反射率は、６０〜９０％などである。また、光モジュールを極めて低い出力で用いる場合は、光出射面（前面）の端面反射率を、後面の端面反射率よりも高く設定することもできる。これによって、非常に低い出力を精度よく強度調節することができる。さらに、チップからの出力を低く抑えた場合では、出射後の光をフィルタなどで減光する場合に比べて、低コスト化や小型化や低消費電力化を図ることができ、フィルタの劣化などによる出力の異常を避けることができる。光モジュールを極めて低い出力で用いる用途としては、例えば、光を人体の網膜上でスキャンさせるタイプのディスプレイがある。具体的な端面反射率としては、例えば、前面が９０％であって、後面が８０％である。
【００５４】
第３搭載面１２ｃには、２つの位置参照マーク１４が設けられている。２つの位置参照マーク１４は、互いに横方向Ｘおよび縦方向Ｙで離間した位置に設けられている。各部材の実装などで画像認識する際に、位置参照マーク１４を基準として、位置を把握することで、取り付け精度を確保することができる。位置参照マーク１４は、上面視で第３搭載面１２ｃの対角２箇所以上に設けることが好ましい。位置参照マーク１４は、画像認識において、周囲と反射率が異なっていればよく、例えば、凹凸をつけたり、金メッキ加工を除去したりして、形成すればよい。
【００５５】
また、本実施の形態では、凹部を搭載位置の把握に利用してもよい。図４Ａでは、横方向Ｘで凹部の中央に半導体レーザ素子を配置したが、凹部の端部に接するように半導体レーザ素子を配置してもよい。これによって、半導体レーザ素子の位置を精度よく制御することができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、第３搭載面１２ｃに縦方向Ｙでの段差を設けない構成としたが、これに限定されず、第２実施形態のように、縦方向Ｙでの段差を設けた搭載面としてもよい。それによって、複数の半導体レーザ素子の光出射面は、縦方向Ｙで位置が異なる構成とされる。
【００５７】
（第４実施形態）
図５Ａは、本発明の第４実施形態に係る光モジュールの概略上面図であって、図５Ｂは、図５Ａに示す光モジュールの概略側面図である。なお、第１実施形態ないし第３実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図５Ｂでは、半導体レーザ素子の位置関係が明確になるように、波長フィルタ等を省略している。
【００５８】
本発明の第４実施形態に係る光モジュール（第４モジュール４）は、第１モジュール１に対して、半導体レーザ素子の出射方向が異なっている。図５Ａに示すように、第１半導体レーザ素子２１および第２半導体レーザ素子２２が搭載された第１搭載面１２ａは、基準面１１と縦方向Ｙで隣接し、第３半導体レーザ素子２３が搭載された第２搭載面１２ｂは、基準面１１と横方向Ｘで隣接している。第１半導体レーザ素子２１および第２半導体レーザ素子２２の出射方向は、縦方向Ｙであって、基準面１１の側（図５Ａでは、下方）とされ、第３半導体レーザ素子２３の出射方向は、横方向Ｘ（図５Ａでは、右方）とされている。複数の半導体レーザ素子は、第１実施形態と同様に、対応する搭載面に搭載することで、基準高さＨＬが等しくされている。
【００５９】
基準面１１には、波長に応じて、光を透過させたり、反射させたりする波長フィルタ（第１フィルタ５１および第２フィルタ５２）が搭載されている。第２半導体レーザ素子２２から出射された光と第３半導体レーザ素子２３から出射された光とが交差する位置には、第１フィルタ５１が配置され、第１半導体レーザ素子２１から出射された光と第３半導体レーザ素子２３から出射された光とが交差する位置には、第２フィルタ５２が配置されている。
【００６０】
第１フィルタ５１は、第２半導体レーザ素子２２から出射された光を反射させ、第３半導体レーザ素子２３から出射された光を透過させる。
【００６１】
第２フィルタ５２は、第１半導体レーザ素子２１から出射された光を反射させ、第１フィルタ５１から出力された光（第３半導体レーザ素子２３から出射されて第１フィルタ５１を透過した光、および、第２半導体レーザ素子２２から出射されて第１フィルタ５１で反射された光）を透過させる。その結果、第２フィルタ５２は、第１半導体レーザ素子２１、第２半導体レーザ素子２２、および第３半導体レーザ素子２３から出射された光を合波して出力する。
【００６２】
上述したように、出射方向が異なる半導体レーザ素子を混在させることで、半導体レーザ素子を自在に配置することができ、光モジュールの設計の自由度を向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、基準面１１がフォトダイオード３０を載置する面とされていたが、フォトダイオード３０を搭載しない構成としてもよい。つまり、フォトダイオード３０を搭載しない面を基準面１１として、高さ方向Ｚでの位置が異なる複数の搭載面を設定してもよい。例えば、ベース部材１０の底面を基準面１１としたり、ベース部材１０の上面を基準面１１としたりして、高さ方向Ｚでの位置が異なる複数の搭載面を設定すればよい。すなわち、異なる複数の半導体レーザ素子が高さ方向Ｚにおいて、略同一の高さに発光点を有する構成とされていれば、上述した本発明の効果を得ることができる。
【００６４】
なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【００６５】
なお、この出願は、日本で２０１６年６月２９日に出願された特願２０１６−１２９２１９号に基づく優先権を請求する。その内容はこれに言及することにより、本出願に組み込まれるものである。また、本明細書に引用された文献は、これに言及することにより、その全部が具体的に組み込まれるものである。
【符号の説明】
【００６６】
１  第１モジュール（光モジュールの一例）
２  第２モジュール（光モジュールの一例）
３  第３モジュール（光モジュールの一例）
４  第４モジュール（光モジュールの一例）
１０  ベース部材
１１  基準面
１２ａ  第１搭載面
１２ｂ  第２搭載面
１２ｃ  第３搭載面
１３ａ  第１凹部
１３ｂ  第２凹部
１３ｃ  第３凹部
２１  第１半導体レーザ素子（半導体レーザ素子の一例）
２１ａ  第１チップ
２１ｂ  第１サブマウント
２１ｃ  第１チップ表面
２１ｄ  第１出射面
２２  第２半導体レーザ素子（半導体レーザ素子の一例）
２２ａ  第２チップ
２２ｂ  第２サブマウント
２２ｃ  第２チップ表面
２２ｄ  第２出射面
２３  第３半導体レーザ素子（半導体レーザ素子の一例）
２３ａ  第３チップ
２３ｂ  第３サブマウント
２３ｃ  第３チップ表面
２３ｄ  第３出射面
２４  第４半導体レーザ素子（半導体レーザ素子の一例）
２４ａ  第４チップ
２４ｂ  第４サブマウント
２４ｃ  第４チップ表面
２４ｄ  第４出射面
ＨＬ  基準高さ
ＭＬ  搭載面段差
ＭＷ  面突出幅
ＴＬ１  第１発光高さ
ＴＬ２  第２発光高さ
ＴＬ３  第３発光高さ
ＴＬ４  第４発光高さ
Ｘ  横方向
Ｙ  縦方向
Ｚ  高さ方向
【図１Ａ】
2018003156.tif 000003
【図１Ｂ】
2018003156.tif 000004
【図２】
2018003156.tif 000005
【図３Ａ】
2018003156.tif 000006
【図３Ｂ】
2018003156.tif 000007
【図４Ａ】
2018003156.tif 000008
【図４Ｂ】
2018003156.tif 000009
【図５Ａ】
2018003156.tif 000010
【図５Ｂ】
2018003156.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月10日(2018.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
互いに異なる波長の光を発光点から出射する複数の半導体レーザ素子と、
前記複数の半導体レーザ素子を搭載するベース部材とを有し、
前記複数の半導体レーザ素子は、サブマウントを有し、
前記ベース部材は、高さ方向で基準とされる基準面と、前記半導体レーザ素子が搭載される面とを有し、
前記搭載される面は、前記高さ方向での位置が異なる複数の搭載部を備え、
前記複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも一部は、前記搭載される面に接する面から前記発光点までの前記高さ方向の距離が互いに異なっており、
前記複数の半導体レーザ素子は、前記基準面から前記発光点までの前記高さ方向の距離が略等しいこと
を特徴とする光モジュール。
【国際調査報告】
2018003156.tif 000012
2018003156.tif 000013
2018003156.tif 000014
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