CN114788102A - 激光模块 - Google Patents

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林昌平
藤原弘康
中西笃司
伊藤昭生
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Abstract

激光模块包括：具备：量子级联激光器，其具有：具有主面和与主面为相反侧的背面的基板、设置于主面上的第1包覆层、设置于第1包覆层的与基板为相反侧的活性层、和设置于活性层的与第1包覆层为相反侧的第2包覆层；和透镜，其具有配置在与活性层的端面相对的位置的透镜面。朝向与基板、第1包覆层、活性层和第2包覆层的层叠方向交叉的方向的活性层的端面，构成使第1频率的光和第2频率的光振荡的谐振器，活性层生成第1频率和第2频率的差频率的太赫兹波。基板与透镜面直接或者间接地接触，活性层的端面相对于透镜面中的、面向端面的部分倾斜。

Description

激光模块
技术领域
本发明涉及激光模块。
背景技术
目前，已知有具备：包含通过光的振荡生成太赫兹波的活性层的量子级联激光器和包含透镜的光学元件的激光模块(例如，参照专利文献1)。在这样的激光模块中，在活性层生成的太赫兹波被透镜聚光后向激光模块的外部输出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第8619832号说明书
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1所记载的激光模块中，使量子级联激光器的端面的整体与光学元件(透镜或间隔件)接触。根据本发明人的见解，在采用这样的结构的情况下，有时活性层的光的振荡变得不稳定。另一方面，在使量子级联激光器的端面与光学元件分离的情况下，太赫兹波可能在量子级联激光器与光学元件之间的空气层全反射，并且太赫兹波的取出效率降低。
因此，本发明的一个方面的目的在于，提供一种能够使活性层的光的振荡稳定化，并且提高在活性层生成的太赫兹波的取出效率的激光模块。
用于解决课题的方法
本发明的一方面的激光模块包括：量子级联激光器，其具有：具有主面和与主面为相反侧的背面的基板、设置于主面上的第1包覆层、设置于第1包覆层的与基板为相反侧的活性层、和设置于活性层的与第1包覆层为相反侧的第2包覆层；以及透镜，其具有配置在与活性层的端面相对的位置的透镜面。朝向与基板、第1包覆层、活性层和第2包覆层的层叠方向交叉的方向的活性层的端面，构成使第1频率的光和第2频率的光振荡的谐振器，活性层生成第1频率和第2频率的差频率的太赫兹波。基板与透镜面直接或者间接地接触，活性层的端面相对于透镜面中的、面向端面面的部分倾斜。
在上述激光模块中，基板与透镜面直接或间接地接触。由此，能够使太赫兹波经由基板向透镜面传播，因此，能够提高太赫兹波的取出效率。另外，活性层的端面相对于透镜面中的、面向端面的部分倾斜。即，活性层的端面的整体不与透镜面接触。由此，在构成谐振器的活性层的端面，能够使用于生成太赫兹波的光稳定地振荡。如上所述，根据该激光模块，能够使活性层的光的振荡稳定化，并且能够提高在活性层生成的太赫兹波的取出效率。
也可以为，透镜的焦点位于量子级联激光器的内部。根据上述结构，能够使太赫兹波更高效地向透镜侧传播。
也可以为，基板与透镜面线接触。根据上述结构，即使在基板相对于透镜面的接触面积小的情况下，也能够使太赫兹波高效地向透镜侧传播。
也可以为，基板具有以相对于透镜面倾斜的方式从背面向主面侧延伸的第1面，形成于第1面的主面侧的端部的角部，与透镜面线接触。根据上述结构，通过使形成于第1面的主面侧的端部的角部与透镜面接触，能够实现使基板与透镜面线接触的结构。
也可以为，基板具有连接主面和背面并且与透镜面相对的侧面，形成于背面与侧面之间的角部，与透镜面线接触。根据上述结构，通过使背面与侧面之间的角部与透镜面接触，能够实现使基板与透镜面线接触的结构。
也可以为，基板的从主面至背面的厚度为200μm以下。根据上述结构，能够抑制在活性层生成的太赫兹波在基板内部的衰减，进一步提高太赫兹波的取出效率。
也可以为，基板与透镜面面接触。根据上述结构，基板相对于透镜面的接触面积变大，因此，能够抑制基板在透镜面与基板的接触部分的破损。
也可以为，基板具有：第1面，其以相对于透镜面倾斜的方式从背面向主面侧延伸；和第2面，其与第1面的主面侧的端部连接，且与透镜面平行，第2面与透镜面面接触。根据上述结构，通过使与透镜面平行的第2面与透镜面接触，能够实现使基板与透镜面面接触的结构。另外，通过设置第1面，能够将基板与透镜面的接触面积抑制得较小。
也可以为，上述激光模块还具备：配置于量子级联激光器与透镜之间的间隔件，间隔件具有：与透镜面平行且与透镜面接触的输出面、和与输出面为相反侧的输入面，基板与间隔件的输入面接触，活性层的端面相对于间隔件的输入面倾斜。例如，如果为了透镜相对于量子级联激光器的位置对齐而在使基板与透镜面接触的状态下，使透镜相对于量子级联激光器移动，则量子级联激光器有可能因量子级联激光器与透镜面的摩擦而破损。根据上述结构，在固定了量子级联激光器与间隔件的位置关系的状态(即，量子级联激光器与间隔件之间不产生摩擦的状态)下，通过使透镜相对于间隔件移动，能够进行透镜相对于量子级联激光器的位置对齐。因此，抑制了量子级联激光器的破损。
也可以为，间隔件的折射率与透镜的折射率大致相同。根据上述结构，能够抑制间隔件与透镜的界面处的太赫兹波的反射损失。
也可以为，上述激光模块还具备：载置部，其具有：载置有基板的背面的载置面、和与载置面连接且与间隔件的输入面抵接的抵接面，载置面与抵接面所成的角度为锐角。根据上述结构，能够经由载置部容易地进行量子级联激光器和间隔件的定位。
发明效果
根据本发明的一方面，能够提供一种激光模块，其能够使活性层的光的振荡稳定化，并且能够提高在活性层生成的太赫兹波的取出效率。
附图说明
图1是一个实施方式的激光模块的立体图。
图2是激光模块的截面图。
图3是激光模块的量子级联激光器的截面图。
图4是沿着图3的IV-IV线的截面图。
图5是示出量子级联激光器的活性层的结构的一例的图。
图6是示出活性层的结构的具体例的图。
图7是示出活性层的结构的具体例的表。
图8是图2的放大图。
图9是示出量子级联激光器的内部的太赫兹波的强度分布的图。
图10是示出比较例的测量装置的图。
图11是示出实施例的测量装置的图。
图12是示出比较例和实施例的测量结果的曲线图。
图13是示出激光模块的变形例的图。
图14是示出激光模块的变形例的图。
图15是示出激光模块的变形例的图。
图16是图15的放大图。
图17是示出激光模块的效果的验证结果的图。
图18是示出激光模块的效果的验证结果的图。
图19是示出激光模块的效果的验证结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在各图中，对相同或相当的部分赋予相同的附图标记，并省略重复的说明。另外，为了容易理解说明，附图所示的各构件(或部位)的尺寸或尺寸的比率有时与实际的尺寸或尺寸的比率不同。
如图1和图2所示，激光模块(例如，外部谐振器型)1具备：量子级联激光器(以下，称为“QCL”)10、副基座(载置部)20和透镜30。
QCL10是能够在室温环境下输出太赫兹波的光源。QCL10呈棒状。QCL10沿着轴线X1延伸。QCL10具有沿着轴线X1彼此相对的第1端面10a和第2端面10b，分别从第1端面10a和第2端面10b出射中红外区域的宽频带(例如3μm以上且20μm以下)的光。QCL10具有中心波长互不相同的多个活性层层叠成堆叠(stack)状的结构，能够出射上述那样的宽频带的光。此外，QCL10也能够具有由单一的活性层构成的结构，在该情况下也能够出射上述那样的宽频带的光。
QCL10载置于副基座(submount)20的载置面20a。QCL10固定在副基座20上。副基座20例如是包含氮化铝(AlN)而构成的陶瓷基板。透镜30例如是由硅(Si)构成的超半球透镜。透镜30具有平坦的透镜面30a。透镜30以透镜面30a与QCL10相对的方式，相对于QCL10配置在第1端面10a侧。在透镜面30a，入射有从QCL10出射的太赫兹波。透镜30将从QCL10出射的太赫兹波聚光。QCL10和副基座20相对于透镜面30a倾斜。具体而言，QCL10的轴线X1和副基座20的载置面20a相对于透镜面30a倾斜。
[量子级联激光器的结构]
如图3和图4所示，QCL10具备半导体基板2和半导体层3。半导体基板2具有主面2a和与主面2a为相反侧的背面2b。主面2a和背面2b是沿着QCL10的轴线X1的平坦面。半导体基板2的背面2b载置于副基座20的载置面20a。半导体基板2例如是长方形板状的InP单晶基板(半绝缘性基板：未掺杂杂质的高电阻的半导体基板)。半导体基板2的长度、宽度、厚度分别为数百μm～数mm程度、数百μm～数mm程度、数百μm程度。在以下的说明中，将半导体基板2的长度方向、宽度方向、厚度方向(主面2a和背面2b相互相对的方向)分别称为X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。
半导体基板2具有连接主面2a和背面2b的侧面2c。侧面2c是QCL10的第1端面10a的一部分。侧面2c与透镜面30a相对。侧面2c具有第1面2d和第2面2e。
第1面2d是平坦面。第1面2d与背面2b连接，从背面2b向主面2a侧延伸。第1面2d相对于主面2a和背面2b倾斜。第1面2d以越从背面2b朝向主面2a侧越远离第2端面10b的方式倾斜。第1面2d与主面2a所成的角度θ1例如为30°～80°程度。第1面2d例如通过研磨长方形板状的半导体基板而形成。即，第1面2d是研磨面。在第1面2d与背面2b之间形成有第1角部2f。第1角部2f是第1面2d与背面2b连接的部分。第1角部2f沿Y轴方向延伸。
第2面2e是平坦面。第2面2e与第1面2d的主面2a侧的端部和主面2a连接。第2面2e相对于第1面2d倾斜。第2面2e与主面2a和背面2b大致正交。在第2面2e与主面2a之间形成有第2角部2g。第2角部2g是第2面2e与主面2a连接的部分。第2角部2g沿Y轴方向延伸。
在第1面2d与第2面2e之间形成有第3角部2h。第3角部2h是第1面2d与第2面2e连接的部分。第3角部2h形成于第1面2d的主面2a侧的端部、和第2面2e的背面2b侧的端部。通过第1面2d是上述那样的倾斜面，第1角部2f位于比第3角部2h更靠QCL10的第2端面10b侧的位置。第3角部2h沿Y轴方向延伸。
半导体层3设置于半导体基板2的主面2a。半导体层3具有侧面3c。侧面3c是QCL10的第1端面10a的一部分。侧面3c是平坦面。侧面3c与半导体基板2的主面2a和背面2b大致正交。即，在本实施方式中，侧面3c与半导体基板2的第2面2e位于同一平面上。侧面3c具有第1边缘3d和第2边缘3e。第1边缘3d是侧面3c的与半导体基板2为相反侧的边缘。第1边缘3d沿Y轴方向延伸。第2边缘3e是侧面3c的半导体基板2侧的边缘。第2边缘3e沿Y轴方向延伸。第2边缘3e与半导体基板2的第2角部2g重叠。半导体层3的厚度为10μm～20μm程度。
半导体层3具有活性层31、上部引导层32、下部引导层33、上部包覆层(第2包覆层)34、下部包覆层(第1包覆层)35、上部接触层36和下部接触层37、以及支撑层38。下部接触层37例如是厚度400nm程度的InGaAs层(掺杂的Si：1.5×1018/cm3)，设置于半导体基板2的主面2a。下部包覆层35例如是厚度5μm程度的InP层(掺杂的Si：1.5×1016/cm3)，设置在下部接触层37的表面。即，下部包覆层35隔着下部接触层37设置在半导体基板2的主面2a上。下部引导层33例如是厚度250nm程度的InGaAs层(掺杂的Si：1.5×1016/cm3)，设置于下部包覆层35的表面。活性层31是具有量子级联结构的层(详情后述)，设置于下部引导层33的表面。即，活性层31设置在下部包覆层35的与半导体基板2的相反侧。
上部引导层32例如是厚度450nm程度的InGaAs层(掺杂的Si：1.5×1016/cm3)，设置于活性层31的表面。上部包覆层34例如是厚度5μm程度的InP层(掺杂的Si：1.5×1016/cm3)，设置于上部引导层32的表面。即，上部包覆层34设置在活性层31的与下部包覆层35的相反侧。上部接触层36例如是厚度15nm程度的InP层(掺杂的Si：1.5×1018/cm3)，设置于上部包覆层34的表面。支撑层38例如是InP层(掺杂了Fe)，在形成为脊状条纹(ridge stripe)状的活性层31、上部引导层32和下部引导层33的两侧，设置在下部包覆层35与上部包覆层34之间。活性层31、上部引导层32、下部引导层33、上部包覆层34、下部包覆层35、上部接触层36和下部接触层37、以及支撑层38的各个的透镜30侧的端面相互一致，并且构成半导体层3的侧面3c。此外，也可以在上部接触层36的表面设置电极。
在上部引导层32，沿着第1泵浦光和第2泵浦光(详情后述)的谐振方向A0，形成有作为分布反馈(DFB：distributed feedback)结构发挥功能的衍射光栅结构。作为该衍射光栅结构，上部引导层32包括在谐振方向A0上并排设置的衍射光栅层32a、32b。衍射光栅层32a使第1泵浦光单模振荡。衍射光栅层32b使第2泵浦光单模振荡。此外，在本实施方式中，谐振方向A0是与X轴方向平行的方向。
[活性层的结构]
对上述的活性层31的结构进行更详细的说明。活性层31构成为，通过电子的子带间发光跃迁而生成第1频率ω1的第1泵浦光和第2频率ω2的第2泵浦光，并且通过由切伦科夫相位匹配引起的差频产生而生成第1频率ω1与第2频率ω2的差频率ω(＝|ω1-ω2|)的太赫兹波。具体而言，活性层31具有DAU/MS(dual-upper-state to multiple lowerstate)结构。
活性层31具有端面31a和与端面31a为相反侧的端面31b。端面31a和端面31b分别朝向X轴方向(与半导体基板2、下部包覆层35、活性层31和上部包覆层34的层叠方向(Z轴方向)交叉的方向)。端面31a是QCL10的第1端面10a的一部分。端面31a是半导体层3的侧面3c的一部分。即，端面31a与半导体基板2的主面2a大致正交。端面31a与透镜30的透镜面30a相对。即，透镜面30a配置在与活性层31的端面31a相对的位置。端面31b是QCL10的第2端面10b的一部分。端面31a和端面31b构成使第1泵浦光和第2泵浦光振荡的谐振器。
如图5所示，活性层31所包含的多个单位层叠体16分别由量子阱发光层17和电子注入层18构成。量子阱发光层17和电子注入层18分别具有包含量子阱层和量子势垒层的规定的量子阱结构。由此，在单位层叠体16，形成有作为根据量子阱结构的能级结构的子带能级结构。
单位层叠体16在其子带能级结构中具有：第1发光高能级(能级4)Lup1＝L4、和具有比第1发光高能级高的能量的第2发光高能级(能级5)Lup2＝L5。另外，单位层叠体16在其子带能级结构中具有：具有比第1发光高能级低的能量的第1发光低能级(能级1)Llow1＝L1、具有比第1发光高能级低且比第1发光低能级高的能量的第2发光低能级(能级2)Llow2＝L2、具有比第1发光高能级低且比第2发光低能级高的能量的第3发光低能级(能级3)Llow3＝L3、以及具有比这些发光低能级低的能量的缓和能级Lr。
在量子阱发光层17与前级的单位层叠体的电子注入层18a之间，设置有针对从电子注入层18a注入量子阱发光层17的电子的注入势垒(injection barrier)层。在量子阱发光层17与电子注入层18之间，设置有波动函数充分渗出的程度的薄的势垒层。此外，在量子阱发光层17与电子注入层18之间，也可以根据需要设置针对从量子阱发光层17抽出到电子注入层18的电子的抽出势垒(exit barrier)层。
单位层叠体16的子带能级结构中的各能级的间隔结构如下。即，从第1发光高能级Lup1向第1发光低能级Llow1的发光跃迁(4→1)的能量ΔE41、和从第2发光高能级Lup2向第2发光低能级Llow2的发光跃迁(5→2)的能量ΔE52分别与第1频率ω1的泵浦光的能量E1大致一致(ΔE41＝ΔE52＝E1)。另外，从第1发光高能级Lup1向第2发光低能级Llow2的发光跃迁(4→2)的能量ΔE42、和从第2发光高能级Lup2向第3发光低能级Llow3的发光跃迁(5→3)的能量ΔE53分别与第2频率ω2的泵浦光的能量E2大致一致(ΔE42＝ΔE53＝E2)。另外，第1发光低能级Llow1与第2发光低能级Llow2的能量差ΔE21、第2发光低能级Llow2与第3发光低能级Llow3的能量差ΔE32、和第1发光高能级Lup1与第2发光高能级Lup2的能量差ΔE54分别与第1频率ω1与第2频率ω2的差频率ω的太赫兹波的能量E＝E1-E2大致一致(ΔE21＝ΔE32＝ΔE54＝E)。在本实施方式中，第1频率ω1比第2频率ω2大，差频率为ω＝ω1-ω2。
在以上那样的子带能级结构中，从前级的电子注入层18a的缓和能级Lr经由注入势垒向量子阱发光层17注入电子，由此，与缓和能级Lr耦合的第2发光高能级Lup2被强烈地激励。此时，经由电子-电子散射等高速散射过程，对第1发光高能级Lup1也供给充分的电子，对第1发光高能级Lup1和第2发光高能级Lup2供给充分的载流子。
注入到第1发光高能级Lup1和第2发光高能级Lup2的电子跃迁到第1发光低能级Llow1、第2发光低能级Llow2和第3发光低能级Llow3的各个。此时，生成并放出与发光高能级和发光低能级的子带能级间的能量差相当的能量的光。特别是，生成并放出具有能量E1的第1频率ω1的第1泵浦光和具有能量E2的第2频率ω2的第2泵浦光。
跃迁到第1发光低能级Llow1、第2发光低能级Llow2和第3发光低能级Llow3的电子被缓和到缓和能级Lr。这样，通过从第1发光低能级Llow1、第2发光低能级Llow2和第3发光低能级Llow3抽出电子，在第1发光高能级Lup1和第2发光高能级Lup2与第1发光低能级Llow1、第2发光低能级Llow2和第3发光低能级Llow3之间形成用于实现激光振荡的反转分布。被缓和到缓和能级Lr的电子经由电子注入层18被级联地注入到后级的量子阱发光层17b的第1发光高能级Lup1和第2发光高能级Lup2。此外，缓和能级Lr并不限定于仅由1个能级构成，也可以由多个能级构成，或者也可以由微带构成。
通过在构成活性层31的多个单位层叠体16中反复进行以上那样的电子的注入、电子的发光跃迁和电子的缓和，在活性层31引起级联的光的生成。在电子在多个单位层叠体16级联地移动时，通过在各单位层叠体16的电子的子带间发光跃迁而生成第1频率ω1的第1泵浦光和第2频率ω2的第2泵浦光。而且，通过由切伦科夫相位匹配引起的差频产生，生成第1频率ω1与第2频率ω2的差频率ω(＝|ω1-ω2|)的太赫兹波。
对活性层31的结构的具体例进一步进行说明。图6和图7所示的子带能级结构是图5所示的子带能级结构的具体例。另外，在图6中，针对量子阱发光层17和电子注入层18的重复结构中的一部分，示出其工作电场中的量子阱结构和子带能级结构。
在本具体例中，通过层叠40个周期量的单位层叠体16来构成活性层31，在活性层31的增益的中心波长被设定为10μm。另外，如图6和图7所示，1周期量的单位层叠体16通过11层量子阱层161～164、181～187和11层量子势垒层171～174、191～197交替层叠而构成为量子阱结构。各量子阱层161～164、181～187例如为InGaAs层，各量子势垒层171～174、191～197例如为InAlAs层。
在单位层叠体16，4层量子阱层161～164和4层量子势垒层171～174交替层叠的部分主要作为量子阱发光层17发挥功能，7层量子阱层181～187和7层量子势垒层191～197交替层叠的部分主要作为电子注入层18发挥功能。另外，量子阱发光层17中的第一级量子势垒层171作为注入势垒层发挥功能。此外，在本具体例中，在量子阱发光层17与电子注入层18之间未设置有效地作为抽出势垒发挥功能的抽出势垒层。在本具体例中，量子势垒层191在形式上被规定为抽出势垒层，在其前后，在功能上划分出量子阱发光层17和电子注入层18。
在活性层31，为了实现由差频产生的太赫兹波的生成，需要能够生成2波长的泵浦光成分、且相对于2波长的泵浦光成分具有高的2次非线性感受率χ(2)。在本具体例中，采用上述的DAU/MS结构，利用耦合双高能级结构所具有的宽的增益频带，并且在上部引导层32设置2种衍射光栅层32a、32b，由此，通过单一的活性层设计，实现第1频率ω1的第1泵浦光和第2频率ω2的第2泵浦光的生成、以及差频率ω的太赫兹波的生成。
如图6所示，本具体例的子带能级结构设计为，电子从强耦合的第1发光高能级L4和第2发光能级L5光学跃迁到第1发光低能级L1、第2发光低能级L2和第3发光低能级L3。在本具体例中，第1发光高能级L4与第2发光能级L5之间的能量间隔为ΔE54＝18meV。其他能级间的能量间隔为ΔE53＝121meV、ΔE52＝136meV、ΔE51＝149meV、ΔE43＝102meV、ΔE42＝117meV、ΔE41＝131meV。
在本具体例中，从前级的电子注入层注入到量子阱发光层17的电子通过高速的电子-电子散射等而均等地分布于第1发光高能级L4和第2发光能级L5，第1发光高能级L4和第2发光能级L5像扩散的单一的高能级那样动作。因此，由电子从第1发光高能级L4向第1发光低能级L1、第2发光低能级L2和第3发光低能级L3的跃迁引起的增益与由电子从第2发光能级L5向第1发光低能级L1、第2发光低能级L2和第3发光低能级L3的跃迁引起的增益以同等的贡献重叠，得到单峰且宽频带的发光光谱。
这样，在使用单一的活性层结构的结构中，与使用层叠的多个活性层结构的结构不同，在活性层31的整个区域得到均匀的非线性光学特性，实现高效率的波长转换。如果将第1发光低能级L1、第2发光低能级L2、第3发光低能级L3、第1发光高能级L4和第2发光能级L5的载流子浓度分别假定为n1-n5，并且假定为n1＝n2＝n3，使用条件n5-ni＝1.0×1015/cm3、n4-ni＝1.3×1015/cm3(i＝1、2、3)，则作为由DAU结构生成的2次非线性感受率χ(2)的总和的绝对值，得到|χ(2)|＝23.3nm/V。
设计频率ωTHz、第1频率ω1和第2频率ω2由DFB结构决定。最终得到的太赫兹波由ωTHz＝ω1-ω2决定。通常，在THzNL-QCL(详情后述)中，在频率为0.6THz～6THz的范围内得到发光，所以设计频率ωTHz以处于该范围的方式进行设计。在本具体例中，设计频率ωTHz为3THz程度。此时，能够使用2个周期的DFB结构使第1频率ω1和第2频率ω2都进行单模动作，使太赫兹波进行单模动作。
接下来，以第1泵浦光和第2泵浦光为中红外光、太赫兹波的频率范围为1THz～6THz、半导体基板2为InP单晶基板的情况为例，对太赫兹波的放射角度(切伦科夫放射角度)θC进行说明。如图3中箭头A1所示，由差频产生而生成的太赫兹波以下述式(1)所示的放射角度θC(相对于谐振方向A0的角度)在半导体基板2内作为平面波(即，以同相位)传播。在下述式(1)中，nMIR是InP单晶基板(半导体基板2)相对于中红外光(第1泵浦光和第2泵浦光)的折射率，nTHz是InP单晶基板(半导体基板2)相对于太赫兹波的折射率。另外，在半导体基板2内传播的太赫兹波以下述式(2)所示的入射角θI入射到半导体基板2的背面2b。
θC＝cos-1(nMIR/nTHz)…(1)
θI＝90°-θC…(2)
[活性层的制造方法]
接下来，对活性层31的制造方法进行说明。考虑到太赫兹波的吸收而使用半绝缘性的InP基板(半导体基板2)，通过分子束外延法(MBE：Molecular Beam Epitaxy)、有机金属化学气相沉积法(MOCVD：Metal-organic Chemical Vapor Deposition)等使与InP晶格匹配的InGaAs阱层和InAlAs势垒层依次外延生长，从而形成上述那样的活性层结构。具体而言，首先，作为下部接触层37，使掺杂高浓度Si的InGaAs(Si：1.5×1018cm-3)生长400nm，作为下部包覆层35，使掺杂Si的InP(Si：1.5×1016cm-3)生长5μm，作为下部引导层33，使掺杂Si的InGaAs(Si：1.5×1016cm-3)生长250nm。接下来，将活性层31层叠例如40周期，在其上设置450nm的掺杂Si的InGaAs(Si：1.5×1016cm-3)作为兼作DFB衍射光栅层的上部引导层32，通过蚀刻形成例如深度250nm的衍射光栅。在形成衍射光栅之后，在与衍射光栅的周期结构垂直的方向上形成例如宽度为12μm的脊状条纹。然后，在其两侧壁，通过有机金属化学气相沉积法等进行掺杂Fe的InP层(支撑层38)的埋入再生长。接下来，作为上部包覆层34使掺杂Si的InP(Si：1.5×1016cm-3)生长5μm，作为上部接触层36使掺杂高浓度Si生长。接下来，在通过蚀刻使半导体基板2侧的InGaAs接触层(下部接触层37)露出后，形成SiN等作为绝缘膜。接下来，根据上下的InGaAs接触层(上部接触层36和下部接触层37)而开设接触孔，通过蒸镀和镀敷法形成Au的厚膜(厚度约5μm)作为电极(未图示)。最后，通过Au蚀刻将上下的电极分离而完成元件。
[QCL和透镜的结构]
接下来，对QCL10和透镜30的结构进行更详细地说明。如图8所示，副基座20从透镜面30a分离。副基座20的载置面20a相对于透镜面30a倾斜。载置面20a越远离透镜面30a越朝向与QCL10的相反侧倾斜。载置于载置面20a的QCL10相对于透镜面30a倾斜。具体而言，QCL10的轴线X1相对于透镜面30a倾斜。即，半导体基板2的主面2a和背面2b相对于透镜面30a倾斜。QCL10越远离透镜面30a越朝向副基座20侧倾斜。
QCL10与透镜面30a接触。具体而言，QCL10的第1端面10a比副基座20的端面20c更向透镜30侧突出。由此，副基座20的端面20c以不与透镜面30a接触的方式构成。在本实施方式中，半导体基板2与透镜面30a直接接触。具体而言，半导体基板2与透镜面30a线接触。更具体而言，半导体基板2的第3角部2h与透镜面30a线接触。
半导体基板2的第1面2d、第2面2e和半导体层3的侧面3c分别相对于透镜面30a倾斜。具体而言，第1面2d以越从第3角部2h朝向第1角部2f越远离透镜面30a的方式倾斜。第2面2e以越从第3角部2h朝向第2角部2g越远离透镜面30a的方式倾斜。侧面3c以越从第2边缘3e朝向第1边缘3d越远离透镜面30a的方式倾斜。此外，构成侧面3c的活性层31的端面31a(参照图3)也与侧面3c同样地，相对于透镜面30a倾斜。端面31a不与透镜面30a接触。即，端面31a的整体从透镜面30a分离。
透镜30的焦点X位于QCL10的内部。换言之，QCL10以透镜30的焦点X位于QCL10的内部的方式配置。在本实施方式中，透镜30的焦点X位于半导体基板2的内部。
[作用和效果]
如以上说明的那样，在激光模块1中，半导体基板2与透镜面30a直接接触。由此，能够使太赫兹波经由半导体基板2向透镜面30a传播，所以能够提高太赫兹波的取出效率。进而，活性层31的端面31a相对于透镜面30a倾斜。即，活性层31的端面31a的整体不与透镜面30a接触。由此，在构成谐振器的活性层31的端面31a，能够使用于生成太赫兹波的光稳定地振荡。通过以上，根据激光模块1，能够使活性层31的光的振荡稳定化，并且提高在活性层31生成的太赫兹波的取出效率。另外，半导体基板2具有比半导体层3强的机械强度，难以破损。因此，如上所述，通过使半导体基板2与透镜面30a接触，与使半导体层3(例如，比活性层31更靠上部包覆层34侧的部分)与透镜面30a接触的情况相比，抑制了QCL10的破损。
如上所述，在本实施方式中，通过使在QCL10产生的太赫兹波与透镜30耦合，实现太赫兹波的高效率的取出。例如，使透镜30与QCL10的半导体基板2的第3角部2h接触，以透镜30位于QCL10内部的太赫兹波的强度变强的部位的方式，配置QCL10和透镜30。由此，太赫兹波不经由自由空间地传播到透镜30的内部并且被聚光地取出到外部。另外，在使用硅透镜作为透镜30的情况下，发散角大幅降低，能够显著提高太赫兹光束的形状。
对上述的激光模块1的效果进行补充。当使透镜面与太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)的激光端面接触时，端面的反射率发生变化，有时会妨碍泵浦光的振荡。另一方面，如本实施方式的激光模块1那样，在通过利用了中红外QCL内部的非线性光学效应(NL：Nonlinear Mixing)的差频产生(Differential Frequency Generation)而产生太赫兹波的技术(THz NL-QCL)的情况下，太赫兹波不是通过直接振荡而产生的，而是通过由中红外泵浦光的差频产生而产生的。因此，不存在上述的直接振荡的THz-QCL那样的原因(妨碍泵浦光的产生的原因)。但是，根据本发明人的见解，在THzNL-QCL中，由于在中红外泵浦光中引起强的振荡，所以在将THz NL-QCL的中红外激光端面(即端面31a)的波导路径结构附近强力地按压于透镜面30a的情况下，有可能对相对于中红外振荡重要的端面31a的反射率造成影响。因此，优选不使中红外激光波导路径附近的区域与透镜接触。因此，如上所述，根据使活性层31的端面31a与透镜面30a分离的激光模块1，能够使活性层31的光的振荡稳定化。另一方面，已知THzNL-QCL能够在室温环境下产生太赫兹波，但由于基板对太赫兹波的吸收量比较大，所以要求提高太赫兹波的取出效率。对此，在激光模块1中，如上所述，通过使构成谐振器的端面31a以外的部分(在本实施方式中，为半导体基板2的侧面2c)与透镜面30a接触，能够使光的振荡稳定化，并且提高太赫兹波的取出效率。如上所述，根据激光模块1，能够实现可进行室温动作且通用性高的小型太赫兹光源。
另外，透镜30的焦点X位于QCL10的内部。根据上述结构，能够使太赫兹波更高效地向透镜30侧传播。
另外，半导体基板2与透镜面30a线接触。根据上述结构，通过尽量减小半导体基板2相对于透镜面30a的接触面积，能够使太赫兹波更高效地向透镜侧传播。即，在活性层31生成的太赫兹波在QCL10的内部传播，在QCL10与空气的界面(以下，称为“界面”)反复反射。其结果是，在稳定状态下的QCL10的内部形成电场分布。具体而言，如图9所示，在QCL10的端部的晶体生长层附近形成角的部分(例如，第3角部2h的附近(箭头B所示的部分))，成为从活性层31向QCL10的界面传播的太赫兹波的成分与在界面被反射的太赫兹波的成分相互增强的状态。通过使该太赫兹波的成分相互增强的部分与透镜30线接触，能够使太赫兹波经由QCL10与透镜30的接触部传播到透镜30的内部。在此，透镜30也可以是由电阻率为100Ω·cm以上的高电阻硅形成的超半球透镜。在该情况下，由于透镜30的内部的太赫兹波的吸收量极小，所以能够使导入到透镜30的内部的太赫兹波不衰减地聚光。在本实施方式中，透镜30是电阻率为1kΩ·cm、直径为6mm、中心厚度为3.7mm的硅超半球透镜。
另外，半导体基板2具有以相对于透镜面30a倾斜的方式从背面2b向主面2a侧延伸的第1面2d。形成于第1面2d的主面2a侧的端部的第3角部2h与透镜面30a线接触。根据上述结构，通过使形成于第1面2d的主面2a侧的端部的第3角部2h与透镜面30a接触，能够实现使半导体基板2与透镜面30a线接触的结构。
接下来，使用实施例和比较例，对激光模块1的效果进行说明。
[比较例]
图10是示出比较例的测量装置80的图。如图10所示，测量装置80具备QCL81、抛物面镜82、83和检测部84。QCL81在没有形成第1面2d(研磨面)这一点上与QCL10不同。抛物面镜82、83是离轴抛物面镜(OAP)，收集太赫兹波的输出。从QCL81输出的太赫兹波在被抛物面镜82平行光化之后，经由抛物面镜83入射到检测部84。检测部84检测所入射的太赫兹波的强度等。此外，抛物面镜82、83各自的收集效率约为60％程度。
[实施例]
图11是示出实施例的测量装置90的图。测量装置90具备激光模块1和检测部94。检测部94设置于与透镜30的出射面(与透镜面30a为相反侧的球面)相对的位置。从QCL10输出的太赫兹波被透镜30聚光后，入射到检测部94。检测部94检测入射的太赫兹波的强度等。
图12是示出比较例和实施例的测量结果的曲线图。图12示出比较例与实施例的电流-输出特性的比较。测量是在室温且大气环境下，使用THz检测器(检测部84、94)的高莱探测器(Golay cell)进行的。QCL81、10以100kHz、200ns被驱动，其信号由锁定放大器检测。如图12所示，在比较例中，确认了太赫兹波的峰值输出为约120μW。另一方面，在实施例中，确认了太赫兹波的峰值输出为约630μW。这样，在实施例中，检测出比较例的约5倍程度的太赫兹波的强度。另外，图12的虚线是比较例的测量结果的根据抛物面镜82、83的收集效率的修正结果。具体而言，修正结果是假设抛物面镜82、83的收集效率为100％的情况下的太赫兹波的强度。如以上那样，实施例的情况的太赫兹波的输出，即使修正了比较例的抛物面镜82、83的收集效率，也大幅超过比较例的太赫兹波的输出。
[变形例]
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。
[第1变形例]
图13是示出激光模块的第1变形例的图。如图13所示，第1变形例的激光模块1A在代替QCL10而具备QCL10A这一点上与激光模块1不同。QCL10A在代替半导体基板2而具备半导体基板2A这一点上与QCL10不同。半导体基板2A形成为长方形板状，在不具有第1面2d和第2面2e这一点上与半导体基板2不同。即，半导体基板2A的侧面2k与半导体基板2的侧面2c不同，是与主面2a和背面2b大致正交的平坦面。
在激光模块1A中，形成于侧面2k与背面2b之间的角部2m与透镜面30a线接触。根据上述结构，通过使角部2m与透镜面30a接触，能够实现使半导体基板2A与透镜面30a线接触的结构。因此，不需要像半导体基板2那样通过研磨等形成第1面2d，能够简化QCL10A的制造工序。
在激光模块1A中，半导体基板2A的从主面2a到背面2b的厚度也可以为200μm以下。根据上述结构，能够抑制在活性层31生成的太赫兹波在半导体基板2A内部的衰减，进一步提高太赫兹波的取出效率。即，在将半导体基板2A研磨至足够薄的情况下，太赫兹波在半导体基板2A的内部完全衰减之前到达背面2b。例如，在太赫兹波的频率为3THz程度且半导体基板2A的厚度为约300μm的情况下，太赫兹波在半导体基板2A的内部衰减至1/e程度。因此，通过将半导体基板2A减薄至200μm以下，使半导体基板2A与透镜30接触，能够与激光模块1同样地提高太赫兹波的取出效率。
[第2变形例]
图14是示出激光模块的第2变形例的图。如图14所示，第2变形例的激光模块1B在代替QCL10而具备QCL10B这一点上与激光模块1不同。QCL10B在代替半导体基板2而具备半导体基板2B这一点上与QCL10不同。半导体基板2B在代替侧面2c而具有侧面2n，与透镜面30a面接触这一点上与半导体基板2不同。
具体而言，侧面2n包括第1面2p、第2面2q和第3面2r。第1面2p是平坦面。第1面2p与背面2b连接，从背面2b向主面2a侧延伸。第1面2p相对于主面2a和背面2b倾斜。第1面2p以越从背面2b朝向主面2a侧越远离QCL10B的第2端面(与QCL10B的与透镜面30a相对的端面为相反侧的端面)的方式倾斜。第1面2p例如通过研磨长方形板状的半导体基板而形成。即，第1面2p是研磨面。
第2面2q是平坦面。第2面2q与第1面2p的主面2a侧的端部连接，从第1面2p向主面2a侧延伸。第2面2q相对于主面2a、背面2b和第1面2p倾斜。第2面2q以越从背面2b朝向主面2a侧越远离QCL10B的第2端面的方式倾斜。第2面2q与第1面2p同样地通过研磨半导体基板而形成。即，第2面2q是研磨面。第2面2q是与透镜面30a平行的面。第2面2q与透镜面30a面接触。此外，第2面2q的宽度(晶体生长方向上的长度)D优选为100μm以下。
第3面2r是平坦面。第3面2r与第2面2q的主面2a侧的端部和主面2a连接。第3面2r相对于第1面2p和第2面2q倾斜。第3面2r与主面2a和背面2b大致正交。第3面2r位于与半导体层3的侧面3c相同的平面上。
根据上述结构，与使透镜面30a与半导体基板线接触的情况相比，半导体基板2B相对于透镜面30a的接触面积变大，所以能够抑制在透镜面30a与半导体基板2B的接触部分的半导体基板2B的破损。另外，通过使与透镜面30a平行的第2面2q与透镜面30a接触，能够实现使半导体基板2B与透镜面30a面接触的结构。另外，通过设置第1面2p，能够将半导体基板2B与透镜面30a的接触面积(即，第2面2q的面积)抑制得较小。
[第3变形例]
图15是示出激光模块的第3变形例的图。如图15所示，第3变形例的激光模块1C在还具备间隔件40这一点上与激光模块1不同。另外，激光模块1C代替副基座20而具备副基座20C。
具体而言，间隔件40配置于QCL10和副基座20C与透镜30之间。间隔件40呈板状。间隔件40具有输出面40a和与输出面40a为相反侧的输入面40b。输出面40a与透镜面30a平行且与透镜面30a接触。半导体基板2与透镜面30a间接地接触。具体而言，半导体基板2与输入面40b直接接触。更具体而言，半导体基板2与输入面40b线接触。半导体基板2的第3角部2h与输入面40b线接触。
半导体基板2的侧面2c和半导体层3的侧面3c分别相对于输入面40b倾斜。具体而言，如图16所示，第1面2d以越从第3角部2h朝向第1角部2f越远离输入面40b的方式倾斜。第2面2e以越从第3角部2h朝向第2角部2g越远离输入面40b的方式倾斜。侧面3c以越从第2边缘3e朝向第1边缘3d越远离输入面40b的方式倾斜。此外，构成侧面3c的活性层31的端面31a(参照图3)也与侧面3c同样地相对于输入面40b倾斜。端面31a不与输入面40b接触。即，端面31a的整体从输入面40b分离。
例如，如果为了透镜30相对于QCL10的位置对齐(光轴对齐)而在使半导体基板2与透镜面30a接触的状态下使透镜30相对于QCL10移动，则由于QCL10与透镜面30a的摩擦，QCL10有可能破损。根据上述结构，在将QCL10与间隔件40的位置关系固定的状态(即，在QCL10与间隔件40之间不产生摩擦的状态)下，通过使透镜30相对于间隔件40移动，能够进行透镜30相对于QCL10的位置对齐。因此，抑制了QCL10的破损。
激光模块1C的间隔件40的折射率与透镜30的折射率大致相同。根据上述结构，能够抑制在间隔件40与透镜30的界面的太赫兹波的衰减。
如图15所示，副基座20C具有载置面20d和抵接面20e。在载置面20d载置有半导体基板2的背面2b。抵接面20e与载置面20d连接。抵接面20e相对于载置面20d倾斜。载置面20d与抵接面20e所成的角度θ2为锐角。抵接面20e与间隔件40的输入面40b相对。抵接面20e是与输入面40b平行的面。抵接面20e与输入面40b抵接。根据上述结构，能够经由副基座20C容易地进行QCL10和间隔件40的定位。即，通过将半导体基板2的背面2b载置于载置面20d，并且使间隔件40的输入面40b沿着抵接面20e，能够容易地进行QCL10、间隔件40和透镜30的配置，容易地进行QCL10相对于透镜30的定位。
[其他变形例]
在上述实施方式中，作为透镜30的透镜面，例示了整体位于同一平面上的平坦的透镜面30a，但透镜面的整体也可以并非位于同一平面上。例如，透镜30的透镜面也可以具有：面向活性层31的端面31a的第1部分、和与第1部分连接且相对于第1部分倾斜的第2部分。在该情况下，活性层31的端面31a只要相对于透镜30的透镜面中的、至少面向端面31a的部分(即，第1部分)倾斜即可，也可以相对于透镜面中的、未面向端面31a的部分(例如，第2部分)平行。即使在这样的情况下，也能够实现端面31a不与透镜30的透镜面接触的结构，起到与上述实施方式同样的效果。
另外，在激光模块1中，半导体基板2的侧面2c也可以不具有第2面2e。具体而言，侧面2c也可以仅具有第1面2d。即，也可以从半导体基板2的背面2b至主面2a设置第1面2d。在该情况下，与透镜面30a接触的第3角部2h形成于第1面2d与主面2a之间。同样地，在激光模块1B中，半导体基板2B也可以不具有第3面2r。具体而言，半导体基板2B的侧面2n也可以仅具有第1面2p和第2面2q。在这种情况下，第2面2q与第1面2p和主面2a连接。
另外，在上述实施方式中，示出透镜30是由高电阻的硅构成的超半球透镜的例子，但透镜30只要由具有比空气高的折射率的材料构成即可。透镜30的材料例如可以是硒化锌(ZnSe)、锗(Ge)、氧化镁(MgO)等。另外，透镜30也可以并非是超半球透镜。例如，也可以代替上述实施方式的透镜30而使用具有将利用了亚波长结构的平坦面(形成有亚波长等级的凹凸结构的面)作为透镜面的超透镜(meta lens)等。
另外，通过将QCL10、10A、10B按压于透镜面30a，不仅半导体基板2、2A、2B，半导体层3的比活性层31更靠半导体基板侧的层(下部引导层33、下部包覆层35、下部接触层37)也可以与透镜面30a直接或间接地接触。
另外，激光模块1C也可以不具备间隔件40。在该情况下，副基座20C的抵接面20e也可以与透镜面30a抵接。由此，能够容易地进行QCL10的定位。即，通过将半导体基板2的背面2b载置于载置面20d，并且使透镜30的透镜面30a沿着抵接面20e，能够容易地进行QCL10和透镜30的配置，容易地进行QCL10相对于透镜30的定位。
另外，也可以代替2种衍射光栅层32a、32b，而在半导体层3设置1种衍射光栅层，或者也可以在半导体层3设置3种以上的衍射光栅层。作为分布反馈结构发挥功能的衍射光栅层只要使第1泵浦光和第2泵浦光的至少1个单模振荡即可。另外，也可以构成为，代替作为分布反馈结构发挥功能的衍射光栅层，而利用在法布里-珀罗动作中振荡光谱宽度扩展到1THz以上的结构中的差频产生。在这样的结构中，与作为分布反馈结构发挥功能的衍射光栅层相比，太赫兹光的输出变低，但能够得到宽频带的THz光谱。
另外，活性层31并不限定于使用1种的耦合双高能级结构，也可以使用2种以上的活性层结构。另外，活性层31并不限定于使用耦合双高能级结构，例如也可以使用bound-to-continuum结构、two phonon resonance结构等。
另外，半导体基板2、2A、2B并不限定于半绝缘性的InP单晶基板，例如也可以是未掺杂的InP单晶基板(掺杂的Si：～5×1015/cm3)、低掺杂的InP单晶基板(掺杂的Si：5×1015～1×1017/cm3)等。但是，从降低在半导体基板2、2A、2B的输出光的吸收损失的观点出发，半导体基板2、2A、2B优选为未掺杂杂质的半绝缘体基板。另外，半导体基板2、2A、2B也可以是InP基板以外的基板，例如也可以是硅单晶基板。
另外，在上述的具体例中，例示了相对于InP单晶基板进行晶格匹配的结构的活性层31，但活性层31也可以使用导入了应变补偿的结构。另外，针对活性层31的半导体材料系，并不限定于上述的InGaAs/InAlAs，例如能够应用GaAs/AlGaAs、InAs/AlSb、GaN/AlGaN、SiGe/Si等各种半导体材料系。另外，针对半导体的晶体生长方法，也能够应用各种方法。
接下来，对激光模块1的效果的验证结果进行说明。图17是示出表示太赫兹波从QCL10向透镜30或空气的传播的电磁场模拟结果的图。图17的上部表示模拟的条件，下部表示与各个条件对应的结果。图17的(a)示出第3角部2h与透镜面30a线接触，第1面2d与透镜面30a所成的角度θ为5°的情况。图17的(b)示出第3角部2h与透镜面30a线接触，第1面2d与透镜面30a所成的角度θ为10°的情况。图17的(c)示出第3角部2h与透镜面30a线接触，第1面2d与透镜面30a所成的角度θ为15°的情况。图17的(d)示出QCL10与透镜30不接触的情况。此外，在图17的(a)～(c)所示的任一条件下，QCL10中与透镜30接触的部分以外的部分均仅与空气接触。在图17的(d)所示的条件下，QCL10仅与空气接触。图18的(a)～(c)的各个是示出图17的(a)～(c)的各个的情况下的在透镜面30a的波束图案(从QCL10传播的太赫兹波的输出的分布)的图，图18的(d)是示出图17的(d)的情况下的在空气层的波束图案的图。
如图17的(a)～(d)和图18的(a)～(d)所示，在QCL10与透镜30接触的情况下，与QCL10不与透镜30接触的情况相比，至少在透镜30与QCL10接触的部分(箭头C所示的部分)，从QCL10向透镜30的太赫兹波的传播量变多。另外，由于在活性层31(参照图3)生成的太赫兹波在半导体基板2(参照图3)的内部衰减，所以优选QCL10在靠近活性层31的位置与透镜30接触。例如，从半导体基板2的与透镜30接触的位置至活性层31的最短距离为150μm以内，优选为100μm以内，更优选为50μm以内。
图19是在将QCL10不与透镜30接触的情况(图18的(d)的情况)下的太赫兹波的总功率(太赫兹波的输出的积分值)Pair设为1的情况下，对每个角度θ示出QCL10与透镜30接触的情况(图18的(a)～(c)的各个情况)下的总功率Psi的图。如图19所示，通过使QCL10与透镜30接触，无论第1面2d与透镜面30a所成的角度θ如何，都能够得到将来自QCL10的太赫兹波在空气层取出的情况下的约4倍以上的功率。根据以上的模拟的结果，示出了使QCL10与透镜30接触所带来的效果和重要性。
附图标记说明
1、1A、1B、1C…激光模块
2、2A、2B…半导体基板
2a…主面
2b…背面
2c、2k、2n…侧面
2d、2p…第1面
2e、2q…第2面
2r…第3面
10、10A、10B…QCL(量子级联激光器)
20、20C…副基座(载置部)
20a、20d…载置面
20e…抵接面
30…透镜
30a…透镜面
31…活性层
31a…端面
34…上部包覆层(第2包覆层)
35…下部包覆层(第1包覆层)
40…间隔件
40a…输出面
40b…输入面
X…焦点。

Claims (11)

1.一种激光模块，其特征在于：
具备：
量子级联激光器，其具有：具有主面和与所述主面为相反侧的背面的基板、设置于所述主面上的第1包覆层、设置于所述第1包覆层的与所述基板为相反侧的活性层、和设置于所述活性层的与所述第1包覆层为相反侧的第2包覆层，朝向与所述基板、所述第1包覆层、所述活性层和所述第2包覆层的层叠方向交叉的方向的所述活性层的端面，构成使第1频率的光和第2频率的光振荡的谐振器，所述活性层生成所述第1频率和所述第2频率的差频率的太赫兹波；和
透镜，其具有配置在与所述活性层的所述端面相对的位置的透镜面，
所述基板与所述透镜面直接或者间接地接触，
所述活性层的所述端面相对于所述透镜面中的、面向所述端面的部分倾斜。
2.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于：
所述透镜的焦点位于所述量子级联激光器的内部。
3.根据权利要求1或2所述的激光模块，其特征在于：
所述基板与所述透镜面线接触。
4.根据权利要求3所述的激光模块，其特征在于：
所述基板具有以相对于所述透镜面倾斜的方式从所述背面向所述主面侧延伸的第1面，
形成于所述第1面的所述主面侧的端部的角部，与所述透镜面线接触。
5.根据权利要求3所述的激光模块，其特征在于：
所述基板具有连接所述主面和所述背面并且与所述透镜面相对的侧面，
形成于所述背面与所述侧面之间的角部，与所述透镜面线接触。
6.根据权利要求5所述的激光模块，其特征在于：
所述基板的从所述主面至所述背面的厚度为200μm以下。
7.根据权利要求1或2所述的激光模块，其特征在于：
所述基板与所述透镜面面接触。
8.根据权利要求7所述的激光模块，其特征在于：
所述基板具有：第1面，其以相对于所述透镜面倾斜的方式从所述背面向所述主面侧延伸；和第2面，其与所述第1面的所述主面侧的端部连接，与所述透镜面平行，
所述第2面与所述透镜面面接触。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的激光模块，其特征在于：
还具备：配置于所述量子级联激光器与所述透镜之间的间隔件，
所述间隔件具有：与所述透镜面平行且与所述透镜面接触的输出面、和与所述输出面为相反的侧的输入面，
所述基板与所述间隔件的所述输入面接触，
所述活性层的所述端面相对于所述间隔件的所述输入面倾斜。
10.根据权利要求9所述的激光模块，其特征在于：
所述间隔件的折射率与所述透镜的折射率大致相同。
11.根据权利要求10所述的激光模块，其特征在于：
还具备：载置部，其具有：载置有所述基板的所述背面的载置面、和与所述载置面连接且与所述间隔件的所述输入面抵接的抵接面，
所述载置面与所述抵接面所成的角度为锐角。
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