JP2008235750A - レーザ素子、レーザ光源の製造方法、レーザ光源、照明装置、モニタ装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ素子をサブマウントに接合して常温に戻した場合に生じるレーザ素子内部の応力の発生や、レーザ素子とサブマウントとの反りの発生を抑える。
【解決手段】複数の発光部を有するレーザ素子２５に対して、当該レーザ素子２５を複数のレーザ単位素子１５に分断するための分断開始箇所となる分断開始部Ｃ１，Ｃ２を形成する工程と、分断開始部Ｃ１，Ｃ２が形成されたレーザ素子２５を、サブマウント３０に接合する工程と、サブマウント３０に接合されたレーザ素子２５をレーザ単位素子１５に分断する工程とを含み、分断開始部Ｃ１，Ｃ２を形成する工程は、隣り合うレーザ単位素子１５の間に、発光部の配列方向に沿って少なくとも２つの分断開始部Ｃ１，Ｃ２を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、レーザ素子、レーザ光源の製造方法、レーザ光源、照明装置、モニタ装置及びプロジェクタに関する。

高出力なレーザを実現するために、レーザを発光する複数の発光部をアレイ状に形成したレーザアレイを、１つのレーザ素子上に構成する方法がある。この複数の発光部が形成されたレーザ素子は、サブマウントに半田等を用いて接合される。しかし、半田接合後、レーザ素子とサブマウントとを常温に戻した場合、両部材の線膨張係数の差によってレーザ素子の内部に応力が生じてしまい、レーザ素子の寿命が短くなる問題がある。更に、レーザ素子とサブマウントとに反りが生じてしまい、射出されるレーザのビーム位置がばらつく問題がある。これらの問題に対応するため、従来、レーザ素子の線膨張係数に近い線膨張係数を有する材料をサブマウントに用いるようにしている。また、例えば、以下の特許文献１では、レーザ素子、サブマウント及びヒートシンクのそれぞれに用いる材料の組合わせ、並びにサブマウントの厚さを規定することにより、レーザ素子内の応力を抑える方法が開示されている。また、例えば、以下の特許文献２では、多数のレーザ素子のそれぞれを個々にサブマウントに接合してアレイ状に配設している装置が開示されている。

特開２００２−２９９７４４号公報 特開２００５−１９８０４号公報

しかしながら、上記した従来の、レーザ素子の線膨張係数に近い線膨張係数を有する材料をサブマウントに用いる対応では、使用する材料が極めて限定されてしまう。例えば、レーザ素子がＧａＡｓ（ガリウム砒素）からなる場合、ＧａＡｓの線膨張係数は５．９×１０−６［１／Ｋ］であるため、サブマウントには線膨張係数が４．５×１０−６［１／Ｋ］のＡｌＮ（窒化アルミニウム）が多く用いられる。しかし、ＡｌＮは、コストが高い問題と、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ程度であることから放熱性が悪化する問題とがある。また、上記した特許文献１に記載されているような、レーザ素子、サブマウント及びヒートシンクのそれぞれに用いる材料の組合わせ、並びにサブマウントの厚さを規定する方法では、使用可能なそれぞれの材料が狭い範囲に限定されてしまい、更にはサブマウントの厚さも制限されてしまう。また、上記した特許文献２に記載されているような、多数のレーザ素子のそれぞれを個々にサブマウントに接合する装置では、レーザ素子をアレイ状に配設するときに位置精度がばらついてしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザ素子をサブマウントに接合して常温に戻した場合に生じるレーザ素子内部の応力や、レーザ素子とサブマウントとの反りの発生を抑えるようにする。更に、レーザ素子及びサブマウントのそれぞれに用いることができる材料を狭い範囲に限定させないようにし、且つ、レーザ素子を高い位置精度でアレイ状に配設できるようにする。

本発明に係るレーザ素子は、複数の発光部を有するレーザ素子において、第１の発光部と、前記第１の発光部と隣り合う第２の発光部とを有し、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に、前記発光部の配列方向に沿って少なくとも２つの分断開始部を備えることを特徴とする。

本発明に係るレーザ素子によれば、隣り合う第１の発光部と第２の発光部との間に、発光部の配列方向に沿って少なくとも２つの分断開始部を備える。これにより、レーザ素子をこれらの分断開始部に基づいて複数のレーザ単位素子に分断することができ、また、分断開始部に囲まれた不要な部分を取り除くことができる。

上記した本発明に係るレーザ素子では、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に存在する前記複数の分断開始部の間隔は、前記レーザ素子の一方の面の側における間隔が、反対側となる他方の面の側における間隔より狭いことを特徴とする。

本発明に係るレーザ素子によれば、レーザ素子を複数のレーザ単位素子に分断するときに、分断開始部に囲まれた不要な部分を容易に取り除くことができる。

上記した本発明に係るレーザ素子では、前記分断開始部は、前記レーザ素子の一方の面、及び、反対側となる他方の面に形成された溝部であることを特徴とする。

本発明に係るレーザ素子によれば、分断開始部としての溝部からレーザ素子を確実に分断することができる。

上記した本発明に係るレーザ素子では、前記分断開始部は、前記レーザ素子に形成された改質部であることを特徴とする。

本発明に係るレーザ素子によれば、分断開始部としての改質部からレーザ素子を確実に分断することができる。

本発明に係るレーザ光源の製造方法は、複数の発光部を有するレーザ素子に対して、当該レーザ素子を複数のレーザ単位素子に分断するための分断開始箇所となる分断開始部を形成する工程と、前記分断開始部が形成された前記レーザ素子を、サブマウントに接合する工程と、前記サブマウントに接合された前記レーザ素子を前記レーザ単位素子に分断する工程と、を含み、前記分断開始部を形成する工程は、第１の発光部と、前記第１の発光部と隣り合う第２の発光部との間に、前記発光部の配列方向に沿って少なくとも２つの分断開始部を備えるように前記分断開始部を形成することを特徴とする。

本発明に係るレーザ光源の製造方法によれば、レーザ素子の隣り合う第１の発光部と第２の発光部との間に少なくとも２つの分断開始部を形成してから、サブマウントに接合する。そして、接合状態にあるレーザ素子を、分断開始部に基づいて複数のレーザ単位素子に分断する。この製造方法により、レーザ素子を分断開始部に基づいて複数のレーザ単位素子に分断することができる。また、分断開始部に囲まれた不要な部分を取り除くことができる。更に、分断された複数のレーザ単位素子でレーザアレイを構成することになり、各分断されたレーザ単位素子のアレイ方向の長さを短くすることができる。
これにより、レーザ素子とサブマウントとの線膨張係数の差によって生じるレーザ素子内部の応力の発生を抑えることができ、レーザ素子の寿命を長くさせて信頼性を高めることができる。更に、レーザ素子とサブマウントとの反りの発生を抑えることができる。この結果、レーザアレイの高い位置精度を確保することができ、射出されるレーザ光がずれてレーザ光源の位置精度が低下するのを防止することができる。

上記した本発明に係るレーザ光源の製造方法では、前記分断する工程は、前記レーザ素子と前記サブマウントとの線膨張係数の差異に起因する応力によって前記分断開始部を分断開始箇所とするクラックを発生させ、前記レーザ素子を前記レーザ単位素子に分断することを特徴とする。

本発明に係るレーザ光源の製造方法によれば、レーザ素子とサブマウントとの線膨張係数の差異に起因する応力によって自動的に分断されることから、レーザ素子を複数のレーザ単位素子に分断する作業が簡略化できる。

上記した本発明に係るレーザ光源の製造方法では、前記分断開始部を形成する工程は、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に存在する前記複数の分断開始部の間隔について、前記レーザ素子の前記サブマウント側の間隔が、反対側となる他方側の間隔より狭くなるよう、前記分断開始部を形成することを特徴とする。

本発明に係るレーザ光源の製造方法によれば、レーザ素子を複数のレーザ単位素子に分断するときに、分断開始部に囲まれた不要な部分を容易に取り除くことができる。

上記した本発明に係るレーザ光源の製造方法では、前記分断開始部は、前記レーザ素子の前記サブマウント側の面、及び、反対側となる他方の面に形成された溝部であることを特徴とする。

本発明に係るレーザ光源の製造方法によれば、分断開始部としての溝部からレーザ素子を確実に分断することができる。

上記した本発明に係るレーザ光源の製造方法では、前記分断開始部は、前記レーザ素子の前記サブマウント側の面、及び、反対側となる他方の面に形成された改質部であることを特徴とする。

本発明に係るレーザ光源の製造方法によれば、分断開始部としての改質部からレーザ素子を確実に分断することができる。

上記した本発明に係るレーザ光源の製造方法では、前記レーザ素子は、ＧａＡｓを含む材料からなり、前記サブマウントは銅を含む材料からなることを特徴とする。

本発明に係るレーザ光源の製造方法によれば、サブマウントに銅を含む材料を用いることで、サブマウントに一般的に用いられるＡｌＮに比して、コストを安くでき、且つ高い熱伝導率を得ることができる。

本発明に係るレーザ光源は、上記した製造方法によって製造されたことを特徴とする。

本発明に係るレーザ光源によれば、レーザ素子内部の応力の発生の抑制、レーザ素子とサブマウントとの反りの発生の抑制、及びレーザアレイの高い位置精度の確保により、射出されるレーザ光がずれて位置精度が低下するのを防止することができる。

本発明に係るレーザ光源装置は、上記したレーザ光源と、前記レーザ光源から射出される光を共振させる外部共振ミラーと、を含むことを特徴とする。

本発明に係るレーザ光源装置によれば、レーザ光源から射出される高い位置精度のレーザ光を外部共振ミラーを用いた場合に効率的にレーザ発振させることができ、信頼性の高い高出力なレーザ光を射出することができる。

本発明に係る照明装置は、上記したレーザ光源を含むことを特徴とする。

本発明に係る照明装置によれば、レーザ光源が信頼性の高い高出力なレーザ光を射出することから、高効率且つ高性能な照明光を安定して照射することができる。

本発明に係るモニタ装置は、上記したレーザ光源と、前記レーザ光源により照射された被写体を撮像する撮像部と、を含むことを特徴とする。

本発明に係るモニタ装置によれば、レーザ光源が信頼性の高い高出力なレーザ光を射出することから、撮像部により得られる撮像画像の明るさを安定して高めることができる。

本発明に係るプロジェクタは、上記したレーザ光源と、前記レーザ光源からの光を利用して、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置と、を含むことを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタによれば、レーザ光源が信頼性の高い高出力なレーザ光を射出することから、高輝度の画像を安定して表示することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
＜レーザ光源＞
最初に、本発明を適用した第１実施形態に係るレーザ光源の概略構成について説明する。
図１は、レーザ光源を上（Ｚ方向）から見た平面構成図である。図２は、レーザ光源を横（Ｘ方向）から見た側面構成図である。図３は、レーザ光源を横（Ｙ方向）から見た側面構成図及びその一部拡大図である。図１〜図３に示すように、レーザ光源１０は、５個のレーザ単位素子１５を有するレーザ素子２５と、サブマウント３０とで構成される。

レーザ単位素子１５は、半導体基板１６と、半導体基板１６において形成された発光部としての半導体多層膜２０と、レーザ単位素子１５を支持するための支持突起１７（図２に示す）とを有している。支持突起１７は発光部と同様の半導体多層膜で形成されている。各レーザ単位素子１５に２個ずつ形成された合計１０個の半導体多層膜２０は、それぞれがＸ方向にアレイ状に配設されて１次元のレーザアレイを構成している。本実施形態では、半導体基板１６の材料としてＧａＡｓ（ガリウム砒素）が用いられている。

図３の拡大図に示すように、半導体多層膜２０は、ｎ−ＤＢＲミラー２１と、量子井戸構造の活性層２２と、ｐ−ＤＢＲミラー２３とが積層されてｐｉｎダイオードを構成している。また、半導体多層膜２０は、高出力なレーザ光を射出するために、サブマウント３０側が先細りとなる円柱のメサ形状にエッチングされている。このｐｉｎダイオードに、図示しない電極間において順方向の電圧を印加すると、活性層２２において、電子と正孔との再結合が起こり発光が生じる。そこで生じた光がｎ−ＤＢＲミラー２１とｐ−ＤＢＲミラー２３との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。ｎ−ＤＢＲミラー２１とｐ−ＤＢＲミラー２３とは光の波長に対して利得分布を持たせるために設けられている。光利得が光損失を上回ると、レーザ発振が起こって半導体多層膜２０から、半導体基板１６の面に対して垂直方向（図３に向かって上側となるＺ方向）にレーザ光が射出される。

なお、本実施形態では、５個のレーザ単位素子１５が設置されて、各レーザ単位素子１５には２個の半導体多層膜２０が形成されているが、レーザ単位素子１５の個数及び各レーザ単位素子１５に形成される半導体多層膜２０の個数は、これに限られない。また、レーザ単位素子１５としてＶＣＳＥＬ型のものを用い、半導体多層膜２０を形成したが、これに限られず、例えば、光の共振する方向が半導体基板１６の面に対して平行になる端面発光型のレーザアレイを用いる構成としても良い。また、レーザ単位素子１５は、半導体レーザに限られず、例えば、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ及び自由電子レーザ等、他の種類のレーザ素子とすることもできる。

サブマウント３０は、各レーザ単位素子１５を設置するための部材である。サブマウント３０は、例えば、長さ１０ｍｍ〜１２ｍｍ、幅１ｍｍ〜５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの長尺で矩形の平板状をなしている。本実施形態では、サブマウント３０の材料として熱伝導性の良好なＣｕ（銅）が用いられている。

レーザ単位素子１５とサブマウント３０とは、半導体多層膜２０のサブマウント３０側の端面が、図３の拡大図に示す半田層３１を介してサブマウント３０の面に接合されている。本実施形態では、半田層３１の材料として導電性材料となるＡｕＳｎ（金錫）が用いられている。

＜レーザ光源の製造方法＞
次に、レーザ光源１０の製造方法の一例について説明する。図４〜図７は、レーザ光源の製造工程を説明するための模式図であり、各図の（ａ）はレーザ光源となる部材を上（Ｚ方向）から見た平面図であり、（ｂ）は横（Ｙ方向）から見た側面図である。

先ず、図４に示すように、ＧａＡｓからなる長尺の半導体基板１８に、１０個の半導体多層膜２０を形成し、レーザ素子２５を形成する。本実施形態においては、半導体基板１８のＸ方向の長さを１０ｍｍとしている。また、半導体多層膜２０は、エピタキシャル成長により形成される。例えば、ＭＯＣＶＤ法（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）、ＭＢＥ法（Molecular Beam Epitaxy）法、あるいはＬＰＥ法（Liquid Phase Epitaxy）を用いて組成を変調させながら半導体多層膜２０を形成する。エピタキシャル成長を行う際の温度は、半導体基板１８の種類、あるいは半導体多層膜２０を構成する層の種類や厚さによって適宜決定されるが、一般に、６００℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行う際の所要時間も温度と同様に適宜決定される。
半導体多層膜２０の形成において、図３の拡大図に示す形状のように、形成された各半導体多層膜２０を、同図に向かって下方向に先細りとなる円柱のメサ形状にエッチングする。また、各半導体多層膜２０の近傍に、図２に示す支持突起１７も合わせて形成する。

次に、レーザ素子２５を５個のレーザ単位素子１５に分断するための分断開始部を形成する。図５に示すように、隣り合うレーザ単位素子１５間（本発明における第１の発光部と、第１の発光部と隣り合う第２の発光部との間）について、レーザ素子２５の上面及び下面のそれぞれに、各半導体多層膜２０の配列方向となるＸ方向に沿って２本の溝を形成する。レーザ単位素子１５間の図５に向かって左側に位置する２本（上面の１本と下面の１本）の溝は分断開始部Ｃ１を形成し、右側に位置する２本（上面の１本と下面の１本）の溝は分断開始部Ｃ２を形成する。これにより、レーザ素子２５の上面及び下面のそれぞれには８本の溝が溝部として形成される。ここで、図５（ｂ）の拡大図に示すように、各溝の断面はＶ字形状を形成している。これらの溝は、例えば、先端部が鋭角形状のダイヤモンド等を用いて形成する。また、レーザ単位素子１５間における分断開始部Ｃ１，Ｃ２の間隔（Ｘ方向）は、レーザ素子２５の上面での間隔よりも下面での間隔の方を狭くする。

次に、図６に示すように、各分断開始部Ｃ１，Ｃ２が形成されているレーザ素子２５が有する各半導体多層膜２０と、サブマウント３０とを接合する。ここでの接合は、図３の拡大図に示すように、各半導体多層膜２０のサブマウント３０側の端面とサブマウント３０の面とを、半田層３１となるＡｕＳｎを加熱溶融することにより接合する。ＡｕＳｎは、２８０℃〜３００℃で溶融させることができる。この温度は、半導体多層膜２０に悪影響を与えることのない温度である。

次に、各半導体多層膜２０を介して接合状態にあるレーザ素子２５とサブマウント３０とを、このままの状態で常温に戻す。両部材を常温に戻したときに、両部材の線膨張係数に差異があることから両部材の縮み量も異なることになる。これにより、図７に示すように、レーザ素子２５の内部にＸ方向に働く圧縮応力Ｆが生じる。この圧縮応力Ｆにより、レーザ素子２５の各レーザ単位素子１５間において、図７（ｂ）の拡大図に示すように、レーザ素子２５の各分断開始部Ｃ１，Ｃ２に基づいて上面から下面へと到達する２つのクラックＣが生じる。このとき、分断開始部Ｃ１，Ｃ２の間隔はレーザ素子２５の上面での間隔よりも下面での間隔の方が狭いことから、２つのクラックＣは、上面から下面に近づくに従って間隔が狭くなるように生じる。これらの各レーザ単位素子１５間のクラックＣにより、レーザ素子２５が５個のレーザ単位素子１５に分断される。各レーザ単位素子１５間において、２つのクラックＣに囲まれていた各基板分離部１９は、圧縮応力Ｆによって少し上に浮き上がる。この浮き上がった状態にある各基板分離部１９を、半導体基板１８の上方から取り除くことにより、各レーザ単位素子１５に２個の半導体多層膜２０が形成されたレーザ光源１０を得ることができる。

＜効果＞
上述した実施形態によれば、レーザ光源１０は、ＧａＡｓを含む５個のレーザ単位素子１５と、Ｃｕを含むサブマウント３０とで構成される。ＧａＡｓ及びＣｕのそれぞれの線膨張係数は、５．９×１０−６［１／Ｋ］及び１６．５×１０−６［１／Ｋ］である。このため、例えば、図４に示すような、分断開始部が形成される前の長さ１０ｍｍのレーザ素子２５をそのままサブマウント３０に接合し、両部材を常温に戻した場合、両部材の縮み量が異なることでレーザ素子２５の内部に応力が生じてしまう。更に、レーザ素子２５とサブマウント３０とに反りも生じてしまう。
本実施形態では、レーザ素子２５に対して、各レーザ単位素子１５間に分断開始部Ｃ１，Ｃ２を形成する。そして、分断開始部Ｃ１，Ｃ２が形成されたレーザ素子２５を、各半導体多層膜２０を介してサブマウント３０とに接合する。その後、レーザ素子２５とサブマウント３０とを常温に戻すと、両部材の線膨張係数の差異によってレーザ素子２５に圧縮応力Ｆが生じ、各分断開始部Ｃ１，Ｃ２に基づいてクラックＣが生じる。このクラックＣにより、レーザ素子２５は、それぞれが長さ２ｍｍ未満の５個のレーザ単位素子１５に分断される。

両部材の線膨張係数の差異に起因する圧縮応力ＦによってクラックＣが生じて、長さの短い各レーザ単位素子１５に分断されることから、各レーザ単位素子１５内部に発生した圧縮応力Ｆは、分断後には解放されることで抑えられる。また、各レーザ単位素子１５とサブマウント３０との反りの発生も抑えられる。これにより、各レーザ単位素子１５の寿命を長くさせて信頼性を高めることができる。

また、レーザ素子２５はサブマウント３０に接合した後、常温に戻ることで自動的に分断されることから、レーザ素子２５を切断加工する工程が不要になり、レーザ素子２５をサブマウント３０に接合した後の作業が簡略化できる。

また、各レーザ単位素子１５間の分断開始部Ｃ１，Ｃ２の間隔はレーザ素子２５の上面での間隔よりも下面での間隔の方を狭くしている。このため、各レーザ単位素子１５間に２つのクラックＣが斜めに生じる。これにより、圧縮応力Ｆを受けて２つのクラックＣに囲まれている各基板分離部１９を、半導体基板１８から取り除くことが容易になる。更に、２つのクラックＣは、上面から下面に近づくに従って相互の間隔が狭くなるように生じる。このため、圧縮応力Ｆを受けた各基板分離部１９は、少し上に浮き出ることになる。これにより、不要な各基板分離部１９を上方から更に容易に取り除くことができる。

なお、本実施形態では、分断開始部Ｃ１，Ｃ２の間隔はレーザ素子２５の上面での間隔よりも下面での間隔の方を狭くしている。しかし、これに限られず、例えば、レーザ素子２５の上面での間隔よりも下面での間隔の方を広くしても良い。これにより、２つのクラックＣは、上面から下面に近づくに従って相互の間隔が広くなるように生じる。このため、圧縮応力Ｆを受けた各基板分離部１９は、少し下に浮き出ることになる。これにより、不要な各基板分離部１９を下方から容易に取り除くことができる。また、本実施形態では、レーザ素子２５の上面及び下面のそれぞれに溝を形成して分断開始部としているが、これに限られず、片側の面のみにクラック可能な深い溝を斜めに形成しても良いし、他の溝の構成によりクラックを発生させても良い。また、レーザ素子２５間に形成する分断開始部の個数は、Ｃ１，Ｃ２の２つに限られず、更に分断開始部を形成しても良い。

また、一般的に、ＧｓＡｓからなる長さ１０ｍｍのレーザ素子をＡｌＮからなるサブマウントに実装した場合は、両部材の線膨張係数の差による問題は少ない。本実施形態では、ＧｓＡｓを含む長さ２ｍｍ未満のレーザ単位素子１５に分断し、サブマウントにＣｕを用いている。この場合、サブマウントにＡｌＮを用いた場合と同様に、線膨張係数の差による問題を回避できる。ＡｌＮはコストが高く、且つ熱伝導率が低い問題があるが、ＣｕはＡｌＮに比してコストが安くて熱伝導率が高いことから、これらの問題も解消できる。

また、図７に示すように、１０個の半導体多層膜２０が形成されたレーザ素子２５を、サブマウント３０に接合された状態で各レーザ単位素子１５に分断されることから、レーザ単位素子１５の各半導体多層膜２０が構成するレーザアレイの位置精度がばらつく等の問題は発生しない。

また、半導体多層膜２０は、サブマウント３０側が先細りとなる円柱のメサ形状にエッチングされている。本発明において、各レーザ単位素子１５に１個の半導体多層膜２０を有するように分断しても良いが、その場合、半導体多層膜２０がメサ形状であるために誤って傾いてしまうことが考えられる。しかし、本実施形態では各レーザ単位素子１５に２個の半導体多層膜２０を有するように分断するため、半導体多層膜２０が誤って傾いてしまうのを防止することができる。更に、半導体多層膜２０が１個の場合よりも分断開始部の形成箇所を減らすことができるので、レーザ光源１０の製造速度が速まるメリットがある。

上記したように、本実施形態では、レーザ光源１０における各レーザ単位素子１５内部の応力の発生や、各レーザ単位素子１５とサブマウント３０との反りの発生を抑えることができる。また、各半導体多層膜２０は、位置のばらつきや傾きが生じることなく、高い位置精度のレーザアレイを構成することができる。これらにより、本実施形態では、レーザ光源１０から射出されるレーザ光がずれて位置精度が低下するのを防止することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を適用した第２実施形態に係るレーザ光源の製造方法について説明する。
図８は、レーザ光源の製造工程を説明するための模式図であり、（ａ）はレーザ光源となる部材を上（Ｚ方向）から見た平面図であり、（ｂ）は横（Ｙ方向）から見た側面図である。図８に示す工程は、前述した第１実施形態に係るレーザ光源の製造方法における図５に示す工程を置き換えたものである。即ち、第２実施形態における製造方法では、レーザ素子２５の分断開始部として、図５に示す各溝に換えて、図８に示すように、ダイシングラインＤを形成している。なお、この他の製造工程については、第１実施形態における製造方法と同様であるので詳しい説明を省略する。

このダイシングラインＤは、半導体基板１８内部にレーザ光を照射してクラックが生じ易いように改質させた改質層を示す。このダイシングの技術の一例として、浜松ホトニクス（株）の開発したステルスダイシング技術が用いられる。レーザ素子２５が分断される各レーザ単位素子１５間において、半導体基板１８の上面から下面に到達するに２本のダイシングラインＤ（２本の分断開始部）を形成する。これにより、半導体基板１８には合計８本のダイシングラインＤが改質部として形成される。ここで、図８（ｂ）の拡大図に示すように、Ｘ方向において、各レーザ単位素子１５間に形成される２本のダイシングラインＤの相互の間隔は、上面から下面に近づくに従って狭くする。

次に、各ダイシングラインＤが形成されているレーザ素子２５が有する各半導体多層膜２０と、サブマウント３０とを接合する（図６参照）。そして、各半導体多層膜２０を介して接合状態にあるレーザ素子２５とサブマウント３０とを、このままの状態で常温に戻す。このときに、レーザ素子２５の内部にＸ方向に働く圧縮応力Ｆが生じる（図７参照）。この圧縮応力Ｆにより、レーザ素子２５の各レーザ単位素子１５間において、２本のダイシングラインＤのそれぞれに沿って、半導体基板１８の上面から下面へと到達する２つのクラックＣが生じる。ここで、２つのクラックＣは、上面から下面に近づくに従って間隔が狭くなるように生じる。これらの各レーザ単位素子１５間のクラックＣにより、レーザ素子２５が５個のレーザ単位素子１５に分断される。各レーザ単位素子１５間において、２つのクラックＣに囲まれていた各基板分離部１９は、圧縮応力Ｆによって少し上に浮き上がる。この浮き上がった状態にある各基板分離部１９を、半導体基板１８の上方から取り除くことにより、各レーザ単位素子１５に２個の半導体多層膜２０が形成されたレーザ光源１０を得ることができる。

レーザ素子２５に対して、分断開始部としてダイシングラインＤを形成する製造方法により、各レーザ単位素子１５間において、ダイシングラインＤに沿って確実にクラックを生じさせることができる。これにより、レーザ素子２５を５個のレーザ単位素子１５に確実に分断することができる。なお、分断開始部として、第１実施形態における図５に示す各溝に加えて、本実施形態における図８に示すダイシングラインＤを形成しても良い。これにより、レーザ素子２５に対して更に確実にクラックを生じさせて、５個のレーザ単位素子１５に更に確実に分断することができる。

（第３実施形態）
＜照明装置＞
最初に、本発明を適用した第３実施形態に係る照明装置の概略構成について説明する。
図９は、第３実施形態に係る照明装置の概略構成図である。同図に示すように、本実施形態に係る照明装置１は、レーザ光源装置１００と、レーザ光源装置１００から射出される第２高調波（可視レーザ光）を拡散させる拡散素子１１０とを備える。レーザ光源装置１００は、上記したレーザ光源１０と、外部共振ミラー５０と、波長変換素子６０とを備える。

外部共振ミラー５０は、レーザ光源１０から射出された光を、当該レーザ光源１０に向けて高効率で反射するミラーである。レーザ発振のための共振器構造は、外部共振ミラー５０と各レーザ単位素子１５の各ｐ−ＤＢＲミラー２３とで構成されている。レーザ光源１０から射出された光は、レーザ光源１０と外部共振ミラー５０との間で反射を繰り返し増幅されて、外部共振ミラー５０から射出される。

波長変換素子６０は、入射光の波長を変換する非線形光学素子である。波長変換素子６０は、外部共振ミラー５０から射出された光を、約半分の波長の光に変換し、青色や緑色などの第２高調波として射出する。なお、波長変換素子６０の配置位置は、これに限られず、レーザ光源１０と外部共振ミラー５０との間に配置しても良い。また、外部共振ミラーを備えなくても良い。

以上のように構成されたレーザ光源装置１００によれば、各レーザ単位素子１５の各ｐ−ＤＢＲミラー２３がほぼ同一平面に配置されるので、１つの外部共振ミラー５０にて各レーザ単位素子１５の各ｐ−ＤＢＲミラー２３と共振器を構成でき、全てのレーザ単位素子１５を効率的にレーザ発振させることができる。更に、レーザ光源１０から射出されるレーザ光がずれて位置精度が低下するのを防止できる。その結果、レーザ光源装置１００は、信頼性の高い高出力なレーザ光を射出することができ、照明装置１は、高効率且つ高性能な照明光を安定して照射することができる。

（第４実施形態）
＜モニタ装置＞
本実施形態では、上記した第３実施形態におけるレーザ光源装置１００を備えるモニタ装置について説明する。
図１０は、本発明を適用した第４実施形態に係るモニタ装置の概略構成図である。同図に示すように、モニタ装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０とを備える。装置本体４１０は、上記した第３実施形態のレーザ光源装置１００を備える。

光伝送部４２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド４２２，４２４を備える。各ライトガイド４２２，４２４は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド４２２の入射側にはレーザ光源装置１００が配設され、その出射側には拡散板４２６が配設されている。レーザ光源装置１００から出射されたレーザ光は、ライトガイド４２２を伝って光伝送部４２０の先端に設けられた拡散板４２６に送られ、拡散板４２６により拡散されて被写体を照射する。

光伝送部４２０の先端には、結像レンズ４２８も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ４２８で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド４２４を伝って、装置本体４１０内に設けられた撮像部としてのカメラ４３０に送られる。この結果、レーザ光源装置１００により出射されたレーザ光により、被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ４３０で撮像することができる。

以上のように構成されたモニタ装置４００によれば、レーザ光源装置１００が信頼性の高い高出力なレーザ光を射出することから、カメラ４３０により得られる撮像画像の明るさを安定して高めることができる。

（第５実施形態）
＜画像表示装置＞
本実施形態では、上記した第３実施形態におけるレーザ光源装置１００を備える画像表示装置としてのプロジェクタについて説明する。図１１は、本発明を適用した第５実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。なお、図１１中においては、簡略化のためプロジェクタ５００を構成する筐体は省略している。プロジェクタ５００は、スクリーン５１０に光を供給し、スクリーン５１０で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。なお、上記した第１実施形態と重複する説明は省略する。

プロジェクタ５００は、図１１に示すように、赤色光を射出する赤色照明装置５１２Ｒと、緑色光を射出する緑色照明装置５１２Ｇと、青色光を射出する青色照明装置５１２Ｂと、を備える。赤色照明装置５１２Ｒ、緑色照明装置５１２Ｇ、青色照明装置５１２Ｂは、上記した第３実施形態の照明装置１とそれぞれ同一の構成である。各色の照明装置５１２Ｒ，５１２Ｇ，５１２Ｂは、レーザ光源装置１００と、レーザ光源装置１００から射出される第２高調波を拡散させる拡散素子１１０とを備える。赤色照明装置５１２Ｒが備える波長変換素子６０では、赤外レーザ光から赤色への波長変換が行われ、緑色照明装置５１２Ｇが備える波長変換素子６０では、赤外レーザ光から緑色への波長変換が行われる。また、青色照明装置５１２Ｂが備える波長変換素子６０では、赤外レーザ光から青色への波長変換が行われる。なお、波長変換素子を備えずに、レーザ光源から直接、赤色、緑色、青色のレーザ光を射出しても良い。

プロジェクタ５００は、各色の照明装置５１２Ｒ，５１２Ｇ，５１２Ｂから射出された照明光を、パソコン等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する液晶ライトバルブ５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂを含んでいる。更に、プロジェクタ５００は、液晶ライトバルブ５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５１６に導くクロスダイクロイックプリズム５１８を含んでいる。また、プロジェクタ５００は、液晶ライトバルブ５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン５１０に投写する投写レンズ５１６を含んでいる。

各液晶ライトバルブ５１４Ｒ，５１４Ｇ，５１４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５１８に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は画像形成装置にあたり投写光学系である投写レンズ５１６により表示面であるスクリーン５１０上に投写され、所望の大きさに拡大された画像が表示される。

以上のように構成されたプロジェクタ５００によれば、赤色照明装置５１２Ｒ、緑色照明装置５１２Ｇ、青色照明装置５１２Ｂが備える各レーザ光源装置１００が信頼性の高い高出力なレーザ光を射出することから、高輝度の画像を安定して表示することができる。

なお、本実施形態のプロジェクタ５００は、いわゆる３板式の液晶プロジェクタであったが、これに換えて、色毎に時分割でレーザ光源を点灯することにより１つのライトバルブのみでカラー表示を可能とした構成の単板式の液晶プロジェクタとしても良い。
また、プロジェクタは、レーザ光源装置からのレーザ光をスクリーン上で走査させることにより表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置にあたる走査手段を有する方式のプロジェクタとしても良い。また、プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。また、空間光変調装置としては透過型液晶表示装置を用いる場合に限られず反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon、ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。

以上、本発明の種々の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。

レーザ光源を上（Ｚ方向）から見た平面構成図。 レーザ光源を横（Ｘ方向）から見た側面構成図。 レーザ光源を横（Ｙ方向）から見た側面構成図及びその一部拡大図。 レーザ光源の製造工程を説明するための模式図、（ａ）はＺ方向から見た平面図、（ｂ）はＹ方向から見た側面図。 レーザ光源の製造工程を説明するための模式図、（ａ）はＺ方向から見た平面図、（ｂ）はＹ方向から見た側面図。 レーザ光源の製造工程を説明するための模式図、（ａ）はＺ方向から見た平面図、（ｂ）はＹ方向から見た側面図。 レーザ光源の製造工程を説明するための模式図、（ａ）はＺ方向から見た平面図、（ｂ）はＹ方向から見た側面図。 第２実施形態に係るレーザ光源の製造工程を説明するための模式図、（ａ）はＺ方向から見た平面図、（ｂ）はＹ方向から見た側面図。 第３実施形態に係る照明装置の概略構成図。 第４実施形態に係るモニタ装置の概略構成図。 第５実施形態に係る画像表示装置の概略構成図。

符号の説明

１…照明装置、１０…レーザ光源、１５…レーザ単位素子、１６，１８…半導体基板、１７…支持突起、１９…基板分離部、２０…半導体多層膜、２１…ｎ−ＤＢＲミラー、２２…活性層、２３…ｐ−ＤＢＲミラー、２５…レーザ素子、３０…サブマウント、３１…半田層、５０…外部共振ミラー、６０…波長変換素子、１００…レーザ光源装置、１１０…拡散素子、Ｃ…クラック、Ｃ１，Ｃ２…分断開始部、Ｄ…ダイシングライン、Ｆ…圧縮応力。

Claims (14)

1. 複数の発光部を有するレーザ素子において、
   第１の発光部と、前記第１の発光部と隣り合う第２の発光部とを有し、
   前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に、前記発光部の配列方向に沿って少なくとも２つの分断開始部を備えることを特徴とするレーザ素子。
2. 前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に存在する前記複数の分断開始部の間隔は、前記レーザ素子の一方の面の側における間隔が、反対側となる他方の面の側における間隔より狭いことを特徴とする請求項１に記載のレーザ素子。
3. 前記分断開始部は、前記レーザ素子の一方の面、及び、反対側となる他方の面に形成された溝部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ素子。
4. 前記分断開始部は、前記レーザ素子に形成された改質部であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ素子。
5. 複数の発光部を有するレーザ素子に対して、当該レーザ素子を複数のレーザ単位素子に分断するための分断開始箇所となる分断開始部を形成する工程と、
   前記分断開始部が形成された前記レーザ素子を、サブマウントに接合する工程と、
   前記サブマウントに接合された前記レーザ素子を前記レーザ単位素子に分断する工程と、を含み、
   前記分断開始部を形成する工程は、第１の発光部と、前記第１の発光部と隣り合う第２の発光部との間に、前記発光部の配列方向に沿って少なくとも２つの分断開始部を備えるように前記分断開始部を形成することを特徴とするレーザ光源の製造方法。
6. 前記分断する工程は、前記レーザ素子と前記サブマウントとの線膨張係数の差異に起因する応力によって前記分断開始部を分断開始箇所とするクラックを発生させ、前記レーザ素子を前記レーザ単位素子に分断することを特徴とする請求項５に記載のレーザ光源の製造方法。
7. 前記分断開始部を形成する工程は、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に存在する前記複数の分断開始部の間隔について、前記レーザ素子の前記サブマウント側の間隔が、反対側となる他方側の間隔より狭くなるよう、前記分断開始部を形成することを特徴とする請求項５又は６に記載のレーザ光源の製造方法。
8. 前記分断開始部は、前記レーザ素子の前記サブマウント側の面、及び、反対側となる他方の面に形成された溝部であることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載のレーザ光源の製造方法。
9. 前記分断開始部は、前記レーザ素子に形成された改質部であることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載のレーザ光源の製造方法。
10. 前記レーザ素子は、ＧａＡｓを含む材料からなり、前記サブマウントは銅を含む材料からなることを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載のレーザ光源の製造方法。
11. 請求項５から１０のいずれか一項に記載のレーザ光源の製造方法によって製造されたことを特徴とするレーザ光源。
12. 請求項１１に記載のレーザ光源を含むことを特徴とする照明装置。
13. 請求項１１に記載のレーザ光源と、
    前記レーザ光源により照射された被写体を撮像する撮像部と、を含むことを特徴とするモニタ装置。
14. 請求項１１に記載のレーザ光源と、
    前記レーザ光源からの光を利用して、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置と、を含むことを特徴とするプロジェクタ。

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