JP2018056371A

JP2018056371A - 光源モジュール

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Publication number: JP2018056371A
Application number: JP2016191689A
Authority: JP
Inventors: 中西　裕美; Hiromi Nakanishi; 裕美中西; 陽平塩谷; Yohei Shioya
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2018-04-05
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: JP6805688B2

Abstract

【課題】異なる波長領域の光が合波されてなる２つの合波光を出力可能であって小型化が図られた光源モジュールを提供する。【解決手段】光源モジュール１は、基板１０と、基板上に搭載され、第１波長領域の第１レーザ光を出力する第１レーザダイオード（ＬＤ）２１と、基板上に搭載され、第２波長領域の第２レーザ光を出力する第２ＬＤ２２と、第１ＬＤから出力された光をコリメートする第１コリメータレンズ３１と、第２ＬＤから出力された光をコリメートする第２コリメータレンズ３２と、第１及び第２コリメータレンズでコリメータされた第１及び第２レーザ光の合波光である第１及び第２合波光を出力する合波フィルタ４０と、を備え、第１及び第２ＬＤは、それらの光軸とが交差するように配置されており、合波フィルタは、第１及び第２ＬＤの光軸の交点上に配置され、合波フィルタは、第１及び第２合波光を異なる方向に出力する。【選択図】図２

Description

本発明は光源モジュールに関する。

光源モジュールとして、複数の半導体レーザ素子それぞれから出力されるレーザ光を合波して合波光を出力するモジュールが知られている（特許文献１）。従来、特許文献１のように、光源モジュールが有する複数の半導体レーザ素子それぞれからのレーザ光を一つに合波して出力していた。

特開２０１１−６６０２８号公報

近年、例えば光センシング分野において、異なる波長領域の光を出力する２つのレーザダイオード（ＬＤ）から出力されるレーザ光が合波された２つの合波光を出力する光源が要求されてきている。このような光源としては、ファイバカプラを用いた形態や、２つのレーザダイオード（ＬＤ）からの光から一つの合波光を生成し、その後、２つに分岐する形態などが考えられるが、光源のサイズが大きくなりやすい傾向にあった。

そこで、本発明は、異なる波長領域の光が合波されてなる２つの合波光を出力可能であって小型化が図られた光源モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る光源モジュールは、基板と、上記基板上に搭載され、第１波長領域の波長を有する第１レーザ光を出力する第１レーザダイオードと、上記基板上に搭載され、第２波長領域の波長を有する第２レーザ光を出力する第２レーザダイオードと、上記第１レーザダイオードから出力された光をコリメートする第１コリメータレンズと、上記第２レーザダイオードから出力された光をコリメートする第２コリメータレンズと、上記第１コリメータレンズ及び上記第２コリメータレンズでコリメータされた第１レーザ光及び上記第２レーザ光の合波光である第１合波光及び第２合波光を出力する合波フィルタと、を備え、上記第１レーザダイオードと上記第２レーザダイオードは、上記第１レーザダイオードの光軸と上記第２レーザダイオードの光軸とが交差するように配置されており、上記合波フィルタは、上記第１レーザダイオードの光軸と上記第２レーザダイオードの光軸との交点上に配置され、上記合波フィルタは、上記第１合波光及び上記第２合波光を異なる方向に出力する。

本発明によれば、異なる波長領域の光が合波されてなる２つの合波光を出力可能であって小型化が図られた光源モジュールを提供できる。

図１は、一実施形態に係る光源モジュールを示す斜視図である。図２は、図１に示した光源モジュールからキャップを外した状態を示す斜視図である。図３は、図２に示したキャップを外した状態の光源モジュールを基板側からみた場合の平面図である。図４は、図１に示した光源モジュールに光ファイバを取り付けた状態を示す斜視図である。図５は、比較用の光源モジュールの模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

一形態に係る光源モジュールは、基板と、上記基板上に搭載され、第１波長領域の波長を有する第１レーザ光を出力する第１レーザダイオードと、上記基板上に搭載され、第２波長領域の波長を有する第２レーザ光を出力する第２レーザダイオードと、上記第１レーザダイオードから出力された光をコリメートする第１コリメータレンズと、上記第２レーザダイオードから出力された光をコリメートする第２コリメータレンズと、上記第１コリメータレンズ及び上記第２コリメータレンズでコリメータされた第１レーザ光及び上記第２レーザ光の合波光である第１合波光及び第２合波光を出力する合波フィルタと、を備え、上記第１レーザダイオードと上記第２レーザダイオードは、上記第１レーザダイオードの光軸と上記第２レーザダイオードの光軸とが交差するように配置されており、上記合波フィルタは、上記第１レーザダイオードの光軸と上記第２レーザダイオードの光軸との交点上に配置され、上記合波フィルタは、上記第１合波光及び上記第２合波光を異なる方向に出力する。

上記構成の光源モジュールでは、第１レーザダイオード及び第２レーザダイオードのそれぞれから出力された第１レーザ光及び第２レーザ光は、第１コリメータレンズ及び第２コリメータレンズでコリメートされる。そして、コリメートされた第１レーザ光及び第２レーザ光は、合波フィルタにより合波され、合波フィルタからは第１合波光及び第２合波光が異なる方向に出力される。よって、上記光源モジュールは、第１波長領域の波長を有する第１レーザ光及び第２波長領域の波長を有する第２レーザ光が合波されてなる２つの合波光を出力可能である。光源モジュールでは、第１レーザダイオード及び第２レーザダイオードを、それらの光軸が交差するように配置しており、光軸の交点に一つの合波フィルタを配置する構成で、第１合波光及び第２合波光を生成している。その結果、光源モジュールの小型化が図れている。

上記合波フィルタは、上記第１レーザ光の一部を透過すると共に残部を反射し、上記合波フィルタは、上記第２レーザ光の一部を、上記合波フィルタを透過した上記第１レーザ光と同じ方向に反射すると共に、上記第２レーザ光の残部を、上記合波フィルタにより反射された上記第１レーザ光と同じ方向に透過してもよい。これにより、合波フィルタによって、第１合波光及び第２合波光を生成し、それらを合波フィルタから異なる方向に出力可能である。

一形態において、上記合波フィルタは、ハーフミラーであり得る。これにより、第１レーザ光と第２レーザ光の割合が同じである第１合波光及び第２合波光を出力可能である。

一形態において、上記基板上であって上記第１合波光の光路上に搭載される第１ミラーと、上記基板上であって上記第２合波光の光路上に搭載される第２ミラーと、を更に備え、上記第１ミラーは、上記第１合波光の少なくとも一部を、上記基板の厚さ方向に反射し、上記第２ミラーは、上記第２合波光の少なくとも一部を、上記基板の厚さ方向に反射してもよい。これにより、基板の厚さ方向に向けて、第１合波光及び第２合波光を出力可能である。

一形態において、上記第１合波光を検出する第１光検出器と、上記第２合波光を検出する第２光検出器と、を更に有し、上記第１ミラー及び上記第２ミラーのそれぞれは、上記第１合波光の一部及び上記第２合波光の一部を反射し、上記第１合波光の残部及び上記第２合波光の残部を透過し、上記第１光検出器は、上記第１ミラーを透過した上記第１合波光を検出し、上記第２光検出器は、上記第２ミラーを透過した上記第２合波光を検出してもよい。この場合、第１光検出器及び第２光検出器の検出結果に応じて、第１レーザダイオード及び第２レーザダイオードの出力を調整可能である。その結果、所望の強度を有する第１合波光及び第２合波光を出力可能である。

一形態において、上記基板が搭載される主面を有するベース部材と、上記ベース部材において上記主面側を封止するように、上記ベース部材に固定されるキャップと、を備え、上記キャップには、上記第１合波光及び上記第２合波光を出力するための窓部が形成されていてもよい。この構成では、ベース部材とキャップとにより、基板上の構成要素（例えば、第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、第１コリメータレンズ、第２コリメータレンズ及び合波フィルタ）を封止できる。更に、キャップから第１合波光及び第２合波光が外部に出力され得る。

一形態において、上記基板が搭載される温度調節素子を備えてもよい。これにより、第１レーザダイオード及び第２レーザダイオードの周囲温度を調整可能である。

一形態において、上記基板に搭載され、上記第１レーザダイオード及び上記第２レーザダイオードの温度を検出するための温度センサを備えてもよい。これにより、第１レーザダイオード及び第２レーザダイオードをその温度に応じて制御可能である。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及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。図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。

図１は、一実施形態に係る光源モジュール１を示す斜視図である。図２は、光源モジュール１からキャップ３を取り外した状態を示す斜視図である。図３は、図２において、キャップ３が取りはずされた光源モジュール１を基板１０側（図２中の上側）からみた場合の平面図である。図２においては、後述するボンディングワイヤの図示を省略している。

図１及び図２に示されるように、光源モジュール１は、紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢが合波された、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２をそれぞれ生成して出力する２合波光光源モジュールである。

図２及び図３に示すように、光源モジュール１は、基板１０と、紫色レーザダイオード（ＬＤ）２１と、青色ＬＤ２２と、第１コリメータレンズ３１と、第２コリメータレンズ３２と、合波フィルタ４０と、第１ミラー５１と、第２ミラー５２と、を備える。紫色ＬＤ２１と、青色ＬＤ２２と、第１コリメータレンズ３１と、第２コリメータレンズ３２と、合波フィルタ４０と、第１ミラー５１と、第２ミラー５２とは、基板１０上に搭載されている。

本実施形態では、一例として、図１〜図３に示したように、光源モジュール１が、ベース部材２とキャップ３とを有する形態について説明する。この形態では、基板１０は、ベース部材２上に搭載され、基板１０に搭載された紫色ＬＤ２１、青色ＬＤ２２などがキャップ３によって封止されている。

図２及び図３に示したように、ベース部材２は、平坦な主面２ａを有する。ベース部材２は、例えば金属若しくはセラミックから構成されている。ベース部材２は例えば平面視した際に矩形を呈し、例えば長手方向の長さが１３ｍｍであり、短手方向の長さ１１ｍｍであり、厚さが１ｍｍであり得る。ベース部材２には、１８本のリードピン４が通されている。各リードピン４は、ベース部材２の主面２ａ側に突出している。本実施形態では、１８本のリードピン４のうち１４本のリードピン４が、紫色ＬＤ２１、青色ＬＤ２２等への電力供給、ＧＮＤ線などに利用される。

基板１０は、主面２ａ上に搭載されている。基板１０は例えば平面視した際に矩形を呈し、例えば長手方向の長さが１０ｍｍであり、短手方向の長さが７ｍｍであり、厚さが１．０ｍｍであり得る。基板１０は鉄製の薄板が金メッキされ構成され得る。図３に示したように、基板１０は、ボンディングワイヤＢ１を介してリードピン４と電気的に接続されている。ボンディングワイヤＢ１が接続されたリードピン４はＧＮＤ線用のリードピンである。

図２に示したように、基板１０は、温度調節素子６０を介して主面２ａ上に搭載されていてもよい。断らない限り、以下の説明では、光源モジュール１は温度調節素子６０を有する。

温度調節素子６０は、ベース部材２の主面２ａ上に搭載されている。温度調節素子６０の例はペルチェ素子である。温度調節素子６０の正極用配線パッド及び負極用配線パッドのそれぞれは、図３に示したように、ボンディングワイヤＢ２，Ｂ３を介して対応するリードピン４と電気的に接続されている。

紫色ＬＤ２１は、本実施形態における第１レーザダイオードであり、紫色レーザ光（第１レーザ光）ＬＶを出力する光源である。紫色ＬＤ２１は、ＬＤチップであり得る。紫色ＬＤ２１は、基板１０の主面１０ａに平行な光軸Ｃ１でもって紫色レーザ光ＬＶを出力する。紫色ＬＤ２１から出力される紫色レーザ光ＬＶの波長は、紫色の波長領域（第１波長領域）３８０ｎｍ〜４３５ｎｍの波長の光を出力する。紫色ＬＤ２１は、例えば波長４０５ｎｍの光を出力する。

図２及び図３に示したように、紫色ＬＤ２１は、第１サブマウントＳＭ１を介して基板１０の主面１０ａ上に搭載されている。紫色ＬＤ２１は、第１サブマウントＳＭ１にその下部電極パッド（例えばカソード電極パッド）が第１サブマウントＳＭ１の配線パッドＰ１（図３参照）に電気的に接続されるように固定されている。紫色ＬＤ２１は、例えばＡｕＳｎ半田、Ａｇペーストによって配線パッドＰ１上に固定されればよい。紫色ＬＤ２１の上部電極パッド（例えばアノード電極パッド）はボンディングワイヤＢ４を介して第１サブマウントＳＭ１の配線パッドＰ２（図３参照）と電気的に接続されている。第１サブマウントＳＭ１の配線パッドＰ１及び配線パッドＰ２のそれぞれはボンディングワイヤＢ５，Ｂ６を介して対応するリードピン４と電気的に接続されている。

青色ＬＤ２２は、本実施形態における第２レーザダイオードであり、紫色レーザ光ＬＶと異なる波長を有する青色レーザ光（第２レーザ光）ＬＢを出力する光源である。青色ＬＤ２２は、ＬＤチップであり得る。青色ＬＤ２２は、青色ＬＤ２２の光軸Ｃ２が紫色ＬＤ２１の光軸Ｃ１と交差するように主面１０ａに配置されている。青色ＬＤ２２は、主面１０ａに平行な光軸Ｃ２でもって青色レーザ光ＬＢを出力する。青色ＬＤ２２から出力される青色レーザ光ＬＢの波長は、青色の波長領域（第２波長領域）４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの波長の光を出力する。青色レーザ光ＬＢの波長は、例えば４６５ｎｍである。青色ＬＤ２２は、例えばＧａＮ系材料で構成される。典型的にはＧａＮそのものが該当するが、これに限定されない。

図２及び図３に示したように、青色ＬＤ２２は、第２サブマウントＳＭ２を介して基板１０の主面１０ａ上に搭載されている。青色ＬＤ２２は、その下部電極パッド（例えばカソード電極パッド）が第２サブマウントＳＭ２の配線パッドＰ３（図３参照）に電気的に接続されるように第２サブマウントＳＭ２に固定されている。青色ＬＤ２２は、例えばＡｕＳｎ半田、Ａｇペースト等によって配線パッドＰ３上に固定されればよい。青色ＬＤ２２の上部電極パッド（例えばアノード電極パッド）はボンディングワイヤＢ７を介して第２サブマウントＳＭ２の配線パッドＰ４（図３参照）と電気的に接続されている。第２サブマウントＳＭ２の配線パッドＰ３及び配線パッドＰ４のそれぞれはボンディングワイヤＢ８，Ｂ９を介して対応するリードピン４と電気的に接続されている。

第１及び第２サブマウントＳＭ１，ＳＭ２の材料としては、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２を構成する半導体材料と熱膨張係数が近い材料が用いられ得る。第１及び第２サブマウントＳＭ１，ＳＭ２の材料としては、例えばＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ又はダイヤモンド等が用いられ得る。

第１コリメータレンズ３１は、紫色ＬＤ２１の光出力端面と光学的に結合されており、紫色ＬＤ２１から出力された紫色レーザ光ＬＶをコリメート（平行化）する。第１コリメータレンズ３１は、第１サブベース部材ＳＢ１を介して基板１０の主面１０ａ上に搭載されている。第１コリメータレンズ３１は、例えばレンズホルダに保持された状態で第１サブベース部材ＳＢ１に固定されてもよい。図２及び図３では、レンズホルダに保持された第１コリメータレンズ３１を図示している。

第２コリメータレンズ３２は、青色ＬＤ２２の光出力端面と光学的に結合されており、青色ＬＤ２２から出力された青色レーザ光ＬＢをコリメートする。第２コリメータレンズ３２は、第２サブベース部材ＳＢ２上に搭載されており、第２サブベース部材ＳＢ２を介して基板１０の主面１０ａ上に搭載されている。第２コリメータレンズ３２は、例えばレンズホルダに保持された状態で第２サブベース部材ＳＢ２に固定されてもよい。図２及び図３では、レンズホルダに保持された第２コリメータレンズ３２を図示している。

第１及び第２コリメータレンズ３１，３２それぞれの光軸と紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２それぞれの光軸Ｃ１，Ｃ２とは、互いに略一致するように調整されている。第１及び第２コリメータレンズ３１，３２は、紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢをコリメートできればその構成は限定されない。第１及び第２コリメータレンズ３１，３２は、例えばガラス製又は樹脂製の球レンズ、非球面レンズなどであり得る。第１及び第２コリメータレンズ３１，３２の焦点距離の例は２ｍｍである。

第１コリメータレンズ３１及び第２コリメータレンズ３２は、例えば紫外線硬化樹脂によって、第１サブベース部材ＳＢ１及び第２サブベース部材ＳＢ２に固定されている。第１サブベース部材ＳＢ１及び第２サブベース部材ＳＢ２の材料の例は、第１コリメータレンズ３１及び第２コリメータレンズ３２と熱膨張係数が近い材料であり、例えばガラスである。第１サブベース部材ＳＢ１及び第２サブベース部材ＳＢ２は、セラミックス又は金属によって構成されてもよい。

合波フィルタ４０は、基板１０の主面１０ａ上に搭載されている。合波フィルタ４０は、例えば主面１０ａに直接固定されてもよいし、サブベース部材を介して固定されてもよい。合波フィルタ４０は、主面１０ａに又はサブベース部材に例えば紫外線硬化樹脂によって固定され得る。合波フィルタ４０が、サブベース部材を介して主面１０ａに搭載される形態では、そのサブベース部材は、合波フィルタ４０（より具体的には合波フィルタ４０の基板）と熱膨張係数が近い材料であり、例えばガラスである。

合波フィルタ４０は、少なくとも紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢに対して透光性を有する基板（例えばガラス基板）の表面に多層膜が形成されることによって構成されている。合波フィルタ４０が有する基板のうち、多層膜フィルタが形成されている表面と反対側の表面には反射防止コート（ＡＲコート）が施されていてもよい。合波フィルタ４０の厚さは例えば０．５ｍｍである。

合波フィルタ４０が有する多層膜は波長選択性多層膜であり、紫色レーザ光ＬＶの一部を透過し且つ残部を反射すると共に、青色レーザ光ＬＢの一部を透過し且つ残部を反射する。合波フィルタ４０は、合波フィルタ４０を透過した紫色レーザ光ＬＶと、合波フィルタ４０により反射された青色レーザ光ＬＢとが重なると共に、合波フィルタ４０により反射された紫色レーザ光ＬＶと合波フィルタ４０を透過した青色レーザ光ＬＢとが重なるように、構成されている。すなわち、合波フィルタ４０は、紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢをそれぞれ分岐し、分岐された紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢを重ねる。そのため、合波フィルタ４０によって、２つの第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２が生成される。分岐された紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢの同軸度は好ましくは５０μｍ以内である。

本実施形態において、合波フィルタ４０はハーフミラーである。具体的には、例えば合波フィルタ４０が有する多層膜は、紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢが所定の入射角（例えば３０度）で入射した際にそれぞれ５０％透過し且つ５０％反射する。

上記構成の合波フィルタ４０では、図２に示したように、紫色レーザ光ＬＶと青色レーザ光ＬＢの２つの合波光である第１合波光Ｌ１と第２合波光Ｌ２とを異なる方向に出力する。本実施形態では、紫色ＬＤ２１の光軸Ｃ１の方向に第１合波光Ｌ１を出力し、青色ＬＤ２２の光軸Ｃ２の方向に第２合波光Ｌ２を出力する。

図２及び図３に示したように、第１ミラー５１は、第３サブベース部材ＳＢ３を介して基板１０の主面１０ａに固定されている。第１ミラー５１は、第１合波光Ｌ１の光路上に配置されており、本実施形態では、紫色ＬＤ２１の光軸Ｃ１上に配置されている。

第１ミラー５１は、主面１０ａに対して傾斜した斜面５１ａを有する。換言すれば、第１ミラー５１は、合波フィルタ４０からの第１合波光Ｌ１の出力方向に対して傾斜する斜面５１ａを有する。主面１０ａに対する斜面５１ａの傾斜角は例えば実質的に４５度である。第１ミラー５１は、例えば立方体を対角線上に切断した形状を有し得る。上記立方体の一辺の長さの例は２ｍｍである。

第１ミラー５１の斜面５１ａ上には例えば半透明膜が形成されており、第１合波光Ｌ１の一部を上方（基板１０の厚さ方向）に反射させると共に残部を透過させる。斜面５１ａにおける第１合波光Ｌ１の反射率及び透過率のそれぞれは例えば９７％〜９５％及び３％〜５％である。

第２ミラー５２は、第４サブベース部材ＳＢ４を介して基板１０の主面１０ａに固定されている。第２ミラー５２は、第２合波光Ｌ２の光路上に配置されており、本実施形態では、青色ＬＤ２２の光軸Ｃ２上に配置されている。

第２ミラー５２は、主面１０ａに対して傾斜した斜面５２ａを有する。換言すれば、第２ミラー５２は、合波フィルタ４０からの第２合波光Ｌ２の出力方向に対して傾斜する斜面５２ａを有する。主面１０ａに対する斜面５２ａの傾斜角は例えば実質的に４５度である。第２ミラー５２は、例えば立方体を対角線上に切断した形状を有し得る。上記立方体の一辺の長さの例は２ｍｍである。

第２ミラー５２の斜面５２ａ上には例えば半透明膜が形成されており、第２合波光Ｌ２の一部を上方（基板１０の厚さ方向）に反射させると共に残部を透過させる。斜面５２ａにおける第２合波光Ｌ２の反射率及び透過率のそれぞれは例えば９７％〜９５％及び３％〜５％である。

光源モジュール１は、第１フォトディテクター（以下、「ＰＤ」と称す）７１と第２ＰＤ７２とを有してもよい。光源モジュール１は、更に、サーミスタ（温度センサ）８０を有してもよい。

第１ＰＤ７１は、基板１０の主面１０ａ上に搭載されている第１光検出器である。第１ＰＤ７１は、紫色ＬＤ２１側（合波フィルタ４０側）から第１ミラー５１をみた場合、第１ミラー５１の裏側（図２及び図３において、第１ミラー５１の側面５１ｂ側）に配置されている。第１ＰＤ７１は、紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢのモニタ用として用いられる。第１ＰＤ７１は、紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢのそれぞれに対して高い感度を有していることが望ましい。

第１ＰＤ７１は、上部（主面１０ａと反対側）に受光部７１ａを有し、第１ミラー５１を透過し、主面１０ａ側に屈折した第１合波光Ｌ１を受光部７１ａで検出する。第１ＰＤ７１は、第３サブマウントＳＭ３を介して主面１０ａ上に固定されている。具体的には、第１ＰＤ７１の下部電極パッド（例えば、カソード電極パッド）が第３サブマウントＳＭ３の配線パッドＰ５に電気的に接続されるように、第１ＰＤ７１は、第３サブマウントＳＭ３に固定されている。第１ＰＤ７１は、例えばＡｕＳｎ半田、Ａｇペースト等によって第３サブマウントＳＭ３に固定されている。第１ＰＤ７１の受光部７１ａの周囲に設けられた上部電極パッド（例えばアノード電極パッド）及び配線パッドＰ５は、ボンディングワイヤＢ９及びボンディングワイヤＢ１０によって対応するリードピン４と電気的に接続されている。

同様に、第２ＰＤ７２は、基板１０の主面１０ａ上において、青色ＬＤ２２側（合波フィルタ４０側）から第２ミラー５２をみた場合、第２ミラー５２の裏側（図３及び図４において、第２ミラー５２の側面５２ｂ側）に配置されている第２光検出器である。第２ＰＤ７２は、紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢのモニタ用として用いられる。第２ＰＤ７２は、紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢのそれぞれに対して高い感度を有していることが望ましい。

第２ＰＤ７２は、上部（主面１０ａと反対側）に受光部７２ａを有し、第２ミラー５２を透過し、主面１０ａ側に屈折した第２合波光Ｌ２を受光部７２ａで検出する。第２ＰＤ７２は、第４サブマウントＳＭ４を介して主面１０ａ上に固定されている。具体的には、第２ＰＤ７２の下部電極パッド（例えば、カソード電極パッド）が、第４サブマウントＳＭ４の配線パッドＰ６に電気的に接続されるように、第２ＰＤ７２は、第４サブマウントＳＭ４に固定されている。第２ＰＤ７２は、例えばＡｕＳｎ半田、Ａｇペースト等によって第４サブマウントＳＭ４に固定されている。第２ＰＤ７２の受光部７２ａの周囲に設けられた上部電極パッド（例えばアノード電極パッド）及び配線パッドＰ６は、ボンディングワイヤＢ１１及びボンディングワイヤＢ１２によって対応するリードピン４と電気的に接続されている。

サーミスタ８０は、基板１０の主面１０ａにおいて紫色ＬＤ２１と青色ＬＤ２２との間に配置されている。サーミスタ８０は、紫色ＬＤ２１と青色ＬＤ２２の温度を検出するためのものである。通常、サーミスタ８０は、紫色ＬＤ２１と青色ＬＤ２２から離間して配置されるため、サーミスタ８０は、より詳細には、紫色ＬＤ２１と青色ＬＤ２２の周囲の温度を検出しいている。サーミスタ８０は、ボンディングワイヤＢ１３によって対応するリードピン４と電気的に接続されている。温度センサの例としてサーミスタを挙げて説明しているが、温度センサは、紫色ＬＤ２１と青色ＬＤ２２の温度（より詳細にはそれらの周囲温度）を計測できればサーミスタに限定されない。

図１に示したキャップ３は、ベース部材２上の温度調節素子６０と、基板１０上に構成された光学系とを覆うように、ベース部材２に設けられている。具体的には、有底筒状を呈し、開口部側がベース部材２側に位置するようにベース部材２に固定されている。キャップ３は、ベース部材２上の構成要素を封止するための部材であり、例えば、ベース部材２に対してハーメチックシールされる。

キャップ３は金属製であり、第１ミラー５１及び第２ミラー５２で反射された第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を出力するための窓部３ａ，３ｂを有する。窓部３ａ，３ｂは、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２に対して高い透光性を有する材料で構成されていればよい。

上記光源モジュール１は、例えば次のようにして製造される。ここでは、基板１０に第１〜第４サブベース部材ＳＢ１〜ＳＢ４と、第３及び第４サブマウントＳＭ３，ＳＭ４が予め固定されている場合について説明する。

まず、第１サブマウントＳＭ１及び第２サブマウントＳＭ２のそれぞれに紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２を搭載し、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２と、第１サブマウントＳＭ１及び第２サブマウントＳＭ２との電気的配線を施す。その後、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２が搭載された第１サブマウントＳＭ１及び第２サブマウントＳＭ２を、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２の光軸Ｃ１及び光軸Ｃ２が交差するように、基板１０上に搭載する。

これらの工程と並行して、温度調節素子６０をベース部材２の主面２ａに搭載し、第１及び第２サブマウントＳＭ１，ＳＭ２等が搭載された基板１０を温度調節素子６０上に搭載する。基板１０を温度調節素子６０上に搭載した後には、基板１０、温度調節素子６０、第１サブマウントＳＭ１及び第２サブマウントＳＭ２と対応するリードピン４との配線を適宜施す。

その後、第１及び第２コリメータレンズ３１，３２を、第１及び第２サブベース部材ＳＢ１，ＳＢ２上に配置し、光軸調整した後に、例えば紫外線硬化樹脂を用いて固定する。

光軸調整の一例について説明する。紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２からそれぞれ紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢを出力し、第１及び第２コリメータレンズ３１，３２からの出力光の投影パターンを例えばＣＣＤ等の撮像素子で観測しつつ、第１及び第２コリメータレンズ３１，３２からの出力光が光軸Ｃ１及び光軸Ｃ２に沿った平行光になるように、第１及び第２コリメータレンズ３１，３２の高さ、あおり角などを調整する。その後、第１及び第２コリメータレンズ３１，３２を、第１及び第２サブベース部材ＳＢ１，ＳＢ２に固定する。例えば、紫外線硬化樹脂を用いている場合には、光軸調整を実施した後、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させればよい。

続いて、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２の光軸Ｃ１，Ｃ２の交点に合波フィルタ４０を配置し、光軸調整した後に例えば紫外線硬化樹脂で固定する。合波フィルタ４０の光軸調整には、例えば第１及び第２コリメータレンズ３１，３２の光軸調整に使用したＣＣＤ等の撮像素子を利用すればよい。合波フィルタ４０の光軸調整の際には、合波フィルタ４０から出力される光がＣＣＤ等の撮像素子に入射される前に、その光の一部を分岐し、フォトディテクター又は分光器で検出する。これにより、合波フィルタ４０から所定方向に且つ所定の割合で紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢを含む第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２が出力されるように、合波フィルタ４０からの出力光の投影パターン及び出力光における紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢの割合を観測しながら、合波フィルタ４０の光軸Ｃ１，Ｃ２に対する角度などを調整することで、合波フィルタ４０の光軸調整を行い得る。合波フィルタ４０の固定に紫外線硬化樹脂を用いる形態では、合波フィルタ４０の光軸調整の後に紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して固定すればよい。

その後、基板１０上に固定されている第３及び第４サブベースＳＢ３，ＳＢ４上に第１ミラー５１及び第２ミラー５２を固定する。続いて、基板１０上に固定されている第３及び第４サブマウントＳＭ３，ＳＭ４上に第１及び第２ＰＤ７１，７２を固定し、所定の電気的配線を施す。

最後に、窓部３ａ，３ｂそれぞれが第１ミラー５１及び第２ミラー５２で反射された第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を出力可能なように、キャップ３をベース部材２に対して位置合わせし、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２などをキャップ３で封止することで、光源モジュール１が得られる。キャップ３は例えば乾燥エアー中でベース部材２にハーメチック溶接することで固定され得る。

光源モジュール１では、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２のそれぞれから出力された紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢは、第１コリメータレンズ３１及び第２コリメータレンズ３２を透過する際にコリメートされる。そして、コリメートされた紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢが合波フィルタ４０に入射すると、それらが合波されてなる第１合波光Ｌ１及び第２合波光が合波フィルタ４０から異なる方向に出力される。

合波フィルタ４０から出力された第１合波光Ｌ１と第２合波光Ｌ２は、主面１０ａに平行に進行した後、第１ミラー５１の斜面５１ａ及び第２ミラー５２の斜面５２ａによって基板１０の厚さ方向に反射され、窓部３ａ及び窓部３ｂから光源モジュール１の外部へ出力される。すなわち、光源モジュール１では、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２を含む２つの第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２が、基板１０の厚さ方向（主面１０ａの法線方向）に出力される。

このような第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２は、例えば光センシングなどに利用され得る。第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を光センシングに利用する場合、例えば、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２のうち一方をプローブ光とし、他方を参照光とすることが可能である。

第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を、センシング対象等に照射するために、例えば、図４に示したように、光源モジュール１に、光ファイバ９１を、窓部３ａに対応してキャップ３に設けられた光集光部９２及び光集光部９２に接続されているファイバ保持部９３を介して取り付けるとともに、光ファイバ９４を、窓部３ｂに対応してキャップ３に設けられた光集光部９５及び光集光部９５に接続されているファイバ保持部９６を介して取り付けてもよい。光集光部９２及び光集光部９５は、それらの内部に窓部３ａ，３ｂから出力された第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を光ファイバ９１及び光ファイバ９４に入射するための集光光学系（例えばレンズ）を含む部材である。ファイバ保持部９３及びファイバ保持部９６は、光ファイバ９１及び光ファイバ９４を略真っ直ぐに固定し保持する部材である。ファイバ保持部９３及びファイバ保持部９６の例はベンドリミッタである。光源モジュール１が第１ミラー５１及び第２ミラー５２を備えることにより、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２は基板１０の厚さ方向に出力される。すなわち、キャップ３の上壁（ベース部材２と反対側の面）から第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２が出力される。この場合、光ファイバ９１及び光ファイバ９４を、例えば図４に示したように接続しやすい。

本実施形態では、合波フィルタ４０としてハーフミラーを使用していることから、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２のそれぞれにおける紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢの比率は同じである。よって、光源モジュール１では、同じ状態（構成）の第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を別々のポート（窓部３ａ，３ｂ）から出力可能である。このように、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２が同じ状態（構成）であれば、前述したように、一方をプローブ光とし、他方を参照光としやすい。

ところで、２つのレーザ光を合波して、それぞれのレーザ光を含む２つの合波光を生成する方法としては、例えば、図５に模式的に示したような比較用の光源モジュール１００が考えられる。

光源モジュール１００では、波長λ１のレーザ光を出力するレーザ光源１０１Ａに光集光部１０２Ａ及びファイバ保持部１０５Ａを介して光ファイバ１０３Ａが取り付けられており、波長λ２のレーザ光を出力するレーザ光源１０１Ｂに光集光部１０２Ｂ及びファイバ保持部１０５Ｂを介して光ファイバ１０３Ｂが取り付けられている。光集光部１０２Ａ及び光集光部１０２Ｂは、それらの内部に、レーザ光源１０１Ａ及びレーザ光源１０１Ｂからの光を光ファイバ１０３Ａ及び光ファイバ１０３Ｂに入射するための集光光学系（例えばレンズ）を含む部材である。ファイバ保持部１０５Ａ及びファイバ保持部１０５Ｂは、光ファイバ１０３Ａ及び光ファイバ１０３Ｂを略真っ直ぐに固定し保持するための部材である。ファイバ保持部１０５Ａ及びファイバ保持部１０５Ｂの例はベンドリミッタである。この光ファイバ１０３Ａ，１０３Ｂには、ファイバカプラ１０４が形成されており、ファイバカプラ１０４において光ファイバ１０３Ａ，１０３Ｂそれぞれを伝播してきたレーザ光を分岐及び合波することで、光ファイバ１０３Ａ，１０３Ｂのうちファイバカプラ１０３の下流の部分に波長λ１，λ２を有する光を含む合波光をそれぞれ伝搬させている。

或いは、光源モジュール１００のように、光ファイバ１０３Ａ，１０３Ｂを使用せずに、合波ミラー、分岐ミラー及び反射ミラー等を含む光学系によって、レーザ光源１０１Ａ及びレーザ光源１０１Ｂからそれぞれのレーザ光を一つの合波光に合波し、その合波光を更に分岐して、波長λ１，λ２を有する光を含む２つの合波光を生成することも考えられる。

しかしながら、ファイバカプラ１０４を用いた構成ではファイバカプラ１０４に一定の長さを要するため、光源モジュール１００全体としてのサイズが大きくなりやすい。更に、ファイバカプラ１０４が湾曲したり温度変化が生じたりした場合などに、合波光に含まれる波長λ１，λ２のレーザ光の割合が変化し、波長λ１，λ２のレーザ光を所望の比率で含む２つの合波光を安定して出力できない。

また、レーザ光源１０１Ａ，１０１Ｂそれぞれから出力されたレーザ光を一つの合波光に合波し、それを更に分岐する構成では、一度、合波した後に分岐するためにミラーなどの光学部品の数が増加し、光学系のサイズが大きくなりやすい。

これに対して、光源モジュール１では、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２を、それらの光軸Ｃ１，Ｃ２が交差するように配置しており、その光軸Ｃ１及び光軸Ｃ２の交点に一つの合波フィルタ４０を配置した構成を有し、この構成によって、２つの第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を生成する。その結果、光源モジュール１の小型化が図れている。更に、光源モジュール１を、ベース部材２とキャップ３とを含む一つのパッケージとして構成し得る。更に、合波フィルタ４０で紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢを合波して、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を生成していることから、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２における紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢの割合は安定している。

光源モジュール１が温度調節素子６０及びサーミスタ８０を備える形態では、基板１０は、温度調節素子６０上に搭載されている。基板１０上には、紫色ＬＤ２１、青色ＬＤ２２、第１コリメータレンズ３１、第２コリメータレンズ３２、合波フィルタ４０が搭載されている。よって、サーミスタ８０の測定結果に応じて、温度調節素子６０の温度をＡＴＣ（Automatic Temperature Controller）を用いて制御することによって紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２の温度を一定に維持可能である。従って、周囲の環境温度の影響を受けにくくなるので、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２の発光特性を一定に維持することができる。その結果、第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２における紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢの割合をより一層安定化し得る。

温度調節素子６０によって温度が一定に維持されることにより、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２と第１コリメータレンズ３１及び第２コリメータレンズ３２との間における光結合状態の変動を抑制することができる。よって、第１コリメータレンズ３１及び第２コリメータレンズ３２から出力された紫色レーザ光ＬＶ及び青色レーザ光ＬＢのコリメート性を高く維持することができる。従って、光源モジュール１から出力される第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を集光させる場合に、非点収差及び球面収差を大幅に低減させられる。

光源モジュール１が第１及び第２ＰＤ７１，７２を備える形態では、第１及び第２ＰＤ７１，７２の検出結果に応じて、紫色ＬＤ２１及び青色ＬＤ２２からの出力を調整することが可能である。その結果、所望の強度の第１合波光Ｌ１及び第２合波光Ｌ２を安定して出力可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、本発明は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。

第１ＬＤは、紫色ＬＤに限定されず、第２ＬＤも青色ＬＤに限定されない。第１ＬＤは、第１波長領域の波長を有する第１レーザ光を出力し、第２ＬＤは、第１波長領域と異なる第２波長領域の波長を有する第２レーザ光を出力できればよい。よって、例えば、第１ＬＤが、赤色レーザ光を出力する赤色ＬＤであり、第２ＬＤが、赤外レーザ光を出力する赤外ＬＤであってもよい。

合波フィルタによる第１レーザ光及び第２レーザ光それぞれの透過率及び反射率は、光源モジュールから出力されるべき第１合波光及び第２合波光それぞれに含まれる第１レーザ光及び第２レーザ光の所望の比率に応じて調整されていればよい。

光源モジュールは、基板と、第１ＬＤと、第２ＬＤと、第１コリメータレンズと、第２コリメータレンズと、合波フィルタとを有すればよい。よって、光源モジュールは、温度調節素子を有さなくてもよい。この場合、リードピンと対応する要素との接続関係を適宜変更してもよい。光源モジュールが温度調節素子を有さない形態において、光源モジュールが温度センサを有する場合でも、温度センサで第１ＬＤ及び第２ＬＤの周囲温度を検出することで、第１ＬＤ及び第２ＬＤそれぞれをより好適に駆動可能である。光源モジュールは、第１ミラー及び第２ミラーを有さなくてもよい。この場合、例えば、基板の主面に平行に進行する第１合波光及び第２合波光を外部に出力可能なように、キャップの側壁に窓部が形成されていればよい。光源モジュールは、第１ＰＤ及び第２ＰＤも有さなくてもよい。

１…光源モジュール、２…ベース部材、３…キャップ、１０…基板、２１…紫色ＬＤ（第１レーザダイオード）、２２…青色ＬＤ（第２レーザダイオード）、３１…第１コリメータレンズ、３２…第２コリメータレンズ、４０…合波フィルタ、５１…第１ミラー、５２…第２ミラー、６０…温度調節素子、７１…第１ＰＤ（第１光検出器）、７２…第２ＰＤ（第２光検出器）、８０…サーミスタ（温度センサ）、Ｃ１…光軸（第１レーザダイオードの光軸）、Ｃ２…光軸（第２レーザダイオードの光軸）、Ｌ１…第１合波光、Ｌ２…第２合波光、ＬＢ…青色レーザ光（第２レーザ光）、ＬＶ…紫色レーザ光（第１レーザ光）。

Claims

基板と、
前記基板上に搭載され、第１波長領域の波長を有する第１レーザ光を出力する第１レーザダイオードと、
前記基板上に搭載され、第２波長領域の波長を有する第２レーザ光を出力する第２レーザダイオードと、
前記第１レーザダイオードから出力された光をコリメートする第１コリメータレンズと、
前記第２レーザダイオードから出力された光をコリメートする第２コリメータレンズと、
前記第１コリメータレンズ及び前記第２コリメータレンズでコリメータされた第１レーザ光及び前記第２レーザ光の合波光である第１合波光及び第２合波光を出力する合波フィルタと、
を備え、
前記第１レーザダイオードと前記第２レーザダイオードは、前記第１レーザダイオードの光軸と前記第２レーザダイオードの光軸とが交差するように配置されており、
前記合波フィルタは、前記第１レーザダイオードの光軸と前記第２レーザダイオードの光軸との交点上に配置され、
前記合波フィルタは、前記第１合波光及び前記第２合波光を異なる方向に出力する、
光源モジュール。
前記合波フィルタは、前記第１レーザ光の一部を透過すると共に残部を反射し、
前記合波フィルタは、前記第２レーザ光の一部を、前記合波フィルタを透過した前記第１レーザ光と同じ方向に反射すると共に、前記第２レーザ光の残部を、前記合波フィルタにより反射された前記第１レーザ光と同じ方向に透過する、
請求項１に記載の光源モジュール。
前記合波フィルタは、ハーフミラーである、
請求項１又は請求項２に記載の光源モジュール。
前記基板上であって前記第１合波光の光路上に搭載される第１ミラーと、
前記基板上であって前記第２合波光の光路上に搭載される第２ミラーと、
を更に備え、
前記第１ミラーは、前記第１合波光の少なくとも一部を、前記基板の厚さ方向に反射し、
前記第２ミラーは、前記第２合波光の少なくとも一部を、前記基板の厚さ方向に反射する、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の光源モジュール。
前記第１合波光を検出する第１光検出器と、
前記第２合波光を検出する第２光検出器と、
を更に有し、
前記第１ミラー及び前記第２ミラーのそれぞれは、前記第１合波光の一部及び前記第２合波光の一部を反射し、前記第１合波光の残部及び前記第２合波光の残部を透過し、
前記第１光検出器は、前記第１ミラーを透過した前記第１合波光を検出し、
前記第２光検出器は、前記第２ミラーを透過した前記第２合波光を検出する、
請求項４に記載の光源モジュール。
前記基板が搭載される主面を有するベース部材と、
前記ベース部材において前記主面側を封止するように、前記ベース部材に固定されるキャップと、
を備え、
前記キャップには、前記第１合波光及び前記第２合波光を出力するための窓部が形成されている、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の光源モジュール。
前記基板が搭載される温度調節素子を備える、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の光源モジュール。
前記基板に搭載され、前記第１レーザダイオード及び前記第２レーザダイオードの温度を検出するための温度センサを備える、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の光源モジュール。