JP2022173880A - Ｌｄモジュール、光学デバイス及び熱加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＤチップに生じた熱を効率的に放熱できるようにすること。【解決手段】ＬＤモジュール１は、光を出射するＬＤチップ４と、第１電極１１と、第２電極１２と、を備える。第１電極１１は、ＬＤチップ４の第１面４１と電気的に接続される。第２電極１２は、ＬＤチップ４の第１面４１と対向する第２面４２と電気的に接続される。第２電極１２のＬＤチップ４の第２面４２と電気的に接続される面と反対側の面が、筐体に配置される配置面１２１となる。第２電極１２の少なくとも一部は、第１面４１を含む面４１１を基準として、第２面４２と反対方向の領域に位置する。【選択図】図１

Description

本開示はＬＤ（Laser Diode）モジュール、光学デバイス及び熱加工機に関し、より詳細には、ＬＤチップを含むＬＤモジュールと、このＬＤモジュールを有する光学デバイスと、この光学デバイスを有する熱加工機とに関する。

特許文献１は、半導体レーザの電極面と直接又はサブマウントを介して接触する引出し電極を有する半導体レーザ装置を開示している。半導体レーザ装置において、表面積が拡大された電極面が、引き出し電極又はサブマウントと接触する。

特開２００３－０８６８８３号公報

特許文献１に記載されているような半導体レーザ装置では、引出し電極と接触する半導体レーザ（ＬＤチップ）の電極面と反対側の電極面に生じた熱の放熱が不十分となる可能性があった。

本開示は上記事由に鑑みてなされ、ＬＤチップに生じた熱を効率的に放熱することができるＬＤモジュール、光学デバイス及び熱加工機を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るＬＤモジュールは、光を出射するＬＤチップと、第１電極と、第２電極と、を備える。前記第１電極は、前記ＬＤチップの第１面と電気的に接続される。前記第２電極は、第２面と電気的に接続される。前記第２面は、前記第１面と対向する前記ＬＤチップの面である。前記第２電極の前記ＬＤチップの前記第２面と電気的に接続される面と反対側の面が、筐体に配置される配置面となる。前記第２電極の少なくとも一部は、前記第１面を含む面を基準として、前記第２面と反対方向の領域に位置する。

本開示の一態様に係る光学デバイスは、前記ＬＤモジュールと、前記筐体と、コリメートレンズと、ツイストレンズと、を備える。前記筐体には、前記ＬＤモジュールが配置される。前記コリメートレンズは、光の一方向における広がりを抑制する。前記ツイストレンズは、光の偏光方向を回転させる。

本開示の一態様に係る熱加工機は、前記光学デバイスを備える。

本開示によれば、ＬＤチップに生じた熱を効率的に放熱することができる、という利点がある。

図１Ａは、実施形態に係るＬＤモジュールを模式的に示す側断面図である。図１Ｂは、図１Ａの領域Ａ１を拡大した模式図である。 図２は、同上のＬＤモジュールの概要を示す斜視図である。 図３は、同上のＬＤモジュールを有する光学デバイスを模式的に示す側面図である。 図４は、同上の光学デバイスを有する熱加工機の概要を示す説明図である。 図５は、同上の光学デバイスの機能を説明するための説明図である。 図６は、変形例１のＬＤモジュールを模式的に示す側断面図である。 図７は、変形例２のＬＤモジュールを模式的に示す側断面図である。

本開示の実施形態に係るＬＤモジュール１、光学デバイス２及び熱加工機３について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、下記の実施形態（変形例を含む）は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

（１）概要
まず、本実施形態に係るＬＤモジュール１、光学デバイス２及び熱加工機３の概要について、図１Ａ～図４を参照して説明する。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態のＬＤモジュール１は、光を出射するＬＤチップ４を備える。ＬＤチップ４は例えば矩形板状であり、矩形板状の厚み方向に対向する第１面４１及び第２面４２を有する。

ＬＤモジュール１は、第１面４１と電気的に接続される第１電極１１と、第２面４２と電気的に接続される第２電極１２と、を備える。

ＬＤモジュール１においては、第２電極１２においてＬＤチップ４の第２面４２と電気的に接続される面（後述する第２接続面１２２）と反対側の面が、後述する筐体５に配置される配置面１２１となる。

また、第２電極１２の少なくとも一部は、ＬＤチップ４の第１面４１を含む面４１１を基準として、第２面４２と反対方向の領域に位置する。以下において詳細を説明する。

本実施形態では、図１Ａ～図２に示すように、ＬＤモジュール１は、第１電極１１と第２電極１２とが、ＬＤチップ４を介して組み合されることで形成される。換言すると、組み合された第１電極１１と第２電極１２との間の空間である境界層６に、ＬＤチップ４が配置される。

ここで、第１電極１１において、第２電極１２と対向する面は、ＬＤチップ４が配置される第１接続面１１１と、第１接続面１１１と角度θ１をなして連続する第１境界面１１２とを含む。また第２電極１２において、第１電極１１と対向する面は、第１電極１１の第１接続面１１１と例えば平行な第２接続面１２２と、第１電極１１の第１境界面１１２と例えば平行な第２境界面１２５とを含む。つまり、第２接続面１２２と第２境界面１２５とは角度θ１をなして連続する。ここで、角度θ１は１８０度未満であることが好ましく、第１電極１１の第１接続面１１１と第１境界面１１２とがなす角度θ１と、第２電極１２の第２接続面１２２と第２境界面１２５とがなす角度θ１とはそれぞれ１８０度未満に設定されている。

境界層６は、２つの空間（第１境界層６１及び第２境界層６２）を含む。ここで、第１境界層６１は第１接続面１１１と第２接続面１２２との間の空間である。また第２境界層６２は、第１境界面１１２と第２境界面１２５との間の空間である。

ＬＤチップ４は第１境界層６１において、第１面４１を第１電極１１の第１接続面１１１、第２面４２を第２電極１２の第２接続面１２２にそれぞれ電気的に接続された状態で配置される。ここで、第１接続面１１１及び第２接続面１２２のそれぞれは、例えばＬＤチップ４の第１面４１及び第２面４２の面積以上の面積をもつ。

ここで、ＬＤチップ４の第１面４１を含む仮想面である面４１１は、図１Ａに示すように、第２電極１２を仮想的に分割することになる。換言すると、第２電極１２は、第１面４１を仮想的に拡大した面４１１を基準として、ＬＤチップ４の第２面４２の方向の領域に位置する第１部分１２３と、第２面と反対方向の領域に位置する第２部分１２４とに仮想的に分割される。なお、第１部分１２３と、第２部分１２４とは実際には継ぎ目なく連続しており、シームレスに一体化されている。これにより、本実施形態のＬＤモジュール１は、ＬＤチップ４に生じた熱を第２電極１２の第１部分１２３及び第２部分１２４の両方から放熱することができる。

また図３に示すように、ＬＤモジュール１は、筐体５と、コリメートレンズ７と、ツイストレンズ８と共に光学デバイス２を構成する。換言すると、光学デバイス２は、ＬＤモジュール１と、筐体５と、コリメートレンズ７と、ツイストレンズ８と、を備える。筐体５には、上述したようにＬＤモジュール１が配置される。コリメートレンズ７は、光の一方向における広がりを抑制する。つまりコリメートレンズ７は、光の平行化を行うレンズである。ツイストレンズ８は、光の偏光方向を例えば９０度回転させる。また、光学デバイス２は、集束光学系２３を更に備えてもよい。なお集束光学系２３は光学デバイス２に必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。

本実施形態では、図４に示すように、１つの光学デバイス２は例えば１つの筐体５を有し、１つの筐体５上に例えば３つのＬＤモジュール１を備える。また１つの光学デバイス２は、例えば６つのコリメートレンズ７と、例えば３つのツイストレンズ８を備える。詳細には、３つのＬＤモジュール１のそれぞれには、例えば２つのコリメートレンズ７（第１コリメートレンズ７１及び第２コリメートレンズ７２）と１つのツイストレンズ８が対応する。ここで、１つのＬＤモジュール１から出射された光は、第１コリメートレンズ７１、ツイストレンズ８、第２コリメートレンズ７２を順に通り、光学的に制御される。なお、第１コリメートレンズ７１と第２コリメートレンズ７２とは、光学特性が異なっていてもよいし、同じであってもよい。またここで言う「光学的に制御される」とは、本実施形態では、例えば屈折による光の平行化、光の偏光方向の回転等であるが、光の屈折、反射、及び偏光方向の回転のうち少なくとも１つを制御すればよい。なお、光学デバイス２が備える筐体５、ＬＤモジュール１、コリメートレンズ７、ツイストレンズ８の数は、上記の数に限定されず適宜変更が可能である。

また光学デバイス２は、例えば溶接などの用途で使用される熱加工機３に搭載される。本実施形態では、熱加工機３は例えば４つの光学デバイス２を備える。なお、熱加工機３が備える光学デバイス２の数は４つに限定されず、３つ以下でもよいし、５つ以上でもよく、熱加工機３の光出力に応じて光学デバイス２の数は適宜変更が可能である。

（２）詳細
以下に、本実施形態の光学デバイス２の各部の構成を図１Ａ～図５に基づいて説明する。

以下では説明のため、図５において矢印で示す通りに、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を規定する。なお、これらの方向は光学デバイス２の使用方向を限定する趣旨ではない。また、図５中の方向を示す矢印は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。

また、本開示でいう「光軸」は、系全体を通過する光束の代表となる仮想的な光線を意味する。例えば、図３及び図５に示すＬＤモジュール１から出射される光（出射光９）の光軸Ａｘ１とは、出射光９がつくる形状の回転対称軸である。

また、本開示でいう「平行」とは、２者間が略平行、つまり２者が厳密に平行な場合に加えて、２者間の角度が数度（例えば５度未満）程度の範囲に収まる関係にあることをいう。

また、本開示でいう「直交」とは、２者間が略直交、つまり２者が厳密に直交する場合に加えて、２者間の角度が９０度を基準に数度（例えば５度未満）程度の範囲に収まる関係にあることをいう。

（２．１）ＬＤモジュール
図１Ａ～図２に示すように、ＬＤモジュール１は、光を出射するＬＤチップ４と、ＬＤチップ４の第１面４１に電気的に接続される第１電極１１と、ＬＤチップ４の第２面４２に電気的に接続される第２電極１２を備えている。

ここで、ＬＤチップ４の厚み方向に対向して並ぶ一対の面の一方が例えばカソードである第１面４１となり、もう一方がアノードである第２面４２となる。第１面４１と第２面４２とは例えば平行である。本実施形態では、第１面４１の面積と第２面４２の面積とは等しい。なお第１面４１の面積と第２面４２の面積とは異なっていてもよい。

ＬＤチップ４は、カソードとアノードとの間に電圧が印加されると、第１面４１及び第２面４２と直交する発光面４３が発光し、例えば赤外線を含む波長域のレーザ光（出射光９）を出射する。またＬＤチップ４の発光面４３と対向する面には例えば高反射膜４４が設けられる。

ここでＬＤチップ４の発光面４３は後述するＬＤモジュール１の出射面１８から外部に露出している。よって図３及び図５に示すように、ＬＤモジュール１は出射面１８から出射光９を出射する。なお本実施形態では、図５に示すように、Ｚ軸方向が、出射光９の速軸方向となり、Ｘ軸方向が出射光９の遅軸方向である。出射光９は速軸方向及び遅軸方向にそれぞれ広がりを持つ。

本実施形態では、出射光９が筐体５に干渉することを抑制するため、図１Ａに示すように、ＬＤチップ４は配置面１２１に対して、第１電極１１側に角度θ２だけ傾いている。ここで、角度θ２は例えば５度に設定される。なお、角度θ２の値は５度に限定されず適宜変更が可能である。

第１電極１１及び第２電極１２は、例えば銅合金又はアルミ合金等の金属によって形成される。第１電極１１と第２電極１２とは、ＬＤチップ４を介して組み合わされる。ここで、ＬＤチップ４は、「（１）概要」にて述べたように、第１電極１１の第１接続面１１１と第２電極１２の第２接続面１２２との間の空間である第１境界層６１に配置される。第１境界層６１において、ＬＤチップ４の第１面４１は第１接続面１１１、第２面４２は第２接続面１２２とそれぞれ電気的に接続される。

ＬＤチップ４の第１面４１と第１電極１１の第１接続面１１１とは、図１Ｂに示すように、例えば金属箔１０及び塑性変形するスタッドバンプ１３を介して平行に接合される。また、ＬＤチップ４の第２面４２と第２電極１２の第２接続面１２２とは、例えばヒートシンクである金属製のサブマウント１４を介して平行に接合される。ここで、上述したようにＬＤチップ４は配置面１２１に対して、第１電極１１側に角度θ２だけ傾いているため、互いに平行な第１接続面１１１と第２接続面１２２とは、配置面１２１に対して第１電極１１側に角度θ２だけ傾いている。

また、図１Ａに示すように、第１境界層６１のＬＤチップ４が存在する部分以外の空間と、第２境界層６２とには、例えばシート状の絶縁部材である絶縁層１５が設置される。本実施形態では、絶縁層１５は、例えば、第１境界層６１のＬＤチップ４が存在する部分以外の空間と、第２境界層６２とに渡って配置される１枚のシートである。また本実施形態では絶縁層１５は例えば合成樹脂製のシートである。つまり、第１境界層６１のＬＤチップ４が存在する部分以外の空間と、第２境界層６２とにおいて、第１電極１１と第２電極１２とは絶縁層１５により絶縁される。なお、絶縁層１５は、第１電極１１と第２電極１２とを絶縁すればよく、絶縁層１５の材料は合成樹脂に限定されない。例えば、絶縁層１５は空気層等であってもよい。換言すると、第１電極１１及び第２電極１２は、絶縁層１５を介して互いに対向する第１境界面１１２及び第２境界面１２５をそれぞれ有する。ここで、「（１）概要」にて述べたように、第１境界面１１２と第２境界面１２５との間の空間が第２境界層６２である。

本実施形態では、第１境界面１１２及び第２境界面１２５は曲面を含む。具体的には、第１境界面１１２において第１接続面１１１との接続部分１１２１は曲面となっており、第１境界面１１２と第１接続面１１１とは角度θ１をなして滑らかに連続する。また同様に、第２境界面１２５において第２接続面１２２との接続部分１２５１は曲面となっており、第２境界面１２５と第２接続面１２２とは角度θ１をなして滑らかに連続する。これにより、第１境界層６１と第２境界層６２との接続部分において、絶縁層１５に掛かる応力を低減できる。ここで、角度θ１は１８０度未満であり、例えば１３０度となる。なお角度θ１は１３０度に限定されず、適宜変更が可能である。

また、第１境界面１１２の平面部分１１２２（接続部分１１２１以外の部分）及び第２境界面１２５の平面部分１２５２（接続部分１２５１以外の部分）のそれぞれと、配置面１２１とがなす角度θ３は０度以上かつ９０度以下であることが好ましい。ここで、本実施形態では、第１境界面１１２と第２境界面１２５とは互いに平行な面であるため、第１境界面１１２の平面部分１１２２及び第２境界面１２５の平面部分１２５２のそれぞれと、配置面１２１とがなす角度θ３は等しい。つまり、平面部分１１２２と平面部分１２５２とは、配置面１２１に対して第１電極１１側に角度θ３だけ傾いている。これにより、絶縁層１５の第２境界層６２への配置作業の作業性が向上するという利点がある。なお、角度θ３は０度以上かつ９０度未満であることがより好ましく、本実施形態では角度θ３は例えば４５度に設定される。なお角度θ３は４５度に限定されず、適宜変更が可能である。

以上述べたように、ＬＤチップ４と第１境界層６１を構成する第１接続面１１１及び第２接続面１２２は、配置面１２１に対して第１電極１１側に角度θ２（本実施形態では５度）だけ傾いている。また、第１接続面１１１と角度θ１（本実施形態では１３０度）をなして連続する第１境界面１１２の平面部分１１２２は、配置面１２１に対して第１電極１１側に角度θ３（本実施形態では４５度）だけ傾いている。同様に、第２接続面１２２と角度θ１をなして連続する第２境界面１２５の平面部分１２５２は、配置面１２１に対して第１電極１１側に角度θ３だけ傾いている。これにより、図１Ａに示すように、第２電極１２は、ＬＤチップ４の第１面４１を仮想的に拡大した面４１１を基準として、ＬＤチップ４の第２面４２の方向の領域に位置する第１部分１２３と、第２面４２と反対方向の領域に位置する第２部分１２４とに仮想的に分割される。本実施形態のＬＤモジュール１は、ＬＤチップ４に生じた熱を第２電極１２の第１部分１２３及び第２部分１２４の両方から効率的に放熱することができる。

ここで、第１電極１１の外部に露出する部分の表面である第１外表面及び第２電極１２の外部に露出する部分の表面である第２外表面のそれぞれの表面積の和に対する、第２外表面の表面積の比率が、４０％以上かつ６０％以下であることが好ましく、４５％以上かつ５５％以下であることがさらに好ましい。なお、第１外表面は、第１電極１１の外部に露出している部分であり、第１電極１１の第１境界面１１２及び第１接続面１１１以外の表面部分である。また第２外表面は、第２電極１２の外部に露出している部分であり、第２電極１２の第２境界面１２５、第２接続面１２２及び配置面１２１以外の表面部分である。

本実施形態では、組み合された第１電極１１と第２電極１２とを含むＬＤモジュール１は、図１Ａ及び図２に示すように、側面１６と、配置面１２１と、配置面１２１と例えば平行に対向する天面１７と、ＬＤチップ４から光が出射される出射面１８と、を有する。側面１６は、配置面１２１及び出射面１８の一部である第１前面１８１（後述する）に対して例えば垂直である。また出射面１８の一部である第１前面１８１は、天面１７及び配置面１２１に対して例えば直交する。

側面１６は、第１電極１１が有する第１側面１６１と、第２電極１２が有する第２側面１６２と、を含む。

天面１７は、第１電極１１が有する第１天面１７１と、第２電極１２が有する第２天面１７２を含む。ここで、天面１７は配置面１２１と対向する。すなわち、第１天面１７１及び第２天面１７２は配置面１２１と対向する。換言すると、第２電極１２は、配置面１２１と対向する第２天面１７２を有する。これにより、ＬＤモジュール１の天面１７から、第１電極１１及び第２電極１２のそれぞれに対する電気的な接続を行うことができる。

出射面１８は、第１電極１１が有する第１前面１８１と、第２電極１２が有する第２前面１８２と、を含む。ここで、第１前面１８１及び第２前面１８２の間から第１境界層６１に配置されたＬＤチップ４の発光面４３が露出する。なお本実施形態では、第２前面１８２は第１前面１８１に対して傾きを有しているが、第１前面１８１と第２前面１８２とは平行であってもよい。

（２．２）筐体
図３に示すように、筐体５は、ＬＤモジュール１の配置面１２１に対向した取付面５１を有し、例えばアルミナなどの高熱伝導性材料でできた熱伝導シート１９を介して取付面５１が配置面１２１に沿うようにＬＤモジュール１が設置される。また、筐体５にはＬＤモジュール１を冷却するための冷却システムが設けられていることが望ましい。ＬＤモジュール１の冷却システムは、例えば筐体５内部に設けられた水冷システム５２によって実現される。水冷システム５２は、例えば筐体５の内部に設けられた流路に冷却水を流すことによって、ＬＤモジュール１の冷却を行う。なお、冷却システムは筐体５の外部に設置されてもよい。また、冷却システムに用いられる冷却媒体は水に限らず、他の液体や、気体であってもよい。

（２．３）第１コリメートレンズ
図５に示すように、第１コリメートレンズ７１は、例えば、入射面７１１が平面であり、出射面７１２がＺ軸方向にのみ曲率を有する曲面である、ガラス若しくは透明性を有する合成樹脂（アクリル樹脂など）製のシリンドリカルレンズである。なお、ＬＤモジュール１が備えるＬＤチップ４からの出射光９の光軸Ａｘ１の方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向とそれぞれ直交する方向をＸ軸方向及びＺ軸方向とする。本実施形態では、第１コリメートレンズ７１の入射面７１１が出射光９の光軸Ａｘ１と垂直となるように、第１コリメートレンズ７１が設置される。

出射光９は、出射面１８から露出するＬＤチップ４の発光面４３から出射され、第１コリメートレンズ７１の入射面７１１に入射する。このとき、「（２．１）ＬＤモジュール」で述べたように、Ｚ軸方向が、例えばレーザ光である出射光９の速軸方向ＡＦ１となり、Ｘ軸方向が出射光９の遅軸方向ＡＳ１となる。

第１コリメートレンズ７１は、出射光９の速軸方向ＡＦ１において、出射光９を光軸Ａｘ１に対して平行化し、速軸方向ＡＦ１における出射光９の広がりを抑制する。なお、第１コリメートレンズ７１は、出射光９の遅軸方向ＡＳ１への広がりには影響をほとんど及ぼさない。このように、出射光９は第１コリメートレンズ７１を通して、速軸方向ＡＦ１における広がりが抑制された第１の光２０として出射面７１２から出射される。このとき本実施形態では、第１の光２０の光軸は、例えば出射光９の光軸Ａｘ１上にある。なお第１の光２０の光軸は光軸Ａｘ１と異なっていてもよい。つまり第１コリメートレンズ７１が、例えば光の光軸方向の変更等の、光の平行化以外の機能を有していてもよい。

（２．４）ツイストレンズ
図３及び図５に示すように、ツイストレンズ８は、例えば、光軸Ａｘ１方向に、第１コリメートレンズ７１と並んで設置される。ツイストレンズ８は、例えば、入射面８１及び出射面８２を有する、ガラス若しくは透明性を有する合成樹脂（アクリル樹脂など）製のレンズである。ツイストレンズ８は、Ｚ軸方向に対して４５度傾いた状態の複数のシリンドリカルレンズの集合体である。ツイストレンズ８は、例えばＸ軸方向の寸法がＺ軸方向及びＹ軸方向の寸法よりも長い四角柱状に形成されている。

図５に示すように、ツイストレンズ８は、第１コリメートレンズ７１の出射面７１２から出射される第１の光２０の偏光方向を例えば９０度回転させる。具体的には、ツイストレンズ８は、入射面８１から入射した第１の光２０の速軸方向ＡＦ１の振幅と遅軸方向ＡＳ１の振幅とを入れ替えた第２の光２１を出射面８２から出射する。これにより、第１コリメートレンズ７１によって速軸方向ＡＦ１において平行化された第１の光２０は、ツイストレンズ８を通過することによって、速軸方向ＡＦ２において平行化された第２の光２１となる。また第１の光２０の遅軸方向ＡＳ１における広がりは、ツイストレンズ８を通過した後も、遅軸方向ＡＳ２における第２の光２１の広がりとして残存する。つまり、ツイストレンズ８を通過した第２の光２１は、遅軸方向ＡＳ２においては広がりを有し、速軸方向ＡＦ２においては平行化された光となる。このとき本実施形態では、第２の光２１の光軸は、例えば出射光９の光軸Ａｘ１上にある。なお第２の光２１の光軸は光軸Ａｘ１と異なっていてもよい。つまりツイストレンズ８が、例えば光の光軸方向の変更等の、光の偏光方向の回転以外の機能を有していてもよい。

（２．５）第２コリメートレンズ
図３及び図５に示すように、第２コリメートレンズ７２は、例えば、光軸Ａｘ１方向に、ツイストレンズ８と並んで設置される。第２コリメートレンズ７２は、例えば、入射面７２１が平面であり、出射面７２２がＺ軸方向にのみ曲率を有する曲面である、ガラス若しくは透明性を有する合成樹脂（アクリル樹脂など）製のシリンドリカルレンズである。

図５に示すように、第２コリメートレンズ７２の入射面７２１は、ツイストレンズ８の出射面８２と対向しており、ツイストレンズ８を通過した第２の光２１が第２コリメートレンズ７２の入射面７２１に入射する。

第２コリメートレンズ７２は、ツイストレンズ８の出射面８２から出射される第２の光２１を、遅軸方向ＡＳ２において、光軸Ａｘ１に対して平行化し、第２の光２１の遅軸方向ＡＳ２における広がりを抑制する。第２の光２１は第２コリメートレンズ７２を通過して、出射面７２２から第３の光２２として出射される。すなわち、第３の光２２は、速軸方向ＡＦ２及び遅軸方向ＡＳ２の広がりを抑制された平行光である。このとき本実施形態では、第３の光２２の光軸は、例えば光軸Ａｘ１上にある。なお第３の光２２の光軸は光軸Ａｘ１と異なっていてもよい。つまり第２コリメートレンズ７２が、例えば光の光軸方向の変更等の、光の平行化以外の機能を有していてもよい。

（２．６）集束光学系
図３～図５に示すように、光学デバイス２が備える例えば３つのＬＤモジュール１のそれぞれが備える第２コリメートレンズ７２から、第３の光２２が出射される。３つの第２コリメートレンズ７２からそれぞれ出射される第３の光２２は、例えば集束光学系２３によって集光される。そして、３つの第３の光２２を集光した第４の光２４が、光学デバイス２から出射される。なお、集束光学系２３は、例えば、回折格子などを用いて第３の光２２を集光するように構成されているが、集束光学系２３の構成は回折格子に限定されず適宜変更が可能である。

（３）動作例
図３～図５に示すように、ＬＤモジュール１からの出射光９は、第１コリメートレンズ７１、ツイストレンズ８及び第２コリメートレンズ７２を順に通過し、速軸方向ＡＦ２及び遅軸方向ＡＳ２において平行化された第３の光２２として第２コリメートレンズ７２から出射される。

図４に示すように、光学デバイス２が備える例えば３つの第２コリメートレンズ７２のそれぞれから出射される第３の光２２は集束光学系２３によって集光される。そして、集束光学系２３によって集光された第４の光２４が、光学デバイス２から出射される。

熱加工機３には光学デバイス２が例えば４つ設けられており、４つの光学デバイス２のそれぞれから出射される第４の光２４は、例えばコンバイナ２５によって集光される。そして、第４の光２４を集光した第５の光２６がプロセスファイバ２７を通過し、加工ヘッド２８から対象物に対して出射され、対象物に対する熱加工に利用される。

（４）変形例
以下、上記実施形態の変形例について説明する。ただし上記実施形態と共通する構成要素については同じ参照符号を付して、適宜その説明を省略する。また、以下に説明する変形例の各構成は、上記実施形態で説明した各構成と適宜組み合わせて適用可能である。

（４．１）変形例１
上記実施形態のＬＤモジュール１では、第１境界面１１２の平面部分１１２２及び第２境界面１２５の平面部分１２５２のそれぞれと、配置面１２１とがなす角度θ３は０度以上かつ９０度未満である。一方、変形例１のＬＤモジュール１では、図６に示すように、第１境界面１１２の平面部分１１２２及び第２境界面１２５の平面部分１２５２のそれぞれと、配置面１２１とがなす角度θ３が９０度である点で、上記の実施形態と相違する。

変形例１のＬＤモジュール１では、上記実施形態のＬＤモジュール１と比較して、第１電極１１の第１外表面及び第２電極１２の第２外表面のそれぞれの表面積の和に対する、第２外表面の表面積の比率をより大きくすることができる。これにより、変形例１のＬＤモジュール１は、ＬＤチップ４に生じた熱をより効率的に第２電極１２から放熱することができる。

（４．２）変形例２
本変形例２では、図７に示すように、ＬＤチップ４が配置面１２１に対して平行である点で実施形態及び変形例１とは異なる。つまり、本変形例２では、ＬＤチップ４の第１面４１及び第２面は、配置面１２１に対して平行である。

（４．３）その他の変形例
以下、実施形態のその他の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

第１電極１１が有する第１境界面１１２は、接続部分１１２１以外が曲面であってもよい。また第２電極１２が有する第２境界面１２５は、接続部分１２５１が曲面であってもよい。

第２電極１２は、配置面１２１と対向する第２天面１７２を有さなくてもよい。この場合、第１電極１１が有する第１天面１７１がＬＤモジュール１の天面１７となる。

上記実施形態ではＬＤチップ４は赤外線を含む光を出射するが、可視光を出射するものでもよいし、紫外線を出射するものでもよい。

ＬＤモジュール１は熱加工機３以外の用途に使用されてもよい。例えば、ＬＤモジュール１は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る装置、又は対象物に紫外線を照射して殺菌処理を行う装置等に使用されてもよい。

上記実施形態の光学デバイス２が備えるＬＤモジュール１、第１コリメートレンズ７１、ツイストレンズ８、第２コリメートレンズ７２及び集束光学系２３の配置位置、順番などの構成は一例に過ぎず、適宜変更されてもよい。

（５）まとめ
以上述べたように、第１の態様に係るＬＤモジュール（１）は、光を出射するＬＤチップ（４）と、第１電極（１１）と、第２電極（１２）と、を備える。第１電極（１１）は、ＬＤチップ（４）の第１面（４１）と電気的に接続される。第２電極（１２）は、第２面（４２）と電気的に接続される。第２面（４２）は、第１面（４１）と対向するＬＤチップ（４）の面である。第２電極（１２）のＬＤチップ（４）の第２面（４２）と電気的に接続される面と反対側の面が、筐体（５）に配置される配置面（１２１）となる。第２電極（１２）の少なくとも一部は、第１面（４１）を含む面（４１１）を基準として、第２面（４２）と反対方向の領域に位置する。

この態様によれば、ＬＤチップ（４）に生じた熱を第２電極（１２）から効率的に放熱することができる。

第２の態様に係るＬＤモジュール（１）では、第１の態様において、第１電極（１１）の外部に露出する部分の表面である第１外表面及び第２電極（１２）の外部に露出する部分の表面である第２外表面のそれぞれの表面積の和に対する、第２外表面の表面積の比率が、４０％以上かつ６０％以下である。

この態様によれば、ＬＤチップ（４）に生じた熱を第２電極（１２）から効率的に放熱することができる。

第３の態様に係るＬＤモジュール（１）では、第１又は第２の態様において、第１電極（１１）及び第２電極（１２）は、絶縁層（１５）を介して互いに対向する第１境界面（１１２）及び第２境界面（１２５）をそれぞれ有する。第１境界面（１１２）の少なくとも一部及び第２境界面（１２５）の少なくとも一部のそれぞれと、配置面（１２１）とがなす角度（θ３）は０度以上かつ９０度以下である。

この態様によれば、第１電極（１１）の表面である第１外表面及び第２電極（１２）の表面である第２外表面のそれぞれの表面積の和に対する、第２外表面の表面積の比率を大きくすることができる。

第４の態様に係るＬＤモジュール（１）では、第３の態様において、第１境界面（１１２）及び第２境界面（１２５）の少なくとも一方は、曲面を含む。

この態様によれば、第１境界面（１１２）と第２境界面（１２５）との間に設置される絶縁層（１５）に掛かる応力を低減することができる。

第５の態様に係るＬＤモジュール（１）では、第３又は第４の態様において、絶縁層（１５）はシート状の絶縁部材である。

この態様によれば、第１境界面（１１２）と第２境界面（１２５）とを絶縁することができる。

第６の態様に係るＬＤモジュール（１）では、第３～第５のいずれかの態様において、第１境界面（１１２）の少なくとも一部及び第２境界面（１２５）の少なくとも一部のそれぞれと、配置面（１２１）とがなす角度（θ３）は０度以上かつ９０度未満である。

この態様によれば、第１電極（１１）の表面である第１外表面及び第２電極（１２）の表面である第２外表面のそれぞれの表面積の和に対する、第２外表面の表面積の比率を大きくすることができる。

第７の態様に係るＬＤモジュール（１）では、第３～第５のいずれかの態様において、第１境界面（１１２）の少なくとも一部及び第２境界面（１２５）の少なくとも一部のそれぞれと、配置面（１２１）とがなす角度は９０度である。

この態様によれば、第１電極（１１）の表面である第１外表面及び第２電極（１２）の表面である第２外表面のそれぞれの表面積の和に対する、第２外表面の表面積の比率を大きくすることができる。

第８の態様に係るＬＤモジュール（１）では、第１～第７のいずれかの態様において、第２電極（１２）は、配置面（１２１）と対向する面を有する。

第９の態様に係る光学デバイス（２）は、第１～第８のいずれかの態様のＬＤモジュール（１）と、筐体（５）と、コリメートレンズ（７）と、ツイストレンズ（８）と、を備える。筐体（５）には、ＬＤモジュール（１）が配置される。コリメートレンズ（７）は、光の一方向における広がりを抑制する。ツイストレンズ（８）は、光の偏光方向を回転させる。

この態様によれば、ＬＤモジュール（１）から出射される出射光（９）の広がりを抑制することができる。

第１０の態様に係る熱加工機（３）は、第９の態様の光学デバイス（２）を備える。

この態様によれば、溶接などの用途に使用される、光学デバイス（２）を有する熱加工機（３）の構成を実現できる。

なお、第２～第８の態様はＬＤモジュール（１）に必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。

１ ＬＤモジュール
２ 光学デバイス
３ 熱加工機
４ ＬＤチップ
５ 筐体
７ コリメートレンズ
８ ツイストレンズ
９ 出射光
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１５ 絶縁層
４１ 第１面
４２ 第２面
１１２ 第１境界面
１２１ 配置面
１２５ 第２境界面
４１１ 面
θ３ 角度

Claims (10)

1. 光を出射するＬＤチップと、
   前記ＬＤチップの第１面と電気的に接続される第１電極と、
   前記ＬＤチップの前記第１面と対向する第２面と電気的に接続される第２電極と、を備え、
   前記第２電極の前記ＬＤチップの前記第２面と電気的に接続される面と反対側の面が、筐体に配置される配置面となり、
   前記第２電極の少なくとも一部は、前記第１面を含む面を基準として、前記第２面と反対方向の領域に位置する
   ＬＤモジュール。
2. 前記第１電極の外部に露出する部分の表面である第１外表面及び前記第２電極の外部に露出する部分の表面である第２外表面のそれぞれの表面積の和に対する、前記第２外表面の表面積の比率が、４０％以上かつ６０％以下である
   請求項１に記載のＬＤモジュール。
3. 前記第１電極及び前記第２電極は、絶縁層を介して互いに対向する第１境界面及び第２境界面をそれぞれ有し、
   前記第１境界面の少なくとも一部及び前記第２境界面の少なくとも一部のそれぞれと、前記配置面とがなす角度は０度以上かつ９０度以下である
   請求項１又は２に記載のＬＤモジュール。
4. 前記第１境界面及び前記第２境界面の少なくとも一方は、曲面を含む、
   請求項３に記載のＬＤモジュール。
5. 前記絶縁層はシート状の絶縁部材である
   請求項３又は４に記載のＬＤモジュール。
6. 前記第１境界面の少なくとも一部及び前記第２境界面の少なくとも一部のそれぞれと、前記配置面とがなす角度は０度以上かつ９０度未満である
   請求項３～５のいずれか１項に記載のＬＤモジュール。
7. 前記第１境界面の少なくとも一部及び前記第２境界面の少なくとも一部のそれぞれと、前記配置面とがなす角度は９０度である
   請求項３～５のいずれか１項に記載のＬＤモジュール。
8. 前記第２電極は、前記配置面と対向する面を有する
   請求項１～７のいずれか１項に記載のＬＤモジュール。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載のＬＤモジュールと、
   前記ＬＤモジュールが配置される前記筐体と、
   光の一方向における広がりを抑制するコリメートレンズと、
   光の偏光方向を回転させるツイストレンズと、を備える
   光学デバイス。
10. 請求項９に記載の光学デバイスを備える
    熱加工機。

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