JP2023161108A - レーザ光源およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学部材の位置合わせを容易にするレーザ光源およびその製造方法を提供する。【解決手段】レーザ光源は、上面および下面を有する基板と、基板の上面によって支持され、レーザ光を出射する、１または複数の半導体レーザ素子と、レーザ光を反射または透過する複数の光学部材と、基板に固定され、複数の光学部材の少なくとも１つを支持する、支持部材と、複数の光学部材の少なくとも１つと支持部材との間に位置し、複数の光学部材の少なくとも１つと支持部材とを接合する接合層と、を備える。支持部材の熱伝導率は、基板の熱伝導率よりも低い。【選択図】図１

Description

本開示は、複数の光学部材を備えるレーザ光源およびその製造方法に関する。

半導体レーザ素子が実装される基板上に光学部材を接合する技術が開発されている。特許文献１には、半導体レーザアレイと集光レンズとをヒートシンク上に配置した装置が記載されている。ヒートシンクには、集光レンズの底面に向けて貫通する接着剤充填孔が形成されている。

特開２００２－３１４１８８号公報

本開示の実施形態は、光学部材の位置合わせを容易にするレーザ光源およびその製造方法を提供する。

本開示のレーザ光源は、ある実施形態において、上面および下面を有する基板と、前記基板の前記上面によって支持され、レーザ光を出射する、１または複数の半導体レーザ素子と、前記レーザ光を反射または透過する複数の光学部材と、前記基板に固定され、前記複数の光学部材の少なくとも１つを支持する、支持部材と、前記複数の光学部材の前記少なくとも１つと前記支持部材との間に位置し、前記複数の光学部材の前記少なくとも１つと前記支持部材とを接合する接合層と、を備える。前記支持部材の熱伝導率は、前記基板の熱伝導率よりも低い。

本開示のレーザ光源の製造方法は、ある実施形態において、レーザ光を出射する、１または複数の半導体レーザ素子を準備する工程と、前記レーザ光を反射または透過する複数の光学部材を準備する工程と、上面および下面を有する基板、および、前記複数の光学部材の少なくとも１つを支持する支持部材であって、前記基板に固定され、前記基板の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する支持部材、を有する基体を準備する工程と、硬化前の接合材を介して前記複数の光学部材の少なくとも１つを前記支持部材上に配置する工程と、前記接合材を加熱して前記接合材を硬化させ、前記接合材から接合層を形成する工程と、を含む。

本開示によるレーザ光源およびその製造方法の実施形態によれば、光学部材の位置合わせが容易になる。

図１は、本開示の第１実施形態に係るレーザ光源の斜視図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面線におけるレーザ光源の断面図である。 図３は、第１実施形態に係るレーザ光源のキャップを分離した状態における斜視図である。 図４は、第１実施形態に係るレーザ光源からキャップを除いた状態における上面図である。 図５は、第１実施形態における基体の断面図である。 図６は、第１実施形態における基体の裏面を示す下面図である。 図７は、第１実施形態において基板に支持部材が載った状態の断面図である。 図８は、第１実施形態において基板上の支持部材に光学部材が接合された状態の断面図である。 図９は、第１実施形態において支持部材上に光学部材を接合する前の状態を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本開示の第２実施形態において基板および支持部材上に光学部材を接合する前の状態を模式的に示す斜視図である。 図１１は、本開示の第３実施形態において１個の支持部材上に光学部材を接合する前の状態を模式的に示す斜視図である。 図１２は、本開示の第４実施形態において２個の支持部材上に２種類の異なる光学部材を接合した状態を模式的に示す斜視図である。 図１３は、第４実施形態に係るレーザ光源の変形例を模式的に示す断面図である。 図１４Ａは、各実施形態で採用可能な支持部材の構成例を模式的に示す断面図である。 図１４Ｂは、各実施形態で採用可能な支持部材の他の構成例を模式的に示す断面図である。 図１４Ｃは、各実施形態で採用可能な支持部材の更に他の構成例を模式的に示す断面図である。 図１４Ｄは、各実施形態で採用可能な支持部材の更に他の構成例を模式的に示す断面図である。

本明細書又は特許請求の範囲において、三角形、四角形などの多角形は、数学的に厳密な意味の多角形に限定されず、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含むものとする。また、多角形の隅（辺の端）に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本明細書及び特許請求の範囲で記載される“多角形”に含まれる。

多角形に限らず、台形や円形や凹凸など、特定の形状を表す言葉についても同様である。その形状を形成する各辺を扱う場合も同様である。つまり、ある辺において、隅や中間部分に加工が施されていたとしても、“辺”には加工された部分も含まれる。部分的な加工のない“多角形”や“辺”を、加工された形状と区別する場合は“厳密な”を付して、例えば、“厳密な四角形”などと記載するものとする。

本明細書又は特許請求の範囲において、ある名称によって特定される要素が複数あり、それぞれの要素を区別して表現する場合に、要素のそれぞれの頭に“第１”、“第２”などの序数詞を付記することがある。例えば、請求項では「半導体レーザ素子が基板上に配されている」と記載されている場合、明細書中において「第１半導体レーザ素子と第２半導体レーザ素子とが基板上に配列されている」と記載されることがある。第１”及び“第２”の序数詞は、単に２個の半導体レーザ素子を区別するために使用されている。これらの序数詞の順序に特別の意味はない。同一の序数詞が付された要素名が、明細書と特許請求の範囲との間で、同一の要素を指さない場合がある。例えば、明細書において“第１半導体レーザ素子”、“第２半導体レーザ素子”、“第３半導体レーザ素子”の用語で特定される要素が記載されている場合、特許請求の範囲における“第１半導体レーザ素子”及び“第２半導体レーザ素子”が、明細書における“第１半導体レーザ素子”及び“第３半導体レーザ素子”に相当することがある。また、特許請求の範囲に記載された請求項１において、“第１半導体レーザ素子”の用語が使用され、“第２半導体レーザ素子”の用語が使用されていない場合、請求項１に係る発明は、１個の半導体レーザ素子を備えていればよく、その半導体レーザ素子は、明細書中の“第１半導体レーザ素子”に限定されず、“第２半導体レーザ素子”又は“第３半導体レーザ素子”であり得る。

本明細書又は特許請求の範囲において、特定の方向又は位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。それらの用語は、参照した図面における相対的な方向又は位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向又は位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。

図面に示される要素又は部材の寸法、寸法比率、形状、配置間隔等は、わかり易さのために誇張されている場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。実施形態は、本発明の技術思想が具体化されたものではあるが、本発明を限定するものではない。実施形態の説明で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。以下の説明において、同一の名称、符号によって特定される要素は、同一又は同種の要素であり、それらの要素について重複した説明を省略することがある。

第１実施形態
第１実施形態に係るレーザ光源１０００を説明する。図１は、第１実施形態に係るレーザ光源１０００の斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面線におけるレーザ光源１０００の断面図である。図３は、第１実施形態に係るレーザ光源１０００のキャップ６０を分離した状態における斜視図である。

本実施形態におけるレーザ光源１０００は、上面１０Ａおよび下面１０Ｂを有する基板１０と、基板１０の上面１０Ａによって支持された３個の半導体レーザ素子（レーザダイオード）２０とを備えている。３個の半導体レーザ素子２０は、それぞれ、レーザ光を出射する。図示される例において、半導体レーザ素子２０は端面出射型である。半導体レーザ素子２０は面発光型であってよい。基板１０の上面１０Ａに支持される半導体レーザ素子２０の個数は３個に限られず、１または２個であってもよいし、４個以上であってもよい。

本実施形態では、基板１０の側面が枠体１２に囲まれている。枠体１２は、基板１０の側面以外の部分、例えば上面１０Ａの一部を覆っていてもよい。以下、基板１０と枠体１２の組合せ構造物を「基体」と称し、参照符号「１４」を与える。

レーザ光源１０００は、レーザ光を反射または透過する３個の光学部材３０と、３個の光学部材３０のそれぞれを支持する３個の支持部材４０を更に備える。光学部材３０の例は、レンズ、ミラー、ビームスプリッタ、その他の光学部品である。本実施形態では、半導体レーザ素子２０の個数に等しい個数の光学部材３０が、対応する半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。この例において、半導体レーザ素子２０の個数と光学部材３０の個数は等しい。後述するように、１個の半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光を複数の光学部材３０が透過または反射してもよい。

支持部材４０は、基板１０に固定されている。レーザ光源１０００は、図２に示されるように、光学部材３０と支持部材４０との間に位置する接合層５０を備え、接合層５０が光学部材３０と支持部材４０とを接合している。支持部材４０の熱伝導率は、基板１０の熱伝導率よりも低い。支持部材４０の働きについては、後述する。

第１実施形態に係るレーザ光源１０００は、半導体レーザ素子２０および光学部材３０を覆うキャップ６０を備えている。キャップ６０は、基体１４に対して固定される。より詳細には、第１実施形態において、キャップ６０は枠体１２に接合されており、キャップ６０は、枠体１２を介して基板１０に固定されている。キャップ６０は、直接に基板１０に接合されていてもよい。キャップ６０は、複数の光学部材３０によって反射されるレーザ光、または複数の光学部材３０を透過するレーザ光を通す透光性領域６２を有する。

キャップ６０および基体１４は、半導体レーザ素子２０および複数の光学部材３０を気密に封止するパッケージとして機能する。以下、キャップ６０と基体１４の組合せ構造物を「パッケージ」と称し、参照符号「１００」を与える。

以下、レーザ光源１０００の各要素の構成例をより詳細に説明する。

＜キャップの構成例＞
本実施形態におけるパッケージ１００は、図３に示されるように、半導体レーザ素子２０および光学部材３０が実装された基体１４、および基体１４に接合されるキャップ６０を備える。図示される例において、キャップ６０の下端は、基体１４における枠体１２の上面に接合される。パッケージ１００は、パッケージ１００の内部に配置された半導体レーザ素子２０および光学部材３０などの、素子または部材を気密に封止することができる。

キャップ６０は、基板１０上の半導体レーザ素子２０および光学部材３０を覆っている。図示される例において、キャップ６０は、平坦な上面部６０Ａおよび４つの側壁部６０Ｂを有している。キャップ６０の概略的な形状は、上下が反転した箱の形状を有している。キャップ６０の上面部６０Ａは、上面視において長方形の形状を有しており、その長方形の４つの辺は、それぞれ、４つの側壁部６０Ｂに連結されている。４つの側壁部６０Ｂは、それぞれ、上面部６０Ａに対して直交している。

キャップ６０の側壁部６０Ｂは、基板１０の上面１０Ａにおける素子または部材が配置される領域の外側に位置し、上面１０Ａよりも上方に延びている。上面１０Ａに配置された素子または部材は、側壁部６０Ｂに囲まれる。キャップ６０の上面部６０Ａは、基板１０の上面１０Ａに対向する位置にあり、側壁部６０Ｂの上端に接続している。

第１実施形態に係るレーザ光源１０００において、キャップ６０の透光性領域６２は、キャップ６０の側壁部６０Ｂに位置している。透光性領域６２はキャップ６０の上面部６０Ａに位置していてもよい。

キャップ６０の透光性領域６２における光出射側の表面は「光取出面」として機能する。本実施形態における「光取出面」は、キャップ６０の側壁部６０Ｂにおける外側面の一部である。本実施形態において、透光性領域６２は基板１０の上面１０Ａに対して垂直である。透光性領域６２は、上面１０Ａに対して傾斜していてもよい。

「透光性領域」は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の透過率が８０％以上である領域であると定義される。キャップ６０は、半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光が入射する部分以外の部分で透光性を有している必要はない。具体的には、光取出面として機能する面以外の面は、透光性を有しない材料から形成されていてもよい。

キャップ６０は、例えば、ガラス、プラスチック、石英などの透光性材料から成形又はエッチングなどの加工技術を利用して作製され得る。キャップ６０は、同一の材料または異なる材料から上面部６０Ａおよび側壁部６０Ｂを形成し、これらを接合して形成してもよい。例えば、上面部６０Ａは単結晶または多結晶シリコンから形成され、側壁部６０Ｂの一部または全部はガラスから形成されていてもよい。

パッケージ１００は、平板形状の基体１４と箱状のキャップ６０とを組み合わせて形成される形態に限定されない。例えば、基体１４が上面の開放された箱形状を有し、キャップ６０が平板形状をする蓋部材であってよい。また、上面視において、パッケージ１００の外形は、矩形である必要はなく、例えば、四角形以外の多角形または円形などであってもよい。

本実施形態では、パッケージ１００の内部の封止空間に、半導体レーザ素子２０を支持するサブマウント８０が配置されている。この例において、半導体レーザ素子２０は、サブマウント８０のような部材を介して基板１０の上面１０Ａに支持されている。サブマウント８０は不可欠の要素ではない。半導体レーザ素子２０を基板１０の上面１０Ａに接合してもよい。本開示の実施形態では、このようにして、１また複数の半導体レーザ素子２０が基板１０の上面１０Ａに支持される。パッケージ１００の内部の封止空間には、これらの素子以外に、例えば、保護素子、温度測定素子、および複数の配線が配置され得る。パッケージ１００は、封止空間内の素子と外部との電気的な接続を図るための、キャップ６０の内側に位置する複数の電気導通領域を有する。複数の電気導通領域は、例えば、枠体１２の内部に設けられた配線パターンまたはビアを介して、キャップ６０の外側に位置する配線領域と電気的に接続され得る。配線領域は、枠体１２の上面、下面、または側面に設けられた電気端子に接続され得る。

＜基体の構成例＞
まず、図４から図６を参照して、基体１４の構成例を詳細に説明する。図４は、第１実施形態に係るレーザ光源１０００からキャップ６０を除いた状態における上面図である。図５は、基体１４の断面図である。図６は、基体１４の裏面を示す下面図である。

基体１４は、基板１０と枠体１２とを含む。枠体１２は、基板１０の側面を囲む枠の構造を有しており、枠体１２の一部が基板１０の上面１０Ａの一部を覆っている。本実施形態において、基板１０の上面１０Ａは、半導体レーザ素子２０が配置される第１領域１１０と、支持部材４０が配置される第２領域１２０と、を含む。図４に示される例では、第１領域１１０には、それぞれが１個の半導体レーザ素子２０を載せた３個のサブマウント８０が配置されている。第２領域１２０には、それぞれが１個の光学部材３０を載せた３個の支持部材４０が配置されている。

基板１０は、例えば銅などの金属、ダイヤモンド粒子／金属マトリクス複合材料、およびグラファイトから選択された１または複数の材料から形成され得る。このような基板１０の熱伝導率は、例えば３００Ｗ／ｍＫ以上である。これに対して、支持部材４０は、基板１０の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する材料から形成される。熱伝導性に優れた基板１０は、半導体レーザ素子２０が動作時に発する熱を伝導し、基板１０の下面１０Ｂが熱的に接するヒートシンクなどの放熱体に逃がす機能を発揮する。

支持部材４０の材料の例は、ガラス、セラミック、金属、およびこれらの材料を組み合わせた複合材料を含む。このような支持部材４０の熱伝導率は、例えば、材料がガラスの場合、０．５～１．１Ｗ／ｍＫであり得る。セラミックから形成された支持部材４０の熱伝導率は、例えば、１．０～１５０Ｗ／ｍＫである。一般に、電気的絶縁性の高い材料は熱伝導性が低いため、支持部材４０は、電気的絶縁性を有していることが望ましい。しかし、基板１０の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有していれば、支持部材４０の一部または全体が導電性を有していてもよい。例えば、導電性を有するコバール（Ｋｏｖａｒ）の熱伝導率は、約１７Ｗ／ｍＫであり、金属のなかでは比較的低い。コバールの熱膨張率は、金属のなかでは相対的に低いため、コバールから支持部材４０を形成することにより、支持部材４０と光学部材３０との間の熱膨張率の差を小さくすることができる。よって、支持部材４０を金属から形成する場合は、金属としてコバールを用いることが好ましい。支持部材４０の上面において光学部材３０が接合される領域には、接合層５０の下に接合のための金属膜が設けられ得る。

枠体１２は、セラミックを主材料とする部材であり得る。枠体１２の主材料となるセラミックの例は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素などを含む。枠体１２は、配線パターンおよびビアなどの金属部材を含んでいてもよい。また、キャップ６０の下端に接合される枠体１２の表面領域には、接合のための金属膜が設けられ得る。枠体１２の材料は支持部材４０の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。半導体レーザ素子２０が発する熱を外部に逃がすという放熱性の観点から、枠体１２は、支持部材４０よりも高い熱伝導率を有していることが好ましい。

図５に示されるように、基板１０は、第１領域１１０に位置する凸部１０Ｃを有している。このため、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第１領域１１０の高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さ位置よりも高い。また、基板１０の上面１０Ａにおける第２領域１２０は、凹部１０Ｄを有し、凹部１０Ｄに支持部材４０の少なくとも一部が収容されている。

本実施形態において、複数の半導体レーザ素子２０は、図４に示されるように、第１レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子２０Ａと、第２レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子２０Ｂと、第３レーザ光を出射する第３半導体レーザ素子２０Ｃとを含む。また、複数の光学部材３０は、第１レーザ光を反射または透過する第１光学部材３０Ａと、第２レーザ光を反射または透過する第２光学部材３０Ｂと、第３レーザ光を反射または透過する第３光学部材３０Ｃとを含む。支持部材４０は、第１光学部材３０Ａを支持する第１部分４０Ａと、第２光学部材３０Ｂを支持する第２部分４０Ｂと、第３光学部材３０Ｃを支持する第３部分４０Ｃと、を含む。そして、図４の例において、第１部分４０Ａ、第２部分４０Ｂ、および第３部分４０Ｃは、互いに隙間をあけて配置されている。

図６には、参考のため、基板１０の上面１０Ａにおける第１領域１１０および第２領域１２０が破線によって示されている。基板１０の下面１０Ｂは、全体として、ヒートシンクなどに熱的に接触しやすいように平坦である。基板１０の下面１０Ｂの周囲には枠体１２の下面が存在している。

以下、図７および図８を参照して、基板１０の凸部１０Ｃおよび凹部１０Ｄの役割を説明する。図７は、基板１０に支持部材４０が載った状態の断面図であり、図８は、その支持部材４０に光学部材３０が接合された状態の断面図である。図８では、半導体レーザ素子２０が接合されたサブマウント８０が基板１０に接合された状態も示されている。

図７に示されるように、支持部材４０は、光学部材３０に接合層５０を介して接合される支持面４０Ｓを有する。支持面４０Ｓには、硬化前の接合材５２が設けられる。接合材５２は、加熱用レーザ光の照射を受けると、硬化して接合層５０に変化する。図７の例において、上面１０Ａの第２領域１２０と支持面４０Ｓとは同一平面上にある。言い換えると、基板１０の下面１０Ｂに対する支持面４０Ｓの高さは、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さに等しい。しかし、基板１０の下面１０Ｂに対する支持面４０Ｓの高さは、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さに比べて大きくてもよいし、小さくてもよい。図示される例において、支持部材４０の支持面４０Ｓは平坦である。しかし、支持面４０Ｓは、光学部材３０の下面の形状に整合する形状を有していればよく、平坦である必要はない。

基板１０の凸部１０Ｃは、図８に示されるように、半導体レーザ素子２０の光出射端面の位置を持ち上げている。このため、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の光軸の高さは、光学部材３０の高さ方向における中央に整合しやすくなる。凸部１０Ｃの高さ、すなわち、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第１領域１１０の高さは、光学部材３０の高さに応じて決定される。

図８に示されるように、光学部材３０と支持部材４０とは接合層５０によって接合される。この接合層５０は、図７に示される接合材５２がレーザ光の照射を受けて硬化した部材である。基板１０の上面１０Ａにおける第２領域１２０に位置する凹部１０Ｄは、支持部材４０の少なくとも一部を収容することにより、支持部材４０を基板１０に固定しやすくなる。支持部材４０は、接着剤などによって基板１０の上面１０Ａに固定される。

支持部材４０の厚さが凹部１０Ｄの深さよりも大きくなると、基板１０の下面１０Ｂに対する支持部材４０の支持面４０Ｓの高さ位置が上昇する。前述したように、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第１領域１１０の高さを増加させることによる効果を得たい場合、基板１０の下面１０Ｂに対する支持部材４０の支持面４０Ｓの高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第１領域１１０の高さ位置よりも低く設定される。

なお、半導体レーザ素子２０と光学部材３０との配置関係は、図示される例に限定されず、凸部１０Ｃを設けることは不可欠ではない。言い換えると、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第１領域１１０の高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さ位置よりも高いことは必須ではない。

＜支持部材の働き＞
図９は、本実施形態において複数の支持部材４０のそれぞれに光学部材３０を接合する前の状態を模式的に示す斜視図である。

複数の光学部材３０を支持部材４０に接合するとき、それぞれの光学部材３０と支持部材４０との間に位置する接合材５２に対して、例えば、加熱のためのレーザ光の照射が順番に行われ得る。このような加熱用レーザ光の照射によって接合材５２が硬化して接合層５０に変化するとき、光学部材３０の位置および向きが基板１０に対して固定される。それぞれの光学部材３０の位置および向きは、対応する半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の進行方向に合わせて調整される。

ある１つの接合材５２を硬化するために、その接合材５２にレーザ光の照射が行われると、その接合材５２を載せている支持部材４０の温度が上昇する。しかし、支持部材４０が基板１０の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有しているため、温度の上昇した支持部材４０から周辺に熱が伝導しにくい。その結果、周囲に位置する他の光学部材３０のための硬化前の接合材５２に対する熱的干渉が抑制される。このことは、銅のように熱伝導率の高い材料から形成された基板１０を採用した場合であっても、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の進行方向に合わせてそれぞれの光学部材３０の位置および向きを正確に調整しながら各接合材５２の硬化を行う「アクティブアライメント」を可能にする。つまり、本実施形態によれば、光学部材３０の位置合わせが容易になる。もし、このような支持部材４０を備えていない基板１０に対して接合材５２を用いて光学部材３０を直接に接合しようとすると、熱伝導率の高い基板１０を介して、アライメントを行っていない他の硬化前の接合材５２まで熱が伝導してしまう。このような熱干渉が生じると、アライメントがなされる前の光学部材３０のための接合材５２までも硬化してしまう。

本実施形態における接合層５０は、無機材料の接合材５２が硬化した層であり、無機接着剤または焼結金属から形成され得る。例えば、金、銀、または銅などの金属の微粒子がバインダ内に分散した金属粒子ペーストの塗布層（接合材５２）を加熱用レーザ光で照射し、微粒子を焼結させることによって接合層５０を形成することができる。加熱用レーザ光の照射により、バインダなどの有機溶剤は揮発する。接合層５０は、例えば熱硬化型の有機接着剤をレーザ光の照射による加熱で硬化しても形成可能である。しかし、有機接着剤による接合層には有機成分が残存し得るため、レーザ光源１０００の動作中にパッケージ１００の内部で有機成分のガスが発生し、半導体レーザ素子２０の動作に悪影響を与える可能性がある。このため、接合層５０は、無機接着剤または焼結金属から形成されることが望ましい。

本実施形態における基板１０は、上面１０Ａから下面１０Ｂに達する少なくとも１つの貫通孔７０を有している。支持部材４０は、貫通孔７０を塞いでいる。図８に示される太い矢印の方向から加熱用のレーザ光で基板１０の下面１０Ｂを照射するとき、貫通孔７０が支持部材４０の真下に設けられていると、この貫通孔７０を通ってレーザ光が支持部材４０に入射することができる。レーザ光が支持部材４０の下面側に入射して支持部材４０を加熱することにより、接合材５２の加熱による硬化を実現することができる。このように基板１０の貫通孔７０を通して支持部材４０の下面をレーザ光で照射する場合は、光学部材３０のアライメントに用いられる治具などがレーザ光照射の障害になりにくい利点がある。

本実施形態における支持部材４０は、加熱用レーザ光に対して透光性を有しない材料から形成されている。透光性を有しない材料から形成された支持部材４０は、入射した加熱用レーザ光を吸収して熱を発生させる。この熱は、接合材５２に達して接合材５２の昇温および硬化を達成する。支持部材４０の熱伝導率が低いほど、加熱用レーザ光が入射した部分で発生した熱が周りに逃げにくく、レーザ光入射部分での局所的な温度上昇が生じやすい。支持部材４０の下面を加熱用レーザ光で照射する場合、支持部材４０が薄いほど、支持部材４０の上面４０Ａに位置する接合材５２の温度を上昇させやすい。この場合における支持部材４０の厚さは、例えば０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下である。しかし、支持部材４０が薄すぎると、光学部材３０の支持に必要な剛性（機械的強度）が不足する可能性がある。このため、支持部材４０の厚さは、例えば０．０５ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上である。なお、基板１０に貫通穴７０が設けられていない場合、加熱用レーザ光で支持持部材４０の上方から上面４０Ａを照射することにより、接合材５２の昇温・硬化を行うことができる。この場合、支持部材４０の厚さは０．３ｍｍを超えていてもよい。

なお、支持部材４０は、透光性を有する材料から形成されていてもよい。この「透光性を有する」とは、加熱用のレーザ光の透過率が８０％以上であることを意味する。この場合も、透光性を有する材料から形成された支持部材４０は、入射した加熱用レーザ光の一部を吸収して熱を発生させる。この熱は、接合材５２に達して接合材５２の昇温および硬化を達成する。これに加えて、レーザ光の一部は支持部材４０を透過して、接合材５２を直接加熱する。

貫通孔７０は、製造工程中に加熱用レーザ光の入射開口部として利用できるだけではなく、レーザ光源１０００の動作中においても利用することが可能である。例えば、支持部材４０が透光性を有する材料から形成されている場合、支持部材４０および貫通孔７０を利用することにより、半導体レーザ素子２０から出射されたレーザ光の一部をモニタすることが可能になる。具体的には、支持部材４０を透過し、かつ、貫通孔７０を通過してきたレーザ光の一部が入射する位置に光検出素子を設けることにより、レーザ光の一部を光検出素子によってモニタすることができる。

＜半導体レーザ素子の構成例＞
半導体レーザ素子２０は、上面視で長方形の外形を有し得る。半導体レーザ素子２０が端面出射型の半導体レーザ素子である場合、この長方形の２つの短辺のうちの一辺と交わる側面が、光の出射端面である。半導体レーザ素子２０は、光出射面から光を出射する。この例において、半導体レーザ素子２０の上面及び下面は、光出射面よりも面積が大きい。

半導体レーザ素子２０は、例えば、１つのエミッタを有するシングルエミッタ素子である。なお、半導体レーザ素子２０は、２つ以上のエミッタを有するマルチエミッタ素子であってもよい。半導体レーザ素子２０が複数のエミッタを有する半導体レーザ素子の場合、半導体レーザ素子２０の上面又は下面の一方に１つの共通電極を、他方にそれぞれのエミッタに対応する電極を設けることができる。

半導体レーザ素子２０の光出射面から出射される光は、拡がりを有する発散光である。半導体レーザ素子２０から出射される光（レーザ光）は、光出射面と平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン（以下、「ＦＦＰ」という。）を形成する。ＦＦＰとは、光出射面から離れた位置における出射光の形状や光強度分布である。

レーザ光線のうちのＦＦＰの楕円形状の中心を通る光線を、レーザ光の光軸と呼ぶ。光軸上を進む光は、ＦＦＰの光強度分布においてピーク強度を示す。ＦＦＰの光強度分布において、ピーク強度値に対して１／ｅ^２以上の強度を有する光を「主要部分」の光と呼ぶ場合がある。

半導体レーザ素子２０から出射される光のＦＦＰの楕円形状において、楕円の短径方向を「遅軸方向」、長径方向を「速軸方向」と呼ぶことができる。半導体レーザ素子２０を構成する、活性層を含んだ複数の層は、速軸方向に積層されている。

半導体レーザ素子２０として、例えば、青色の光を出射する半導体レーザ素子、緑色の光を出射する半導体レーザ素子、又は、赤色の光を出射する半導体レーザ素子を採用することができる。また、これら以外の光を出射する半導体レーザ素子を採用してもよい。

ここで、青色の光は、その発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光をいうものとする。緑色の光は、その発光ピーク波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲内にある光をいうものとする。赤色の光は、その発光ピーク波長が６０５ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内にある光をいうものとする。

青色の光を発する半導体レーザ素子、又は、緑色の光を発する半導体レーザ素子として、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮを用いることができる。赤色の光を発する半導体レーザ素子として、ＩｎＡｌＧａＰ系やＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体を含むものが挙げられる。

＜サブマウントの構成例＞
サブマウント８０は、２つの接合面を有し、直方体の形状で構成される。一方の接合面の反対側に他方の接合面が設けられる。２つの接合面の距離が他の対向する２面の間の距離よりも小さい。サブマウント８０の形状は直方体に限られない。サブマウント８０は、例えば、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素から形成することができる。接合面には、接合のための金属膜が設けられている。

＜光学部材の構成例＞
光学部材３０の例は、レンズ部材、ミラー（反射部材）、およびビームスプリッタなどの各種の光学部品を含む。レンズ部材は、レンズ面を有し、入射光をコリメートするように構成され得る。レンズ部材のレンズ面は、焦点位置から発散する光を屈折によってコリメート光に変換する。レンズ面は、球面又は非球面である。レンズ部材の光入射側の表面及び／又は光出射側の表面にレンズ面は形成される。レンズ部材の光入射側に凹レンズ面が形成され、光出射側に凸レンズ面が形成されていてもよい。

光学部材３０がレンズ部材である場合、光学部材３０は、透光性を有する材料、例えばガラス又はプラスチックから形成され得る。この場合、光学部材３０の光が透過しない部分の形状は任意であるが、支持部材４０に固定され得る形状を有していることが好ましい。

光学部材３０が反射部材である場合、光学部材３０は、レーザが入射する表面に光反射性を有する材料、例えば金属膜又は誘電体多層膜を有し得る。この場合、光学部材３０の光が透過しない部分の形状は任意であるが、支持部材４０に固定され得る形状を有していることが好ましい。

本実施形態における光学部材３０は、例えば平坦な下面を有しており、この下面が接合面として機能し得る。

＜パッケージ内の他の素子＞
上述したように、パッケージ１００の内部の封止空間には、保護素子は配置されていてもよい。保護素子は、半導体レーザ素子２０に過剰な電流が流れて破壊されてしまうことを防ぐための回路要素である。保護素子の典型例は、ツェナーダイオードなどの定電圧ダイオードである。ツェナーダイオードとしては、Ｓｉダイオードを採用できる。温度測定素子は、周辺の温度を測定するための温度センサとして利用される素子である。温度測定素子としては、例えば、サーミスタを用いることができる。配線は、両端を接合部とする線状の形状を有する導電体から構成される。言い換えると、配線は、線状部分の両端に、他の構成要素と接合する接合部を有する。配線は、例えば、金属のワイヤである。金属の例は、金、アルミニウム、銀、銅などを含む。

第２実施形態
図１０は、本開示によるレーザ光源の第２実施形態において、基板１０および支持部材４０上に光学部材３０を接合する前の状態を模式的に示す斜視図である。本実施形態では、３個の光学部材３０のうちで中央に位置する光学部材３０のみが支持部材４０を介して基板１０に接合される。

本実施形態において、複数の半導体レーザ素子２０は、第１レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子２０Ａと、第２レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子２０Ｂと、第３レーザ光を出射する第３半導体レーザ素子２０Ｃとを含む。また、複数の光学部材３０は、第１レーザ光を反射または透過する第１光学部材３０Ａと、第２レーザ光を反射または透過する第２光学部材３０Ｂと、第３レーザ光を反射または透過する第３光学部材３０Ｃとを含む。そして、第２光学部材３０Ｂは、第１光学部材３０Ａと第３光学部材３０Ｃとの間に位置し、かつ、支持部材４０によって支持されている。第１光学部材３０Ａおよび第３光学部材３０Ｃは、基板１０の上面１０Ａに接合されている。

本実施形態では、接合材５２を硬化するために行う加熱用レーザ光の照射は、例えば、光学部材３０を透過するように実行され得る。

本実施形態によれば、１個の支持部材４０が基板１０の熱伝導の経路上に存在し、加熱用レーザ光を照射したときの熱伝導を阻害し得るため、第１実施形態について述べた効果と同様の効果を実現することが可能になる。すなわち、例えば銅のように熱伝導率の高い材料から形成した基板１０を採用した場合であっても、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の進行方向に合わせてそれぞれの光学部材３０の位置および向きを正確に調整しながら各接合材５２の硬化を行う「アクティブアライメント」が可能になる。

第３実施形態
図１１は、本開示によるレーザ光源の第３実施形態において、１個の支持部材４０上に複数の光学部材３０を接合する前の状態を模式的に示す斜視図である。

本実施形態において、複数の半導体レーザ素子２０は、第１レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子２０Ａと、第２レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子２０Ｂと、第３レーザ光を出射する第３半導体レーザ素子２０Ｃとを含む。また、複数の光学部材３０は、第１レーザ光を反射または透過する第１光学部材３０Ａと、第２レーザ光を反射または透過する第２光学部材３０Ｂと、第３レーザ光を反射または透過する第３光学部材３０Ｃとを含む。支持部材４０は、第１光学部材３０Ａを支持する第１部分４０Ａと、第２光学部材３０Ｂを支持する第２部分４０Ｂと、第３光学部材３０Ｃを支持する第３部分４０Ｃと、を含む。そして、第１部分４０Ａ、第２部分４０Ｂ、および第３部分４０Ｃは、連続している。言い換えると、第１部分４０Ａ、第２部分４０Ｂ、および第３部分４０Ｃは互いに分離していない。

本実施形態でも、接合材５２を硬化するために行う加熱用レーザ光の照射は、例えば、光学部材３０を透過するように実行され得る。また、基板１０の下面１０Ｂから支持部材４０に達する貫通孔が設けられている場合には、その貫通孔を通して支持部材４０を加熱用レーザ光で照射してもよい。

本実施形態によれば、１個の支持部材４０が基板１０の熱伝導の経路上に位置し、熱伝導を阻害し得るため、第１および第２実施形態について述べた効果と同様の効果を実現することが可能になる。

第４実施形態
図１２は、本開示によるレーザ光源の第４実施形態において、２個の支持部材４０上に２種類の異なる光学部材３０Ｄ、３０Ｅを接合した状態を模式的に示す斜視図である。

本実施形態では、基板１０の上面１０Ａによって支持される半導体レーザ素子２０は１個であるが、レーザ光を透過または反射する光学部材３０の個数は複数である。この例における複数の光学部材３０は、レンズとして機能する第１光学部材３０Ｄと、ミラーとして機能する第２光学部材３０Ｅとを含む。第１光学部材３０Ｄを透過してコリメートされたレーザ光は、第２光学部材３０Ｅの反射面３０Ｒで上方に向けて反射され得る。

図１３は、第４実施形態に係るレーザ光源１０００の変形例を模式的に示す断面図である。この変形例では、枠体１２が基板１０の上面１０Ａの法線方向に延びる側壁部を備えている。そして、キャップ６０は、平板形状を有し、枠体１２の側壁部の上端に接合された蓋として機能する。

このような変形例において、第２光学部材３０Ｅの反射面３０Ｒによって上方に反射されたレーザ光は、キャップ６０の透光性領域６２を透過して上方に出射される。この変形例における枠体１２およびキャップ６０の構成は、第１から第３実施形態のそれぞれにおいても採用され得る。その場合、ミラーとして機能する第２光学部材３０Ｅを設けてレーザ光を上方に反射させてもよいし、第２光学部材３０Ｅを設けないで枠体１２における側壁部の一部にレーザ光を透過させる透光性領域を設けてもよい。

なお、第４実施形態では、基板１０上に１個の半導体レーザ素子２０が配置されているが、複数の半導体レーザ素子２０が配置されていてもよい。複数の半導体レーザ素子２０のそれぞれに対して、図１２に示される２つの光学部材３０（３０Ｄ、３０Ｅ）が割り当てられ得る。

図１４Ａから図１４Ｄは、各実施形態で採用可能な支持部材４０の他の構成例を模式的に示す断面図である。

図１４Ａの例において、支持部材４０の下面の高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂの高さ位置に一致している。また、基板１０の下面１０Ｂに対する支持面４０Ｓの高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さ位置よりも低い。基板１０の上面１０Ａと支持部材４０の支持面４０Ｓとの間には段差が存在し、凹部が形成される。支持面４０Ｓは凹部の底面に相当する。凹部の底面である支持面４０Ｓに設けられた接合材５２は、凹部から外側にはみ出しにくい。このため、図１４Ａの構成によれば、光学部材３０が近接するような場合でも、接合材５２が横に広がって隣り合う他の光学部材３０に干渉することを抑制することができる。

図１４Ｂの例において、支持部材４０の下面の高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂの高さ位置に一致し、基板１０の下面１０Ｂに対する支持面４０Ｓの高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さ位置に一致している。支持部材４０の上部は、下部に比べて、横方向に拡大した形状を有している。このような形状の支持部材４０を収容するため、基板１０には、上部が横方向に拡大した開口が設けられており、この開口に支持部材４０が収まっている。図１４Ｂの構成によれば、基板１０が支持部材４０をしっかりと支持することができる。なお、図１４Ｂの構成において、基板１０の下面１０Ｂに対する支持面４０Ｓの高さ位置を、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さ位置よりも低くして、凹部を形成してもよい。また、支持部材４０の下面を基板１０の下面１０Ｂよりも高くしてもよい。基板１０に比べて相対的に熱伝導率の低い支持部材４０は、下方に配置されるヒートシンクに直接に接触している必要はない。また、製造ばらつきによって支持部材４０の下面が基板１０の下面１０Ｂよりも下方に突出してしまうと、基板１０の下面１０Ｂをヒートシンクに接触させるとき、支持部材４０がヒートシンクに干渉してしまう可能性がある。このため、製造ばらつきによる寸法ばらつきの大きさを考慮して、支持部材４０の下面が基板１０の下面１０Ｂよりも下方に突出しないようにすることが望ましい。

図１４Ｃの例において、支持部材４０の下面の高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂの高さ位置よりも高く、基板１０の下面１０Ｂに対する支持面４０Ｓの高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さ位置よりも低い。基板１０は単層構造を有している必要はなく、支持部材４０を上下から挟み込むように複数の層が重ねられた多層構造を有していてもよい。このような構成によれば、支持部材４０ではなく、基板１０の下面１０Ｂをヒートシンクに確実に接触させて放熱性を高めることが容易である。また、支持面４０Ｓが凹部の底面として機能するため、図１４Ａの構成について説明した効果と同様の効果を得ることができる。

図１４Ｄの例において、支持部材４０の下面の高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂの高さ位置よりも高く、基板１０の下面１０Ｂに対する支持面４０Ｓの高さ位置は、基板１０の下面１０Ｂに対する上面１０Ａの第２領域１２０の高さ位置よりも高い。このような構成によれば、支持面４０Ｓが基板１０の上面１０Ａよりも高い位置にあるため、光学部材３０の底面サイズを支持面４０Ｓのサイズよりも大きくすることが可能になる。また、支持部材４０の下面が基板１０の下面１０Ｂよりも高い位置にあるため、図１４Ｃの構成と同様に、基板１０の下面１０Ｂをヒートシンクに確実に接触させる効果も得られる。

＜レーザ光源の製造方法＞
本開示によるレーザ光源の各実施形態は、例えば、以下の工程を有する製造方法によって製造され得る。

まず、レーザ光を出射する１または複数の半導体レーザ素子２０を準備する工程と、レーザ光を反射または透過する複数の光学部材３０を準備する工程と、基体１４を準備する工程とを実行する（図９など参照）。基体１４は、上面１０Ａおよび下面１０Ｂを有する基板１０と、複数の光学部材３０の少なくとも１つを支持する支持部材４０とを有する。支持部材４０は、基板１０に固定され、基板１０の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する。

次に、図９から図１１に示されるように、硬化前の接合材５２を介して複数の光学部材３０の少なくとも１つを支持部材４０上に配置する工程を実行する。そして、接合材５２を加熱して硬化させ、接合材５２から接合層５０を形成する工程を実行する。

以上、本発明に係る実施形態を説明してきたが、本発明に係るレーザ光源は、実施形態のレーザ光源に厳密に限定されるものではない。つまり、本発明は、実施形態により開示されたレーザ光源の外形や構造に限定されなければ実現できないものではない。例えば、保護素子を有しないレーザ光源であってもよい。また、全ての構成要素を必要十分に備えることを必須とせずに適用され得るものである。例えば、特許請求の範囲に、実施形態により開示されたレーザ光源の構成要素の一部が記載されていなかった場合、その一部の構成要素については、代替、省略、形状の変形、材料の変更などの当業者による設計の自由度を認め、その上で特許請求の範囲に記載された発明が適用されることを特定するものである。

本開示は、以下の項（ｉｔｅｍｓ）に記載されるレーザ光源およびその製造方法の例を提供する。

［項１］
上面および下面を有する基板と、
前記基板の前記上面によって支持され、レーザ光を出射する、１または複数の半導体レーザ素子と、
前記レーザ光を反射または透過する複数の光学部材と、
前記基板に固定され、前記複数の光学部材の少なくとも１つを支持する、支持部材と、
前記複数の光学部材の前記少なくとも１つと前記支持部材との間に位置し、前記複数の光学部材の前記少なくとも１つと前記支持部材とを接合する接合層と、
を備え、
前記支持部材の熱伝導率は、前記基板の熱伝導率よりも低い、レーザ光源。
［項２］
前記基板の側面を囲む枠体と、
前記半導体レーザ素子および前記複数の光学部材を覆い、前記基板に固定されるキャップと、
を備え、
前記キャップは、前記複数の光学部材によって反射される前記レーザ光、または前記複数の光学部材を透過する前記レーザ光を通す透光性領域を有する、項１に記載のレーザ光源。
［項３］
前記キャップの前記透光性領域は、前記キャップの上面または側面に位置している、項２に記載のレーザ光源。
［項４］
前記キャップ、前記枠体、および前記基板は、前記半導体レーザ素子および前記複数の光学部材を気密に封止している、項２または３に記載のレーザ光源。
［項５］
前記基板の前記上面は、前記１または複数の半導体レーザ素子が配置される第１領域と、前記支持部材が配置される第２領域と、を含み、
前記基板の前記下面に対する前記上面の前記第１領域の高さ位置は、前記基板の前記下面に対する前記上面の前記第２領域の高さ位置よりも高い、項１から４のいずれかに記載のレーザ光源。
［項６］
前記支持部材は、前記複数の光学部材の前記少なくとも１つに前記接合層を介して接合される支持面を有し、
前記基板の前記下面に対する前記支持部材の前記支持面の高さ位置は、前記基板の前記下面に対する前記上面の前記第１領域の高さ位置よりも低い、項５に記載のレーザ光源。
［項７］
前記基板の前記上面における前記第２領域は凹部を有し、前記凹部に前記支持部材の少なくとも一部が収容されている、項５または６に記載のレーザ光源。
［項８］
前記接合層は、無機接着剤または焼結金属から形成されている、項１から７のいずれか１項に記載のレーザ光源。
［項９］
前記基板は、前記上面から前記下面に達する少なくとも１つの貫通孔を有しており、
前記支持部材は、前記貫通孔を塞いでいる、項１から８のいずれか１項に記載のレーザ光源。
［項１０］
前記支持部材は、透光性を有する材料から形成されている、項９に記載のレーザ光源。
［項１１］
前記支持部材および前記基板の前記貫通孔を透過する前記レーザ光の一部が入射する位置に設けられた光検出素子を更に備える、項１０に記載のレーザ光源。
［項１２］
前記複数の半導体レーザ素子は、第１レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子と、第２レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子と、第３レーザ光を出射する第３半導体レーザ素子とを含み、
前記複数の光学部材は、前記第１レーザ光を反射または透過する第１光学部材と、前記第２レーザ光を反射または透過する第２光学部材と、前記第３レーザ光を反射または透過する第３光学部材とを含む、項１から１１のいずれか１項に記載のレーザ光源。
［項１３］
前記支持部材は、前記第１光学部材を支持する第１部分と、前記第２光学部材を支持する第２部分と、前記第３光学部材を支持する第３部分と、を含み、
前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は、互いに隙間をあけて配置されている、項１２に記載のレーザ光源。
［項１４］
前記支持部材は、前記第１光学部材を支持する第１部分と、前記第２光学部材を支持する第２部分と、前記第３光学部材を支持する第３部分と、を含み、
前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は、連続している、項１２に記載のレーザ光源。
［項１５］
前記第２光学部材は、前記第１光学部材と前記第３光学部材との間に位置し、かつ、前記支持部材によって支持されており、
前記第１光学部材および前記第３光学部材は、前記基板の前記上面に接合されている、項１２に記載のレーザ光源。
［項１６］
レーザ光を出射する、１または複数の半導体レーザ素子を準備する工程と、
前記レーザ光を反射または透過する複数の光学部材を準備する工程と、
上面および下面を有する基板、および、前記複数の光学部材の少なくとも１つを支持する支持部材であって、前記基板に固定され、前記基板の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する支持部材、を有する基体を準備する工程と、
硬化前の接合材を介して前記複数の光学部材の少なくとも１つを前記支持部材上に配置する工程と、
前記接合材を加熱して前記接合材を硬化させ、前記接合材から接合層を形成する工程と、
を含む、レーザ光源の製造方法。

各実施形態に係るレーザ光源は、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、照明、加工、ディスプレイ等に使用することができる。

１０・・・基板、１２・・・枠体、１４・・・基体、２０・・・半導体レーザ素子、３０・・・光学部材、４０・・・支持部材、５０・・・接合層、６０・・・キャップ、７０・・・貫通孔、８０・・・サブマウント、１００・・・パッケージ、１０００・・・レーザ光源

Claims (16)

1. 上面および下面を有する基板と、
   前記基板の前記上面によって支持され、レーザ光を出射する、１または複数の半導体レーザ素子と、
   前記レーザ光を反射または透過する複数の光学部材と、
   前記基板に固定され、前記複数の光学部材の少なくとも１つを支持する、支持部材と、
   前記複数の光学部材の前記少なくとも１つと前記支持部材との間に位置し、前記複数の光学部材の前記少なくとも１つと前記支持部材とを接合する接合層と、
   を備え、
   前記支持部材の熱伝導率は、前記基板の熱伝導率よりも低い、レーザ光源。
2. 前記基板の側面を囲む枠体と、
   前記半導体レーザ素子および前記複数の光学部材を覆い、前記基板に固定されるキャップと、
   を備え、
   前記キャップは、前記複数の光学部材によって反射される前記レーザ光、または前記複数の光学部材を透過する前記レーザ光を通す透光性領域を有する、請求項１に記載のレーザ光源。
3. 前記キャップの前記透光性領域は、前記キャップの上面または側面に位置している、請求項２に記載のレーザ光源。
4. 前記キャップ、前記枠体、および前記基板は、前記半導体レーザ素子および前記複数の光学部材を気密に封止している、請求項２に記載のレーザ光源。
5. 前記基板の前記上面は、前記１または複数の半導体レーザ素子が配置される第１領域と、前記支持部材が配置される第２領域と、を含み、
   前記基板の前記下面に対する前記上面の前記第１領域の高さ位置は、前記基板の前記下面に対する前記上面の前記第２領域の高さ位置よりも高い、請求項１に記載のレーザ光源。
6. 前記支持部材は、前記複数の光学部材の前記少なくとも１つに前記接合層を介して接合される支持面を有し、
   前記基板の前記下面に対する前記支持部材の前記支持面の高さ位置は、前記基板の前記下面に対する前記上面の前記第１領域の高さ位置よりも低い、請求項５に記載のレーザ光源。
7. 前記基板の前記上面における前記第２領域は凹部を有し、前記凹部に前記支持部材の少なくとも一部が収容されている、請求項５に記載のレーザ光源。
8. 前記接合層は、無機接着剤または焼結金属から形成されている、請求項１に記載のレーザ光源。
9. 前記基板は、前記上面から前記下面に達する少なくとも１つの貫通孔を有しており、
   前記支持部材は、前記貫通孔を塞いでいる、請求項１に記載のレーザ光源。
10. 前記支持部材は、透光性を有する材料から形成されている、請求項９に記載のレーザ光源。
11. 前記支持部材および前記基板の前記貫通孔を透過する前記レーザ光の一部が入射する位置に設けられた光検出素子を更に備える、請求項１０に記載のレーザ光源。
12. 前記複数の半導体レーザ素子は、第１レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子と、第２レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子と、第３レーザ光を出射する第３半導体レーザ素子とを含み、
    前記複数の光学部材は、前記第１レーザ光を反射または透過する第１光学部材と、前記第２レーザ光を反射または透過する第２光学部材と、前記第３レーザ光を反射または透過する第３光学部材とを含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載のレーザ光源。
13. 前記支持部材は、前記第１光学部材を支持する第１部分と、前記第２光学部材を支持する第２部分と、前記第３光学部材を支持する第３部分と、を含み、
    前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は、互いに隙間をあけて配置されている、請求項１２に記載のレーザ光源。
14. 前記支持部材は、前記第１光学部材を支持する第１部分と、前記第２光学部材を支持する第２部分と、前記第３光学部材を支持する第３部分と、を含み、
    前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は、連続している、請求項１２に記載のレーザ光源。
15. 前記第２光学部材は、前記第１光学部材と前記第３光学部材との間に位置し、かつ、前記支持部材によって支持されており、
    前記第１光学部材および前記第３光学部材は、前記基板の前記上面に接合されている、請求項１２に記載のレーザ光源。
16. レーザ光を出射する、１または複数の半導体レーザ素子を準備する工程と、
    前記レーザ光を反射または透過する複数の光学部材を準備する工程と、
    上面および下面を有する基板、および、前記複数の光学部材の少なくとも１つを支持する支持部材であって、前記基板に固定され、前記基板の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する支持部材、を有する基体を準備する工程と、
    硬化前の接合材を介して前記複数の光学部材の少なくとも１つを前記支持部材上に配置する工程と、
    前記接合材を加熱して前記接合材を硬化させ、前記接合材から接合層を形成する工程と、
    を含む、レーザ光源の製造方法。
    

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