JP2024048613A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利便性の優れた光源装置を提供する。【解決手段】光源装置は、支持面を有する基板と、支持面によって直接的または間接的に支持され、第１の方向に第１の光ビームを出射する端面発光レーザ素子と、支持面によって直接的または間接的に支持され、第１の方向とは異なる第２の方向に第２の光ビームを出射する面発光レーザ素子と、第１の光ビームおよび第２の光ビームを同軸に出射する光学部材とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は光源装置に関する。

垂直共振器面発光レーザ素子と端面発光レーザ素子とを備える光モジュールが開発されている。特許文献１は、素子取付台に固定された、垂直共振器面発光レーザ素子および端面発光レーザ素子を備える光通信モジュールを開示している。垂直共振器面発光レーザ素子および端面発光レーザ素子は、単一のパッケージ内に配置され、互いに異なる波長の光をレンズに向けて同じ方向に出射する。

特開２００７－１０３７３１号公報

本開示の実施形態は、利便性の優れた光源装置を提供する。

本開示の光源装置は、支持面を有する基板と、前記支持面によって直接的または間接的に支持され、第１の方向に第１の光ビームを出射する端面発光レーザ素子と、前記支持面によって直接的または間接的に支持され、前記第１の方向とは異なる第２の方向に第２の光ビームを出射する面発光レーザ素子と、前記第１の光ビームおよび第２の光ビームを同軸に出射する光学部材とを備える。

本開示の実施形態によれば、利便性の優れた光源装置が提供される。

図１は、第１実施形態に係る光源装置の分解斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図３Ａは、光源装置が備える支持部材の斜視図である。 図３Ｂは、支持部材の他の構成例を示す斜視図である。 図３Ｃは、支持部材の更なる他の構成例を示す斜視図である。 図４は、第２実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図５は、第３実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図６は、第４実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図７は、第５実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図８は、第６実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図９は、第７実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図１０は、第８実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図１１は、第９実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図１２は、第１０実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。 図１３は、第１１実施形態に係る光源装置のＸＺ平面に平行な断面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本開示による光源装置は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序等は、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。また、以下に説明する様々な態様は、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。

図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の光源装置における寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。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。

以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向また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また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。

本明細書また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。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。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、“多角形”に含まれる。

本明細書また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。これらの序数詞は、付加する対象を区別するためのラベルに過ぎない。これらの個数や、順序、順番などに特別の意味はない。例えば、特許請求の範囲に記載された請求項１において、“第１発光素子”の用語が使用され、“第２発光素子”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個の発光素子を備えていればよく、その発光素子は、明細書中の“第１発光素子”に限定されず、“第２発光素子”であり得る。

本開示の実施形態に係る光源装置は、支持面を有する基板と、１以上の端面発光レーザ（Ｅｄｇｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＥＥＬ）素子と、１以上の面発光レーザ素子と、光学部材とを備える。光源装置は、さらに、サブマウントを備え得る。また、製品仕様または要求仕様に応じて、光源装置は、ツェナーダイオードに代表される保護素子および／またはサーミスタのような内部温度を測定するための温度センサを備え得る。

＜第１実施形態＞
図１および図２を参照して、本開示の第１実施形態に係る光源装置の例を説明する。図面には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。図１は、第１実施形態に係る光源装置１００の分解斜視図である。図２は、第１実施形態に係る光源装置１００のＸＺ平面に平行な断面図である。

以降、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向と記載する。Ｘ方向は、基板１０の支持面１０ａに平行である。Ｚ方向は、支持面１０ａに垂直な方向（法線方向）に平行である。図１または図２に示す支持面１０ａは、ＸＹ平面に沿って広がる。以下の説明において、「上面視」という用語は、基板１０の支持面１０ａに垂直な方向、つまりＺ方向から見る上面視を意味する。

図１に例示する光源装置１００は、端面発光レーザ素子２０ａと、面発光レーザ素子２０ｂと、光学部材５０とを備える。後述するように、端面発光レーザ素子２０ａ、面発光レーザ素子２０ｂおよび光学部材５０は、基板１０、側壁部６０および蓋部７０によって規定される封止空間内に配置され得る。

端面発光レーザ素子２０ａが、第１の光ビームＬ１を第１の方向に出射する。図２には、第１の光ビームＬ１の光軸が破線の矢印で示されている。本開示の実施形態において、特に断りがない限り、第１の方向はＸ方向に平行である。ただし、第１の方向はＸ方向に厳密に平行である必要がなく、この平行は±５°の誤差を含み得る。

面発光レーザ素子２０ｂが、第２の光ビームＬ２を第１の方向と異なる第２の方向に出射する。図２には、第２の光ビームＬ２の光軸が点線の矢印で示されている。本開示の実施形態において、特に断りがない限り、第２の方向はＺ方向に平行である。ただし、第２の方向はＺ方向に厳密に平行である必要がなく、この平行は±５°の誤差を含み得る。

光ビームの光軸は、ビーム中心であり、ビーム断面の中心を通る光線を意味する。図２には、端面発光レーザ素子２０ａから出射された１本の光ビームＬ１と、面発光レーザ素子２０ｂから出射された１本の光ビームＬ２とが示されている。ただし、後述するように、端面発光レーザ素子２０ａおよび／または面発光レーザ素子２０ｂは、マルチエミッタのレーザダイオードであり得る。この場合、マルチエミッタのレーザダイオードからは、複数本の光ビームが出射される。

端面発光レーザ素子２０ａから出射された第１の光ビームＬ１および面発光レーザ素子２０ｂから出射された第２の光ビームＬ２が、光学部材５０に入射する。光学部材５０は、光軸が互いに平行でない第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２を同軸に出射する。図２に示す例における光学部材５０は、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２を第２の方向に同軸に出射する。同軸に出射された光ビームが、後述するキャップの蓋部を透過して光源装置１００の上方に出射する。

第１実施形態によれば、端面発光レーザ素子および面発光レーザ素子を１つのパッケージに実装した小型の光源装置が実現され得る。光軸が互いに平行でない複数本の光ビームを光学部材によって同軸にした光ビームを光源装置の上方に出射することが可能となる。

図１に例示するように、上面視において、光源装置１００は四角形である。ただし、光源装置の形状はこれに限定されない。例えば、光源装置１００のＸ方向におけるサイズは１．０ｍｍ～３０．０ｍｍ程度であり、Ｙ方向におけるサイズは１．０ｍｍ～３０．０ｍｍ程度である。Ｚ方向における光源装置１００の厚さは０．５ｍｍ～６．０ｍｍ程度であり得る。

以下、光源装置１００が備える構成要素を詳しく説明する。

（基板１０）
図１に示す例における基板１０は板状の部材である。基板１０は、端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂのそれぞれを直接的または間接的に支持する支持面１０ａを有する。図１に例示する基板１０のＺ方向における厚さは、例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度である。支持面１０ａには、面発光レーザ素子２０ｂ、サブマウント３０、側壁部６０などの他の部材との接合のために金などの金属膜が形成され得る。基板１０は、セラミック、金属、ガラス、シリコン、樹脂などを主材料として形成することができる。基板１０は、端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂのそれぞれを直接的または間接的に支持しており、各レーザ素子で発生した熱を放熱することができる。放熱性を向上させるために、基板１０は、ＡｌＮまたは金属などの熱伝導率が高い材料から形成されることが好ましい。

基板１０は、端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂのそれぞれに電気的に接続される導体配線層および外部接続電極を有し得る。導体配線層および外部接続電極は、例えばタングステン、モリブデン、ニッケル、金、銀、白金、チタン、銅、アルミニウム、ルテニウムなどの金属材料から形成され得る。

（発光素子）
本開示の実施形態における発光素子の例は、端面発光レーザ素子、面発光レーザ素子などのレーザダイオードである。発光素子には、例えば、青色の光を出射するレーザダイオード、緑色の光を出射するレーザダイオード、または、赤色の光を出射するレーザダイオードなどを採用することができる。また、可視光以外の光、例えば近赤外線または紫外線を出射するレーザダイオードを採用してもよい。

本明細書において、青色の光は、発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光である。緑色の光は、発光ピーク波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲内にある光である。赤色の光は、発光ピーク波長が６０５ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内にある光である。

レーザダイオードから出射されるレーザ光は、速軸および遅軸方向にそれぞれ広がりを有し、レーザ光の光出射面に平行な面において楕円形状または略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。端面発光レーザ素子から出射されるレーザ光のＦＦＰの形状が楕円形状であり、面発光レーザ素子から出射されるレーザ光のＦＦＰの形状が略円形状であり得る。ＦＦＰは、光出射面から離れた位置におけるレーザ光の光強度分布によって規定される。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。こ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部分を「ビーム断面」と呼んでもよい。

本明細書における「同軸に出射する」とは、１または複数本の第１の光ビームＬ１のビーム断面の少なくとも一部と、１または複数本の光ビームＬ２のビーム断面の少なくとも一部とが重なり合った状態で同一の方向にそれらの光ビームを進行させることを意味する。光源装置１００から出射するときに、いずれか１本の光ビームＬ１の光軸と、いずれか１本の光ビームＬ２の光軸との距離を例えば６５μｍ以下にすることが好ましく、４０μｍ以下にすることがより好ましい。

図１または図２に例示する光源装置１００は、１個の端面発光レーザ素子２０ａおよび１個の面発光レーザ素子２０ｂを備えるが、各発光素子の数はこれに限定されない。本開示の実施形態に係る光源装置は、１以上の端面発光レーザ素子および／または１以上の面発光レーザ素子を含む複数の発光素子を備え得る。

端面発光レーザ素子２０ａは、１個のエミッタを有するシングルエミッタのレーザダイオードであってもよく、２個以上のエミッタを有するマルチエミッタのレーザダイオードであってもよい。

面発光レーザ素子２０ｂとして、垂直共振器面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）素子またはフォトニック結晶面発光レーザ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＰＣＳＥＬ）素子などを用いてもよい。面発光レーザ素子２０ｂは、１個のエミッタを有するシングルエミッタのレーザダイオードであってもよく、２個以上のエミッタを有するマルチエミッタのレーザダイオードであってもよい。以下、垂直共振器面発光レーザ素子をＶＣＳＥＬ素子と記載する。本開示の実施形態は、面発光レーザ素子として、ＶＣＳＥＬ素子を用いた例である。例えば、ＶＣＳＥＬ素子は、端面発光レーザ素子に比べ、より円形のビーム形状が得られる点、複数のエミッタを２次元に並べることで２次元アレイが比較的容易に得られる点、または低消費電力で駆動できる点において優れている。

再び、図２を参照する。端面発光レーザ素子２０ａは、基板１０の支持面１０ａによって直接的または間接的に支持され、第１の方向に第１の光ビームＬ１を出射する。面発光レーザ素子２０ｂは、支持面１０ａによって直接的または間接的に支持され、第２の方向に第２の光ビームＬ２を出射する。図２に例示する光源装置１００では、端面発光レーザ素子２０ａは、サブマウント３０上に接合された状態で、すなわち、サブマウント３０を介して支持面１０ａによって間接的に支持されている。面発光レーザ素子２０ｂは、支持面１０ａに接合され、支持面１０ａによって直接的に支持されている。ただし、後述するように、面発光レーザ素子２０ｂは、サブマウントを介して支持面１０ａによって間接的に支持され得る。

第１の光ビームＬ１の波長は第２の光ビームＬ２の波長と同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１の光ビームＬ１の波長は、例えば３５０ｎｍから１０００ｎｍの範囲にあり、第２の光ビームＬ２の波長は、例えば４００ｎｍから９５０ｎｍの範囲にあり得る。第１の光ビームＬ１のビーム径の短径は第２の光ビームＬ２のビーム径と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

本開示の実施形態では、端面発光レーザ素子２０ａが高出力用光源として機能し、面発光レーザ素子２０ｂが低出力用光源として機能し得る。面発光レーザ素子２０ｂの出力は、端面発光レーザ素子２０ａの出力よりも例えば３桁ほど小さい。端面発光レーザ素子２０ａの出力は、例えば０．０１Ｗから５０Ｗの範囲にあり得る。面発光レーザ素子２０ｂの出力は、例えば０．０１ｍＷから１０ｍＷの範囲にあり得る。

（サブマウント３０）
サブマウント３０は放熱部材であり、典型的には、直方体である。ただし、サブマウントの形状はこれに限定されない。サブマウント３０は基板１０の支持面１０ａに接合される。サブマウント３０は、端面発光レーザ素子２０ａから発生した熱を逃がす役割を果たす。放熱性をより向上させる観点から、サブマウント３０は、端面発光レーザ素子２０ａよりも熱伝導率の高い材料から形成されることが好ましい。当該材料に、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素などのセラミック材料、銅、アルミニウム、銀、鉄、ニッケル、モリブデン、タングステン、および銅モリブデンなどの金属材料、またはダイヤモンドなどが用いられる。

（支持部材４０）
図３Ａは、図１に例示する光源装置１００が備える支持部材４０の斜視図である。支持部材４０は、後述する光学部材５０を支持する部材である。支持部材４０は、接着剤、はんだなどを用いて基板１０の上に接合される。溶接によって接合されてもよい。図３Ａに例示する支持部材４０は、各々が光学部材５０を支持する支持面４２を有する一対の支持部４１を含む。一対の支持部４１はＹ方向に離隔して配置され、基板１０の支持面１０ａに固定される。一対の支持部４１は、基板１０の支持面１０ａに接合される下面４５を有する。支持面４２は、支持面１０ａに対して所定の傾斜角度で傾斜した傾斜面である。傾斜角度は、例えば３０°以上６０°以下の範囲内に設定される。図３Ａに示す例における支持面４２は、支持面１０ａに対して４５°で傾斜した傾斜面である。

図３Ｂおよび図３Ｃのそれぞれは、支持部材の他の構成例を示す斜視図である。図３Ｂに例示する支持部材４０ａは、支持面４２、および、Ｚ方向に延びる貫通孔４３を有する。貫通孔４３の内部に面発光レーザ素子２０ｂが配置される。貫通孔４３は、基板１０および／または光学部材５０と支持部材４０とを接合するために用いる接着剤、はんだなどが塗布される部分、または、基板１０および／または光学部材５０と支持部材４０とを溶接する部分から離隔して設けられる。図３Ｃに例示する支持部材４０ｂは、一対の支持部４１と、一対の支持部４１を下方において連結する連結部４４とを有する。支持部材４０ｂは、一対の支持部４１と連結部４４とが一体的に形成された構造を備える。ただし、一対の支持部４１と連結部４４とは個別の部材であってもよい。連結部４４は、Ｚ方向に延びる貫通孔４３を有する。貫通孔４３の内部に面発光レーザ素子２０ｂが配置される。支持部材４０ａ、４０ｂのそれぞれは、基板１０の支持面１０ａに接合される下面４５を有する。支持部材は、第１の光ビームＬ１の光軸および第２の光ビームＬ２の光軸に対して、後述する光学部材５０の第１入射面５１および第２入射面５２が斜めになるように光学部材５０を支持する構造を備えていればよく、支持部材の構造は図示する例に限定されない。支持部材４０は、金属、セラミック、ガラスなどの材料から形成され得る。

（光学部材５０）
本開示の実施形態における光学部材５０は、光軸が互いに平行でない第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２を同軸に出射するように構成される。光学部材５０は、接着剤、はんだなどを用いて支持部材４０に接合される。光学部材５０は、溶接によって支持部材４０に接合されてもよい。図２に例示する光学部材５０は、ダイクロイックミラーである。図２に例示する光学部材５０は、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２を光源装置１００の上方（つまり、第２の方向）に同軸に出射する。光学部材５０は、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、または透明セラミックからなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。

光学部材５０は、支持面１０ａに対して傾斜した第１入射面５１、および、支持面１０ａに対して傾斜した第２入射面５２を有する。図２に示す例では、第１入射面５１は第２入射面５２に平行である。ただし、第１入射面５１は第２入射面５２に厳密に平行である必要はなく、この平行は±１°の誤差を含み得る。第１入射面５１には第１の光ビームＬ１が入射し、第２入射面５２には第２の光ビームＬ２が入射する。

図１に例示する光学部材５０は、図３A、図３B、図３Cに示される、支持部材４０、４０ａ、４０ｂが備える支持面４２によって支持される。そのため、光学部材５０の第１入射面５１および第２入射面５２は、支持面１０ａに対して、上述した支持部材４０の支持面４２の傾斜角度に相当する４５°で傾斜している。光学部材５０は、上面視において、面発光レーザ素子２０ｂの少なくとも一部を覆う。

第１の光ビームＬ１の波長が第２の光ビームＬ２の波長と異なる場合には、光学部材５０は、例えばダイクロイックミラーによって実現される。ダイクロイックミラーは、所定の波長選択性を有する、積層された複数の誘電体層から構成された誘電体多層膜を有し、波長に応じて透過率および反射率が異なるよう設計され得る。そのような誘電体多層膜は、図２に示す光源装置１００においては、第１入射面５１に設けられる。誘電体多層膜は、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｉＯＮなどから形成され得る。

第１の光ビームＬ１の波長が第２の光ビームＬ２の波長と同じ場合には、例えば偏光ビームスプリッタを光学部材として用いることができる。この場合における偏光ビームスプリッタは結合器として機能する。端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂのそれぞれは直線偏光のレーザビームを出射し得る。第１の光ビームＬ１の直線偏光と第２の光ビームＬ２の直線偏光との向きが直交するように、例えば面発光レーザ素子２０ｂが支持面１０ａ上に配置される。例えば、ｓ偏光の第１の光ビームＬ１が第１入射面５１に入射する場合、ｐ偏光の第２の光ビームＬ２が第２入射面５２に入射するように、支持面１０ａ上に面発光レーザ素子２０ｂが配置される。偏光ビームスプリッタは、偏光の向きが直交した第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２を同軸に出射する。

第１入射面５１および／または第２入射面５２は、例えば部分反射面である。部分反射面は、入射した光のうちの一部の光を反射し、残りの光を透過させる。第１入射面５１および／または第２入射面５２には、例えば反射率制御膜が形成され得る。反射率制御膜は、例えば、上述した誘電体多層膜であり得る。反射率制御膜の膜厚および／または材料を変えることによって、反射面の反射率または透過率を制御することが可能となる。なお、反射率は、光の波長に依存するため、本開示における「反射率」は、発光素子から出射されるレーザ光のピーク波長における反射率を意味する。

端面発光レーザ素子２０ａから出射され、第１入射面５１で反射される第１の光ビームＬ１と、面発光レーザ素子２０ｂから出射され、光学部材５０の内部を透過し、第１入射面５１から出射される第２の光ビームＬ２とが同軸になるように、光学部材５０の位置を基準として端面発光レーザ素子２０ａと面発光レーザ素子２０ｂの位置が決定される。

図２に示す光源装置１００において、光学部材５０の第１入射面５１は、入射する第１の光ビームＬ１の一部を、第２の方向、つまりＺ方向に反射する。第１入射面５１は、第１の光ビームＬ１に対し例えば８０％以上の反射率を有するように調整される。

面発光レーザ素子２０ｂから出射される第２の光ビームＬ２は、光学部材５０の第２入射面５２に入射するとき、気体と固体との間に存在する界面を通過する。この界面は第２入射面５２に相当する。「気体」は、後述するパッケージの空間Ｖの内部に存在する空気、または不活性ガスなどである。「固体」は光学部材５０を構成している例えばガラスである。空気のような気体の屈折率は約１．０であるのに対して、ガラスの屈折率は例えば１．４以上である。このため、当該界面は、屈折率が相対的に低い誘電体（空気）と屈折率が相対的に高い誘電体（ガラス）との界面である。第２入射面５２は、第２の光ビームＬ２に対し例えば８０％以上の透過率を有するように調整される。第２入射面５２に入射する第２の光ビームＬ２はこの界面で屈折し、その結果、第２の光ビームＬ２の光軸の向きが変化する。屈折率は波長によって異なるため、光学部材５０の支持面１０ａに対しての傾斜角度は、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２の波長に応じて調整され得る。

第２の光ビームＬ２が光学部材５０の内部を透過して第１入射面５１から出射されるとき、固体と気体との間に存在する界面を通過する。この界面は第１入射面５１に相当する。第１入射面５１は、第２の光ビームＬ２に対し例えば８０％以上の透過率を有するように調整される。第１入射面５１に入射した第２の光ビームＬ２はこの界面で屈折し、その結果、向きを変えて第１入射面５１から第２の方向に出射される。すなわち、第１入射面５１は、第２入射面５２に入射し、光学部材５０の内部を透過した第２の光ビームＬ２の一部を第２の方向に出射する。

このようにして、光学部材５０は、第１入射面５１で反射した第１の光ビームＬ１の一部と、第１入射面５１から出射される第２の光ビームＬ２の一部とを第２の方向に同軸に出射する。

（側壁部６０）
側壁部６０は、端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂを囲うように設けられ、基板１０の支持面１０ａの周縁領域に接合されている。側壁部６０は、上面６０ａ、下面６０ｂおよび内壁面６０ｃを有する。内壁面６０ｃは、端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂを囲う。内壁面６０ｃは、端面発光レーザ素子２０ａ、面発光レーザ素子２０ｂおよび光学部材５０が収容される空間Ｖを規定する。図１に例示する側壁部６０のＺ方向における厚さは、例えば０．４ｍｍ～３．８ｍｍ程度である。

側壁部６０の下面６０ｂが基板１０の支持面１０ａに接合される。接合は、無機材料または有機材料から形成される接合部を介して実現され得る。接合部の材料として、例えば、金錫、はんだ合金などの金属、金ペースト、銀ペーストなどの金属ペーストを用いることができる。ただし、青色または緑色の光を発する発光素子を用いる場合は光密度が高いので、有機物を集塵し易い。このため、その場合には有機材料の使用は避けることが好ましい。

（蓋部７０）
蓋部７０は、側壁部６０の上方に位置する部材である。蓋部７０は、側壁部６０の上面６０ａによって支持される。図２に示す例に限定されず、蓋部７０は、Ｘ方向に離れて位置する側壁部６０の間に挟まれ得る。この場合、蓋部７０は、例えば側壁部６０の上部の内壁面６０ｃに接合される。本開示の実施形態では、光源装置における側壁部６０および蓋部７０の部分を「キャップ」と呼ぶ。言い換えると、光源装置１００は、支持面１０ａによって支持される、側壁部６０および蓋部７０を有するキャップを備える。あるいは、蓋部７０を「キャップ」と呼んでもよい。キャップは、端面発光レーザ素子２０ａ、面発光レーザ素子２０ｂ、および光学部材５０を覆う。キャップと基板１０とを総称して「パッケージ」と呼んでもよい。空間Ｖは気密封止されることが好ましい。本明細書において気密封止とは、空間Ｖにおいて外気との対流が遮断されている程度に封止されていることを意味する。気密封止することで、空間Ｖに配置された部材が劣化しにくくなる。さらに、集塵の影響を低減することができる。蓋部７０は、側壁部６０と一体的に成形され得る。蓋部７０に、集光レンズまたはコリメートレンズとしての機能が付与され得る。

本開示の実施形態では、基板１０、側壁部６０および蓋部７０によって封止空間が形成される。端面発光レーザ素子２０ａ、面発光レーザ素子２０ｂおよび光学部材５０は、封止空間内に配置されている。

図２に例示する光源装置１００において、蓋部７０のうちの少なくとも光ビームが透過する部分は、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、サファイア、蛍光体を含有するガラス、透明セラミック材料などの材料から形成され得る。蓋部７０のうちの光ビームが透過しない部分は、例えば、シリコン、ガラス、セラミック、または上述した側壁部６０と同じ材料から形成され得る。蓋部７０において、光ビームが透過する部分の、光ビームが入射する面および／または光ビームが出射する面には、反射防止膜が設けられ得る。

第１実施形態に係る光源装置１００によれば、端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂを１つのパッケージに実装した小型の光源装置が実現され得る。端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂからそれぞれ出射される第１および第２の光ビームＬ１、Ｌ２を光学部材５０によって同軸にして、光源装置の上方に出射することが可能となる。例えば、端面発光レーザ素子２０ａを高出力用光源として、面発光レーザ素子２０ｂを低出力用光源として機能させることが可能である。これにより、１つの光源装置を異なる用途に利用可能な利便性の優れた光源装置とすることが可能である。高出力用光源および低出力用光源は、同時に駆動されてもよいし、異なるタイミングで駆動されてもよい。これにより、１つの光源装置を同時に異なる用途に利用することができる。例えば、低出力用光源から出射される光ビームで、レーザ治療の対象となる部位を照射し、当該部位からの反射光をセンシングして治療中の部位の状態を評価しながら、高出力用光源から出射される光ビームで、当該部位を照射して治療を行うことが可能となる。

端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂから出射される光ビームを同軸にして出射することによって、光源装置から出射される光ビームを集光したり、コリメートしたりするための、光源装置の外側に設けられ得る後段の光学系を小型化できる。また、後段の光学系における光のアライメントが容易になり得る。

上述した端面発光レーザ素子および面発光レーザ素子のそれぞれはシングルエミッタのレーザダイオードであるが、本開示はこれに限定されない。例えば、端面発光レーザ素子としてシングルエミッタのレーザダイオードを、面発光レーザ素子としてマルチエミッタのレーザダイオードを用いてもよい。この場合、光学部材が、端面発光レーザ素子のエミッタから出射される光ビームと、面発光レーザ素子の複数のエミッタから出射される複数本の光ビームのうち少なくとも１本とを同軸にするように、光学部材に対する端面発光レーザ素子と面発光レーザ素子との配置が決定される。一例として、面発光レーザ素子の光出射面にアレイ状に配置された複数のエミッタのうちの、光出射面の中央により近くに位置するエミッタから出射される光ビームの光軸と、端面発光レーザ素子のエミッタから出射される光ビームの光軸とを同軸に出射することが可能である。

他の一態様として、本開示の実施形態に係る光源装置は、複数の面発光レーザ素子を備え得る。そのような光源装置では、例えば１つのメイン面発光レーザ素子の周囲にそれを囲うように２以上のサブ面発光レーザ素子が配置され得る。この場合、少なくともメイン面発光レーザ素子から出射される光ビームと、端面発光レーザ素子から出射される光ビームとが同軸に出射され得る。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態に係る光源装置１０１のＸＺ平面に平行な断面図である。図４に例示する光源装置１０１は、光源装置１００にレンズ部８０を設けた構成である。その他の構成は、光源装置１００と同様である。

（レンズ部８０）
図４に例示する光源装置１０１は、第１レンズ部８０ａ、第２レンズ部８０ｂを有するレンズ部８０を備える。第１レンズ部８０ａは、端面発光レーザ素子２０ａと光学部材５０との間、かつ、第１の光ビームＬ１の光路上であって、基板１０またはサブマウント３０の上に配置される。基板１０の上に第１レンズ部８０ａを配置する場合、側壁部６０および蓋部７０が基板１０に接合されていない状態で第１レンズ部８０ａの調整が可能となる。サブマウント３０の上に第１レンズ部８０ａを配置する場合、サブマウント３０の上に第１レンズ部８０ａを配置するときに第１レンズ部８０ａの調整が可能である。調整は、あるターゲットに対して第１レンズ部８０ａの位置、ビーム角度、ビーム径、コリメート度合いなどが調整される。第２レンズ部８０ｂは、面発光レーザ素子２０ｂと光学部材５０との間、かつ、第２の光ビームＬ２の光路上に配置される。ただし、光源装置１０１は、第１レンズ部８０ａを備え、第２レンズ部８０ｂを備えていなくてもよいし、これと逆に、第２レンズ部８０ｂを備え、第１レンズ部８０ａを備えていなくてもよい。図４に例示する光源装置１０１において、第１レンズ部８０ａは、第１の光ビームＬ１の光路上において端面発光レーザ素子２０ａの光出射面側であって、基板１０の上に配置されている。第２レンズ部８０ｂは、面発光レーザ素子２０ｂの光出射面上に配置されている。

第１レンズ部８０ａ、第２レンズ部８０ｂのそれぞれは、レンズ８１、およびレンズ８１を保持するための保持部８２を有する。レンズ８１の例は、コリメートレンズまたは集光レンズである。レンズ８１は、両凸レンズ、平凸レンズなど球面レンズ、非球面レンズを１つ以上含み得る。各レンズ部は、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、または透明セラミックからなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。レンズ８１と保持部８２は、同じ材料から一体的に形成されていてもよいし、異なる材料から個々に形成されていてもよい。レンズ８１と保持部８２とを個々に形成する場合、保持部８２は、金属またはセラミックなどの材料から形成され得る。

端面発光レーザ素子２０ａおよび面発光レーザ素子２０ｂのそれぞれに対してレンズ部を設け、かつ、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２の波長が互いに異なる場合には、第１レンズ部８０ａが第１の光ビームＬ１をコリメートする度合いと、第２レンズ部８０ｂが第２の光ビームＬ２をコリメートする度合いとを異ならせてもよい。例えば、レンズ形状またはレンズの曲率を変えることで、コリメートする度合いを異ならせることができる。この度合いの相違は、光源装置の外側に設けられる後段の光学系における光のアライメントが求められる場合にそれを容易にし得る。例えば、後段の光学系が集光レンズを含む場合に、第１の光ビームＬ１と第２の光ビームＬ２との波長が異なると、波長の違いによって焦点位置が異なる。このような場合であっても、コリメートする度合いを異ならせて、第１の光ビームＬ１または第２の光ビームＬ２をデフォーカスしておくことによって、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２を集光レンズで同じ位置に集光することが可能となる。

＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態に係る光源装置１０２のＸＺ平面に平行な断面図である。図５に例示する光源装置１０２は、光源装置１００に光検出器９０を設けた構成である。その他の構成は、光源装置１００と同様である。

（光検出器９０）
図５に例示する光源装置１０２は、光検出器９０を備える。光検出器９０は、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２のそれぞれの強度をモニタする。光検出器９０は、受光部９１ａ、９１ｂを有する。受光部の例は、フォトダイオードのような光電変換素子である。受光部９１ａには、第２入射面５２から出射される第１の光ビームＬ１の一部が入射する。受光部９１ｂには、第２入射面５２で反射した第２の光ビームＬ２の一部が入射する。各受光部は、各発光素子から出射される光ビームの一部を受け、光ビームの強度のモニタを行う。光ビームの強度は、光パワーと呼ぶこともできる。受光部９１ａ、９１ｂは、第１の光ビームＬ１と第２の光ビームＬ２とのビーム断面が重ならない程度にＺ方向に離れて配置され得る。第１の光ビームＬ１と第２の光ビームＬ２とのビーム断面が重ならなければ、受光部９１ａ、９１ｂは、Ｙ方向に離れて配置されていてもよい。

光検出器９０は、各発光素子から出射される光ビームの強度をモニタするために、例えば５ｍＷ程度のモニタ光を必要とする。本開示の実施形態において、例えば、発光素子から出射される光ビームのうちの５％程度がモニタ光として利用され、残りの９５％程度が外部に取り出される。

光検出器９０は、第１の方向において、光学部材５０に対して端面発光レーザ素子２０ａと反対側に位置する。図５に例示する光源装置１０２における光検出器９０は、側壁部６０に近接して配置され、上述した接合部によって支持面１０ａに接合されている。ただし、光検出器９０は、側壁部６０の内壁面６０ｃに接合され、側壁部６０によって支持され得る。

第２入射面５２は、入射する第２の光ビームＬ２の一部を第１の方向に反射し、受光部９１ｂに向ける。第２入射面５２は、さらに、第１入射面５１に入射し、光学部材５０の内部を透過した第１の光ビームＬ１を第１の方向に出射し、受光部９１ａに向ける。

上述した反射率制御膜は、「反射防止膜」と呼ばれる光学膜の構成と同様の構成を有していてもよい。しかし、一般の反射防止膜は、可能な限り反射を抑制するように、極めて低い反射率、例えば０．５％以下の反射率を有している。これに対して、本開示の実施形態では、第２入射面５２から、モニタに必要なレベルの反射光を得る必要がある。このため、第２の光ビームＬ２に対する反射率制御膜の反射率は、例えば１％以上１０％以下の範囲になるように決定される。ただし、第２入射面５２が、１％未満の反射率を有するように反射率制御膜を設けてもよいし、一般の反射防止膜のように、０．５％以下の反射率を有するように反射率制御膜を設けてもよい。

第２入射面５２には、反射率制御膜に代えて、反射型回折格子のような回折光学素子を形成してもよい。回折光学素子で回折した光ビームＬ２がモニタ光として受光部９１ｂに向かい、回折光学素子で回折しなかった光ビームＬ２は回折光学素子を通過して第１入射面５１に向かう。

＜第４実施形態＞
図６は、第４実施形態に係る光源装置１０３のＸＺ平面に平行な断面図である。図６に例示する光源装置１０３は、光源装置１００に第１レンズ部８０ａ、第２レンズ部８０ｂおよび光検出器９０を設けた構成である。その他の構成は、光源装置１００と同様である。光源装置１０３のように、各実施形態の構成を組み合わせてもよい。第１レンズ部８０ａ、第２レンズ部８０ｂおよび光検出器９０は、それぞれ、光源装置１０１に設けた第１レンズ部８０ａ、第２レンズ部８０ｂ、および光源装置１０２に設けた光検出器９０と同様に作用する。

＜第５実施形態＞
図７は、第５実施形態に係る光源装置１０４のＸＺ平面に平行な断面図である。図７に例示する光源装置１０４は、光源装置１００に第１サブマウント３０ａおよび第２サブマウント３０ｂを設けた構成である。その他の構成は、光源装置１００と同様である。第１サブマウント３０ａは、上述したサブマウント３０に相当する。端面発光レーザ素子２０ａは、支持面１０ａに接合された第１サブマウント３０ａを介して、支持面１０ａによって間接的に支持される。面発光レーザ素子２０ｂは、支持面１０ａに接合された第２サブマウント３０ｂを介して、支持面１０ａによって間接的に支持される。図７に示すように、第１サブマウント３０ａの厚さは、第２サブマウント３０ｂの厚さよりも大きい。

端面発光レーザ素子２０ａと面発光レーザ素子２０ｂとをそれぞれ異なるサブマウントに配置することによって、発熱が相対的に大きい端面発光レーザ素子２０ａから、発熱が相対的に小さい面発光レーザ素子２０ｂへの熱干渉を低減することが可能となる。その結果、パッケージの放熱性を向上させることができる。また、第１サブマウント３０ａおよび第２サブマウント３０ｂの厚さを個別に調整することによって、端面発光レーザ素子２０ａの発光領域から支持面１０ａまでの高さ、および、面発光レーザ素子２０ｂの発光領域から支持面１０ａまでの高さの変更がそれぞれ容易になり得る。このことは、光学部材５０における第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２の光軸のアライメントを容易にし得る。

＜第６実施形態＞
図８は、第６実施形態に係る光源装置１０５のＸＺ平面に平行な断面図である。図８に例示する光源装置１０５は、光源装置１０３における平板状の光学部材５０に代えて、第１プリズムミラー５０ａおよび第２プリズムミラー５０ｂを含む光学部材５０を設けた構成である。その他の構成は、光源装置１０３と同様である。第１レンズ部８０ａ、第２レンズ部８０ｂおよび光検出器９０を備えているが、第１レンズ部８０ａ、第２レンズ部８０ｂおよび光検出器９０は必須でない。

第１プリズムミラー５０ａは、支持面１０ａに対して第１傾斜角度で傾斜する第１入射面５１、第１下面５３、および、側壁部６０の内壁面６０ｃに対向する出射面５５を有する。第２プリズムミラー５０ｂは、支持面１０ａに対して第２傾斜角度で傾斜する第２入射面５２、および第１下面５３に対向する第２下面５４を有する。第１下面５３と、第２下面５４との間に接着層が介在し得る。第１入射面５１には第１の光ビームＬ１が入射し、第２入射面５２には第２の光ビームＬ２が入射する。

第１傾斜角度は、第１入射面５１と第１下面５３とがなす角度に相当する。第２傾斜角度は、第２入射面５２と第２下面５４とがなす角度に相当する。第１傾斜角度および第２傾斜角度のそれぞれは、例えば３０°以上６０°以下であり得る。

図８に例示する光源装置１０５において、第１プリズムミラー５０ａおよび第２プリズムミラー５０ｂのそれぞれは、直角プリズムミラーである。上面視において第１下面５３が第２下面５４に重なり、かつ、第１入射面５１と第２入射面５２とが平行になるように第１プリズムミラー５０ａおよび第２プリズムミラー５０ｂが配置される。第１傾斜角度は第２傾斜角度に等しい。第１傾斜角度および第２傾斜角度のそれぞれは、例えば４５°である。ただし、第１傾斜角度および第２傾斜角度は異なっていてもよい。

第１プリズムミラー５０ａおよび第２プリズムミラー５０ｂの少なくとも１つは、例えばウェッジプリズムであり得る。例えば第２プリズムミラー５０ｂをウェッジプリズムに置き換えることが可能である。ウェッジプリズムを利用することによって、第２の光ビームＬ２の偏角を微小な角度で調整することが容易になり得る。

第１入射面５１は、端面発光レーザ素子２０ａから出射された第１の光ビームＬ１の一部を第２の方向に反射する。第１入射面５１で反射されなかった第１の光ビームＬ１の一部は、第１入射面５１で屈折し、第１プリズムミラー５０ａの内部を透過する。第１プリズムミラー５０ａの内部を透過した第１の光ビームＬ１の一部は、出射面５５でさらに屈折し、光検出器９０の受光部９１ａに向けて出射される。第２入射面５２は、面発光レーザ素子２０ｂから出射された第２の光ビームＬ２の一部を第１の方向に反射し、受光部９１ｂに向ける。第２入射面５２で反射されなかった第２の光ビームＬ２の一部は、第２入射面５２で屈折し、第２プリズムミラー５０ｂの内部を透過する。第２プリズムミラー５０ｂの内部を透過した第２の光ビームＬ２の一部は、第１下面５３と第２下面５４との界面で屈折し、第１プリズムミラー５０ａの内部を透過する。第２プリズムミラー５０ｂの内部および第１プリズムミラー５０ａの内部をこの順番で透過した第２の光ビームＬ２の一部は、第１入射面５１でさらに屈折し、第２の方向に出射される。

第１入射面５１は、第１の光ビームＬ１に対し例えば８０％以上の反射率を有するように調整される。言い換えると、第１入射面５１は、第１の光ビームＬ１に対し例えば２０％未満の透過率を有するように調整される。第２入射面５２は、第２の光ビームＬ２に対し例えば２０％未満の反射率を有するように調整される。言い換えると、第２入射面５２は、第２の光ビームＬ２に対し例えば８０％以上の透過率を有するように調整される。

このようにして、図８に例示する光源装置１０５において、光学部材５０は、第１入射面５１で反射した第１の光ビームＬ１の一部と、第１入射面５１から出射される第２の光ビームＬ２の一部とを第２の方向に同軸に出射することができる。同軸に出射された光ビームが、キャップの蓋部７０を透過して光源装置１０５の上方に出射する。

２つのプリズムミラーを用いることで、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２の出射方向を調整する際の精度が向上する。

上述した光源装置１０５の構成に限定されず、他の構成を採用することによって、面発光レーザ素子２０ｂから出射される第２の光ビームＬ２の光軸を、支持面１０ａの法線方向に対し傾けることが可能である。図９および図１０を参照して、そのような光源装置の構成例を説明する。

＜第７実施形態＞
図９は、第７実施形態に係る光源装置１０６のＸＺ平面に平行な断面図である。図９に、支持面１０ａの法線方向を実線の矢印ｎで示している。図９に例示する光源装置１０６は、台９５を備え、さらに、光学部材５０としてプリズムミラーを備える。台９５は、支持面１０ａに対して第３傾斜角度で傾斜した傾斜面９６を有し、支持面１０ａに接合される。台９５は、例えばサブマウント３０と同じ材料から形成され、サブマウントとして機能し得る。第３傾斜角度は、実線の矢印ｎと、第２の光ビームＬ２の光軸を示す点線の矢印とがなす角度であり、例えば２°以上１０°以下である。面発光レーザ素子２０ｂは、台９５の傾斜面９６に接合される。

図９に示す例における光学部材５０は、直角プリズムミラーである。光学部材５０は、支持面１０ａに対して第１傾斜角度で傾斜する第１入射面５１、および、支持面１０ａに平行である第２入射面５２を有する。第１入射面５１には第１の光ビームＬ１が入射し、第２入射面５２には第２の光ビームＬ２が入射する。このように、第２の光ビームＬ２を第２入射面５２に入射させる前に、台９５によって、支持面１０ａの法線方向に対して面発光レーザ素子２０ｂから出射される第２の光ビームＬ２の光軸を、第３傾斜角度に等しい角度だけ傾斜させることができる。このため、１つのプリズムミラーで、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２の出射方向を調整することができる。

＜第８実施形態＞
図１０は、第８実施形態に係る光源装置１０７のＸＺ平面に平行な断面図である。図１０に、支持面１０ａの法線方向を実線の矢印ｎで示している。図１０に例示する光源装置１０７は、台９５の代わりに光制御素子９７を備える。光制御素子９７は、支持面１０ａの法線方向に対する第２の光ビームＬ２の光軸の傾きを変化させる。光制御素子９７の例は、透過型回折格子のような回折光学素子、光ビームの波長以下の大きさの微細な凹凸構造を含む。光制御素子９７は、面発光レーザ素子２０ｂの光出射面または第２入射面５２に設けられ得る。図１０に示す例における光制御素子９７は、面発光レーザ素子２０ｂの光出射面上に設けられている。このように、第２の光ビームＬ２を第２入射面５２に入射させる前に、光制御素子９７によって、支持面１０ａの法線方向に対して面発光レーザ素子２０ｂから出射される第２の光ビームＬ２の光軸を所望の角度だけ傾斜させることができる。このため、１つのプリズムミラーで、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２の出射方向を調整することができる。

光学部材５０は、上述した例に限定されず、第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２を光源装置の側方（つまり、第１の方向）に同軸に出射するように構成され得る。以下、図１１から図１３を参照して、そのような光源装置の構造例を説明する。

＜第９実施形態＞
図１１は、第９実施形態に係る光源装置１０８のＸＺ平面に平行な断面図である。図１１に例示する光源装置１０８は、光源装置１００の構造と実質的に同じ構造を備える。ただし、光学部材５０に設けられ得る反射率制御膜の光学特性が異なる。光源装置１０８において、光学部材５０は、光軸が互いに平行でない第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２を同軸にし、第１の方向に出射する。同軸にされた光ビームが、上述したキャップの側壁部６０を透過して光源装置１０８の側方に出射する。

図１１に示す光源装置１０８においては、上述した誘電体多層膜が第２入射面５２に設けられる。第２入射面５２は、入射する第２の光ビームＬ２の一部を第１の方向、つまりＸ方向に反射する。第２入射面５２は、第２の光ビームＬ２に対し例えば８０％以上の反射率を有するように調整される。第１の光ビームＬ１は、光学部材５０の第１入射面５１に入射するとき、気体と固体との間に存在する界面を通過する。この界面は第１入射面５１に相当する。第１入射面５１に入射する第１の光ビームＬ１はこの界面で屈折し、その結果、第１の光ビームＬ１の光軸の向きが変化する。光学部材５０の内部を透過し、第２入射面５２に入射した第１の光ビームＬ１はこの界面で屈折し、その結果、向きを変えて第２入射面５２から第１の方向に出射される。第１入射面５１は、第１の光ビームＬ１に対し例えば８０％以上の透過率を有するように調整される。第２入射面５２は、第１の光ビームＬ１に対し例えば８０％以上の透過率を有するように調整される。このようにして、光学部材５０は、第２入射面５２から出射される第１の光ビームＬ１の一部と、第２入射面５２で反射した第２の光ビームＬ２の一部とを第１の方向に同軸に出射する。

図１１に例示する光源装置１０８における側壁部６０は、支持面１０ａにおいて、光学部材５０から出射される光ビームを横切る位置に配置されており、光ビームを透過する。側壁部６０のうちの少なくとも光ビームが透過する部分は、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、サファイア、蛍光体を含有するガラス、透明セラミック材料などの材料から形成され得る。側壁部６０のうちの光ビームが透過しない部分は、例えば、シリコン、ガラス、セラミック、または上述した基板１０と同じ材料から形成され得る。また、側壁部６０は、基板１０と一体的に成形され得る。側壁部６０において、光ビームが透過する部分の、光ビームが入射する面および／または光ビームが出射する面には、反射防止膜が設けられ得る。側壁部６０に、集光レンズまたはコリメートレンズとしての機能が付与され得る。

＜第１０実施形態＞
図１２は、第１０実施形態に係る光源装置１０９のＸＺ平面に平行な断面図である。図１２に例示する光源装置１０９は、光源装置１０８に光検出器９０を設けた構成である。その他の構成は、光源装置１０８と同様である。図１１を参照して説明したように、光学部材５０が、光ビームを光源装置１０９の側方に同軸に出射する場合、光検出器９０は、第２の方向において、光学部材５０に対して面発光レーザ素子２０ｂと反対側に位置する。光検出器９０は、例えばキャップの蓋部７０の下面に接合され得る。第１入射面５１は、入射する第１の光ビームＬ１の一部を第２の方向に反射し、受光部９１ａに向ける。第１入射面５１は、さらに、第２入射面５２に入射し、光学部材５０の内部を透過した第２の光ビームＬ２を第２の方向に出射し、受光部９１ｂに向ける。

＜第１１実施形態＞
図１３は、第１１実施形態に係る光源装置１１０のＸＺ平面に平行な断面図である。図１３に例示する光源装置１１０は、上述した光源装置１０５の構成と実質的に同じ構成を備える。ただし、光学部材５０に設けられる反射率制御膜の光学特性が異なる。図１３に例示するように、反射率制御膜の光学特性を調整することによって、第１および第２プリズムミラー５０ａ、５０ｂを用いて、光学部材５０から、光ビームを光源装置１１０の側方に出射することが可能となる。

図１３に例示する光源装置１１０において、第２入射面５２は、第２の光ビームＬ２を第１の方向に反射する。また第２入射面５２は、第１入射面５１に入射し、第１プリズムミラー５０ａおよび第２プリズムミラー５０ｂの内部をこの順番で透過した第１の光ビームＬ１を第１の方向に出射する。第１入射面５１に入射した第１の光ビームＬ１は、第１入射面５１、第１下面５３と第２下面５４との界面、第２入射面５２で屈折する。光学部材５０は、第２入射面５２から出射される第１の光ビームＬ１と、第２入射面５２で反射した第２の光ビームＬ２とを第１の方向に同軸に出射する。

第９から第１１実施形態によれば、光軸が互いに平行でない複数本の光ビームを光学部材によって光源装置の側方に同軸に出射することが可能となる。

以下、本開示の実施形態に係る光源装置は、医療用途や美容用途などに利用することができる。端面発光レーザからの出射光を、レーザメス、シミやアザの除去などに用い、面発光レーザからの出射光を、レーザメス使用時のガイド光、施術箇所の測定や評価などに用いることができる。端面発光レーザおよび面発光レーザとして、３５０ｎｍ～１６００ｎｍの範囲にピーク波長を有するものから、目的に応じたピーク波長を有するものを選択して利用することができる。好適には、端面発光レーザが３５０ｎｍ～１０００ｎｍの範囲にピーク波長を有し、面発光レーザが４００ｎｍ～９５０ｎｍまたは１３００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲にピーク波長を有することが好ましい。ただし、端面発光レーザのピーク波長と面発光レーザのピーク波長とが５０ｎｍ以上離れていることが好ましい。端面発光レーザの出射光と面発光レーザの出射光とを分離しやすくできるからである。なお、上述したように、面発光レーザ素子の例はＶＣＳＥＬ素子である。本開示の光源装置は、例えば多様な種類の材料の切断、穴あけ、局所的熱処理、表面処理、金属の溶接などにも利用され得る。

以上のように、本開示は、以下の項目に記載の光源装置を含む。

［項目１］
支持面を有する基板と、
前記支持面によって直接的または間接的に支持され、第１の方向に第１の光ビームを出射する端面発光レーザ素子と、
前記支持面によって直接的または間接的に支持され、前記第１の方向とは異なる第２の方向に第２の光ビームを出射する面発光レーザ素子と、
前記第１の光ビームおよび第２の光ビームを同軸に出射する光学部材と、
を備える光源装置。

［項目２］
前記光学部材は、平板状であり、前記第１の光ビームが入射する、前記支持面に対して傾斜した第１入射面、および、前記第２の光ビームが入射する、前記第１入射面に平行な第２入射面を有する、項目１に記載の光源装置。

［項目３］
前記光学部材は、
前記支持面に対して第１傾斜角度で傾斜し、前記第１の光ビームが入射する第１入射面、および第１下面を有する第１プリズムミラーと、
前記支持面に対して第２傾斜角度で傾斜し、前記第２の光ビームが入射する第２入射面、および前記第１下面に対向する第２下面を有する第２プリズムミラーと、
を有する、項目１に記載の光源装置。

［項目４］
前記支持面に対して第１傾斜角度で傾斜した傾斜面を有し、前記支持面に接合された台を備え、
前記面発光レーザ素子は、前記傾斜面に接合されており、
前記光学部材は、前記支持面に対して第２傾斜角度で傾斜し、前記第１の光ビームが入射する第１入射面、および、前記支持面に平行な、前記第２の光ビームが入射する第２入射面を有するプリズムミラーを含む、項目１に記載の光源装置。

［項目５］
前記光学部材は、前記第１の光ビームが入射する、前記支持面に対して傾斜した第１入射面、および、前記第２の光ビームが入射する、前記支持面に平行な第２入射面を有するプリズムミラーを含み、
前記面発光レーザ素子の光出射面または前記第２入射面に設けられた、前記支持面の法線方向に対する前記第２の光ビームの光軸の傾きを変化させる光制御素子 を備える、項目１に記載の光源装置。

［項目６］
前記支持面によって支持され、前記面発光レーザ素子、前記端面発光レーザ素子、および前記光学部材を覆うキャップを備える、項目１から５のいずれか１項に記載の光源装置。

［項目７］
前記端面発光レーザ素子は、前記支持面に接合された第１サブマウントを介して、前記支持面によって間接的に支持され、
前記面発光レーザ素子は、前記支持面によって直接的に支持される、項目１から６のいずれか１項に記載の光源装置。

［項目８］
前記端面発光レーザ素子は、前記支持面に接合された第１サブマウントを介して、前記支持面によって間接的に支持され、
前記面発光レーザ素子は、前記支持面に接合された第２サブマウントを介して、前記支持面によって間接的に支持される、項目１から６のいずれか１項に記載の光源装置。

［項目９］
前記端面発光レーザ素子と前記光学部材との間、かつ、前記第１の光ビームの光路上、および／または前記面発光レーザ素子と前記光学部材との間、かつ、前記第２の光ビームの光路上に配置されたレンズ部を備える、項目１から８のいずれか１項に記載の光源装置。

［項目１０］
前記第１の光ビームおよび第２の光ビームのそれぞれの強度をモニタするための光検出器を備える、項目１から９のいずれか１項に記載の光源装置。

［項目１１］
前記端面発光レーザ素子の出力は、０．０１Ｗから５０Ｗの範囲にあり、
前記面発光レーザ素子の出力は、０．０１ｍＷから１０ｍＷの範囲にある、項目１から１０のいずれか１項に記載の光源装置。

［項目１２］
前記第１の光ビームの波長は、３５０ｎｍから１０００ｎｍの範囲にあり、
前記第２の光ビームの波長は、４００ｎｍから９５０ｎｍまたは１３００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲にある、項目１から１１のいずれか１項に記載の光源装置。

［項目１３］
前記キャップは、前記基板に接合された側壁部、および前記側壁部に接合された蓋部を有し、
前記側壁部、前記蓋部および前記基板によって封止空間が形成されており、
前記端面発光レーザ素子、前記面発光レーザ素子および前記光学部材は、前記封止空間内に配置されている、項目６に記載の光源装置。

本開示の光源装置は、例えば、医療用レーザ装置、プロジェクタ、ディスプレイ、照明器具、材料の切断、穴あけ、局所的熱処理、表面処理、金属の溶接などに利用され得る。

１０：基板、１０ａ：支持面、２０ａ：端面発光レーザ素子、２０ｂ：面発光レーザ素子、３０：サブマウント、３０ａ：第１サブマウント、３０ｂ：第２サブマウント、４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ：支持部材、４１：支持部、４２：支持面、４３：貫通孔、４４：連結部、４５：下面、５０：光学部材、５０ａ：第１プリズムミラー、５０ｂ：第２プリズムミラー、５１：第１入射面、５２：第２入射面、５３：第１下面、５４：第２下面、５５：出射面、６０：側壁部、６０ａ：上面、６０ｂ：下面、６０ｃ：内壁面、７０：蓋部、８０：レンズ部、８０ａ：第１レンズ部、８０ｂ：第２レンズ部、８１：レンズ、８２：保持部、９０：光検出器、９１ａ、９１ｂ：受光部、９５：台、９６：傾斜面、９７：光制御素子、１００～１１０：光源装置

Claims (13)

1. 支持面を有する基板と、
   前記支持面によって直接的または間接的に支持され、第１の方向に第１の光ビームを出射する端面発光レーザ素子と、
   前記支持面によって直接的または間接的に支持され、前記第１の方向とは異なる第２の方向に第２の光ビームを出射する面発光レーザ素子と、
   前記第１の光ビームおよび第２の光ビームを同軸に出射する光学部材と、
   を備える光源装置。
2. 前記光学部材は、平板状であり、前記第１の光ビームが入射する、前記支持面に対して傾斜した第１入射面、および、前記第２の光ビームが入射する、前記第１入射面に平行な第２入射面を有する、請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光学部材は、
   前記支持面に対して第１傾斜角度で傾斜し、前記第１の光ビームが入射する第１入射面、および第１下面を有する第１プリズムミラーと、
   前記支持面に対して第２傾斜角度で傾斜し、前記第２の光ビームが入射する第２入射面、および前記第１下面に対向する第２下面を有する第２プリズムミラーと、
   を有する、請求項１に記載の光源装置。
4. 前記支持面に対して第１傾斜角度で傾斜した傾斜面を有し、前記支持面に接合された台を備え、
   前記面発光レーザ素子は、前記傾斜面に接合されており、
   前記光学部材は、前記支持面に対して第２傾斜角度で傾斜し、前記第１の光ビームが入射する第１入射面、および、前記支持面に平行な、前記第２の光ビームが入射する第２入射面を有するプリズムミラーを含む、請求項１に記載の光源装置。
5. 前記光学部材は、前記第１の光ビームが入射する、前記支持面に対して傾斜した第１入射面、および、前記第２の光ビームが入射する、前記支持面に平行な第２入射面を有するプリズムミラーを含み、
   前記面発光レーザ素子の光出射面または前記第２入射面に設けられた、前記支持面の法線方向に対する前記第２の光ビームの光軸の傾きを変化させる光制御素子を備える、請求項１に記載の光源装置。
6. 前記支持面によって支持され、前記面発光レーザ素子、前記端面発光レーザ素子、および前記光学部材を覆うキャップを備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記端面発光レーザ素子は、前記支持面に接合された第１サブマウントを介して、前記支持面によって間接的に支持され、
   前記面発光レーザ素子は、前記支持面によって直接的に支持される、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記端面発光レーザ素子は、前記支持面に接合された第１サブマウントを介して、前記支持面によって間接的に支持され、
   前記面発光レーザ素子は、前記支持面に接合された第２サブマウントを介して、前記支持面によって間接的に支持される、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 前記端面発光レーザ素子と前記光学部材との間、かつ、前記第１の光ビームの光路上、および／または前記面発光レーザ素子と前記光学部材との間、かつ、前記第２の光ビームの光路上に配置されたレンズ部を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
10. 前記第１の光ビームおよび第２の光ビームのそれぞれの強度をモニタするための光検出器を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
11. 前記端面発光レーザ素子の出力は、０．０１Ｗから５０Ｗの範囲にあり、
    前記面発光レーザ素子の出力は、０．０１ｍＷから１０ｍＷの範囲にある、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
12. 前記第１の光ビームの波長は、３５０ｎｍから１０００ｎｍの範囲にあり、
    前記第２の光ビームの波長は、４００ｎｍから９５０ｎｍまたは１３００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲にある、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
13. 前記キャップは、前記基板に接合された側壁部、および前記側壁部に接合された蓋部を有し、
    前記側壁部、前記蓋部および前記基板によって封止空間が形成されており、
    前記端面発光レーザ素子、前記面発光レーザ素子および前記光学部材は、前記封止空間内に配置されている、請求項６に記載の光源装置。

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