JP7428867B2 - レーザ光源、光学デバイス、およびレーザ光源の製造方法 - Google Patents
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Description
まず、図1Aおよび図1Bを参照して、本開示の実施形態におけるレーザ光源の基本的な構成例を説明する。
基板10は、例えば、AlN、SiC、およびアルミナからなる群から選択される少なくとも1つを含むセラミックから形成され得る。セラミックの熱伝導率は、例えば、10[W/m・K]以上500[W/m・K]以下であり得る。また、レーザ光源100の製造時に加えられる熱による変形を抑制するために、当該セラミックは低い熱膨張率を有し得る。熱膨張率は、2×10-6[1/K]以上1×10-5[1/K]以下であり得る。
半導体レーザ素子20は、例えば、n型クラッド層、活性層、およびp型クラッド層を含む積層構造を備える。図1Aおよび図1Bに示す例では、サブマウント40上に不図示の電極が設けられており、この電極は、半導体レーザ素子20のn型クラッド層に電気的に接続されている。この電極を「n側の電極」と称する。一方、半導体レーザ素子20の上面にも、不図示の電極が設けられており、この電極は、半導体レーザ素子20のp型クラッド層に電気的に接続されている。この電極を「p側の電極」と称する。p側の電極は、第1ワイヤ60aによって第1導電性部材50aに電気的に接続され、n側の電極は、第2ワイヤ60bによって第2導電性部材50bに電気的に接続されている。第1ワイヤ60aおよび第2ワイヤ60bの形状、配置および本数は適宜調整され得る。
半導体レーザ素子20を気密封止する場合、筐体30は、例えば、基板10の実装面10sに金属接合材によって接合され得る。半導体レーザ素子20が短波長のレーザ光を出射しなくても、信頼性および耐久性の観点から、筐体30は半導体レーザ素子20を気密封止してもよい。
サブマウント40は、実装面10sからの半導体レーザ素子20のY方向における高さを調整する。レーザ光源100の小型化の観点から、サブマウント40のZ方向における高さは、突出部分30pのZ方向における厚さにほぼ等しくてもよい。本実施形態における突出部分30pは、筐体30のうちで最も薄い部分である。
図4に示す光学デバイス200では、レーザ光源100の外部に光学系70が別途設けられている。以下では、図5A、図5B、および図6を参照して、レーザ光源100の外部に光学系70を別途設けずにコリメートされたレーザ光を出射するレーザ光源の構成例を説明する。
以下に、図8Aから図8Dを参照して、本実施形態におけるレーザ光源100の製造工程を説明する。図8Aから図8Dは、本実施形態におけるレーザ光源100の製造工程を説明するための図である。
10G 集合基板
10s 実装面
20 半導体レーザ素子
30、31 筐体
30A 筐体アレイ
30d 溝
30ds 溝の側面
30p、31p 突出部分
30ps 突出部分の側面
30si、31si 内側表面領域
30so、31so 外側表面領域
30w 側壁部分
40 サブマウント
50a 第1導電性部材
50b 第2導電性部材
60a 第1ワイヤ
60b 第2ワイヤ
70 光学系
80 サポート
100、110、120、130 レーザ光源
100G レーザ光源群
200 光学デバイス
Claims (11)
- 実装面を有する基板と、
前記基板の前記実装面に搭載され、前記実装面に沿ってレーザ光を出射する出射面を有する、半導体レーザ素子と、
同一材料から一体的に形成され、前記基板の前記実装面に固定された筐体であって、前記レーザ光が透過する側壁部分を有する筐体と、
を備え、
前記側壁部分は、前記レーザ光が入射する内側表面領域と、前記レーザ光を出射する外側表面領域とを有し、
前記内側表面領域は、前記半導体レーザ素子の前記出射面に対向し、
前記内側表面領域および前記外側表面領域は、前記筐体の内側に傾斜しており、
前記筐体は、前記側壁部分から前記実装面に沿って突出する突出部分を有しており、前記突出部分の底面は、前記実装面に接合されており、
前記外側表面領域から出射された前記レーザ光は前記突出部分の上方を伝搬し、
前記外側表面領域は、前記突出部分の突出面よりも滑らかである、レーザ光源。 - 前記側壁部分の前記外側表面領域は、前記内側表面領域に対して平行である、請求項1に記載のレーザ光源。
- 前記側壁部分の前記外側表面領域は、前記内側表面領域に対して平行でない、請求項1に記載のレーザ光源。
- 前記内側表面領域と前記実装面の法線とがなす第1角度は、前記外側表面領域と前記実装面の法線とがなす第2角度よりも大きい、請求項3に記載のレーザ光源。
- 前記側壁部分の前記内側表面領域には反射防止膜が形成されている、請求項1から4のいずれかに記載のレーザ光源。
- 前記基板は、セラミックから形成され、
前記基板は、前記半導体レーザ素子を外部回路に電気的に接続する導電性部材を有している、請求項1から5のいずれかに記載のレーザ光源。 - 前記内側表面領域は、前記レーザ光を前記実装面に垂直な平面内で収束またはコリメートする凸曲面を有している、請求項1から6のいずれかに記載のレーザ光源。
- 前記外側表面領域は、前記レーザ光を前記実装面に平行な平面内で収束またはコリメートする凸曲面を有している、請求項1から7のいずれかに記載のレーザ光源。
- 請求項1から8のいずれかに記載のレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光をコリメートするレンズを含む光学系と、
前記レーザ光源および前記光学系を支持するサポートと、
を備える、光学デバイス。 - それぞれが実装面を有する複数の基板を含む集合基板を準備する工程と、
複数の半導体レーザ素子をそれぞれ前記集合基板における前記複数の基板の実装面に実装する工程と、
前記複数の半導体レーザ素子をそれぞれ収容する複数の筐体を含む筐体アレイを前記集合基板に固定し、個々の半導体レーザ素子を各筐体によって封止する工程と、
前記集合基板および前記筐体アレイを複数のレーザ光源に個片化する工程と、
を含み、
前記複数のレーザ光源のそれぞれは、
前記実装面を有する前記基板と、
前記基板の前記実装面に搭載され、前記実装面に沿ってレーザ光を出射する出射面を有する、前記半導体レーザ素子と、
同一材料から一体的に形成され、前記基板の前記実装面に固定された前記筐体であって、前記レーザ光が透過する側壁部分を有する前記筐体と、
を備え、
前記側壁部分は、前記レーザ光が入射する内側表面領域と、前記レーザ光を出射する外側表面領域とを有し、
前記内側表面領域は、前記半導体レーザ素子の前記出射面に対向し、
前記内側表面領域は、前記筐体の内側に傾斜しており、
前記筐体は、前記側壁部分から前記実装面に沿って突出する突出部分を有しており、前記突出部分の底面は、前記実装面に接合されており、
前記外側表面領域から出射された前記レーザ光は前記突出部分の上方を伝搬し、
前記外側表面領域は、前記突出部分の突出面よりも滑らかである、レーザ光源の製造方法。 - 前記複数のレーザ光源に個片化する前記工程は、前記集合基板および前記筐体アレイにおける前記複数の筐体の間をダイシングする工程を含む、請求項10に記載のレーザ光源の製造方法。
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