JPWO2018163513A1

JPWO2018163513A1 - 光モジュール

Info

Publication number: JPWO2018163513A1
Application number: JP2018519779A
Authority: JP
Inventors: 中西　裕美; 裕美中西
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2020-01-16
Also published as: DE112017007177T5; US20190360862A1; US11060907B2; WO2018163513A1

Abstract

光モジュールは、ベース部材と、赤色半導体レーザと、緑色半導体レーザと、青色半導体レーザと、赤色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第１レンズと、緑色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第２レンズと、青色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第３レンズと、赤色半導体レーザから第１レンズに向う光とは反対側に出射される赤色後方光を第１受光面にて受光する第１受光素子と、緑色半導体レーザから第２レンズに向う光とは反対側に出射される緑色後方光を第２受光面にて受光する第２受光素子と、青色半導体レーザから第３レンズに向う光とは反対側に出射される青色後方光を第３受光面にて受光する第３受光素子と、を含み、第１受光面、第２受光面および第３受光面は、赤色後方光、緑色後方光および青色後方光の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾斜している。

Description

本開示は、光モジュールに関する。

本出願は、2017年3月6日出願の日本出願第2017-042145号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

光源として半導体レーザを採用した光モジュールにおいては、半導体レーザから出射された光の一部を受光する受光素子が採用される場合がある。受光素子においては、たとえば基板上に半導体層が配置され、半導体層側の主面に受光面が配置される構造を採用することができる（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００９−２６７２５１号公報

実施例による光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材上に配置され、赤色の光を出射する赤色半導体レーザと、ベース部材上に配置され、緑色の光を出射する緑色半導体レーザと、ベース部材上に配置され、青色の光を出射する青色半導体レーザと、を含む。光形成部は、ベース部材上に配置され、赤色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第１レンズと、ベース部材上に配置され、緑色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第２レンズと、ベース部材上に配置され、青色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第３レンズと、をさらに含む。光形成部は、ベース部材上に配置され、赤色半導体レーザから第１レンズに向う光とは反対側に出射される赤色後方光を第１受光面にて受光する第１受光素子と、ベース部材上に配置され、緑色半導体レーザから第２レンズに向う光とは反対側に出射される緑色後方光を第２受光面にて受光する第２受光素子と、ベース部材上に配置され、青色半導体レーザから第３レンズに向う光とは反対側に出射される青色後方光を第３受光面にて受光する第３受光素子と、をさらに含む。第１受光面、第２受光面および第３受光面は、赤色後方光の光軸に垂直な面、緑色後方光の光軸に垂直な面および青色後方光の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾斜している。

第１の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。第１の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。第１の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略平面図である。第１の実施の形態における受光素子の構造を示す概略断面図である。第２の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。第２の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略平面図である。第３の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。第３の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略平面図である。第４の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。第４の実施の形態における光モジュールの構造を示す概略平面図である。第４の実施の形態における受光素子の構造を示す概略断面図である。

［本開示が解決しようとする課題］
受光素子が採用される光モジュールにおいては、受光面に入射する半導体レーザからの光の一部が受光面において反射されて光モジュールから出射され、意図しない場所に光が到達する現象（迷光）が生じ得る。光モジュールが部品として使用される装置によっては、迷光が当該装置の機能との関係において好ましくない場合がある。

そこで、迷光の発生し難い光モジュールを提供することを本開示の目的の１つとする。

［本開示の効果］
本開示の少なくとも１つの実施例の光モジュールによれば、迷光を発生し難くすることができる。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の技術の実施態様を列記して説明する。本開示の光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材上に配置され、赤色の光を出射する赤色半導体レーザと、ベース部材上に配置され、緑色の光を出射する緑色半導体レーザと、ベース部材上に配置され、青色の光を出射する青色半導体レーザと、を含む。光形成部は、ベース部材上に配置され、赤色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第１レンズと、ベース部材上に配置され、緑色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第２レンズと、ベース部材上に配置され、青色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第３レンズと、をさらに含む。光形成部は、ベース部材上に配置され、赤色半導体レーザから第１レンズに向う光とは反対側に出射される赤色後方光を第１受光面にて受光する第１受光素子と、ベース部材上に配置され、緑色半導体レーザから第２レンズに向う光とは反対側に出射される緑色後方光を第２受光面にて受光する第２受光素子と、ベース部材上に配置され、青色半導体レーザから第３レンズに向う光とは反対側に出射される青色後方光を第３受光面にて受光する第３受光素子と、をさらに含む。第１受光面、第２受光面および第３受光面は、赤色後方光の光軸に垂直な面、緑色後方光の光軸に垂直な面および青色後方光の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾斜している。

本開示の光モジュールは、赤色、緑色および青色の半導体レーザと、これらの半導体レーザからの後方光を受光する受光素子とを含む。ここで、受光素子の受光面を後方光の光軸に垂直にすることにより、後方光を効率よく受光素子に導入することができる。しかし、本発明者の検討によれば、このような構造に起因して迷光が発生する場合がある。具体的には、受光面に入射した後方光の一部は、受光面において反射される。また、後方光は、半導体レーザからレンズに向けて出射される光（前方光）とは同一直線上の反対側に出射される。そのため、後方光の光軸に対して受光面が垂直になるように受光素子を配置すると、受光面において反射された後方光は、前方光と（ほぼ）同じ光路を通ってレンズに入射し、光モジュールの外部へと出射される。その結果、受光面において反射された後方光が迷光となる。

本開示の光モジュールでは、受光面である第１受光面、第２受光面および第３受光面が、赤色後方光の光軸に垂直な面、緑色後方光の光軸に垂直な面および青色後方光の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾斜している。そのため、受光面において反射された後方光が前方光と（ほぼ）同じ光路を通ってレンズに入射し難くなる。その結果、迷光を発生し難くすることができる。このように、本開示の光モジュールによれば、迷光を発生し難くすることができる。

上記光モジュールにおいて、第１受光面、第２受光面および第３受光面は、それぞれ赤色後方光の光軸に垂直な面、緑色後方光の光軸に垂直な面および青色後方光の光軸に垂直な面に対し、受光される光の光軸を含み前記ベース部材の主面に垂直な第１の平面に含まれる方向に回転するとともに、前記ベース部材の前記主面に平行な第２の平面に含まれる方向に回転することにより、赤色後方光の光軸に垂直な面、緑色後方光の光軸に垂直な面および青色後方光の光軸に垂直な面に対して傾斜していてもよい。このようにすることにより、迷光をより発生し難くすることができる。

上記光モジュールにおいて、第１受光素子、第２受光素子および第３受光素子のうち少なくとも１つの受光素子は、ベース部材上に配置される支持部材の搭載面上に搭載されてもよい。搭載面は、上記少なくとも１つの受光素子において受光される光の光軸に垂直な面に対して傾斜していてもよい。支持部材の搭載面が光（後方光）の光軸に垂直な面に対して傾斜する構造を採用することにより、受光面を後方光の光軸に垂直な面に対して傾斜させることが容易となる。

上記光モジュールにおいて、第１受光素子、第２受光素子および第３受光素子のうち少なくとも１つの受光素子は、半導体層を含む半導体受光素子であってもよい。半導体受光素子は、半導体層の主面に平行な面に対して傾斜する受光面を有していてもよい。このような半導体受光素子を採用することにより、受光面を後方光の光軸に垂直な面に対して傾斜させることが容易となる。

本開示の別の観点による光モジュールは、ベース部材と、ベース部材上に配置される半導体レーザと、ベース部材上に配置され、半導体レーザからの光が入射される光学系と、ベース部材上に配置され、半導体レーザから光学系に向う光とは反対側に半導体レーザから出射される後方光を受光面にて受光する受光素子と、を含み、受光面は、後方光の光軸に垂直な面に対して傾斜している。

本開示の光モジュールでは、受光面が後方光の光軸に垂直な面に対して傾斜している。そのため、受光面において反射された後方光が前方光と（ほぼ）同じ光路を通って光学系に入射し難くなる。その結果、迷光を発生し難くすることができる。このように、本開示の光モジュールによれば、迷光を発生し難くすることができる。

［本開示の実施形態の詳細］
＜第１の実施の形態＞
次に、本開示の光モジュールの第１の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。図２は、図１のキャップ４０を取り外した状態に対応する図である。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

図１および図２を参照して、本実施の形態における光モジュール１は、平板状の形状を有する基部１０と、基部１０の第１の主面１０Ａ上に配置され、光を形成する光形成部２０と、光形成部２０を覆うように基部１０の第１の主面１０Ａ上に接触して配置されるキャップ４０と、基部１０の第２の主面１０Ｂ側から第１の主面１０Ａ側まで貫通し、第１の主面１０Ａ側および第２の主面１０Ｂ側の両側に突出する複数のリードピン５１とを含んでいる。基部１０とキャップ４０とは、たとえば溶接されることにより気密状態とされている。すなわち、光形成部２０は、基部１０とキャップ４０とによりハーメチックシールされている。基部１０とキャップ４０とにより取り囲まれる空間には、たとえば乾燥空気などの水分が低減（除去）された気体が封入されている。キャップ４０には、光形成部２０からの光を透過する出射窓４１が形成されている。出射窓４１は主面が互いに平行な平板状の形状を有していてもよいし、光形成部２０からの光を集光または拡散させるレンズ形状を有していてもよい。基部１０およびキャップ４０は、保護部材を構成する。

図２および図３を参照して、光形成部２０は、板状の形状を有するベース部材であるベース板６０を含む。ベース板６０は、平面視で長方形形状を有する第１の主面６０Ａを有している。主面６０Ａ上には、直方体状の形状を有する第１ブロック６３、第２ブロック６４および第３ブロック６５が配置されている。第１ブロック６３、第２ブロック６４および第３ブロック６５上には、平板状の形状を有する第１サブマウント７１、第２サブマウント７２および第３サブマウント７３がそれぞれ配置されている。そして、第１サブマウント７１、第２サブマウント７２および第３サブマウント７３上に、赤色半導体レーザとしての赤色レーザダイオード８１、緑色半導体レーザとしての緑色レーザダイオード８２および青色半導体レーザとしての青色レーザダイオード８３がそれぞれ配置されている。

赤色レーザダイオード８１は、長方形状の形状を有する主面６０Ａの長辺に沿う方向（Ｘ軸方向）に光を出射するように配置される。緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３は、主面６０Ａの短辺に沿う方向（Ｙ軸方向）に光を出射するように配置される。赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸の高さ（ベース板６０の第１の主面６０Ａを基準面とした場合の基準面と光軸との距離；Ｚ軸方向における基準面からの距離）は、第１ブロック６３、第２ブロック６４および第３ブロック６５ならびに第１サブマウント７１、第２サブマウント７２および第３サブマウント７３により調整されて互いに一致している。

ベース板６０の主面６０Ａ上には、台状の第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９が形成されている。そして、第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９上には、それぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３が配置されている。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、表面がレンズ面となっているレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａをそれぞれ有している。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、レンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａとレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ以外の領域とが一体成型されている。第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９により、第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３のレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａの中心軸、すなわちレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａの光軸は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸に一致するように調整されている。

第１レンズ９１には、赤色レーザダイオード８１から出射される光（赤色前方光）が入射する。第２レンズ９２には、緑色レーザダイオード８２から出射される光（緑色前方光）が入射する。第３レンズ９３には、青色レーザダイオード８３から出射される光（青色前方光）が入射する。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光のスポットサイズを変換する。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３により、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光のスポットサイズが互いに一致するようにスポットサイズが変換される。

ベース板６０の主面６０Ａ上には、第１フィルタ９７と第２フィルタ９８とが配置される。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれ互いに平行な主面を有する平板状の形状を有している。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、たとえば波長選択性フィルタである。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、誘電体多層膜フィルタである。より具体的には、第１フィルタ９７は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第２フィルタ９８は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する。このように、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、特定の波長の光を選択的に透過および反射する。その結果、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射された光を合波する。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれ主面６０Ａ上に形成された台状の第１突出領域８８および第２突出領域８９上に配置される。

ベース板６０の主面６０Ａ上には、一対の底面が台形形状である直四角柱形状を有する第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８が配置されている。第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８は、台形形状の底面の互いに平行な辺のうち長い方の辺を含む側面が主面６０Ａに接触するように、主面６０Ａ上に配置される。また、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８は、台形形状の底面の互いに平行な辺に対して垂直な辺を含む側面が、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直となるように、主面６０Ａ上に配置される。その結果、台形形状の底面の互いに平行な辺を接続し、当該平行な辺に対して垂直でない辺を含む側面である支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａが、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な面に対して傾斜する。

より具体的には、第４ブロック６６の支持面６６Ａは、赤色レーザダイオード８１から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｚ面に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。より好ましくは、第４ブロック６６の支持面６６Ａは、赤色レーザダイオード８１から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｚ面に含まれる回転方向に１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６７Ａ，６８Ａは、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＹ−Ｚ面に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。より好ましくは、第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６７Ａ，６８Ａは、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＹ−Ｚ面に含まれる回転方向に１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。

第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａ上には、平板状の形状を有する第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６がそれぞれ配置されている。その結果、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６において第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８とは反対側の主面である搭載面７４Ａ，７５Ａ，７６Ａは、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な面に対して傾斜する。

第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６上には、それぞれ第１受光素子としての第１フォトダイオード９４、第２受光素子としての第２フォトダイオード９５および第３受光素子としての第３フォトダイオード９６が配置されている。第４ブロック６６および第４サブマウント７４は、第１フォトダイオード９４の支持部材を構成する。第５ブロック６７および第５サブマウント７５は、第２フォトダイオード９５の支持部材を構成する。第６ブロック６８および第６サブマウント７６は、第３フォトダイオード９６の支持部材を構成する。

第１フォトダイオード９４は、赤色レーザダイオード８１から第１レンズ９１に向う赤色前方光とは反対側に出射される赤色後方光を第１受光面９４Ａにて受光する。第２フォトダイオード９５は、緑色レーザダイオード８２から第２レンズ９２に向う緑色前方光とは反対側に出射される緑色後方光を第２受光面９５Ａにて受光する。第３フォトダイオード９６は、青色レーザダイオード８３から第３レンズ９３に向う青色前方光とは反対側に出射される青色後方光を第３受光面９６Ａにて受光する。

ここで、本実施の形態における受光素子の構造について、第１フォトダイオード９４を例に説明する。第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、第１フォトダイオード９４と同様の構造を有する。

図４を参照して、第１フォトダイオード９４は、高濃度ｎ型層３と、ｎ型層４と、ｐ型領域５と、ｐ側電極６と、ｎ側電極７と、を含む。

高濃度ｎ型層３は、ｎ型不純物を含むことにより、ｎ型の導電型を有している。ｎ型層４は、高濃度ｎ型層の第１主面３Ａ上に接触して配置される。ｎ型層４は、高濃度ｎ型層３よりも低い濃度でｎ型不純物を含むことにより、ｎ型の導電型を有している。ｐ型領域５は、ｎ型層４の第１の主面４Ａを含むように、ｎ型層４の内部に形成されている。ｐ型領域５は、ｐ型不純物を含むことにより導電型がｐ型となっている。高濃度ｎ型層３、ｎ型層４およびｐ型領域５は、半導体層を構成する。

ｎ側電極７は、高濃度ｎ型層３の第２主面３Ｂ上に接触して配置される。ｎ側電極７は、金属などの導電体からなっている。ｎ側電極７は、高濃度ｎ型層３とオーミック接触している。ｐ側電極６は、半導体層のｎ側電極７とは反対側の主面上に接触して配置されている。ｐ側電極６は、半導体層の当該主面において露出するｐ型領域５に接触して配置される。ｐ側電極６は、金属などの導電体からなっている。ｐ側電極６は、ｐ型領域５とオーミック接触している。半導体層のｎ側電極７とは反対側の主面に、半導体層に外部から光が入射するための受光面９４Ａが形成されている。ｐ側電極６は、第１受光面９４Ａの外周を取り囲む環状（円環状）の形状を有している。

受光面９４Ａから光が入射すると、ｐ型領域５およびｎ型層４内に入射した光の強度に応じた量のキャリアが生成する。これをｐ側電極６およびｎ側電極７を介して電流として取り出すことで、入射した光の強度に関する情報を得ることができる。

図２〜図４を参照して、第１フォトダイオード９４は、搭載面７４Ａにｎ側電極７の高濃度ｎ型層３とは反対側の主面が対向するように、第４サブマウント７４上に配置される。第２フォトダイオード９５は、搭載面７５Ａにｎ側電極７の高濃度ｎ型層３とは反対側の主面が対向するように、第５サブマウント７５上に配置される。第３フォトダイオード９６は、搭載面７６Ａにｎ側電極７の高濃度ｎ型層３とは反対側の主面が対向するように、第６サブマウント７６上に配置される。その結果、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａは、赤色後方光の光軸に垂直な面、緑色後方光の光軸に垂直な面および青色後方光の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾斜している。

より具体的には、第１受光面９４Ａは、赤色レーザダイオード８１から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｚ面に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。より好ましくは、第１受光面９４Ａは、赤色レーザダイオード８１から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｚ面に含まれる回転方向に１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａは、それぞれ緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＹ−Ｚ面に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。より好ましくは、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａは、それぞれ緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＹ−Ｚ面に含まれる回転方向に１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。

図３を参照して、第１フォトダイオード９４の第１受光面９４Ａ、赤色レーザダイオード８１、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａ、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｘ軸方向に並んで）配置されている。第２フォトダイオード９５の第２受光面９５Ａ、緑色レーザダイオード８２、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａおよび第１フィルタ９７は、緑色レーザダイオード８２の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。第３フォトダイオード９６の第３受光面９６Ａ、青色レーザダイオード８３、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａおよび第２フィルタ９８は、青色レーザダイオード８３の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。

すなわち、赤色レーザダイオード８１の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出射方向とは交差する。より具体的には、赤色レーザダイオード８１の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出射方向とは直交する。緑色レーザダイオード８２の出射方向は、青色レーザダイオード８３の出射方向に沿った方向である。より具体的には、緑色レーザダイオード８２の出射方向と青色レーザダイオード８３の出射方向とは平行である。

第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に対して傾斜している。より具体的には、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向（Ｘ軸方向）に対して４５°傾斜している。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１からの光の光軸に垂直な面に対して、主面６０Ａに平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に含まれる回転方向に４５°だけ回転した面となっている。

また、図２および図３を参照して、光モジュール１は、基部１０と光形成部２０との間に、電子冷却モジュール３０を含んでいる。電子冷却モジュール３０は、吸熱板３１と、放熱板３２と、電極を挟んで吸熱板３１と放熱板３２との間に並べて配置される半導体柱３３とを含む。吸熱板３１および放熱板３２は、たとえばアルミナからなっている。吸熱板３１がベース板６０の第２の主面６０Ｂに接触して配置される。放熱板３２は、基部１０の第１の主面１０Ａに接触して配置される。本実施の形態において、電子冷却モジュール３０はペルチェモジュール（ペルチェ素子）である。そして、電子冷却モジュール３０に電流を流すことにより、吸熱板３１に接触するベース板６０の熱が基部１０へと移動し、ベース板６０が冷却される。

次に、本実施の形態における光モジュール１の動作について説明する。図３を参照して、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色前方光は、光路Ｌ１に沿って進行する。赤色レーザダイオード８１からの光（赤色レーザ光）の大半は、赤色前方光として出射される。一方、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色後方光は、光路Ｌ７に沿って進行し、第１フォトダイオード９４の第１受光面９４Ａに入射する。赤色前方光と赤色後方光との強度の比率は、予め知ることができる。そのため、赤色後方光の強度から、赤色前方光の強度に関する情報を得ることができる。そして、当該情報が示す光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて赤色レーザダイオード８１に流される電流値が制御され、赤色の光の強度が調整される。

光路Ｌ１に沿って進行する赤色前方光は、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば赤色レーザダイオード８１から出射された赤色前方光がコリメート光に変換される。第１レンズ９１においてスポットサイズが変換された赤色前方光は、光路Ｌ１に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色前方光は光路Ｌ２に沿ってさらに進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色前方光は光路Ｌ３に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

緑色レーザダイオード８２から出射された緑色前方光は、光路Ｌ４に沿って進行する。緑色レーザダイオード８２からの光（緑色レーザ光）の大半は、緑色前方光として出射される。一方、緑色レーザダイオード８２から出射された緑色後方光は、光路Ｌ８に沿って進行し、第２フォトダイオード９５の第２受光面９５Ａに入射する。緑色前方光と緑色後方光との強度の比率は、予め知ることができる。そのため、緑色後方光の強度から、緑色前方光の強度に関する情報を得ることができる。そして、当該情報が示す光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて緑色レーザダイオード８２に流される電流値が制御され、緑色の光の強度が調整される。

光路Ｌ４に沿って進行する緑色前方光は、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば緑色レーザダイオード８２から出射された緑色前方光がコリメート光に変換される。第２レンズ９２においてスポットサイズが変換された緑色前方光は、光路Ｌ４に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は緑色の光を反射するため、緑色レーザダイオード８２から出射された緑色前方光は光路Ｌ２に合流する。その結果、緑色前方光は赤色前方光と合波され、光路Ｌ２に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は緑色の光を透過するため、緑色レーザダイオード８２から出射された緑色前方光は光路Ｌ３に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

青色レーザダイオード８３から出射された青色前方光は、光路Ｌ５に沿って進行する。青色レーザダイオード８３からの光（青色レーザ光）の大半は、青色前方光として出射される。一方、青色レーザダイオード８３から出射された緑色後方光は、光路Ｌ９に沿って進行し、第３フォトダイオード９６の第３受光面９６Ａに入射する。青色前方光と青色後方光との強度の比率は、予め知ることができる。そのため、青色後方光の強度から、青色前方光の強度に関する情報を得ることができる。そして、当該情報が示す光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて青色レーザダイオード８３に流される電流値が制御され、青色の光の強度が調整される。

光路Ｌ５に沿って進行する青色前方光は、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば青色レーザダイオード８３から出射された青色前方光がコリメート光に変換される。第３レンズ９３においてスポットサイズが変換された青色前方光は、光路Ｌ５に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。第２フィルタ９８は青色の光を反射するため、青色レーザダイオード８３から出射された青色前方光は光路Ｌ３に合流する。その結果、青色前方光は赤色前方光および緑色前方光と合波され、光路Ｌ３に沿って進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

このようにして、キャップ４０の出射窓４１から、赤色、緑色および青色の光が合波されて形成された光が出射する。また、電子冷却モジュール３０に電流を流すことにより、吸熱板３１に接触するベース板６０の熱が基部１０へと移動し、ベース板６０が冷却される。その結果、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度上昇が抑制される。これにより、たとえば自動車に搭載される場合など、温度が高くなる環境下においても光モジュール１を使用することが可能となる。また、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度を適正な範囲に維持することで、所望の色の光を精度よく形成することが可能となる。

ここで、本実施の形態における光モジュール１では、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａは、赤色後方光の光軸に垂直な面、緑色後方光の光軸に垂直な面および青色後方光の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾斜している。そのため、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａにおいて反射された後方光の光軸は、それぞれ赤色前方光、緑色前方光および青色前方光の光軸に対して傾斜する。したがって、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａにおいて反射された後方光が前方光と（ほぼ）同じ光路を通ってそれぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３に入射し難くなる。その結果、光モジュール１は、迷光の発生し難い光モジュールとなっている。

＜第２の実施の形態＞
次に、本開示の光モジュールの第２の実施の形態について、図５および図６を参照して説明する。図５〜図６および図１〜図４を参照して、第２の実施の形態における光モジュール１は、基本的には第１の実施の形態の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、第２の実施の形態の光モジュール１は、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の設置状態において、第１の実施の形態の場合とは異なっている。

図５および図６を参照して、第２の実施の形態の光モジュール１においては、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８は、直方体状の形状を有している。そして、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８において第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６を保持する面である支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａが、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な面に対して傾斜するように、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８が配置されている。

より具体的には、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａは、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｙ面に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。より好ましくは、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａは、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｙ面に含まれる回転方向に１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。その結果、第１フォトダイオード９４の第１受光面９４Ａ、第２フォトダイオード９５の第２受光面９５Ａおよび第３フォトダイオード９６の第３受光面９６Ａは、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｙ面に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。より好ましくは、第１フォトダイオード９４の第１受光面９４Ａ、第２フォトダイオード９５の第２受光面９５Ａおよび第３フォトダイオード９６の第３受光面９６Ａは、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｙ面に含まれる回転方向に１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。

そのため、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａにおいて反射された後方光の光軸は、それぞれ赤色前方光、緑色前方光および青色前方光の光軸に対して傾斜する。したがって、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａにおいて反射された後方光が前方光と（ほぼ）同じ光路を通ってそれぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３に入射し難くなる。その結果、光モジュール１は、迷光の発生し難い光モジュールとなっている。

＜第３の実施の形態＞
次に、本開示の光モジュールの第３の実施の形態について、図７および図８を参照して説明する。図７〜図８および図１〜図４を参照して、第３の実施の形態における光モジュール１は、基本的には第１の実施の形態の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、第３の実施の形態の光モジュール１は、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の設置状態において、第１の実施の形態の場合とは異なっている。

図７および図８を参照して、第３の実施の形態の光モジュール１においては、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａは、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｙ面に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。より好ましくは、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａは、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｙ面に含まれる回転方向に１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。その結果、第１フォトダイオード９４の第１受光面９４Ａは、赤色レーザダイオード８１から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＸ−Ｚ面（第１の平面）に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満、より好ましくは１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するとともにＸ−Ｙ面（第２の平面）に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満、より好ましくは１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。また、第２フォトダイオード９５の第２受光面９５Ａおよび第３フォトダイオード９６の第３受光面９６Ａは、それぞれ緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に垂直な平面に対してＹ−Ｚ面（第１の平面）に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満、より好ましくは１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するとともにＸ−Ｙ面（第２の平面）に含まれる回転方向に０°を超え９０°未満、より好ましくは１０°を超え３０°未満の角度だけ回転するように傾斜している。

そのため、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａにおいて反射された後方光の光軸は、それぞれ赤色前方光、緑色前方光および青色前方光の光軸に対して傾斜する。したがって、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａにおいて反射された後方光が前方光と（ほぼ）同じ光路を通ってそれぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３に、より入射し難くなる。その結果、光モジュール１は、迷光の発生し難い光モジュールとなっている。

＜第４の実施の形態＞
次に、本開示の光モジュールの第４の実施の形態について、図９〜図１１を参照して説明する。図９〜図１１および図１〜図４を参照して、第４の実施の形態における光モジュール１は、基本的には第１の実施の形態の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、第４の実施の形態の光モジュール１は、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の設置状態および構造において、第１の実施の形態の場合とは異なっている。

図９および図１０を参照して、第４の実施の形態の光モジュール１においては、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８は、直方体状の形状を有している。そして、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８において第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６を保持する面である支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａが、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光の光軸に平行となるように配置されている。より具体的には、第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａは、Ｘ−Ｙ平面に平行である。

第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８の支持面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａ上には、平板状の第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６がそれぞれ配置されている。そして、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６の第４ブロック６６、第５ブロック６７および第６ブロック６８とは反対側の主面である搭載面７４Ａ，７５Ａ，７６Ａ上に、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６がそれぞれ配置されている。

次に図１１を参照して、本実施の形態の受光素子の構造について、第１フォトダイオード９４を例に説明する。第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、第１フォトダイオード９４と同様の構造を有する。図１１は、図１０の線分ＸＩ−ＸＩに沿う断面図である。

図１１を参照して、第４の実施の形態における第１フォトダイオード９４は、高濃度ｎ型層３と、ｎ型層４と、ｐ型領域５と、絶縁膜８と、ｐ側電極６と、ｎ側電極７と、を含む。

ｎ側電極７は、高濃度ｎ型層３の第２主面３Ｂ上に接触して配置されている。ｎ側電極７は、金属などの導電体からなっている。ｎ側電極７は、高濃度ｎ型層３とオーミック接触している。絶縁膜８は、半導体層のｎ側電極７とは反対側の主面上に接触して配置されている。絶縁膜８は、絶縁体からなっている。絶縁膜８は、絶縁膜８を厚み方向に貫通する貫通孔８Ａを有する。貫通孔８Ａは、ｐ型領域５に対応する領域に形成されている。すなわち、ｐ型領域５は、貫通孔８Ａから露出している。そして、貫通孔８Ａから露出するｐ型領域５に接触するように、ｐ側電極６が配置されている。ｐ側電極６は、金属などの導電体からなっている。ｐ側電極６は、ｐ型領域５とオーミック接触している。

半導体層の端面に、半導体層に外部から光が入射するための受光面９４Ａが形成されている。受光面９４Ａは、半導体層の主面に平行な面に対して傾斜している。より具体的には、受光面９４Ａは、半導体層の主面に平行な面に対して０°を超え９０°未満の角度だけ傾斜している。受光面９４Ａは、たとえば半導体層の主面に平行な面に対して４０°を超え７０°未満の角度だけ傾斜している。更に好ましくは、受光面９４Ａは、半導体層の主面に平行な面に対して５０°を超え６０°未満の角度だけ傾斜している。半導体層の積層方向に垂直な断面積は、絶縁膜８側からｎ側電極７側に近づくに従って小さくなっている。

図９〜図１１を参照して、第１フォトダイオード９４は、搭載面７４Ａにｎ側電極７の高濃度ｎ型層３とは反対側の主面が対向するように、第４サブマウント７４上に配置される。第２フォトダイオード９５は、搭載面７５Ａにｎ側電極７の高濃度ｎ型層３とは反対側の主面が対向するように、第５サブマウント７５上に配置される。第３フォトダイオード９６は、搭載面７６Ａにｎ側電極７の高濃度ｎ型層３とは反対側の主面が対向するように、第６サブマウント７６上に配置される。その結果、第１受光面９４Ａ、第２受光面９５Ａおよび第３受光面９６Ａは、赤色後方光の光軸に垂直な面、緑色後方光の光軸に垂直な面および青色後方光の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾斜している。

上記実施の形態においては、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８として波長選択性フィルタが採用される場合を例示したが、これらのフィルタは、たとえば偏波合成フィルタであってもよい。

本開示の実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味およ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。

本開示の光モジュールは、迷光の低減が求められる光モジュールに、特に有利に適用され得る。

１光モジュール
３高濃度ｎ型層
３Ａ第１主面
３Ｂ第２主面
４ｎ型層
４Ａ主面
５ｐ型領域
６ｐ側電極
７ｎ側電極
８絶縁膜
８Ａ貫通孔
１０基部
１０Ａ，１０Ｂ主面
２０光形成部
３０電子冷却モジュール
３１吸熱板
３２放熱板
３３半導体柱
４０キャップ
４１出射窓
５１リードピン
６０ベース板
６０Ａ，６０Ｂ主面
６３第１ブロック
６４第２ブロック
６５第３ブロック
６６第４ブロック
６７第５ブロック
６８第６ブロック
６６Ａ，６７Ａ，６８Ａ支持面
７１第１サブマウント
７２第２サブマウント
７３第３サブマウント
７４第４サブマウント
７５第５サブマウント
７６第６サブマウント
７４Ａ，７５Ａ，７６Ａ搭載面
７７第１レンズ保持部
７８第２レンズ保持部
７９第３レンズ保持部
８１赤色レーザダイオード
８２緑色レーザダイオード
８３青色レーザダイオード
８８第１突出領域
８９第２突出領域
９１第１レンズ
９２第２レンズ
９３第３レンズ
９１Ａ，９２Ａ，９３Ａレンズ部
９４第１フォトダイオード
９５第２フォトダイオード
９６第３フォトダイオード
９４Ａ第１受光面
９５Ａ第２受光面
９６Ａ第３受光面
９７第１フィルタ
９８第２フィルタ

Claims

光を形成する光形成部と、
前記光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備え、
前記光形成部は、
ベース部材と、
前記ベース部材上に配置され、赤色の光を出射する赤色半導体レーザと、
前記ベース部材上に配置され、緑色の光を出射する緑色半導体レーザと、
前記ベース部材上に配置され、青色の光を出射する青色半導体レーザと、
前記ベース部材上に配置され、前記赤色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第１レンズと、
前記ベース部材上に配置され、前記緑色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第２レンズと、
前記ベース部材上に配置され、前記青色半導体レーザから出射される光のスポットサイズを変換する第３レンズと、
前記ベース部材上に配置され、前記赤色半導体レーザから前記第１レンズに向う光とは反対側に出射される赤色後方光を第１受光面にて受光する第１受光素子と、
前記ベース部材上に配置され、前記緑色半導体レーザから前記第２レンズに向う光とは反対側に出射される緑色後方光を第２受光面にて受光する第２受光素子と、
前記ベース部材上に配置され、前記青色半導体レーザから前記第３レンズに向う光とは反対側に出射される青色後方光を第３受光面にて受光する第３受光素子と、を含み、
前記第１受光面、前記第２受光面および前記第３受光面は、前記赤色後方光の光軸に垂直な面、前記緑色後方光の光軸に垂直な面および前記青色後方光の光軸に垂直な面に対してそれぞれ傾斜している、光モジュール。
前記第１受光面、前記第２受光面および前記第３受光面は、それぞれ前記赤色後方光の光軸に垂直な面、前記緑色後方光の光軸に垂直な面および前記青色後方光の光軸に垂直な面に対し、受光される光の光軸を含み前記ベース部材の主面に垂直な第１の平面に含まれる方向に回転するとともに、前記ベース部材の前記主面に平行な第２の平面に含まれる方向に回転することにより、前記赤色後方光の光軸に垂直な面、前記緑色後方光の光軸に垂直な面および前記青色後方光の光軸に垂直な面に対して傾斜している、請求項１に記載の光モジュール。
前記第１受光素子、前記第２受光素子および前記第３受光素子のうち少なくとも１つの受光素子は、前記ベース部材上に配置される支持部材の搭載面上に搭載され、
前記搭載面は、前記少なくとも１つの受光素子において受光される光の光軸に垂直な面に対して傾斜している、請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
前記第１受光素子、前記第２受光素子および前記第３受光素子のうち少なくとも１つの受光素子は、半導体層を含む半導体受光素子であり、
前記半導体受光素子は、前記半導体層の主面に平行な面に対して傾斜する受光面を有する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光モジュール。
ベース部材と、
前記ベース部材上に配置される半導体レーザと、
前記ベース部材上に配置され、前記半導体レーザからの光が入射される光学系と、
前記ベース部材上に配置され、前記半導体レーザから前記光学系に向う光とは反対側に前記半導体レーザから出射される後方光を受光面にて受光する受光素子と、
を含み、前記受光面は、前記後方光の光軸に垂直な面に対して傾斜している、光モジュール。