WO2000060711A1

WO2000060711A1 - Dispositif laser a semiconducteur et son procede de fabrication, systeme de communication optique, et systeme a capteur optique

Info

Publication number: WO2000060711A1
Application number: PCT/JP2000/002207
Authority: WO
Inventors: Atsushi Shimonaka; Hidenori Kawanishi; Kazuhiro Emoto
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2000-10-12
Also published as: EP1168535B1; DE60041465D1; EP1168535A4; DE60032127D1; EP1168535A1; EP1746692B1; EP1746692A3; EP1746692A2; DE60032127T2; US6778574B1

Description

明細書半導体レーザ素子及びその製造方法、

並びに光通信システム及び光センサーシステム技術分野

本発明は、通信用、医療用、工業用センサー等、光通信システムや光センサ一システムに幅広く用いられる半導体レーザ素子及びその製造方法に関し、特に、無線通信やセンサー用光源等、空間にその光が放射され、人が直接光源を見るような用途に用いられる半導体レーザ素子及びその製造方法、並びにそれを用いて眼に対する安全性を確保した光通信システムや光センサーシステムに関する。背景技術

従来の空間放射型半導体発光素子の例として、特開平 8— 2 6 4 8 8 5号公報に開示されているものを図 1 0に示す。

この半導体発光素子は、レーザチップ 1が金属製のヒートシンク 6に半田付けされ、その上面と電極（リードフレーム） 3とがワイヤ 3 aにより電気的に接続されている。ヒートシンク 6はステム 8上に一体化して形成されている。さらに、拡散板 5が接着されたキャップ 9によってレーザチップ 1が密閉されている。この半導体発光素子においては、レーザチップ 1から出射した光は拡散板 5へと放射され、拡散板 5によって光の方向や位相が乱されて散乱される。これにより放射光のコヒーレンシ一を低減させて眼に対する安全性を確保した上で、空間へと放出させる。

さらに、光拡散機能を実現する他の方法として、シリカ系樹脂をエポキシ系樹脂に混合したものを用いてレーザチップをモールドする方法も知られている。この方法では、エポキシ系樹脂とシリカ系樹脂との屈折率の違いからレーザ光の方向が散乱されて、放射光のコヒーレンシ一が低減される。一般に、エポキシ系の材料がレーザ光に対して透明であり、シリカ系の材料がレーザ光に対して不透明であるため、エポキシ系樹脂にシリカ系樹脂を少量混入したものが用いられている。

しかしながら、図 1 0に示したような拡散板 5を用いた場合には、半導体レーザ素子の使用環境において、搭載機器の落下等によって拡散板が破損する等の問題が生じ、高出力のコヒーレント光が空間へ放出されるという懸念があつた。さらに、拡散材料を混入した樹脂を用いてレーザチップをモールドした場合、例えばシリカ系樹脂を混入した樹脂を用いた場合には、シリカ系樹脂の透湿性が高いため、使用と共にワイヤの劣断やレーザチップ端面の劣化等の問題が生じて信頼性が低下していた。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、高出力のコヒーレント光が空間へ放出されるのを防いで眼に対する安全性を確保することができ、さらに、信頼性を向上させることができる半導体レーザ素子及びその製造方法、並びにそれを用いた光通信システム及び光センサーシステムを提供することを目的とする。発明の開示

本発明の半導体レーザ素子は、光放射側表面の全部もしくは一部が粗面化され、またはレーザチップと相対する面の全部もしくは一部が粗面化された樹脂部を有し、該樹脂部の粗面化された部分によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減され、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の半導体レーザ素子は、レーザチップを収納している容器と光拡散機能を有する封止部材とを一体化させる樹脂部を有し、該封止部材によって光が拡散されて放射光のコヒ一レンシ一が低減され、そのことにより上記目的が達成される。本発明の半導体レーザ素子は、屈折率が異なる材料を混入した樹脂部、または複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部がレーザチップと接触しないように設けられ、該樹脂部によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減され、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の半導体レーザ素子は、屈折率が異なる材料を混入した領域、または複屈折性を有する樹脂材料からなる領域を一部に有する樹脂部が、該領域がレーザチップと接触しないように設けられ、該領域によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減され、そのことにより上記目的が達成される。

前記樹脂部は、前記レーザチップと相対する面の中央付近の形状が、該レーザチップの光出射点を曲率中心とする曲面であるのが好ましい。

前記樹脂部は、前記レーザチップと相対する面の周辺部の形状が、該レーザチップとは反対側に曲率中心を有する曲面であるのが好ましい。

前記樹脂部は、前記レーザチップと相対する面の中央付近の形状がほぼ平坦であり、周辺部の形状が凸状であるのが好ましい。

前記樹脂部は、前記凸状部分の少なくとも光通過部での法線が、該レーザチップから発振される光のピークの光線べクトルに対してなす角度が 0 ° より大で 3 ° 以下であるのが好ましい。

前記樹脂部は、前記レーザチップと相対する面の中央付近の形状がほぼ平坦であり、周辺部が粗面化されているのが好ましい。

前記樹脂部は、複屈折性を有する樹脂材料からなっていてもよい。

本発明の半導体レーザ素子は、複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部とレ一ザチップとが一体化され、該樹脂部によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減され、そのことにより上記目的が達成される。

前記複屈折性を有する樹脂材料は、半導体レーザ素子の発振波長での固有複屈折値 Δ ηと、該波長での平均屈折率 nとが、 Δ η / η ²〉0 . 0 0 1 5の関係を満たすのが好ましい。前記複屈折性を有する樹脂材料は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ボリエーテルスルホン、ポリフエ二レンサルファイド、ポリフエ二レンオキサイド、ポリアリルスルホン、ポリアミドイミド、ポリオレフイン、ポリアクリロニトリル、セルロース及びポリエステルのうちの 1種類であるか、これらの 2種類以上のポリマーブレンドであるか、またはこれらの 1種類もしくは 2種類以上を含むポリマ一プレンドであってもよい。

前記複屈折性を有する樹脂材料は、芳香族ポリエステルであってもよい。前記芳香族ポリエステルは、ポリアリレートまたはポリカーボネートであってもよい。

前記芳香族ポリエステルは、下記一般式（ I ) で示される 2価のフエノール化合物と芳香族ジカルボン酸とから得られるポリアリレート、または該フエノール化合物とホスゲンとから得られるポリカーボネー卜であってもよい。

本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、光放射側表面の全部もしくは一部が粗面化され、またはレーザチップと相対する面の全部もしくは一部が粗面化された樹脂部を有する半導体レーザ素子を製造する方法であって、レーザチップまたは該レーザチップを収納している容器を樹脂材料でモールドする工程と、該樹脂材料を硬化させると共に該当する部分を粗面化させる工程とを含み、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、光放射側表面の全部もしくは一部が粗面化され、またはレーザチップと相対する面の全部もしくは一部が粗面化された樹脂部を有する半導体レーザ素子を製造する方法であって、レーザチップまたは該レーザチップを収納している容器を樹脂材料でモールドし、該樹脂材料を硬化させる工程と、硬化された樹脂の該当する部分を粗面化させる工程とを含み、そのことにより上記目的が達成される。

前記硬化された樹脂の該当する部分を粗面化させる工程を、該当する部分をェツチングするか、研磨するか、または粗面を有する金型を圧着することにより行うことができる。

本発明の光通信システムは、本発明の半導体レーザ素子を備えており、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の光センサーシステムは、本発明の半導体レーザ素子を備えており、そのことにより上記目的が達成される。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明にあっては、後述する実施形態 1に示すように、モールド樹脂等の樹脂部の光放射側表面の全部もしくは一部を粗面化し、または後述する実施形態 8に示すように、キヤップガラスをキヤップに一体化させるための樹脂等の樹脂部のレーザチップと相対する面の全部もしくは一部を粗面化している。このように樹脂部の粗面化された部分によって光を拡散して放射光のコヒーレンシ一を低減することができるので、従来のように拡散板が破損して眼に対する安全性が懸念されたり、シリカ系樹脂により半導体レーザ素子の信頼性が低下するという問題は生じない。

この樹脂部は、樹脂材料でモールドした後で樹脂の硬化時に金型等を用いることにより、所望の部分を容易に粗面化させることができる。或いは、樹脂材料を硬化させた後で、該当する部分をエッチングするか、研磨するか、または粗面を有する金型を圧着することによつても、所望の部分を容易に粗面化させることができる。

さらに、後述する実施形態 1 2に示すように、樹脂部に複屈折性を有する樹脂材料を用いてその表面を粗面化することにより、樹脂材料自体の有する光拡散性と表面の粗面化による光拡散性の 2つの拡散機能が結合されて、より効果的に光を拡散させることができ、安定性の良い半導体レーザ素子を得ることができる。他の本発明にあっては、後述する実施形態 2に示すように、レーザチップを収納しているキャップ等の容器と拡散板等の光拡散機能を有する封止部材（キヤップガラス）とを樹脂部で一体化している。このように拡散機能を有する封止部材が榭脂により一体化されているので、従来のように拡散板が破損して眼に対する安全性が懸念されたり、シリカ系樹脂により半導体レーザ素子の信頼性が低下するという問題は生じない。

他の本発明にあっては、後述する実施形態 2〜実施形態 4に示すように、屈折率が異なる材料を混入した樹脂部を設けている。この樹脂部に含まれる材料の屈折率の違いによって光を拡散させて放射光のコヒーレンシ一を低減することができるので、従来のように拡散板が破損して眼に対する安全性が懸念されることはない。また、レーザチップが樹脂部と接触していないので、環境温度の変化による応力歪み等が生じず、さらに、シリカ系樹脂等の透湿性を有する材料を含んでいても信頼性が低下することはない。

或いは、後述する実施形態 9及び実施形態 1 1に示すように、複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部を設けている。入射光の偏光状態により屈折率が異なり、光が拡散されるので、放射光のコヒーレンシ一を低減することができ、従来のように拡散板が破損して眼に対する安全性が懸念されることはない。また、従来のようにシリ力系樹脂により半導体レーザ素子の信頼性が低下するという問題も生じない。

上記樹脂部のレーザチップと相対する面の中央付近の形状を、レーザチップの光出射点を曲率中心とする曲面にすることにより、後述する実施形態 5に示すように、 S偏光の取り出し効率を向上させることができる。

上記樹脂部のレーザチップと相対する面の中央付近の形状を、レーザチップの光出射点を曲率中心とする曲面にし、周辺部の形状をレーザチップとは反対側に曲率中心を有する曲面にすることにより、後述する実施形態 7に示すように、光の偏光状態に応じて光の取り出し効率を向上させることができる。

上記樹脂部のレーザチップと相対する面の中央付近の形状をほぼ平坦にし、周辺部の形状を凸状にすることにより、後述する実施形態 6や実施形態 2に示すように、上面が平坦な光取り出し面である場合に光の取り出し効率を向上させることができる。

上記樹脂部は、凸状部分の少なくとも光通過部での法線が、レーザチップから発振される光のピークの光線ベクトルに対してなす角度が 0 ° より大で 3 ° 以下である場合に、後述する実施形態 6に示すように、光の取り出し効率がさらに向上する。

上記樹脂部のレーザチップと相対する面の中央付近の形状をほぼ平坦にし、周辺部を粗面化することにより、後述する実施形態 8に示すように、詳細な設計を行わなくても容易に光の取り出し効率を向上させることができる。

他の本発明にあっては、後述する実施形態 1に示すように、屈折率が異なる材料を混入した領域を一部に有する樹脂部を設けている。この領域に含まれる材料の屈折率の違いによって光を散乱させて放射光のコヒーレンシ一を低減することができるので、従来のように拡散板が破損して眼に対する安全性が懸念されることはない。また、屈折率が異なる材料を混入した領域がレーザチップと接触していないので環境温度の変化による応力歪み等が生じず、さらに、この領域にシリ力系樹脂等の透湿性を有する材料を含んでいても信頼性が低下することはない。或いは、後述する実施形態 1に示すように、複屈折性を有する樹脂材料からなる領域を一部に有する樹脂部を設けている。入射光の偏光状態により屈折率が異なり、光が拡散されるので、放射光のコヒーレンシ一を低減することができ、従来のように拡散板が破損して眼に対する安全性が懸念されることはない。また、従来のようにシリ力系樹脂により半導体レーザ素子の信頼性が低下するという問題も生じない。

他の本発明にあっては、後述する実施形態 1 0に示すように、複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部とレーザチップとが一体化されている。入射光の偏光状態により屈折率が異なり、光が拡散されるので、放射光のコヒーレンシ一を低減することができ、従来のように拡散板が破損して眼に対する安全性が懸念されることはない。また、複屈折性樹脂材料は、シリカ系樹脂等のように透湿性を有していないので、直接モールドが可能である。

後述する実施形態 9に示すように、この複屈折性を有する樹脂材料は、半導体レーザ素子の発振波長での固有複屈折値 Δ nと、該波長での平均屈折率 nとが、 Δ η / η ²> 0 . 0 0 1 5の関係を満たすものであれば、十分な光拡散機能が得られる。

上記複屈折性を有する樹脂材料としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアリレー卜、ボリエーテルスルホン、ポリフエ二レンサルファイド、ポリフエ二レンオキサイド、ポリアリルスルホン、ポリアミドイミド、ポリオレフイン、ポリアクリロニトリル、セルロース及びポリエステル等を用いることができる。また、これらの 2種類以上のポリマーブレンドや、これらの 1種類もしくは 2種類以上を含むポリマ一ブレンドであってもよい。後述する実施形態 9及び実施形態 1 0に示すように、これらの樹脂材料の複屈折性を利用して光を拡散させることができ、さらに、透明性が良好であるので光の取り出し効率を向上することができる。

上記複屈折性を有する樹脂材料としては、後述する実施形態 1 1及び実施形態 1 2に示すように芳香族ポリエステルを用いることもできる。芳香族ポリエステルは、通常、固有の高い複屈折性を有しており、その大部分は熱安定性が比較的高く、さらに、無色で光透過性が良好なものが多い。このように高い複屈折性を有し、透明性に優れた芳香族ポリエステルの代表的なものとしては、ポリアリレートゃポリカーボネート等が挙げられる。特に、下記一般式（I ) で示される 2 価のフエノール化合物と芳香族ジカルボン酸とから得られるポリアリレートや、下記一般式（ I ) で示される 2価のフエノール化合物とホスゲンとから得られるポリカーボネー卜が好ましい

例えば、特開平 5— 1 1 1 15号公報等に開示されている下記構造式（I I) で示される 9， 9一ビス（4ーヒドロキシフエニル） —フルオレンを 2価のフエノール化合物として用いる芳香族ポリエステルが代表的なものとして挙げられる。

さらに、場合によっては 3価のフエノール化合物や芳香族卜リカルボン酸を少量加えることにより、 3次元化（架橋）した芳香族ポリエステルとしてもよく、これによりモールド部の機械的強度が向上する。

本発明の半導体レーザ素子は、眼に対する安全性力確保され、しかも信頼性が良好であるので、ワイヤレスの光通信システムや光センサ一システム等、人が直接光源を見るような用途に好適に用いることができる。図面の簡単な説明

図 1 (a) は実施形態 1の半導体レーザ素子の断面図であり、図 1 (b) はその作製に用いられる金型の斜視図であり、図 1 (c) 及び図 1 (d) は他の実施形態 1の半導体レーザ素子を示す断面図である。

図 2は実施形態 2の半導体レーザ素子の斜視図である。

図 3 (a) は実施形態 3の半導体レーザ素子の断面図であり、図 3 (b) はその作製に用いられる金型の斜視図である。図 4は実施形態 4の半導体レーザ素子の断面図である。

図 5 ( a ) は実施形態 5の半導体レーザ素子の断面図であり、図 5 ( b ) は樹脂部に対する光線の反射率と入射角度の関係を S偏光及び P偏光について示す図である。

図 6は実施形態 6の半導体レーザ素子の断面図である。

図 7は実施形態 7の半導体レーザ素子の断面図である。

図 8は実施形態 8の半導体レーザ素子の断面図である。

図 9 ( a ) は実施形態 9の半導体レーザ素子の斜視図であり、図 9 ( b ) はその光拡散について説明するための斜視図である。

図 1 0は従来の半導体レーザ素子の斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

(実施形態 1 )

図 1 ( a ) は実施形態 1の半導体レーザ素子を示す断面図である。

この半導体レーザ素子は、レーザチップ 1がー方のリードフレーム 2の上部のくぼみ 2 aにダイボンドされ、その上部電極と他方のリードフレーム 3とがワイャ 3 aにより電気的に接続されている。このレーザチップ 1は樹脂によりモールドされ、その樹脂部 4の先端は粗面化されている。

この半導体レーザ素子は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、通常のモールドされた発光ダイオードの作製工程と同様に、レーザチップ 1をリードフレーム 2の上部のくぼみ 2 aに銀ペースト等を用いてダイボンドする。そして、レーザチップ 1の上部電極とリードフレーム 3とをワイヤボンド工程により電気的に接続する。

その後、モールド用樹脂を充填した金型にチップを浸して樹脂を加熱することにより硬化させる。本実施形態 1では、樹脂として半導体レーザ素子の発振波長に対して透明なエポキシ系樹脂を用いた。そして、樹脂硬化時に光を拡散させるような機能を与えるために、金型として図 1 ( b ) に示すような底面 5 aを荒らしたものを用いた。この場合、モールドの金型設計の変更のみで余分な工程が不要である。

粗面化する領域は、レーザチップ自身の光の広がりにも依存するが、概ね先端部のみを粗面化すればよい。さらに、必要に応じて側面を粗面化することも可能である。

このようにして得られる本実施形態 1の半導体レーザ素子においては、光拡散機能を有する部分が樹脂部 4の粗面化された部分であり、レーザチップと一体化されているので、従来の拡散板を用いた場合のように拡散板が割れる等の障害が発生せず、素子強度を向上させることができる。また、何らかの原因で樹脂部が剥離されるようなことがあっても、レーザチップ 1とリードフレーム 3とを接続するワイヤ 3 aが切断されてレーザ発振が停止するので、眼に対する安全性を確保することができる。さらに、レーザチップ 1に接する部分は透明樹脂のみであり、従来のようにシリカ系樹脂等の透湿性の高い材料を用いていないので、水分吸収が少なく、それに起因する素子劣化は生じない。

なお、本実施形態 1において、滑らかな面を有する金型を用いて樹脂を硬化させた後、溶剤で樹脂部の先端部分を溶かしたり、適度な粗さを有する粒子や適度な砂番を有する紙ヤスリ等により研磨したり、粗い面を有する金型をモールド先端部に圧着したりする方法によっても、ほぼ同様の粗面を得ることができる。この場合、モールド硬化後の簡単なプロセス追加により、従来の発光ダイオードの実装プロセスを利用することができる。

或いは、滑らかな面を有する金型に、拡散材料として屈折率が異なる材料を混入した樹脂、例えばシリカ系樹脂をエポキシ系樹脂に混合したもの等を入れて一次硬化させた後、さらにエポキシ樹脂等の透明樹脂を入れてレーザチップ 1を浸して硬化させることにより図 1 ( c ) に示すような光拡散部を形成してもよい。または、透明な樹脂によってモールドされた半導体レーザ素子の樹脂部 4の周囲を拡散性樹脂で覆って硬化させることにより図 1 ( d ) に示すような光拡散部を形成してもよい。この場合、屈折率が異なる材料を含む領域では屈折率の違いによって光を散乱させることができるので、粗面と同等の拡散機能を有する拡散領域を得ることができる。さらに、屈折率が異なる材料を混入した樹脂の代わりに後述する実施形態 9〜実施形態 1 2に示すような複屈折性を有する樹脂材料を用いて光拡散部を形成することもできる。この場合、複屈折性を有する樹脂材料からなる領域では、入射光の偏光状態によって屈折率が異なり、光を散乱させることができる。これらの方法により得られる半導体レーザ素子は、請求項 4に記載の発明に含まれる。

(実施形態 2 )

図 2は実施形態 2の半導体レーザ素子を示す斜視図である。

この半導体レーザ素子は、通常の半導体レーザパッケージと同様に、レーザチップ 1がヒートシンク 6に実装され、その上面とリードフレーム 3とがワイヤ 3 aにより電気的に接続されている。ヒートシンク 6は、受光素子 7を設けたステム 8上に一体化されている。さらに、光拡散機能を有するキャップガラス（拡散板） 5を接着したキャップ 9によってレーザチップ 1が密閉され、拡散板 5は樹脂部 4によりキャップ 9と一体化されている。

本実施形態 2において、キャップの作製は例えば以下のようにして行うことができる。

拡散板 5を接着したキャップ 9の内側に樹脂を滴下して熱硬化させる。このときの樹脂材料の量は、キャップ 9でレーザチップ 1を封止したときにレーザチップ 1に樹脂部 4が接触しない程度であればよく、厳密な制御は不要である。樹脂材料としては例えばエポキシ樹脂等の透明樹脂を用いることができ、拡散板 5としては従来と同様のものを用いることができる。このようにして得られたキヤップ 9を、ステム 8上に通電加熱により溶接する。このようにして得られる本実施形態 2の半導体レーザ素子においては、樹脂部 4がキヤップ 9の内側の拡散板 5を覆うように埋め込まれているので、従来のように通常の落下等で拡散板が破損して欠落することはなく、眼に対する安全性を確保することができる。

ところで、上記実施形態 1に示したような半導体レーザ素子では、レーザ発振中のレーザチップ 1が発熱して環境温度よりも数で〜数 1 0 高い温度となる。このとき、樹脂部 4とレーザチップ 1との界面に熱膨張係数の違いによる応力歪みが発生し、使用条件によってはレーザチップ 1の劣化が見られていた。これに対して、本実施形態 2の半導体レーザ素子では、樹脂部 4とレーザチップ 1とが接触していないので、レーザチップ 1と樹脂部 4との間の温度変化による応力歪みが発生せず、信頼性をさらに向上させることができる。

なお、本実施形態 2において、拡散板 5の代わりに光拡散機能を有しない通常のキャップガラスを用い、キャップ 9の中に光拡散性の樹脂（例えば拡散材料として屈折率の異なる材料を混入した樹脂や、複屈折性を有する樹脂材料等）を滴下して硬化させても、ほぼ同等の効果を得ることができる。この場合にも、樹脂部をレーザチップと接触させないようにすれば、シリカ系樹脂をエポキシ系樹脂に混合した材料を用いても信頼性が低下することはない。この方法により得られる半導体レーザ素子は、請求項 3に記載の発明に含まれる。

(実施形態 3 )

図 3 ( a ) は実施形態 3の半導体レーザ素子を示す斜視図である。

この半導体レーザ素子は、レーザチップ 1が I C基板 1 4上に実装され、その上面とリードフレーム 3とがワイヤ 3 aにより電気的に接続されている。このレ一ザチップ 1は片面高反射率を有し、光は片端面からのみ取り出される。レーザチップ 1の光出射側には 4 5 ° ミラー 1 5が配置され、光が上面に放射されるようになつている。その上にレーザチップ 1及び 4 5 ° ミラ一 1 5を覆うように樹脂からなるレンズ（樹脂部） 4が配置されている。さらに、 I C基板 1 4上には I Cチップ 1 2が実装されている。

本実施形態 3において、樹脂からなるレンズ 4は、例えば図 3 ( b ) に示すような金型 1 0及び 1 1を用いて作製することができる。樹脂材料 4 aとしては、レーザ光の眼に対する安全性から、光拡散材料として屈折率が異なる材料を混入した樹脂、例えば、シリカ系樹脂をエポキシ系樹脂に混入したもの等を用いることができる。さらに、駆動回路等を集積した I Cチップ 1 2を実装した後、樹脂 1 3によりモールドしてレンズ 4を固定してもよい。この樹脂 1 3としては、透湿性の低いものを用いるのが好ましい。さらに、屈折率が異なる材料を混入した樹脂の代わりに後述する実施形態 9〜実施形態 1 2に示すような複屈折性を有する樹脂材料を用いてもよい。

このようにして得られる本実施形態 3の半導体レーザ素子においては、レーザチップ 1から出射した光が樹脂部 4により拡散されると共に、そのレンズ効果により放射角度パターンが制御される。よって、より広い角度範囲にわたって光を空間に放射させることができる。眼に対する安全性は、瞳に入射される光パワーまたは光パワー密度によって規定されるので、レンズ効果によって放射角度分布を制御できるということは非常に有効である。また、樹脂部 4とレーザチップ 1 とが接触していないので、レーザチップ 1と樹脂部 4との間の温度変化による応力歪みが発生せず、信頼性を向上させることができる。また、シリカ系樹脂等の透湿性を有する材料を用いても、信頼性が低下することはない。さらに、 4 5 ° ミラー 1 5が粗面を有する拡散機能を持つようなものであれば、眼に対する安全性をより一層向上させると共に、樹脂部 4に混入させる拡散材料を減らしてレンズの透明性を上昇させることも可能である。

(実施形態 4 )

図 4は本実施形態 4の半導体レーザ素子を示す断面図である。

この半導体レーザ素子は、従来から知られている半導体レーザ素子に樹脂をモールドして光拡散機能を与えたものである。レーザチップ 1はキヤン型パッケージに封止されており、キャップ 9及びキャップガラス 5 b (光拡散機能を有しない通常のもの）を覆うように樹脂からなるレンズ（樹脂部） 4が形成されている。本実施形態 4において、樹脂からなるレンズ 4は、例えば上記図 3 ( b ) に示したような金型 1 0を用いて作製することができる。樹脂材料としては、レーザ光の眼に対する安全性から、光拡散材料として屈折率が異なる材料を混入した樹脂、例えば、シリカ系樹脂をエポキシ系樹脂に混入したもの等を用いることができる。さらに、屈折率が異なる材料を混入した樹脂の代わりに後述する実施形態 9〜実施形態 1 2に示すような複屈折性を有する樹脂材料を用いてもよい。

このように、通常の半導体レーザ素子の作製工程とモールド工程とによって、眼に対する安全性を確保できる小型な半導体レーザパッケージが得られる。

本実施形態 4の半導体レーザ素子においては、レーザチップ 1から出射した光が樹脂部 4により拡散されると共に、そのレンズ効果により放射角度パターンが容易に制御でき、光ファイバ一への接続等が行い易い。樹脂部 4とレーザチップ 1とが接触していないので、レーザチップ 1と樹脂部 4との間の温度変化による応力歪みが発生せず、信頼性を向上させることができる。また、シリカ系樹脂等の透湿性を有する材料を用いても信頼性が低下することはない。

(実施形態 5 )

図 5は本実施形態 5の半導体レーザ素子を示す断面図である。

この半導体レーザ素子は、実施形態 2の半導体レーザ素子における樹脂部 4の面形状を変更したものである。なお、図 5及び後述の図 6〜図 8では、リードフレームやワイヤの図示は省略してある。

具体的には、樹脂部 4のレーザチップ 1と相対する面の中央付近の形状を、レ —ザチップ 1の光出射点 0を曲率中心とする曲面にした。そして、実質的にレ一ザ光が照射されない領域は、任意の形状とした。

以下の説明においては、簡単のために、実施形態 2の樹脂面に相当する仮想入射面を用いて説明する。この半導体レーザ素子において、レーザチップ 1から出射した光はその電界方向が出射端面に沿っているので、レーザチップ 1からほぼ中心軸に沿って出射される光が仮想入射面に入射する際には、ほぼ s偏光（電界の向きが入射面に平行）であると考えられる。

図 5 ( b ) は、樹脂部 4に対する光線の反射率と入射角度の関係を S偏光及び

P偏光（電界の向きが入射面に垂直）について示したものである。この図から、 S偏光については垂直入射時に最も反射率が'低くなることがわかる。

従って、樹脂部 4の曲率中心をレーザチップ 1の光出射点〇とすることで、樹脂部 4に入射される S偏光の反射率を低くして、光の取り出し効率を高くすることができ、特にビーム広がり角度が小さいレーザチップを用いる場合には効果的である。本実施形態では光の取り出し効率を 1 % ~ 2 %程度向上させることができた。

なお、本実施形態 5では、実施形態 2の半導体レーザ素子の樹脂部の面形状を変更したが、実施形態 3の半導体レーザ素子の樹脂部の面形状を変更することも可能であり、樹脂部の内壁面形状を設計変更するという問題に他ならない。

(実施形態 6 )

図 6は本実施形態 6の半導体レーザ素子を示す断面図である。

この半導体レーザ素子は、実施形態 5の半導体レーザ素子における樹脂部 4の面形状をさらに変更したものである。

具体的には、樹脂部 4のレーザチップ 1と相対する面の中央付近の形状をほぼ平坦にし、周辺部の形状を凸状にした。

その理由は、以下の通りである。実施形態 5では、樹脂部 4に入射する光線が全て垂直入射となり、樹脂部 4中でその方向が変わらない。この状態では、拡散板 5と空気の界面で光が反射され、光取り出し効率が頭打ちになる。そこで、本発明者らが幾通りかの樹脂形状を検討した結果、上面の拡散板 5が平坦である場合に、図 6に示したような樹脂形状が最も光の取り出し効率を向上できることが確認された。なお、実施形態 2で示したように通常のキャップガラスに光拡散性樹脂を一体化した場合でも、光取り出し面（キャップガラス上面）が平坦であるので、レーザチップに相対する樹脂面の形状を本実施形態のようにすることで、光取り出し効率が向上する。

上述したように、ビームの広がり角が 1 0度〜 3 0度程度のレーザチップを用いた場合には、樹脂界面に入射する光はほぼ S偏光と見なしてよい。本実施形態では、樹脂部 4のレーザチップ 1と相対する面の中央付近の形状をほぼ平坦にし、周辺部の形状を凸状にすることにより、樹脂部 4と空気との界面での透過率の低下を拡散板 5と空気との界面での透過率の向上で補って、全体の透過率を向上させることができる。本実施形態では光の取り出し効率を約 3 %向上させることができた。

本実施形態において、樹脂部 4の周辺部（凸部）の法線とレーザチップ 1からの発振光のピーク光線ベクトルとのなす角度（傾斜角度） 1 6が 3度以下であるのが好ましく、 0度ぐ傾斜角度 1 6≤ 3度で光の取り出し効率向上効果が確認された。

なお、本実施形態 6では、樹脂部 4において実質的にレーザ光が照射されない領域は任意の形状とすることができ、レーザ光が照射される領域だけについて形状を設計してもよい。

(実施形態 7 )

図 7は本実施形態 7の半導体レーザ素子を示す断面図である。

具体的には、樹脂部 4のレーザチップ 1と相対する面の中央付近の形状を、レ一ザチップ 1の光出射点 0を曲率中心とする曲面にし、周辺部の形状をレーザチップとは反対側に曲率中心を有する曲面〇' にした。

図 5 ( b ) に示したように、光の反射率は S偏光よりも P偏光の方が低くなるので、 P偏光を有効に利用することにより全体の反射率を下げることができる。実施形態 5で説明したように、中心軸付近の光線は仮想入射面に対してほぼ S 偏光と見なすことができる。一方、中心軸から 4 5度程度ずれた光線は、 S偏光と P偏光とがほぼ 1対 1で混在しており、角度が増すにつれて P偏光の割合が増加する。

このため、樹脂部 4の中心軸から 4 5度程度までは S偏光の反射率を下げるために曲率中心をレーザチップ 1の光出射点〇とし、 4 5度付近から周辺部は P偏光の反射率を下げるためにレーザチップとは反対側に曲率中心を有する曲面〇 ' とする。これにより、樹脂部 4界面での光の反射率を偏光状態に応じて低減して光の取り出し効率を向上することができる。本実施形態では、水平、垂直のビーム広がり角度が 3 0度のレーザチップを用いて、光の取り出し効率を 2 %向上させることができた。

(実施形態 8 )

図 8は本実施形態 8の半導体レーザ素子を示す断面図である。

この半導体レーザ素子は、実施形態 2の半導体レーザ素子における樹脂部 4の面形状を変更したものである。

上記実施形態 5〜実施形態 7に示したように、中心軸付近ではほぼ S偏光であり、この S偏光は垂直入射で透過率が最大になるが、中心軸から離れた領域では P偏光が増加し、この P偏光は入射角度約 5 7度付近で透過率が最大になる。そこで、図 8に示すように、樹脂部 4のレーザチップ 1と相対する面の中央付近の形状をほぼ平坦にし、レーザ光出射点から見て中心軸から 4 5度程度離れた樹脂部 4の周辺部のみを粗面化することにより、詳細な設計を必要とせずに最も簡単に P偏光の取り出し効率を向上させて、光の取り出し効率を向上させることができる。

ところで、上記実施形態 2において、拡散板 5の代わりに光拡散機能を有しない通常のキャップガラスを用い、キャップ 9の中に光拡散性の樹脂を滴下して硬化させることもできると述べたが、光拡散材料は光の吸収が通常 2 0 %程度と大きいため、素子の発熱や光の取り出し効率の低下につながつていた。

そこで、光拡散性の樹脂を用いる代わりに通常の透明樹脂を用い、本実施形態 8のような樹脂部 4の粗面化を、レーザチップ 1と相対する樹脂面の全面に施すことにより、その粗面化された部分で光拡散が生じ、拡散板 5を必要としない半導体レーザ素子が得られる。この場合、中央部付近では反射が起こって透過率が低下するが、その影響は 1 0 %程度まで小さくすることができる。この方法により得られる半導体レーザ素子は、請求項 1に記載の発明に含まれる。

(実施形態 9 )

図 9 ( a ) は本実施形態 9の半導体レーザ素子を示す斜視図である。

この半導体レーザ素子は、複屈折性樹脂材料を用いて光拡散機能を実現したものである。

この半導体レーザ素子は、通常の半導体レーザパッケージと同様に、レーザチップ 1がヒートシンク 6に実装され、その上面とリードフレーム 3とがワイヤ 3 aにより電気的に接続されている。ヒートシンク 6は、受光素子 7を設けたステム 8上に一体化されている。さらに、レーザチップ 1はキャップガラス 5 b (光拡散機能を有しない通常のもの）を接着したキャップ 9によって密閉され、キヤップガラス 5 bは、複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部 4 cによりキヤップ 9と一体化されている。

本半導体レーザ素子では、レーザチップ 1から出射した光が通常の拡散機能を持たないキャップガラス 5 b上に形成された複屈折性を有する樹脂部 4 cにより拡散される。

本実施形態 9の半導体レーザ素子は例えば以下のようにして作製することがでさる。

複屈折性樹脂材料としては、透明性の高いフッ素化ポリイミド（または単なるポリイミド）を用いた。この材料は、応用物理学会誌 1 9 9 9年 1月号 P . 8に記載されているように、 2, 2 ' 一ビス一 4， 4' —ジアミノビフエニル（TFD B) と 4, 4' ージアミノジフエニルエーテル（ODA) とを 2， 2 ' 一ビスへキサフルォロプロパン二無水物（FDA) と重合させて加熱することにより合成することができる。例えば、キャップガラス 5 b上でフッ素化ポリイミドを重合させると、生成する共重合体分子はキャップガラス 5 b面内に沿って配向するため、キャップガラス 5 bに入射する光の偏光状態によって屈折率が異なり、光の拡散を実現させることができる。このときの屈折率差は 0. 008程度であり、光拡散のために充分な量である。このようにして得られた樹脂付きキャップガラス 4 c、 5 bをキャップ 9に取り付けてレーザチップ 1と覆うように配置する。以下に、この半導体レーザ素子の光拡散について説明する。図 9 (b) では、レーザチップ 1の光出射点を直交座標系の原点に配置し、その光軸方向を z方向、レ一ザチップ 1に平行な方向を X方向として示している。通常のレーザ光はレ一ザチップの活性層に平行な方向（図示していないが、レーザチップと平行な方向）に電界 Eを有するので、この光が z軸に垂直な平面を有する樹脂部 4 cに入射した場合、光線の方向ベクトルの X成分が 0でない光線は全て、樹脂界面に垂直な電界成分と水平な電界成分とを有する。これらの光線は樹脂部 4 cの中で屈折率が異なり、光が拡散される。図 9 (b) 中 P波は界面に電界が平行に入射する成分で、 S波は垂直に入射する成分である。

本発明者らは、実験及び計算機シミュレーションを行った結果、樹脂部 4じに垂直入射した際の S波及び P波の屈折率 n S及び n Pを用いて、平均屈折率 n = (nS + nP) 2と、 S波及び P波の屈折率差（固有複屈折値） n S 一 n P I とから、 ΔηΖη²>0. 00 15であれば充分な光拡散機能が得られることを確認している。例えば、フッ素化ポリイミドの場合には、 6FDA— Τ FDBの含有率が 0%〜： L 00%の範囲でほぼ η= 1. 6〜1. 5、 Δη=0. 008であり、上記条件を満たしている。

このようにして得られる本実施形態 8の半導体レーザ素子においては、複屈折性を有する樹脂材料の光透過性が良好で高い光取り出し効率で光拡散を実現することができる。従って、シリカ系樹脂等の透湿性を有する材料を用いた場合のように、光透過率が悪くなり、光取り出し効率が低下するということはない。

なお、複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部 4 cは、本実施形態のように平行平板の形状で形成する必要はなく、例えば実施形態 3や実施形態 4に示したような光拡散性の樹脂部 4のような形状としてもよい。例えば、実施形態 3の樹脂部 4をフッ素化ポリイミドを用いて形成すると、キャップガラス 5 b上にガラス面に沿うように分子が配向されるが、ガラス面から離れるに従って配向の規則性が無くなり、ついには複屈折性が無くなる。このように、配向が揃うのは樹脂部の一部分であり、この部分で光が拡散される。さらに、実施形態 4の樹脂部 4 に複屈折性を有する樹脂材料を用いた場合には、樹脂部が比較的薄いため、榭脂内で分子配向が揃い、ほぼ全領域で複屈折性を有する樹脂部が得られる。

(実施形態 1 0 )

本実施形態では、複屈折性を有する樹脂材料をレーザチップに直接モールドした例について説明する。

上記実施形態 1では、例えば図 1 ( c ) や図 1 ( d ) に示すように、樹脂の一部を拡散性を有する樹脂にするために複数のモールド工程を必要としていた。しかし、ポリイミドに代表される複屈折性樹脂材料は、シリカ系樹脂材料と異なり、透湿性が低いため、レーザチップに直接モールドすることが可能である。

また、ポリイミド以外でも、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリフエ二レンサルファイド、ボリフエ二レンオキサイド、ポリアリルスルホン、ポリアミドイミド、ポリオレフイン、ポリアクリロニトリル、セルロース及びボリエステル等を用いることができる。また、これらの 2種類以上のボリマ一ブレンドや、これらの 1種類もしくは 2種類以上を含むポリマーブレンドであってもよい。特に、半導体レーザ素子の発振波長での固有複屈折値 Δ n と、その波長での平均屈折率 nとが、 Δ η Ζ η ^Χ) . 0 0 1 5の関係を満たすものであればより効果的である。

例えば、ポリカーボネートの場合には、ホスゲンとビスフエノール Aの縮合により得られたポリカーボネートペレツトを加熱熔融して金型に流し込み、常温まで冷却すれば樹脂部を作製することができる。さらに、光拡散機能の一部を複屈折性樹脂で行うことも可能である。

(実施形態 1 1 )

本実施形態では、複屈折性を有する樹脂材料を用いて図 4に示した半導体レーザ素子の樹脂部 4を形成した例について説明する。

下記構造式で示すポリァリレート樹脂材料及びポリカ一ポネ一ト樹脂材料を、図 3に示した金型 1 0を用いて成型した。ボリアリレー卜樹脂材料

ボリカーボ'ネー卜樹脂材料

これらの芳香族ポリエステル樹脂材料を用いることにより、通常の半導体レーザ素子の作製工程とモールドエ程によつて眼に対する安全性を確保することができる、小型な半導体レーザパッケージが得られる。

このようにして得られた半導体レーザ素子においては、樹脂自体の有する高い複屈折性に基づいて光拡散機能を実現することができ、複雑な加工等を必要とせずに眼に対する安全性を有する半導体レーザ素子を作製することができる。さらに、これらの樹脂材料は両方とも T gが 1 6 0 °C以上で耐熱性に優れ、耐湿性にも優れている。

(実施形態 1 2 )

実施形態 1におけるエポキシ系樹脂の代わりに実施形態 1 1に示したポリアリレート樹脂材料を用いた以外はほぼ実施形態 1と同様にして半導体レーザ素子を作製した。なお、本実施形態においては、硬化に関する処理は何等行わなかった。このようにして得られた半導体レーザ素子は、光拡散機能を有しており、眼に対する安全性を確保することができた。さらに、素子特性の劣化も生じず、熱特性にも優れていた。

(実施形態 1 3 )

本実施形態では、光通信システムや光センサ一システムについて説明する。本発明の半導体レーザ素子は、眼に対する安全性が確保されているので、ワイャレスの光通信システムや光センサーシステム等、人間が直接見ることができる場所での利用に好適である。

ところで、国際的な安全規格（ I E C 6 0 8 2 5— 1 ) に規定されるレーザ放射パワーの上限値は、光源の大きさと放射角度等により決定される。例えば、一般的な放射角度パターンであるランバート分布で指向半値角 1 5度の場合、光源の大きさ 1 0 mm、波長 7 8 0 n mとすると、約 1 6 0 mW程度までの光出力が可能となる。

このような高出力のレーザ光を空間に放出するためには、眼に対する安全性を確保しながら、しかも、外的衝撃等によっても光拡散機能の低下等が生じない、上記実施形態 1〜 1 2に示したような半導体レーザ素子を用いることが必要である。このような半導体レーザ素子を用いることにより、安全性はもとより長期の信頼性が得られることは既に述べた通りである。例えば、無線通信や、医療用、工業用センサー等、幅広い分野に使用することが可能である。産業上の利用可能性

以上詳述したように、本発明による場合には、レーザチップにモ一ルドされた樹脂やキャップガラスをキャップに一体化させるための樹脂等を粗面化して光拡散機能を与えることにより、従来のように拡散板が割れる等の障害が発生せず、眼に対する安全性が確保される。また、シリカ樹脂等の拡散材料を用いていないので、半導体レーザ素子の信頼性を向上させることができる。さらに、モールド樹脂を粗面化した場合には、樹脂とレーザチップとが接合しているため、何らかの理由で樹脂が剥離することがあってもレーザチップのワイヤが切断されて眼に対する安全性が確保される。

樹脂材料でモールドした後で硬化時に金型等を用いて粗面化することにより、モールドの金型の設計変更のみで余分な工程を必要とせず、半導体レーザ素子の低価格化を図ることができる。或いは、エッチングや研磨、粗面を有する金型を圧着して粗面化させることにより、モールド硬化後の簡単なプロセスの追加により従来の発光ダイオードの実装プロセスを利用して半導体レーザ素子を作製することができる。

さらに、樹脂部に複屈折性を有する樹脂材料を用いてその表面を粗面化することにより、樹脂材料自体の有する光拡散性と表面の粗面化による光拡散性の両拡散機能が結合されて、より効果的に光を拡散させることができ、さらに安定性に優れた半導体レーザ素子が得られる。この複屈折性を有する樹脂材料はレーザチップに直接モールドすることができるので、生産性の向上を図ることができる。他の本発明にあっては、樹脂部と拡散板とが一体化しているので拡散板が破損され難く、眼に対する安全性を確保することができる。さらに、レーザチップと樹脂部とを接触させないようにすれば、環境温度の変化等によるレーザチップへの樹脂部からの応力歪みを防いで半導体レーザ素子の信頼性を向上させることができる。

他の本発明にあっては、樹脂部に含まれる材料の屈折率の違いによって光を拡散させることにより、従来のように拡散板が割れる等の障害が発生せず、眼に対する安全性が確保される。また、シリカ樹脂等の透湿性を有する拡散材料を用いてもレーザチップと樹脂が接触していないので信頼性が低下することはなく、環境温度の変化等によるレーザチップへの樹脂部からの応力歪みも防ぐことができる。さらに、樹脂部をレンズ形状にすることにより、そのレンズ効果によって放射角度パターンが制御され、より広い角度範囲にわたって光を空間に放射させることができる。眼に対する安全性は、瞳に入射される光パワーまたは光パワー密度によって規定されるので、レンズ効果によって放射角度分布を制御できるということは非常に有効である。この半導体レーザ素子は、通常の半導体レーザ素子の作製工程とモールド工程とによっても作製可能であり、眼に対する安全性を確保できる小型な半導体レーザパッケージを実現できる。さらに、レンズ効果により放射角度パターンが容易に制御できるので、光ファイバ一への接続等が行い易い。

或いは、複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部を設けることにより、入射光の偏光状態により屈折率が異ならせて光を拡散させて、放射光のコヒ一レンシ一を低減して眼に対する安全性を確保することができる。また、従来のようにシリカ系樹脂により半導体レーザ素子の信頼性が低下するという問題も生じない。レーザチップに直接モールドしない場合でも樹脂材料の光透過率が高いため、光取り出し効率を高くして光強度/消費電力比を改善して低消費電力化及び素子の信頼性向上を図ることができる。

上記樹脂部のレーザチップと相対する面の中央付近の形状を、レーザチップの光出射点を曲率中心とする曲面にすることにより、 S偏光の取り出し効率を向上させることができる。特に、ビーム広がり角の小さいレーザチップを用いる場合には効果的である。上記樹脂部のレーザチップと相対する面の中央付近の形状を、レーザチップの光出射点を曲率中心とする曲面にし、周辺部の形状をレーザチップとは反対側に曲率中心を有する曲面にすることにより、偏光状態に応じた効率的な光の取り出しを行うことができる。

上記樹脂部のレーザチップと相対する面の中央付近の形状をほぼ平坦にし、周辺部の形状を凸状にすることにより、拡散板からの光の取り出し効率を向上させることができる。

上記樹脂部の凸状部分の少なくとも光通過部での法線を、レーザチップから発振される光のピークの光線ベクトルに対してなす角度が 0 ° より大で 3 ° 以下であるようにすれば、光の取り出し効率がさらに向上する。

上記樹脂部のレーザチップと相対する面の中央付近の形状をほぼ平坦にし、周辺部を粗面化することにより、詳細な設計を行わなくても光の取り出し効率を容易に向上させることができる。

他の本発明にあっては、樹脂部の一部に屈折率が異なる材料を混入した領域を設けることにより、その領域に光拡散機能を与えることができ、従来のように拡散板が割れる等の障害が発生せず、眼に対する安全性が確保される。また、シリ力樹脂等の拡散材料を用いてもその領域がレーザチップと接触していないので、信頼性を向上させることができる。この領域は、屈折率が異なる材料を混入した榭脂を金型に入れて一次硬化させ、その後で屈折率が異なる材料を混入していない樹脂を金型に入れて硬化させることにより、容易に作製することができる。或いは、複屈折性を有する樹脂材料からなる領域を一部に有する樹脂部を設けることにより入射光の偏光状態により屈折率が異ならせて光を拡散させて、放射光のコヒ一レンシ一を低減して眼に対する安全性を確保することができる。また、従来のようにシリ力系樹脂により半導体レーザ素子の信頼性が低下するという問題も生じない。レーザチップに直接モールドしない場合でも樹脂材料の光透過率が高いため、光取り出し効率を高くして光強度消費電力比を改善して低消費電力化及び素子の信頼性向上を図ることができる。

他の本発明にあっては、複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部とレーザチップとを一体化することにより、入射光の偏光状態により屈折率を異ならせて光を拡散させ、放射光のコヒーレンシ一を低減することができる。この複屈折性樹脂材料は、シリカ系樹脂等のように透湿性を有していないので、直接モールドが可能であり、生産性の向上を図ることができる。

上記複屈折性を有する樹脂材料として特定の芳香族ポリエステルを用いることにより、耐熱性や耐湿性にも優れ、光取り出し効率が良好で眼に対する安全性も良好な半導体レーザ素子が得られる。

本発明の半導体レーザ素子を用いることにより、眼に対する安全性が確保され、しかも信頼性に優れた光通信システムや光センサーシステムを実現することができ、人間が直接光源を見るような用途において非常に有効に利用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 光放射側表面の全部もしくは一部が粗面化され、またはレーザチップと相対する面の全部もしくは一部が粗面化された樹脂部を有し、該樹脂部の粗面化された部分によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減される半導体レ一ザ素子。

2 . レーザチップを収納している容器と光拡散機能を有する封止部材とを一体化させる樹脂部を有し、該封止部材によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減される半導体レーザ素子。

3 . 屈折率が異なる材料を混入した樹脂部、または複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部がレーザチップと接触しないように設けられ、該樹脂部によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減される半導体レーザ素子。

4 . 屈折率が異なる材料を混入した領域、または複屈折性を有する樹脂材料からなる領域を一部に有する樹脂部が、該領域がレーザチップと接触しないように設けられ、該領域によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減される半導体レーザ素子。

5 . 前記樹脂部は、前記レーザチップと相対する面の中央付近の形状が、該レ一ザチップの光出射点を曲率中心とする曲面である請求の範囲 2から請求の範囲 4のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

6 . 前記樹脂部は、前記レーザチップと相対する面の周辺部の形状が、該レーザチップとは反対側に曲率中心を有する曲面である請求の範囲 5記載の半導体レ一ザ素子。

7. 前記樹脂部は、前記レーザチップと相対する面の中央付近の形状がほぼ平坦であり、周辺部の形状が凸状である請求の範囲 2から請求の範囲 4のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

8. 前記樹脂部は、前記凸状部分の少なくとも光通過部での法線が、該レーザチップから発振される光のピークの光線べクトルに対してなす角度が 0° より大で 3° 以下である請求の範囲 7記載の半導体レーザ素子。

9. 前記樹脂部は、前記レーザチップと相対する面の中央付近の形状がほぼ平坦であり、周辺部が粗面化されている請求の範囲 2から請求の範囲 4のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

1 0. 前記樹脂部は、複屈折性を有する樹脂材料からなる請求の範囲 1記載の半導体レーザ素子。

1 1. 複屈折性を有する樹脂材料からなる樹脂部とレーザチップとが一体化され、該樹脂部によって光が拡散されて放射光のコヒーレンシ一が低減される半導体レーザ素子。

12. 前記複屈折性を有する樹脂材料は、半導体レーザ素子の発振波長での固有複屈折値 Δ nと、該波長での平均屈折率 nとが、 ΔηΖη²>0. 001 5の関係を満たす請求の範囲 3、 4、 10および 1 1のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

1 3 . 前記複屈折性を有する樹脂材料は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリフエ二レンサルファイド、ポリフエ二レンオキサイド、ポリアリルスルホン、ポリアミドイミド、ポリオレフイン、ポリアクリロニトリル、セルロース及びポリエステルのうちの 1種類であるか、これらの 2種類以上のポリマーブレンドであるか、またはこれらの 1種類もしくは 2種類以上を含むポリマーブレンドである請求の範囲 3、 4、 1 0、 1 1および 1 2のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

1 4. 前記複屈折性を有する樹脂材料は、芳香族ポリエステルである請求の範囲 3から請求の範囲 1 2のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

1 5 . 前記芳香族ポリエステルは、ポリアリレートまたはポリ力一ポネートである請求の範囲 1 4記載の半導体レーザ素子。

1 6 . 前記芳香族ポリエステルは、下記一般式（ I ) で示される 2価のフエノール化合物と芳香族ジカルボン酸とから得られるポリアリレート、または該フエノール化合物とホスゲンとから得られるポリカーボネートである請求の範囲 1 5 記載の半導体レーザ素子。

1 7 . 光放射側表面の全部もしくは一部が粗面化され、またはレーザチップと相対する面の全部もしくは一部が粗面化された樹脂部を有する半導体レーザ素子を製造する方法であって、

レーザチップまたは該レーザチップを収納している容器を樹脂材料でモールドする工程と、

該樹脂材料を硬化させると共に該当する部分を粗面化させる工程と

を含む半導体レーザ素子の製造方法。

1 8 . 光放射側表面の全部もしくは一部が粗面化され、またはレーザチップと相対する面の全部もしくは一部が粗面化された樹脂部を有する半導体レーザ素子を製造する方法であって、

レーザチップまたは該レーザチップを収納している容器を樹脂材料でモールドし、該樹脂材料を硬化させる工程と、

硬化された樹脂の該当する部分を粗面化させる工程と

を含む半導体レーザ素子の製造方法。

1 9 . 前記硬化された樹脂の該当する部分を粗面化させる工程を、該当する部分をエッチングするか、研磨するか、または粗面を有する金型を圧着することにより行う請求の範囲 1 8記載の半導体レーザ素子の製造方法。

2 0 . 請求の範囲 1から請求の範囲 1 6のいずれかに記載の半導体レーザ素子を備えた光通信システム。

2 1 . 請求の範囲 1から請求の範囲 1 6のいずれかに記載の半導体レーザ素子を備えた光センサーシステム。