WO2020174982A1

WO2020174982A1 - 半導体レーザモジュール

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Publication number: WO2020174982A1
Application number: PCT/JP2020/002996
Authority: WO
Inventors: 西川　透; 山中　一彦; 西本　雅彦
Original assignee: Panasonic Semiconductor Solutions Co Ltd
Current assignee: Nuvoton Technology Corp Japan
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: US20210384698A1; JPWO2020174982A1; US20250273924A1; US12308605B2; JP7372308B2

Abstract

半導体レーザモジュール（１０）は、半導体レーザチップ（４０）と、第１コリメータ素子（５０）と、パッケージ（２０）とを備え、パッケージ（２０）は、底部（２２）と開口（２１ａ）が形成された天面部（２５）とを有する本体（２１）と、キャップ部材（２６）と、窓部材（２７）とを有し、半導体レーザチップ（４０）は、レーザ光を出射する出射点（４０ａ）を有し、半導体レーザチップ（４０）は、レーザ光の出射方向と底部（２２）の主面とが平行となるよう底部（２２）に配置され、レーザ光の第１の軸方向における発散角は、第１の軸と垂直な第２の軸方向における発散角より大きく、第１コリメータ素子（５０）は、凹型のミラー面（５０ｒ）を有し、ミラー面（５０ｒ）は、レーザ光を開口（２１ａ）に向けて反射し、かつ、レーザ光の第１の軸方向における発散角を低減する。

Description

\¥0 2020/174982 1 卩（：17 2020 /002996 明細書

発明の名称：半導体レーザモジュール

技術分野

[0001 ] 本開示は、半導体レーザモジュールに関する。

背景技術

[0002] 従来、高パワーのレーザ光が加工用途において利用されている。このような高パワーのレーザ光を出射する光源として半導体レーザチップが用いられている。半導体レーザチップからの出射光は発散するため、半導体レーザチップとコリメータ素子（平行光化素子）とを組み合わせた半導体レーザモジュールが用いられている（例えば、特許文献 1など参照）。

[0003] 特許文献 1 に記載された半導体装置においては、半導体レーザチップが配置されるステムに半導体レーザチップからの出射光をコリメートする放物面状の反射面（つまり、ミラー面）を有する凹面反射鏡が設けられている。これにより、コリメータ素子を別途設けることなしに、半導体レーザチップからの出射光をコリメートしようとしている。

先行技術文献

特許文献

[0004] 特許文献 1 :特開昭 6 0 - 1 8 2 7 8 1号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005] しかしながら、特許文献 1 に記載された半導体装置においては、金属などからなるステムに反射面を形成するため、反射面を有する素子を単体で形成する場合より、放物面状の反射面の形成が困難である。

[0006] 本開示は、このような課題を解決するものであり、半導体レーザチップと、ミラー面を有するコリメータ素子とを有する半導体レーザモジュールであつて、ミラー面の形成が容易な半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。 \¥02020/174982 2 卩（：171?2020/002996

課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様は、少なくとも一つの半導体レーザチップと、少なくとも一つの第 1 コリメータ素子と、前記少なくとも一つの半導体レーザチップと前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子とが内部に配置されるパッケージとを備え、前記パッケージは、平板状の底部と開口が形成された天面部とを有する有底筒状の本体と、前記天面部に取り付けられるキャップ部材と、前記キャップ部材に配置され、透光性を有する窓部材とを有し、前記少なくとも一つの半導体レーザチップの各々は、レーザ光を出射する出射点を有し、前記少なくとも _つの半導体レーザチップの各々は、前記レーザ光の出射方向と前記底部の主面とが平行となるよう前記底部に配置され、前記レーザ光の伝搬方向と垂直な第 1の軸方向における発散角は、前記伝搬方向及び前記第 1の軸と垂直な第 2の軸方向における発散角より大きく、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子の各々は、前記/ ッケージ内において前記出射点に対向して配置される凹型のミラー面を有し、前記ミラー面は、前記レーザ光を前記開口に向けて反射し、かつ、前記レーザ光の前記第 1の軸方向における発散角を低減する。

[0008] このように第 1 コリメータ素子は、特許文献 1 に記載された凹面反射鏡とは異なり、筐体の一部と一体化されなくてよい。したがって、第 1 コリメー夕素子を単体で形成することができるため、所望の形状を有するミラー面を有する第 1 コリメータ素子を容易に形成できる。

[0009] また、ミラー面によってレーザ光をコリメートするため、透過型のコリメ —タレンズの出射面においてレーザ光をコリメートする場合より、出射点に近い位置で、つまりレーザ光の発散によるスポット径の増大幅が比較的小さい位置で、レーザ光をコリメートできる。したがって、ファスト軸（第 1の軸）において、より小さいスポット径を有するレーザ光を形成できる。これに伴い、レーザ光の高密度化が可能となる。また、ファスト軸におけるレーザ光のスポット径を低減できるため、レーザ光のファスト軸及びスロー軸（ \¥02020/174982 3 卩（：171?2020/002996

第 2の軸）におけるスポット径の比を、所定の値にするために必要な光学距離を低減できる。したがって、半導体レーザモジュールを小型化することが可能となる。

[0010] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記底部に接合される少なくとも一つのサブマウントをさらに備え、前記少なくとも —つの半導体レーザチップの各々は、前記少なくとも一つのサブマウントを介して、前記底部に接合されてもよい。

[001 1 ] このようなサブマウントに半導体レーザチップを実装することにより、半導体レーザチップで発生する熱をサブマウントを介して放散できる。

[0012] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記少なくとも一つのサブマウントの各々の表面は、前記レーザ光の出射方向と交差する方向に延びる前面を含み、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子の各々は、前記ミラー面が前記前面に対向するように配置されてもよい。

[0013] このように半導体レーザチップが実装されるサブマウントとは別に第 1 コリメータ素子を設けられる。これにより、第 1 コリメータ素子をサブマウン卜と一体的に形成する場合より、第 1 コリメータ素子を容易に形成できる。

[0014] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、少なくとも一つの第 2コリメータ素子をさらに備え、前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子の各々は、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子の各々で反射された前記レーザ光の前記第 2の軸方向における発散角を低減してもよい

[0015] これにより、半導体レーザチップからのレーザ光を第 1の軸及び第 2の軸の両方向の発散角を低減することで、コリメートできる。

[0016] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記キャップ部材は、前記本体側に配置される内側面と、前記内側面の裏側に配置される外側面とを有し、前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子は、前記外側面に配置されてもよい。

[0017] これにより、第 2コリメータ素子がキャップ部材の内側面に配置される場 \¥02020/174982 4 卩（：171?2020/002996

合より、パッケージの寸法を低減できる。また、第 2のコリメータ素子として、キャップ部材側の面が平面であり、当該面の裏側の面（外側の面）がシリンドリカル面などの凸形状を有する面であるレンズを用いることで、第 2 コリメータ素子の収差を低減できる。したがって、半導体レーザモジュールからの出射光のビーム品質の劣化を抑制できる。なお、この明細書では、シリンドリカル面とは、レンズやミラーの表面に平行な一方向について、曲率を持っていない面であり、シリンドリカル面には、前述の一方向と垂直な方向について曲率が一定の円筒面だけでなく、前述の一方向と垂直な方向について曲率が変化する面（例えば、放物柱面など）も含むこととする。またこの明細書でのシリンドリカルレンズやシリンドリカルミラーは、前述のシリンドリカル面を有するレンズやミラーのことである。

[0018] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記キャップ部材は、前記本体側の面である内側面と、前記内側面の裏側に配置される外側面とを有し、前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子は、前記内側面に配置されてもよい。

[0019] これにより、第 2コリメータ素子がキャップ部材の外側面に配置される場合より、キャップ部材の外側面を平坦化できる。このため、キャップ部材の外側面に追加部品を容易に実装できる。

[0020] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子と前記窓部材とは一体成形されてもよい。

[0021 ] これにより、半導体レーザモジュールの部品点数を削減できるため、組立工程を簡素化できる。

[0022] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記パッケージは、内部の空間を封止してもよい。

[0023] これにより、パッケージの内部の空間に配置された光学素子などの汚染を抑制できる。例えば、レーザ光が紫外から青色にかけての短波長帯域の光である場合、樹脂などから発生するシロキサン（3 丨丨 o x a n e）が光の強度が高い領域に引き寄せられて光学素子の光路上に堆積する。このように光 \¥02020/174982 5 卩（：171?2020/002996

学素子が汚染されることで、ビーム品質劣化などの問題が発生し得る。本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様によれば、パッケージを封止することで、パッケージの外部から内部にシロキサンが流入することを抑制できるため、光学素子がシロキサンで汚染されることを抑制できる。したがって、レーザ光のビーム品質劣化を抑制できる。

[0024] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記少なくとも一つの半導体レーザチップ及び前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子は、樹脂を含まない接合部材で前記パッケージに接合されていてもよい

[0025] これにより、封止されたパッケージ内に存在するシロキサンの量を低減できるため、例えば、レーザ光が紫外から青色にかけての短波長帯域の光である場合にも、シロキサンによる光学素子の汚染及びそれに伴うレーザ光のビ —ム品質劣化を抑制できる。

[0026] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記出射点から、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子のうち前記レーザ光が入射する第 1 コリメータ素子のミラー面までの光学距離は、 3 0 以上、 3 0 0 以下であってもよい。

[0027] このように、出射点から第 1 コリメータ素子のミラー面までの距離を低減することで、出射点に近い位置で、つまりレーザ光の発散によるスポット径の増大幅が比較的小さい位置で、レーザ光をコリメートできる。したがって、第 1の軸において、より小さいスポット径を有するレーザ光を形成できる。これに伴い、レーザ光の高密度化が可能となる。

[0028] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記出射点から、前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子のうち前記レーザ光が入射する第 2コリメータ素子までの光学距離は、 1 4 5 0 以上、 4 2 0 0 以下であってもよい。

[0029] 出射点から第 2コリメータ素子までの光学距離が 1 4 5 0 以上であることにより、出射点から第 1 コリメータ素子までの光学距離が 7 0 0 程 \¥02020/174982 6 卩（：171?2020/002996

度と比較的大きい場合でも、第 1 コリメータ素子と、第 2コリメータ素子との干渉を抑制できる。また、出射点から第 2コリメータ素子までの光学距離が 4 2 0〇以下であることにより、レーザ光の第 2の軸におけるスポッ卜径巳 0 3を 1 0 0 0 以下程度に抑制できる。このため、一般的な先端レンズ付き光ファイバの先端レンズにレーザ光を入射する際に発生する損失を抑制できる。また、半導体レーザモジュールの大型化を抑制できる。

[0030] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記出射点から、前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子のうち前記レーザ光が入射する第 2コリメータ素子までの光学距離は、 9 0 0 以上、 4 2 0 0 以下であってもよい。

[0031 ] 出射点から第 2コリメータ素子までの光学距離が 9 0〇以上であることにより、出射点から第 1 コリメータ素子までの光学距離が 7 0 0 程度と比較的大きい場合でも、第 1 コリメータ素子と、第 2コリメータ素子との干渉を抑制できる。また、出射点から第 2コリメータ素子までの光学距離が 4 2 0〇以下であることにより、レーザ光の第 2の軸におけるスポット径巳 0 3を 1 0 0 0 以下程度に抑制できる。このため、一般的な先端レンズ付き光ファイバの先端レンズにレーザ光を入射する際に発生する損失を抑制できる。また、半導体レーザモジュールの大型化を抑制できる。

[0032] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記キャップ部材及び前記天面部の少なくとも一方は、前記底部の平面視において前記キャップ部材と前記天面部とが重なる接合領域に、前記底部の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化する第 1突起部と、前記底部の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化しない第 2突起部とを有してもよい。

[0033] 例えば、キャップ部材と天面部との間が第 1突起部を用いたプロジェクション抵抗溶接によて接合される場合にも、第 2突起部の形状はほとんど変化しないため、第 2突起部によって、キャップ部材の天面部に対する位置精度を高めることができる。

[0034] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記少な \¥02020/174982 7 卩（：171?2020/002996

くとも一つの半導体レーザチップは、複数の半導体レーザチップを含み、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子は、前記複数の半導体レーザチップのすベての前記出射点に対向して配置される一つの第 1 コリメータ素子を含んでもよい。

[0035] これにより、第 1 コリメータ素子の個数を削減できる。また、すべてのレ —ザ光が同一の第 1 コリメータ素子でコリメート及び反射されるため、複数のレーザ光間の位置ずれを抑制できる。

[0036] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子の各々の前記レーザ光の出射方向における最大幅は、前記ミラー面の出射方向における最大幅の 2倍以上であってもよい。

[0037] これにより、第 1 コリメータ素子のレーザ光の出射方向における幅がミラ一面の最大幅程度である場合より、ミラー面以外の部分が大きくなるため、第 1 コリメータ素子のハンドリングを容易化できる。また、例えば、第 1 コリメータ素子をパッケージの底部などに接合する場合に、第 1 コリメータ素子のレーザ光の出射方向における幅がミラー面の最大幅程度である場合より、接合面積を拡大できる。したがって、第 1 コリメータ素子と底部などとの接合強度を増大できる。

[0038] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記パッケージの外側に配置されるビームツイスタをさらに備えてもよい。

[0039] これにより、レーザ光を光軸に対して所定の角度だけ回転させることができる。

[0040] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子により反射された前記レーザ光を受光する先端レンズ付き光ファイバをさらに備えてもよい。

[0041 ] これにより、レーザ光を容易に光ファイバに導入できる。また、光ファイパとレンズとが一体化されているため、光軸調整の手間を削減できる。

[0042] また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記少な \¥02020/174982 8 卩（：171?2020/002996

くとも一つの第 2コリメータ素子の各々は、凸面部を備え、前記出射点の個数を门（ただし、 n ³ 1） , 前記出射点から、前記レーザ光の光軸上における前記ミラー面までの光学距離を 1- （3、前記レーザ光の前記凸面部における前記第 2の軸におけるスポット径を巳 0 3として

が成り立ってもよい。

［0043］これにより、门個のレーザ光を第 1の軸方向に配列する際に、 n個のレーザ光の第 1の軸におけるスポット径に対して、第 2の軸におけるスポット径が小さくなりすぎることを抑制できる。したがって、断面が円形の光ファイバなどに n個のレーザ光を導入する際に、光ファイバの断面全体を有効に利用することができる。

［0044］また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、隣り合う二つの前記出射点間の距離は、

の 1 . 2倍以上であってもよい。

［0045］これにより、隣り合う二つのレーザ光が干渉することを抑制できる。

［0046］また、本開示に係る半導体レーザモジュールの一態様において、前記本体は、前記底部の外縁に沿って配置される側部を有し、前記側部は、前記半導体レーザチップと電気的に接続される複数のリードピンを有してもよい。［0047］このようなリードピンを用いることで、パッケージの外部から半導体レーザチップに容易に電力を供給できる。

発明の効果

［0048］本開示によれば、半導体レーザチップと、ミラー面を有するコリメータ素子とを有する半導体レーザモジュールであって、ミラー面の形成が容易な半導体レーザモジュールを提供できる。

図面の簡単な説明

［0049］［図 1］図 1は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な平面図である。

［図 2］図 2は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 1の断面図である。 \¥02020/174982 9 卩（：171?2020/002996

［図 3］図 3は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 2の断面図である。

［図 4］図 4は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 1の断面図である。

［図 5］図 5は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 2の断面図である。

［図 6八］図 6八は、比較例に係る第 1 コリメータ素子を示す模式的な側面図である。

［図 68］図 6巳は、実施の形態 1 に係る第 1 コリメータ素子を示す模式的な側面図である。

［図 7］図 7は、比較例及び実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの第 2 の軸における作用を説明する模式図である。

［図 8］図 8は、実施の形態 1 に係る第 1 コリメータ素子に求められる条件を説明する模式図である。

［図 9］図 9は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 1 工程を示す模式的な断面図である。

［図 10］図 1 0は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 2工程を示す模式的な断面図である。

［図 1 1］図 1 1は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 3工程を示す模式的な断面図である。

［図 12］図 1 2は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 4工程を示す模式的な断面図である。

［図 13］図 1 3は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 5工程を示す模式的な断面図である。

［図 14］図 1 4は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 6工程を示す模式的な断面図である。

［図 15］図 1 5は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 7工程を示す模式的な断面図である。 \¥02020/174982 10 卩（：171?2020/002996

［図 16］図 1 6は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 8工程を示す模式的な断面図である。

［図 17］図 1 7は、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールの製造方法の第 9工程を示す模式的な断面図である。

［図 18］図 1 8は、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な平面図である。

［図 19］図 1 9は、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 1の断面図である。

［図 20］図 2 0は、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 2の断面図である。

［図 21］図 2 1は、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 1の断面図である。

［図 22］図 2 2は、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 2の断面図である。

［図 23］図 2 3は、実施の形態 2に係る第 2コリメータ素子と、レーザ光との関係を示す模式図である。

［図 24］図 2 4は、実施の形態 3に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な平面図である。

［図 25］図 2 5は、実施の形態 3に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 1の断面図である。

［図 26］図 2 6は、実施の形態 3に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 2の断面図である。

［図 27］図 2 7は、実施の形態 4に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な平面図である。

［図 28］図 2 8は、実施の形態 4に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 1の断面図である。

［図 29］図 2 9は、実施の形態 4に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 2の断面図である。 \¥0 2020/174982 1 1 卩（：171? 2020 /002996

［図 30］図 3 0は、実施の形態 5に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 1の断面図である。

［図 31］図 3 1は、実施の形態 5に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な第 2の断面図である。

［図 32］図 3 2は、実施の形態 6に係る半導体レーザモジュールのキヤップ部材及び窓部材を除く構成を示す模式的な平面図である。

［図 33］図 3 3は、実施の形態 6に係る半導体レーザモジュールのキヤップ部材及び窓部材を除く構成を示す模式的な断面図である。

［図 34］図 3 4は、実施の形態 6に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な平面図である。

［図 35］図 3 5は、実施の形態 6に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な断面図である。

［図 36］図 3 6は、実施の形態 6に係る窓部材の形状を示す模式的な断面図である。

［図 37］図 3 7は、実施の形態 7に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な平面図である。

［図 38］図 3 8は、実施の形態 7に係る半導体レーザモジュールの全体構成を示す模式的な断面図である。

［図 39］図 3 9は、実施の形態 7に係る窓部材の形状を示す模式的な断面図である。

発明を実施するための形態

［0050］以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、 _例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 \¥02020/174982 12 卩（：171?2020/002996

[0051 ] また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

[0052] また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、 2つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて 2つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、 2つの構成要素が互いに接する状態で配置される場合にも適用される。

[0053] （実施の形態 1）

実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュールについて説明する。

[0054] [ 1 — 1 . 全体構成]

まず、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールの全体構成について図 1〜図 3を用いて説明する。図 1、図 2及び図 3は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 0の全体構成を示す模式的な平面図、第 1 の断面図及び第 2の断面図である。図 2においては、図 1 に示される丨丨一 I 丨線における断面が示されている。図 3においては、図 1 に示される丨 I I - I I 丨線における断面が示されている。なお、これらの図及び以下の図において、鉛直方向を å軸方向とし、 å軸方向に垂直であり、かつ、互いに垂直な二つの方向を X軸方向及び V軸方向としている。図において、 X軸の正の方向、ソ軸の正の方向と、 å軸の正の方向は、右手系座標系となるように描かれており、例えば、図 1 において記載のない å軸の正の方向は紙面に垂直で手前の方向を向いており、図 2において記載のない X軸の正の方向は紙面に垂直で奥の方向を向いている。

[0055] 半導体レーザモジュール 1 0は、レーザ光を出射するモジュールであり、図 1〜図 3に示されるように、パッケージ 2 0を備える。半導体レーザモジ \¥0 2020/174982 13 卩（：171? 2020 /002996

ユール 1 0は、図 2及び図 3に示されるように、半導体レーザチップ 4 0と、第 1 コリメータ素子 5 0とをさらに備える。本実施の形態では、半導体レ —ザモジユール 1 0は、第 2コリメータ素子 3 1 と、サブマウント 4 2と、ヒ _トシンク 4 4とをさらに備える。

[0056] パッケージ 2 0は、少なくとも一つの半導体レーザチップ 4 0と、少なくとも一つの第 1 コリメータ素子 5 0とが内部に配置される筐体である。パッケージ 2 0は、本体 2 1 と、天面部 2 5に取り付けられたキャップ部材 2 6 と、窓部材 2 7とを有する。

[0057] 本体 2 1は、平板状の底部 2 2と開口 2 1 ₃が形成された天面部 2 5とを有する有底筒状の部材である。開口 2 1 3は、本体 2 1 における底部 2 2が配置される端部の反対側の端部に形成された第 1開口の一例である。本実施の形態では、本体 2 1は、底部 2 2と、側部 2 3とを有する。

[0058] 底部 2 2は、本体 2 1の底に位置する平板状部材である。本実施の形態では、底部 2 2は、矩形の平板状部材であり、底部 2 2における、パッケージ 2 0の内側に位置する主面に、半導体レーザチップ 4 0などが配置される。底部 2 2を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、〇リ又は〇リ系合金であってもよい。このような熱伝導率の高い材料を用いることで、半導体レーザチップ 4 0などから発生する熱の放散を促進できる。

[0059] 側部 2 3は、底部 2 2におけるパッケージ 2 0の内側の主面に立設される筒状部材である。側部 2 3の一方の開口端部に底部 2 2が配置される。また、他方の開口端部である天面部 2 5にキャップ部材 2 6が配置される。言い換えると、天面部 2 5は、側部 2 3の端面のうち、キャップ部材 2 6と対向する面である。本実施の形態では、側部 2 3は、底部 2 2の外縁に沿って配置され、両端部に開口が形成された筒状の部材である。側部 2 3には矩形の開口が形成されている。側部 2 3の天面部 2 5に形成された開口が上述した第 1開口（開口

である。側部 2 3と底部 2 2との間は、例えば、ろう材などのはんだより融点が高い接合部材によって気密に接合される。

[0060] 側部 2 3は、半導体レーザチップ 4 0と電気的に接続される複数のリード \¥02020/174982 14 卩（：171?2020/002996

ピン 2 4を有する。図 1及び図 2に示される例では、側部 2 3は、二つのリ —ドピン 2 4を有する。図 2に示されるように、リードピン 2 4は、パッケ —ジ 2 0の外部から側部 2 3を貫通してパッケージ 2 0の内部に延びる。側部 2 3がこのようなリードピン 2 4を有することにより、パッケージ 2 0の外部から半導体レーザチップ 4 0に容易に電力を供給できる。リードピン 2 4を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されないが、例えば、〇リ、〇リ系の合金、㊀又は㊀系の合金である。図^^しないが、側部 2 3のうち、リードピン 2 4を囲む部分は、例えば低融点ガラスなどの絶縁性部材で形成される。これにより、リードピン 2 4とパッケージ 2 0とを絶縁できる。また、側部 2 3のうち、リードピン 2 4及びそれを囲む部分以外の部分を形成する材料は特に限定されないが、例えば、 ₆又は ₆系の合金などであつてもよい。

[0061 ] 天面部 2 5は、図 2及び図 3に示されるように、底部 2 2の平面視においてキャップ部材 2 6と天面部 2 5とが重なる接合領域 2 0〇に、底部 2 2の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化する第 1突起部 6 1 と、底部 2 2の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化しない第 2突起部 6 3 とを有する。なお、以下では、底部 2 2の平面視とは、底部 2 2の主面の平面視を意味する。

[0062] 第 1突起部 6 1は、天面部 2 5とキャップ部材 2 6とをプロジェクシヨン抵抗溶接によって接合するための部分である。図 2及び図 3に示されるように、第 1突起部 6 1は、断面が三角形状の突起であり、底部 2 2から遠ざかるにしたがって断面積が減少する。言い換えると、第 1突起部 6 1の幅（つまり、第 1突起部 6 1の長手方向に垂直な断面における幅）は、底部 2 2から遠ざかるにしたがって減少する。第 1突起部 6 1は、開口 2 1 3の周囲の全周にわたって連続的に形成されている。これにより、天面部 2 5とキャップ部材 2 6との間の気密を保持することができる。

[0063] 第 2突起部 6 3は、本体 2 1の天面部 2 5に対するキャップ部材 2 6の位置決めを行うための部分である。本実施の形態では、第 2突起部 6 3は、開 \¥0 2020/174982 1 5 卩（：171? 2020 /002996

口 2 1 3の周囲の全周にわたって形成されている。これにより、天面部 2 5 に対するキャップ部材 2 6の位置決めをより精密に行うことができる。なお、第 2突起部 6 3は、必ずしも、開口 2 1 3の周囲の全周にわたって形成されていなくてもよい。例えば、第 2突起部 6 3は、開口 2 1 3の周囲に沿って断続的に（言い換えると、離散的に）形成されていてもよい。

[0064] 以上のように、本実施の形態に係る天面部 2 5は、第 1突起部 6 1 と第 2 突起部 6 3とを有することにより、キャップ部材 2 6と天面部 2 5との間が第 1突起部 6 1 を用いたプロジェクシヨン抵抗溶接によって接合される場合にも、第 2突起部 6 3の形状はほとんど変化しないため、第 2突起部 6 3によって、キャップ部材 2 6の天面部 2 5に対する位置精度を高めることができる。

[0065] キャップ部材 2 6は、本体 2 1の天面部 2 5に取り付けられる部材である。キャップ部材 2 6は、本体 2 1側に配置される内側面と、内側面の裏側に配置される外側面とを有する。図 1 に示されるように、キャップ部材 2 6は、底部 2 2の平面視において、開口 2 1 3の周囲の全周にわたって天面部 2 5と重なる。キャップ部材 2 6には、底部 2 2の平面視において、本体 2 1 の開口 2 1 3と重なる位置に開口 2 6 3が形成されている。開口 2 6 3は、キャップ部材 2 6の平面視における中央付近において、キャップ部材 2 6を貫通する第 2開口の一例である。キャップ部材 2 6を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、 6又は 6系の合金などであってもよい。

[0066] キャップ部材 2 6は、図 2及び図 3に示されるように、底部 2 2の平面視においてキャップ部材 2 6と天面部 2 5とが重なる接合領域 2 0〇に、底部 2 2の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化する第 1突起部 6 2を有する（底部 2 2の平面視における接合領域 2 0〇については図 1 を参照されたい）。第 1突起部 6 2は、キャップ部材 2 6の内側面に配置される。

[0067] 第 1突起部 6 2は、天面部 2 5とキャップ部材 2 6とをプロジェクシヨン抵抗溶接によって接合するための部分である。図 2及び図 3に示されるように、第 1突起部 6 2は、断面が三角形状の突起であり、底部 2 2に近づくに \¥02020/174982 16 卩（：171?2020/002996

したがって断面積が減少する。言い換えると、第 1突起部 6 2の幅（つまり、第 1突起部 6 2の長手方向に垂直な断面における幅）は、底部 2 2に近づくにしたがって減少する。第 1突起部 6 2は、開口 2 1 3の周囲の全周にわたって連続的に形成されている。これにより、天面部 2 5とキャップ部材 2 6との間の気密を保持することができる。さらに、本実施の形態では、第 1 突起部 6 1及び 6 2による二重プロジェクシヨン抵抗溶接を用いることによって、単一のプロジェクシヨン溶接抵抗を用いる場合より、天面部 2 5とキャップ部材 2 6との間の気密保持性能を高めることができる。

[0068] 窓部材 2 7は、キャップ部材 2 6に配置され、透光性を有する部材である。本実施の形態では、窓部材 2 7は、キャップ部材 2 6の開口 2 6 3を塞ぐ。本実施の形態では、第 2コリメータ素子 3 1 と、窓部材 2 7とが一体成形されている。図 2及び図 3に示されるように、窓部材 2 7のうち、レーザ光の光軸を含む部分が第 2コリメータ素子 3 1である。なお、図 2及び図 3において、レーザ光が伝搬する領域の端部が破線で示されている。このように、第 2コリメータ素子 3 1 と、窓部材 2 7とを一体化することで、半導体レ —ザモジュール 1 0の部品点数を削減できるため、組立工程を簡素化できる

[0069] また、窓部材 2 7は、第 2コリメータ素子 3 1の周囲に配置される平板部

2 8を有する。平板部 2 8は、キャップ部材 2 6と接合される。窓部材 2 7 を形成する材料は、透光性材料であれば特に限定されない。窓部材 2 7は、例えば、ガラスで形成される。本実施の形態では、窓部材 2 7と、キャップ部材 2 6との間は、接合部材 2 9によって気密に接合される。接合部材 2 9 は、特に限定されないが、例えば、低融点ガラスなどを用いることができる

[0070] また、窓部材 2 7には、図 1 に示されるようにレーザ光と第 2コリメータ素子 3 1 との光軸調整を行うための印であるアライメントマーク八が形成されている。アライメントマーク八の位置にレーザ光のスポット 3 の位置を合わせることで、第 2コリメータ素子の光軸調整を容易に行うことがで \¥02020/174982 17 卩（：171?2020/002996

きる。

[0071 ] 以上のように、本実施の形態に係るパッケージ 2 0の各構成要素間は、気密に接合される。つまり、パッケージ 2 0は、内部の空間を封止する。これにより、パッケージ 2 0の内部の空間に配置された光学素子などの汚染を抑制できる。例えば、レーザ光が紫外から青色にかけての短波長帯域の光である場合、樹脂などから発生するシロキサン（3 丨丨 o x a n e）が光の強度が高い領域に引き寄せられて光学素子の光路上に堆積する。このように光学素子が汚染されることで、ビーム品質劣化などの問題が発生し得る。本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 0によれば、パッケージ 2 0を封止することで、パッケージ 2 0の外部から内部にシロキサンが流入することを抑制できるため、光学素子がシロキサンで汚染されることを抑制できる。したがって、レーザ光のビーム品質劣化を抑制できる。

[0072] 半導体レーザチップ 4 0は、半導体レーザモジュール 1 0の光源であり、

2つの端面を有する光導波路と、一方の端面に配置される出射点 4 0 ₃とを有する半導体発光素子である。より詳しくは、半導体レーザチップ 4 0は、基板と、基板上に積層された半導体積層構造と、半導体積層構造に形成された例えば 1 〇以上 5 0〇以下程度の幅の光導波路とを有する。半導体積層構造における発光層の出射側側面に相当する点が出射点 4 0 ₃である。半導体レーザチップ 4 0の構成は、レーザ光を出射できれば特に限定されない。本実施の形態では、半導体レーザチップ 4 0は、紫外又は青色の短波長帯域のレーザ光を出射する窒化物系半導体レーザチップである。

[0073] 半導体レーザチップ 4 0は、レーザ光の出射方向と底部 2 2の主面とが平行となるよう底部 2 2に配置される。本実施の形態では、図 2に示されるように、出射点 4 0 3からのレーザ光の出射方向は、ソ軸方向であり、底部 2 2の主面は、 X V平面に平行である。半導体レーザチップ 4 0は、サブマウント 4 2を介して底部 2 2に接合される。

[0074] 半導体レーザチップ 4 0から出射するレーザ光は、上記の半導体積層構造の積層方向と平行な方向のビーム軸である第 1の軸（ファスト軸）と、伝搬 \¥02020/174982 18 卩（：171?2020/002996

方向と垂直かつ積層方向と垂直な方向のビーム軸である第 2の軸（スロー軸 : 3軸）を有する。レーザ光の第

第 2の軸方向における発散角 0 IIより大きい。本実施の形態では、出射点 4 0 3から第 1 コリメータ素子 5 0までの間における第 1の軸及び第 2の軸は、それぞれ 2軸及び X軸と平行な軸である。

[0075] 半導体レーザチップ 4 0は、リードピン 2 4とワイヤによって電気的に接続される。本実施の形態では、低電位が印加されるリードピン 2 4と半導体レーザチップの _n側電極（不図示）とがワイヤによって接続される。また、高電位が印加されるリードピン 2 4と半導体レーザチップの側電極（不図示）とがワイヤによって接続される。これにより、半導体レーザチップ 4 0にリードピン 2 4を介して電力が供給される。図 2には、リードピン 2 4と側電極とを接続するワイヤは図示されていない。

[0076] サブマウント 4 2は、底部 2 2に接合される基台である。サブマウント 4

2には、半導体レーザチップ 4 0が実装される。本実施の形態では、サブマウント 4 2は、直方体状の形状を有し、サブマウント 4 2の表面は、レーザ光の出射方向（V軸方向）と交差する方向に延びる前面 4 2 I¹を含む。前面 4 2干は、 å X平面に平行である。サブマウント 4 2を形成する材料は、特に限定されない。サブマウント 4 2を形成する材料として、例えば、単結晶基板（3 丨基板、 3 丨 <3基板など）、セラミック（ I 1\1基板、 3 丨（3基板など）、ダイヤモンド基板、合金（ - 、〇リ _ 1\/1〇など）、複合材料

〇リーダイヤモンド、八 9—ダイヤモンドなど）を用いることができる。本実施の形態では、サブマウント 4 2は、ヒートシンク 4 4 を介して底部 2 2に接合される。つまり、半導体レーザチップ 4 0は、サブマウント 4 2及びヒートシンク 4 4を介して底部 2 2に接合される。半導体レーザチップ 4 0は、接合部材 4 1 によってサブマウント 4 2に接合される。接合部材 4 1 を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、 A u 3 n はんだである。

[0077] また、サブマウント 4 2は、接合部材 4 3を介してヒートシンク 4 4に接 \¥02020/174982 19 卩（：171?2020/002996

合される。接合部材 4 3として、例えば、八リ 3 nはんだを用いることができる。

[0078] ヒートシンク 4 4は、底部 2 2に接合される基台であり、半導体レーザチップ 4 0などが発生する熱を放散する。本実施の形態では、ヒートシンク 4 4は、直方体状の形状を有し、接合部材 4 5を介して底部 2 2の主面に接合される。ヒートシンク 4 4を形成する材料は、熱伝導率が高い材料であれば特に限定されず、例えば、〇リ系材料である。接合部材 4 5として、例えば、接合部材 4 3より融点の低い低融点はんだ（融点： 1 4 0 °〇〜2 5 0 °〇。

3 〇八、〇リ、八リ、巳し 1\1 し

1 门の内の一つ以上材料の組み合わせで構成される材料、例えば、 S n A g C u）などを用いることができる。また、ヒートシンク 4 4と接合部材 4 3及び 4 5との間の接合強度を高めるために、ヒートシンク 4 4の表面にメッキ処理を施してもよい。例えば、匕一トシンク 4 4の表面に 1\1 I -八リメッキを施してもよい。

[0079] 第 1 コリメータ素子 5 0は、一次元凹ミラーであり、パッケージ 2 0内において半導体レーザチップ 4 0の出射点 4 0 3に対向して配置される。第 1 コリメータ素子 5 0は、ミラー面 5 0 「を有するシリンドリカルミラーである。ミラー面 5 0 「は、表面に平行な一方向について曲率を持っておらず、当該一方向と垂直な断面が凹型の形状を有する。凹型の反射面は、光学設計に応じて、球面、非球面、放物面などを選択することができる。第 1 コリメ —夕素子 5 0は、第 1の軸に対して凹型の反射面となるように配置される。ミラー面 5 0 「は、レーザ光を開口 2 1 ₃に向けて反射し、かつ、レーザ光の第 1の軸方向における発散角を低減する。本実施の形態では、ミラー面 5 〇「は、 V軸方向に伝搬するレーザ光を 2軸方向に反射し、レーザ光の向きを 9 0 ° 変化させる。ミラー面 5 0 「によって反射されたレーザ光は、第 2 コリメータ素子 3 1 に入射される。これを可能とするために、底部 2 2の平面視において、ミラー面 5 0 「と、開口 2 1 8及び開口 2 6 8とが重なるように、第 1 コリメータ素子 5 0が配置される。言い換えると、ミラー面 5 0 「の X軸方向及び V軸方向の位置が、開口 2 1 3及び開口 2 6 3の X軸方向 \¥02020/174982 20 卩（：171?2020/002996

及び V軸方向の位置と一致するように第 1 コリメータ素子 5 0が配置される

[0080] ミラー面 5 0 「は、半導体レーザチップ 4 0の出射面の出射点 4 0 ₃を焦点とする放物面状の形状を有する。なお、ミラー面 5 0 「は、 X軸方向に曲率を持っていない X軸方向と平行な放物柱面である。これにより、出射点 4 0 3から出射したレーザ光の第 1の軸方向における発散角を低減できる。つまり、ミラー面 5 0 「はレーザ光を第 1の軸方向における発散角を低減する。このように、本実施の形態に係る第 1 コリメータ素子 5 0によれば、レーザ光の反射による光軸変換と、コリメートとを同時に行うことができる。したがって、半導体レーザモジュール 1 0の部品点数を削減できる。また、第 1 コリメータ素子 5 0の位置調整などの手間を削減できる。また、半導体レ —ザチップ 4 0は、サブマウント 4 2から第 1 コリメータ素子 5 0に向かって突出するように、サブマウント 4 2上に配置されている。ミラー面 5 0 「と隣接する第 1 コリメータ素子 5 0のサブマウント 4 2と対向する面の延長面上に、ミラー面 5 0 「の焦点が位置するように、第 1 コリメータ素子 5 0 を形成することが好ましい。こうすることで、半導体レーザチップ 4 0の出射面の出射点 4 0 3を前述の延長面上に位置合わせすることで、出射点 4 0 3をミラー面 5 0 「の焦点に合わせることができる。

[0081 ] また、レーザ光の光軸を鉛直方向（図 1〜図 3の å軸方向）とすることで、レーザ光のスポット位置を目視にて確認できるため、光軸のビジュアルアライメントを容易に行うことができる。これにより、半導体レーザモジュール 1 0の生産性が向上するため、低コスト化を実現できる。なお、ミラー面 5 0 で反射されたレーザ光の第 1の軸は、ソ軸に平行となる。

[0082] 図 2及び図 3に示されるように、第 1 コリメータ素子 5 0は、直方体の上面の一辺を含む領域が切り欠かれた形状を有し、切り欠かれることで形成された面が放物面（ミラー面 5 0 〇である。なお、放物面であるミラー面 5 0 「の _{7 å}平面に平行な断面は、出射点 4〇 ₃、又は、出射点 4〇 ₃を通り X軸方向に平行な直線上の点を焦点とする放物線状の形状を有する。また、 \¥0 2020/174982 21 卩（：171? 2020 /002996

ミラー面 5 0 「には、レーザ光の反射率を高める反射膜が形成されていてもよい。反射膜として、例えば、誘電体多層膜を用いることができる。なお、反射膜は、金属膜であってもよい。

[0083] 第 1 コリメータ素子 5 0は、ミラー面 5 0 「がサブマウント 4 2の前面 4

2干に対向するように配置される。このように、半導体レーザチップ 4 0が実装されるサブマウント 4 2と一体的に形成されていない第 1 コリメータ素子 5 0が設けられる。これにより、第 1 コリメータ素子 5 0をサブマウント 4 2と一体的に形成する場合より、第 1 コリメータ素子 5 0を、放物面の精度を向上して、容易に形成できる。第 1 コリメータ素子 5 0を形成する材料は、限定されないが、例えば、ガラスであってもよい。このようにガラスを用いる場合には、所望の形状を有する第 1 コリメータ素子 5 0を高温金型プレスなどによって容易に形成できる。

[0084] 第 1 コリメータ素子 5 0は、接合部材 5 1 によってパッケージ 2 0に接合されている。本実施の形態では、第 1 コリメータ素子 5 0は、ヒートシンク 4 4を介してパッケージ 2 0に接合されている。また、接合部材 5 1は、樹脂を含まない。具体的には、接合部材 5 1 として、樹脂を含まない低融点はんだなどを用いることができる。これにより、封止されたパッケージ内に存在するシロキサンの量を低減できるため、例えば、レーザ光が紫外から青色にかけての短波長帯域の光である場合にも、シロキサンによる光学素子の汚染及びそれに伴うレーザ光のビーム品質劣化を抑制できる。なお。パッケージを封止する前に、紫外線照射などによるオゾンクリーニングで、汚染及びそれに伴うレーザ光のビーム品質劣化をさらに抑制できる。第 1 コリメータ素子 5 0がガラスで形成される場合には、接合部材 5 1 との接合強度を高めるために、第 1 コリメータ素子 5 0の接合部材 5 1 との接合面に金属膜を形成してもよい。例えば、第 1 コリメータ素子 5 0の接合部材 5 1 との接合面に、接合面側から順に、丁し I及びリを積層してもよい。金属膜は、丁し 1:、八リ、〇「、 1\1 しの 2つ以上を積層した金属膜であってもよい。接合面側から順に、第 1 コリメータ素子 5 0を形成するガラスと密 \¥02020/174982 22 卩（：171?2020/002996

着性のよい材料、接合部材 5 1 に含まれる 3 に対するバリア性のある材料、接合部材 5 1 に含まれる 3 nの拡散しやすい材料を積層してもよい。

[0085] 第 2コリメータ素子 3 1は、第 1 コリメータ素子 5 0で反射されたレーザ光の第 2の軸方向における発散角を低減する素子である。本実施の形態では、第 2コリメータ素子 3 1は、第 2の軸方向と光の進行方向で定義される面に対して、曲率を有し、底部 2 2に向かって凸型の形状を有するシリンドリカルレンズである。第 2コリメータ素子 3 1は、図 3に示されるように、第 1 コリメータ素子 5 0で反射されたレーザ光が入射するように、ミラー面 5 0 「と対向して配置され、第 2の軸である父軸方向におけるレーザ光の発散角を低減する。また、上述したとおり、第 2コリメータ素子 3 1は、窓部材 2 7と一体成形されている。第 2コリメータ素子 3 1は、キャップ部材 2 6 の外側面に配置される。これにより、第 2コリメータ素子 3 1がキャップ部材 2 6の内側面に配置される場合より、パッケージ 2 0の寸法を低減できる

[0086] 第 2コリメータ素子の表面のうち、レーザ光の入射面及び出射面には、レ —ザ光に対する無反射コート膜が形成されている。なお、無反射コート膜は、レーザ光の反射を抑制する膜であればよく、レーザ光を完全に反射させない膜に限定されない。

[0087] なお、半導体レーザモジュール 1 〇に、光ファイバなどの他の光学素子などが組み合わせられてもよい。このような半導体レーザモジュールの構成例について図 4及び図 5を用いて説明する。図 4及び図 5は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 1の全体構成を示す模式的な第 1の断面図及び第 2の断面図である。図 4及び図 5には、それぞれ図 2及び図 3 に示される断面図と同様の位置における半導体レーザモジュール 1 1の断面図が示されている。

[0088] 図 4及び図 5に示されるように、半導体レーザモジュール 1 1は、上述した半導体レーザモジュール 1 〇と、先端レンズ付き光ファイバ 8 0とを備える。また、本実施の形態では、半導体レーザモジュール 1 1は、ファイバホ \¥02020/174982 23 卩（：171?2020/002996

ルダ 7 0をさらに備える。

[0089] 先端レンズ付き光ファイバ 8 0は、第 1 コリメータ素子 5 0により反射されたレーザ光を受光する導光部材である。本実施の形態では、先端レンズ付き光ファイバ 8 0は、光ファイバ 8 2と、集光レンズ 8 4と、フェルール 8 3と、フランジ 8 1 とを有するアセンブリである。

[0090] 光ファイバ 8 2は、端面に入射されたレーザ光を導く導波路である。集光レンズ 8 4は、レーザ光を光ファイバ 8 2の端面に収束させる光学素子である。なお、集光レンズ 8 4の表面のうち、レーザ光の入射面及び出射面には、レーザ光に対する無反射コート膜が形成されている。なお、無反射コート膜は、レーザ光の反射を抑制する膜であればよく、レーザ光を完全に反射させない膜に限定されない。フェルール 8 3は、フランジ 8 1 に固定され、光ファイバ 8 2及び集光レンズ 8 4を保持する部材である。フランジ 8 1は、ファイバホルダ 7 0に固定されるフランジであり、フェルール 8 3を介して、光ファイバ 8 2及び集光レンズ 8 4を保持する。

[0091 ] ファイ/《ホルダ 7 0は、先端レンズ付き光ファイバ 8 0を保持する部材である。ファイバホルダ 7 0は、固定部 7 1 と、筒状部 7 2とを有する。固定部 7 1は、パッケージ 2 0に固定される部分であり、キャップ部材 2 6を覆う。固定部 7 1 における第 2コリメータ素子 3 1 に対向する位置には、開口が形成されており、当該開口の周囲に筒状部 7 2が配置される。筒状部 7 2 は、光ファイバ 8 2及び集光レンズ 8 4などが揷入される筒状の部分であり、固定部 7 1 に形成された開口の位置に、筒状部 7 2に形成された穴が配置されるように、固定部 7 1 に固定されている。これにより、第 2コリメータ素子 3 1から出射されたレーザ光を、固定部 7 1 に形成された開口を介して光ファイバ 8 2に入射させることができる。ここで、固定部 7 1の開口は、第 2コリメータ素子 3 1の凸型の形状を有するレーザ光入射面と対向するように設置されている。

[0092] ファイバホルダ 7 0を形成する材料は特に限定されないが、例えば、 ₆ 又は 6系の合金である。ファイバホルダ 7 0と本体 2 1の側部 2 3とは、 \¥02020/174982 24 卩（：171?2020/002996

例えばスポット溶接などを用いて接合される。図 4及び図 5には、スポット溶接によって形成されるスポット溶接痕 9 1が示されている。また、先端レンズ付き光ファイバ 8 0も、スポット溶接によって、ファイバホルダ 7 0と接合されてもよい。ファイバホルダ 7 0は、ファイバホルダの筒状部 7 2の穴の中心と第 2コリメータ素子 3 1のレーザ光のスポット 3 が一致するように、ビジュアルアライメントにより位置決めを行った後、スポット溶接により本体 2 1 に固定してもよい。

[0093] 以上のように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 1は、第 1 コリメータ素子 5 0により反射されたレーザ光を受光する先端レンズ付き光ファイバ 8 0を備える。これにより、レーザ光を容易に光ファイバ 8 2に導入できる。また、光ファイバ 8 2と集光レンズ 8 4とが一体化されているため、光軸調整の手間を削減できる。先端レンズ付き光ファイバ 8 0は、半導体レーザチップ 4 0を発光させ、先端レンズ付き光ファイバ 8 0で受けた光パワーが最大になるようにアクティプアライメントにより中心位置決めを行った後、スポット溶接によりファイバホルダに固定してもよい。

[0094] [ 1 - 2 . 作用効果]

次に、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 〇及び 1 1の作用効果について図 6八、図 6巳及び図 7を用いて説明する。図 6八及び図 6巳は、それぞれ比較例及び本実施の形態に係る第 1 コリメータ素子を示す模式的な側面図である。図 6八及び図 6巳には、第 1 コリメータ素子に入射されるレーザ光を出射する半導体レーザチップ 4 0と、半導体レーザチップ 4 0が実装されるサブマウント 4 2とが併せて示されている。また、図 6八及び図 6巳に示される実装面は、例えば、ヒートシンク 4 4の上面に相当する。

[0095] 図 6八に示される第 1 コリメータ素子 1 0 5 0は、半導体レーザチップ 4

0から出射されるレーザ光の第 1の軸（å軸）方向における発散角を低減するシリンドリカルレンズである。第 1 コリメータ素子 1 0 5 0のようなシリンドリカルレンズにおいては、収差の影響を低減するために、レーザ光をコリメートするシリンドリカル面がレーザ光の下流側の面（つまり、出射面） \¥02020/174982 25 卩（：171?2020/002996

に配置される。このため、図 6八に示される出射点 4 0 3 （言い換えると出射点 4 0 3が配置される半導体レーザチップ 4 0の端面 4 0 6）からシリンドリカル面までの光学距離ロチ 0を低減するのが難しい。例えば、第 1 コリメータ素子 1 〇 5 0を小型化することで光学距離 0干 0を低減することも原理的には可能である。しかしながら、第 1 コリメータ素子 1 0 5 0の寸法が小さくなることで第 1 コリメータ素子 1 0 5 0のハンドリングが困難となるため、光学距離ロチ 0の低減には限界がある。一般的に、光学距離ロチ 0の最小値は、 3 0 0 程度である。以上のように、比較例に係る第 1 コリメ —夕素子 1 0 5 0では、光学距離口干 0が比較的大きくなることに伴い、シリンドリカル面に到達するまでにレーザ光が発散する幅が比較的大きくなる。したがって、第 1 コリメータ素子 1 0 5 0によってコリメートされたレーザ光の第 1の軸における幅巳 0 0が比較的大きくなる。

[0096] 一方、本実施の形態に係る第 1 コリメータ素子 5 0は、ミラー面 5 0 「によって、第 1の軸方向における発散角の低減を行う。本実施の形態では、出射点 4 0 3とミラー面 5 0 「との光学距離 0チ 1 を容易に低減できる。例えば、光学距離ロチ 1は、 5 0 以下程度に低減され得る。このため、コリメートされたレーザ光の第 1の軸における幅巳 0 1 を比較例の幅巳 0 0 と比較して大幅に低減できる。

[0097] 以上のように本実施の形態に係る第 1 コリメータ素子 5 0によれば、ミラ —面 5 0 「によってレーザ光をコリメートするため、比較例に係る第 1 コリメータ素子 1 0 5 0のような透過型のコリメータレンズの出射面においてレ —ザ光をコリメートする場合より、出射点 4 0 8に近い位置で、つまりレーザ光の発散によるスポット径の増大幅が比較的小さい位置で、レーザ光をコリメートできる。したがって、第 1の軸において、より小さいスポット径を有するレーザ光を形成できる。これに伴い、レーザ光の高密度化が可能となる。また、本実施の形態に係る第 1 コリメータ素子 5 0では、光学距離口干 1 を小さくしても、第 1 コリメータ素子 5 0全体を小型化する必要がない。例えば、ミラー面 5 0 の出射方向における最大幅（図 6巳に示される幅巳 \¥02020/174982 26 卩（：171?2020/002996

）を小さくする場合にも、第 1 コリメータ素子 5 0のミラー面 5 0 「以外の部分（図 6巳に示される幅八の部分）を大きくしてもレーザ光に与える影響はないため、レーザ光の出射方向における最大幅（図 6巳に示される幅八十巳）を大きくすることができる。このため、第 1 コリメータ素子 5 0のハンドリングの容易性を維持しつつ、出射点 4 0 ₃からミラー面 5 0 「までの光学距離口干 1 を低減できる。例えば、第 1 コリメータ素子 5 0の各々のレーザ光の出射方向における最大幅（図 6巳に示される幅八十巳）は、ミラー面 5 0 の出射方向における最大幅（図 6巳に示される幅巳）の 2倍以上であってもよい。これにより、第 1 コリメータ素子 5 0のレーザ光の出射方向における幅がミラー面 5 0 の最大幅程度である場合より、ミラー面 5 0 「以外の部分が大きくなるため、第 1 コリメータ素子 5 0のハンドリングを容易化できる。また、例えば、第 1 コリメータ素子 5 0をパッケージの底部 2 2 などに接合する場合に、第 1 コリメータ素子 5 0のレーザ光の出射方向における幅がミラー面 5 0 「の最大幅程度である場合より、接合面積を拡大できる。したがって、第 1 コリメータ素子 5 0と底部 2 2などとの接合強度を増大できる。本実施の形態においては、第 1 コリメータ素子 5 0とサブマウン卜 4 2との接合強度を増大できる。

[0098] 図 7は、比較例及び本実施の形態に係る半導体レーザモジュールの第 2の軸における作用を説明する模式図である。図 7の模式図（₃ 1）は、比較例に係る半導体レーザモジュールと、レーザ光の第 2の軸におけるスポット径との関係を示す。図 7の模式図（3 2）は、比較例に係る半導体レーザモジュールにおける出射点 4 0 3からの光学距離（レーザ光が伝搬する光学距離）とレーザ光のスポット形状との関係を示す。図 7の模式図（匕 1）は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールと、レーザ光の第 2の軸におけるスポット径との関係を示す。図 7の模式図（匕 2）は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールにおける出射点 4 0 3からの光学距離（レーザ光が伝搬する光学距離）とレーザ光のスポット形状との関係を示す。なお、図 7 においては、第 2コリメータ素子 3 1 としてコリメート面が出射面側に形成 \¥02020/174982 27 卩（：171?2020/002996

されている素子を用いる例が:^されている。

[0099] 図 7の模式図（₃ 1）に示されるように、比較例に係る半導体レーザモジュールは、図 6八に示される半導体レーザチップ 4 0、サブマウント 4 2及び第 1 コリメータ素子 1 0 5 0に加えて、本実施の形態に係る第 2コリメー夕素子 3 1 を備える。

[0100] 図 7の模式図（₃ 2）及び（匕 2）に示されるように、半導体レーザチップ 4 0から出射されたレーザ光のスポット形状のアスペクト比（以下、ビームアスペクト比ともいう。）は、出射点 4 0 ₃の近傍においては、例えば、

1 : 8である。模式図（3 1）及び（3 2）において、レーザ光は、比較例に係る半導体レーザモジュールの第 1 コリメータ素子 1 0 5 0の出射面（コリメート面）に到達するまでに、第 2の軸方向より第 1の軸方向において大きく発散する。このため、第 1 コリメータ素子 1 0 5 0の出射面（出射点 4 0 3からの光学距離が 0干 0である位置）において、例えば、光学距離口干 0が 3 0 0 である場合、ビームアスペクト比が 2 . 6 : 1程度となる。第 1 コリメータ素子 1 0 5 0の下流では、レーザ光は第 1の軸方向において発散せず、第 2の軸方向において発散する。図 7に示される比較例では、第 2コリメータ素子 3 1 を出射したレーザ光のビームアスぺクト比を出射点 4 0 3の近傍におけるビームアスぺクト比と同一とするように、第 2コリメー夕素子 3 1の出射面（コリメート面）の位置が定められている。図 7の模式図（3 1）に示されるように、出射点 4 0 3から第 2コリメータ素子 3 1の出射面（コリメート面）までの光学距離（光路長）を口 3 0としている。本比較例では、光学距離口 3 0は、 9 .

程度となる。

[0101 ] —方、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 0においては、上述のとおり、出射点 4 0 3から第 1 コリメータ素子 5 0のミラー面 5 0 「までの光学距離ロチ 1 を比較例の光学距離ロチ 0より大幅に低減できるため、ミラー面 5 0 「において、第 1の軸方向におけるレーザ光の発散は小さい。例えば、光学距離口干 1が、 1 0 0 程度の場合に、第 1 コリメータ素子 5 0のミラー面 5 0 「におけるビームアスペクト比は、 1 . 5 : 1程度である \¥02020/174982 28 卩（：171?2020/002996

。第 1 コリメータ素子 5 0の下流で、レーザ光は第 1の軸方向において発散せず、第 2の軸方向において発散する。本実施の形態では、上記比較例と同様に第 2コリメータ素子 3 1 を出射したレーザ光のビームアスぺクト比を出射点 4 0 3の近傍におけるビームアスぺクト比と同一とするように、第 2コリメ _夕素子 3 1の出射面（コリメート面）の位置が定められている。図 7 の模式図（匕 1）に示されるように、出射点 4 0 ₃から第 2コリメータ素子 3 1の出射面（コリメート面）までの光学距離を口 3 1 とする。本実施の形態では、光学距離口 3 1は、 3 . 3

程度である。なお、比較例において、出射点 4〇 ₃から 3 .

の位置では、ビームアスペクト比は、 3 : 8であり、所望のビームアスペクト比（1 : 8）と比較して、第 1の軸のスポット径に対する第 2の軸におけるスポット径の比が 3倍大きい。

[0102] 以上のように、本実施の形態では、第 1の軸におけるレーザ光のスポット径を低減できるため、レーザ光の第 1の軸及び第 2の軸におけるスポット径の比を、所定の値にするために必要な光学距離を低減できる。例えば、出射点 4 0 ₃から第 2コリメータ素子 3 1 までの光学距離口 3 1 を比較例の光学距離 0 3 0より大幅に短縮できる。これにより、パッケージ 2 0及び半導体レーザモジュール 1 0の小型化が可能となる。

[0103] また、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールでは、第 2コリメータ素子 3 1から出射されるコリメートされたレーザ光のスポット径を、比較例に係る半導体レーザモジュールから出射されるレーザ光のスポット径の 1 / 3程度に低減できる。このため、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 0によれば、出射されるレーザ光の光密度を、比較例の半導体レーザモジュールから出射されるレーザ光の光密度より高めることができる。

[0104] また、レーザ光のスポット径を低減することで、図 4及び図 5に示されるような先端レンズ付き光ファイバ 8 0の先端レンズにレーザ光を入射する際に発生する損失を抑制できる。このため、半導体レーザモジュール 1 0からの出射光を、他の集光レンズなどを介することなく、直接、先端レンズ付き光ファイバ 8 0に入射できる。したがって、半導体レーザモジュール 1 0の \¥02020/174982 29 卩（：171?2020/002996

部品点数を削減できる。

[0105] [ 1 _ 3 . 第 1 コリメータ素子の寸法例]

次に、本実施の形態に係る第 1 コリメータ素子 5 0の寸法例について、図 8を用いて説明する。図 8は、本実施の形態に係る第 1 コリメータ素子 5 0 に求められる条件を説明する模式図である。図 8には、半導体レーザチップ 4 0と、サブマウント 4 2と、第 1 コリメータ素子 5 0とが示されている。なお、出射点 4 0 3からミラー面 5 0 「までの距離 !_ 八〇が最小である場合（1_ 八〇= 1_ 八〇〇1 丨 n）の第 1 コリメータ素子 5 0が実線で示されており、距離！- 八〇が最大である場合（1_ 八〇= 1_ 八〇 3 X）の第 1 コリメータ素子 5 0が破線で示されている。

[0106] 図 8には、サブマウントの高さ 1~1 3 II巳が 3 0 0 であり、半導体レーザチップ 4 0からのレーザ光の第

0 ^° である場合の例が示されている。

[0107] また、図 8に示されるサブマウント 4 2及び第 1 コリメータ素子 5 0が配置される面における å座標を 0とし、出射点 4 0 3における å座標を 3 0 0 とみなし（つまり、サブマウント 4 2の上面の å座標を出射点 4 0 3の å座標とみなし）、出射点 4 0 3におけるソ座標を 0とすると、出射点 4 0 8を焦点とする放物面であるミラー面 5 0 「上の点の座標（ソ、 å）について以下の式（1）が成り立つと仮定する。

[0108] å =ソ ² / （4 ） +〇（ 1）

[0109] ここで、放物面の焦点に配置される出射点 4 0 ₃のå座標は、及び〇を用いて +〇で表される。上述したとおり、出射点の å座標は 3 0 0 〇1であるため、以下の式（2）が成り立つ。

[01 10] +〇= 3 0 0 （2）

[01 1 1 ] また、レーザ光が、第 1 コリメータ素子 5 0のミラー面 5 0 「以外の面に照射されないこと（条件 1）と、第 1 コリメータ素子 5 0の下面からミラー面 5 0 「の最下部までの距離 1^~1 八〇 1の最小値が 1 〇〇であること（条件 2）とを、第 1 コリメータ素子 5 0に求められる条件とする。距離 ! ! \¥02020/174982 30 卩（：171?2020/002996

八〇 1の最小値は、第 1 コリメータ素子 50の生産性を考慮して決定されている。距離 1^~1 八〇 1が 1 〇〇未満である第 1 コリメータ素子 50を歩留まり良く生産することは困難である。

[0112] 以上の条件より、距離 1^~1 八〇 1は、上記式（1）の〇に相当するため、〇は 1 〇〇以上となる。したがって、式（2）より、は 200以下となる。

[0113] また、第 1 コリメータ素子 50を実装する際に、半導体レーザチップ 40 と干渉することを抑制するために、ミラ—面 50 「の最下部の高さ 1~1 八〇 1 を出射点 403の高さより 1 5 以上低くする。つまり、を 1 5以上とする。以上より、について、以下の式（3）が成り立つ。

[0114] 1 5 £ £ 200 （3）

[0115] この場合、出射点 403からミラー面 50 「までの光学距離 !_ 八（3 [ 〇1] について、式（1）〜式（3）から以下の式（4）が成り立つ。

[0116] 30£!_ 八〇£ 400 （4）

[0117] また、式（1）〜式（4）と、上記条件 1 とから、第 1 コリメータ素子 5

0の高さ 1^~1 八〇2 [ ] について概算すると以下の式（5）が成り立つ

[0118] 3 1 2 £ 1^~1 八〇 2 £ 700 （5）

[0119] 以上の式（ 1）〜式（5）から、第 1 コリメータ素子 50によってコリメ —卜されたレーザ光の第 1の軸におけるスポット径巳 0 [ ] について、以下の式（6）が成り立つ。

[0120] 28£巳0 £370 （6）

[0121] つまり、スポット径巳

nは、 28 であり、最

370 である。ここで、上述した先端レンズ付き光ファイバ 80の一般的な先端レンズの仕様から、先端レンズ付き光ファイバ 80に入射できるレーザ光のスポット径は、 1 〇〇〇以下程度である。したがって、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 0から出射されるレーザ光の第 1の軸におけるスポット径は、他の集光レンズなどを用い \¥0 2020/174982 31 卩（：171? 2020 /002996

ることなく先端レンズ付き光ファイバ 8 0に入射できる程度に十分小さい。

[0122] 以上のような数値例を考慮すると、出射点 4〇 ₃から、第 1 コリメータ素子 5 0のミラー面 5 0 「までの光学距離 !_ 八〇は、 3 0 〇1以上、 3 0 0 以下であってもよい。このように、出射点 4 0 3から第 1 コリメータ素子 5 0のミラー面 5 0 「までの距離を低減することで、出射点 4 0 3に近い位置で、つまりレーザ光の発散によるスポット径の増大幅が比較的小さい位置で、レーザ光をコリメートできる。したがって、第 1の軸において、より小さいスポット径を有するレーザ光を形成できる。これに伴い、レーザ光の高密度化が可能となる。

[0123] [ 1 - 4 . 製造方法]

次に、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 〇及び 1 1の製造方法について、図 9〜図 1 7を用いて説明する。図 9〜図 1 7は、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 0及び 1 1の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。

[0124] まず、図 9に示されるように、サブマウント 4 2に半導体レーザチップ 4 〇が実装される。本実施の形態では、サブマウント 4 2に、樹脂を含まない接合部材 4 1 （例えば八 u 3 nはんだ）を用いて半導体レーザチップ 4 0を接合する。

[0125] 次に、図 1 0に示されるように、半導体レーザチップ 4 0が実装されたサブマウント 4 2が、ヒートシンク 4 4に接合される。本実施の形態では、サブマウント 4 2は、樹脂を含まない接合部材 4 3 （例えば八 u 3 nはんだ）を用いてヒートシンク 4 4に接合される。また、ヒートシンク 4 4と接合部材 4 3との間の接合強度を高めるために、ヒートシンク 4 4の表面に例えば、 1\1 丨一八リなどのメッキが施されている。ヒートシンク 4 4の表面に施されるメッキは、し八リ、 9〇1 _% 3 〇 _% 八 9の一つ以上の組み合わせによるメッキであってもよい。

[0126] 次に、図 1 1 に示されるように、ヒートシンク 4 4に第 1 コリメータ素子

5 0が接合される。本実施の形態では、第 1 コリメータ素子 5 0は、樹脂を \¥0 2020/174982 32 卩（：171? 2020 /002996

含まない接合部材 5 1 （低融点はんだ）を用いてヒートシンク 4 4に接合される。この際、第 1 コリメータ素子 5 0は、ミラー面 5 0 「がサブマウント

4 2の前面 4 2干に対向するように配置される。また、第 1 コリメータ素子

5 0と接合部材 4 3との間の接合強度を高めるために、第 1 コリメータ素子 5 0のヒートシンク 4 4との接合面（つまり、ヒートシンク 4 4と対向する面）に金属膜が形成されている。具体的には、第 1 コリメータ素子 5 0の接合面に、接合面側から順に、丁し 1:及びリが積層されている。これにより、第 1 コリメータ素子 5 0のヒートシンク 4 4との接合面には、金属層 5 0〇1が形成される。なお、第 1 コリメータ素子 5 0は、ガラスで形成されており、高温金型プレスなどによって成形される。また、ミラー面 5 0 「には、誘電体多層膜からなる反射膜が積層される。なお、反射膜の構成は、レ —ザ光の波長に応じて適宜決定される。尚、金属膜は、丁し、八リ、

〇「、 1\1 しの 2つ以上を積層した金属膜であってもよい。接合面側から順に、第 1 コリメータ素子 5 0を形成するガラスと密着性のよい材料、接合部材 5 1 に含まれる 3 nに対するバリア性のある材料、接合部材 5 1 に含まれる 3 の拡散しやすい材料を積層してもよい。

[0127] 次に、図 1 2に示されるように、半導体レーザチップ 4 0、サブマウント 4 2及び第 1 コリメータ素子 5 0が接合されたヒートシンク 4 4が本体 2 1 の底部 2 2に接合される。本実施の形態では、ヒートシンク 4 4は、低融点はんだからなる接合部材 4 5を用いて底部 2 2に接合される。

[0128] 次に、図 1 3に示されるように、半導体レーザチップ 4 0とリードピン 2 4とがワイヤで接続される。本実施の形態では、低電位が印加されるリードピン 2 4と半導体レーザチップの n側電極（不図示）とがワイヤによって接続される。また、高電位が印加されるリードピン 2 4と半導体レーザチップの側電極（不図示）とがワイヤによって接続される。図 1 3には、リードピン 2 4と側電極を接続するワイヤは図示されていない。

[0129] 次に、図 1 4に示されるように、キャップ部材 2 6と本体 2 1 とが接合される。本実施の形態では、プロジヱクション抵抗溶接によってキャップ部材 \¥02020/174982 33 卩（：171?2020/002996

2 6と本体 2 1 とが接合される。具体的には、接合領域 2 0〇において、キャップ部材 2 6を本体 2 1の天面部 2 5に向けて圧力を加えながら、キャップ部材 2 6に電圧を印加する。これにより、第 1突起部 6 1及び 6 2において、第 1突起部 6 1及び 6 2の先端及び先端が接触する部分がジュール熱によって溶融する。

[0130] 続いて、キャップ部材 2 6への電圧の印加を停止して溶融した金属を冷却することで、キャップ部材 2 6と本体 2 1 とが接合される。なお、図 1 4に示されるように、キャップ部材 2 6には、本工程に先立って、窓部材 2 7が接合される。本実施の形態では、窓部材 2 7は、樹脂を含まない低融点ガラスからなる接合部材 2 9を用いてキャップ部材 2 6に接合される。

[0131 ] ここで、本実施の形態では、底部 2 2の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化しない第 2突起部 6 3が天面部 2 5に形成されている。第 2突起部 6 3の断面積が一定であるため、キャップ部材 2 6に電圧が印加されても、第 2突起部 6 3の先端部に電流が集中しない。したがって、第 2突起部 6 3は実質的に溶融しない。このように、第 2突起部 6 3の形状はほとんど変化しないため、第 2突起部 6 3によって、天面部 2 5に対するキャップ部材 2 6の位置決めを行うことができる。これにより、キャップ部材 2 6の天面部 2 5に対する位置精度を高めることができる。

[0132] 以上のような工程によって、図 1 5に示される半導体レーザモジュール 1 〇が製造される。

[0133] 続いて、半導体レーザモジュール 1 1の製造方法について説明する。

[0134] 図 1 6に示されるように、半導体レーザモジュール 1 0の本体 2 1の天面部 2 5にファイ/《ホルダ 7 0を接合する。本実施の形態では、スポット溶接によって、天面部 2 5にファイバホルダ 7 0を接合する。これにより、スポット溶接を行った箇所に、スポット溶接痕 9 1が形成される。

[0135] 次に、図 1 7に示されるように、ファイバホルダ 7 0に、先端レンズ付き光ファイバ 8 0を接合する。本実施の形態では、ファイバホルダ 7 0の筒状部 7 2の内部に先端レンズ付き光ファイバ 8 0の光ファイバ 8 2の先端部を \¥0 2020/174982 34 卩（：17 2020 /002996

揷入し、フランジ 8 1 と筒状部 7 2とをスポット溶接によって接合する。これにより、スポット溶接を行った箇所に、スポット溶接痕 9 1が形成される

[0136] 以上のような工程によって、半導体レーザモジュール 1 1が製造される。

[0137] （実施の形態 2）

実施の形態 2に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、主に、複数の半導体レーザチップ 4 0を備える点において、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュール 1 0及び 1 1 と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュール 1 0及び 1 1 との相違点を中心に説明する。

[0138] [ 2 - 1 . 全体構成]

まず、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 1 〇の全体構成について、図 1 8〜図 2 0を用いて説明する。図 1 8、図 1 9及び図 2 0は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 1 〇の全体構成を示す模式的な平面図、第 1の断面図及び第 2の断面図である。図 1 9においては、図 1 8に示される X 丨 X— X 丨 X線における断面が示されている。図 2 0 においては、図 1 8に示される X X— X X線における断面が示されている。

[0139] 図 1 8〜図 2 0に示されるように、半導体レーザモジュール 1 1 〇は、パッケージ 1 2 0を備える。半導体レーザモジュール 1 1 〇は、図 2 0に示されるように、三つの半導体レーザチップ 4 0と、一つの第 1 コリメータ素子 1 5 0とをさらに備える。本実施の形態では、半導体レーザモジュール 1 1 0は、三つの第 2コリメータ素子 1 3 1 と、三つのサブマウント 4 2と、一つのヒ _トシンク 1 4 4とをさらに備える。

[0140] パッケージ 1 2 0は、三つの半導体レーザチップ 4 0と、一つの第 1 コリメータ素子 1 5 0とが内部に配置される筐体である。パッケージ 1 2 0は、本体 1 2 1 と、天面部 1 2 5に取り付けられたキャップ部材 1 2 6と、窓部材 1 2 7とを有する。 \¥0 2020/174982 35 卩（：171? 2020 /002996

[0141 ] 本実施の形態に係る本体 1 2 1は、図 1 9及び図 2 0に示されるように、平板状の底部 1 2 2と開口 1 2 1 3が形成された天面部 1 2 5とを有する有底筒状の部材である。開口 1 2 1 3は、本体 1 2 1 における底部 1 2 2が配置される端部の反対側の端部に形成された第 1開口の一例である。本体 1 2 1は、底部 1 2 2と、側部 1 2 3とを有する。底部 1 2 2は、実施の形態 1 に係る底部 2 2と同様の構成を有する。側部 1 2 3は、実施の形態 1 に係る側部 2 3と、リードピン 2 4の本数において相違し、その他の点において一致する。本実施の形態では、図 1 8に示されるように、側部 1 2 3は、 6本のリードピンを有する。天面部 1 2 5は、図 1 9及び図 2 0に示されるように、底部 1 2 2の平面視においてキャップ部材 1 2 6と天面部 1 2 5とが重なる接合領域 1 2 0〇に、底部 1 2 2の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化する第 1突起部 6 1 と、底部 1 2 2の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化しない第 2突起部 6 3とを有する。

[0142] キャップ部材 1 2 6は、本体 1 2 1の天面部 1 2 5に取り付けられる部材である。キャップ部材 1 2 6は、本体 1 2 1側に配置される内側面と、内側面の裏側に配置される外側面とを有する。図 1 8に示されるように、キャップ部材 1 2 6は、底部 1 2 2の平面視において、開口 1 2 1 3の周囲の全周にわたって天面部 1 2 5と重なる。キャップ部材 1 2 6には、底部 1 2 2の平面視において、本体 1 2 1の開口 1 2 1 3と重なる位置に開口 1 2 6 3が形成されている。開口 1 2 6 3は、キャップ部材 1 2 6の平面視における中央付近において、キャップ部材 1 2 6を貫通する第 2開口の一例である。キャップ部材 1 2 6は、図 1 9及び図 2 0に示されるように、底部 1 2 2の平面視においてキャップ部材 1 2 6と天面部 1 2 5とが重なる接合領域 1 2 0 〇に、底部 1 2 2の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化する第 1 突起部 6 2を有する。

[0143] 窓部材 1 2 7は、キャップ部材 1 2 6に配置され、透光性を有する部材である。本実施の形態では、窓部材 1 2 7は、キャップ部材 1 2 6の開口 1 2 6 3を塞ぐ。本実施の形態では、三つの第 2コリメータ素子 1 3 1 と、窓部 \¥02020/174982 36 卩（：171?2020/002996

材 1 2 7とが一体成形されている。図 1 9及び図 2 0に示されるように、窓部材 1 2 7のうち、レーザ光の光軸を含む部分が第 2コリメータ素子 1 3 1 である。

[0144] また、窓部材 1 2 7は、第 2コリメータ素子 1 3 1の周囲に配置される平板部 1 2 8を有する。平板部 1 2 8は、キャップ部材 1 2 6と接合される。窓部材 1 2 7と、キャップ部材 1 2 6との間は、接合部材 2 9によって気密に接合される。

[0145] 三つの半導体レーザチップ 4 0の各々は、実施の形態 1 に係る半導体レーザチップ 4 0と同様の構成を有する。また、三つのサブマウント 4 2の各々は、実施の形態 1 に係るサブマウント 4 2と同様の構成を有する。三つの半導体レーザチップ 4 0は、それぞれ三つのサブマウント 4 2に実装される。

[0146] ヒートシンク 1 4 4は、寸法以外は、実施の形態 1 に係るヒートシンク 4 4と同様の構成を有する。ヒートシンク 1 4 4には、三つのサブマウント 4 2が接合される。三つのサブマウント 4 2は、ヒートシンク 1 4 4の上面において、レーザ光の出射方向に垂直な方向（つまり、図 1 8〜図 2 0の X軸方向）に配列される。より詳細には、三つの半導体レーザチップ 4 0の各出射点 4 0 3のレーザ光の出射方向（つまり、図 1 8〜図 2 0のソ軸方向）における位置が同一となるように三つの半導体レーザチップ 4 0及び三つのサブマウント 4 2が配置される。

[0147] 第 1 コリメータ素子 1 5 0は単一のシリンドリカルミラーで、パッケージ

1 2 0内において三つの半導体レーザチップ 4〇のすベての出射点 4 0 3に対向して配置される凹型のミラー面 1 5 0 「を有する。本実施の形態では、ミラー面 1 5 0 「は、三つの半導体レーザチップ 4 0からのレーザ光を開口 1 2 1 3に向けて反射し、かつ、各レーザ光の第 1の軸方向における発散角を低減する。ミラー面 1 5 0 「によって反射された三つのレーザ光は、それぞれ三つの第 2コリメータ素子 1 3 1 に入射される。これを可能とするために、底部 1 2 2の平面視において、ミラー面 1 5 0 「と、開口 1 2 1 3及び開口 1 2 6 3とが重なるように、第 1 コリメータ素子 1 5 0が配置される。 \¥02020/174982 37 卩（：171?2020/002996

また、第 1 コリメータ素子 1 5 0は、ミラー面 1 5 0 「が三つのサブマウン卜 4 2の各前面 4 2チに対向するように配置される。

[0148] ミラー面 1 5 0 「は、三つの半導体レーザチップ 4 0の出射点 4 0 3を焦点とする放物面状の形状を有する。なお、ミラー面 1 5 0 「は、 X軸方向に曲率を持っていない X軸方向と平行な放物柱面である。三つの半導体レーザチップ 4 0の出射点 4 0 3の各々からミラー面 1 5 0 「までの距離は、互いに等しい。三つの半導体レーザチップ 4 0の各々からは、ソ軸方向にレーザ光が出射する。また、三つの半導体レーザチップ 4 0から出射されるレーザ光のファスト軸は å軸方向であり、スロー軸は父軸方向である。これにより、三つの出射点 4 0 ₃から出射した各レーザ光の第 1の軸方向における発散角を低減できる。つまり、ミラー面 1 5 0 「は三つのレーザ光の第 1の軸方向における発散角を低減する。これにより、三つのレーザ光をそれぞれ反射する三つの第 1 コリメータ素子を用いる場合より、半導体レーザモジュール 1 1 〇の部品点数を削減できる。

[0149] 三つの第 2コリメータ素子 1 3 1の各々は、第 1 コリメータ素子 1 5 0で反射されたレーザ光の第 2の軸方向における発散角を低減する素子である。本実施の形態では、三つの第 2コリメータ素子 1 3 1の各々は、図 2 0に示されるように、凸面部を備える。より詳しくは、三つの第 2コリメータ素子 1 3 1の各々は、底部 1 2 2から遠ざかる向きに凸型の形状を有するシリンドリカルレンズである。言い換えると、三つの第 2コリメータ素子 1 3 1の各々は、出射面にシリンドリカル面が形成されたシリンドリカルレンズである。三つの第 2コリメータ素子 1 3 1の各々は、図 2 0に示されるように、第 2の軸である父軸方向におけるレーザ光の発散角を低減する。また、上述したとおり、第 2コリメータ素子 1 3 1は、窓部材 1 2 7と一体成形されている。また、第 2コリメータ素子 1 3 1は、キャップ部材 1 2 6の外側面に配置される。これにより、第 2コリメータ素子 1 3 1がキャップ部材 1 2 6 の内側面に配置される場合より、パッケージ 1 2 0の寸法を低減できる。また、第 2コリメータ素子 1 3 1のコリメート面をレーザ光の出射面に配置す \¥02020/174982 38 卩（：171?2020/002996

ることで、ビーム収差を抑制することができる。三つの第 2コリメータ素子 1 3 1は、それぞれ第 1 コリメータ素子 1 5 0によって反射された三つのレ —ザ光の光路上に配置される。

[0150] 以上のように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 1 0は、複数の半導体レーザチップ 4 0と、複数の半導体レーザチップ 4 0のすベての出射点 4 0 3に対向して配置される一つの第 1 コリメータ素子 1 5 0と備える。これにより、第 1 コリメータ素子 1 5 0の個数を削減できる。また、すベてのレーザ光が同一の第 1 コリメータ素子 1 5 0でコリメート及び反射されるため、複数のレーザ光間の位置ずれを抑制できる。また、第 2コリメー夕素子 1 3 1でのレーザ光のソ軸方向位置やスポットサイズを揃えるために、ヒートシンク 1 4 4上にサブマウント 4 2を実装する際には、出射点 4 0 3が父軸方向に一直線上に配置されてもよい。なお、本実施の形態では、半導体レーザチップ 4 0の個数を 3としたが、これに限定されない。半導体レ —ザチップ 4 0の個数は複数であればよい。

[0151 ] また、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 1 0においても、実施の形態 1 に係る半導体レーザモジュール 1 0と同様に、光ファイバなどの他の光学素子などが組み合わせられてもよい。このような半導体レーザモジュールの構成例について図 2 1及び図 2 2を用いて説明する。図 2 1及び図 2 2は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 1 1の全体構成を示す模式的な第 1の断面図及び第 2の断面図である。図 2 1及び図 2 2には、それぞれ図 1 9及び図 2 0に示される断面図と同様の位置における半導体レーザモジュール 1 1 1の断面図が示されている。

[0152] 図 2 1及び図 2 2に示されるように、半導体レーザモジュール 1 1 1は、上述した半導体レーザモジュール 1 1 〇と、三つの先端レンズ付き光ファイバ 8 0とを備える。また、本実施の形態では、半導体レーザモジュール 1 1 1は、ファイバホルダ 1 7 0をさらに備える。

[0153] 先端レンズ付き光ファイバ 8 0は、実施の形態 1 に係る先端レンズ付き光ファイバ 8 0と同様の構成を有する。 \¥02020/174982 39 卩（：171?2020/002996

[0154] ファイバホルダ 1 7 0は、三つの先端レンズ付き光ファイバ 8 0を保持する部材である。ファイバホルダ 1 7 0は、固定部 1 7 1 と、筒状部 7 2とを有する。固定部 1 7 1は、パッケージ 1 2 0に固定される部分であり、キャップ部材 1 2 6を覆う。固定部 1 7 1 における、三つの第 2コリメータ素子 1 3 1の各々に対向する位置には、開口が形成されている。つまり、固定部 1 7 1 には、三つの開口が設けられている。当該各開口の周囲に筒状部 7 2 が配置される。筒状部 7 2は、実施の形態 1 に係る筒状部 7 2と同様の構成を有する。これにより、三つの第 2コリメータ素子 1 3 1から出射されたレ —ザ光を、それぞれ、固定部 1 7 1 に形成された三つの開口を介して三つの光ファイバ 8 2に入射することができる。

[0155] ファイバホルダ 1 7 0と本体 1 2 1の側部 1 2 3とは、例えばスポット溶接などを用いて接合される。図 2 1及び図 2 2には、スポット溶接によって形成されるスポット溶接痕 9 1が示されている。また、先端レンズ付き光ファイバ 8 0も、スポット溶接によって、ファイバホルダ 1 7 0と接合されてもよい。ファイバホルダ 1 7 0と本体 1 2 1 との位置決め及び固定、先端レンズ付き光ファイバ 8 0とファイバホルダ 1 7 0との位置決め及び固定は、実施の形態 1 と同様の方法で行ってもよい。

[0156] [ 2 - 2 . 作用効果]

次に、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 1 1 0の第 2コリメー夕素子 1 3 1の作用効果について説明する。

[0157] 本実施の形態に係る第 2コリメータ素子 1 3 1は、上述したように出射面にシリンドリカル面が形成されている。このような第 2コリメータ素子 1 3 1の作用効果について図 2 3を用いて説明する。図 2 3は、本実施の形態に係る第 2コリメータ素子 1 3 1 と、レーザ光との関係を示す模式図である。図 2 3の模式図（₃）は、本実施の形態に係る第 2コリメータ素子 1 3 1 とレーザ光の第 2の軸におけるスポット形状との関係を示す図である。図 2 3 の模式図（匕）は、実施の形態 1 に係る第 2コリメータ素子 3 1 とレーザ光の第 2の軸におけるスポット形状との関係を示す図である。図 2 3の模式図 \¥02020/174982 40 卩（：171?2020/002996

（a）及び（匕）には、半導体レーザチップ 4 0も併せて示されている。

[0158] 図 2 3の模式図（3）及び（匕）のいずれの場合も、出射点 4 0 ₃から出射されたレーザ光が第 2の軸方向において発散角 0 で発散し、各第 2のコリメータ素子でコリメートされる。これにより、第 2の軸におけるスポット径が巳 0 3であるレーザ光が得られる。

[0159] 図 2 3の模式図（匕）に示される第 2コリメータ素子 3 1は、レーザ光の入射面にシリンドリカル面が形成されたシリンドリカルレンズである。このような第 2コリメータ素子 3 1では、本実施の形態に係る第 2コリメータ素子 1 3 1 より収差が大きくなるため、レーザ光のビーム品質が低下する。これに伴い、第 2コリメータ素子 3 1から出射したレーザ光のスポットの輪郭がぼやける。このため、例えば、レーザ光を光ファイバに入射する場合、レ —ザ光のスポットの周縁部が光ファイバ内に入射されず、損失が増大するおそれがある。

[0160] 一方、本実施の形態に係る第 2コリメータ素子 1 3 1は、レーザ光の出射面にシリンドリカル面が形成されたシリンドリカルレンズであるため、実施の形態 1 に係る第 2コリメータ素子 3 1 より収差が小さい。したがって、第 2コリメータ素子 1 3 1から出射したレーザ光の品質は、実施の形態 1 に係る第 2コリメータ素子 3 1から出射したレーザ光より良い。これに伴い、第 2コリメータ素子 1 3 1から出射したレーザ光のスポットの輪郭が明瞭となる。このため、例えば、レーザ光を光ファイバに入射する場合における損失を低減できる。

[0161 ] また、本実施の形態では、第 2コリメータ素子 1 3 1が配置されるキャップ部材 1 2 6は、本体 1 2 1側に配置される内側面と、内側面の裏側に配置される外側面とを有する。第 2コリメータ素子 1 3 1は、キャップ部材 1 2 6の外側面に配置される。これにより、第 2コリメータ素子 1 3 1がキャップ部材 1 2 6の内側面に配置される場合より、パッケージの寸法を低減できる。具体的には、図 2 3に示されるように、第 2コリメータ素子 1 3 1は、

4 0 0 以上、 8 0 0 以下程度の厚さ 3を有するため、キャップ部 \¥02020/174982 41 卩（：171?2020/002996

材 1 2 6の内側面に配置される場合には、厚さ 3だけ、パッケージ 1 2 0 の高さを高くする必要がある。なお、第 2コリメータ素子 1 3 1は、構成材料となるガラスの強度、製法などを考慮すると 4 0〇以上、 8 0 0 以下程度の厚さが必要となる。

[0162] また、上述したように第 2コリメータ素子 1 3 1 として、キャップ部材 1

2 6側の面（レーザ光の入射面）が平面であり、当該面の裏側の面（外側の面、言い換えるとレーザ光の出射面）がシリンドリカル面などの凸形状を有する面であるレンズを用いることで、第 2コリメータ素子の収差を低減できる。したがって、半導体レーザモジュールからの出射光のビーム品質の劣化を抑制できる。

[0163] 以上のように、第 2コリメータ素子 1 3 1が、キャップ部材 1 2 6の外側面に配置される場合、出射点 4 0 ₃から第 2コリメータ素子 1 3 1 までの光学距離は、 1 4 5 0 以上、 4 2 0 0 以下であってもよい。出射点 4 0 3から第 2コリメータ素子 1 3 1 までの光学距離が、 1 4 5 0 以上であることにより、出射点 4 0 3から第 1 コリメータ素子 1 5 0までの光学距離が 7 0〇程度と比較的大きい場合でも、第 1 コリメータ素子 1 5 0と、第 2コリメータ素子 1 3 1 との干渉を抑制できる。さらに、 1 4 5 0 〇1 以上の光学距離とすることで、ビームアスペクト比を 1 : 1 より小さく（第 1の軸のアスペクト比を小さく）できる。また、出射点 4 0 3から第 2コリメータ素子 1 3 1 までの光学距離が 4 2 0 0 以下であることにより、レ —ザ光の第 2の軸におけるスポット径巳 0 3を 1 〇〇〇以下程度に抑制できる。このため、図 2 1及び図 2 2に示されるような先端レンズ付き光ファイバ 8 0の先端レンズにレーザ光を入射する際に発生する損失を抑制できる。また、半導体レ—ザモジュール】】 0の大型化を抑制できる。なお、ここで、出射点 4 0 ₃から第 2コリメータ素子 1 3 1 までの光学距離とは、出射点 4 0 3から、第 2コリメータ素子 1 3 1のうちコリメート作用がある部分までの光学距離を意味する。本実施の形態では、出射点 4 0 ₃から第 2コリメータ素子 1 3 1 までの光学距離とは、出射点 4 0 3から第 2コリメータ \¥02020/174982 42 卩（：171?2020/002996

素子 1 3 1の出射面までの光学距離を意味する。

[0164] また、図 2 3の模式図（3）に示されるような第 2コリメータ素子 3 1は、キャップ部材 1 2 6の内側面に配置されてもよい。これにより、第 2コリメータ素子 3 1がキャップ部材 1 2 6の外側面に配置される場合より、キャップ部材 1 2 6の外側面を平坦化できる。このため、キャップ部材の外側面に追加部品を容易に実装できる。

[0165] また、第 2コリメータ素子 1 3 1が、キャップ部材 1 2 6の内側面に配置される場合、出射点 4 0 ₃から第 2コリメータ素子 3 1 までの光学距離は、

9 0 0 〇1以上、 4 2 0 0 〇1以下であってもよい。出射点 4 0 3から第 2 コリメータ素子 1 3 1 までの光学距離が、 9 0〇以上であることにより、出射点 4 0 ₃から第 1 コリメータ素子 1 5 0までの光学距離が 7 0〇程度と比較的大きい場合でも、第 1 コリメータ素子 1 5 0と、第 2コリメー夕素子 1 3 1 との干渉を抑制できる。また、出射点 4 0 3から第 2コリメー夕素子 1 3 1 までの光学距離が 4 2 0〇以下であることにより、レーザ光の第 2の軸におけるスポット径巳 0 3を 1 0 0 0 以下程度に抑制できる。このため、図 2 1及び図 2 2に示されるような先端レンズ付き光ファイバ 8 0の先端レンズにレーザ光を入射する際に発生する損失を抑制できる。また、半導体レ—ザモジュール】】 0の大型化を抑制できる。

[0166] また、一般に、出射点 4 0 ₃の個数を _n （ただし、 n ³ 1）とし、出射点 4 0 3から、レーザ光の光軸上におけるミラー面 1 5 0 「までの光学距離を !_ 八〇、第 2コリメータ素子 1 3 1の凸面部（シリンドリカル面）におけるレーザ光の第 2の軸のスポット径を巳 0 3として以下の式が成り立ってもよい。

[0168] これにより、光ファイバの先端において、 1·!個のレーザ光を第 1の軸方向に配列する際に、门個のレーザ光の第 1の軸におけるスポット径に対して、第 2の軸におけるスポット径が小さくなりすぎることを抑制できる。したがって、断面が円形の光ファイバなどに门個のレーザ光を導入する際に、光フ \¥02020/174982 43 卩（：171?2020/002996

ァイ/ の断面全体を有効に利用することができる。

[0169] また、隣り合う二つの出射点 4 0 3間の距離は、スポッ

2倍以上であってもよい。これにより、隣り合う二つのレーザ光が干渉することを抑制できる。

[0170] （実施の形態 3）

実施の形態 3に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、ビームツイスタをさらに備える点において、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュール 1 1 0と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュール 1 1 0との相違点を中心に図 2 4〜図 2 6を用いて説明する。

[0171 ] 図 2 4、図 2 5及び図 2 6は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 2 1 0の全体構成を示す模式的な平面図、第 1の断面図及び第 2 の断面図である。図 2 5においては、図 2 4に示される X X V— X X V線における断面が示されている。図 2 6においては、図 2 4に示される X X V I — X X V 丨線における断面が示されている。なお、図 2 4及び図 2 6には、レーザ光が入射される光ファイバ 8 2の端面の平面図と、当該端面に入射されるレーザ光のスポット 3 の模式図が破線枠内に併せて示されている。

[0172] 図 2 4〜図 2 6に示されるように、半導体レーザモジュール 2 1 0は、パッケージ 1 2 0を備える。半導体レーザモジュール 2 1 0は、図 2 6に示されるように、三つの半導体レーザチップ 4 0と、一つの第 1 コリメータ素子 1 5 0とをさらに備える。本実施の形態では、半導体レーザモジュール 2 1 0は、三つの第 2コリメータ素子 1 3 1 と、三つのサブマウント 4 2と、一つのヒートシンク 1 4 4とをさらに備える。半導体レーザモジュール 2 1 0 の上記各構成要素は、実施の形態 2に係る各構成要素と同様の構成を有する

[0173] 本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 2 1 0は、図 2 4〜図 2 6に示されるように、パッケージ 1 2 0の外側に配置されるビームツイスタ 2 6 \¥02020/174982 44 卩（：171?2020/002996

0をさらに備える。

[0174] ビームツイスタ 2 6 0は、入射されたレーザ光のスポットの向きを回転させて出射する光学素子である。本実施の形態では、ビームツイスタ 2 6 0は、三つのレーザ光の第 1の軸（ファスト軸）をソ軸方向から å軸方向に回転させ、第 2の軸（スロー軸）を X軸方向からソ軸方向に回転させる。また、ビームツイスタ 2 6 0は、さらに、三つのレーザ光の伝搬方向を å軸方向から父軸方向に変換する。本実施の形態に係るビームツイスタ 2 6 0は、例えば、各レーザ光を反射させる複数のミラーによって実現できる。

[0175] ビームツイスタ 2 6 0は、図 2 4及び図 2 6に示されるように、三つのレ —ザ光を第 1の軸方向（ビームツイスタ 2 6 0から出射された位置においては、 å軸方向）に分離した状態で配列して出射する。したがって、三つのレ —ザ光を一つの光ファイバ 8 2に入射することができる。これにより、高パワーのレーザ光源を実現できる。

[0176] （実施の形態 4）

実施の形態 4に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、主にビームツイスタの構成及び半導体レーザチップの配置において実施の形態 3に係る半導体レーザモジュール 2 1 0と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態 3に係る半導体レーザモジュール 2 1 0との相違点を中心に図 2 7〜図 2 9を用いて説明する。

[0177] 図 2 7、図 2 8及び図 2 9は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 3 1 0の全体構成を示す模式的な平面図、第 1の断面図及び第 2 の断面図である。図 2 8においては、図 2 7に示される X X V 丨丨 I - X X V I I 丨線における断面が示されている。図 2 9においては、図 2 7に示される X X 丨乂_乂乂丨 X線における断面が示されている。なお、図 2 7及び図 2 9には、レーザ光が入射される光ファイバ 8 2の端面の平面図と、当該端面に入射されるレーザ光のスポット 3 の模式図が破線枠内に併せて示されている。 \¥02020/174982 45 卩（：171?2020/002996

[0178] 図 2 7〜図 2 9に示されるように、半導体レーザモジュール 3 1 0は、パッケージ 3 2 0を備える。半導体レーザモジュール 3 1 0は、図 2 9に示されるように、三つの半導体レーザチップ 4 0と、三つの第 1 コリメータ素子

5 0とをさらに備える。本実施の形態では、半導体レーザモジュール 3 1 0 は、三つの第 2コリメータ素子 3 3 1 と、三つのサブマウント 4 2と、一つのヒートシンク 1 4 4とをさらに備える。また、半導体レーザモジュール 3 1 0は、ビームツイスタ 3 6 0をさらに備える。

[0179] パッケージ 3 2 0は、三つの半導体レーザチップ 4 0と、三つの第 1 コリメータ素子 5 0とが内部に配置される筐体である。パッケージ 3 2 0は、本体 1 2 1 と、天面部 1 2 5に取り付けられたキャップ部材 3 2 6と、窓部材 3 2 7とを有する。

[0180] 本実施の形態に係る本体 1 2 1は、実施の形態 2及び 3に係る本体 1 2 1 と同様の構成を有する。

[0181 ] キャップ部材 3 2 6は、本体 1 2 1の天面部 1 2 5に取り付けられる部材である。キャップ部材 3 2 6は、本体 1 2 1側に配置される内側面と、内側面の裏側に配置される外側面とを有する。キャップ部材 3 2 6には、底部 1 2 2の平面視において、本体 1 2 1の開口 1 2 1 3と重なる位置に開口 3 2

6 3が形成されている（図 2 8及び図 2 9参照）。開口 3 2 6 3は、キャップ部材 3 2 6の平面視における中央付近において、キャップ部材 3 2 6を貫通する第 2開口の一例である。キャップ部材 3 2 6は、実施の形態 2及び 3 に係るキャップ部材 1 2 6と同様に第 1突起部 6 2を有する。

[0182] 窓部材 3 2 7は、キャップ部材 3 2 6に配置され、透光性を有する部材である。本実施の形態では、窓部材 3 2 7は、キャップ部材 3 2 6の開口 3 2 6 3を塞ぐ。本実施の形態では、三つの第 2コリメータ素子 3 3 1 と、窓部材 3 2 7とが一体成形されている。図 2 8及び図 2 9に示されるように、窓部材 3 2 7のうち、レーザ光の光軸を含む部分が第 2コリメータ素子 3 3 1 である。

[0183] また、窓部材 3 2 7は、第 2コリメータ素子 3 3 1の周囲に配置される平 \¥02020/174982 46 卩（：171?2020/002996

板部 3 2 8を有する。平板部 3 2 8は、キャップ部材 3 2 6と接合される。窓部材 3 2 7と、キャップ部材 3 2 6との間は、接合部材 2 9によって気密に接合される。

[0184] 三つの半導体レーザチップ 4 0の各々は、実施の形態 1 に係る半導体レーザチップ 4 0と同様の構成を有する。また、三つのサブマウント 4 2の各々は、実施の形態 1 に係るサブマウント 4 2と同様の構成を有する。三つの半導体レーザチップ 4 0は、それぞれ三つのサブマウント 4 2に実装される。

[0185] ヒートシンク 1 4 4は、実施の形態 2及び 3に係るヒートシンク 1 4 4と同様の構成を有する。ヒートシンク 1 4 4には、三つのサブマウント 4 2が接合される。三つのサブマウント 4 2は、図 2 7及び図 2 9に示されるように、ヒートシンク 1 4 4の上面において、レーザ光の出射方向に垂直な方向（つまり、図 2 7〜図 2 9の X軸方向）に離隔して配置される。本実施の形態では、三つの半導体レーザチップ 4 0の各出射点 4 0 3のレーザ光の出射方向（つまり、図 2 7〜図 2 9のソ軸方向）における位置が互いに異なるように三つの半導体レーザチップ 4 0及び三つのサブマウント 4 2が配置される。

[0186] 三つの第 1 コリメータ素子 5 0は、実施の形態 1 に係る第 1 コリメータ素子 5 0と同様の構成を有する。三つの第 1 コリメータ素子 5 0は、図 2 7及び図 2 9に示されるように、ヒートシンク 1 4 4の上面において、レーザ光の出射方向に垂直な方向に離隔して配置される。本実施の形態では、三つの第 1 コリメータ素子 5 0のレーザ光の出射方向（つまり、図 2 7〜図 2 9の V軸方向）における位置が互いに異なるように三つの第 1 コリメータ素子 5 0が配置される。三つの半導体レーザチップ 4〇の出射点 4 0 3の各々から、三つの第 1 コリメータ素子 5 0の各々ミラー面 5 0 「までの距離は、互いに等しい。三つの半導体レーザチップ 4 0の各々からは、ソ軸方向にレーザ光が出射する。また、三つの半導体レーザチップ 4 0から出射されるレーザ光のファスト軸は å軸方向であり、スロー軸は父軸方向である。

[0187] ビームツイスタ 3 6 0は、入射されたレーザ光のスポットの向きを回転さ \¥02020/174982 47 卩（：171?2020/002996

せて出射する光学素子である。本実施の形態では、ビームツイスタ 3 6 0は、三つのレーザ光の第 1の軸（ファスト軸）を回転させず、第 2の軸（スロ —軸）を X軸方向から å軸方向に回転させる。また、ビームツイスタ 3 6 0 は、さらに、三つのレーザ光の伝搬方向を å軸方向から X軸方向に変換する。本実施の形態に係るビームツイスタ 2 6 0は、例えば、各レーザ光を反射させる複数のミラーによって実現できる。本実施の形態に係るビームツイス夕 3 6 0には、三つのレーザ光の入射位置のソ軸方向の位置が互いに異なる。これにより、図 2 7に示されるように、三つのレーザ光の伝搬方向を å軸方向から X軸方向に変換することで、三つのレーザ光をソ軸方向に配列することができる。本実施の形態に係るビームツイスタ 3 6 0は、例えば、各レ —ザ光を反射させる複数のミラーによって実現できる。

[0188] ビームツイスタ 3 6 0は、図 2 7に示されるように、三つのレーザ光を第

1の軸方向に配列して出射する。したがって、三つのレーザ光を一つの光ファイバ 8 2に入射することができる。これにより、高パワーのレーザ光源を実現できる。

[0189] （実施の形態 5）

実施の形態 5に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、主に単一の半導体レーザチップが複数の出射点を有する点において、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュール 1 1 0と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュール 1 1 0との相違点を中心に図 3 0及び図 3 1 を用いて説明する。

[0190] 図 3 0及び図 3 1は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 4 1 0の全体構成を示す模式的な第 1の断面図及び第 2の断面図である。図 3 0においては、一つのレーザ光の光軸に沿った断面が示されている。図 3 1 においては、半導体レーザチップ 4 4 0を通り、レーザ光の出射方向（ V軸方向）に垂直な断面が示されている。

[0191 ] 図 3 0及び図 3 1 に示されるように、半導体レーザモジュール 4 1 0は、 \¥02020/174982 48 卩（：171?2020/002996

パッケージ 4 2 0を備える。半導体レーザモジュール 4 1 0は、一つの半導体レーザチップ 4 4 0と、一つの第 1 コリメータ素子 4 5 0とをさらに備える。本実施の形態では、半導体レーザモジュール 4 1 0は、六つの第 2コリメータ素子 4 3 1 と、一つのサブマウント 4 4 2と、一つのヒートシンク 4 4 4とをさらに備える。

[0192] パッケージ 4 2 0は、一つの半導体レーザチップ 4 4 0と、一つの第 1 コリメータ素子 4 5 0とが内部に配置される筐体である。パッケージ 4 2 0は、本体 1 2 1 と、天面部 1 2 5に取り付けられたキャップ部材 4 2 6と、窓部材 4 2 7とを有する。

[0193] 本実施の形態に係る本体 1 2 1は、実施の形態 2〜 4に係る本体 1 2 1 と同様の構成を有する。

[0194] キャップ部材 4 2 6は、本体 1 2 1の天面部 1 2 5に取り付けられる部材である。キャップ部材 4 2 6は、本体 1 2 1側に配置される内側面と、内側面の裏側に配置される外側面とを有する。キャップ部材 4 2 6は、底部 1 2 2の平面視において、開口 1 2 1 8の周囲の全周にわたって天面部 1 2 5と重なる。キャップ部材 4 2 6には、底部 1 2 2の平面視において、本体 1 2 1の開口 1 2 1 3と重なる位置に開口 4 2 6 3が形成されている。開口 4 2 6 3は、キャップ部材 4 2 6の平面視における中央付近において、キャップ部材 4 2 6を貫通する第 2開口の一例である。キャップ部材 4 2 6は、実施の形態 2及び 3に係るキャップ部材 1 2 6と同様に第 1突起部 6 2を有する

[0195] 窓部材 4 2 7は、キャップ部材 4 2 6に配置され、透光性を有する部材である。本実施の形態では、窓部材 4 2 7は、キャップ部材 4 2 6の開口 4 2 6 3を塞ぐ。本実施の形態では、六つの第 2コリメータ素子 4 3 1 と、窓部材 4 2 7とが一体成形されている。図 3 0及び図 3 1 に示されるように、窓部材 4 2 7のうち、レーザ光の光軸を含む部分が第 2コリメータ素子 4 3 1 である。

[0196] また、窓部材 4 2 7は、第 2コリメータ素子 4 3 1の周囲に配置される平 \¥02020/174982 49 卩（：171?2020/002996

板部 4 2 8を有する。平板部 4 2 8は、キャップ部材 4 2 6と接合される。窓部材 4 2 7と、キャップ部材 4 2 6との間は、接合部材 2 9によって気密に接合される。

[0197] 半導体レーザチップ 4 4 0は、複数の出射点を有する点において、実施の形態 1 に係る半導体レーザチップ 4 0と相違する。本実施の形態では、図 3 1 に示されるように、半導体レーザチップ 4 4 0は、六つの出射点を有する。したがって、半導体レーザチップ 4 4 0は、 X軸方向に配列された六つのレーザ光を出射する。半導体レーザチップ 4 4 0から出射される各々のレーザ光のファスト軸は å軸方向であり、スロー軸は父軸方向である。これにより、各々が一つの出射点を有する複数の半導体レーザチップを用いる場合より、半導体レーザチップの位置調整などの手間を削減でき、かつ、複数のレ —ザ光間の位置ずれを抑制できる。なお、半導体レーザチップ 4 4 0が有する出射点の個数は複数であれば、特に限定されない。

[0198] サブマウント 4 4 2は、底部 1 2 2に接合される基台である。サブマウン卜 4 4 2には、半導体レーザチップ 4 4 0が実装される点以外は、実施の形態 1 に係るサブマウント 4 2と同様の構成を有する。

[0199] ヒートシンク 4 4 4は、実施の形態 2に係るヒートシンク 1 4 4と同様の構成を有する。

[0200] 第 1 コリメータ素子 4 5 0は、パッケージ 4 2 0内において半導体レーザチップ 4 4 0のすベての出射点に対向して配置される凹型のミラー面 4 5 0 「を有する。本実施の形態では、ミラー面 4 5 0 「は、六つの出射点からのレーザ光を開口 1 2 1 3に向けて反射し、かつ、各レーザ光の第 1の軸方向における発散角を低減する。ミラー面 4 5 0 「によって反射された六つのレ —ザ光は、それぞれ六つの第 2コリメータ素子 4 3 1 に入射される。これを可能とするために、底部 1 2 2の平面視において、ミラー面 4 5 0 「と、開口 1 2 1 3及び開口 4 2 6 3とが重なるように、第 1 コリメータ素子 4 5 0 が配置される。

[0201 ] ミラー面 4 5 0 「は、半導体レーザチップ 4 4 0の六つの出射点を焦点と \¥02020/174982 50 卩（：171?2020/002996

する放物面状の形状を有する。これにより、六つの出射点から出射した各レ —ザ光の第 1の軸方向における発散角を低減できる。つまり、ミラー面 4 5 0 「は六つのレーザ光を第 1の軸方向における発散角を低減する。これにより、六つのレーザ光をそれぞれ反射する六つの第 1 コリメータ素子を用いる場合より、半導体レーザモジュール 4 1 0の部品点数を削減できる。また、第 1 コリメータ素子 4 5 0の位置調整などの手間を削減できる。

[0202] 六つの第 2コリメータ素子 4 3 1の各々は、第 1 コリメータ素子 4 5 0で反射されたレーザ光の第 2の軸方向における発散角を低減する素子である。本実施の形態では、六つの第 2コリメータ素子 4 3 1の各々は、底部 1 2 2 から遠ざかる向きに凸型の形状を有するシリンドリカルレンズである。言い換えると、六つの第 2コリメータ素子 4 3 1の各々は、出射面にシリンドリカル面が形成されたシリンドリカルレンズである。六つの第 2コリメータ素子 4 3 1の各々は、図 3 1 に示されるように、第 2の軸である X軸方向におけるレーザ光の発散角を低減する。六つの第 2コリメータ素子 4 3 1は、それぞれ第 1 コリメータ素子 4 5 0によって反射された六つのレーザ光の光路上に配置される。

[0203] 以上のように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 4 1 0は、半導体レーザチップ 4 4 0は、各々がレーザ光を出射する複数の出射点を有する。これにより、各々が一つの出射点を有する複数の半導体レーザチップを用いる場合より、半導体レーザチップの位置調整などの手間を削減でき、かつ、複数のレーザ光間の位置ずれを抑制できる。

[0204] （実施の形態 6）

実施の形態 6に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、主に、複数の半導体レーザチップがマトリクス状に配置されている点において、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュール 1 1 0と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レーザモジュールについて、実施の形態 2に係る半導体レーザモジュール 1 1 0との相違点を中心に図 3 2〜図 3 6を用いて説明する。 \¥0 2020/174982 51 卩（：171? 2020 /002996

[0205] 図 3 2及び図 3 3は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 5 1 0のキャップ部材 5 2 6及び窓部材 5 2 7を除く構成を示す模式的な平面図及び断面図である。図 3 3においては、図 3 2に示される X X X 丨丨 I - X X X I I 丨線における断面が示されている。図 3 4及び図 3 5は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 5 1 0の全体構成を示す模式的な平面図及び断面図である。図 3 5においては、図 3 4に示される X X X V— X X X V線における断面が示されている。図 3 6は、本実施の形態に係る窓部材 5 2 7の形状を示す模式的な断面図である。図 3 6には、窓部材 5 2 7の 2 X平面に平行な断面が示されている。

[0206] 図 3 4及び図 3 5に示されるように、半導体レーザモジュール 5 1 0は、パッケージ 5 2 0を備える。図 3 2及び図 3 3に示されるように、半導体レ —ザモジュール 5 1 0は、マトリクス状に配列された複数の半導体レーザチップ 4 0と、四つの第 1 コリメータ素子 5 5 0とをさらに備える。本実施の形態では、半導体レーザモジュール 5 1 0は、五つの第 2コリメータ素子 5 3 1 と、マトリクス状に配列された複数のサブマウント 4 2と、四つのヒートシンク 5 4 4とをさらに備える。ここで、図 2と同様に、図 3 3に示されるように、半導体レーザチップ 4 0は、半導体レーザチップ 4 0の出射面がミラー面 5 5 0 「の焦点位置に合うように、かつ、サブマウント 4 2から第 1 コリメータ素子 5 5 0に向かって突出するように、サブマウント 4 2上に配置されている。なお、半導体レーザチップ 4 0は、半導体レーザチップ 4 0の出射面が、サブマウント 4 2の第 1 コリメータ素子 5 5 0に対向する側面と一致するように、サブマウント 4 2上に配置されていても構わない。

[0207] パッケージ 5 2 0は、図 3 5に示されるように、複数の半導体レーザチップ 4 0と、四つの第 1 コリメータ素子 5 5 0とが内部に配置される筐体である。パッケージ 5 2 0は、図 3 4及び図 3 5に示されるように、本体 5 2 1 と、天面部 5 2 5に取り付けられたキャップ部材 5 2 6と、窓部材 5 2 7とを有する。

[0208] 本実施の形態に係る本体 5 2 1は、平板状の底部 5 2 2と開口 5 2 1 ₃が \¥0 2020/174982 52 卩（：171? 2020 /002996

形成された天面部 5 2 5とを有する有底筒状の部材である。開口 5 2 1 ₃は、本体 5 2 1 における底部 5 2 2が配置される端部の反対側の端部に形成された第 1開口の一例である。本実施の形態では、本体 5 2 1は、底部 5 2 2 と、側部 5 2 3とを有する。

[0209] 底部 5 2 2は、本体 5 2 1の底に位置する平板状部材である。本実施の形態では、底部 5 2 2は、矩形の平板状部材であり、底部 5 2 2における、パッケージ 5 2 0の内側に位置する主面に、複数の半導体レーザチップ 4 0などが配置される。

[0210] 側部 5 2 3は、底部 5 2 2におけるパッケージ 5 2 0の内側の主面に立設される筒状部材である。側部 5 2 3の一方の開口端部に底部 5 2 2が配置される。また、他方の開口端部である天面部 5 2 5にキャップ部材 5 2 6が配置される。言い換えると、天面部 5 2 5は、側部 5 2 3の端面のうち、キャップ部材 5 2 6と対向する面である。本実施の形態では、側部 5 2 3は、底部 5 2 2の外縁に沿って配置され、両端部に開口が形成された筒状の部材である。側部 5 2 3には矩形の開口が形成されている。側部 5 2 3の天面部 5 2 5に形成された開口が上述した第 1開口（開口 5 2 1 3）である。

[021 1 ] 側部 5 2 3は、半導体レーザチップ 4 0と電気的に接続される複数のリードピン 2 4を有する。図 3 2に示される例では、側部 5 2 3は、八つのリードピン 2 4を有する。本実施の形態では、側部 5 2 3のうち X軸方向の一方の端部に四つ、他方の端部に四つのリードピン 2 4が配置されている。

[0212] 天面部 5 2 5は、実施の形態 2に係る天面部 1 2 5と同様に、第 1突起部

6 1 と、第 2突起部 6 3とを有する。

[0213] キャップ部材 5 2 6は、本体 5 2 1の天面部 5 2 5に取り付けられる部材である。キャップ部材 5 2 6は、本体 5 2 1側に配置される内側面と、内側面の裏側に配置される外側面とを有する。図 3 5に示されるように、キャップ部材 5 2 6は、底部 5 2 2の平面視において、開口 5 2 1 3の周囲の全周にわたって天面部 5 2 5と重なる。キャップ部材 5 2 6には、底部 5 2 2の平面視において、本体 5 2 1の開口 5 2 1 3と重なる位置に開口 5 2 6 3が \¥0 2020/174982 53 卩（：171? 2020 /002996

形成されている。開口 5 2 6 は、キャップ部材 5 2 6の平面視における中央付近において、キャップ部材 5 2 6を貫通する第 2開口の一例である。キャップ部材 5 2 6を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、 ₆又は 6系の合金などであってもよい。キャップ部材 5 2 6は、実施の形態 2 に係るキャップ部材 1 2 6と同様に第 1突起部 6 2を有する。

[0214] 窓部材 5 2 7は、キャップ部材 5 2 6に配置され、透光性を有する部材である。本実施の形態では、窓部材 5 2 7は、キャップ部材 5 2 6の開口 5 2 6 3を塞ぐ。本実施の形態では、図 3 4〜図 3 6に示されるように、第 2コリメータ素子 5 3 1 と、窓部材 5 2 7とが一体成形されている。窓部材 5 2 7のうち、レーザ光の光軸を含む部分が第 2コリメータ素子 5 3 1である。半導体レーザモジュール 5 1 0は、各々がソ軸方向に配列された四つの半導体レーザチップ 4 0に対向し、かつ、ソ軸方向に延びる五つの第 2コリメー夕素子 5 3 1 を備える。このように、第 2コリメータ素子 5 3 1 と、窓部材 5 2 7とを一体化することで、半導体レーザモジュール 5 1 0の部品点数を削減できるため、組立工程を簡素化できる。

[0215] また、窓部材 5 2 7は、第 2コリメータ素子 5 3 1の周囲に配置される平板部 5 2 8を有する。平板部 5 2 8は、キャップ部材 5 2 6と接合される。

[0216] 複数の半導体レーザチップ 4 0の各々は、実施の形態 1 に係る半導体レーザチップ 4 0と同様の構成を有する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 5 1 0は、図 3 2に示されるように、マトリクス状に配列された 2 0 個の半導体レーザチップ 4 0を備える。本実施の形態では、 X軸方向に配列された五つの半導体レーザチップ 4 0がソ軸方向に四組配列されている。各半導体レーザチップ 4 0は、リードピン 2 4から電力が供給される。図 3 2 の左側端部に位置するリードピン 2 4は、高電位が印加されるリードピンであり、右側端部に位置するリードピン 2 4が低電位が印加されるリードピンである。左端に位置する各リードピン 2 4は、 X軸方向に配列され、かつ、直列に接続された五つ半導体レーザチップ 4 0を介して、右端の対応するリ —ドピン 2 4に接続されている。これにより、 X軸方向に配列された五つの \¥0 2020/174982 54 卩（：171? 2020 /002996

半導体レーザチップ 4 0に同一の電流を供給できる。なお、リードピン 2 4 と半導体レーザチップ 4 0との間、及び、 X軸方向に隣り合う半導体レーザチップ 4 0間は、ワイヤで電気的に接続されている。より具体的には、図

3 2における左端の半導体レーザチップ 4 0のn側電極（不図示）に一端が接続されたワイヤの他端がその半導体レーザチップ 4 0の右隣に配置された半導体レーザチップ 4 0 （左から 2番目の半導体レーザチップ 4 0）が配置されるサブマウント 4 2に接続される。これにより、ワイヤがサブマウント 4 2を介して半導体レーザチップ 4 0の側電極（不図示）に接続される。同様に、ワイヤによって、左から 2番目の半導体レーザチップ 4 0と、左から 3番目の半導体レーザチップ 4 0とが接続され、左から 3番目の半導体レーザチップ 4 0と、左から 4番目の半導体レーザチップ 4 0とが接続され、左から 4番目の半導体レーザチップ 4 0と、左から 5番目の半導体レ —ザチップ 4 0とが接続される。

[0217] 複数のサブマウント 4 2の各々は、実施の形態 1 に係るサブマウント 4 2 と同様の構成を有する。複数のサブマウント 4 2は、マトリクス状に配列されている。複数のサブマウント 4 2の各々には、一つの半導体レーザチップ

4 0が実装される。

[0218] ヒートシンク 5 4 4は、底部 5 2 2に接合される基台であり、 X軸方向に配列された五つのサブマウント 4 2が接合される。

[0219] 第 1 コリメータ素子 5 5 0は、パッケージ 5 2 0内において X軸方向に配列された五つの半導体レーザチップ 4 0のすベての出射点に対向して配置される凹型のミラー面 5 5 0 「を有する。本実施の形態では、ミラー面 5 5 0 「は、五つの出射点からのレーザ光を開口 5 2 1 3に向けて反射し、かつ、各レーザ光の第 1の軸方向における発散角を低減する。ミラー面 5 5 0 「によって反射された五つのレーザ光は、それぞれ五つの第 2コリメータ素子 5 3 1 に入射される。これを可能とするために、底部 5 2 2の平面視において、ミラー面 5 5 0 「と、開口 5 2 1 3及び開口 5 2 6 3とが重なるように、第 1 コリメータ素子 5 5 0が配置される。 \¥02020/174982 55 卩（：171?2020/002996

[0220] ミラー面 5 5 0 「は、半導体レーザチップ 4 0の出射点を焦点とする放物面状の形状を有する。これにより、五つの出射点から出射した各レーザ光の第 1の軸方向における発散角を低減できる。これにより、五つのレーザ光をそれぞれ反射する五つの第 1 コリメータ素子を用いる場合より、半導体レーザモジュール 5 1 0の部品点数を削減できる。また、第 1 コリメータ素子 5 5 0の位置調整などの手間を削減できる。

[0221 ] 五つの第 2コリメータ素子 5 3 1の各々は、第 1 コリメータ素子 5 5 0で反射されたレーザ光の第 2の軸方向における発散角を低減する素子である。各第 2コリメータ素子 5 3 1 には、ソ軸方向に配列された四つのレーザ光が入射される。本実施の形態では、図 3 6に示されるように、五つの第 2コリメータ素子 5 3 1の各々は、底部 5 2 2から遠ざかる向きに凸型の形状を有するシリンドリカルレンズである。言い換えると、五つの第 2コリメータ素子 5 3 1の各々は、出射面にシリンドリカル面が形成されたシリンドリカルレンズである。五つの第 2コリメータ素子 5 3 1の各々は、第 2の軸である X軸方向におけるレーザ光の発散角を低減する。五つの第 2コリメータ素子 5 3 1は、それぞれ第 1 コリメータ素子 5 5 0によって反射された五つのレ —ザ光の光路上に配置される。これにより、 X軸方向に配列された五つの第 2コリメータ素子 5 3 1の各々からソ軸方向に配列された四つのレーザ光が出射される。これにより、五つの第 2コリメータ素子 5 3 1からマトリクス状に配列された 2 0個のレーザ光が出射される。

[0222] 以上のように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 5 1 0は、マトリクス状に配列された複数のレーザ光を出射する。これらのレーザ光を集光することにより、高パワーのレーザ光を得られる。

[0223] （実施の形態 7）

実施の形態 7に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、窓部材の構成において、実施の形態 6に係る半導体レーザモジュール 5 1 0と相違する。以下、本実施の形態に係る半導体レ—ザモジュールについて、実施の形態 6に係る半導体レーザモ \¥02020/174982 56 卩（：171?2020/002996

ジュール 5 1 0との相違点を中心に図 3 7〜図 3 9を用いて説明する。

[0224] 図 3 7及び図 3 8は、それぞれ本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 6 1 0の全体構成を示す模式的な平面図及び断面図である。図 3 8においては、図 3 7に示される X X X V 丨丨 I - X X X V I I 丨線における断面が示されている。図 3 9は、本実施の形態に係る窓部材 6 2 7の形状を示す模式的な断面図である。図 3 9には、窓部材 6 2 7の å X平面に平行な断面が示されている。

[0225] 図 3 7及び図 3 8に示されるように、半導体レーザモジュール 6 1 0は、パッケージ 6 2 0を備える。半導体レーザモジュール 6 1 0は、実施の形態 6に係る半導体レーザモジュール 5 1 0と同様に、マトリクス状に配列された複数の半導体レーザチップ 4 0と、四つの第 1 コリメータ素子 5 5 0とをさらに備える。本実施の形態では、半導体レーザモジュール 6 1 0は、マトリクス状に配列された複数のサブマウント 4 2と、四つのヒートシンク 5 4 4とをさらに備える。半導体レーザモジュール 6 1 0は、図 3 7に示されるように、マトリクス状に配列された複数の第 2コリメータ素子 6 3 1 をさらに備える。

[0226] パッケージ 6 2 0は、図 3 8に示されるように、複数の半導体レーザチップ 4 0と、四つの第 1 コリメータ素子 5 5 0とが内部に配置される筐体である。パッケージ 6 2 0は、図 3 7及び図 3 8に示されるように、本体 5 2 1 と、天面部 5 2 5に取り付けられたキャップ部材 5 2 6と、窓部材 6 2 7とを有する。

[0227] 本体 5 2 1及びキャップ部材 5 2 6は、実施の形態 6に係る本体 5 2 1及びキャップ部材 5 2 6と同様の構成を有する。

[0228] 窓部材 6 2 7は、キャップ部材 5 2 6に配置され、透光性を有する部材である。本実施の形態では、窓部材 6 2 7は、キャップ部材 5 2 6の開口 5 2 6 3を塞ぐ。本実施の形態では、図 3 7〜図 3 9に示されるように、窓部材 6 2 7は、平板部 6 2 8と、複数の第 2コリメータ素子 6 3 1 とを有する。本実施の形態では、窓部材 6 2 7は、複数の第 2コリメータ素子 6 3 1 を平 \¥02020/174982 57 卩（：171?2020/002996

板部 6 2 8に固定することにより形成されている。半導体レーザモジュール 6 1 0は、マトリクス状に配列された複数の第 2コリメータ素子 6 3 1 を備える。このように、第 2コリメータ素子 6 3 1 を、平板部 6 2 8に固定する構成とすることで、各半導体レーザチップ 4 0のレーザ光に対応する位置に第 2コリメータ素子 6 3 1 を配置することが可能となる。言い換えると、各第 2コリメータ素子 6 3 1の位置を各レーザ光の位置に合わせて微調整した後に、平板部 6 2 8に固定できる。よって、出射点 4 0 ₃の位置がばらついた場合でも、効率よく、同一の方向に光を取り出すことが出来るようになる。なお、第 2コリメータ素子 6 3 1の平板部 6 2 8への固定方法は特に限定されない。例えば、第 2コリメータ素子 6 3 1は、光路から離れた位置において、スポット溶接、又は、半田などによって平板部 6 2 8に固定されてもよい。なお、この場合、スポット溶接、又は、半田接合する光路以外の部分には、あらかじめ金属膜を形成しておき、また、第 2コリメータ素子 6 3 1 と平板部 6 2 8の各々の両面には無反射コート膜を形成しておいてもよい。

[0229] また、平板部 6 2 8は、キャップ部材 5 2 6と接合される。本実施の形態では、図 3 8及び図 3 9に示されるように、複数の第 2コリメータ素子 6 3 1は、底部 5 2 2から遠ざかる向きに平板部 6 2 8から突出する。

[0230] 以上のように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール 6 1 0は、マトリクス状に配列された複数の第 2コリメータ素子 6 3 1 を備える。このような構成を有する半導体レーザモジュール 6 1 0においても、実施の形態 6 に係る半導体レーザモジュルと同様の効果を奏することができる。

[0231 ] （変形例など）

以上、本開示に係る半導体レーザモジュールについて、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない

[0232] 例えば、上記各実施の形態においては、天面部が第 1突起部 6 1及び第 2 突起部 6 3を有し、キャップ部材が第 1突起部 6 2を有したが、第 1突起部及び第 2突起部の構成はこれに限定されない。キャップ部材及び天面部の少 \¥02020/174982 58 卩（：171?2020/002996

なくとも一方が、底部の平面視においてキャップ部材と天面部とが重なる接合領域に、底部の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化する第 1突起部と、断面積が同一の第 2突起部とを有してもよい。例えば、キャップ部材が、第 2突起部を有してもよい。また、キャップ部材及び天面部の一方だけが、第 1突起部を有してもよい。

[0233] また、上記各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

産業上の利用可能性

[0234] 本開示の半導体レーザモジュールは、例えば、加工用レーザ光源として利用可能である。

符号の説明

[0235] 1 0、 1 1、 1 1 0, 1 1 1、 2 1 0、 3 1 0、 4 1 0、 5 1 0、 6 1 0 半導体レーザモジュール

20、 1 20、 320、 420、 520、 620 パッケージ 20〇, 1 20〇接合領域

2 1、 1 2 1、 52 1 本体

2 1 3, 263、 1 2 1 3、 1 263、 3263、 4263、 52 1 3、 5263 開口

22、 1 22、 522 底部

23、 1 23、 523 很〇部

24 リードピン

25、 1 25、 525 天面部

26、 1 26、 326、 426、 526 キャップ部材

27、 1 27、 327、 427、 527、 627 窓部材

28、 1 28、 328、 428、 528、 628 平板部

29、 4 1、 43、 45, 5 1 接合部材 \¥02020/174982 59 卩（：171?2020/002996

3 1、 1 3 1、 33 1、 43 1、 53 1、 63 1 第 2コリメータ素子 40、 440 半導体レーザチップ

403 出射点

406 端面

42, 442 サブマウント

42† 前面

44、 1 44、 444、 544 ヒートシンク

50、 1 50、 450、 550、 1 050 第 1 コリメータ素子 5〇 1"、 1 50 「、 450 「、 550 「ミラー面

6 1 , 62 第 1突起部

63 第 2突起部

70、 1 70 ファイバホルダ

7 1、 1 7 1 固定部

72 筒状部

80 先端レンズ付き光ファイバ

81 フランジ

82 光ファイバ

83 フェル ^_ル

84 集光レンズ

9 1 スポット溶接痕

260、 360 ビームツイスタ

八01 アライメントマーク

3 スポット

Claims

\¥02020/174982 60 卩（：171?2020/002996 請求の範囲

[請求項 1 ] 少なくとも一つの半導体レーザチップと、

少なくとも一つの第 1 コリメータ素子と、

前記少なくとも一つの半導体レーザチップと前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子とが内部に配置されるパッケージとを備え、前記パッケージは、平板状の底部と開口が形成された天面部とを有する有底筒状の本体と、前記天面部に取り付けられるキャップ部材と、前記キャップ部材に配置され、透光性を有する窓部材とを有し、前記少なくとも一つの半導体レーザチップの各々は、レーザ光を出射する出射点を有し、

前記少なくとも一つの半導体レーザチップの各々は、前記レーザ光の出射方向と前記底部の主面とが平行となるよう前記底部に配置され前記レーザ光の伝搬方向と垂直な第 1の軸方向における発散角は、前記伝搬方向及び前記第 1の軸と垂直な第 2の軸方向における発散角より大きく、

前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子の各々は、前記パッケージ内において前記出射点に対向して配置される凹型のミラー面を有し \

前記ミラー面は、前記レーザ光を前記開口に向けて反射し、かつ、前記レーザ光の前記第 1の軸方向における発散角を低減する

半導体レーザモジュール。

[請求項 2] 前記底部に接合される少なくとも一つのサブマウントをさらに備え前記少なくとも一つの半導体レーザチップの各々は、前記少なくとも一つのサブマウントを介して、前記底部に接合される

請求項 1 に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 3] 前記少なくとも一つのサブマウントの各々の表面は、前記レーザ光 \¥02020/174982 61 卩（：171?2020/002996

の出射方向と交差する方向に延びる前面を含み、

前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子の各々は、前記ミラー面が前記前面に対向するように配置される

請求項 2に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 4] 少なくとも一つの第 2コリメータ素子をさらに備え、

前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子の各々は、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子の各々で反射された前記レーザ光の前記第 2の軸方向における発散角を低減する

請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 5] 前記キャップ部材は、前記本体側に配置される内側面と、前記内側面の裏側に配置される外側面とを有し、

前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子は、前記外側面に配置される

請求項 4に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 6] 前記キャップ部材は、前記本体側の面である内側面と、前記内側面の裏側に配置される外側面とを有し、

前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子は、前記内側面に配置される

請求項 4に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 7] 前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子と前記窓部材とは一体成形されている

請求項 4〜 6のいずれか 1項に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 8] 前記パッケージは、内部の空間を封止する

請求項 1〜 7のいずれか 1項に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 9] 前記少なくとも一つの半導体レーザチップ及び前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子は、樹脂を含まない接合部材で前記パッケージに接合されている

請求項 8に記載の半導体レーザモジュール。 \¥02020/174982 62 卩（：171?2020/002996

[請求項 10] 前記出射点から、前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子のうち前記レーザ光が入射する第 1 コリメータ素子のミラー面までの光学距離は、 3 0 以上、 3 0 0 〇!以下である

請求項 1〜 9のいずれか 1項に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 1 1 ] 前記出射点から、前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子のうち前記レーザ光が入射する第 2コリメータ素子までの光学距離は、 1 4 5 0 以上、 4 2 0 0 〇!以下である

請求項 5に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 12] 前記出射点から、前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子のうち前記レーザ光が入射する第 2コリメータ素子までの光学距離は、 9 0 〇〇!以上、 4 2 0 0 〇!以下である

請求項 6に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 13] 前記キャップ部材及び前記天面部の少なくとも一方は、前記底部の平面視において前記キャップ部材と前記天面部とが重なる接合領域に、前記底部の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化する第 1 突起部と、前記底部の主面に垂直な方向の位置に応じて断面積が変化しない第 2突起部とを有する

請求項 8又は 9に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 14] 前記少なくとも一つの半導体レーザチップは、複数の半導体レーザチップを含み、

前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子は、前記複数の半導体レ —ザチップのすべての前記出射点に対向して配置される一つの第 1 コリメータ素子を含む

請求項 1 に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 15] 前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子の各々の前記レーザ光の出射方向における最大幅は、前記ミラー面の出射方向における最大幅の 2倍以上である

請求項 1〜 1 4のいずれか 1項に記載の半導体レーザモジュール。 \¥02020/174982 63 卩（：171?2020/002996

[請求項 16] 前記パッケージの外側に配置されるビームツイスタをさらに備える請求項 4に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 17] 前記少なくとも一つの第 1 コリメータ素子により反射された前記レ —ザ光を受光する先端レンズ付き光ファイバをさらに備える

請求項 1〜 1 6のいずれか 1項に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 18] 前記少なくとも一つの第 2コリメータ素子の各々は、凸面部を備え前記出射点の個数を !·！（ただし、 11 ³ 1） _% 前記出射点から、前記レーザ光の光軸上における前記ミラー面までの光学距離を !_ 八〇、前記レーザ光の前記凸面部における前記第 2の軸におけるスポット径を巳 0 3として

が成り立つ

請求項 4に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 19] 隣り合う二つの前記出射点間の距離は、

の 1 . 2倍以上である

請求項 1 8に記載の半導体レーザモジュール。

[請求項 20] 前記本体は、前記底部の外縁に沿って配置される側部を有し、前記側部は、前記半導体レーザチップと電気的に接続される複数のリードピンを有する

請求項 1〜 1 9のいずれか 1項に記載の半導体レーザモジュール。