WO2022250092A1 - 光源モジュール - Google Patents

光源モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2022250092A1
WO2022250092A1 PCT/JP2022/021443 JP2022021443W WO2022250092A1 WO 2022250092 A1 WO2022250092 A1 WO 2022250092A1 JP 2022021443 W JP2022021443 W JP 2022021443W WO 2022250092 A1 WO2022250092 A1 WO 2022250092A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light emitting
emitting element
light
waveguide
section
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/021443
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康弘 藤本
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to US18/564,408 priority Critical patent/US20240255686A1/en
Priority to EP22811362.7A priority patent/EP4350401A1/en
Priority to JP2023523510A priority patent/JPWO2022250092A1/ja
Priority to CN202280038118.6A priority patent/CN117396785A/zh
Publication of WO2022250092A1 publication Critical patent/WO2022250092A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0006—Coupling light into the fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0008—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted at the end of the fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2013—Plural light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2046—Positional adjustment of light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02253—Out-coupling of light using lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
    • H01S5/4093—Red, green and blue [RGB] generated directly by laser action or by a combination of laser action with nonlinear frequency conversion

Definitions

  • the present disclosure relates to light source modules.
  • Patent Document 1 An example of conventional technology is described in Patent Document 1.
  • the light source module of the present disclosure includes a first light emitting element that emits light of a first wavelength, a second light emitting element that emits light of a second wavelength different from the first wavelength, and the first wavelength and the second wavelength. comprises a third light emitting element emitting light of a third different wavelength, a clad, and a core located within the clad.
  • the core includes a first waveguide portion through which light emitted from the first light emitting element propagates, a second waveguide portion through which light emitted from the second light emitting element propagates, and from the third light emitting element a third waveguide through which the emitted light propagates; and a multiplexing portion where at least two of the first waveguide, the second waveguide, and the third waveguide meet.
  • the at least two waveguides have a first portion into which light is incident and a second portion adjacent to the multiplexing portion, wherein the width of the first portion is greater than the width of the second portion. big.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a light source module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of the light source module of FIG. 1 omitting a lid
  • FIG. 3 is a cross-sectional view cut along the cutting plane line III-III in FIG. 2
  • 2 is a plan view of the light source module of FIG. 1
  • FIG. FIG. 5 is an end view cut along the cutting plane line VV in FIG. 4
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a main part of the light source module of FIG. 1
  • FIG. 2 is an enlarged plan view showing a main part of the light source module of FIG. 1
  • 1 is a plan view showing a light source module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 10 is a plan view showing a modification of the light source module according to the embodiment of the present disclosure
  • Patent Document 1 discloses an optical waveguide circuit having a tapered waveguide that can be applied to such a light source module.
  • the light source module of the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings.
  • the figures used in the following description are schematic.
  • the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones.
  • the light source module of the present disclosure may be used with any direction directed upward or downward, for the sake of convenience, a rectangular coordinate system (X, Y, Z) is defined herein and , the positive side in the Z-axis direction is defined as the upper side, and terms such as the upper surface and the lower surface are used.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a light source module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a perspective view of the light source module in FIG. 1 with the cover omitted
  • FIG. 4 is a plan view of the light source module of FIG. 1
  • FIG. 5 is an end view of FIG. 4 taken along line VV of FIG. 4
  • 6 and 7 are plan views showing enlarged main parts of the light source module in FIG. 1
  • FIG. 8 is a plan view showing a light source module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. Fig. 10 is a plan view showing a modification of the light source module according to the embodiment of 1
  • FIG. 2 shows a perspective view from a direction different from that of FIG. In FIG. 4, the lid is omitted for illustration.
  • FIGS. 6 and 7 shows an enlarged view of the A part of FIG. 4, and FIG. 7 shows an enlarged view of the B part of FIG.
  • the constituent elements other than the first light emitting element, the second light emitting element, the third light emitting element, the core and the substrate are omitted.
  • FIGS. 8 and 9 among the constituent elements of the light source module, constituent elements other than the first light emitting element, the second light emitting element, the third light emitting element, the clad, the core and the substrate are omitted.
  • the light source module 100 of this embodiment includes a first light emitting element 21, a second light emitting element 22, a third light emitting element 23, a clad 3, and a core 4.
  • the first light emitting element 21, the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23 may be semiconductor lasers, light emitting diodes, or the like, for example. In the following description, it is assumed that the first light emitting element 21, the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23 are semiconductor lasers. In addition, when the first light emitting element 21, the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23 are not distinguished from each other, they may be collectively referred to as the light emitting element 20 in some cases.
  • the first light emitting element 21 emits light having a peak emission intensity at the first wavelength.
  • the second light emitting element 22 emits light having a peak emission intensity at a second wavelength.
  • the third light emitting element 23 emits light having a peak emission intensity at the third wavelength.
  • the first, second and third wavelengths are different from each other.
  • the second wavelength may be longer than the first wavelength, for example.
  • the third wavelength may be, for example, a longer wavelength than the second wavelength.
  • the first wavelength may be located in a wavelength range of approximately 400-500 nm.
  • a blue semiconductor laser can be used as the first light emitting element 21 that emits light in such a wavelength region.
  • the second wavelength may be located in the wavelength region of about 500-600 nm.
  • a green semiconductor laser may be used as the second light emitting element 22 that emits light in such a wavelength region.
  • the third wavelength may be located in the wavelength region of about 600-700 nm.
  • a red semiconductor laser can be used as the third light emitting element 23 that emits light in such a wavelength region.
  • the first light emitting element 21 is a blue semiconductor laser
  • the second light emitting element 22 is a green semiconductor laser
  • the third light emitting element 23 is a red semiconductor laser.
  • the first light emitting element 21 and the second light emitting element 22 may have a length of about 500 to 700 ⁇ m, a width of about 100 to 400 ⁇ m, and a height of about 50 to 150 ⁇ m.
  • the third light emitting element 23 may have a length of about 200 to 400 ⁇ m, a width of about 100 to 300 ⁇ m, and a height of about 50 to 150 ⁇ m.
  • the optical waveguide layer 5 is composed of the clad 3 and the core 4 .
  • the core 4 is located within the cladding 3, for example as shown in FIGS. 1-5.
  • the light source module 100 may comprise a substrate 1 , in which case the clad 3 is positioned on the first surface 1 a and the core 4 is positioned to extend along the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the substrate 1 may be a ceramic wiring substrate made of a ceramic material.
  • ceramic materials used in ceramic wiring boards include aluminum oxide sintered bodies, mullite sintered bodies, silicon carbide sintered bodies, aluminum nitride sintered bodies, and glass ceramic sintered bodies.
  • the ceramic wiring substrate may be provided with conductors such as connection pads, internal wiring conductors, and external connection terminals for electrical connection between the light emitting element 20 and an external circuit. Note that the ceramic wiring board may be a laminate.
  • the substrate 1 may be an organic wiring substrate made of an organic material.
  • the organic wiring board may be, for example, a printed wiring board, a build-up wiring board, a flexible wiring board, or the like.
  • organic materials used for organic wiring boards include epoxy resins, polyimide resins, polyester resins, acrylic resins, phenolic resins, and fluorine resins. Note that the organic wiring board may be a laminate.
  • the substrate 1 may be, for example, a substrate using a compound semiconductor.
  • Materials used for substrates using compound semiconductors include, for example, silicon (Si), germanium (Ge), gallium (Ga), arsenic (As), indium (In), phosphorus (P), sapphire ( Al2O3 ) . ) and the like.
  • the optical waveguide layer 5 may be made of, for example, glass such as quartz, or may be made of resin such as polymethyl methacrylate or fluororesin.
  • both the clad 3 and the core 4 may be made of glass or resin, or one of the clad 3 and the core 4 may be made of glass and the other made of resin.
  • core 4 has a higher refractive index than clad 3 .
  • the optical waveguide layer 5 utilizes the difference in refractive index between the clad 3 and the core 4 to totally reflect the light propagating through the core 4 .
  • the optical waveguide layer 5 can confine light in the core 4 with a high refractive index by forming a path with a material with a high refractive index and surrounding the path with a material with a low refractive index.
  • the light propagates inside the core 4 while repeating total reflection at the boundary between the core 4 and the clad 3 .
  • the clad 3 may be configured by laminating a lower clad layer 31 and an upper clad layer 32 as shown in FIG. 5, for example.
  • Core 4 may extend between lower clad layer 31 and upper clad layer 32 .
  • the upper clad layer 32 may have a ridge portion 32 a corresponding to the shape of the core 4 on the upper surface opposite to the lower surface facing the lower clad layer 31 .
  • the optical waveguide layer 5 may have a refractive index difference of 0.05 to 0.30 between the clad 3 and the core 4. In this case, the optical waveguide layer 5 stably propagates multimode light. can be done.
  • the core 4 may have a constant length (height) in the height direction (Z direction). The height of the core 4 may be about 1 to 5 ⁇ m.
  • the optical waveguide layer 5 can be formed, for example, using techniques similar to photolithography and etching techniques used in semiconductor device manufacturing processes.
  • the core 4 includes a first waveguide 41 , a second waveguide 42 and a third waveguide 43 .
  • the first waveguide 41 is configured to propagate light emitted from the first light emitting element 21 .
  • the first waveguide part 41 has a first incident surface 41a on which the light emitted from the first light emitting element 21 is incident.
  • the first entrance surface 41 a faces the light exit surface of the first light emitting element 21 .
  • the second waveguide part 42 is configured to propagate the light emitted from the second light emitting element 22 .
  • the second waveguide part 42 has a second incident surface 42a on which the light emitted from the second light emitting element 22 is incident.
  • the second entrance surface 42 a faces the light exit surface of the second light emitting element 22 .
  • the third waveguide 43 is configured to propagate light emitted from the third light emitting element 23 .
  • the third waveguide part 43 has a third incident surface 43a on which the light emitted from the third light emitting element 23 is incident.
  • the third incident surface 43 a faces the light exit surface of the third light emitting element 23 .
  • the first waveguide section 41 , the second waveguide section 42 and the third waveguide section 43 may be collectively referred to as the waveguide section 40 .
  • Each of the at least two waveguides meeting at the multiplexing section 44 includes an incident portion 40a as a first portion and a pre-multiplexing portion 40b as a second portion.
  • the incident portion 40a is a portion into which the light (also referred to as beam) emitted from the light emitting element is incident.
  • the incident portion 40a may have a constant width (ie, equal width).
  • the incident portion 40a may have a length of about 50 to 600 ⁇ m.
  • the length of each portion of the waveguide 40 it means the length along the propagation direction of light
  • the width of each portion of the waveguide 40 means the length in the direction perpendicular to the propagation direction of light when viewed from above.
  • the pre-multiplexing portion 40 b is a portion adjacent to the multiplexing section 44 , that is, a portion connected to the multiplexing section 44 .
  • the pre-multiplexing portion 40 b may be a portion immediately before meeting with the multiplexing portion 44 or may be a surface connected to the multiplexing portion 44 .
  • the at least two waveguides meeting at the combining portion 44 may have equal widths in the pre-combining portions 40b, in which case the light from the at least two waveguides meeting at the combining portion 44 may be combined. It becomes possible to make the light incident on the wave portion 44 evenly. Further, in adjusting the beam shape after multiplexing, the widths of the pre-multiplexing portions 40b of at least two waveguides meeting at the multiplexing portion 44 may be made different from each other.
  • the light source module 100 is configured such that the width of the incident portion 40a is larger than the width of the pre-multiplexing portion 40b.
  • the width of the incident portion 40a may be about 5 to 10 ⁇ m, or about 7 ⁇ m.
  • the width of the pre-combining portion 40b may be about 1.5 to 5 ⁇ m, or about 3 ⁇ m.
  • the beam incident on the incident portion 40a is shaped into a beam having a shape suitable for projection onto a screen (for example, a Gaussian beam of high beam quality). Afterwards, it can be made incident on the multiplexing section 44 .
  • Each of the at least two waveguides meeting at the combining portion 44 has a third portion (also referred to as a tapered waveguide portion) 40c located between the incident portion 40a and the pre-combining portion 40b in the light propagation direction. may have The tapered waveguide portion 40c may gradually decrease in width toward the pre-combining portion 40b. The width of the tapered waveguide portion 40c on the incident portion 40a side may match the width of the incident portion 40a, and the width on the pre-multiplexing portion 40b side may match the width of the pre-multiplexing portion 40b.
  • the entrance portion 40a has a uniform width, and the tapered waveguide portion 40c located closer to the exit portion 46 than the entrance portion 40a is tapered, so that the shape of the beam emitted from the exit portion 46 conforms to that of the light emitting element 20. It is possible to reduce the risk of destabilization due to the positional deviation between the exit surface of the waveguide section 40 and the entrance surface of the waveguide section 40 .
  • At least two waveguides meeting at the multiplexing portion 44 have tapered waveguide portions 40c, the cross-sectional areas of the at least two waveguides perpendicular to the light propagation direction gradually decrease. do. As a result, at least two waveguides that meet at the multiplexing portion 44 can reduce the phase variation that occurs when the beam from the light emitting element 20 is incident on the incident portion 40a. can be propagated.
  • the multiplexing section 44 may have a fourth portion (also referred to as a tapered multiplexing portion) 44a.
  • Tapered combining portion 44 a may be adjacent to at least two waveguides that meet at combining portion 44 .
  • the tapered combining portion 44 a may gradually decrease in width toward the output portion 46 .
  • the tapered multiplexing portion 44a may have a symmetrical shape with respect to the central axis CA of the tapered multiplexing portion 44a, as shown in FIG. 7, for example. In this case, the light from at least two waveguides meeting at the multiplexing portion 44 can be equally incident on the tapered multiplexing portion 44a and efficiently propagated through the tapered multiplexing portion 44a.
  • tapered multiplexing portion 44a gradually decreases in the cross-sectional area of the plane orthogonal to the light propagation direction, it is possible to reduce the phase variation of the beams incident on the tapered multiplexing portion 44a. , can propagate coherent beams.
  • the tapered multiplexing portion 44a may have a shape such as an isosceles trapezoidal shape or a substantially isosceles trapezoidal shape in a plan view.
  • the width of the tapered multiplexing portion 44a on the waveguide 40 side may be about 4 to 30 ⁇ m, or may be about 6 to 9 ⁇ m.
  • the tapered multiplexing portion 44a may have a width of about 1.5 to 5 ⁇ m, or may be about 3 ⁇ m, on the output portion 46 side.
  • the tapered multiplexing portion 44a may have a length of about 100 to 600 ⁇ m, or about 150 to 350 ⁇ m.
  • the combining section 44 may have a fifth portion (also referred to as a pre-emission portion) 44b.
  • the pre-emission portion 44b may be positioned between the tapered combining portion 44a and the exit portion 46.
  • the front exit portion 44b may have a constant width. Since the front emission portion 44b has the same width, it is possible to reduce the possibility that the front emission portion 44b disturbs the phase of the beam. As a result, the light source module 100 can emit a beam suitable for projection onto a screen or the like.
  • the width of the front emission portion 44b may be about 1.5 to 5 ⁇ m, or may be about 3 ⁇ m.
  • the clad 3 has a second surface 3a, which is a lower surface facing the substrate 1, and a third surface 3b, which is an upper surface opposite to the second surface 3a. It may have three through-holes 33 penetrating from 3b to the second surface 3a.
  • the first light emitting element 21, the second light emitting element 22, and the third light emitting element 23 may be positioned within three through holes 33, for example, as shown in FIG. In this case, by forming the through holes 33 according to the sizes of the first to third light emitting elements 21, 22, and 23, the opening of the through holes 33 can be reduced. Therefore, the rigidity of the clad 3 becomes high, and distortion of the clad 3 and the core 4 in the clad 3 can be reduced.
  • the distortion of the inner surface of the through-hole 33 where the entrance surfaces 41a, 42a, 43a of the core 4 are located is reduced, so that the light emitted from the first to third light emitting elements 21, 22, 23 can be efficiently emitted. It can be made incident on the core 4 .
  • the size and shape of the through hole 33 may be adapted to the outlines of the first to third light emitting elements 21, 22, 23. FIG. By arranging the first to third light emitting elements 21, 22, 23 in the through holes 33, they can be easily positioned.
  • the through-holes 33 are not limited to each element, and may be a single through-hole 34 as shown in FIG. 9, for example. All of the first light emitting element 21 , the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23 may be positioned within a single through hole 34 .
  • the opening of a single through-hole 34 may have a shape that includes the openings of three through-holes 33 . In this case, when the light-emitting element 20 is mounted on the substrate 1, the possibility of the light-emitting element 20 colliding with the opening or the inner peripheral surface of the through-hole 34 can be reduced, thereby facilitating the mounting process of the light-emitting element 20.
  • the positions of the first incident surface 41a, the second incident surface 42a, and the third incident surface 43a are the same in the case of forming the through hole 33 for each element and the case of forming the single through hole 34. be able to.
  • the through hole 33 is formed for each element, at least one of the width direction (the Y direction in the drawing) and the length direction (the X direction in the drawing) of the through hole 33 is It may be larger than the light emitting element 20 .
  • the rigidity of the clad 3 can be increased compared to a single large through-hole 34 .
  • the light source module 100 may further include a lid body 6, a seal ring 7, and a condenser lens 8, as shown in FIGS. 1 and 3, for example.
  • the lid 6 is located on the third surface 3 b of the clad 3 and covers the first light emitting element 21 , the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23 .
  • a seal ring 7 is positioned between the lid 6 and the clad 3 .
  • the seal ring 7 has a continuous annular shape, and collectively surrounds the openings of the three through holes 33 in plan view.
  • the lid 6 can be directly bonded to the clad by using heat bonding, for example. There is a possibility that optical axis misalignment may occur between them.
  • the mechanical strength around the through-hole 33 can be improved and the distortion of the clad 3 and the core 4 can be reduced. As a result, optical axis deviation between the light emitting element 20 and the core 4 can be suppressed.
  • Such a configuration can also be applied when the clad 3 has a single through-hole 34, and the effect of reducing strain on the clad 3 and the core 4 becomes more pronounced.
  • the lid 6 may be made of a glass material such as quartz, borosilicate glass, sapphire, or the like. Moreover, the lid 6 may be made of a compound semiconductor such as silicon, a metal such as Fe, Ni, Co, or an alloy containing these metals.
  • the seal ring 7 may be made of, for example, metals such as Ti, Ni, Au, Pt, and Cr, or alloys containing these metals. The seal ring 7 is fixed on the third surface 3b of the clad 3 by vapor deposition, sputtering, ion plating, plating, or the like.
  • the lid body 6 uses a sealing ring 7 and a bonding material such as Au—Sn or Sn—Ag—Cu solder, Ag, Cu, or other metallic nanoparticle paste, or glass paste, for example, to form a thermosetting bond. Alternatively, they may be joined by laser welding or the like.
  • a bonding material such as Au—Sn or Sn—Ag—Cu solder, Ag, Cu, or other metallic nanoparticle paste, or glass paste, for example, to form a thermosetting bond. Alternatively, they may be joined by laser welding or the like.
  • the seal ring 7 may be provided not on the clad 3 but on a portion of the lid 6 facing the clad 3 .
  • the seal ring 7 may be made of, for example, metals such as Ti, Ni, Au, Pt, and Cr, or alloys containing these metals.
  • the seal ring 7 may be fixed to the lid 6 by vapor deposition, sputtering, ion plating, plating, or the like.
  • the clad 3 uses a seal ring 7 and a bonding material such as Au—Sn or Sn—Ag—Cu solder, metal nanoparticle paste such as Ag or Cu, or glass paste for thermosetting bonding or They may be joined by laser welding or the like.
  • the seal ring 7 may be provided on both the clad 3 and the lid 6.
  • the seal rings 7 provided on each of the clad 3 and the lid 6 are bonded by, for example, Au--Sn-based or Sn--Ag--Cu-based solder, metal-based nanoparticle paste such as Ag or Cu, or glass paste. It may be joined by thermosetting joining, laser welding, or the like using a material.
  • the seal ring 7 is not essential, and may be used as long as the clad 3 and the lid 6 can be joined together to maintain a high degree of airtightness.
  • the condenser lens 8 is positioned on the optical path of the light emitted from the emission section 46 .
  • the condenser lens 8 may be configured to collimate the light emitted from the emission section 46 or may be configured to collect the light emitted from the emission section 46 .
  • the condenser lens 8 may be a plano-convex lens having a plane entrance surface facing the exit portion 46 and a convex exit surface.
  • the light source module 100 further includes a plurality of electrodes 9 for supplying driving current to the light emitting elements 20.
  • two electrodes 9 are arranged for each of the first light emitting element 21, the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23.
  • the two electrodes 9 may be two parallel strip-shaped wires arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • Each strip-shaped wiring has one end located in a region surrounded by the inner peripheral surface of the through hole 33 on the first surface 1a and the other end located in a region exposed from the clad 3 on the first surface 1a in plan view. may be located.
  • One end of each strip-shaped wiring is electrically connected to an electrode (p-electrode or n-electrode) of light-emitting element 20, and the other end of each strip-shaped wiring is electrically connected to an external power supply circuit.
  • the light source module 100 of the present disclosure includes a first light emitting element 21 that emits light of a first wavelength, a second light emitting element 22 that emits light of a second wavelength different from the first wavelength, the first wavelength and the second wavelength.
  • a third light emitting element 23 that emits light of a third wavelength different from the two wavelengths, a clad 3 , and a core 4 located within the clad 3 are provided.
  • the core 4 includes a first waveguide portion 41 through which light emitted from the first light emitting element 21 propagates, a second waveguide portion 42 through which light emitted from the second light emitting element 22 propagates, and the A third waveguide portion 43 through which light emitted from the third light emitting element 23 propagates, and at least two of the first waveguide portion 41, the second waveguide portion 42, and the third waveguide portion 43 It has a multiplexing section 44 where the waveguides 40 meet, and an output section 46 positioned at one end of the multiplexing wave section 44 .
  • the at least two waveguide portions 40 have a first portion 40a into which light is incident and a second portion 40b adjacent to the multiplexing portion 44, and the width of the first portion 40a is equal to the width of the second portion 40b. greater than the width of portion 40b.
  • the light source module 100 of the present disclosure can efficiently cause the light emitted from the light emitting element 20 to enter the waveguide section 40 .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本開示の光源モジュール（１００）は、互いに異なる波長の光を発する第１発光素子（２１）、第２発光素子（２２）および第３発光素子（２３）と、クラッド（３）と、クラッド内に位置するコア（４）と、を備える。コアは、第１導波部（４１）と、第２導波部（４２）と、第３導波部（４３）と、第１導波部、第２導波部および第３導波部のうちの少なくとも２つの導波部が会合する合波部（４４）と、合波部の一端に位置する出射部（４６）とを有する。少なくとも２つの導波部は、光が入射される第１部分（４０ａ）と合波部に隣接する第２部分（４０ｂ）とを有し、第１部分の幅が、第２部分の幅よりも大きい。

Description

光源モジュール
　本開示は、光源モジュールに関する。
　従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。
特開昭６２－１８３４０５号公報
　本開示の光源モジュールは、第１波長の光を発する第１発光素子と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を発する第２発光素子と、前記第１波長および前記第２波長とは異なる第３波長の光を発する第３発光素子と、クラッドと、前記クラッド内に位置するコアと、を備える。前記コアは、前記第１発光素子から発せられた光が伝搬する第１導波部と、前記第２発光素子から発せられた光が伝搬する第２導波部と、前記第３発光素子から発せられた光が伝搬する第３導波部と、前記第１導波部、前記第２導波部および前記第３導波部のうちの少なくとも２つの導波部が会合する合波部と、前記合波部の一端に位置する出射部と、を有する。前記少なくとも２つの導波部は、光が入射される第１部分と、前記合波部に隣接する第２部分とを有し、前記第１部分の幅が、前記第２部分の幅よりも大きい。
本開示の一実施形態に係る光源モジュールを示す分解斜視図である。 図１の光源モジュールの蓋体を省略した斜視図である。 図２の切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩで切断した断面図である。 図１の光源モジュールの平面図である。 図４の切断面線Ｖ－Ｖで切断した端面図である。 図１の光源モジュールの要部を拡大して示す平面図である。 図１の光源モジュールの要部を拡大して示す平面図である。 本開示の一実施形態に係る光源モジュールを示す平面図である。 本開示の一実施形態に係る光源モジュールの変形例を示す平面図である。
　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
　従来、レーザ光を２次元的に走査させることで画像をスクリーン等に投影する表示装置、および該表示装置のための光源モジュールが種々提案されている。特許文献１は、そのような光源モジュールに適用しうるテーパー付導波部を有した、光導波回路を開示している。
　発光素子から発せられた光を導波部に効率よく入射させることができる光源モジュールが求められている。
　以下、添付図面を参照して、本開示の光源モジュールの実施形態について説明する。以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。本開示の光源モジュールは、いずれの方向が上方または下方とされて使用されてもよいものであるが、本明細書では、便宜的に、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を定義するとともに、Ｚ軸方向の正側を上方として、上面または下面等の語を用いるものとする。
　図１は、本開示の一実施形態に係る光源モジュールを示す分解斜視図であり、図２は、図１の光源モジュールの蓋体を省略した斜視図であり、図３は、図２の切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩで切断した断面図であり、図４は、図１の光源モジュールの平面図であり、図５は、図４の切断面線Ｖ－Ｖで切断した端面図であり、図６，７は、図１の光源モジュールの要部を拡大して示す平面図であり、図８は、本開示の一実施形態に係る光源モジュールを示す平面図であり、図９は、本開示の一実施形態に係る光源モジュールの変形例を示す平面図である。図２は、図１とは異なる方向から見た斜視図を示している。図４では、蓋体を省略して図示している。図６では、図４のＡ部を拡大して示しており、図７では、図４のＢ部を拡大して示している。図６，７では、光源モジュールの構成要素のうち、第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子、コアおよび基板以外の構成要素を省略して図示している。図８，９では、光源モジュールの構成要素のうち、第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子、クラッド、コアおよび基板以外の構成要素を省略して図示している。
　本実施形態の光源モジュール１００は、第１発光素子２１と、第２発光素子２２と、第３発光素子２３と、クラッド３と、コア４とを備える。
　第１発光素子２１、第２発光素子２２および第３発光素子２３は、例えば半導体レーザ、発光ダイオード等であってよい。以下の説明においては、第１発光素子２１、第２発光素子２２および第３発光素子２３が、半導体レーザであるとする。また、第１発光素子２１、第２発光素子２２および第３発光素子２３を互いに区別しない場合、それらを発光素子２０と総称することがある。
　第１発光素子２１は、第１波長に発光強度のピークを有する光を発する。第２発光素子２２は、第２波長に発光強度のピークを有する光を発する。第３発光素子２３は、第３波長に発光強度のピークを有する光を発する。第１波長、第２波長および第３波長は、互いに異なっている。
　第２波長は、例えば、第１波長よりも長波長であってもよい。また、第３波長は、例えば、第２波長よりも長波長であってもよい。第１波長は、４００～５００ｎｍ程度の波長領域に位置していてもよい。このような波長領域の光を発する第１発光素子２１としては、青色半導体レーザが挙げられる。第２波長は、５００～６００ｎｍ程度の波長領域に位置していてもよい。このような波長領域の光を発する第２発光素子２２としては、緑色半導体レーザが挙げられる。第３波長は、６００～７００ｎｍ程度の波長領域に位置していてもよい。このような波長領域の光を発する第３発光素子２３としては、赤色半導体レーザが挙げられる。以下においては、第２波長が第１波長よりも長波長であり、かつ第３波長が第２波長よりも長波長である例について説明する。このような例において、第１発光素子２１は青色半導体レーザであり、第２発光素子２２は緑色半導体レーザであり、第３発光素子２３は赤色半導体レーザである。
　第１発光素子２１および第２発光素子２２は、例えば、長さが５００～７００μｍ程度、幅が１００～４００μｍ程度、高さが５０～１５０μｍ程度であってもよい。第３発光素子２３は、例えば、長さが２００～４００μｍ程度、幅が１００～３００μｍ程度、高さが５０～１５０μｍ程度であってもよい。
　光導波層５は、クラッド３およびコア４により構成される。コア４は、例えば図１～５に示すように、クラッド３内に位置している。光源モジュール１００は、基板１を備えていてもよく、この場合、クラッド３は、第１面１ａ上に位置し、コア４は、基板１の第１面１ａに沿って延びるように位置していてもよい。
　基板１は、セラミック材料から成るセラミック配線基板であってもよい。セラミック配線基板で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック質焼結体等が挙げられる。セラミック配線基板には、発光素子２０と外部回路との電気的接続のための接続パッド、内部配線導体、外部接続端子等の導体が配設されていてもよい。なお、セラミック配線基板は、積層体であってもよい。
　基板１は、有機材料から成る有機配線基板であってもよい。有機配線基板は、例えば、プリント配線基板、ビルドアップ配線基板、フレキシブル配線基板等であってもよい。有機配線基板に用いられる有機材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。なお、有機配線基板は、積層体であってもよい。
　基板１は、例えば化合物半導体を用いた基板であってもよい。化合物半導体を用いた基板に用いられる材料としては、例えばシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられる。
　光導波層５は、例えば、石英等のガラスで構成されていてもよく、ポリメチルメタクリレート、フッ素樹脂等の樹脂で構成されていてもよい。光導波層５は、クラッド３およびコア４の両方がガラスまたは樹脂から構成されていてもよく、クラッド３およびコア４の一方がガラスから構成され、他方が樹脂から構成されていてもよい。クラッド３およびコア４において、コア４はクラッド３よりも屈折率が高い。光導波層５は、クラッド３とコア４との屈折率の違いを利用して、コア４を伝搬する光を全反射させる。光導波層５は、屈折率の高い材料で路を形成し、路の周りを屈折率の低い材料で囲むことで、光を屈折率の高いコア４内に閉じ込めることができる。コア４内において、光はコア４とクラッド３との境界で全反射を繰り返しながら、コア４内部を伝搬する。
　クラッド３は、例えば図５に示すように、下部クラッド層３１と上部クラッド層３２とが積層されて構成されていてもよい。コア４は、下部クラッド層３１と上部クラッド層３２との間に延びていてもよい。上部クラッド層３２は、下部クラッド層３１に臨む下面とは反対側の上面が、コア４の形状に対応した突条部３２ａを有していてもよい。
　光導波層５は、クラッド３とコア４との屈折率差が０．０５～０．３０であってもよく、この場合、光導波層５は、マルチモードの光を安定して伝搬することができる。コア４は、高さ方向（Ｚ方向）における長さ（高さ）が一定であってもよい。コア４の高さは、１～５μｍ程度であってもよい。光導波層５は、例えば、半導体素子製造プロセスで用いられるフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術に類似した技術を用いて形成することができる。
　コア４は、第１導波部４１と、第２導波部４２と、第３導波部４３とを含んでいる。第１導波部４１は、第１発光素子２１から発せられた光が伝搬するように構成されている。第１導波部４１は、第１発光素子２１から発せられた光が入射する第１入射面４１ａを有している。第１入射面４１ａは、第１発光素子２１の光出射面に臨んでいる。第２導波部４２は、第２発光素子２２から発せられた光が伝搬するように構成されている。第２導波部４２は、第２発光素子２２から発せられた光が入射する第２入射面４２ａを有している。第２入射面４２ａは、第２発光素子２２の光出射面に臨んでいる。第３導波部４３は、第３発光素子２３から発せられた光が伝搬するように構成されている。第３導波部４３は、第３発光素子２３から発せられた光が入射する第３入射面４３ａを有している。第３入射面４３ａは、第３発光素子２３の光出射面に臨んでいる。以下の説明においては、第１導波部４１、第２導波部４２および第３導波部４３を、導波部４０と総称することがある。
　コア４は、合波部４４および出射部４６をさらに含んでいる。合波部４４では、第１導波部４１、第２導波部４２および第３導波部４３のうちの少なくとも２つが会合する。出射部４６は、合波部４４の一端に位置している。出射部４６は、例えば図１～４に示すように、合波部４４における導波部４０側とは反対側の一端に位置している。発光素子２０から出射された光は、合波部４４で合波された後、出射部４６から外部に出射される。
　合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部の各々は、第１部分である入射部分４０ａおよび第２部分である合波前部分４０ｂを含んでいる。入射部分４０ａは、発光素子から発せられた光（ビームともいう）を入射させる部分である。入射部分４０ａは、幅が一定（すなわち、等幅）であってもよい。また、入射部分４０ａは、長さが５０～６００μｍ程度であってもよい。なお、本明細書において、導波部４０の各部分の長さについて言及する場合、光の伝搬方向に沿った長さを意味しており、導波部４０の各部分の幅について言及する場合、平面視したときの、光の伝搬方向に直交する方向の長さを意味している。
　合波前部分４０ｂは、合波部４４に隣接する部分、すなわち合波部４４に繋がる部分である。合波前部分４０ｂは、合波部４４に会合する直前の部分であってもよく、合波部４４に繋がる面であってもよい。合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部は、合波前部分４０ｂの幅が互いに等しくてもよく、この場合、合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部からの光を合波部４４に均等に入射させることが可能になる。また、合波後のビーム形状を整えるにあたり、合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部における合波前部分４０ｂの幅を互いに異ならせてもよい。
　光源モジュール１００は、入射部分４０ａの幅が合波前部分４０ｂの幅よりも大きい構成とされている。入射部分４０ａの幅は、５～１０μｍ程度であってもよく、７μｍ程度であってもよい。合波前部分４０ｂの幅は、１．５～５μｍ程度であってもよく、３μｍ程度であってもよい。入射部分４０ａの幅を広くすることで、発光素子２０を基板１上に実装する際の、入射部分４０ａの中心軸に直交し、かつ基板１の第１面１ａに沿う方向におけるトレランス（許容誤差）を大きくすることができる。その結果、発光素子２０から発せられた光を少なくとも２つの導波部に効率よく入射させることができる。また、合波前部分４０ｂの幅を狭くすることで、入射部分４０ａに入射されたビームを、スクリーン等への投影に適した形状のビーム（例えば、高いビーム品質のガウシアンビーム等）に整形した後に、合波部４４に入射させることができる。
　合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部の各々は、光の伝搬方向における入射部分４０ａと合波前部分４０ｂとの間に位置する第３部分（テーパー状導波部分ともいう）４０ｃを有していてもよい。テーパー状導波部分４０ｃは、合波前部分４０ｂに向かって幅が漸次減少していてもよい。テーパー状導波部分４０ｃは、入射部分４０ａ側の幅が入射部分４０ａの幅に一致し、合波前部分４０ｂ側の幅が合波前部分４０ｂの幅に一致していてもよい。入射部分４０ａが等幅であり、入射部分４０ａより出射部４６の近くに位置するテーパー状導波部分４０ｃがテーパー状であることで、出射部４６から出射されるビームの形状が、発光素子２０の出射面と導波部４０の入射面との位置ずれによって不安定化するおそれを低減できる。
　また、合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部がテーパー状導波部分４０ｃを有することで、この少なくとも２つの導波部は、光の伝搬方向と直交する面の断面積が漸次減少する。これにより、合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部は、発光素子２０からのビームが入射部分４０ａに入射した際に生じる位相のばらつきを緩和することができるため、位相が揃ったビームを伝搬させることができる。
　合波部４４は、第４部分（テーパー状合波部分ともいう）４４ａを有していてもよい。テーパー状合波部分４４ａは、合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部に隣接していてもよい。テーパー状合波部分４４ａは、出射部４６に向かって幅が漸次減少していてもよい。また、テーパー状合波部分４４ａは、例えば図７に示すように、テーパー状合波部分４４ａの中心軸ＣＡに関して対称な形状を有していてもよい。この場合、合波部４４で会合する少なくとも２つの導波部からの光をテーパー状合波部分４４ａに均等に入射させ、テーパー状合波部分４４ａ効率よく伝搬させることが可能となる。また、テーパー状合波部分４４ａは、光の伝搬方向と直交する面の断面積が漸次減少するため、テーパー状合波部分４４ａに入射したビームの位相のばらつきを緩和することができ、その結果、位相が揃ったビームを伝搬させることができる。
　テーパー状合波部分４４ａは、平面視において、等脚台形状、略等脚台形状等の形状を有していてもよい。テーパー状合波部分４４ａは、導波部４０側の幅が、４～３０μｍ程度であってもよく、６～９μｍ程度であってもよい。テーパー状合波部分４４ａは、出射部４６側の幅が、１．５～５μｍ程度であってもよく、３μｍ程度であってもよい。テーパー状合波部分４４ａは、長さが１００～６００μｍ程度であってもよく、１５０～３５０μｍ程度であってもよい。
　合波部４４は、第５部分（出射前部分ともいう）４４ｂを有していてもよい。出射前部分４４ｂは、テーパー状合波部分４４ａと出射部４６との間に位置していてもよい。出射前部分４４ｂは、幅が一定であってもよい。出射前部分４４ｂが等幅であることで、出射前部分４４ｂがビームの位相を乱してしまうおそれを低減できる。その結果、光源モジュール１００は、スクリーン等への投影に適したビームを出射することが可能となる。出射前部分４４ｂの幅は、１．５～５μｍ程度であってもよく、３μｍ程度であってもよい。
　クラッド３は、例えば図３に示すように、基板１に対向する下面である第２面３ａと、第２面３ａとは反対側の上面である第３面３ｂとを有し、第３面３ｂから第２面３ａにかけて貫通する３つの貫通孔３３を有していてもよい。第１発光素子２１、第２発光素子２２および第３発光素子２３は、例えば図１に示すように、３つの貫通孔３３内にそれぞれ位置していてもよい。この場合、第１～第３発光素子２１，２２，２３の大きさに応じた貫通孔３３とすることで、貫通孔３３の開口を小さくすることができる。そのため、クラッド３の剛性が高いものとなり、クラッド３およびクラッド３内のコア４の歪みを低減することができる。特に、コア４の入射面４１ａ，４２ａ，４３ａが位置する貫通孔３３の内側面の歪みが低減されることで、第１～第３発光素子２１，２２，２３から出射された光を効率よくコア４に入射させることができる。このとき、例えば図４に示すように、貫通孔３３の大きさおよび形状を第１～第３発光素子２１，２２，２３の外形に合うようにしてもよい。貫通孔３３内に第１～第３発光素子２１，２２，２３を配置することで容易に位置決めすることができる。
　貫通孔３３は、素子毎とは限らず、例えば図９に示すように、単一の貫通孔３４であってもよい。第１発光素子２１、第２発光素子２２および第３発光素子２３の全てが単一の貫通孔３４内に位置していてもよい。単一の貫通孔３４の開口は、３つの貫通孔３３の開口を含む形状であってもよい。この場合、発光素子２０を基板１上に実装する際に、発光素子２０が貫通孔３４の開口または内周面に衝突するおそれを低減できるため、発光素子２０の実装工程が容易になる。なお、第１入射面４１ａ、第２入射面４２ａおよび第３入射面４３ａの位置は、素子毎に貫通孔３３を形成する場合と単一の貫通孔３４を形成する場合とで同じ位置とすることができる。なお、素子毎に貫通孔３３を形成する場合には、例えば図８に示すように、貫通孔３３の幅方向（図面のＹ方向）および長さ方向（図面のＸ方向）の少なくとも一方を、発光素子２０よりも大きくしてもよい。これにより、発光素子２０を基板１上に実装する際に、発光素子２０が貫通孔３３の開口または内周面に衝突するおそれを低減できる。また、この場合でも、大きい単一の貫通孔３４に比較して、クラッド３の剛性を高めることができる。
　光源モジュール１００は、例えば図１，３に示すように、蓋体６と、シールリング７と、集光レンズ８とをさらに備えていてもよい。
　蓋体６は、クラッド３の第３面３ｂ上に位置し、第１発光素子２１、第２発光素子２２および第３発光素子２３を覆っている。シールリング７は、蓋体６とクラッド３との間に位置している。シールリング７は、途切れのない環状とされており、平面視において、３つの貫通孔３３の開口を一括して囲んでいる。シールリング７を設けることで、発光素子２０が収容される空間内の気密性が向上する。
　蓋体６は、例えば加熱接合を用いて、クラッドに直接に接合することができるが、その場合、加熱接合時の応力によってクラッド３およびコア４が歪むことで、発光素子２０とコア４との間で光軸ずれが生じるおそれがある。シールリング７で貫通孔３３を囲むことで、貫通孔３３周りの機械的強度を向上させ、クラッド３およびコア４の歪みを低減できる。その結果、発光素子２０とコア４との間の光軸ずれを抑制できる。このような構成は、クラッド３が単一の貫通孔３４を有する場合にも適用され得るものであり、クラッド３およびコア４の歪みの低減の効果はより顕著なものとなる。
　蓋体６は、例えば、石英、ホウケイ酸ガラス、サファイア等のガラス材料で構成されていてもよい。また、蓋体６は、シリコン等の化合物半導体、あるいは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属、またはこれらの金属を含む合金で構成されていてもよい。シールリング７は、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ等の金属、またはこれらの金属を含む合金で構成されていてもよい。シールリング７は、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、めっき等によって、クラッド３の第３面３ｂ上に固定される。蓋体６は、シールリング７と、例えばＡｕ－Ｓｎ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属系ナノ粒子ペースト、またはガラスペースト等の接合材を用いて、熱硬化接合またはレーザ溶接等で接合されていてもよい。
　シールリング７は、クラッド３に設けられるのではなく、蓋体６におけるクラッド３と対向する部分に設けられていてもよい。シールリング７は、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ等の金属、またはこれらの金属を含む合金で構成されていてもよい。シールリング７は、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、めっき等によって、蓋体６に固定されていてもよい。クラッド３は、シールリング７と、例えばＡｕ－Ｓｎ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属系ナノ粒子ペースト、またはガラスペースト等の接合材を用いて、熱硬化接合またはレーザ溶接等で接合されていてもよい。
　シールリング７は、クラッド３および蓋体６の両方に設けられていてもよい。クラッド３と蓋体６のそれぞれに設けられたシールリング７同士は、例えばＡｕ－Ｓｎ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属系ナノ粒子ペースト、またはガラスペースト等の接合材を用いて、熱硬化接合またはレーザ溶接等で接合されていてもよい。なお、シールリング７は必須というものではなく、クラッド３と蓋体６との間を接合して高い気密性が保てれば構わない。
　集光レンズ８は、出射部４６から出射される光の光路上に位置している。集光レンズ８は、出射部４６から出射される光を平行化するように構成されていてもよく、出射部４６から出射される光を集光するように構成されていてもよい。集光レンズ８は、例えば図３に示すように、出射部４６に臨む入射面が平面で、出射面が凸面である平凸レンズであってもよい。
　光源モジュール１００は、発光素子２０に駆動電流を供給するための複数の電極９をさらに備えている。本実施形態では、例えば図１，２，４に示すように、第１発光素子２１、第２発光素子２２および第３発光素子２３の各々に対して、２つの電極９が配設されている。２つの電極９は、基板１の第１面１ａに配設された、２本の平行な帯状配線であってもよい。各帯状配線は、平面視において、一方端部が第１面１ａにおける貫通孔３３の内周面によって囲まれた領域に位置し、他方端部が第１面１ａにおけるクラッド３から露出した領域に位置していてもよい。各帯状配線の一方端部は、発光素子２０の電極（ｐ電極またはｎ電極）に電気的に接続され、各帯状配線の他方端部は、外部の電源供給回路に電気的に接続される。
　本開示は次の実施の形態が可能である。
　本開示の光源モジュール１００は、第１波長の光を発する第１発光素子２１と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を発する第２発光素子２２と、前記第１波長および前記第２波長とは異なる第３波長の光を発する第３発光素子２３と、クラッド３と、前記クラッド３内に位置するコア４と、を備える。前記コア４は、前記第１発光素子２１から発せられた光が伝搬する第１導波部４１と、前記第２発光素子２２から発せられた光が伝搬する第２導波部４２と、前記第３発光素子２３から発せられた光が伝搬する第３導波部４３と、前記第１導波部４１、前記第２導波部４２および前記第３導波部４３のうちの少なくとも２つの導波部４０が会合する合波部４４と、前記合を波部４４の一端に位置する出射部４６と、を有する。前記少なくとも２つの導波部４０は、光が入射される第１部分４０ａと、前記合波部４４に隣接する第２部分４０ｂとを有し、前記第１部分４０ａの幅が、前記第２部分４０ｂの幅よりも大きい。
　本開示の光源モジュール１００は、発光素子２０から発せられた光を導波部４０に効率よく入射させることができる。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
　１００　光源モジュール
　１　　　基板
　１ａ　　一方主面（第１面）
　３　　　クラッド
　３ａ　　下面（第２面）
　３ｂ　　上面（第３面）
　４　　　コア
　５　　　光導波層
　６　　　蓋体
　７　　　シールリング
　８　　　集光レンズ
　９　　　電極
　２０　　発光素子
　２１　　第１発光素子
　２２　　第２発光素子
　２３　　第３発光素子
　３１　　下部クラッド層
　３２　　上部クラッド層
　３２ａ　突条部
　３３，３４　貫通孔
　４０　　導波部
　４０ａ　第１部分（入射部分）
　４０ｂ　第２部分（合波前部分）
　４０ｃ　第３部分（テーパー状導波部分）
　４１　　第１導波部
　４１ａ　第１入射面
　４２　　第２導波部
　４２ａ　第２入射面
　４３　　第３導波部
　４３ａ　第３入射面
　４４　　合波部
　４４ａ　第４部分（テーパー状合波部分）
　４４ｂ　第５部分（出射前部分）
　４６　　出射部

Claims (6)

  1. 　第１波長の光を発する第１発光素子と、
    　前記第１波長とは異なる第２波長の光を発する第２発光素子と、
    　前記第１波長および前記第２波長とは異なる第３波長の光を発する第３発光素子と、
    　クラッドと、
    　前記クラッド内に位置するコアと、を備え、
    　前記コアは、
    　　前記第１発光素子から発せられた光が伝搬する第１導波部と、
    　　前記第２発光素子から発せられた光が伝搬する第２導波部と、
    　　前記第３発光素子から発せられた光が伝搬する第３導波部と、
    　　前記第１導波部、前記第２導波部および前記第３導波部のうちの少なくとも２つの導波部が会合する合波部と、
    　　前記合波部の一端に位置する出射部と、を有し、
    　　前記少なくとも２つの導波部は、光が入射される第１部分と、前記合波部に隣接する第２部分とを有し、前記第１部分の幅が、前記第２部分の幅よりも大きい、光源モジュール。
  2. 　前記少なくとも２つの導波部の前記第１部分は、幅が一定であり、
    　前記少なくとも２つの導波部は、前記第１部分と前記第２部分との間に位置する第３部分を有し、前記第３部分は、前記第２部分に向かって幅が漸次減少する、請求項１に記載の光源モジュール。
  3. 　前記合波部は、前記少なくとも２つの導波部に隣接する第４部分を有し、前記第４部分は、該第４部分の中心軸に関して対称な形状を有するとともに、前記出射部に向かって幅が漸次減少する、請求項２に記載の光源モジュール。
  4. 　前記合波部は、前記第４部分と前記出射部との間に位置する第５部分を有し、前記第５部分は、幅が一定である、請求項３に記載の光源モジュール。
  5. 　第１面を有し、該第１面に前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第３発光素子および前記クラッドが位置している基板と、
    　前記第１面の上方に位置し、前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子を覆う蓋体と、
    　前記出射部から出射される光の光路上に位置する集光レンズと、をさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の光源モジュール。
  6. 　前記クラッドは、前記基板に対向する第２面と、前記第２面とは反対側の第３面とを有するとともに、前記第２面から前記第３面にかけて貫通する３つの貫通孔を有しており、
    　前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子は、前記３つの貫通孔内にそれぞれ位置している、請求項５に記載の光源モジュール。
PCT/JP2022/021443 2021-05-28 2022-05-25 光源モジュール WO2022250092A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/564,408 US20240255686A1 (en) 2021-05-28 2022-05-25 Light source module
EP22811362.7A EP4350401A1 (en) 2021-05-28 2022-05-25 Light source module
JP2023523510A JPWO2022250092A1 (ja) 2021-05-28 2022-05-25
CN202280038118.6A CN117396785A (zh) 2021-05-28 2022-05-25 光源模块

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021090062 2021-05-28
JP2021-090062 2021-05-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022250092A1 true WO2022250092A1 (ja) 2022-12-01

Family

ID=84230128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/021443 WO2022250092A1 (ja) 2021-05-28 2022-05-25 光源モジュール

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240255686A1 (ja)
EP (1) EP4350401A1 (ja)
JP (1) JPWO2022250092A1 (ja)
CN (1) CN117396785A (ja)
TW (1) TW202305484A (ja)
WO (1) WO2022250092A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62183405A (ja) 1986-02-08 1987-08-11 Agency Of Ind Science & Technol テ−パ付光導波回路及びその製造方法
KR20040017539A (ko) * 2002-08-22 2004-02-27 우리로광통신주식회사 3분기형 광 도파로
JP2005070573A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Sony Corp 光導波路、光源モジュール、並びに光情報処理装置
JP2005266657A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Sony Corp 光導波路、光導波路装置及び光情報処理装置
JP2020194071A (ja) * 2019-05-28 2020-12-03 京セラ株式会社 光導波路及びｒｇｂ発光装置
WO2021065948A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 京セラ株式会社 光導波路パッケージおよび発光装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62183405A (ja) 1986-02-08 1987-08-11 Agency Of Ind Science & Technol テ−パ付光導波回路及びその製造方法
KR20040017539A (ko) * 2002-08-22 2004-02-27 우리로광통신주식회사 3분기형 광 도파로
JP2005070573A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Sony Corp 光導波路、光源モジュール、並びに光情報処理装置
JP2005266657A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Sony Corp 光導波路、光導波路装置及び光情報処理装置
JP2020194071A (ja) * 2019-05-28 2020-12-03 京セラ株式会社 光導波路及びｒｇｂ発光装置
WO2021065948A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 京セラ株式会社 光導波路パッケージおよび発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4350401A1 (en) 2024-04-10
US20240255686A1 (en) 2024-08-01
CN117396785A (zh) 2024-01-12
JPWO2022250092A1 (ja) 2022-12-01
TW202305484A (zh) 2023-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4040516A1 (en) Optical waveguide package and light emitting device
WO2021065078A1 (ja) 光導波路パッケージおよび発光装置
JP2018018918A (ja) 発光装置
JP2004179607A (ja) レーザー装置
JP7528213B2 (ja) 光導波路パッケージ、発光装置および投影システム
JP2004012803A (ja) 光伝送用プリント板ユニット及び実装方法
JP2008198716A (ja) 光半導体装置
JP2007266396A (ja) フリップチップ型半導体発光素子、フリップチップ型半導体発光素子の実装方法、フリップチップ型半導体発光素子の実装構造、発光ダイオードランプ
WO2022250092A1 (ja) 光源モジュール
WO2023042461A1 (ja) 半導体発光デバイス
WO2022250118A1 (ja) 光源モジュール
WO2021256421A1 (ja) 半導体発光装置およびそれを備える光源装置
JP6681694B2 (ja) 面発光レーザ素子
WO2023100927A1 (ja) 光導波路パッケージおよび光源モジュール
WO2024203659A1 (ja) 光導波路パッケージおよび光源モジュール
JP2616550B2 (ja) 光モジュール
EP4400879A1 (en) Light-emitting device
JP4054958B2 (ja) 発光装置、光モジュール、表示装置、光伝送装置
EP4398321A1 (en) Optical waveguide package and light-emitting device
US7789573B2 (en) Optoelectronic module
US20220077649A1 (en) Semiconductor light emitting device
JP2021057363A (ja) 発光装置の製造方法及び発光装置
CN115943334A (zh) 光波导封装、发光装置以及投影系统
JP2007123340A (ja) 半導体モジュールの製造方法および配線基板

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22811362

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280038118.6

Country of ref document: CN

Ref document number: 18564408

Country of ref document: US

Ref document number: 2023523510

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022811362

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022811362

Country of ref document: EP

Effective date: 20240102