WO2024085205A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2024085205A1
WO2024085205A1 PCT/JP2023/037794 JP2023037794W WO2024085205A1 WO 2024085205 A1 WO2024085205 A1 WO 2024085205A1 JP 2023037794 W JP2023037794 W JP 2023037794W WO 2024085205 A1 WO2024085205 A1 WO 2024085205A1
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WO
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semiconductor laser
metal layer
submount
emitting device
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/037794
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真弘 西岡
Original Assignee
日亜化学工業株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 日亜化学工業株式会社 filed Critical 日亜化学工業株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0233Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/0234Up-side down mountings, e.g. Flip-chip, epi-side down mountings or junction down mountings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0235Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237Fixing laser chips on mounts by soldering

Definitions

  • the present invention relates to a light-emitting device.
  • Patent Document 1 discloses a submount in which a main conductor layer made of Au, Ag, Cu or Al is formed on an insulating base made of aluminum nitride sintered body, silicon carbide sintered body, diamond, silicon, aluminum oxide sintered body, glass ceramic sintered body, silicon nitride sintered body, quartz, sapphire or cubic boron nitride ceramic, and a barrier layer made of Pt, Pd, Rh, Ru, Ni, Ni-Cr alloy or Ti-W alloy is formed on that, an Au-Sn alloy layer is formed on that, and a Ni layer is further formed on that.
  • Patent Document 1 also describes that such a submount can reduce the possibility of misalignment of the optical semiconductor element.
  • the polarization ratio of the light (laser light) emitted from the light-emitting device be equal to or greater than a specified value.
  • the semiconductor laser element is placed on a submount in a light-emitting device, the material and the manner in which the submount is constructed can affect the polarization ratio of the light emitted from the semiconductor laser element.
  • the light emitting device disclosed in the embodiment includes a first submount having a ceramic substrate containing AlN and a plurality of upper metal layers provided on the upper surface side of the ceramic substrate, and a first semiconductor laser element that is disposed on the upper surface of the first submount and oscillates in TM mode, and the plurality of upper metal layers include one or more first upper metal layers having a metal layer containing at least Ni.
  • a light emitting device that emits light with a good polarization ratio is realized.
  • a light emitting device that emits red light with a polarization ratio value of 100 or more is realized.
  • FIG. 1 is a perspective view of a light emitting device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a top view of the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state before an optical member of the light emitting device according to the embodiment is mounted.
  • FIG. 4 is a top view in the state shown in FIG. 3 .
  • FIG. 2 is a perspective view for explaining each component arranged inside the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a top view in the state shown in FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a top view of the state shown in FIG. 6 with wiring removed.
  • 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 7 .
  • 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a submount according to an embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view of a submount having a structure different from that of the submount according to the embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a state in which a semiconductor laser element is disposed on a submount according to an embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a state in which a semiconductor laser element is disposed on a submount according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an experimental environment in which a polarization ratio measurement experiment was conducted with a semiconductor laser element disposed on a submount.
  • polygons such as triangles and quadrangles are referred to as polygons, including shapes in which the corners have been processed by rounding, chamfering, removing corners, rounding, etc. Furthermore, shapes in which processing has been applied to the middle part of a side, not just the corners (edges), are also referred to as polygons. In other words, shapes that have been partially processed while retaining the base polygon are included in the interpretation of "polygon" described in this specification and claims.
  • directions such as the X direction, Y direction, and Z direction may be indicated using arrows.
  • the directions of these arrows are consistent between multiple drawings relating to the same embodiment.
  • the direction of the arrows marked with X, Y, and Z is the positive direction
  • the opposite direction is the negative direction.
  • a direction with an X at the end of an arrow is both the X direction and the positive direction.
  • a direction that is both the X direction and the positive direction is referred to as the "positive X direction,” and the opposite direction is referred to as the "negative X direction.”
  • component refers to an object that is physically handled as a single unit.
  • An object that is physically handled as a single unit can also be said to be an object that is handled as a single part in the manufacturing process.
  • a “part” refers to an object that does not need to be physically handled as a single unit.
  • “part” is used when referring to a portion of a single component, or when referring to multiple components collectively as a single object.
  • FIGS. 1 to 9 are diagrams for explaining an exemplary embodiment of the light emitting device 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device 1.
  • FIG. 2 is a top view of the light emitting device 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state before an optical member 80 of the light emitting device 1 is mounted.
  • FIG. 4 is a top view in the state of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a perspective view for explaining each component arranged inside the light emitting device 1.
  • FIG. 6 is a top view in the state of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a top view of a state in which the wiring 60 is removed from the state of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the VIII-VIII cross-sectional line in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the IX-IX cross-sectional line in FIG. 7.
  • FIG. 10A is a schematic cross-sectional view of a submount 30.
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view of a submount 99.
  • FIGS. 10C and 10D are schematic cross-sectional views of a state in which a semiconductor laser element 20 is arranged on the submount 30.
  • the light emitting device 1 comprises a number of components. These components include a package 10, one or more semiconductor laser elements 20, one or more submounts 30, one or more reflecting members 40, one or more protective elements 50, a number of wirings 60, and an optical member 80.
  • the light emitting device 1 may include other components.
  • the light emitting device 1 may include a light emitting element such as a light emitting diode or a semiconductor laser element in addition to the one or more semiconductor laser elements 20.
  • the light emitting device 1 may not include some of the components listed here.
  • the package 10 has a base 14, a frame 15, and a lid 17.
  • the package 10 includes, for example, a base member that constitutes the base 14 and the frame 15, and a lid member that constitutes the lid 17.
  • the base member may be formed by joining a mounting member that constitutes the base 14 and a frame member that constitutes the frame 15.
  • the package 10 may include a base member that constitutes the base 14, and a lid member that constitutes the frame 15 and the lid 17.
  • the package 10 has a mounting surface 11D on which other components are arranged.
  • a closed space is formed inside the package 10.
  • the mounting surface 11D is provided in this closed space.
  • This internal space (the closed space formed inside) is a sealed space.
  • this internal space is a space that is sealed in an airtight state in a specified atmosphere.
  • the package 10 has a top surface 11A, a bottom surface 11B, and a mounting surface 11D.
  • the base 14 has the mounting surface 11D.
  • the lid 17 has the top surface 11A, and the base 14 has the bottom surface 11B.
  • the frame 15 surrounds the mounting surface 11D when viewed from above. When viewed from above, the outer edge of the package 10 has a rectangular shape. Note that the outer edge of the package 10 does not have to have a rectangular shape.
  • the base member has one or more step portions 12C.
  • the step portion 12C has an upper surface and an inner side surface that intersects with the upper surface and extends downward from the upper surface.
  • the upper surface of the step portion 12C is located above the mounting surface 11D.
  • One or more wiring patterns are provided on the upper surface of the step portion 12C. These wiring patterns are electrically connected to other wiring patterns of the frame portion 15 via wiring that passes through the inside of the frame portion 15. For example, the wiring pattern provided on the upper surface of the step portion 12C is electrically connected to the wiring pattern provided on the lower surface of the frame portion 15.
  • the main material of the mounting member is a metal or a composite containing a metal.
  • An example of the main material of the mounting member is copper.
  • the main material of the frame member is ceramics. Examples of ceramics that are the main material of the frame member are aluminum nitride, silicon nitride, or aluminum oxide.
  • the main material of the cover member is, for example, quartz, silicon carbide, sapphire, or glass.
  • the main material of the mounting member may be ceramics.
  • the main material of the base member may be ceramics.
  • the main material refers to the material that occupies the largest proportion by weight or volume in the target formation. Note that when the target formation is formed from one material, that material is the main material. In other words, when a material is the main material, it includes the possibility that the proportion of that material could be 100%.
  • the semiconductor laser element 20 has a light emitting surface that emits light.
  • the semiconductor laser element 20 has an upper surface, a lower surface, and multiple side surfaces.
  • the side surfaces of the semiconductor laser element 20 serve as light emitting surfaces.
  • the shape of the upper surface of the semiconductor laser element 20 is a rectangle having long sides and short sides. Note that the shape of the upper surface of the semiconductor laser element 20 does not have to be rectangular.
  • a single-emitter semiconductor laser element can be used for the semiconductor laser element 20.
  • a multi-emitter semiconductor laser element having multiple emitters can be used for the semiconductor laser element 20.
  • a semiconductor laser element having two emitters can be used for the semiconductor laser element 20.
  • a semiconductor laser element that emits red light can be used as the semiconductor laser element 20.
  • a semiconductor laser element that emits green light can be used as the semiconductor laser element 20.
  • a semiconductor laser element that emits blue light can be used as the semiconductor laser element 20.
  • a semiconductor laser element that emits light of another color can be used as the semiconductor laser element 20.
  • blue light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 420 nm to 494 nm.
  • Green light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 495 nm to 570 nm.
  • Red light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 605 nm to 750 nm.
  • the light (laser light) emitted from the semiconductor laser element 20 has a spreading property. Furthermore, the light emitted from the emission end face (light emission surface) of the semiconductor laser element 20 is divergent light.
  • the light emitted from the semiconductor laser element 20 forms an elliptical far-field pattern (hereafter referred to as "FFP") in a plane parallel to the light emission end face.
  • FFP is the shape and light intensity distribution of the emitted light at a position away from the emission end face.
  • the light passing through the center of the elliptical shape of the FFP in other words, the light with the peak intensity in the light intensity distribution of the FFP, is referred to as the light traveling along the optical axis or the light passing through the optical axis.
  • the light having an intensity of 1/e2 or more with respect to the peak intensity value is referred to as the main part of the light.
  • the shape of the FFP of the light emitted from the semiconductor laser element 20 is an ellipse in which the stacking direction is longer than the direction perpendicular to the stacking direction in a plane parallel to the light emission end face.
  • the stacking direction is the direction in which multiple semiconductor layers including the active layer are stacked in the semiconductor laser element 20.
  • the direction perpendicular to the stacking direction can also be called the surface direction of the semiconductor layers.
  • the long axis direction of the elliptical shape of the FFP can also be called the fast axis direction of the semiconductor laser element 20, and the short axis direction can also be called the slow axis direction of the semiconductor laser element 20.
  • the spread angle of light of the semiconductor laser element 20 is defined as the angle at which light with a light intensity of 1/ e2 of the peak light intensity spreads based on the light intensity distribution of the FFP.
  • the spread angle of light can be calculated from the light intensity at half the peak light intensity, for example, in addition to the light intensity at 1/ e2 of the peak light intensity.
  • the term "spread angle of light” when used simply, it refers to the spread angle of light at a light intensity of 1/ e2 of the peak light intensity. It can be said that the spread angle in the fast axis direction is larger than the spread angle in the slow axis direction.
  • the semiconductor laser element 20 can be a semiconductor laser element that includes an active layer made of a GaAs-based material.
  • the semiconductor laser element 20 can also be a semiconductor laser element that includes an active layer made of a GaN-based material.
  • the semiconductor laser element 20 that emits blue light or the semiconductor laser element 20 that emits green light may be a semiconductor laser element that includes an active layer made of a GaN-based material.
  • GaN-based materials include GaN, InGaN, and AlGaN.
  • the semiconductor laser element 20 that emits red light may be a semiconductor laser element that includes an active layer made of a semiconductor of a GaP-based or GaAs-based material.
  • GaAs-based materials include GaAs and AlGaAs.
  • Examples of GaP-based materials include GaP, AlGaP, and AlGaInP.
  • the active layer may be made of a semiconductor that includes As and P, such as GaAsP.
  • the submount 30 has an upper surface and a lower surface.
  • the thickness of the submount 30 is not less than 170 ⁇ m and not more than 500 ⁇ m.
  • the submount 30 has a ceramic substrate 31 and a plurality of metal layers 32.
  • the ceramic substrate 31 has an upper surface and a lower surface.
  • the plurality of metal layers 32 include a plurality of upper metal layers 33A provided on the upper surface side of the submount 30.
  • the plurality of metal layers 32 may also include a plurality of lower metal layers 33B provided on the lower surface side of the submount 30.
  • the plurality of metal layers 32 may constitute the upper surface and the lower surface of the submount 30.
  • the ceramic substrate 31 contains aluminum nitride (AlN).
  • the main material of the ceramic substrate 31 is aluminum nitride.
  • aluminum nitride is a material with relatively excellent heat dissipation properties, and by using this, a submount 30 with good heat dissipation properties can be made.
  • the thickness of the ceramic substrate 31 is 150 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the multiple upper metal layers 33A include one or more upper first metal layers 34A having a metal layer containing at least Ni. Furthermore, the one or more upper first metal layers 34A may include a metal layer containing Au.
  • the thickness of the metal layer containing Ni is 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the one or more upper first metal layers 34A is 1.01 ⁇ m or more and 5.1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the metal layer 32 refers to the thickness in the direction perpendicular to the surface with which the metal layer 32 is in contact.
  • the multiple upper metal layers 33A include an upper second metal layer 35A provided between the ceramic substrate 31 and one or more upper first metal layers 34A.
  • the upper second metal layer 35A is a metal layer containing Cu.
  • the main material of the upper second metal layer 35A is Cu. Note that a metal other than Cu that has excellent heat dissipation properties may be used for the upper second metal layer 35A.
  • the thickness of the upper second metal layer 35A is greater than the thickness of one or more upper first metal layers 34A.
  • the thickness of the upper second metal layer 35A is 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the upper second metal layer 35A is the thickest upper metal layer 33A.
  • the multiple upper metal layers 33A include one or more upper third metal layers 36A having a metal layer 32 containing at least Pt provided on the upper surface side of one or more upper first metal layers 34A on the upper surface side of the ceramic substrate 31.
  • the one or more upper third metal layers 36A may further include a metal layer containing Ti.
  • the one or more upper third metal layers 36A may further include a metal layer containing Au.
  • the one or more upper third metal layers 36A include two metal layers containing Pt, sandwiching a metal layer containing a metal other than Pt.
  • the one or more upper third metal layers 36A have a thickness of 0.5 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less.
  • the multiple upper metal layers 33A include a top metal layer 37A that is disposed at the topmost of the multiple upper metal layers 33A.
  • the top metal layer 37A is a metal layer containing Au or a metal layer containing an AuSn alloy.
  • the thickness of the top metal layer 37A is 0.01 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the top metal layer 37A can form the upper surface of the submount 30.
  • one or more upper first metal layers 34A can be considered to be intermediate metal layers provided between the ceramic substrate 31 and the top metal layer 37A.
  • the upper second metal layer 35A and the upper third metal layer 36A can be considered to be intermediate metal layers provided between the ceramic substrate 31 and the top metal layer 37A.
  • the multiple upper metal layers 33A include a bottom metal layer 38A that is disposed at the lowest of the multiple upper metal layers 33A.
  • the bottom metal layer 38A may be a metal layer containing TiW, a metal layer containing Cu, or a metal layer containing Ni.
  • the thickness of the bottom metal layer 38A is 0.05 ⁇ m or more and 0.15 ⁇ m or less.
  • the multiple lower metal layers 33B include one or more lower first metal layers 34B having a metal layer containing at least Ni. Furthermore, the one or more lower first metal layers 34B may include a metal layer containing Au. Of the one or more lower first metal layers 34B, the thickness of the metal layer containing Ni is 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. The thickness of the one or more lower first metal layers 34B is 1.01 ⁇ m or more and 5.1 ⁇ m or less.
  • the multiple lower metal layers 33B include a lower second metal layer 35B provided between the ceramic substrate 31 and one or more lower first metal layers 34B.
  • the lower second metal layer 35B is a metal layer containing Cu.
  • the main material of the lower second metal layer 35B is Cu. Note that a metal other than Cu that has excellent heat dissipation properties may be used for the lower second metal layer 35B.
  • the thickness of the lower second metal layer 35B is greater than the thickness of one or more lower first metal layers 34B.
  • the thickness of the lower second metal layer 35B is 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the lower second metal layer 35B is the thickest lower metal layer 33B.
  • the multiple lower metal layers 33B do not include a metal layer 32 containing at least Pt that is provided on the lower surface side of one or more lower first metal layers 34B on the lower surface side of the ceramic substrate 31.
  • a metal layer 32 containing at least Pt is not provided on the lower surface side of the ceramic substrate 31.
  • the multiple lower metal layers 33B include a bottom metal layer 37B that is disposed at the lowest of the multiple lower metal layers 33B.
  • the bottom metal layer 37B is a metal layer containing Au or a metal layer containing an AuSn alloy.
  • the thickness of the bottom metal layer 37B is 0.1 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
  • the bottom metal layer 37B can form the lower surface of the submount 30.
  • one or more lower first metal layers 34B can be considered to be intermediate metal layers provided between the ceramic substrate 31 and the bottom metal layer 37B.
  • the lower second metal layer 35B can be considered to be intermediate metal layers provided between the ceramic substrate 31 and the bottom metal layer 37B.
  • the multiple lower metal layers 33B include a top metal layer 38B that is the uppermost of the multiple lower metal layers 33B.
  • the top metal layer 38B may be a metal layer containing TiW, a metal layer containing Cu, or a metal layer containing Ni.
  • the thickness of the top metal layer 38B is 0.05 ⁇ m or more and 0.15 ⁇ m or less.
  • the reflecting member 40 has a light reflecting surface that reflects light.
  • the light reflecting surface is inclined with respect to the bottom surface. In other words, the positional relationship of the light reflecting surface when viewed from the bottom surface is neither vertical nor parallel.
  • a straight line connecting the bottom end and the top end of the light reflecting surface is inclined with respect to the bottom surface of the reflecting member 40.
  • the angle of the light reflecting surface with respect to the bottom surface, or the angle of the straight line connecting the bottom end and the top end of the light reflecting surface with respect to the bottom surface is referred to as the inclination angle of the light reflecting surface.
  • the light reflecting surface is flat and forms a 45 degree inclination angle with respect to the bottom surface of the reflecting member 40.
  • the light reflecting surface does not have to be flat and may be, for example, a curved surface.
  • the inclination angle of the light reflecting surface does not have to be 45 degrees.
  • the reflecting member 40 may be mainly made of glass or metal.
  • the main material may be a material that is resistant to heat, such as quartz or glass such as BK7 (borosilicate glass), or metal such as aluminum.
  • the reflecting member 40 may also be mainly made of Si. If the main material is a reflective material, the light reflecting surface may be formed from the main material. When the light reflecting surface is formed separately from the main material, the light reflecting surface may be formed using, for example, metals such as Ag and Al, or dielectric multilayer films such as Ta 2 O 5 /SiO 2 , TiO 2 /SiO 2 , and Nb 2 O 5 /SiO 2 .
  • the light reflecting surface has a reflectance of 90% or more for the peak wavelength of light irradiated onto the light reflecting surface. This reflectance may also be 95% or more. This reflectance can also be 99% or more. The light reflectance is 100% or less or less than 100%.
  • the protective element 50 is for preventing an excessive current from flowing through a specific element (e.g., the semiconductor laser element 20) and causing the element to be destroyed.
  • An example of the protective element 50 is a Zener diode.
  • the Zener diode may be made of Si.
  • the wiring 60 is a linear conductive material having joints at both ends. The joints at both ends become joints with other components.
  • the wiring 60 is, for example, a metal wire. For example, gold, aluminum, silver, copper, etc. can be used as the metal.
  • the optical member 80 has an upper surface, a lower surface, and side surfaces.
  • the optical member 80 exerts optical effects on the incident light, such as reflection, transmission, and refraction, and optical effects such as focusing, diffusing, and collimating.
  • the optical member 80 may have one or more lens surfaces.
  • the one or more lens surfaces are provided on the upper surface side of the optical member 80. They may also be provided on the lower surface side of the optical member 80.
  • the upper and lower surfaces are flat.
  • the one or more lens surfaces intersect with the upper surface.
  • the one or more lens surfaces are surrounded by the upper surface when viewed from above.
  • the optical member 80 has a rectangular outer shape.
  • the lower surface of the optical member 80 is rectangular.
  • optical member 80 The portion of optical member 80 that overlaps with one or more lens surfaces when viewed from above is the lens portion.
  • the portion that overlaps with the upper surface when viewed from above is the non-lens portion.
  • the lens portion is bisected by an imaginary plane that includes the upper surface, the lens surface side is the lens shaped portion, and the lower surface side is the flat plate shaped portion.
  • the lower surface of the lens portion is a part of the lower surface.
  • the lower surface is made up of the lower surface of the lens portion and the lower surface of the non-lens portion.
  • the optical member 80 shown in the figure has multiple lens surfaces. Furthermore, the multiple lens surfaces are formed in a continuous line in one direction.
  • the optical member 80 has four lens surfaces, and is formed so that the vertices of these four lens surfaces are aligned in a straight line.
  • connection direction the direction in which the multiple lens surfaces are lined up when viewed from above.
  • the length of the multiple lens surfaces in the connection direction is greater than the length in the direction perpendicular to this direction.
  • connection direction is the same as the X direction.
  • the optical member 80 has high translucency.
  • the optical member 80 has high translucency in both the lens portion and the non-lens portion.
  • the optical member 80 as a whole has high translucency.
  • the optical member 80 can be formed using glass such as BK7, for example.
  • the light emitting device 1 including the above-mentioned components
  • one or more semiconductor laser elements 20 are arranged on the mounting surface 11D.
  • the one or more semiconductor laser elements 20 are arranged so that their light emitting surfaces face sideways.
  • the one or more semiconductor laser elements 20 are arranged so that their light emitting surfaces face the same direction.
  • the same direction here includes the case where the rotational deviation of the light emitting surfaces of adjacent semiconductor laser elements 20 on a plane parallel to the mounting surface 11D is within a range of ⁇ 5 degrees.
  • the multiple semiconductor laser elements 20 are arranged side by side in the X direction.
  • one or more submounts 30 are disposed on the mounting surface 11D.
  • One or more semiconductor laser elements 20 are disposed on the upper surface of each of the one or more submounts 30.
  • the one or more semiconductor laser elements 20 include a semiconductor laser element 20 disposed on the mounting surface 11D via the submount 30.
  • One or more semiconductor laser elements 20 can be arranged on one submount 30.
  • one semiconductor laser element 20 is arranged on one submount 30.
  • the one or more semiconductor laser elements 20 include a semiconductor laser element 20 that is arranged on a submount 30 and oscillates in TM mode. This allows the polarization ratio of the light emitted from the semiconductor laser element 20 arranged on the submount 30 to be a good value. This point will be explained in more detail.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view showing the structure of a submount 99 used in a comparative experiment with the submount 30.
  • the submount 99 differs from the submount 30 in that the upper metal layer does not have a metal layer containing Ni. In other words, the submount 99 does not have a structure corresponding to the one or more upper first metal layers 34A in the submount 30.
  • the submount 99 also differs from the submount 30 in that the lower metal layer has a metal layer containing Pt instead of a metal layer containing Ni.
  • the submount 99 uses a metal layer of Ti/Pt/Au as one or more lower first metal layers, whereas the submount 30 uses a metal layer of Ni/Au as one or more lower first metal layers 34B.
  • the parts corresponding to the submount 30 are given the same reference numerals as the submount 30 in FIG. 10A.
  • Tables 1 to 4 show the results of the polarization ratio measurement experiments carried out using the submount 30 and submount 99.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the experimental conditions under which the experimental data in Tables 1 to 4 were obtained.
  • the semiconductor laser element 20 placed on the submount 30 or submount 99, the light emitted from the semiconductor laser element 20 was passed through a collimator lens E1 to be collimated and measured.
  • a collimator lens E1 was used as the polarizer E2
  • a metal film ND filter manufactured by Melles Griot Inc. was used as the ND filter E3
  • a detector photodiode manufactured by Hamamatsu Photonics was used as the detector photodiode E4.
  • the ceramic substrate 31 is a ceramic substrate mainly made of AlN
  • one or more upper first metal layers 34A and one or more lower first metal layers 34B are both 2.5 ⁇ m Ni metal layers and 0.02 ⁇ m Au metal layers
  • the upper second metal layers 35A and lower second metal layers 35B are both Cu metal layers
  • one or more upper third metal layers 36 A is a 0.56 ⁇ m Ti/Pt/Au metal layer and a 0.3 ⁇ m Pt metal layer
  • the top metal layer 37A of the upper metal layer 33A is a 0.05 ⁇ m Au metal layer provided on a 2.5 ⁇ m AuSn metal layer
  • the bottom metal layer 37B of the lower metal layer 33B is a 5 ⁇ m AuSn metal layer
  • the bottom metal layer 38A of the upper metal layer 33A and the top metal layer 38B of the lower metal layer 33B are 0.1 ⁇ m TiW metal layers.
  • the ceramic substrate is a ceramic substrate whose main material is AlN
  • the one or more lower first metal layers 34B are a 0.06 ⁇ m Ti metal layer, a 0.2 ⁇ m Pt metal layer, and a 0.3 ⁇ m Au metal layer
  • the upper second metal layer and the lower second metal layer are both Cu metal layers
  • the one or more upper third metal layers are a 0.56 ⁇ m Ti/Pt/Au metal layer and a 0.3 ⁇ m Pt metal layer
  • the top metal layer of the upper metal layer is a 0.05 ⁇ m Au metal layer provided on a 2.5 ⁇ m AuSn metal layer
  • the bottom metal layer of the lower metal layer is a 5 ⁇ m AuSn metal layer
  • the bottom metal layer of the upper metal layer and the top metal layer of the lower metal layer are 0.1 ⁇ m TiW metal layers.
  • Table 1 shows the results of measuring the polarization ratio (TE/TM) of a semiconductor laser element placed on submount 99 and a semiconductor laser element placed on submount 30, with the thicknesses of the ceramic substrate, upper second metal layer, and lower second metal layer, which form the main thickness of the submount, being uniform. Note that both semiconductor laser elements use semiconductor laser elements that oscillate in TM mode and are manufactured using the same manufacturing process.
  • Table 2 shows the results of measuring the polarization ratio of semiconductor laser elements placed on the submount 30 with the ceramic substrate 31 of the same thickness and the upper second metal layer and the lower second metal layer of different thicknesses. Note that all of the semiconductor laser elements used are semiconductor laser elements that oscillate in TM mode and are manufactured using the same manufacturing process.
  • Table 3 shows the results of measuring the polarization ratio of semiconductor laser elements placed on submount 99 with the same submount thickness and different ceramic substrate thicknesses. Note that all of the semiconductor laser elements used oscillate in TM mode and are manufactured using the same manufacturing process.
  • the amount of change in the polarization ratio due to the thickness of the ceramic substrate is smaller than the amount of change in the polarization ratio due to the difference between submount 30 and submount 99 in the experiment in Table 1.
  • the ceramic substrate 31 has a large effect on the thickness of the submount 30, and a change in the thickness of the ceramic substrate will change the thickness of the submount 30, which can have a large effect on the design of the mounting positions of other components of the light emitting device 1, and therefore the thickness of the ceramic substrate 31 must be determined taking such effects into consideration.
  • Table 4 shows the results of measuring the polarization ratio value when a semiconductor laser element oscillating in TM mode and a semiconductor laser element oscillating in TE mode are arranged on an equivalent submount 30, and the results of measuring the polarization ratio value when a semiconductor laser element oscillating in TM mode and a semiconductor laser element oscillating in TE mode are arranged on an equivalent submount 99.
  • all of the semiconductor laser elements oscillating in TM mode are semiconductor laser elements manufactured in the same manufacturing process
  • all of the semiconductor laser elements oscillating in TE mode are semiconductor laser elements manufactured in the same manufacturing process.
  • both the semiconductor laser element oscillating in TM mode and the semiconductor laser element oscillating in TE mode are semiconductor laser elements that emit red light.
  • the emission peak wavelength of the semiconductor laser element oscillating in TM mode is in the range of 638 nm to 642 nm
  • the emission peak wavelength of the semiconductor laser element oscillating in TE mode is in the range of 638 nm to 642 nm.
  • semiconductor laser elements that oscillate in TM mode have two emitters, while semiconductor laser elements that oscillate in TE mode have one emitter.
  • the submount 99 and submount 30 used in the experiment had a rectangular shape with a long side of 1.6 mm and a short side of 1.2 mm when viewed from above.
  • the semiconductor laser element 20 oscillating in TM mode arranged on these submounts had a rectangular shape with a long side of 1.5 mm and a short side of 0.4 mm when viewed from above.
  • the amount of warping in the long side direction and the amount of warping in the short side direction of the semiconductor laser element 20 arranged on the submount 99 and the submount 30 were measured, the amount of warping in the long side direction was relatively larger for the semiconductor laser element 20 arranged on the submount 30 than for the semiconductor laser element 20 arranged on the submount 99.
  • the amount of warping in the long side direction of the submount 30 was observed to be in the range of 0.4 ⁇ m to 0.9 ⁇ m, and the amount of warping in the long side direction of the submount 99 was observed to be in the range of 0.2 ⁇ m to 0.6 ⁇ m.
  • the amount of warping in the short side direction was relatively smaller for the semiconductor laser element 20 mounted on the submount 30 than for the semiconductor laser element 20 mounted on the submount 99.
  • the amount of warping in the short side direction for the submount 30 was in the range of 0.01 ⁇ m to 0.03 ⁇ m, while the amount of warping in the short side direction for the submount 99 was in the range of 0.03 ⁇ m to 0.05 ⁇ m.
  • the polarization ratio of light emitted from one or more semiconductor laser elements 20 arranged on the submount 30 and oscillating in TM mode is equal to or greater than 100.
  • a polarization ratio of 100 or greater may be required, and a light emitting device 1 that emits light with a good polarization ratio can be realized.
  • the value of this polarization ratio may be a value obtained based on the measurement results obtained by measuring the light emitted from the semiconductor laser elements 20.
  • the polarization ratio of the light emitted from one or more semiconductor laser elements 20 arranged on the submount 30 and oscillating in TM mode is 150 or more.
  • the value of this polarization ratio may be a value obtained by measuring the light emitted from the semiconductor laser element 20 and based on the measurement results.
  • the one or more semiconductor laser elements 20 may include one or more semiconductor laser elements 20 that oscillate in TM mode and one or more semiconductor laser elements 20 that oscillate in TE mode.
  • a semiconductor laser element 20 included in one or more semiconductor laser elements 20 and oscillating in TM mode is referred to as a first semiconductor laser element 20A
  • a semiconductor laser element 20 included in one or more semiconductor laser elements 20 and oscillating in TE mode is referred to as a second semiconductor laser element 20B.
  • the one or more first semiconductor laser elements 20A are each disposed on a submount 30.
  • the one or more second semiconductor laser elements 20B may be disposed on a submount different from the submount 30.
  • the one or more second semiconductor laser elements 20B may include a semiconductor laser element 20 disposed on the submount 99 described above.
  • the one or more second semiconductor laser elements 20B may include a semiconductor laser element 20 disposed on the submount 30.
  • the second semiconductor laser element 20B may be placed on a submount different from the submount 30 because the advantage in terms of polarization ratio of being placed on the submount 30 is smaller than that of the first semiconductor laser element 20A, and therefore due to characteristics different from the polarization ratio (e.g. heat dissipation), it may be placed on a submount different from the submount 30.
  • the advantage in terms of polarization ratio of being placed on the submount 30 is smaller than that of the first semiconductor laser element 20A, and therefore due to characteristics different from the polarization ratio (e.g. heat dissipation), it may be placed on a submount different from the submount 30.
  • the submount on which the first semiconductor laser element 20A is disposed is referred to as the first submount 30A
  • the submount on which the second semiconductor laser element 20B is disposed is referred to as the second submount 30B.
  • the first submount 30A and the second submount 30B are disposed on the mounting surface 11D.
  • the second submount 30B can be a submount that does not contain at least some of the materials contained in the submount 30, or that contains a material different from all of the materials contained in the submount 30.
  • the submount 30 is employed in at least one of the one or more first submounts 30A.
  • the submount 99 can be employed in at least one of the one or more second submounts 30B.
  • the submount 30 may also be employed in at least one of the one or more second submounts 30B.
  • one or more first semiconductor laser elements 20A include a semiconductor laser element 20 that emits red light.
  • This semiconductor laser element 20 can be a semiconductor laser element that includes an active layer made of a GaAs-based material.
  • one or more second semiconductor laser elements 20B include a semiconductor laser element 20 that emits light of a different color than the light emitted from one or more first semiconductor laser elements 20A. At least one second semiconductor laser element 20B emits light of a different color than the light emitted from the first semiconductor laser element 20A.
  • one or more second semiconductor laser elements 20B include a semiconductor laser element 20 that emits blue or green light.
  • This semiconductor laser element 20 can be a semiconductor laser element that includes an active layer made of a GaN-based material.
  • the polarization ratio (TE/TM) of the light emitted from the first semiconductor laser element 20A is smaller than the polarization ratio (TM/TE) of the light emitted from the second semiconductor laser element 20B.
  • the polarization ratio (TM/TE) of the light emitted from the second semiconductor laser element 20B disposed on the second submount 30B, which is the submount 99, is greater than the polarization ratio (TE/TM) of the light emitted from the first semiconductor laser element 20A disposed on the first submount 30A, which is the submount 30.
  • the second semiconductor laser element 20B already has a sufficient polarization ratio, by disposing the first semiconductor laser element 20A on the submount 30, the polarization ratio of the light emitted from each of the one or more semiconductor laser elements 20 in the light emitting device 1 can be made to a good value.
  • the second submount 30B may have a metal layer made of the same material as the upper second metal layer 35A of the first submount 30A, and thicker than the upper second metal layer 35A. This makes it possible to form a second submount 30B with better heat dissipation properties than the first submount 30A, and to employ this in the second semiconductor laser element 20B.
  • the second submount 30B may have a ceramic substrate, a metal layer on the upper side of the ceramic substrate that is made of the same material as the upper second metal layer 35A of the first submount 30A and is thicker than the upper second metal layer 35A, and a metal layer on the lower side of the ceramic substrate that is made of the same material as the lower second metal layer 35B of the first submount 30A and is thicker than the lower second metal layer 35B.
  • the one or more semiconductor laser elements 20 include a first semiconductor laser element 20A that emits red light, a second semiconductor laser element 20B that emits green light, and a second semiconductor laser element 20B that emits blue light.
  • the polarization ratio value of the red light emitted from the light emitting device 1 is 100 or more
  • the polarization ratio value of the green light emitted from the light emitting device 1 is 200 or more
  • the polarization ratio value of the blue light emitted from the light emitting device 1 is 200 or more. In this way, a light emitting device 1 that emits RGB light with a good polarization ratio can be realized.
  • one or more first semiconductor laser elements 20A include a semiconductor laser element 20 having multiple emitters. This semiconductor laser element 20 can emit red light.
  • the one or more first semiconductor laser elements 20A include a semiconductor laser element 20 that is junction-down mounted on the first submount 30A.
  • This semiconductor laser element 20 can emit red light.
  • this semiconductor laser element 20 can have multiple emitters. If the tensile strain caused by the submount 30 affects the polarization ratio, then having multiple emitters when mounted junction-down can increase the area in contact with the submount 30. Therefore, there is a possibility that a difference will occur in the effect of the polarization ratio caused by the submount 30 between a first semiconductor laser element 20A having one emitter and a first semiconductor laser element 20A having multiple emitters.
  • one or more reflective members 40 are disposed in the internal space of the package 10.
  • the one or more reflective members 40 are disposed on the mounting surface 11D.
  • the one or more reflective members 40 have one or more light reflecting surfaces. Light emitted from the one or more semiconductor laser elements 20 is reflected by the one or more light reflecting surfaces.
  • the light reflecting surfaces are inclined at an angle of 45 degrees to the traveling direction of the light passing through the optical axis. The light reflected by the light reflecting surfaces travels upward. The main portions of the multiple lights are irradiated onto the one or more light reflecting surfaces.
  • the reflecting members 40 can be provided in a one-to-one correspondence with the semiconductor laser elements 20. In other words, the same number of reflecting members 40 as the number of semiconductor laser elements 20 are arranged. All reflecting members 40 have the same size and shape.
  • the main portion of light from one semiconductor laser element 20 is irradiated onto the light reflecting surface of one reflecting member 40. Note that the main portions of light from multiple semiconductor laser elements 20 may be irradiated onto the light reflecting surface of one reflecting member 40.
  • the light reflecting surface of the reflecting member 40 reflects 90% or more of the light that is irradiated from the main portion.
  • the light emitting device 1 does not have to have the reflecting member 40. In this case, for example, the light emitting surface of the semiconductor laser element 20 faces upward.
  • the light emitting device 1 can include a plurality of reflecting members 40.
  • the plurality of reflecting members 40 are arranged in the same direction as the plurality of semiconductor laser elements 20 are arranged when viewed from above.
  • the optical axes of the plurality of light beams reflected by one or more light reflecting surfaces are parallel to each other.
  • one or more protective elements 50 are disposed on a base member.
  • the one or more protective elements 50 are disposed on the wiring pattern.
  • the protective elements 50 may be disposed at a position other than the wiring pattern. For example, they may be disposed on the submount 30.
  • the one or more protective elements 50 are electrically connected to the wiring pattern.
  • the protective elements 50 are provided in a one-to-one relationship with an electrical circuit that electrically connects one or more semiconductor laser elements 20.
  • the wiring 60 is joined to the wiring pattern.
  • the light emitting device 1 includes a plurality of wirings 60.
  • the plurality of wirings 60 electrically connect one or a plurality of semiconductor laser elements 20 to the base member.
  • One or more wirings 60 are bonded to each step portion 12C.
  • the wiring 60 electrically connecting the first semiconductor laser element 20A to the base member and the wiring 60 electrically connecting the second semiconductor laser element 20B to the base member are bonded to different step portions 12C.
  • the lid member is disposed on the upper surface of the base member. Furthermore, by joining the lid member to the base member, a closed space surrounded by the base member and the lid member is created. This space is the internal space of the package 10, and is the space in which one or more semiconductor laser elements 20 are disposed.
  • the lid member is translucent to the light emitted from the semiconductor laser element 20. More than 90% of the main portion of the light emitted from the semiconductor laser element 20 passes through the lid member and is emitted to the outside.
  • the light from the first semiconductor laser element 20A emitted from the package 10 has a polarization ratio value of 100 or more.
  • this polarization ratio value may be a value obtained by measuring the light emitted from the semiconductor laser element 20 and the package 10, and based on the measurement results.
  • the optical member 80 is disposed above the lid member.
  • the optical member 80 is bonded to the lid member.
  • the multiple light beams emitted from the lid member are incident on the incident surface of the optical member 80.
  • the light beams incident on the incident surface of the optical member 80 are emitted from the lens surface.
  • the optical member 80 is arranged such that, when viewed from above, each of the one or more lens surfaces overlaps with a different semiconductor laser element 20. A major portion of the light emitted from each of the different semiconductor laser elements 20 is emitted from each of the one or more lens surfaces.
  • One lens surface corresponds to one semiconductor laser element 20, and light from the corresponding semiconductor laser element 20 is emitted from each lens surface.
  • the light from the first semiconductor laser element 20A that is emitted from the optical member 80 has a polarization ratio value of 100 or more.
  • this polarization ratio value may be a value obtained based on the measurement results of measuring the light that is emitted from the semiconductor laser element 20 and the optical member 80. Note that it may be light that passes through the package 10 before entering the optical member 80.
  • the light from the first semiconductor laser element 20A emitted from the light emitting device 1 has a polarization ratio value of 100 or more.
  • the polarization ratio value may be a value obtained by measuring either the light emitted from the semiconductor laser element 20, the light emitted from the package 10, or the light emitted from the optical member 80, and based on the measurement results.
  • the polarization ratio value may be a value obtained by measuring either the light emitted from the semiconductor laser element 20 or the light emitted from the optical member 80, and based on the measurement results.
  • the light-emitting device of the present invention is not strictly limited to the light-emitting device of the embodiments.
  • the present invention can be realized without being limited to the external shape and structure of the light-emitting device disclosed in the embodiments.
  • the present invention can be applied without necessarily having all of the components in a sufficient amount. For example, if some of the components of the light-emitting device disclosed in the embodiments are not described in the claims, the freedom of design by those skilled in the art to substitute, omit, change the shape, change the material, etc. for those some components is recognized, and the invention described in the claims is specified to be applied.
  • a first submount having a ceramic substrate including AlN and a plurality of upper metal layers provided on an upper surface side of the ceramic substrate; a first semiconductor laser element disposed on an upper surface of the first submount and oscillating in a TM mode; Equipped with The plurality of upper metal layers include one or more upper first metal layers having at least a metal layer comprising Ni.
  • the plurality of upper metal layers includes a top metal layer that is provided at the uppermost position among the plurality of upper metal layers; 2.
  • Item 3 3.
  • the uppermost metal layer is a metal layer containing Au or a metal layer containing an AuSn alloy.
  • the plurality of upper metal layers include an upper second metal layer provided on an upper surface side of the ceramic substrate between the ceramic substrate and the one or more upper first metal layers; Item 4.
  • a thickness of the upper second metal layer is greater than a thickness of the one or more upper first metal layers.
  • the light emitting device according to any one of items 1 to 6, further comprising a mounting member having a mounting surface on which the first submount is placed and made mainly of metal or ceramic.
  • (Item 8) 8. The light emitting device according to any one of items 1 to 7, wherein the first semiconductor laser element emits red light.
  • (Item 9) Item 9. The light emitting device according to any one of items 1 to 8, wherein the first semiconductor laser element has a plurality of emitters.
  • (Item 10) 10 The light emitting device according to any one of items 1 to 9, wherein the first semiconductor laser element is junction-down mounted on the first submount.
  • (Item 11) Item 11.
  • the light emitting device according to any one of items 1 to 10, wherein the light from the first semiconductor laser element emitted from the light emitting device has a polarization ratio of 100 or more.
  • (Item 12) A second semiconductor laser element oscillating in TE mode; a second submount on which the second semiconductor laser element is disposed, Item 8. The light emitting device according to item 7, wherein the second submount is disposed on the mounting surface.
  • (Item 13) Item 13. The light emitting device according to item 12, wherein the second semiconductor laser element emits light of a different color than the light emitted from the first semiconductor laser element.
  • Item 14 Item 14.
  • the plurality of lower metal layers include one or more lower first metal layers having at least a metal layer comprising Ni.
  • the plurality of lower metal layers includes a bottom metal layer that is disposed at the lowest position among the plurality of lower metal layers; Item 16.
  • Item 17 Item 17.
  • the plurality of lower metal layers include a lower second metal layer provided on a lower surface side of the ceramic substrate between the ceramic substrate and the one or more lower first metal layers; Item 18.
  • Item 19 Item 19.
  • the light emitting device according to any one of items 15 to 18, further comprising a mounting member having a mounting surface on which the first submount is placed and made mainly of metal or ceramics. (Item 20) 20.
  • the light emitting device according to any one of items 15 to 19, wherein the first semiconductor laser element emits red light.
  • the light-emitting device described in the embodiment can be used in projectors, vehicle headlights, head-mounted displays, lighting, displays, etc.

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Abstract

良好な偏光比の光を出射する発光装置を実現する。AlNを含むセラミックス基板と、セラミックス基板の上面側に設けられる複数の上側金属層と、を有する第1サブマウントと、第1サブマウントの上面に配置され、TMモードで発振する第1半導体レーザ素子と、を備え、複数の上側金属層には、少なくともNiを含む金属層を有する1又は複数の上側第1金属層が含まれる、発光装置。

Description

発光装置
 本発明は、発光装置に関する。
 特許文献1には、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ダイヤモンド、シリコン、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体、窒化珪素質焼結体、石英、サファイアまたは立方晶窒化硼素セラミックスからなる絶縁基体に、Au、Ag、CuまたはAlからなる主導体層を形成し、その上にPt、Pd、Rh、Ru、Ni、Ni-Cr合金またはTi-W合金からなるバリア層を形成し、その上に、Au-Sn合金層を形成し、さらに、その上にNi層を形成するサブマウントが開示されている。また、特許文献1には、このようなサブマウントによって、光半導体素子の位置ずれが生じる可能性を低減させることができると記載されている。
特開2008-34581号公報
 半導体レーザ素子を備える発光装置において、発光装置から出射される光(レーザ光)の偏光比の値が、所定の値以上となることが求められることがある。発光装置において、サブマウント上に半導体レーザ素子が配置される場合、どの材料を用いてどのようにサブマウントを構成するかが、半導体レーザ素子から出射される光の偏光比に影響を与え得る。
 実施形態に開示される発光装置は、AlNを含むセラミックス基板と、前記セラミックス基板の上面側に設けられる複数の上側金属層と、を有する第1サブマウントと、前記第1サブマウントの上面に配置され、TMモードで発振する第1半導体レーザ素子と、を備え、前記複数の上側金属層には、少なくともNiを含む金属層を有する1又は複数の上側第1金属層が含まれる。
 実施形態によって開示される1または複数の発明の少なくとも一つにおいて、良好な偏光比の光を出射する発光装置が実現される。またあるいは、実施形態によって開示される1または複数の発明の少なくとも一つにおいて、偏光比の値が100以上である赤色の光を出射する発光装置が実現される。
実施形態に係る発光装置の斜視図である。 実施形態に係る発光装置の上面図である。 実施形態に係る発光装置の光学部材が実装される前の状態を示す斜視図である。 図3の状態における上面図である。 実施形態に係る発光装置において、内部に配置される各構成要素を説明するための斜視図である。 図5の状態における上面図である。 図6の状態から配線を除いた状態の上面図である。 図7のVIII-VIII断面線における断面図である。 図7のIX-IX断面線における断面図である。 実施形態に係るサブマウントの断面図である。 実施形態に係るサブマウントと異なる構造のサブマウントの断面図である。 実施形態に係るサブマウントに半導体レーザ素子が配置された状態の断面図である。 実施形態に係るサブマウントに半導体レーザ素子が配置された状態の断面図である。 サブマウントに半導体レーザ素子が配置された状態で行った偏光比の測定実験における実験環境の模式図である。
 本明細書または請求の範囲において、三角形や四角形などの多角形に関しては、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶものとする。また、隅(辺の端)に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に、多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本明細書及び請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれるものとする。
 また、多角形に限らず、台形や円形や凹凸など、特定の形状を表す言葉についても同様である。また、その形状を形成する各辺を扱う場合も同様である。つまり、ある辺において、隅や中間部分に加工が施されていたとしても、“辺”の解釈には加工された部分も含まれる。なお、部分的な加工のない“多角形”や“辺”を、加工された形状と区別する場合は“厳密な”を付して、例えば、“厳密な四角形”などと記載するものとする。
 また、本明細書または請求の範囲において、上下(上方/下方)、左右、表裏、前後(前方/後方)、手前と奥などの記載は、相対的な位置、向き、方向などの関係を述べるに過ぎず、使用時における関係と一致していなくてもよい。
 また、図面においてX方向、Y方向、及び、Z方向などの方向を、矢印を用いて示すことがある。この矢印の方向は、同じ実施形態に係る複数の図面間で整合が取られている。また、図面においてX、Y、及び、Zが記されている矢印の方向を正方向、これと反対の方向を負方向とする。例えば、矢印の先にXが記されている方向は、X方向であり、かつ、正方向である。なお、X方向であり、かつ、正方向である方向を、「Xの正方向」と呼ぶものとし、これと反対の方向を「Xの負方向」と呼ぶものとする。Y方向、及び、Z方向についても同様である。
 また、本明細書において、例えば構成要素などを説明するときに「部材」や「部」と記載することがある。「部材」は、物理的に単体で扱う対象を指すものとする。物理的に単体で扱う対象とは、製造の工程で一つの部品として扱われる対象ということもできる。一方で、「部」は、物理的に単体で扱われなくてもよい対象を指すものとする。例えば、1つの部材の一部を部分的に捉えるときや、複数の部材をまとめて一つの対象として捉えるときなどに「部」が用いられる。
 なお、上述の「部材」と「部」の書き分けは、均等論の解釈において権利範囲を意識的に限定するという意思を示すものではない。つまり、請求の範囲において「部材」と記載された構成要素があったとしても、そのことのみを以って、この構成要素を物理的に単体で扱うことが本発明の適用に必要不可欠であると出願人が認識しているわけではない。
 また、本明細書または請求の範囲において、ある構成要素が複数あり、それぞれを区別して表現する場合に、その構成要素の頭に“第1”、“第2”と付記して区別することがある。また、本明細書と請求の範囲とで区別する対象が異なる場合があり得る。そのため、請求の範囲において本明細書と同一の付記がされた構成要素が記載されていても、この構成要素によって特定される対象が、本明細書と請求の範囲との間で一致しないことがあり得る。
 例えば、本明細書において“第1”、“第2”、“第3”と付記されて区別される構成要素があり、本明細書において“第1”及び“第3”が付記された構成要素を請求の範囲に記載する場合に、見易さの観点から請求の範囲においては“第1”、“第2”と付記して構成要素を区別することがある。この場合、請求の範囲において“第1”、“第2”と付記された構成要素はそれぞれ、本明細書において“第1”“第3”と付記された構成要素を指すことになる。なお、このルールの適用対象は構成要素に限らず、その他の対象に対しても、合理的かつ柔軟に適用される。
 以下に、本発明を実施するための形態を説明する。またさらに、図面を参照しながら、本発明を実施するための具体的な形態を説明する。なお、本発明を実施するための形態は、この具体的な形態に限定されない。つまり、図示される実施形態は、本発明が実現される唯一の形態ではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、理解の便宜を図るために誇張していることがある。
 <実施形態>
 実施形態に係る発光装置1を説明する。図1乃至図9は、発光装置1の例示的な一形態を説明するための図面である。図1は、発光装置1の斜視図である。図2は、発光装置1の上面図である。図3は、発光装置1の光学部材80が実装される前の状態を示す斜視図である。図4は、図3の状態における上面図である。図5は、発光装置1の内部に配置される各構成要素を説明するための斜視図である。図6は、図5の状態における上面図である。図7は、図6の状態から配線60を除いた状態の上面図である。図8は、図7のVIII-VIII断面線における断面図である。図9は、図7のIX-IX断面線における断面図である。図10Aは、サブマウント30の模式的な断面図である。図10Bは、サブマウント99の模式的な断面図である。図10C及び図10Dは、サブマウント30に半導体レーザ素子20が配置された状態の模式的な断面図である。
 発光装置1は、複数の構成要素を備えている。この複数の構成要素は、パッケージ10、1または複数の半導体レーザ素子20、1または複数のサブマウント30、1または複数の反射部材40、1または複数の保護素子50、複数の配線60、及び、光学部材80を含む。
 なお、発光装置1は、この他にも構成要素を備えていてよい。例えば、発光装置1は、1または複数の半導体レーザ素子20とは別に、さらに発光ダイオードや半導体レーザ素子などの発光素子を備えていてもよい。また、発光装置1は、ここで挙げた複数の構成要素の一部を備えていなくてもよい。
 まず、各構成要素について説明する。
 (パッケージ10)
 パッケージ10は、基部14と枠部15と蓋部17とを有する。パッケージ10は、例えば、基部14及び枠部15を構成する基部材と、蓋部17を構成する蓋部材とを備える。なお、基部材は、基部14を構成する実装部材と、枠部15を構成する枠部材が接合されて形成されてもよい。あるいは、パッケージ10は、基部14を構成する基部材と、枠部15及び蓋部17を構成する蓋部材とを備えてもよい。
 パッケージ10は、他の構成要素が配置される実装面11Dを有する。パッケージ10は、その内部において閉空間が形成されている。実装面11Dはこの閉空間に設けられる。この内部空間(内部に形成される閉空間)は、封止された空間である。また、この内部空間は、所定の雰囲気で気密された状態で封止された空間である。
 パッケージ10は、最上面11A、最下面11B、及び、実装面11Dを有する。基部14は実装面11Dを有する。また、蓋部17は最上面11Aを有し、基部14は最下面11Bを有する。枠部15は上面視で実装面11Dを囲う。上面視で、パッケージ10の外縁形状は矩形である。なお、パッケージ10の外縁形状は矩形でなくてもよい。
 基部材は、1または複数の段差部12Cを有する。段差部12Cは、上面、及び、上面と交わり上面から下方に延びる内側面、を有する。段差部12Cの上面は、実装面11Dよりも上方に位置する。
 段差部12Cの上面には、1または複数の配線パターンが設けられる。この配線パターンは、枠部15の内部を通る配線を経由して、枠部15の他の配線パターンと電気的に接続する。例えば、段差部12Cの上面に設けられる配線パターンは、枠部15の下面に設けられる配線パターンと電気的に接続する。
 例えば、実装部材の主材料は金属、または、金属を含む複合物である。実装部材の主材料には、例えば銅を挙げることができる。また例えば、枠部材の主材料はセラミックスである。枠部材の主材料となるセラミックスには、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、または、酸化アルミニウムを挙げることができる。蓋部材の主材料は、例えば、石英、炭化ケイ素、サファイア、又は、ガラスのいずれかである。なお、実装部材の主材料はセラミックスであってもよい。例えば、基部14及び枠部15を同じ材料を用いて一体的に形成する場合、基部材の主材料はセラミックスとすることができる。
 ここで、主材料とは、対象となる形成物において、重量または体積が最も多くの割合を占める材料をいうものとする。なお、1つの材料から対象となる形成物が形成される場合には、その材料が主材料である。つまり、ある材料が主材料であるとは、その材料の占める割合が100%となり得ることを含む。
 (半導体レーザ素子20)
 半導体レーザ素子20は、光を出射する光出射面を有する。半導体レーザ素子20は、上面、下面、複数の側面を有する。半導体レーザ素子20の側面が光出射面となる。半導体レーザ素子20の上面の形状は、長辺と短辺を有する矩形である。なお、半導体レーザ素子20の上面の形状は、矩形でなくてもよい。
 半導体レーザ素子20には、シングルエミッタの半導体レーザ素子を採用することができる。またあるいは、半導体レーザ素子20には、エミッタが複数あるマルチエミッタの半導体レーザ素子を採用することもできる。例えば、半導体レーザ素子20には、エミッタの数が2つの半導体レーザ素子を採用することができる。
 半導体レーザ素子20には、例えば、赤色の光を出射する半導体レーザ素子を採用することができる。またあるいは、半導体レーザ素子20には、緑色の光を出射する半導体レーザ素子を採用することができる。またあるいは、半導体レーザ素子20には、青色の光を出射する半導体レーザ素子を採用することができる。またあるいは、半導体レーザ素子20には、その他の色の光を出射する半導体レーザ素子を採用してもよい。
 ここで、青色の光は、その発光ピーク波長が420nm~494nmの範囲内にある光をいうものとする。緑色の光は、その発光ピーク波長が495nm~570nmの範囲内にある光をいうものとする。赤色の光は、その発光ピーク波長が605nm~750nmの範囲内にある光をいうものとする。
 半導体レーザ素子20から出射される光(レーザ光)は拡がりを有する。また、半導体レーザ素子20の出射端面(光出射面)から出射される光は、発散光である。
 半導体レーザ素子20から出射される光は、光の出射端面と平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン(以下「FFP」という。)を形成する。FFPとは、出射端面から離れた位置における出射光の形状や光強度分布である。
 ここで、FFPの楕円形状の中心を通る光、言い換えると、FFPの光強度分布におけるピーク強度の光を、光軸を進む光、あるいは、光軸を通る光と呼ぶものとする。また、FFPの光強度分布において、ピーク強度値に対して1/e以上の強度を有する光を、主要部分の光と呼ぶものとする。
 半導体レーザ素子20から出射される光のFFPの形状は、光の出射端面と平行な面において、積層方向の方が、積層方向に垂直な方向よりも長い楕円形状である。積層方向とは、半導体レーザ素子20において活性層を含む複数の半導体層が積層される方向のことである。積層方向に垂直な方向は、半導体層の面方向ということもできる。また、FFPの楕円形状の長径方向を半導体レーザ素子20の速軸方向、短径方向を半導体レーザ素子20の遅軸方向ということもできる。
 FFPの光強度分布に基づきピーク光強度の1/eの光強度の光が拡がる角度を、半導体レーザ素子20の光の拡がり角とする。光の拡がり角は、ピーク光強度の1/eの光強度の他に、例えば、ピーク光強度の半値の光強度から求められることもある。本明細書の説明において、単に「光の拡がり角」というときは、ピーク光強度の1/eの光強度における光の拡がり角を指すものとする。なお、速軸方向の拡がり角の方が、遅軸方向の拡がり角よりも大きいといえる。
 半導体レーザ素子20は、GaAs系材料で構成された活性層を含む半導体レーザ素子とすることができる。また、半導体レーザ素子20は、GaN系材料で構成された活性層を含む半導体レーザ素子とすることができる。
 例えば、青色の光を発する半導体レーザ素子20、または、緑色の光を発する半導体レーザ素子20として、GaN系材料で構成された活性層を含む半導体レーザ素子が挙げられる。GaN系材料としては、例えば、GaN、InGaN、及びAlGaNなどが挙げられる。赤色の光を発する半導体レーザ素子20として、GaP系、または、GaAs系材料の半導体で構成された活性層を含む半導体レーザ素子が挙げられる。GaAs系材料としては、例えば、GaAs、及びAlGaAsなどが挙げられる。GaP系材料としては、GaP、AlGaP、及びAlGaInPなどが挙げられる。GaAsPなどのAsとPを含む半導体で活性層を構成してもよい。
 (サブマウント30)
 サブマウント30は、上面及び下面を有する。サブマウント30の厚さは、170μm以上500μm以下である。サブマウント30は、セラミックス基板31と、複数の金属層32とを有する。セラミックス基板31は、上面及び下面を有する。複数の金属層32には、サブマウント30の上面側に設けられる、複数の上側金属層33Aが含まれる。また、複数の金属層32には、サブマウント30の下面側に設けられる、複数の下側金属層33Bが含まれ得る。複数の金属層32が、サブマウント30の上面及び下面を構成し得る。
 セラミックス基板31は、窒化アルミニウム(AlN)を含む。セラミックス基板31の主材料は、窒化アルミニウムである。窒化アルミニウムは、セラミックス材料の中で比較的放熱性に優れた材料であるといえ、これを用いることで放熱性の良いサブマウント30を作ることができる。セラミックス基板31の厚さは、150μm以上300μm以下である。
 複数の上側金属層33Aには、少なくともNiを含む金属層を有する、1または複数の上側第1金属層34Aが含まれる。またさらに、1または複数の上側第1金属層34Aには、Auを含む金属層が含まれ得る。
 1または複数の上側第1金属層34Aのうち、Niを含む金属層の厚さは、1μm以上5μm以下である。1または複数の上側第1金属層34Aの厚さは、1.01μm以上5.1μm以下である。なお、金属層32の厚さは、その金属層32が接する面に垂直な方向の厚さをいうものとする。
 複数の上側金属層33Aには、セラミックス基板31と1又は複数の上側第1金属層34Aとの間に設けられる上側第2金属層35Aが含まれる。上側第2金属層35Aは、Cuを含む金属層である。また、上側第2金属層35Aの主材料はCuである。なお、上側第2金属層35Aには、放熱性に優れたCu以外の金属が用いられてもよい。
 上側第2金属層35Aの厚みは、1または複数の上側第1金属層34Aの厚みよりも大きい。上側第2金属層35Aの厚さは、10μm以上100μm以下である。上側第2金属層35Aは、最も厚さの大きい上側金属層33Aである。
 複数の上側金属層33Aには、セラミックス基板31の上面側において、1又は複数の上側第1金属層34Aの上面側に設けられる少なくともPtを含む金属層32を有する1又は複数の上側第3金属層36Aが含まれる。
 1又は複数の上側第3金属層36Aには、さらに、Tiを含む金属層が含まれ得る。1又は複数の上側第3金属層36Aには、さらに、Auを含む金属層が含まれ得る。1又は複数の上側第3金属層36Aには、Pt以外の金属を含む金属層を間に挟んで設けられる、Ptを含む2つの金属層が含まれる。1又は複数の上側第3金属層36Aの厚さは、0.5μm以上1.5μm以下である。
 複数の上側金属層33Aには、複数の上側金属層33Aのうち最も上方に設けられる最上金属層37Aが含まれる。最上金属層37Aは、Auを含む金属層、または、AuSn合金を含む金属層である。最上金属層37Aの厚さは、0.01μm以上5μm以下である。最上金属層37Aは、サブマウント30の上面を構成し得る。
 最上金属層37Aとの関係で、1又は複数の上側第1金属層34Aは、セラミックス基板31と最上金属層37Aの間に設けられる中間金属層といえる。同様に、最上金属層37Aとの関係で、上側第2金属層35A及び上側第3金属層36Aは、セラミックス基板31と最上金属層37Aの間に設けられる中間金属層といえる。
 複数の上側金属層33Aには、複数の上側金属層33Aのうち最も下方に設けられる最下金属層38Aが含まれる。最下金属層38Aには、TiWを含む金属層、Cuを含む金属層、またはNiを含む金属層のうちのいずれかを採用することができる。最下金属層38Aの厚さは、0.05μm以上0.15μm以下である。
 複数の下側金属層33Bには、少なくともNiを含む金属層を有する、1または複数の下側第1金属層34Bが含まれる。またさらに、1または複数の下側第1金属層34Bには、Auを含む金属層が含まれ得る。1または複数の下側第1金属層34Bのうち、Niを含む金属層の厚さは、1μm以上5μm以下である。1または複数の下側第1金属層34Bの厚さは、1.01μm以上5.1μm以下である。
 複数の下側金属層33Bには、セラミックス基板31と1又は複数の下側第1金属層34Bとの間に設けられる下側第2金属層35Bが含まれる。下側第2金属層35Bは、Cuを含む金属層である。また、下側第2金属層35Bの主材料はCuである。なお、下側第2金属層35Bには、放熱性に優れたCu以外の金属が用いられてもよい。
 下側第2金属層35Bの厚みは、1または複数の下側第1金属層34Bの厚みよりも大きい。下側第2金属層35Bの厚さは、10μm以上100μm以下である。下側第2金属層35Bは、最も厚さの大きい下側金属層33Bである。
 複数の下側金属層33Bには、セラミックス基板31の下面側において、1又は複数の下側第1金属層34Bの下面側に設けられる少なくともPtを含む金属層32を含まない。セラミックス基板31の下面側には、少なくともPtを含む金属層32は設けられない。
 複数の下側金属層33Bには、複数の下側金属層33Bのうち最も下方に設けられる最下金属層37Bが含まれる。最下金属層37Bは、Auを含む金属層、または、AuSn合金を含む金属層である。最下金属層37Bの厚さは、0.1μm以上7μm以下である。最下金属層37Bは、サブマウント30の下面を構成し得る。
 最下金属層37Bとの関係で、1又は複数の下側第1金属層34Bは、セラミックス基板31と最下金属層37Bの間に設けられる中間金属層といえる。同様に、最下金属層37Bとの関係で、下側第2金属層35Bは、セラミックス基板31と最下金属層37Bの間に設けられる中間金属層といえる。
 複数の下側金属層33Bには、複数の下側金属層33Bのうち最も上方に設けられる最上金属層38Bが含まれる。最上金属層38Bには、TiWを含む金属層、Cuを含む金属層、またはNiを含む金属層のうちのいずれかを採用することができる。最上金属層38Bの厚さは、0.05μm以上0.15μm以下である。
 (反射部材40)
 反射部材40は、光を反射する光反射面を有する。また、光反射面は、下面に対して傾斜している。つまり、光反射面は、下面からみた配置関係が垂直でも平行でもない。光反射面の下端と上端を結ぶ直線が、反射部材40の下面に対して傾斜している。下面に対する光反射面の角度、あるいは、下面に対する光反射面の下端と上端を結ぶ直線の角度を、光反射面の傾斜角と呼ぶものとする。
 図示される反射部材40において、光反射面は、平面であり、かつ、反射部材40の下面に対して45度の傾斜角を成す。なお、光反射面は平面でなくてもよく、例えば曲面であってもよい。また、光反射面は、その傾斜角が45度でなくてもよい。
 反射部材40は、主材料に、ガラスや金属などを用いることができる。主材料は熱に強い材料がよく、例えば、石英若しくはBK7(硼珪酸ガラス)等のガラス、アルミニウム等の金属を用いることができる。反射部材40は、Siを主材料に用いて形成することもできる。主材料が反射性材料であれば、主材料から光反射面を形成することができる。主材料とは別に光反射面を形成する場合、光反射面は、例えば、Ag、Al等の金属やTa/SiO、TiO/SiO、Nb/SiO等の誘電体多層膜を用いて形成することができる。
 光反射面において、光反射面に照射される光のピーク波長に対する反射率が90%以上である。また、この反射率は95%以上であってもよい。また、この反射率を99%以上とすることもできる。光反射率は、100%以下あるいは100%未満である。
 (保護素子50)
 保護素子50は、特定の素子(例えば半導体レーザ素子20)に過剰な電流が流れて破壊されてしまうことを防ぐためのものである。保護素子50としては、例えば、ツェナーダイオードがあげられる。また、ツェナーダイオードとしては、Siで形成されたものを採用できる。
 (配線60)
 配線60は、両端を接合部とする線状の導電性材料である。両端の接合部は、他の構成要素との接合部分になる。配線60は、例えば、金属のワイヤである。金属には、例えば、金、アルミニウム、銀、銅などを用いることができる。
 (光学部材80)
 光学部材80は、上面と、下面と、側面と、を有する。光学部材80は、入射する光に対して、反射、透過、屈折といった光学作用や、集光、拡散、コリメートといった光学作用を与える。
 光学部材80は、1または複数のレンズ面を有し得る。1または複数のレンズ面は、光学部材80の上面側に設けられる。なお、光学部材80の下面側に設けられてもよい。上面及び下面は平面である。1または複数のレンズ面は、上面と交わる。1または複数のレンズ面は、上面視で上面に囲まれる。上面視で、光学部材80は、矩形の外形を有している。光学部材80の下面は矩形である。
 光学部材80の、上面視で1または複数のレンズ面と重なる部分をレンズ部とする。光学部材80において、上面視で上面と重なる部分を非レンズ部とする。レンズ部を、上面を含む仮想的な平面で二分したときのレンズ面側をレンズ形状部、下面側を平板形状部とする。レンズ部の下面は、下面の一部分である。光学部材80において、下面は、レンズ部の下面及び非レンズ部の下面で構成される。
 図示される光学部材80は、複数のレンズ面を有している。また、複数のレンズ面は、一方向に連なって形成される。光学部材80は、4つのレンズ面を有し、この4つレンズ面の頂点が一直線上に設けられるように形成される。
 ここで、上面視で、複数のレンズ面が並ぶ方向を連結方向というものとする。複数のレンズ面は、上面視で、連結方向の長さが、この方向に垂直な方向の長さよりも大きい。図示される光学部材80において、連結方向は、X方向と同じ方向である。
 光学部材80は、高い透光性を有する。光学部材80は、レンズ部及び非レンズ部のいずれにおいても高い透光性を有する。また、光学部材80は、全体として、高い透光性を有する。光学部材80は、例えば、BK7等のガラスを用いて形成することができる。
 (発光装置1)
 次に、上述した構成要素を備える発光装置1について説明する。
 発光装置1において、1または複数の半導体レーザ素子20が、実装面11Dに配置される。1または複数の半導体レーザ素子20はそれぞれ、その光出射面が側方を向くように配置される。1または複数の半導体レーザ素子20はそれぞれ、その光出射面が同じ方向を向くように配置される。なお、ここでの同じ方向とは、隣り合う半導体レーザ素子20同士の光出射面の、実装面11Dに平行な平面上の回転ずれが、±5度以内の範囲にある場合を含む。図示される発光装置1において、複数の半導体レーザ素子20は、X方向に並べて配置されている。
 発光装置1において、1または複数のサブマウント30が、実装面11Dに配置される。1または複数のサブマウント30の上面には、それぞれ1以上の半導体レーザ素子20が配置される。1または複数の半導体レーザ素子20には、サブマウント30を介して、実装面11Dに配置される半導体レーザ素子20が含まれる。
 1つのサブマウント30に、1以上の半導体レーザ素子20が配置され得る。図示される発光装置1では、1つのサブマウント30に配置される半導体レーザ素子20の数は1つである。
 1または複数の半導体レーザ素子20には、サブマウント30に配置され、TMモードで発振する半導体レーザ素子20が含まれる。これにより、サブマウント30に配置された半導体レーザ素子20から出射される光の偏光比を良好な値とすることができる。この点についてより詳細に説明する。
 図10Bは、サブマウント30との比較実験に用いたサブマウント99の構造を示す断面図である。サブマウント99は、上側金属層においてNiを含む金属層を有していない点でサブマウント30と異なっている。つまり、サブマウント99は、サブマウント30における1または複数の上側第1金属層34Aに相当する構造を有していない。また、サブマウント99は、下側金属層においてNiを含む金属層の代わりにPtを含む金属層が設けられている点でサブマウント30と異なっている。サブマウント99は、サブマウント30が1または複数の下側第1金属層34BとしてNi/Auの金属層を採用しているのに対し、1または複数の下側第1金属層としてTi/Pt/Auの金属層を採用している。なお、図10Bでは、便宜上、サブマウント30に対応する部分に、図10Aのサブマウント30と同じ符号を付している。
 表1乃至表4は、このサブマウント30及びサブマウント99を用いて行った偏光比の測定実験の結果を示している。また、図11は、表1乃至表4の実験データを得たときの実験条件の模式図である。半導体レーザ素子20をサブマウント30またはサブマウント99に配置した状態で、半導体レーザ素子20から出射された光をコリメータレンズE1に通し、コリメート光にして測定を行った。またさらに、偏光比の測定には、偏光子E2として、ソーラボ社製のグランレーザ解石偏光子を、NDフィルタE3として、メレスグリオ株式会社製の金属膜NDフィルタを、検出器フォトダイオードE4として、浜松ホトニクス製の検出器フォトダイオードを使用した。
 なお、実験に用いたサブマウント30において、セラミックス基板31はAlNを主材料とするセラミックス基板であり、1または複数の上側第1金属層34A及び1または複数の下側第1金属層34Bはいずれも2.5μmのNi金属層及び0.02μmのAu金属層であり、上側第2金属層35A及び下側第2金属層35BはいずれもCu金属層であり、1または複数の上側第3金属層36Aは0.56μmのTi/Pt/Au金属層及び0.3μmのPt金属層であり、上側金属層33Aの最上金属層37Aは2.5μmのAuSn金属層の上に設けられた0.05μmのAu金属層であり、下側金属層33Bの最下金属層37Bは5μmのAuSn金属層であり、上側金属層33Aの最下金属層38A及び下側金属層33Bの最上金属層38Bは0.1μmのTiW金属層である。
 また、実験に用いたサブマウント99において、セラミックス基板はAlNを主材料とするセラミックス基板であり、1または複数の下側第1金属層34Bは0.06μmのTi金属層、0.2μmのPt金属層、及び0.3μmのAu金属層であり、上側2金属層及び下側第2金属層はいずれもCu金属層であり、1または複数の上側第3金属層は0.56μmのTi/Pt/Au金属層及び0.3μmのPt金属層であり、上側金属層の最上金属層は2.5μmのAuSn金属層の上に設けられた0.05μmのAu金属層であり、下側金属層の最下金属層は5μmのAuSn金属層であり、上側金属層の最下金属層及び下側金属層の最上金属層は0.1μmのTiW金属層である。
 表1は、サブマウントの主要な厚みとなるセラミックス基板、上側第2金属層、及び、下側第2金属層の厚みを揃えて、サブマウント99に配置した半導体レーザ素子とサブマウント30に配置した半導体レーザ素子の偏光比(TE/TM)を測定した結果を示している。なお、いずれの半導体レーザ素子も、TMモードで発振する、同じ製造工程で製造された半導体レーザ素子を使用している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 このように、表1の実験結果から、サブマウントの厚みを略同等の厚みにして、サブマウント99とサブマウント30を比較すると、サブマウント30の方が偏光比の値が高いことがわかる。この結果から、サブマウント30の上側第1金属層34AにおけるNi金属層32及びAu金属層32が、この偏光比の値の違いに影響していると推察される。また、サブマウント99においても上側金属層にAu金属層が含まれていることからすると、Ni金属層32を有することが偏光比の値の違いに大きく影響しているものと推察される。
 表2は、サブマウント30において、セラミックス基板31の厚みを同等にし、上側第2金属層、及び、下側第2金属層の厚みを変えて、サブマウント30に配置した半導体レーザ素子の偏光比を測定した結果を示している。なお、いずれの半導体レーザ素子も、TMモードで発振する、同じ製造工程で製造された半導体レーザ素子を使用している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 このように、表2の実験結果から、サブマウントにおける上側第2金属層及び下側第2金属層の厚みを変えても、偏光比の値には大きな違いは見られなかったことがわかる。この結果から、サブマウント30の上側第2金属層35A及び下側第2金属層35Bの厚みは、偏光比の値の違いにほとんど影響しないものと推察される。
 表3は、サブマウント99において、サブマウントの厚みを同等にし、セラミックス基板の厚みを変えて、サブマウント99に配置した半導体レーザ素子の偏光比を測定した結果を示している。なお、いずれの半導体レーザ素子も、TMモードで発振する、同じ製造工程で製造された半導体レーザ素子を使用している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 このように、表3の実験結果から、セラミックス基板の厚みが150μmのサブマウント99と、セラミックス基板の厚みが200μmのサブマウント99との間には、偏光比の値には大きな違いは見られなかった。一方で、セラミックス基板の厚みが250μmのサブマウント99は、セラミックス基板の厚みが150μmまたは200μmのサブマウント99のいずれよりも、偏光比の値が高いことがわかる。この結果から、サブマウント30においても、セラミックス基板31の厚みをある程度の大きさにすることで、相対的に偏光比の値を高くすることができるものと推察される。
 ただし、表1と表3を比較するとわかるように、セラミックス基板の厚みによる偏光比の値の変化量は、表1の実験におけるサブマウント30とサブマウント99の違いによる偏光比の値の変化量に比べると小さいといえる。サブマウント30において、セラミックス基板31は、サブマウント30の厚みへの影響が大きく、セラミックス基板の厚みが変わると、サブマウント30の厚みが変わり、発光装置1が備える他の構成要素の実装位置などの設計に大きな影響を与えることがあるため、このような影響も考慮して、セラミックス基板31の厚みを決定する必要がある。
 表4は、同等のサブマウント30において、TMモードで発振する半導体レーザ素子と、TEモードで発振する半導体レーザ素子を配置し、偏光比の値を測定した結果と、同等のサブマウント99において、TMモードで発振する半導体レーザ素子と、TEモードで発振する半導体レーザ素子を配置し、偏光比の値を測定した結果を示している。なお、TMモードで発振する半導体レーザ素子はいずれも、同じ製造工程で製造された半導体レーザ素子であり、TEモードで発振する半導体レーザ素子はいずれも、同じ製造工程で製造された半導体レーザ素子である。また、TMモードで発振する半導体レーザ素子も、TEモードで発振する半導体レーザ素子も、赤色の光を出射する半導体レーザ素子である。具体的に、TMモードで発振する半導体レーザ素子の発光ピーク波長は、638nm以上642nm以下の範囲にあり、TEモードで発振する半導体レーザ素子の発光ピーク波長は、638nm以上642nm以下の範囲にある。また、TMモードで発振する半導体レーザ素子は、エミッタの数が2つであり、TEモードで発振する半導体レーザ素子は、エミッタの数が1つである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 このように、表4の実験結果から、TEモードで発振する半導体レーザ素子では、サブマウント99からサブマウント30に代えても偏光比の値に大きな変化はみられなかったが、TMモードで発振する半導体レーザ素子では、サブマウント99からサブマウント30に代えると偏光比の値に改善効果が見られた。
 実験結果が示すように、サブマウント99からサブマウント30にしたことでTMモードの半導体レーザ素子から出射される光の偏光比が相対的に良好な値となったが、これは、Niを含む金属層を有することで、サブマウント99とサブマウント30の引張歪に変化が生じたことが影響しているのではないかと推察される。
 実験に使用したサブマウント99及びサブマウント30は、上面視でみた外形が、1.6mmの長辺と、1.2mmの短辺を有する矩形となっている。また、これらのサブマウントに配置されるTMモードで発振する半導体レーザ素子20は、上面視でみた外形が、1.5mmの長辺と、0.4mmの短辺を有する矩形となっている。サブマウント99及びサブマウント30に配置した半導体レーザ素子20の長辺方向における反り量と短辺方向の反り量とを測定すると、相対的に、長辺方向の反り量は、サブマウント30に配置された半導体レーザ素子20の方が、サブマウント99に配置された半導体レーザ素子20よりも大きかった。具体的には、サブマウント30の方が0.4μm~0.9μmの範囲で長辺方向の反り量がみられ、サブマウント99の方が0.2μm~0.6μmの範囲で長辺方向の反り量がみられた。また、相対的に、短辺方向の反り量は、サブマウント30に配置された半導体レーザ素子20の方が、サブマウント99に配置された半導体レーザ素子20よりも小さかった。具体的には、サブマウント30の方が0.01μm~0.03μmの範囲で短辺方向の反り量がみられ、サブマウント99の方が0.03μm~0.05μmの範囲で短辺方向の反り量がみられた。
 発光装置1の説明を続ける。
 発光装置1において、サブマウント30に配置され、TMモードで発振する1または複数の半導体レーザ素子20から出射される光の偏光比は100以上である。例えば、この光を画像表示に利用する場合、100以上の偏光比が求められることがあり、良好な偏光比の光を出射する発光装置1を実現することができる。なお、この偏光比の値は、半導体レーザ素子20から出射された光を測定し、この測定結果に基づいて得られる値でよい。
 発光装置1において、サブマウント30に配置され、TMモードで発振する1または複数の半導体レーザ素子20から出射される光の偏光比は150以上である。なお、この偏光比の値は、半導体レーザ素子20から出射された光を測定し、この測定結果に基づいて得られる値でよい。
 1または複数の半導体レーザ素子20には、TMモードで発振する1または複数の半導体レーザ素子20と、TEモードで発振する1または複数の半導体レーザ素子20とが含まれ得る。
 ここで、1または複数の半導体レーザ素子20に含まれTMモードで発振する半導体レーザ素子20を第1半導体レーザ素子20Aと呼び、1または複数の半導体レーザ素子20に含まれTEモードで発振する半導体レーザ素子20を第2半導体レーザ素子20Bと呼ぶものとする。
 1または複数の第1半導体レーザ素子20Aはそれぞれ、サブマウント30に配置される。1または複数の第2半導体レーザ素子20Bは、サブマウント30とは異なるサブマウントに配置され得る。例えば、1または複数の第2半導体レーザ素子20Bには、上述のサブマウント99に配置される半導体レーザ素子20が含まれてよい。また、1または複数の第2半導体レーザ素子20Bには、サブマウント30に配置される半導体レーザ素子20が含まれてよい。
 第2半導体レーザ素子20Bは、サブマウント30に配置されることによる偏光比のメリットが、第1半導体レーザ素子20Aに比べると小さいため、偏光比とは異なる特性(例えば放熱性)から、サブマウント30とは異なるサブマウントに配置されることがあり得る。
 ここで、第1半導体レーザ素子20Aが配置されるサブマウントを第1サブマウント30Aと呼び、第2半導体レーザ素子20Bが配置されるサブマウントを第2サブマウント30Bと呼ぶものとする。
 発光装置1において、第1サブマウント30A及び第2サブマウント30Bは、実装面11Dに配置される。発光装置1において、第2サブマウント30Bは、サブマウント30に含まれる全ての材料の少なくとも一部の材料を含まないか、あるいは、サブマウント30に含まれる全ての材料のいずれとも異なる材料を含むサブマウントとなり得る。
 サブマウント30は、1または複数の第1サブマウント30Aのうちの少なくとも1つの第1サブマウント30Aに採用される。サブマウント99は、1または複数の第2サブマウント30Bのうちの少なくとも1つの第2サブマウント30Bに採用することができる。なお、サブマウント30を、1または複数の第2サブマウント30Bのうちの少なくとも1つの第2サブマウント30Bに採用してもよい。
 発光装置1において、1または複数の第1半導体レーザ素子20Aには、赤色の光を出射する半導体レーザ素子20が含まれる。この半導体レーザ素子20は、GaAs系材料で構成された活性層を含む半導体レーザ素子とすることができる。
 発光装置1において、1または複数の第2半導体レーザ素子20Bには、1または複数の第1半導体レーザ素子20Aから出射される光とは異なる色の光を出射する半導体レーザ素子20が含まれる。少なくとも1つの第2半導体レーザ素子20Bが、第1半導体レーザ素子20Aから出射される光とは異なる色の光を出射する。
 発光装置1において、1または複数の第2半導体レーザ素子20Bには、青色または緑色の光を出射する半導体レーザ素子20が含まれる。この半導体レーザ素子20は、GaN系材料で構成された活性層を含む半導体レーザ素子とすることができる。
 第1半導体レーザ素子20Aから出射される光の偏光比(TE/TM)は、第2半導体レーザ素子20Bから出射される光の偏光比(TM/TE)よりも小さい。
 発光装置1において、サブマウント99である第2サブマウント30Bに配置された第2半導体レーザ素子20Bから出射される光の偏光比(TM/TE)の値は、サブマウント30である第1サブマウント30Aに配置された第1半導体レーザ素子20Aから出射される光の偏光比(TE/TM)よりも大きい。このように、第2半導体レーザ素子20Bは既に十分な偏光比を有しているため、第1半導体レーザ素子20Aをサブマウント30に配置することで、発光装置1において、1または複数の半導体レーザ素子20のそれぞれから出射される光の偏光比を良好な値とすることができる。
 発光装置1において、第2サブマウント30Bは、第1サブマウント30Aの上側第2金属層35Aと同じ材料であって、上側第2金属層35Aよりも厚さの大きな金属層を有してよい。これにより、第1サブマウント30Aよりも放熱性に優れた第2サブマウント30Bを形成し、これを第2半導体レーザ素子20Bに採用することができる。
 発光装置1において第2サブマウント30Bは、セラミックス基板を有し、第1サブマウント30Aの上側第2金属層35Aと同じ材料であって、上側第2金属層35Aよりも厚さの大きな金属層をセラミックス基板の上側に有し、かつ、第1サブマウント30Aの下側第2金属層35Bと同じ材料であって、下側第2金属層35Bよりも厚さの大きな金属層をセラミックス基板の下側に有してよい。これにより、第1サブマウント30Aよりも放熱性に優れた第2サブマウント30Bを形成し、これを第2半導体レーザ素子20Bに採用することができる。
 発光装置1において、1または複数の半導体レーザ素子20には、赤色の光を出射する第1半導体レーザ素子20A、緑色の光を出射する第2半導体レーザ素子20B、及び、青色の光を出射する第2半導体レーザ素子20Bが含まれる。また、発光装置1から出射される赤色の光の偏光比の値は100以上であり、発光装置1から出射される緑色の光の偏光比の値は200以上であり、発光装置1から出射される青色の光の偏光比の値は200以上である。このように、良好な偏光比のRGB光を出射する発光装置1を実現できる。
 発光装置1において、1または複数の第1半導体レーザ素子20Aには、複数のエミッタを有する半導体レーザ素子20が含まれる。この半導体レーザ素子20は、赤色の光を出射し得る。
 発光装置1において、1または複数の第1半導体レーザ素子20Aには、第1サブマウント30Aにジャンクションダウン実装される半導体レーザ素子20が含まれる。この半導体レーザ素子20は、赤色の光を出射し得る。またさらに、この半導体レーザ素子20は、複数のエミッタを有し得る。サブマウント30による引張歪が偏光比に影響するならば、ジャンクションダウン実装するときに複数のエミッタがある方が、サブマウント30と接する面積が大きくなり得る。従って、1つのエミッタを有する第1半導体レーザ素子20Aと、複数のエミッタを有する第1半導体レーザ素子20Aとでは、サブマウント30による偏光比の影響に差が生じる可能性がある。
 発光装置1において、1または複数の反射部材40が、パッケージ10の内部空間に配置される。1または複数の反射部材40は、実装面11Dに配置される。1または複数の反射部材40は、1または複数の光反射面を有している。1または複数の半導体レーザ素子20から出射された光は、1または複数の光反射面により反射される。光反射面は、光軸を通る光の進行方向に対して45度の角度で傾いている。光反射面によって反射された光は上方に進む。1または複数の光反射面には、複数の光の主要部分が照射される。
 反射部材40は半導体レーザ素子20に1対1で設けることができる。つまり、半導体レーザ素子20の数と同数の反射部材40が配置される。いずれの反射部材40も、大きさ及び形状は同じである。1つの反射部材40の光反射面に、1つの半導体レーザ素子20からの主要部分の光が照射される。なお、1つの反射部材40の光反射面に複数の半導体レーザ素子20からの主要部分の光が照射されてもよい。
 反射部材40の光反射面は、照射された主要部分の光の90%以上を反射する。なお、発光装置1は、反射部材40を有していなくてもよい。この場合、例えば、半導体レーザ素子20の光出射面が上面を向く。
 発光装置1は、複数の反射部材40を備えることができる。複数の反射部材40は、上面視で、複数の半導体レーザ素子20が並ぶ方向と同じ方向に並べて配置される。1または複数の光反射面により反射された複数の光の光軸は互いに平行である。
 発光装置1において、1または複数の保護素子50が、基部材に配置される。1または複数の保護素子50は、配線パターンの上に配置される。なお、配線パターン以外の位置に配置されてもよい。例えば、サブマウント30の上に配置することもできる。1または複数の保護素子50は、配線パターンと電気的に接続する。保護素子50は1以上の半導体レーザ素子20を電気的に接続する電気回路に対して、1対1で設けられる。
 発光装置1において、配線60が、配線パターンに接合される。発光装置1は、複数の配線60を備える。複数の配線60は、1または複数の半導体レーザ素子20を基部材に電気的に接続する。
 各段差部12Cに、1または複数の配線60が接合される。第1半導体レーザ素子20Aを基部材に電気的に接続する配線60と、第2半導体レーザ素子20Bを基部材に電気的に接続する配線60とは、異なる段差部12Cに接合される。
 発光装置1において、蓋部材は、基部材の上面に配される。また、蓋部材が基部材に接合されることで、基部材と蓋部材によって囲まれる閉空間が生まれる。この空間は、パッケージ10の内部空間であり、1または複数の半導体レーザ素子20が配される空間である。
 所定の雰囲気下で蓋部材を基部材に接合することで、気密封止された閉空間が作り出される。半導体レーザ素子20が配される空間を気密封止することで、集塵による品質劣化を抑制することができる。蓋部材は、半導体レーザ素子20から出射される光に対して透光性を有する。半導体レーザ素子20から出射された主要部分の光の90%以上が蓋部材を透過して外部へと出射される。
 発光装置1において、パッケージ10から出射される第1半導体レーザ素子20Aからの光は、偏光比の値が100以上である。なお、この偏光比の値は、半導体レーザ素子20から出射され、かつ、パッケージ10から出射された光を測定し、この測定結果に基づいて得られる値でよい。
 光学部材80は蓋部材の上方に配置される。光学部材80は、蓋部材に接合される。蓋部材から出射された複数の光は、光学部材80の入射面に入射する。光学部材80の入射面に入射した光は、レンズ面から出射される。
 光学部材80は、上面視で、1または複数のレンズ面のそれぞれが、互いに異なる半導体レーザ素子20と重なるように配置される。1または複数のレンズ面のそれぞれから、互いに異なる半導体レーザ素子20から出射された主要部分の光が出射される。1のレンズ面に1の半導体レーザ素子20が対応し、各レンズ面から、対応する半導体レーザ素子20からの光が出射される。
 発光装置1において、光学部材80から出射される第1半導体レーザ素子20Aからの光は、偏光比の値が100以上である。なお、この偏光比の値は、半導体レーザ素子20から出射され、かつ、光学部材80から出射された光を測定し、この測定結果に基づいて得られる値でよい。なお、光学部材80に入射する前にパッケージ10を通過する光であってよい。
 発光装置1において、発光装置1から出射される第1半導体レーザ素子20Aからの光は、偏光比の値が100以上である。なお、この偏光比の値は、半導体レーザ素子20から出射された光、パッケージ10から出射された光、あるいは、光学部材80から出射された光のいずれかを測定し、この測定結果に基づいて得られる値でよい。例えば、蓋部17を備えない発光装置1であれば、半導体レーザ素子20から出射された光、あるいは、光学部材80から出射された光のいずれかを測定し、この測定結果に基づいて得られる値でよいといえる。
 以上、本発明に係る実施形態を説明してきたが、本発明に係る発光装置は、実施形態の発光装置に厳密に限定されるものではない。つまり、本発明は、実施形態により開示された発光装置の外形や構造に限定されなければ実現できないものではない。本発明は、全ての構成要素を必要十分に備えることを必須とせずに適用され得るものである。例えば、請求の範囲に、実施形態により開示された発光装置の構成要素の一部が記載されていなかった場合、その一部の構成要素については、代替、省略、形状の変形、材料の変更などの当業者による設計の自由度を認め、その上で請求の範囲に記載された発明が適用されることを特定するものである。
 本明細書でこれまで説明してきた内容を通し、以下の技術事項が開示される。
(項1)
 AlNを含むセラミックス基板と、前記セラミックス基板の上面側に設けられる複数の上側金属層と、を有する第1サブマウントと、
 前記第1サブマウントの上面に配置され、TMモードで発振する第1半導体レーザ素子と、
 を備え、
 前記複数の上側金属層には、少なくともNiを含む金属層を有する1又は複数の上側第1金属層が含まれる、発光装置。
(項2)
 前記複数の上側金属層には、前記複数の上側金属層のうち最も上方に設けられる最上金属層が含まれ、
 前記1又は複数の上側第1金属層は、前記セラミックス基板と前記最上金属層の間に設けられる中間金属層である、項1に記載の発光装置。
(項3)
 前記最上金属層は、Auを含む金属層、または、AuSn合金を含む金属層である、項2に記載の発光装置。
(項4)
 前記複数の上側金属層には、前記セラミックス基板の上面側において、前記セラミックス基板と前記1又は複数の上側第1金属層との間に設けられる上側第2金属層が含まれ、
 前記上側第2金属層の厚みは、前記1又は複数の上側第1金属層の厚みよりも大きい、項1乃至項3のいずれか一項に記載の発光装置。
(項5)
 前記複数の上側金属層には、前記セラミックス基板の上面側において、前記1又は複数の上側第1金属層の上面側に設けられる少なくともPtを含む金属層を有する1又は複数の上側第3金属層が含まれる、項1乃至項4のいずれか一項に記載の発光装置。
(項6)
 前記第1サブマウントは、前記セラミックス基板の下面側に設けられる少なくともNiを含む金属層を有する1又は複数の下側第1金属層と、前記セラミックス基板の下面側において、前記セラミックス基板と前記1又は複数の下側第1金属層との間に設けられる下側第2金属層とを有し、かつ、前記セラミックス基板の下面側には、少なくともPtを含む金属層は設けられない、項1乃至項5のいずれか一項に記載の発光装置。
(項7)
 前記第1サブマウントが配置される実装面を有し、金属またはセラミックスを主材料とする実装部材をさらに備える、項1乃至項6のいずれか一項に記載の発光装置。
(項8)
 前記第1半導体レーザ素子は、赤色の光を出射する、項1乃至項7のいずれか一項に記載の発光装置。
(項9)
 前記第1半導体レーザ素子は、複数のエミッタを有する、項1乃至項8のいずれか一項に記載の発光装置。
(項10)
 前記第1半導体レーザ素子は、前記第1サブマウントに、ジャンクションダウン実装される、項1乃至項9のいずれか一項に記載の発光装置。
(項11)
 前記発光装置から出射される前記第1半導体レーザ素子からの光は、偏光比の値が100以上である、項1乃至項10のいずれか一項に記載の発光装置。
(項12)
 TEモードで発振する第2半導体レーザ素子と、
 前記第2半導体レーザ素子が配置される第2サブマウントと、をさらに備え、
 前記実装面に、前記第2サブマウントが配置される、項7に記載の発光装置。
(項13)
 前記第2半導体レーザ素子は、前記第1半導体レーザ素子から出射される光とは異なる色の光を出射する、項12に記載の発光装置。
(項14)
 前記第2サブマウントは、前記第1サブマウントに含まれる全ての材料の少なくとも一部の材料を含まないか、あるいは、前記第1サブマウントに含まれる全ての材料のいずれとも異なる材料を含む、項12または項13に記載の発光装置。
(項15)
 AlNを含むセラミックス基板と、前記セラミックス基板の下面側に設けられる複数の下側金属層と、を有する第1サブマウントと、
 前記第1サブマウントの上面に配置され、TMモードで発振する第1半導体レーザ素子と、を備え、
 前記複数の下側金属層には、少なくともNiを含む金属層を有する1又は複数の下側第1金属層が含まれる、発光装置。
(項16)
 前記複数の下側金属層には、前記複数の下側金属層のうち最も下方に設けられる最下金属層が含まれ、
 前記1又は複数の下側第1金属層は、前記セラミックス基板と前記最下金属層の間に設けられる中間金属層である項15に記載の発光装置。
(項17)
 前記最下金属層は、AuSn合金を含む金属層である項16に記載の発光装置。
(項18)
 前記複数の下側金属層には、前記セラミックス基板の下面側において、前記セラミックス基板と前記1又は複数の下側第1金属層との間に設けられる下側第2金属層が含まれ、
 前記下側第2金属層の厚みは、前記1又は複数の下側第1金属層の厚みよりも大きい項15乃至項17のいずれか一項に記載の発光装置。
(項19)
 前記第1サブマウントが配置される実装面を有し、金属またはセラミックスを主材料とする実装部材をさらに備える項15乃至項18のいずれか一項に記載の発光装置。
(項20)
 前記第1半導体レーザ素子は、赤色の光を出射する項15乃至項19のいずれか一項に記載の発光装置。
 実施形態に記載の発光装置は、プロジェクタ、車載ヘッドライト、ヘッドマウントディスプレイ、照明、ディスプレイ等に使用することができる。
 1 発光装置
  10 パッケージ
   11A 最上面
   11B 最下面
   11D 実装面
   12C 段差部
   14 基部
   15 枠部
   17 蓋部
  20 半導体レーザ素子
   20A 第1半導体レーザ素子
   20B 第2半導体レーザ素子
  30 サブマウント
   31 セラミックス基板
   32 金属層
    33A 上側金属層
     34A 上側第1金属層
     35A 上側第2金属層
     36A 上側第3金属層
     37A 最上金属層
     38A 最下金属層
    33B 下側金属層
     34B 下側第1金属層
     35B 下側第2金属層
     37B 最下金属層
     38B 最上金属層
   30A 第1サブマウント
   30B 第2サブマウント
  40 反射部材
  50 保護素子
  60 配線
  80 光学部材
  99 サブマウント

Claims (20)

  1.  AlNを含むセラミックス基板と、前記セラミックス基板の上面側に設けられる複数の上側金属層と、を有する第1サブマウントと、
     前記第1サブマウントの上面に配置され、TMモードで発振する第1半導体レーザ素子と、
     を備え、
     前記複数の上側金属層には、少なくともNiを含む金属層を有する1又は複数の上側第1金属層が含まれる、発光装置。
  2.  前記複数の上側金属層には、前記複数の上側金属層のうち最も上方に設けられる最上金属層が含まれ、
     前記1又は複数の上側第1金属層は、前記セラミックス基板と前記最上金属層の間に設けられる中間金属層である、請求項1に記載の発光装置。
  3.  前記最上金属層は、Auを含む金属層、または、AuSn合金を含む金属層である、請求項2に記載の発光装置。
  4.  前記複数の上側金属層には、前記セラミックス基板の上面側において、前記セラミックス基板と前記1又は複数の上側第1金属層との間に設けられる上側第2金属層が含まれ、
     前記上側第2金属層の厚みは、前記1又は複数の上側第1金属層の厚みよりも大きい、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発光装置。
  5.  前記複数の上側金属層には、前記セラミックス基板の上面側において、前記1又は複数の上側第1金属層の上面側に設けられる少なくともPtを含む金属層を有する1又は複数の上側第3金属層が含まれる、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置。
  6.  前記第1サブマウントは、前記セラミックス基板の下面側に設けられる少なくともNiを含む金属層を有する1又は複数の下側第1金属層と、前記セラミックス基板の下面側において、前記セラミックス基板と前記1又は複数の下側第1金属層との間に設けられる下側第2金属層とを有し、かつ、前記セラミックス基板の下面側には、少なくともPtを含む金属層は設けられない、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発光装置。
  7.  前記第1サブマウントが配置される実装面を有し、金属またはセラミックスを主材料とする実装部材をさらに備える、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の発光装置。
  8.  前記第1半導体レーザ素子は、赤色の光を出射する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発光装置。
  9.  前記第1半導体レーザ素子は、複数のエミッタを有する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発光装置。
  10.  前記第1半導体レーザ素子は、前記第1サブマウントに、ジャンクションダウン実装される、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の発光装置。
  11.  前記発光装置から出射される前記第1半導体レーザ素子からの光は、偏光比の値が100以上である、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の発光装置。
  12.  TEモードで発振する第2半導体レーザ素子と、
     前記第2半導体レーザ素子が配置される第2サブマウントと、をさらに備え、
     前記実装面に、前記第2サブマウントが配置される、請求項7に記載の発光装置。
  13.  前記第2半導体レーザ素子は、前記第1半導体レーザ素子から出射される光とは異なる色の光を出射する、請求項12に記載の発光装置。
  14.  前記第2サブマウントは、前記第1サブマウントに含まれる全ての材料の少なくとも一部の材料を含まないか、あるいは、前記第1サブマウントに含まれる全ての材料のいずれとも異なる材料を含む、請求項12または13に記載の発光装置。
  15.  AlNを含むセラミックス基板と、前記セラミックス基板の下面側に設けられる複数の下側金属層と、を有する第1サブマウントと、
     前記第1サブマウントの上面に配置され、TMモードで発振する第1半導体レーザ素子と、
     を備え、
     前記複数の下側金属層には、少なくともNiを含む金属層を有する1又は複数の下側第1金属層が含まれる、発光装置。
  16.  前記複数の下側金属層には、前記複数の下側金属層のうち最も下方に設けられる最下金属層が含まれ、
     前記1又は複数の下側第1金属層は、前記セラミックス基板と前記最下金属層の間に設けられる中間金属層である、請求項15に記載の発光装置。
  17.  前記最下金属層は、AuSn合金を含む金属層である、請求項16に記載の発光装置。
  18.  前記複数の下側金属層には、前記セラミックス基板の下面側において、前記セラミックス基板と前記1又は複数の下側第1金属層との間に設けられる下側第2金属層が含まれ、
     前記下側第2金属層の厚みは、前記1又は複数の下側第1金属層の厚みよりも大きい、請求項15乃至17のいずれか一項に記載の発光装置。
  19.  前記第1サブマウントが配置される実装面を有し、金属またはセラミックスを主材料とする実装部材をさらに備える、請求項15乃至18のいずれか一項に記載の発光装置。
  20.  前記第1半導体レーザ素子は、赤色の光を出射する、請求項15乃至19のいずれか一項に記載の発光装置。
PCT/JP2023/037794 2022-10-20 2023-10-19 発光装置 WO2024085205A1 (ja)

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