JP7659183B2 - レーザ光源 - Google Patents

Description

本開示は、レーザ光源に関する。

半導体レーザ素子を含むレーザ光源は、加工、プロジェクタ、および照明器具などの様々な用途に利用される。そのようなレーザ光源の典型例は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を支持するサブマウントと、半導体レーザ素子から出射される光の広がり角を低減するコリメートレンズとを備える（例えば、特許文献１）。半導体発光素子、サブマウント、およびコリメートレンズがパッケージに収容される場合、半導体発光素子から出射される光が大きく広がる前に、小さいレンズによって出射光をコリメートすることが可能になる。

特開２０００－９８１９０号公報

レンズの光入射面から、レンズを接合する接合材を遠ざけたレーザ光源が求められている。

本開示のレーザ光源は、一実施形態において、上面を有するサブマウントと、前記サブマウントの前記上面に設けられ、レーザ光を出射する端面を有する半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の前記端面に対向して配置されるレンズと、前記サブマウントの前記上面に設けられ、前記レンズを支持する支持部材と、を備え、前記レンズは、前記半導体レーザ素子が発するレーザ光をコリメートするコリメート部を含み、前記支持部材は、前記サブマウントの側方に配置される第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分をつなぎ、上面視において前記半導体レーザ素子の一部に重なる第３部分と、を含み、前記レンズは、接合材を介して前記支持部材の前記第１部分および前記第２部分によって支持される。

また、本開示のレーザ光源は、一実施形態において、上面を有するサブマウントと、前記サブマウントの前記上面に設けられ、レーザ光を出射する端面を有する半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の前記端面に対向して配置されるレンズと、前記サブマウントの前記上面に設けられ、前記レンズを支持する支持部材と、を備え、前記レンズは、前記半導体レーザ素子の前記端面と対向し、前記半導体レーザ素子が発するレーザ光をコリメートするコリメート部と、前記半導体レーザ素子の前記端面と平行な方向に、前記端面から離れるように前記コリメート部から延びる延伸部と、を含み、前記レンズは、少なくとも前記延伸部と前記支持部材との間に接合材が配置されることによって支持される。

本開示によれば、レンズの光入射面から、レンズを接合する接合材を遠ざけたレーザ光源を提供することができる。

図１Ａは、本開示の例示的な実施形態１によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａのレーザ光源の内部の平面構成を模式的に示す図である。 図２Ａは、図１Ａのレーザ光源からパッケージ、リード端子、およびワイヤを省略した構成のより詳細を示す分解斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａのレーザ光源を模式的に示す上面図である。 図２Ｃは、図２Ａのレーザ光源を模式的に示す側面図である。 図２Ｄは、図２Ａのレーザ光源を模式的に示す背面図である。 図２Ｅは、図２Ａのレーザ光源を模式的に示す正面図である。 図３Ａは、実施形態１における支持部材とレンズとの接合方法を説明するための図である。 図３Ｂは、実施形態１における支持部材とレンズとの接合方法を説明するための図である。 図４Ａは、本開示の例示的な実施形態２によるレーザ光源の構成を模式的に示す分解斜視図である 図４Ｂは、図４Ａのレーザ光源を模式的に示す上面図である。 図４Ｃは、図４Ａのレーザ光源を模式的に示す側面図である。 図４Ｄは、図４Ａのレーザ光源を模式的に示す背面図である。 図４Ｅは、図４Ａのレーザ光源を模式的に示す正面図である。 図５Ａは、実施形態２における支持部材とレンズとの接合方法を説明するための図である。 図５Ｂは、実施形態２における支持部材とレンズとの接合方法を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態によるレーザ光源を説明する。複数の図面に表れる同一符号の部分は同一または同等の部分を示す。

さらに以下は、本発明の技術思想を具体化するために例示しているのであって、本発明を以下に限定しない。また、構成要素の寸法、材質、形状、その相対的配置などの記載は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図している。各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、理解を容易にするなどのために誇張している場合がある。

本明細書または特許請求の範囲において、ある構成要素に関し、これに該当す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。本明細書と特許請求の範囲とで区別する対象や観点が異なる場合、本明細書と特許請求の範囲との間で、同一の付記が、同一の対象を指さない場合がある。 図面では、参考のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が模式的に示されている。本明細書において、Ｘ軸の矢印の方向を＋Ｘ方向と称し、その反対の方向を－Ｘ方向と称する。±Ｘ方向を区別しない場合、単にＸ方向と称する。Ｙ軸およびＺ軸についても同様である。また、説明のわかりやすさのため、本明細書または特許請求の範囲では、＋Ｙ方向を「上方」、－Ｙ方向を「下方」、＋Ｚ方向を「前方」、－Ｚ方向を「後方」とも表現する。参照した図面における相対的な方向または位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。

（実施形態１）
本開示に係る一実施形態のレーザ光源は、上面を有するサブマウントと、前記サブマウントの前記上面に設けられ、レーザ光を出射する端面を有する半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の前記端面に対向して配置されるレンズと、前記サブマウントの前記上面に設けられ、前記レンズを支持する支持部材と、を備え、前記レンズは、前記半導体レーザ素子が発するレーザ光をコリメートするコリメート部を含み、前記支持部材は、前記サブマウントの側方に配置される第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分をつなぎ、上面視において前記半導体レーザ素子の一部に重なる第３部分と、を含み、前記レンズは、接合材を介して前記支持部材の前記第１部分および前記第２部分によって支持される。

以上のように構成された本開示のレーザ光源では、レンズの光入射面から、レンズを接合する接合材を遠ざけることができる。

まず、図１Ａから図２Ｅを参照して、本開示の実施形態１によるレーザ光源の例を説明する。

図１Ａは、本開示の例示的な実施形態１によるレーザ光源１００の構成を模式的に示す分解斜視図である。図１Ａに示すレーザ光源１００は、後述するサブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ、およびレンズ４０Ａを最小限の構成として備える。また、それらを収容するパッケージ５０と、パッケージ５０を貫通するリード端子６０と、半導体レーザ素子２０とリード端子６０とを接続し、サブマウント１０とリード端子６０とを接続するワイヤ６０ｗとを備え、レーザ光源１００としてもよい。パッケージ５０は、例えば、蓋体５０Ｌ、基体５０ｂ、および透光窓５０ｗを含む。半導体レーザ素子２０から出射された光がレンズ４０Ａを通過した後に、透光窓５０ｗからパッケージ５０の外部へ取り出される。

図１Ｂは、図１Ａのレーザ光源１００の内部の平面構成を模式的に示す図である。図１Ｂでは、図１Ａに示すパッケージ５０のうち、蓋体５０Ｌの記載が省略されている。基体５０ｂは、内側底面５０ｂｔを含む底板部分と、内側底面５０ｂｔに設けられたステージ５０ｍと、ステージ５０ｍを囲む側壁５０ｓを含む。ステージ５０ｍは、パッケージ５０に収容された各構成要素を支持する。パッケージ５０はこれらの構成要素を気密封止してもよい。これにより、光集塵を低減することができる。光集塵は、エネルギー密度が高いと生じやすい。よって、半導体レーザ素子２０が出射するレーザ光のピーク波長が例えば３５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下のように比較的短波長な場合、パッケージ５０は、半導体レーザ素子２０を気密に封止していることで光集塵を低減することができる。なお、パッケージ５０による気密封止は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の波長にかかわらず行われてもよい。

図１Ｂに示すように、リード端子６０は、ワイヤ６０ｗおよびサブマウント１０を介して半導体レーザ素子２０に電気的に接続されている。リード端子６０によって半導体レーザ素子２０に電流が注入される。リード端子６０は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の出射タイミングおよび出力を調整する外部回路に電気的に接続されている。図１Ｂに示す例では、リード端子６０のうち、一方が半導体レーザ素子２０の上面に形成された金属膜に３本のワイヤ６０ｗを介して電気的に接続され、他方が、サブマウント１０の上面に形成された金属膜に３本のワイヤ６０ｗを介して電気的に接続されている。ワイヤ６０ｗの本数は３本である必要はなく、１本または２本でもよいし、４本以上でもよい。

図２Ａは、図１Ａのレーザ光源１００からパッケージ５０、リード端子６０、およびワイヤ６０ｗを省略した構成のより詳細を示す分解斜視図である。図２Ａに示すレーザ光源１００Ａは、サブマウント１０と、半導体レーザ素子２０と、支持部材３０Ａと、レンズ４０Ａとを備える。図２Ａでは、支持部材３０Ａとレンズ４０Ａとが分離された状態で記載されているが、実際にはこれらは接合されている。図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅは、それぞれ、図２Ａのレーザ光源１００Ａを模式的に示す上面図、側面図、背面図、および正面図である。図２Ｅに示す正面図では、説明をわかりやすくするために、レンズ４０Ａよりも－Ｚ方向側に位置する構成要素も実線によって示している。図２Ｅに示す破線の楕円は、レンズ４０Ａのうち、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光が入射する光入射面を表す。図２Ｅに示す黒い点は、レンズ４０Ａの重心を表す。

以下に、各構成要素を説明する。各構成要素の材料およびサイズなどの詳細については後述する。

サブマウント１０は、図２Ａに示すようにＸＺ平面に対して平行である上面１０ｓ１、およびレンズ４０Ａの側に位置する前方面１０ｓ２を有する。サブマウント１０は、さらに、図２Ｂに示すように互いに反対側に位置する２つの側面１０ｓ３を有し、図２Ｃに示すように上面１０ｓ１とは反対側の下面１０ｓ４を有する。上面１０ｓ１の法線方向は＋Ｙ方向である。本明細書では、上面１０ｓ１の法線方向から見ることを「上面視」と称する。

半導体レーザ素子２０は、図２Ａに示すように、サブマウント１０の上面１０ｓ１に直接設けられている。図２Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０は、Ｚ方向に延びる直方体である。半導体レーザ素子２０は、Ｚ方向に交差する２つの端面のうち、レンズ４０Ａの側に端面２０ｅを有する。端面２０ｅはＸ方向に沿って延びる矩形形状を有する。半導体レーザ素子２０は、端面２０ｅから＋Ｚ方向にレーザ光を出射する。レーザ光は、＋Ｚ方向に進行するにつれてＹＺ平面およびＸＺ平面において異なる速さで広がる。レーザ光は、ＹＺ平面において相対的に速く広がり、ＸＺ平面において相対的に遅く広がる。

半導体レーザ素子２０は、Ｙ方向に沿って、ｎ型基板、ｎ型クラッド層、活性層、およびｐ型クラッド層がこの順に積層された半導体積層構造を含む。ｎ型およびｐ型は逆であってもよい。Ｚ方向に交差する活性層の２つの端面のうち、前方端面、すなわち端面２０ｅからレーザ光が出射される。図２Ａに示す例において、半導体レーザ素子２０は、半導体積層構造においてｎ型基板よりも活性層がサブマウント１０に近い、いわゆるフェイスダウンの状態で実装されている。駆動時に活性層で発する熱を効率的にサブマウント１０に伝えることができるフェイスダウン実装では、図２Ａに示すように、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅをサブマウント１０の前方面１０ｓ２よりも突出させることにより、サブマウント１０と半導体レーザ素子２０との接合に用いられる接合材が端面２０ｅに這い上がることを抑制できる。また、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅをサブマウント１０の前方面１０ｓ２よりも突出させることにより、端面２０ｅから出射されるレーザ光の一部がサブマウント１０により反射されることを抑制することができる。半導体レーザ素子２０は、半導体積層構造において発光層よりもｎ型基板がサブマウント１０に近い、いわゆるフェイスアップの状態で実装されてもよい。

支持部材３０Ａは、図２Ａに示すように、サブマウント１０の上面１０ｓ１に設けられている。支持部材３０Ａは、サブマウント１０の側方に配置される第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２を含む。また、支持部材３０Ａは、図２Ａに示すように第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２をつなぎ、図２Ｂに示すように上面視において半導体レーザ素子２０の一部に重なる第３部分３０Ａ３を含む。第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の各々は、図２Ｄに示すように、サブマウント１０の側面１０ｓ３に部分的に対向する面を有する。第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２は、図２Ａに示すように、接合材３２を介してレンズ４０Ａを支持する。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｄ、および図２Ｅに示す一点鎖線は、第１部分３０Ａ１と第３部分３０Ａ３との境界、および第２部分３０Ａ２と第３部分３０Ａ３との境界を表す。実施形態１に係るレーザ光源１００において、第１部分３０Ａ１、第２部分３０Ａ２、および第３部分３０Ａ３は一体的に形成されている。これにより、支持部材３０Ａの機械強度を向上させることができる。また、支持部材３０Ａは、第１部分３０Ａ１、第２部分３０Ａ２、および第３部分３０Ａ３を別々に形成し、それらを接合してもよい。支持部材３０Ａは図２Ｄおよび図２Ｅに示すように左右対称のブリッジ形状を有し、サブマウント１０の上面１０ｓ１に設けられた半導体レーザ素子２０を跨ぐように配置されている。よって、支持部材３０Ａは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の進行を妨げない。駆動時に半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光で接合材３２は照射されないので、レーザ光を外部に効率よく取り出すことができる。また、接合材３２によって、ビームパターンが乱されることを抑制することができる。また、半導体レーザ素子２０はサブマウント１０の上面１０ｓ１に設けられているので、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱をサブマウント１０に効率的に伝えることができる。

半導体レーザ素子２０のフェイスダウン実装において、接合材３２が配置される第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の接合面は、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅよりも前方に位置する。半導体レーザ素子２０の端面２０ｅは、サブマウント１０の前方面１０ｓ２よりも前方に位置する。第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の接合面は半導体レーザ素子２０の端面２０ｅよりも前方に位置するので、レンズ４０Ａが半導体レーザ素子２０の端面２０ｅに接触することを抑制できる。

半導体レーザ素子２０のフェイスアップ実装において、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅは、サブマウント１０の前方面１０ｓ２を含む平面上に位置していてもよいし、サブマウント１０の前方面１０ｓ２よりも後方に位置していてもよい。この場合、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の接合面がサブマウント１０の前方面１０ｓ２を含む平面上に位置していても、レンズ４０Ａが半導体レーザ素子２０の端面２０ｅに接触することを抑制できる。

図２Ｄおよび図２Ｅに示すように、第３部分３０Ａ３は、サブマウント１０の上面１０ｓ１に接合されている一方、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２は、サブマウント１０の上面１０ｓ１に接合されていない。第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２をつなぐ第３部分３０Ａ３がサブマウント１０の上面１０ｓ１に接合されているので、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２は、レンズ４０Ａを安定的に支持することができる。第１部分３０Ａ１とサブマウント１０との間、および第２部分３０Ａ２とサブマウント１０との間には隙間が空いている。隙間が空いていることにより、第１部分３０Ａ１と第２部分３０Ａ２とが互いに対向する面のＸ方向におけるサイズが、サブマウント１０のＸ方向におけるサイズよりも大きくなる。その結果、支持部材３０Ａの第３部分３０Ａ３をサブマウント１０の上面１０ｓ１の上に配置しやすくなる。

図２Ｃに示すように、第１部分３０Ａ１は底面３０ＡＳ１を有する。底面３０ＡＳ１は、サブマウント１０の上面１０ｓ１よりも下方に位置し、かつサブマウント１０の下面１０ｓ４よりも上方に位置する。第２部分３０Ａ２の底面についても同様である。そのような構成により、レーザ光源１００Ａを他の部材上に実装する場合、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２はその実装の妨げにはならない。例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなパッケージ５０に実装する場合に、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２はその実装の妨げにはならない。

サブマウント１０の上面１０ｓ１の法線方向において、第１部分３０Ａ１のサイズは、レンズ４０Ａのサイズよりも大きい。第１部分３０Ａ１の底面３０ＡＳ１は、レンズ４０Ａの光軸（図２Ｃの点線）を含む平面であって、底面３０ＡＳ１に対して平行な平面よりも下方に位置する。第２部分３０Ａ２のＹ方向におけるサイズおよび底面についても同様である。これにより、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の各々とレンズ４０Ａとの接合面が広くなり、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２によってレンズ４０Ａを安定的に支持することができる。

レンズ４０Ａは、図２Ａに示すように、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅに対向して配置されている。レンズ４０Ａは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光をコリメートするコリメート部を有する。図２Ａに示す例において、レンズ４０Ａは、ＹＺ平面において曲率を有し、Ｘ方向に沿って一様に延びるコリメート部を有する。当該コリメート部は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の速軸方向をコリメートする。図２Ａに示す例とは異なり、レンズ４０Ａは、レーザ光が通過する部分にコリメート部を有し、それ以外の部分に例えば平板部を有していてもよい。本明細書において、「コリメートする」とは、レーザ光を平行光にすることだけではなく、レーザ光の広がり角を低減することも意味する。

レンズ４０Ａは、その後方の光軸上に焦点を有する。焦点で発せられ、レンズ４０Ａに入射する光は、コリメートされて前方に向けて出射される。半導体レーザ素子２０の端面２０ｅの中心は、レンズ４０Ａの焦点にほぼ一致する。レンズ４０Ａの光軸は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の光軸にほぼ一致する。

支持部材３０Ａでレンズ４０Ａを支持することにより、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅと、レンズ４０Ａの端面に対向する面との距離を短くすることができる。これにより、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光が大きく広がる前に、レンズ４０Ａによってその広がりを低減することができる。その結果、小型のレーザ光源１００Ａを実現することができる。

なお、用途によっては、レンズ４０Ａは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光を集光してもよい。

第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２とレンズ４０Ａとは、接合材３２を介して接合される。第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の各々には、第１金属膜３０ｍが設けられ得る。同様に、レンズ４０Ａのうち、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２に対向する面には、第２金属膜４０ｍが設けられ得る。Ｚ方向において、第１金属膜３０ｍ、接合材３２、および第２金属膜４０ｍはこの順に並び、これらは第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の各々とレンズ４０Ａとの間に位置する。第１金属膜３０ｍおよび第２金属膜４０ｍにより、接合材３２を介した支持部材３０Ａとレンズ４０Ａとの接合において、両者の接合強度を向上させることができる。

図２Ｅに示すように、レンズ４０Ａの重心（黒い点）は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の光軸方向から見た平面視において、すなわち＋Ｚ方向側から見て、Ｘ方向において、接合材３２が配置される２つの接合面の間に位置する。レンズ４０Ａの重心は、さらに、＋Ｚ方向側から見て、Ｙ方向において、各接合面の上辺および下辺のうち、下辺よりも高い位置にあり、上辺よりも低い位置にある。レンズ４０Ａの重心をこのような位置とすることにより、レンズ４０Ａを支持部材３０Ａによって安定的に支持することができる。

接合材３２の厚さが減少しても、Ｙ軸方向に関して、レーザの発光点と、レンズの中心と、接合材の中心とを合わせることで、レーザ光の光軸ずれを抑制できる。

次に、各構成要素の材料およびサイズを説明する。

［サブマウント１０］
サブマウント１０は、例えば直方体であり得る。サブマウント１０の一部または全体は、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、アルミナ、ＣｕＷ、Ｃｕ、Ｃｕ／ＡｌＮ／Ｃｕの積層構造、および金属マトリクス複合材料（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｃｓ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ：ＭＭＣ）からなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。ＭＭＣは、例えば、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｌからなる群から選択される少なくとも１つとダイヤモンドを含む。あるいは、サブマウント１０の一部または全体は、他の一般的な材料から形成されていてもよい。セラミックの熱伝導率は、例えば１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上８００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下であり得る。そのような熱伝導率により、サブマウント１０は、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱を効率的にパッケージ５０に伝えることができる。サブマウントの熱膨張率は、例えば２×１０^－６［１／Ｋ］以上２×１０^－５［１／Ｋ］以下であり得る。そのような熱膨張率により、サブマウント１０の上に半導体レーザ素子２０を接合材で接合させる場合に加えられる熱によってサブマウント１０が変形することを抑制できる。サブマウント１０のＸ方向におけるサイズは、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｙ方向におけるサイズは、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、Ｚ方向におけるサイズは、例えば１ｍｍ以上６ｍｍ以下である。

サブマウント１０の上面１０ｓ１および下面１０ｓ４には、めっき加工を施すことにより、厚さが例えば０．５μｍ以上１０μｍ以下である金属膜が形成されていてもよい。サブマウント１０の上面１０ｓ１に形成される金属膜は、サブマウント１０と半導体レーザ素子２０とを接合材で接合する際、および半導体レーザ素子２０に電力を供給する際に役立つ。サブマウント１０の下面１０ｓ４に形成される金属膜は、図１Ｂに示すようにサブマウント１０と基体５０ｂのステージ５０ｍとを接合材で接合する際に役立つ。

［半導体レーザ素子２０］
半導体レーザ素子２０は、可視領域における紫色、青色、緑色もしくは赤色のレーザ光、または不可視領域における赤外もしくは紫外のレーザ光を出射し得る。紫色の発光ピーク波長は、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。青色光の発光ピーク波長は、４２０ｎｍより大きく４９５ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、４４０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。緑色光の発光ピーク波長は、４９５ｎｍより大きく５７０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。紫色、青色および緑色のレーザ光を出射するレーザダイオードとしては、窒化物半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体材料としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。赤色光の発光ピーク波長は、６０５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、６１０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。赤色のレーザ光を出射するレーザダイオードとしては、例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系およびＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。

半導体レーザ素子２０のＸ方向におけるサイズは例えば５０μｍ以上５００μｍ以下であり、Ｙ方向におけるサイズは例えば２０μｍ以上１５０μｍ以下であり、Ｚ方向におけるサイズは例えば５０μｍ以上４ｍｍ以下であり得る。フェイスダウン実装において、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅとサブマウント１０の前方面１０ｓ２とのＺ方向における距離は、例えば２μｍ以上５０μｍ以下であり得る。

半導体レーザ素子２０の上面および下面の各々には、電極が設けられている。半導体レーザ素子２０の前述した半導体積層構造のうち、ｐ型クラッド層に電気的に接続された電極を「ｐ側電極」と称し、ｎ型基板に電気的に接続された電極を「ｎ側電極」と称する。ｐ側電極とｎ側電極とに電圧を印加して閾値以上の電流を流すことにより、半導体レーザ素子２０は、端面２０ｅからレーザ光を出射する。レーザ光は広がりを有し、端面２０ｅに対して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、端面２０ｅ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。この光強度分布において、ビーム中心の光強度のピークパワーに対して１／ｅ^２以上の強度を有する光を、主要部分の光とする。ｅは自然対数の底である。

半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光のＦＦＰの形状は楕円形状である。当該楕円形状のうち、長軸は、半導体積層構造の積層方向に対して平行であり、短軸は、端面２０ｅが延びる方向に対して平行である。端面２０ｅが延びる方向をＦＦＰの水平方向、積層方向をＦＦＰの垂直方向とする。

また、ＦＦＰの光強度分布に基づいて、光強度分布の半値全幅に相当する角度を、その半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の広がり角とする。ＦＦＰのうち、垂直方向および水平方向の軸は、それぞれ速軸および遅軸と呼ばれている。

［支持部材３０Ａ］
支持部材３０Ａは、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＣｕＷ、アルミナ、ガラス、およびＳｉからなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。あるいは、支持部材３０Ａは、例えば、コバール（ｋｏｖａｒ）などの合金から形成され得る。コバールは、主成分である鉄にニッケルおよびコバルトを加えた合金である。また、支持部材３０Ａは、ジルコニアなどのセラミックから形成され得る。支持部材３０Ａの第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の各々のＸ方向におけるサイズは、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、Ｙ方向におけるサイズは、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向におけるサイズは、例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。支持部材３０Ａの第３部分３０Ａ３のＸ方向における最大のサイズは、０．６ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｙ方向における最大のサイズは、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向におけるサイズは、例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。

支持部材３０Ａの第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２のうち、レンズ４０Ａに対向する面には、例えば、めっき加工または蒸着などを施すことにより、第１金属膜３０ｍが形成される。第１金属膜３０ｍは、単層で設けられてもよく、複数層で設けられてもよい。第１金属膜３０ｍの最表面に、例えばＣｒまたはＡｕなどの層が設けられていればよい。第１金属膜３０ｍが複数層で形成される場合、下地層として、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉなどを、中間層として、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｔなどの層を設けてもよい。

支持部材３０Ａの熱伝導率は、レンズ４０Ａの熱伝導率よりも高く、サブマウント１０の熱伝導率以下である。このような熱伝導率の大小関係により、接合材３２に加えられた熱が支持部材３０Ａを介してサブマウント１０に放熱しやすくなり、レンズ４０Ａの熱による劣化を抑制することができる。したがって、後述するレンズ４０Ａを支持部材３０Ａに接合する工程の際に、レンズ４０Ａを歩留まりよく支持部材３０Ａに接合することができる。

［接合材３２］
接合材３２は、例えば焼結が可能な材料から形成され得る。焼結では、金属の粒子または金属の粉末を当該金属の融点よりも低い温度で加熱して焼き固めることにより、部材同士が接合される。焼結温度は、粒子を組成する金属の融点よりも低く、例えば１２０℃以上３００℃以下であり得る。焼結温度が接合材の接合温度に相当する。

焼結が可能な材料は、例えば、Ａｇ粒子、Ｃｕ粒子、Ａｕ粒子、およびその他の貴金属粒子からなる群から選択される少なくとも１種類の金属粒子と、有機バインダとを含む金属ペーストであり得る。有機バインダを含む金属ペーストは柔軟性を有するので、支持部材３０Ａとレンズ４０Ａとの接合の際、レンズ４０Ａの位置を微調整することができる。

レンズ４０Ａの位置を微調整する必要がないのであれば、接合材３２は、はんだ付けまたはろう付けが可能な材料から形成されていてもよい。はんだ付けまたはろう付けでは、はんだ材またはろう材を昇温によって溶融し、降温によって固化させることにより、部材同士が接合される。はんだ材の溶融温度は、例えば１８０℃以上３００℃以下であり得る。ろう材の溶融温度は、例えば５００℃以上９００℃以下であり得る。はんだ材またはろう材の溶融温度が接合材の接合温度に相当する。

はんだ付けが可能な接合材は、例えばＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＳｎＡｇＣｕからなる群から選択される少なくとも１つのはんだ材であり得る。ろう付けが可能な接合材は、例えば、金ろう材、錫ろう材、および銀ろう材からなる群から選択される少なくとも１つのろう材であり得る。

接合材３２の厚さは、例えば１μｍ以上３０μｍ以下であり得る。これにより、接合強度を高めることができる。また、接合を短時間で終えることができる。

［レンズ４０Ａ］
レンズ４０Ａは、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、および透光性セラミックからなる群から選択される少なくとも１つの透光性材料から形成され得る。あるいは、レンズ４０Ａは、他の一般的なレンズ材料から形成され得る。レンズ４０Ａのうち、支持部材３０Ａの第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２に対向する面には、例えば、めっき加工、蒸着などを施すことにより、第２金属膜４０ｍが形成される。第２金属膜４０ｍの材料は、例えば第１金属膜３０ｍの材料と同じであり得る。

レンズ４０ＡのＸ方向におけるサイズは、例えば、支持部材３０ＡのＸ方向における最大のサイズに等しくてもよいし、支持部材３０ＡのＸ方向における最大のサイズよりも大きくてもよいし小さくてもよい。ただし、レンズ４０ＡのＸ方向におけるサイズは、支持部材３０Ａの第１部分３０Ａ１と第２部分３０Ａ２とが互いに対向する面のＸ方向における距離よりも大きい。レンズ４０ＡのＹ方向における最大のサイズは、例えば０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向における最大のサイズは、例えば０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり得る。

［パッケージ５０］
パッケージ５０に含まれる基体５０ｂのうち、内側底面５０ｂｔを含む底板部分は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｗ、およびＣｕＭｏからなる群から選択される少なくとも１つを含む金属から形成され得る。当該金属は高い熱伝導率を有し、そのような金属から形成された底板部分は、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱を外部に効率的に伝えることができる。パッケージ５０に含まれる基体５０ｂのうち、側壁５０ｓは、サブマウント１０、半導体レーザ素子２０、支持部材３０Ａ、およびレンズ４０Ａを囲む。当該側壁５０ｓは、例えばコバールから形成され得る。

基体５０ｂの内側底面５０ｂｔに設けられるステージ５０ｍにより、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅと透光窓５０ｗとの高さを合わせることができる。ステージ５０ｍは、基体５０ｂの内側底面５０ｂｔを含む底板部分と同じ材料から形成され得る。あるいは、ステージ５０ｍは、基体５０ｂの内側底面５０ｂｔの少なくとも一部が突出した部分であり得る。

パッケージ５０に含まれる蓋体５０Ｌは、基体５０ｂと同じ材料から形成されてもよいし、異なる材料から形成されてもよい。パッケージ５０に含まれる透光窓５０ｗの材料は、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、および透光性セラミックからなる群から選択される少なくとも１つの透光性材料から形成され得る。あるいは、透光窓５０ｗは、他の一般的なレンズ材料から形成され得る。

［リード端子６０］
リード端子６０は、例えばＦｅ－Ｎｉ合金、またはＣｕ合金のような導電性材料から形成され得る。ワイヤ６０ｗは、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびＡｌからなる群から選択される少なくとも１つの金属から形成され得る。

次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、支持部材３０Ａとレンズ４０Ａとの接合方法の一例を説明する。接合材３２の加熱前に、支持部材３０Ａとレンズ４０Ａとは、接合材３２を介して接続される。当該接続において、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の各々とレンズ４０Ａとが互いに対向する面はほぼ平行である。これらの面がなす角度は、例えば０°以上１０°以下であり得る。

図３Ａおよび図３Ｂは、実施形態１における支持部材３０Ａとレンズ４０Ａとの接合方法を説明するための図である。図３Ａおよび図３Ｂに示す二点鎖線によって囲まれた領域は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光２０Ｌの主要部分を表す。

図３Ａに示す白抜きの矢印は、加熱用のレーザ光が進行する様子を模式的に表す。図３Ａに示すように、加熱用のレーザ光が第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の側面に向けて照射される。加熱用のレーザ光のパワー密度は、例えば１０ｋＷ／ｃｍ^２以上１００００ｋＷ／ｃｍ^２以下であり得る。レーザ光の照射時間は、例えば１ｍｓ以上５０ｍｓ以下であり得る。レーザ光で第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２を照射して加熱することにより、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２から接合材３２へ熱が伝わり、支持部材３０Ａとレンズ４０Ａとを接合することができる。サブマウント１０の下面１０ｓ４がヒートシンクに接触している場合、接合材３２に加えられた熱は、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２から、第３部分３０Ａ３およびサブマウント１０をこの順に介してヒートシンクに伝えられる。

加熱用のレーザ光の波長は特に制限がなく、紫外線、青色光、緑色光、赤色光、赤外光などを用いることができる。例えば、加熱用のレーザ光を出射する光源としてＹＡＧレーザ光源を用いることができる。

図２Ｅに示すように、レンズ４０Ａのうち、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光２０Ｌが入射する光入射面（破線の楕円）は、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２に接合材３２が設けられており、第３部分３０Ａ３に接合材３２が設けられる場合と比べて離れている。したがって、接合材３２の加熱中に接合材３２が突沸しても、突沸した接合材３２の一部がレンズ４０Ａの光入射面まで飛び散ることを低減できる。レンズ４０Ａの光入射面と接合材３２とのＸＹ平面における最短距離は、例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。突沸した接合材３２の一部がレンズ４０Ａの光入射面に付着すると、駆動時に半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の一部は、接合材３２に照射される。これにより、接合材に熱が溜まり、レンズ４０Ａが焼損する虞がある。これに対して、実施形態１によるレーザ光源１００Ａによれば、接合材３２が第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２に設けられているので、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光２０Ｌが入射する光入射面から接合材の位置が遠くなる。したがって、突沸した接合材３２の一部がレンズ４０Ａの光入射面に付着することを低減できるので、レンズ４０Ａの焼損を抑制することができる。また、実施形態１によるレーザ光源１００Ａによれば、レーザ光を外部に効率的に取り出することができる。また、突沸した接合材３２の一部がレンズ４０Ａの光入射面に付着し、ビームパターンが乱れることを抑制することができる。

接合材３２の加熱中に、第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の各々とレンズ４０Ａとは、図３Ａおよび図３Ｂに示す太線の矢印によって表されるように、レーザ光の光軸（点線）に対して平行な１つの軸に沿って互いに反対の方向から加圧される。１つの軸に沿って第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２の各々とレンズ４０Ａとを加圧できるので、加圧時のレンズ４０Ａの位置ずれを抑制することができる。図２Ｂおよび図２Ｄに示すように、上面視および背面視において第１部分３０Ａ１および第２部分３０Ａ２はサブマウント１０に重ならないので、サブマウント１０が加圧の妨げになることはない。さらに、接合材３２が金属ペーストから形成される場合、接合材３２は柔軟性を有するので、レンズ４０Ａは、加圧方向に例えば０．１μｍ以上３μｍ以下だけシフトする。半導体レーザ素子２０からレーザ光２０Ｌを出射させた状態で、加圧によるシフトによってレンズ４０Ａの位置を微調整することができ、レーザ光２０Ｌを正確にコリメートすることができる位置にレンズ４０Ａを取り付けることができる。

（実施形態２）
本開示に係る一実施形態のレーザ光源は、上面を有するサブマウントと、前記サブマウントの前記上面に設けられ、レーザ光を出射する端面を有する半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の前記端面に対向して配置されるレンズと、前記サブマウントの前記上面に設けられ、前記レンズを支持する支持部材と、を備え、前記レンズは、前記半導体レーザ素子の前記端面と対向し、前記半導体レーザ素子が発するレーザ光をコリメートするコリメート部と、前記半導体レーザ素子の前記端面と平行な方向に、前記端面から離れるように前記コリメート部から延びる延伸部と、を含み、前記レンズは、少なくとも前記延伸部と前記支持部材との間に接合材が配置されることによって支持される。

以上のように構成された本開示のレーザ光源では、レンズの光入射面から、レンズを接合する接合材を遠ざけることができる。

以下に、図４Ａから図４Ｅを参照して、本開示の実施形態２によるレーザ光源の構成例を、実施形態２が実施形態１とは異なる点を中心に説明する。実施形態１と同様な点は適宜説明を省略することがある。図４Ａは、本開示の例示的な実施形態２によるレーザ光源１００Ｂの構成を模式的に示す分解斜視図である。図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、および図４Ｅは、それぞれ、図４Ａのレーザ光源１００Ａを模式的に示す上面図、側面図、背面図、および正面図である。図４Ｅに示す正面図では、説明をわかりやすくするために、レンズ４０Ａよりも－Ｚ方向側に位置する構成要素も実線によって示している。図４Ｅに示す破線の楕円は、レンズ４０Ａのうち、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光が入射する光入射面を表す。

図４Ａに示すレーザ光源１００Ｂが図２Ａに示すレーザ光源１００Ａとは異なる点は、支持部材３０Ｂの形状およびレンズ４０Ｂの形状である。支持部材３０Ｂは、図４Ａに示すように、半導体レーザ素子２０の側方に位置する第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２であって、サブマウント１０の上面１０ｓ１に接合される第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２を含む。また、支持部材３０Ｂは、図４Ａに示すように第１部分３０Ｂ１と第２部分３０Ｂ２とをつなぎ、図４Ｂに示すように上面視において前記半導体レーザ素子２０の一部に重なる第３部分３０Ｂ３を含む。第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２は、接合材３２を介してレンズ４０Ｂを支持する。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｄ、および図４Ｅに示す一点鎖線は、第１部分３０Ｂ１と第３部分３０Ｂ３との境界、および第２部分３０Ｂ２と第３部分３０Ｂ３との境界を表す。実施形態２に係るレーザ光源１００Ｂにおいて、第１部分３０Ｂ１、第２部分３０Ｂ２、および第３部分３０Ｂ３は一体的に形成されている。これにより、支持部材３０Ｂの機械強度を向上させることができる。また、支持部材３０Ｂは、第１部分３０Ｂ１、第２部分３０Ｂ２、および第３部分３０Ｂ３を別々に形成し、それらを接合してもよい。支持部材３０Ｂは図４Ｄおよび図４Ｅに示すように左右対称のブリッジ形状を有し、サブマウント１０の上面１０ｓ１に設けられた半導体レーザ素子２０を跨ぐように配置されている。よって、支持部材３０Ｂは、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の進行を妨げない。接合材３２は、半導体レーザ素子２０を駆動した際に、半導体レーザ素子２０から発せられるレーザ光で接合材３２が照射されない位置のみに配置される。したがって、レーザ光の照射による接合材３２の劣化を抑制できる。半導体レーザ素子２０はサブマウント１０の上面１０ｓ１に設けられているので、駆動時に半導体レーザ素子２０から発せられる熱をサブマウント１０に効率的に伝えることができる。

レンズ４０Ｂは、図４Ａに示すように、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅに対向して配置されている。具体的には、レンズ４０Ｂは、図４Ａに示すように、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅと対向し、かつ半導体レーザ素子２０が発するレーザ光をコリメートするコリメート部４０Ｂ１を含む。レンズ４０Ｂは、さらに、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅに対して平行な方向に、端面２０ｅから離れるようにコリメート部４０Ｂ１から延びる延伸部４０Ｂ２を含む。レンズ４０Ｂは、少なくとも延伸部４０Ｂ２と支持部材３０Ｂとの間に接合材３２が配置されることによって支持される。これにより、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光がレンズ４０Ｂへ入射する光入射面から、接合材の位置を遠ざけることができるので光集塵を低減することができる。例えば、図４Ｃおよび図４Ｅに示すように、接合材３２は、第１部分３０Ｂ１と延伸部４０Ｂ２との間、および第２部分３０Ｂ２と延伸部４０Ｂ２との間にのみ配置することができる。これにより、レンズ４０Ｂへの光入射面から接合材をさらに遠ざけることができる。したがって、突沸した接合材３２の一部がレンズ４０Ｂの光入射面に付着することを低減できるので、レンズ４０Ｂの焼損を抑制することができる。また、実施形態２によるレーザ光源１００Ｂによれば、レーザ光を外部に効率的に取り出することができる。また、突沸した接合材３２の一部がレンズ４０Ｂの光入射面に付着し、ビームパターンが乱れることを抑制することができる。

延伸部４０Ｂ２は、サブマウント１０の上面１０ｓ１に対して法線方向に延びる。コリメート部４０Ｂ１および延伸部４０Ｂ２は一体的に形成されているが、コリメート部４０Ｂ１および延伸部４０Ｂ２を別々に形成し、それらを接合してもよい。コリメート部４０Ｂ１および延伸部４０Ｂ２を一体的に形成することにより、レンズ４０Ｂの機械強度を向上させることができる。

接合材３２は、第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の上部ではなく中央部を含むように配置されてよい。「接合材３２が第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の中央部を含むように配置されている。」とは、第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２において、サブマウントの上面１０ｓ１からＹ方向のサイズの半分の高さの位置を含むように接合材３２が配置されていることを指す。接合材３２を第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の上部に配置すると、接合材３２の厚さが不均一に減少する場合、半導体レーザ素子２０の端面２０ｅに対して、レンズ４０Ｂのうち、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光が入射する光入射面が大きく傾く可能性がある。これに対して、接合材３２を第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の中央部に配置すると、接合材３２の厚さが不均一に減少し難く、Ｙ軸方向にレンズ４０Ｂの光軸が傾くことを抑制できる。

半導体レーザ素子２０の端面２０ｅと、レンズ４０Ｂのコリメート部４０Ｂ１のうち、端面２０ｅに対向する面との距離が短いことから、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光が大きく広がる前に、レンズ４０Ｂによってその広がりを低減することができる。その結果、小型のレーザ光源１００Ｂを実現することができる。

次に、支持部材３０Ｂおよびレンズ４０Ｂのサイズを説明する。支持部材３０Ｂおよびレンズ４０Ｂの材料は、実施形態１における支持部材３０Ａおよびレンズ４０Ａの材料と同じである。

支持部材３０Ｂの第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の各々のＸ方向におけるサイズは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、Ｙ方向におけるサイズは、例えば０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向におけるサイズは、例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。支持部材３０Ｂの第３部分３０Ｂ３のＸ方向におけるサイズは、０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｙ方向におけるサイズは、例えば０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向におけるサイズは、例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。

レンズ４０ＢのＸ方向におけるサイズは、例えば、支持部材３０ＢのＸ方向における最大のサイズに等しくてもよいし、支持部材３０ＢのＸ方向における最大のサイズよりも大きくてもよいし小さくてもよい。ただし、レンズ４０ＢのＸ方向におけるサイズは、支持部材３０Ｂの第１部分３０Ｂ１と第２部分３０Ｂ２とが互いに対向する面のＸ方向における距離よりも大きい。

レンズ４０Ｂのコリメート部４０Ｂ１のＹ方向における最大のサイズは、例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、Ｚ方向における最大のサイズは、例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。レンズ４０Ｂの延伸部４０Ｂ２のＹ方向におけるサイズは、例えば０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、Ｚ方向におけるサイズは、例えば０．０５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり得る。

次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、支持部材３０Ｂとレンズ４０Ｂとの接合方法の一例を説明する。接合材３２の加熱前に、支持部材３０Ｂとレンズ４０Ｂとは、接合材３２を介して接続される。当該接続において、支持部材３０Ｂの第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の各々とレンズ４０Ａの延伸部４０Ｂ２とが互いに対向する面はほぼ平行である。これらの面がなす角度は、例えば０°以上１０°以下であり得る。

図５Ａおよび図５Ｂは、実施形態２における支持部材３０Ｂとレンズ４０Ｂとの接合方法を説明するための図である。図５Ａおよび図５Ｂに示す二点鎖線によって囲まれた領域は、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光２０Ｌの主要部分を表す。

図５Ａに示すように、加熱用のレーザ光が第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の側面に向けて照射される。加熱用のレーザ光の詳細については、実施形態１において説明した通りである。図４Ｅに示すように、レンズ４０Ｂのうち、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光が入射する光入射面（破線の楕円）は、第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２に配置された接合材３２とは十分に離れている。したがって、加熱中に接合材３２が突沸しても、突沸した接合材３２の一部がレンズ４０Ｂの光入射面まで飛び散ることを抑制できる。レンズ４０Ｂの光入射面と接合材３２とのＸＹ平面における最短距離は、例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり得る。実施形態２によるレーザ光源１００Ｂによれば、レンズ４０Ｂの焼損を抑制することができる。また、実施形態２によるレーザ光源１００Ｂによれば、レーザ光を外部に効率的に取り出することができる。

接合材３２の加熱中に、第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の各々と延伸部４０Ｂ２とは、図５Ａおよび図５Ｂに示す太線の矢印によって表されるように、レーザ光の光軸（点線）に対して平行な１つの軸に沿って互いに反対の方向から加圧される。１つの軸に沿って第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２の各々とレンズ４０Ｂとを加圧できるので、加圧時のレンズ４０Ｂの位置ずれを抑制することができる。図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、第１部分３０Ｂ１および第２部分３０Ｂ２のうち、延伸部４０Ｂ２が設けられる面とは反対側の面は、サブマウント１０の上面１０ｓ１から離れて位置する。したがって、サブマウント１０が加圧の妨げになることを抑制できる。図５Ａおよび図５Ｂに示すように半導体レーザ素子２０からレーザ光２０Ｌを出射させた状態で、レンズ４０Ｂを加圧することができる。金属ペーストから形成される接合材３２は柔軟性を有し、レンズ４０Ｂの位置合わせが容易になることについては、実施形態１において説明した通りである。

本開示の半導体装置の製造方法は、例えば、加工、プロジェクタ、ディスプレイ、および照明器具など種々の用途に用いられるレーザ光源に適用され得る。

１０ サブマウント
１０ｓ１ 上面
１０ｓ２ 前方面
１０ｓ３ 側面
１０ｓ４ 下面
２０ 半導体レーザ素子
２０Ｌ レーザ光
２０ｅ 端面
３０Ａ 支持部材
３０Ａ１ 第１部分
３０Ａ２ 第２部分
３０Ａ３ 第３部分
３０ＡＳ１ 底面
３０Ｂ 支持部材
３０Ｂ１ 第１部分
３０Ｂ２ 第２部分
３０Ｂ３ 第３部分
３０ｍ 第１金属膜
３２ 接合材
４０Ａ レンズ
４０Ｂ レンズ
４０Ｂ１ コリメート部
４０Ｂ２ 延伸部
４０ｍ 第２金属膜
５０ パッケージ
５０Ｌ 蓋体
５０ｂ 基体
５０ｂｔ 内側底面
５０ｍ ステージ
５０ｓ 側壁
５０ｗ 透光窓
６０ リード端子
６０ｗ ワイヤ
１００ レーザ光源
１００Ａ レーザ光源
１００Ｂ レーザ光源

Claims (14)

1. 上面を有するサブマウントと、
   前記サブマウントの前記上面に設けられ、レーザ光を出射する端面を有する半導体レーザ素子と、
   前記半導体レーザ素子の前記端面に対向して配置されるレンズと、
   前記サブマウントの前記上面に設けられ、前記レンズを支持する支持部材と、
   を備え、
   前記レンズは、前記半導体レーザ素子が発するレーザ光をコリメートするコリメート部を含み、
   前記支持部材は、
   前記サブマウントの側方に配置される第１部分および第２部分と、
   前記第１部分および前記第２部分をつなぎ、上面視において前記半導体レーザ素子の一部に重なる第３部分と、を含み、
   前記レンズは、接合材を介して前記支持部材の前記第１部分および前記第２部分によって支持される、レーザ光源。
2. 前記サブマウントは、前記上面の反対の側に下面を有し、
   前記第１部分および前記第２部分は底面を有し、前記底面は、前記上面よりも下方に位置し、かつ、前記下面よりも上方に位置する、請求項１に記載のレーザ光源。
3. 前記レンズの光軸を含みかつ前記底面に平行な平面よりも、前記底面が下方に位置する、請求項２に記載のレーザ光源。
4. 前記第３部分は、前記サブマウントの前記上面に接合されており、
   前記第１部分および前記第２部分は、前記サブマウントに接合されていない、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ光源。
5. 前記第１部分と前記サブマウントの間、および前記第２部分と前記サブマウントの間には隙間が空いている、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ光源。
6. 前記サブマウントの前記上面の法線方向において、前記第１部分および前記第２部分のサイズは、前記レンズのサイズよりも大きい、請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ光源。
7. 上面を有するサブマウントと、
   前記サブマウントの前記上面に設けられ、レーザ光を出射する端面を有する半導体レーザ素子と、
   前記半導体レーザ素子の前記端面に対向して配置されるレンズと、
   前記サブマウントの前記上面に設けられ、前記レンズを支持する支持部材と、
   を備え、
   前記レンズは、
   前記半導体レーザ素子の前記端面と対向し、前記半導体レーザ素子が発するレーザ光をコリメートするコリメート部と、
   前記半導体レーザ素子の前記端面と平行な方向に、前記端面から離れるように前記コリメート部から延びる延伸部と、を含み、
   前記レンズは、少なくとも前記延伸部と前記支持部材との間に接合材が配置されることによって支持される、レーザ光源。
8. 前記延伸部は、前記サブマウントの前記上面の法線方向に延びる、請求項７に記載のレーザ光源。
9. 前記接合材は、前記半導体レーザ素子を駆動した際に、前記半導体レーザ素子から発せられるレーザ光で前記接合材が照射されない位置のみに配置される、請求項７または８に記載のレーザ光源。
10. 前記コリメート部と前記延伸部とは一体である、請求項７から９のいずれか１項に記載のレーザ光源。
11. 前記サブマウントは、前記レンズが位置する側に前方面を有し、
    前記接合材が配置される、前記第１部分および前記第２部分の接合面は、前記前方面よりも前方、または前記前方面を含む平面上に位置する、請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ光源。
12. 前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は一体である、請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ光源。
13. 前記支持部材の材料の熱伝導率は、前記レンズの材料の熱伝導率よりも高く、前記サブマウントの材料の熱伝導率以下である、請求項１から１２のいずれか１項に記載のレーザ光源。
14. 前記コリメート部は、速軸方向をコリメートする、請求項１から１３のいずれか１項に記載のレーザ光源。

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