JP2022188901A - Light source device - Google Patents
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Abstract
【課題】気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置を提供する。【解決手段】光源装置1は、支持部10と、支持部10に設けられた枠体20と、を有する基体3と、封止材7を介して枠体20に密着して固定される蓋体4と、蓋体4と基体3と封止材7とで形成される封止空間1aに配置された半導体レーザ素子2と、を備え、蓋体4は、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光に光学作用を付与する光学要素4aを含み、封止材7の封止空間1a側とは反対側において、蓋体4と枠体20とは、接合材8を介して接合される。【選択図】図1BA light source device having a package structure capable of achieving both airtightness and active alignment is provided. A light source device (1) includes a base body (3) having a support portion (10) and a frame body (20) provided on the support portion (10); and a semiconductor laser element 2 disposed in a sealed space 1a formed by a lid 4, a base 3, and a sealing material 7. The lid 4 is a laser beam emitted from the semiconductor laser element 2. The lid 4 and the frame 20 are bonded via a bonding material 8 on the opposite side of the sealing material 7 from the sealing space 1a side, including an optical element 4a that imparts an optical effect to light. [Selection drawing] Fig. 1B
Description
本開示は、半導体レーザ素子を備える光源装置に関する。 The present disclosure relates to a light source device including a semiconductor laser element.
半導体レーザ素子は、長寿命、高効率及び小型等のメリットがあるため、プロジェクタ、光ディスク、車載ヘッドランプ、照明装置又はレーザ加工装置等の様々な製品の光源として利用されている。近年、半導体レーザ素子として、紫外から青色までの波長帯をカバーする窒化物系半導体レーザ素子の研究開発が進められている。 2. Description of the Related Art Semiconductor laser devices have advantages such as long life, high efficiency, and small size, so they are used as light sources for various products such as projectors, optical discs, vehicle-mounted headlamps, lighting devices, and laser processing devices. 2. Description of the Related Art In recent years, as a semiconductor laser element, research and development of a nitride-based semiconductor laser element covering a wavelength band from ultraviolet to blue has been advanced.
半導体レーザ素子は、光源装置としてパッケージ化されて各種製品に搭載されている。具体的には、光源装置は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を収納するパッケージとを備える。従来、この種の光源装置として、半導体レーザ素子が気密封止されたパッケージを備える光源装置が知られている(例えば特許文献1)。 A semiconductor laser element is packaged as a light source device and mounted on various products. Specifically, the light source device includes a semiconductor laser element and a package that houses the semiconductor laser element. Conventionally, as this type of light source device, a light source device including a package in which a semiconductor laser element is hermetically sealed is known (for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示された光源装置では、エチレン-ポリビニルアルコール共重合体(EVOH)からなる被覆剤を用いてパッケージの気密封止を行っている。EVOHは、ガスバリア性に優れた樹脂材料である。したがって、パッケージの内部空間内に存在する部材から揮発性の有機ガスが発生する場合であっても、EVOHからなる被覆材によって揮発性の有機ガスがパッケージから外部に漏れ出すことを抑制できる。逆に、EVOHからなる被覆材によって、光源装置の外部(大気中)に存在する低分子シロキサン又は揮発性の有機ガス等がパッケージの内部空間内に侵入することを抑制することもできる。このように、EVOHを用いることで半導体レーザ素子が収納されたパッケージの内部空間内を気密封止することができる。
In the light source device disclosed in
半導体レーザ素子を収納するパッケージとしては、例えば、枠体等の開口部を有する金属製の筐体と、筐体の開口部に蓋をする透光性の光学部材と、筐体を支持する金属製の支持体とを有するものが知られている。例えば、TO-CANパッケージでは、筐体である金属製のキャップと、支持体である金属製のステムベースと、キャップの開口部を覆うように配置されたガラス板とを備える。 A package for housing a semiconductor laser element includes, for example, a metal housing having an opening such as a frame, a translucent optical member covering the opening of the housing, and a metal supporting the housing. It is known to have a support made of For example, a TO-CAN package includes a metal cap as a housing, a metal stem base as a support, and a glass plate arranged to cover the opening of the cap.
このようなパッケージにおいては、光学部材が取り付けられた筐体と支持体とは、抵抗溶接によって固定される。例えば、筐体として枠体を用いる場合、光学部材が取り付けられた枠体と支持体との接続部分を抵抗溶接によって接合することで、枠体と支持体とを固定する。 In such a package, the housing to which the optical member is attached and the support are fixed by resistance welding. For example, when a frame body is used as a housing, the frame body and the support body are fixed by joining the connecting portion between the frame body to which the optical member is attached and the support body by resistance welding.
このとき、枠体に取り付けられる光学部材としてレンズ機能を有するものを用いる場合、光学部材と半導体レーザ素子との位置合わせを行う必要がある。具体的には、半導体レーザ素子から出射したレーザ光が光学部材の光軸を通るように、光学部材と半導体レーザ素子との位置合わせを行う。 At this time, if an optical member having a lens function is used as the optical member attached to the frame, it is necessary to align the optical member and the semiconductor laser element. Specifically, the optical member and the semiconductor laser element are aligned so that the laser light emitted from the semiconductor laser element passes through the optical axis of the optical member.
光学部材と半導体レーザ素子との位置合わせについては、半導体レーザ素子を駆動させてレーザ光を出射させた状態で半導体レーザ素子と光学部材との位置合わせを行うアクティブアライメントが用いられることがある。 As for alignment between the optical member and the semiconductor laser element, active alignment is sometimes used in which the semiconductor laser element and the optical member are aligned while the semiconductor laser element is driven to emit a laser beam.
しかしながら、従来の光源装置におけるパッケージの構造では、気密性を確保しつつ、アクティブアライメントを行うことが難しい。つまり、従来の光源装置では、パッケージの気密性の保持とアクティブアライメントを行うこととを分離する必要があり、パッケージの気密性の保持とアクティブアライメントとを両立することが難しかった。 However, with the package structure of the conventional light source device, it is difficult to perform active alignment while ensuring airtightness. In other words, in the conventional light source device, it is necessary to separate the maintenance of the airtightness of the package from the active alignment, and it is difficult to achieve both the maintenance of the airtightness of the package and the active alignment.
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve such problems, and aims to provide a light source device having a package structure capable of achieving both airtightness and active alignment.
上記目的を達成するために、本開示に係る光源装置の一態様は、支持部と、前記支持部に設けられた枠体と、を有する基体と、封止材を介して前記枠体に密着して固定される蓋体と、前記蓋体と前記基体と前記封止材とで形成される封止空間に配置された窒化物系半導体レーザ素子と、を備え、前記蓋体は、前記窒化物系半導体レーザ素子から出射するレーザ光に光学作用を付与する光学要素を含み、前記封止材の前記封止空間側とは反対側において、前記蓋体と前記枠体とは、接合材を介して接合される。 In order to achieve the above object, one aspect of the light source device according to the present disclosure is a base having a support portion and a frame body provided on the support portion, and a base body that is in close contact with the frame body via a sealing material. and a nitride-based semiconductor laser element disposed in a sealed space formed by the lid, the substrate, and the sealing material, wherein the lid includes the nitride An optical element that imparts an optical effect to a laser beam emitted from the semiconductor laser element is included, and the lid body and the frame body are provided with a bonding material on the side of the sealing material opposite to the sealing space side. are joined through
本開示によれば、気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置を実現できる。 According to the present disclosure, it is possible to realize a light source device having a package structure capable of achieving both airtightness and active alignment.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ(工程)及びステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below is a specific example of the present disclosure. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps (processes), order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples and limit the present disclosure. It's not the gist of it. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims representing the highest concept of the present disclosure will be described as optional constituent elements.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, scales and the like are not always the same in each drawing. In each figure, the same reference numerals are assigned to substantially the same configurations, and duplicate descriptions are omitted or simplified.
(実施の形態1)
まず、実施の形態1に係る光源装置1の構成について、図1A、図1B及び図2を用いて説明する。図1Aは、実施の形態1に係る光源装置1の上面図である。図1Bは、同光源装置1の断面図である。図2は、蓋体4と接合材8とを省略したときの同光源装置1の上面図である。つまり、図2は、光源装置1において、接合材8と蓋体4とを取り外した状態を示している。なお、図1A及び図2の平面図において、図1Aと同じ部材については、便宜上同じハッチングを付与している。この平面図のハッチングについては、以降の図面についても同様である。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the
図1A、図1B及び図2に示すように、光源装置1は、半導体レーザ素子2を有する半導体レーザ発光装置である。光源装置1は、半導体レーザ素子2と、支持部10及び枠体20を有する基体3と、基体3に固定される蓋体4とを備える。本実施の形態における光源装置1は、さらに、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光を反射するミラー5を備える。
As shown in FIGS. 1A, 1B and 2, the
光源装置1では、基体3と蓋体4とによってパッケージが構成されており、半導体レーザ素子2は、このパッケージ内に収納されている。図1Bに示すように、基体3と蓋体4とによって構成されたパッケージの内部空間は、気密封止された封止空間1aである。したがって、半導体レーザ素子2は、封止空間1aに配置されている。本実施の形態において、半導体レーザ素子2は、封止空間1aに複数個配置されている。
In the
半導体レーザ素子2は、レーザ光を出射するレーザチップである。本実施の形態において、半導体レーザ素子2は、窒化物系半導体材料によって構成された窒化物系半導体レーザ素子である。一例として、半導体レーザ素子2は、青色レーザ光を出射するGaN系半導体レーザ素子である。
The
半導体レーザ素子2は、ミラー5とともに基体3に配置されている。本実施の形態において、半導体レーザ素子2は、サブマウント6を介して基体3に配置されている。サブマウント6は、半導体レーザ素子2を支持する基台として機能するとともに、半導体レーザ素子2で発生する熱を放熱させるためのヒートシンクとしても機能する。一例として、サブマウント6は、窒化アルミニウム(AlN)等のセラミック材料又は銅等の金属材料によって構成されている。
A
基体3は、半導体レーザ素子2及びミラー5が載置される筐体である。本実施の形態において、基体3には、複数の半導体レーザ素子2と複数のミラー5とが載置されている。具体的には、複数の半導体レーザ素子2及び複数のミラー5は、基体3における支持部10に実装されている。複数の半導体レーザ素子2及び複数のミラー5は、それぞれマトリクス状に配列されている。図2に示すように、一例として、16個の半導体レーザ素子2と16個のミラー5とがそれぞれ4行4列で配列されている。
The
なお、16個の半導体レーザ素子2は、4直4並となるように電気的に接続されている。直列接続された4つの半導体レーザ素子2への給電は、一対のリードピン2aによって行われる。一対のリードピン2aは、一方がカソード端子であり、他方がアノード端子である。また、直列接続された4つの半導体レーザ素子2は、例えば金ワイヤ(不図示)によって互いに電気的に接続されている。
The 16
基体3における支持部10は、半導体レーザ素子2、ミラー5及びサブマウント6を支持するための支持体である。具体的には、支持部10は、半導体レーザ素子2、ミラー5及びサブマウント6を実装するための実装基板である。複数の半導体レーザ素子2の各々は、サブマウント6を介して支持部10に実装されている。各半導体レーザ素子2は、支持部10の上面と平行に実装されている。したがって、各半導体レーザ素子2から出射するレーザ光の光軸は、支持部10の上面と平行である。
A
支持部10としては、例えば、金属材料によって構成された金属基板、セラミック材料によって構成されたセラミック板、ガラス材料によって構成されたガラス板、又は、樹脂材料によって構成された樹脂基板等を用いることができる。半導体レーザ素子2で発生する熱を効率良く支持部10に伝導させるには、支持部10は、金属材料等の熱伝導率の高い材料によって構成されているとよい。熱伝導率が高くて実装基板として実用的な金属材料としては、例えば銅又はアルミニウムが挙げられる。なお、支持部10の形状は、全体として平板状であり、また、支持部10の上面視形状は略矩形であるが、これに限るものではない。
As the supporting
また、基体3は、支持部10以外に枠体20を備える。図2に示すように、枠体20は、上面視形状が略矩形の枠状の部材である。枠体20は、支持部10に設けられている。具体的には、枠体20は、全ての半導体レーザ素子2を囲むように支持部10に固定されている。なお、図1Bに示すように、枠体20は、支持部10に嵌め込まれるように設けられているが、支持部10の上面に設けられていてもよい。
Further, the
図1B及び図2に示すように、枠体20は、枠状の枠体本体21と、枠状の衝立部22とを有する。枠体本体21は、支持部10に固定されている。枠体本体21の断面形状は、略矩形である。図2に示すように、枠体本体21の上面には、凹部21aが設けられている。凹部21aは、枠体本体21の全周にわたって形成された溝である。凹部21aの上面視形状は、矩形の額縁形状である。衝立部22は、枠体本体21の上面に立設するように設けられている。衝立部22は、凹部21aよりも外側に設けられている。具体的には、衝立部22は、当該衝立部22の外側の側壁面が枠体本体21の外側面と一致するように設けられている。
As shown in FIGS. 1B and 2, the
枠体20は、例えば、銅又はアルミニウム等の金属材料によって構成されているが、これに限らない。また、枠体本体21と衝立部22とは、一体に形成されているが、別体であってもよい。
The
枠体20には、蓋体4が固定される。蓋体4は、枠体20の開口部を塞ぐように枠体20に固定される。
The
蓋体4は、光学部材の一例であり、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光に光学作用を付与する光学要素4a(光学素子)を含む。本実施の形態において、光学要素4aは、レンズ作用を有するレンズである。つまり、光学要素4aは、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光を屈折させる等してレーザ光にレンズ作用を付与する。具体的には、光学要素4aは、光を集光する凸レンズである。したがって、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光は、光学要素4aによって集光される。
The
蓋体4は、複数の光学要素4aを含む。複数の光学要素4aの各々は、複数の半導体レーザ素子2の各々に対応して設けられている。つまり、複数の光学要素4aとミラー5と半導体レーザ素子2とは、一対一に対応して設けられている。本実施の形態において、各光学要素4aは、凸レンズであるので、各半導体レーザ素子2から出射するレーザ光は、各光学要素4aによって集光される。
The
図1A及び図1Bに示すように、蓋体4は、平板状で透光性を有する平板部30aと、平板部30aに設けられた複数の凸部30bとによって構成されている。複数の凸部30bの各々は、凸レンズである光学要素4aの一部である。具体的には、各光学要素4aは、平板部30aと凸部30bとによって構成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
本実施の形態において、複数の凸部30bは、平板部30aの外側の面に設けられている。したがって、複数の凸部30bの各々は、封止空間1a側とは反対側の方向に向かって突出する凸面を有する。各凸部30bの凸面は、球面等の湾曲面である。
In this embodiment, the plurality of
各光学要素4aにおけるレーザ光が入射する光入射面は、封止空間1aの一部を形成している。本実施の形態において、各光学要素4aにおけるレーザ光が入射する光入射面は、平板部30aの内側の面である。
A light incident surface of each
平板部30aと複数の凸部30bとは一体に形成されている。したがって、平板部30aと複数の凸部30bとは同一の透光性材料によって構成されている。本実施の形態において、蓋体4は、平板部30aと凸部30bとのみによって構成された透光部材である。したがって、蓋体4の全体が透光性材料によって構成されている。一例として、蓋体4は、透明樹脂材料又はガラス等の透明材料によって構成されている。本実施の形態において、蓋体4は、ガラスによって構成されている。
The
蓋体4は、枠体20の開口部を塞ぐように枠体20に配置される。具体的には、図1Bに示すように、蓋体4は、蓋体4の平板部30aの周辺部が枠体20の枠体本体21の上面に載置されるように枠体20に固定される。蓋体4の平板部30aは、枠体20の衝立部22で囲まれており、平板部30aの側面(端面)と衝立部22の内側面とは、隙間をあけて向かい合っている。
The
蓋体4の光学要素4aにおけるレーザ光が出射する光出射面の高さは、支持部10を基準として、枠体20の上面の高さよりも低くなっているとよい。具体的には、蓋体4の光学要素4aにおける光出射面である凸部30bの凸面の最大高さは、枠体20の上面である衝立部22の上端面の高さよりも低くなっているとよい。
It is preferable that the height of the light emitting surface of the
蓋体4は、封止材7を介して枠体20に密着して固定されている。つまり、蓋体4と枠体20との間に封止材7が介在した状態で蓋体4と枠体20とが固定されている。封止材7は、蓋体4と枠体20とを接合する接合部材の一例である。
The
図1Bに示すように、封止材7は、枠体20の枠体本体21と蓋体4との間において、薄い層状に形成されている。図2に示すように、本実施の形態において、封止材7は、上面視において、環状に形成されている。具体的には、封止材7は、蓋体4及び枠体20の全周にわたって、蓋体4における平板部30aの周辺部分の内面と枠体20の枠体本体21の上面との間の隙間に充填されている。封止材7の厚さは、例えば、1mm以下である。本実施の形態において、封止材7の厚さは、0.2mmである。なお、図1Bに示すように、封止材7は、枠体本体21に形成された凹部21aにも充填されているが、凹部21aに封止材7が入っていなくてもよい。封止材7は、溶融することで横方向に広がるが、凹部21aが設けられているので、溶融して枠体20の内側に向かって広がる封止材7は凹部21aに入り込むことになる。これにより、溶融した封止材7が支持部10に到達することを抑制できる。
As shown in FIG. 1B , the sealing
このように、封止材7を介して枠体20と蓋体4とを密着させることで、封止空間1a内の気密性が保持される。つまり、基体3と蓋体4と封止材7とによって気密封止された封止空間1aが形成される。
By bringing the
封止材7は、シリコーンを含有しない材料によって構成されているとよい。また、封止材7は、軟質材料によって構成されているとよい。このような封止材7としては、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)又はインジウムを用いることできる。本実施の形態では、封止材7は、EVOHによって構成されている。
The sealing
また、図1Bに示すように、蓋体4と枠体20とは、接合材8によって接合されている。具体的には、封止材7の封止空間1a側とは反対側において、蓋体4と枠体20とは、接合材8を介して接合されている。接合材8は、枠体20の衝立部22と蓋体4の平板部30aの端面との間に充填されている。接合材8は、蓋体4と枠体20とを接合する接合部材の一例である。
Moreover, as shown in FIG. 1B, the
このように、封止材7に加えて接合材8を用いて蓋体4と枠体20とを接合することによって、蓋体4と枠体20とを強固に固定することができる。接合材8は、樹脂によって構成されている。接合材8としては、熱硬化型接着剤を用いることができる。一例として、接合材8を構成する樹脂は、エポキシ樹脂である。例えば、接合材8としては、常温~160℃の温度で硬化するエポキシ樹脂からなる熱硬化型接着剤を用いることができる。なお、接合材8は、熱硬化型接着剤ではなく、樹脂等からなる紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤であってもよい。
In this way, by joining the
本実施の形態において、接合材8は、封止材7より接合強度が高い。つまり、接合材8の接着力は、封止材7の接着力よりも大きい。このように、封止材7よりも接合強度が高い接合材8を用いることによって、EVOHのように比較的に接着力が弱い封止材7を用いる場合であっても、蓋体4と枠体20とを強固に固定することができる。
In the present embodiment, the
半導体レーザ素子2から出射するレーザ光は、ミラー5によって蓋体4に入射する。ミラー5は、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光を反射して光学要素4aに入射させる。図1Bに示すように、本実施の形態では、半導体レーザ素子2が支持部10の上面と平行に実装されているので、半導体レーザ素子2から出射したレーザ光は、上方に存在する光学要素4aの方向ではなく、横方向に進行する。このため、ミラー5は、横方向に進行するレーザ光を上方に向けて立ち上げるように反射させるように構成されている。つまり、ミラー5は、立ち上げミラーであり、入射する光を上方に向けて立ち上げるように反射する反射面を有する。
A laser beam emitted from the
ミラー5の反射面は、支持部10の上面に対して傾斜する傾斜面である。一例として、支持部10の上面に対するミラー5の反射面の傾斜角は、45度である。この場合、支持部10の上面と平行な方向に出射した半導体レーザ素子2のレーザ光は、ミラー5の反射面で反射して、支持部10の上面に対して垂直な方向に向かって進行し、蓋体4の光学要素4aに入射する。複数のミラー5の各々は、各ミラー5で反射したレーザ光の光軸と蓋体4の光学要素4aの光軸とが一致するように配置されている。
A reflecting surface of the
次に、本実施の形態に係る光源装置1の製造方法について、図3を用いて説明する。図3は、実施の形態1に係る光源装置1の製造方法を説明するための図である。
Next, a method for manufacturing the
まず、図3の(a)に示すように、支持部10及び枠体20を有する基体3を準備する。次に、図3の(b)に示すように、基体3における支持部10の上面に、半導体レーザ素子2及びミラー5を実装する。本実施の形態では、複数の半導体レーザ素子2と複数のミラー5とを支持部10に実装する。具体的には、各半導体レーザ素子2は、サブマウント6を介して支持部10に実装される。この場合、半導体レーザ素子2が接合されたサブマウント6を支持部10に実装する。
First, as shown in (a) of FIG. 3, the
次に、図3の(c)に示すように、基体3における枠体20に、シート状のシート材である封止材7Sを配置する。具体的には、枠体20の全周にわたって、枠体本体21の上面に封止材7Sを配置する。封止材7Sとしては、例えば、樹脂からなる樹脂シートを用いることができる。本実施の形態では、封止材7Sとして、EVOHからなる環状のEVOHシートを用いた。なお、シート状の封止材7Sとしては、インジウムからなるインジウムシートを用いてもよい。また、封止材7Sは、環状の一体物からなるシート材ではなく、分離された複数のシート片であってもよい。この場合、複数のシート片を連続又は断続的に環状に並べて枠体本体21に配置するとよい。
Next, as shown in (c) of FIG. 3, the sealing
次に、図3の(d)に示すように、封止材7Sが配置された枠体20に、予め準備しておいた蓋体4を配置する。具体的には、枠体20の開口部を覆うように蓋体4を枠体20の枠体本体21に配置する。このとき、蓋体4は、封止材7Sの上に載置される。これにより、蓋体4の平板部30aの周辺部分と枠体20の枠体本体21との間に封止材7Sが挟まれた状態になる。このように、蓋体4と枠体20との間に封止材7Sが介在することで、基体3と蓋体4とで囲まれる内部空間は、気密封止された封止空間1aになる。なお、この時点において、蓋体4と枠体20とは、封止材7Sで固着されていない。
Next, as shown in (d) of FIG. 3, the
また、蓋体4を枠体本体21に配置したときに、蓋体4の平板部30aの側面(端面)と衝立部22の内側面との間に隙間が存在している。
Further, when the
次に、図3の(e)に示すように、封止材7Sを介して枠体20に配置した蓋体4の位置合わせを行う。つまり、基体3と蓋体4とで囲まれる内部空間を封止空間1aにした状態で、蓋体4の位置合わせを行う。
Next, as shown in (e) of FIG. 3, the
本実施の形態では、基体3と蓋体4とで囲まれる内部空間を封止空間1aにした状態で、アクティブアライメントにより蓋体4の位置合わせを行う。具体的には、半導体レーザ素子2を駆動してレーザ光を出射させた状態で、このレーザ光が蓋体4の光学要素4aの光軸を通るように蓋体4の位置を調整する。この場合、支持部10の上面と平行な方向(水平方向)に蓋体4を移動させることで、蓋体4の位置を調整することができる。
In the present embodiment, the
このとき、封止材7Sは、まだ溶融されていないので、蓋体4と枠体20との間に封止材7Sが挟まれていても、蓋体4を水平方向にずらすことができる。つまり、蓋体4の位置を調整することができる。また、蓋体4の位置合わせを行う際に、封止材7Sとして軟質材料であるEVOH又はインジウム等からなるシート材を用いることで、蓋体4の位置合わせを行う際に生じる歪を低減することができる。
At this time, since the sealing
なお、本実施の形態では、蓋体4は、枠体20の衝立部22に囲まれているが、蓋体4の平板部30aの側面と衝立部22の内側面との間には隙間が存在しているので、蓋体4を水平方向に移動させることができる。つまり、この隙間は、蓋体4の位置合わせ用のスペースである。
In this embodiment, the
蓋体4の位置合わせを行った後は、加熱することで封止材7Sを溶融させる。本実施の形態では、封止材7SとしてEVOHシートを用いているので、約220℃で加熱することで、封止材7Sを溶融させることができる。
After positioning the
このとき、封止材7Sは、溶融することで横方向に広がるが、枠体本体21には凹部21aが設けられているので、図3の(f)に示すように、溶融して枠体20の内側に向かって広がる封止材7Sは凹部21aに入り込むことになる。これにより、溶融した封止材7Sが支持部10に到達することを抑制できる。つまり、凹部21aは、溶融した封止材7Sを逃がすための逃がし用凹部である。
At this time, the sealing
その後、加熱を停止することで、封止材7Sが硬化する。これにより、蓋体4と枠体20とが封止材7によって固着する。具体的には、蓋体4の平板部30aと枠体20の枠体本体21とが封止材7によって固着する。このようにして、蓋体4と枠体20との間に封止材7が介在することになる。なお、封止材7を積極的に冷却することで封止材7Sを硬化してもよい。
After that, the sealing
次に、図3の(g)に示すように、蓋体4と枠体20との間に接合材8を挿入して、蓋体4と枠体20とを固定する。具体的には、蓋体4の平板部30aの側面と衝立部22の内側面との間に隙間を埋めるように接合材8を挿入する。本実施の形態では、接合材8として、エポキシ樹脂からなる熱硬化型接着剤を用いた。この場合、蓋体4の平板部30aの側面と枠体20の衝立部22との間の隙間に流動性のある液状の接合材8を塗布する。その後、接合材8を加熱することで接合材8を硬化する。
Next, as shown in (g) of FIG. 3, the
接合材8を加熱する場合、ヒータ等の加熱装置を用いて接合材8を加熱してもよいが、半導体レーザ素子2を駆動させることで接合材8を加熱してもよい。つまり、加熱装置を別途用いることなく、半導体レーザ素子2から発生する熱によって接合材8を加熱してもよい。半導体レーザ素子2を駆動することで周辺温度を160℃程度まで上昇させることができる。
When heating the
このように、接合材8を加熱して硬化させることで、蓋体4と枠体20とが接合材8によって接合される。つまり、蓋体4と枠体20とが接合材8で固定される。これにより、光源装置1が完成する。
By heating and hardening the
なお、接合材8を積極的に加熱するのではなく、自然乾燥によって接合材8を硬化してもよい。また、接合材8としては、熱硬化型接着剤ではなく、紫外線硬化型接着剤を用いてもよい。この場合、蓋体4と枠体20との間の隙間に紫外線硬化型接着剤である接合材8を塗布して、紫外線を照射することで接合材8を硬化させることができる。
Instead of actively heating the
また、半導体レーザ素子2を駆動させて接合材8を熱硬化させる際、アクティブアライメントにより蓋体4の位置合わせを行っている際に接合材8を塗布して接合材8を硬化させてもよい。
Further, when the
以上のとおり、本実施の形態に係る光源装置1は、支持部10及び枠体20を有する基体3と、光学要素4aを含む蓋体4と、蓋体4と基体3と封止材7とで形成される封止空間1aに配置された半導体レーザ素子2とを備えており、蓋体4は、封止材7を介して枠体20に密着して固定され、封止材7の封止空間1a側とは反対側において蓋体4と枠体20とは接合材8を介して接合されている。
As described above, the
このように、本実施の形態では、光学部材である蓋体4を機能分離するのではなく、蓋体4と枠体20とを接合する接合部材を機能分離している。具体的には、蓋体4は、枠体20の開口部を覆ってパッケージの気密性を確保する機能と光学要素4aによる光学作用(集光性等)の機能との両機能を有する一方で、蓋体4と枠体20とを接合する接合部材として、蓋体4と基体3とで構成されるパッケージの気密性を確保するための封止材7と蓋体4と枠体20とを固定するための接合材8とを用いている。
As described above, in the present embodiment, the joining member that joins the
この構成により、蓋体4と枠体20とを固定する前に、蓋体4と基体3とで構成されるパッケージの内部空間を封止材7によって気密封止された封止空間1aにした状態で、アクティブアライメントにより蓋体4の位置合わせをすることができる。つまり、蓋体4と基体3とで構成されるパッケージの気密性を確保しつつ、光学要素4aを含む蓋体4のアクティブアライメントを行うことができる。したがって、気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置1を実現することができる。
With this configuration, before the
また、上記のように、蓋体4については、気密性の確保と光学作用に機能分離されることなく両機能を有する単独部品として用いることができる。これにより、光源装置1の構造を単純化することもできる。
Further, as described above, the
しかも、本実施の形態では、封止材7と接合材8との2つの接合部材を用いて蓋体4と枠体20とを接合しているので、蓋体4と枠体20とを強固に固定することもできる。
Moreover, in the present embodiment, since the
さらに、本実施の形態では、光学要素4a(レンズ)と半導体レーザ素子2との間の部材が不要になるので、半導体レーザ素子2と光学要素4aまでの距離を短くすることができる。これにより、光源装置1の小型化及び低背化を実現することもできる。
Furthermore, in the present embodiment, no member is required between the
また、本実施の形態に係る光源装置1において、接合材8は、封止材7より接合強度が高くなっている。
Moreover, in the
蓋体4と枠体20とで封止材7を挟んだ状態でアクティブアライメントを行う場合には封止材7は軟質材料であることが望ましいが、封止材7が軟質材料であると、接合材8の接合強度が封止材7よりも低い場合には、接合材8で蓋体4と枠体20とを接合しても所望の接合強度が得られないおそれがある。そこで、封止材7よりも接合強度が高い接合材8を用いることで、軟質材料の封止材7を用いた場合であっても、蓋体4と枠体20との接着強度を向上させることができる。
When performing active alignment with the sealing
また、本実施の形態に係る光源装置1において、蓋体4の光学要素4aにおける半導体レーザ素子2のレーザ光が入射する光入射面は、封止空間1aの一部を形成している。
In addition, in the
このように、光学要素4aにおける光入射面が封止空間1aの一部を形成することで、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光によって微小物体が捕捉されるというピンセット効果を抑制することができる。
In this way, the light incident surface of the
また、本実施の形態に係る光源装置1において、蓋体4の光学要素4aは、レンズである。
Moreover, in the
この構成により、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光の配光を光学要素4aによって制御することができる。例えば、光学要素4aを凸レンズにすることで、半導体レーザ素子2のレーザ光を集光することができる。
With this configuration, the light distribution of the laser light emitted from the
また、本実施の形態に係る光源装置1において、封止材7は、シリコーンを含有しない材料によって構成されている。
Moreover, in the
この構成により、シリコーンに含まれるシロキサンの光化学反応による光ピンセット効果を抑制することができる。 With this configuration, it is possible to suppress the phototweezers effect due to the photochemical reaction of siloxane contained in silicone.
また、本実施の形態に係る光源装置1において、封止材7は、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)によって構成されている。
Moreover, in the
EVOHはシロキサンを含まないので、封止材7がEVOHによって構成されていることで、シロキサンの光化学反応による光ピンセット効果を抑制することができる。しかも、EVOHは、ガス透過防止能力が大きく、ガスバリア性に優れた樹脂材料であるので、光源装置1の外部(大気中)に存在するシロキサンが封止空間1a内に流入することを抑制でき、シロキサンの光化学反応による光ピンセット効果を抑制することができる。
Since EVOH does not contain siloxane, the sealing
また、本実施の形態に係る光源装置1において、接合材8は、樹脂によって構成されている。具体的には、接合材8を構成する樹脂は、エポキシ樹脂である。
Moreover, in the
これにより、蓋体4と枠体20とを樹脂によって固定することができるので、シーム溶接等の他の接合方法で蓋体4と枠体20とを接合する場合と比べて、低コスト且つ量産性よく光源装置1を製造することができる。また、樹脂接合材の硬化温度は、一般的には半導体レーザ素子2の動作温度以下であるので、接合材8をエポキシ樹脂等の樹脂によって構成することで、アクティブアライメントにより蓋体4の位置合わせを行っている際に接合材8を硬化して蓋体4と枠体20とを接合することができる。
As a result, the
また、本実施の形態に係る光源装置1において、半導体レーザ素子2は、封止空間1aに複数個配置され、蓋体4の光学要素4aは、複数の半導体レーザ素子2の各々に対して複数設けられている。
Further, in the
このように、半導体レーザ素子2を複数個配置することで、光源装置1全体としての光出力を大きくすることができる。また、半導体レーザ素子2を複数個配置すると、蓋体4及び枠体20のサイズの増大に伴って蓋体4と枠体20とのサイズ差も増大し、気密性が低下するおそれがあるが、本実施の形態では、上記のように気密性を確保することができるので、半導体レーザ素子2を複数個配置した場合でも、気密性が低下することを効果的に抑制できる。
By arranging a plurality of
また、本実施の形態に係る光源装置1は、さらに、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光を反射して光学要素4aに入射させるミラー5を備えており、半導体レーザ素子2は、支持部10の上面と平行に実装されている。
Further, the
このように、半導体レーザ素子2を支持部10の上面と平行に実装することで、半導体レーザ素子2で発生する熱を支持部10に効率的に伝導させることができ、半導体レーザ素子2の放熱性を向上させることができる。また、半導体レーザ素子2を支持部10の上面と平行に実装したとしても、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光をミラーによって偏向させることができるので、支持部10の上面と光学要素4aとが幾何学的に干渉し合うことを抑制することができる。
By mounting the
なお、蓋体4の光学要素4aにおけるレーザ光が出射する光出射面の高さは、支持部10を基準として、枠体20の上面の高さよりも低くなっているとよい。
It is preferable that the height of the light emitting surface of the
この構成により、光源装置1を移動させる際に外部物体が光学要素4aに当たることを抑制できるので、光学要素4aが損傷することを抑制できる。
With this configuration, it is possible to prevent an external object from hitting the
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る光源装置1Aについて、図4A及び図4Bを用いて説明する。図4Aは、実施の形態2に係る光源装置1Aの上面図であり、図4Bは、同光源装置1Aの断面図である。
(Embodiment 2)
Next, a
本実施の形態に係る光源装置1Aは、上記実施の形態1に係る光源装置1に対して、蓋体4Aの形状が異なる。具体的には、上記実施の形態1では、蓋体4における各光学要素4aを構成する凸部30bは、平板部30aの外側の面に設けられていたが、本実施の形態では、蓋体4Aにおける各光学要素4aを構成する凸部30bは、平板部30aの内側の面に設けられている。
A
したがって、本実施の形態において、各光学要素4aにおける凸部30bは、封止空間1a側に向かって突出する凸面を有する。つまり、凸部30bは、支持部10に向かって突出している。本実施の形態でも、各光学要素4aは、凸レンズであり、凸部30bの凸面は、球面等の湾曲面になっている。なお、全ての凸部30bが平板部30aの内側の面に設けられている。
Therefore, in the present embodiment, the
また、本実施の形態においても、各光学要素4aにおけるレーザ光が入射する光入射面は、封止空間1aの一部を形成しているが、本実施の形態では、凸部30bが平板部30aの内側の面に設けられているので、各光学要素4aにおけるレーザ光が入射する光入射面には凸部30bの凸面が含まれている。
Also in the present embodiment, the light incident surface of each
なお、蓋体4A以外の構成については、本実施の形態における光源装置1Aは、上記実施における光源装置1と同様である。
The configuration of the
したがって、本実施の形態に係る光源装置1Aでも、上記実施の形態1と同様に、支持部10及び枠体20を有する基体3と、光学要素4aを含む蓋体4Aと、蓋体4Aと基体3と封止材7とで形成される封止空間1aに配置された半導体レーザ素子2とを備えており、蓋体4Aは、封止材7を介して枠体20に密着して固定され、封止材7の封止空間1a側とは反対側において蓋体4Aと枠体20とは接合材8を介して接合されている。
Therefore, also in the
これにより、本実施の形態に係る光源装置1Aは、上記実施の形態1における光源装置1と同様の効果を奏する。具体的には、蓋体4Aと基体3とで構成されるパッケージの気密性を確保しつつ、光学要素4aを含む蓋体4Aのアクティブアライメントを行うことができるので、気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置1Aを実現できる等の効果を奏する。
Accordingly, the
また、本実施の形態における光源装置1Aでは、各光学要素4aを構成する凸部30bが、平板部30aの外側の面ではなく、平板部30aの内側の面に設けられている。このため、蓋体4Aの下端部は、枠体20の上端部よりも支持部10に近くなっている。具体的には、蓋体4Aの下端部である凸部30bの頂点は、枠体20の上端部である衝立部22の上端縁よりも支持部10の近くに位置している。本実施の形態では、凸部30bの頂点は、枠体本体21の上面よりも支持部10の近くに位置している。
Further, in the
この構成により、光源装置1Aを移動させる際に外部物体が光学要素4aに当たることがないので、光学要素4aが損傷することを抑制できる。特に、凸レンズである光学要素4aの凸部30bが平板部30aの内面に設けられていて外部に露出していないので、凸部30bが損傷することを防止できる。
With this configuration, an external object does not hit the
また、本実施の形態においても、蓋体4Aの光学要素4aにおけるレーザ光が出射する光出射面の高さは、支持部10を基準として、枠体20の上面の高さよりも低くなっている。具体的には、本実施の形態では、蓋体4Aの光学要素4aにおける光出射面である平板部30aの外面である平面が枠体20の上面である衝立部22の上端面の高さよりも低くなっている。これにより、蓋体4Aの外面が外部物体に当たって損傷することを抑制することができる。一例として、平板部30aの外面と衝立部22の上端面の高さとの差は、0.8mm~1.0mm程度である。
Also in the present embodiment, the height of the light emitting surface of the
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る光源装置1Bについて、図5A及び図5Bを用いて説明する。図5Aは、実施の形態3に係る光源装置1Bの上面図であり、図5Bは、同光源装置1Bの断面図である。
(Embodiment 3)
Next, a
上記実施の形態1に係る光源装置1において、封止材7は、シート材である封止材7Sを一旦溶融させた後で硬化させたものであったが、本実施の形態に係る光源装置1Bにおいて、封止材7Bは、液体金属によって構成されている。液体金属である封止材7Bは、所定の温度以上では凝固しない液状の金属である。液体金属である封止材7Bとしては、インジウムとガリウムとからなるインジウムガリウム(InGa)を用いることができる。本実施の形態で用いたインジウムガリウムは、50℃以上では液体であり、50℃未満では固体である。つまり、インジウムガリウムは、室温では固体である。
In the
また、封止材7Bは、枠体20に設けられた凹部23に配置されている。本実施の形態において、凹部23は、枠体20の枠体本体21に設けられている。具体的には、凹部23は、枠体本体21における蓋体4に対向する部分に設けられている。凹部23の凹み部分は、枠体20と蓋体4との間の空洞になっている。
Also, the sealing
凹部23は、枠体本体21の全周にわたって形成された溝である。したがって、凹部23は、環状に形成されている。一例として、凹部23の上面視形状は、矩形枠状である。凹部23に配置された封止材7Bは、凹部23の全周にわたって存在している。したがって、封止材7Bは、環状に配置されている。具体的には、封止材7Bの上面視形状は、矩形枠状である。
The
凹部23に配置された封止材7Bは、蓋体4を支持している。したがって、凹部23に配置された封止材7Bの上面は、蓋体4の平板部30aの内面に接している。なお、封止材7Bの上部は、凹部23からはみ出しているが、これに限らない。
The sealing
このように構成される光源装置1Bは、上記実施の形態1に係る光源装置1の製造方法に準じて製造することができる。
The
具体的には、まず、上記実施の形態1と同様に、支持部10及び枠体20を有する基体3を準備する。このとき、枠体20としては、枠体本体21に凹部23が形成されたものを用いる。次に、上記実施の形態1と同様に、基体3における支持部10の上面に、半導体レーザ素子2及びミラー5を実装する。
Specifically, first, the
次に、基体3における枠体20に、液状の封止材7Bを配置する。封止材7Bとしては、液体金属を用いている。具体的には、枠体20の枠体本体21に設けられた凹部23に液状の封止材7Bを塗布する。このとき、表面張力により封止材7Bの上部が凹部23からはみ出すようにして封止材7Bを凹部23に塗布する。なお、液体金属からなる封止材7Bについては、必要に応じて加熱して液状(液体)にする。
Next, a
次に、上記実施の形態1と同様に、封止材7Bが配置された枠体20に、予め準備しておいた蓋体4を配置する。このとき、蓋体4は、封止材7Bの上に載置される。これにより、蓋体4と枠体20との間に封止材7Bが介在し、基体3と蓋体4とで囲まれる内部空間は、気密封止された封止空間1aになる。なお、本実施の形態では、常温で蓋体4を枠体20に配置している。このとき、封止材7Bは、固体であってもよいし、液体であってもよい。
Next, similarly to the first embodiment, the previously
次に、上記実施の形態1と同様に、封止材7Bを介して枠体20に配置した蓋体4の位置合わせを行う。つまり、基体3と蓋体4とで囲まれる内部空間を封止空間1aにした状態で、蓋体4の位置合わせを行う。本実施の形態でも、基体3と蓋体4とで囲まれる内部空間を封止空間1aにした状態で、アクティブアライメントにより蓋体4の位置合わせを行う。なお、本実施の形態では、常温で蓋体4のアクティブアライメントを行っている。このとき、封止材7Bは、蓋体4を支持できれば、固体であってもよいし、液体であってもよい。このとき、封止材7Bは、横方向に広がるが、枠体本体21には凹部21aが設けられているので、枠体20の内側に向かって広がる封止材7Bは凹部21aに入り込むことになる。これにより、封止材7Bが支持部10に到達することを抑制できる。つまり、凹部21aは、封止材7Bを逃がすための逃がし用凹部である。
Next, as in the first embodiment, the
次に、上記実施の形態1と同様に、蓋体4と枠体20との間に接合材8を挿入して、蓋体4と枠体20とを固定する。これにより、蓋体4と枠体20とが接合材8によって接合される。つまり、蓋体4と枠体20とが接合材8で固定される。以上により、光源装置1Bが完成する。
Next, as in the first embodiment, the
このように、本実施の形態に係る光源装置1Bでも、上記実施の形態1と同様に、支持部10及び枠体20を有する基体3と、光学要素4aを含む蓋体4と、蓋体4と基体3と封止材7Bとで形成される封止空間1aに配置された半導体レーザ素子2とを備えており、蓋体4は、封止材7Bを介して枠体20に密着して固定され、封止材7Bの封止空間1a側とは反対側において蓋体4と枠体20とは接合材8を介して接合されている。
As described above, in the
これにより、本実施の形態に係る光源装置1Bは、上記実施の形態1における光源装置1と同様の効果を奏する。具体的には、蓋体4と基体3とで構成されるパッケージの気密性を確保しつつ、光学要素4aを含む蓋体4のアクティブアライメントを行うことができるので、気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置1Bを実現できる等の効果を奏する。
Thus, the
また、本実施の形態における光源装置1Bにおいて、枠体20と蓋体4との間に空洞を有しており、この空洞内に封止材7Bが配置されている。具体的には、枠体20は、蓋体4に対向する部分に凹部23を有しており、枠体20と蓋体4との間の空洞は、凹部23の凹み部分である。
Further, in the
この構成により、蓋体4をアクティブアライメントにより位置合わせをする際に、枠体20と蓋体4との位置関係の変化に伴って封止材7Bが規定値以上に移動することを抑制することができる。これにより、封止材7Bによる封止空間1aの封止効果を大きくすることができる。つまり、封止空間1aの気密性をより確保することができる。
With this configuration, when the
また、本実施の形態に係る光源装置1Bにおいて、封止材7Bは、インジウムガリウムからなる液体金属である。
Moreover, in the
インジウムガリウムはシロキサンを含まないので、封止材7Bをインジウムガリウムによって構成することで、シロキサンの光化学反応による光ピンセット効果を抑制することができる。また、液体金属は、物体との接触状態を保ちつつ任意の形状に変更可能な液体であるので、封止材7Bとして液体金属を用いることで、蓋体4をアクティブアライメントにより位置合わせを行う際に気密性が低下することを抑制できる。しかも、インジウムガリウムは、室温では固体で50℃を超えると液体になるので、封止材7Bとして、インジウムガリウムからなる液体金属を用いることで、60℃の温度にすることで蓋体4のアクティブアライメントを容易に行うことができる。
Since indium gallium does not contain siloxane, the optical tweezers effect due to the photochemical reaction of siloxane can be suppressed by forming the sealing
なお、本実施の形態において、蓋体4に代えて、上記実施の形態2における蓋体4Aを用いてもよい。
In addition, in this embodiment, the
(実施の形態4)
次に、実施の形態4に係る光源装置1Cについて、図6A及び図6Bを用いて説明する。図6Aは、実施の形態4に係る光源装置1Cの上面図であり、図6Bは、同光源装置1Cの断面図である。
(Embodiment 4)
Next, a
本実施の形態に係る光源装置1Cは、上記実施の形態3に係る光源装置1Bにおいて、液体金属からなる封止材7Bに代えて、環状ワイヤからなる封止材7Cを用いた構成になっている。本実施の形態でも、環状ワイヤである封止材7Cは、軟質材料によって構成されているとよい。環状ワイヤである封止材7Cとしては、ワイヤ径が1mm程度の金属ワイヤを用いることができる。封止材7Cは、例えば、インジウムを含む金属ワイヤである。インジウムを含む金属ワイヤは、軟質ワイヤである。このような封止材7Cとしては、インジウム金属ワイヤ、又は、インジウム合金からなるインジウム合金ワイヤ等を用いることができる。
A
封止材7Cは、枠体20に設けられた凹部23に配置されている。封止材7Cは環状ワイヤであるので、凹部23に配置された封止材7Cは、凹部23の全周にわたって存在している。この場合、環状ワイヤである封止材7Cは、途中で途切れることのないリング状のものであってもよいし、ひも状の金属ワイヤが凹部23の全周に引き回されたものであってもよい。このような状態で凹部23に配置された環状ワイヤである封止材7Cは、パッキンとして機能する。これにより、封止空間1aの気密性を確保することができる。
The sealing
凹部23に配置された封止材7Cは、蓋体4を支持している。したがって、凹部23に配置された封止材7Cの上面は、蓋体4の平板部30aの内面に接している。本実施の形態において、封止材7Cの上部は凹部23からはみ出しているが、これに限らない。なお、封止材7Cがインジウムを含む金属ワイヤである場合、封止材7Cは、蓋体4に押さえ付けられることで塑性変形する。
A sealing
なお、封止材7C以外の構成については、上記実施の形態3に係る光源装置1Bと同様である。また、本実施の形態に係る光源装置1Cは、上記実施の形態3に係る光源装置1Bの製造方法に準じて製造することができる。
The configuration other than the sealing
したがって、本実施の形態に係る光源装置1Cについても、上記実施の形態3と同様に、支持部10及び枠体20を有する基体3と、光学要素4aを含む蓋体4と、蓋体4と基体3と封止材7Cとで形成される封止空間1aに配置された半導体レーザ素子2とを備えており、蓋体4は、封止材7Cを介して枠体20に密着して固定され、封止材7Cの封止空間1a側とは反対側において蓋体4と枠体20とは接合材8を介して接合されている。
Therefore, also in the
これにより、本実施の形態に係る光源装置1Cは、上記実施の形態3における光源装置1Bと同様の効果を奏する。具体的には、蓋体4と基体3とで構成されるパッケージの気密性を確保しつつ、光学要素4aを含む蓋体4のアクティブアライメントを行うことができるので、気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置1Cを実現できる等の効果を奏する。
Thus, the
また、本実施の形態に係る光源装置1Cにおいて、封止材7Cは、環状ワイヤである。
Moreover, in the
この構成により、封止空間1aの全周にわたって隙間なく封止材7Cを配置することができるので、封止空間1aの気密性を容易に確保することができる。
With this configuration, the sealing
また、本実施の形態に係る光源装置1Cにおいて、具体的には、封止材7Cは、インジウムによって構成されている。
Further, in the
インジウムはシロキサンを含まないので、封止材7Cをインジウムによって構成することで、シロキサンの光化学反応による光ピンセット効果を抑制することができる。
Since indium does not contain siloxane, the optical tweezers effect due to the photochemical reaction of siloxane can be suppressed by forming the sealing
なお、本実施の形態においても、蓋体4に代えて、上記実施の形態2における蓋体4Aを用いてもよい。
Also in this embodiment, instead of the
(実施の形態5)
次に、実施の形態5に係る光源装置1Dについて、図7A、図7B及び図8を用いて説明する。図7Aは、実施の形態5に係る光源装置1Dの上面図であり、図7Bは、同光源装置1Dの断面図である。図8は、蓋体4と接合材8とを省略したときの同光源装置1Dの上面図である。
(Embodiment 5)
Next, a
本実施の形態に係る光源装置1Dにおいて、基体3Dは、上記実施の形態1に係る光源装置1と同様に、支持部10及び枠体20Dを有するが、本実施の形態に係る光源装置1Dは、上記実施の形態1に係る光源装置1に対して、枠体20Dの形状が異なる。
In the
具体的には、本実施の形態に係る光源装置1Dでは、枠体20Dは、側部枠体21Dと、側部枠体21Dの内側に位置する内部枠体22Dとを含む。図8に示すように、側部枠体21D及び内部枠体22Dの各々は、上面視において、矩形枠状である。側部枠体21D及び内部枠体22Dは、例えば銅又はアルミニウム等の金属材料によって構成されている。
Specifically, in
枠体20Dは、支持部10に設けられている。具体的には、図7Bに示すように、枠体20Dの側部枠体21Dが支持部10の上面に設けられている。本実施の形態において、側部枠体21Dは、支持部10に立設する姿勢で支持部10の上面に載置されて支持部10に固定されている。
The
内部枠体22Dは、上面視で蓋体44(固定部を含む)よりも外側の外周部22Daと、外周部22Daの内側に位置する内周部22Dbとを有する。内部枠体22Dの外周部22Daは、側部枠体21Dの上端部に固定されている。よって、内周部22Dbの内側にはレーザ光が透過する開口部がある。内部枠体22Dは、凹部23を有する。本実施の形態において、凹部23は、内部枠体22Dの内周部22Dbに設けられている。
The
図7Bに示すように、凹部23は、内部枠体22Dにおける蓋体4に対向する部分に設けられている。凹部23の凹み部分は、枠体20Dと蓋体4との間の空洞になっている。
As shown in FIG. 7B, the
凹部23は、内部枠体22Dの全周にわたって形成された溝である。したがって、図8に示すように、凹部23は、環状に形成されている。一例として、凹部23の上面視形状は、矩形枠状である。
The
凹部23には、封止材7Dが配置されている。凹部23に配置された封止材7Dは、環状の凹部23の全周にわたって存在している。したがって、封止材7Dは、環状に配置されている。具体的には、封止材7Dの上面視形状は、矩形枠状である。
A sealing
なお、凹部23の外壁部の上端面と蓋体4の平板部30aとの間には、隙間が存在する。これにより、蓋体4をアクティブアライメントにより位置合わせを行う際に、蓋体4を容易にずらすことができる。このとき、封止材7Dは、横方向に広がるが、枠体本体22Dには凹部22Dcが設けられているので、枠体22Dの内側に向かって広がる封止材7Dは凹部22Dcに入り込むことになる。これにより、封止材7Dが支持部10に到達することを抑制できる。つまり、凹部22Dcは、封止材7Dを逃がすための逃がし用凹部である。
A gap exists between the upper end surface of the outer wall portion of the
また、図7Bに示すように、内部枠体22Dは、屈曲部24を有する。屈曲部24の断面視形状は、例えば、2つの直角を有するようにクランク状に折れ曲がった形状である。このように、内部枠体22Dが屈曲部24を有することで、枠体20Dは、蓋体4で枠体20Dに蓋をする方向と交差する方向(水平方向)にフレキシブル性を有する。つまり、枠体20Dは、蓋体4の平板部30aの内面と平行な方向(支持部10の上面と平行な方向)にフレキシブル性を有する。
In addition, as shown in FIG. 7B, the
蓋体4は、枠体20Dの開口部を塞ぐように枠体20Dに配置される。本実施の形態において、蓋体4は、枠体20Dの内部枠体22Dに支持されている。具体的には、蓋体4は、内部枠体22Dの内周部22Dbに固定されている。
The
また、本実施の形態でも、上記実施の形態1と同様に、支持部10を基準として、蓋体4の光学要素4aにおけるレーザ光が出射する光出射面の高さは、枠体20Dの上面の高さよりも低くなっているとよい。具体的には、蓋体4の光学要素4aにおける光出射面である凸部30bの凸面の最大高さは、枠体20Dの上端面の高さよりも低くなっているとよい。
Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the height of the light emitting surface of the
また、本実施の形態でも、蓋体4は、封止材7Dを介して枠体20Dに密着して固定されている。つまり、蓋体4と枠体20Dとの間に封止材7Dが介在した状態で蓋体4と枠体20Dとが固定されている。このように、封止材7Dを介して枠体20Dの内周部22Dbと蓋体4とを密着させることで、封止空間1a内の気密性が保持される。つまり、基体3Dと蓋体4と封止材7Dとによって気密封止された封止空間1aが形成される。
Also in the present embodiment, the
封止材7Dは、シリコーンを含有しない材料によって構成されているとよい。封止材7Dとしては、上記実施の形態1と同様に、EVOH又はインジウムからなるシート材を用いてもよいし、上記実施の形態3と同様に、インジウムガリウムからなる液体金属を用いてもよいし、上記実施の形態4と同様に、インジウムを含む金属ワイヤ等の環状ワイヤを用いてもよい。
The sealing
本実施の形態においても、蓋体4と枠体20Dとは、接合材8によって接合されている。具体的には、封止材7Dの封止空間1a側とは反対側において、蓋体4と枠体20Dとは、接合材8を介して接合されている。より具体的には、接合材8は、枠体20Dの内周部22Dbと蓋体4の平板部30aの端部とを接合している。これにより、蓋体4がずれることを抑制して、蓋体4と枠体20Dとを固定することができる。
Also in this embodiment, the
ここで、内部枠体22Dの屈曲部24は、外周部22Daに形成され、側部枠体21Dと内部枠体22Dとが固定され位置の内側に形成されている。言い換えると、上面視で側部枠体と蓋体との間に位置している。すなわち、屈曲部24は、側部枠体21Dの内側(封止空間1a側)かつ内周部22Dbの外側に、略環状に形成されている。
Here, the
なお、本実施の形態に係る光源装置1Dは、封止材7Dの材質に応じて、上記実施の形態1~4に係る光源装置1~1Cの製造方法に準じて製造することができる。
The
以上、本実施の形態に係る光源装置1Dは、上記実施の形態1と同様に、支持部10及び枠体20Dを有する基体3Dと、光学要素4aを含む蓋体4と、蓋体4と基体3Dと封止材7Dとで形成される封止空間1aに配置された半導体レーザ素子2とを備えており、蓋体4は、封止材7Dを介して枠体20Dに密着して固定され、封止材7Dの封止空間1a側とは反対側において蓋体4と枠体20Dとは接合材8を介して接合されている。
As described above, the
これにより、本実施の形態に係る光源装置1Dは、上記実施の形態1における光源装置1と同様の効果を奏する。具体的には、蓋体4と基体3Dとで構成されるパッケージの気密性を確保しつつ、光学要素4aを含む蓋体4のアクティブアライメントを行うことができるので、気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置1Dを実現できる等の効果を奏する。
Thus, the
また、本実施の形態に係る光源装置1Dにおいて、枠体20Dは、側部枠体21Dと、側部枠体21Dの内側に位置する内部枠体22Dとを含み、蓋体4は、内部枠体22Dに固定されている。
In
この構成により、金属製の枠体20Dにおいて、側部枠体21Dと内部枠体22Dとによって折れ曲がり部を設けることができる。本実施の形態では、内部枠体22Dに屈曲部24が設けられている。これにより、蓋体4と枠体20Dとの熱膨張係数差による応力を緩和することができる。
With this configuration, in the
また、本実施の形態に係る光源装置1Dにおいて、枠体20Dは、蓋体4で枠体20Dに蓋をする方向と交差する方向にフレキシブル性を有する。
Further, in the
光学要素4aを含む蓋体4を金属製の枠体20Dに接合する場合に熱歪等の応力が発生するが、この応力は、蓋体4で枠体20Dに蓋をする方向と交差する方向に発生する。そこで、枠体20Dが蓋体4で枠体20Dに蓋をする方向と交差する方向にフレキシブル性を有するように構成することで、この熱歪等の応力を緩和することができる。
When the
本実施の形態では、内部枠体22Dに屈曲部24が設けられており、この屈曲部24によって枠体20Dがフレキシブル性を有するように構成されている。つまり、屈曲部24は、応力吸収構造として機能する。また、屈曲部24を構成する内部枠体22Dの厚みを薄くすることで屈曲部24のフレキシブル性を高くすることができる。
In the present embodiment, a
また、本実施の形態に係る光源装置1Dにおいて、内部枠体22Dは、外周部22Daと、外周部22Daの内側に位置する内周部22Dbとを有し、蓋体4は、内周部22Dbに固定されている。
In addition, in the
この構成により、光源装置1Dを移動させる際に外部物体が光学要素4aに当たることを抑制できるので、光学要素4aが損傷することを抑制できる。
With this configuration, it is possible to prevent an external object from hitting the
なお、図9に示される光源装置1Eのように、本実施の形態においても、蓋体4に代えて、上記実施の形態2における蓋体4Aを用いてもよい。
As in the
(実施の形態6)
次に、実施の形態6に係る光源装置1Fについて、図10を用いて説明する。図10は、実施の形態6に係る光源装置1Fの断面図である。
(Embodiment 6)
Next, a
本実施の形態に係る光源装置1Fは、上記実施の形態1に係る光源装置1に対して、基体3Fにおける枠体20Fの形状と蓋体4Fの形状とが異なる。
The
枠体20Fは、上面視形状が略矩形の枠状の部材である。枠体20Fは、支持部10に設けられている。具体的には、枠体20Fは、支持部10の上面に設けられている。枠体20Fは、支持部10に固定されている。枠体20Fは、例えば銅又はアルミニウム等の金属材料によって構成されている。
The
枠体20Fの上面には、凹部23が設けられている。凹部23は、枠体20Fの全周にわたって形成された溝である。したがって、凹部23は、環状に形成されている。一例として、凹部23の上面視形状は、矩形枠状である。なお、本実施の形態において、凹部23の底面は、湾曲面であるが、平面であってもよい。
A
凹部23は、枠体20Fにおける蓋体4Fに対向する部分に設けられている。具体的には、凹部23は、枠体20Fにおける蓋体4Fの外縁部蓋体32に対向する部分に設けられている。凹部23の凹み部分は、枠体20Fと蓋体4Fとの間の空洞になっている。
The
凹部23には、封止材7Fが配置されている。凹部23に配置された封止材7Fは、凹部23の全周にわたって存在している。したがって、封止材7Fは、環状に配置されている。具体的には、封止材7Fの上面視形状は、矩形枠状である。
A sealing
蓋体4Fは、枠体20Fの開口部を塞ぐように枠体20Fに配置される。蓋体4Fは、枠体20Fに固定されている。具体的には、蓋体4Fは、枠体20Fの上端部に固定されている。
The
本実施の形態において、蓋体4Fは、光学要素4aを含む蓋体本体31と、蓋体本体31の外側に位置する外縁部蓋体32とを含む。蓋体4Fにおける外縁部蓋体32は、枠体20Fに支持されている。具体的には、外縁部蓋体32は、封止材7Fを介して枠体20Fに密着して固定されている。また、蓋体本体31と外縁部蓋体32とは、接合材33によって接合されている。一例として、蓋体本体31は、ガラスによって構成され、外縁部蓋体32は、銅又はアルミニウム等の金属材料によって構成されている。この場合、接合材33としては、低融点ガラスを用いるとよい。外縁部蓋体32は、上面視で蓋体本体31(固定部を含む)よりも外側の外周部32Daと、外周部32Daの内側に位置する内周部32Dbとを有する。よって、内周部32Dbの内側にはレーザ光が透過する開口部がある。具体的には、蓋体本体31は、内周部32Dbに固定されている。
In the present embodiment, the
蓋体本体31は、上記実施の形態1における蓋体4と同じ構成である。したがって、蓋体本体31は、平板部30aと、平板部30aに設けられた複数の凸部30bとを有する。また、複数の凸部30bは、平板部30aの外側の面に設けられている。
The
枠体20Fの内側面と外縁部蓋体32における枠体20Fの内側面に対向する面との間に、間隙を有する。具体的には、外縁部蓋体32は屈曲部34を有しており、この屈曲部34と枠体20Fとの間に隙間が設けられている。
A gap is provided between the inner surface of the
屈曲部34の断面視形状は、例えば、U字状に折れ曲がった形状である。このように、蓋体4Fが屈曲部34を有することで、蓋体4Fは、蓋体4Fで枠体20Fに蓋をする方向と交差する方向(水平方向)にフレキシブル性を有する。つまり、蓋体4Fは、蓋体本体31の平板部30aの内面と平行な方向(支持部10の上面と平行な方向)にフレキシブル性を有する。
The cross-sectional shape of the
蓋体4Fにおいて、蓋体本体31の光学要素4aにおける光出射面である凸部30bの凸面の最大高さは、外縁部蓋体32の上面の高さよりも低くなっているとよい。これにより、外部物体が衝突して光学要素4aが損傷することを抑制することができる。
In the
蓋体4Fは、枠体20Fの開口部を塞ぐように枠体20Fに配置される。具体的には、蓋体4Fは、外縁部蓋体32が枠体20Fの上面に載置されるように枠体20Fに固定される。
The
本実施の形態でも、蓋体4Fは、封止材7Fを介して枠体20Fに密着して固定されている。つまり、蓋体4Fと枠体20Fとの間に封止材7Fが介在した状態で蓋体4Fの外縁部蓋体32と枠体20Fとが固定されている。
Also in the present embodiment, the
封止材7Fは、シリコーンを含有しない材料によって構成されているとよい。封止材7Fとしては、上記実施の形態1と同様に、EVOH又はインジウムからなるシート材を用いてもよいし、上記実施の形態3と同様に、インジウムガリウムからなる液体金属を用いてもよい。このとき、封止材7Fは、横方向に広がるが、枠体本体20Fには凹部20Faが設けられているので、枠体20Fの内側に向かって広がる封止材7Fは凹部20Faに入り込むことになる。これにより、封止材7Fが支持部10に到達することを抑制できる。つまり、凹部20Faは、封止材7Fを逃がすための逃がし用凹部である。また、実施の形態4と同様に、インジウムを含む金属ワイヤ等の環状ワイヤを用いてもよい。
The sealing
封止材7Fを介して枠体20Fと蓋体4Fの外周部32Daとを密着させることで、封止空間1a内の気密性が保持される。つまり、基体3Fと蓋体4Fと封止材7Fとによって気密封止された封止空間1aが形成される。この場合、封止材7Fの材料として軟質材料であるEVOH等を用いるとともに外縁部蓋体32に屈曲部34を設けることで、蓋体4Fに生じる応力を緩和しつつ、蓋体本体31と外縁部蓋体32との接合箇所である低融点ガラス部の気密性を保持することができる。つまり、蓋体本体31と外縁部蓋体32とを接合する接合材33として低融点ガラスを用いることで、接合材33として金属材料又はセラミック材料を用いて蓋体本体31と外縁部蓋体32とを金属材料又はセラミック材料で固定する場合と比べて、蓋体4Fに発生する応力を緩和することができる。
By bringing the
本実施の形態においても、蓋体4Fと枠体20Fとは、接合材8によって接合されている。具体的には、封止材7Fの封止空間1a側とは反対側において、蓋体4Fと枠体20Fとは、接合材8を介して接合されている。より具体的には、接合材8は、枠体20Fと外周部32Daの端部とを接合している。
Also in the present embodiment, the
ここで、外縁部蓋体32の屈曲部34は、外周部32Daに形成され、外縁部蓋体32と枠体20Fとが封止材7Fによって固定された位置の内側に形成されている。言い換えると、上面視で枠体20Fと蓋体本体31との間に位置している。すなわち、屈曲部24は、外縁部蓋体32と枠体20Fとが封止材7Fによって固定された位置の内側(封止空間1a側)かつ蓋体本体31と外縁部蓋体32とが接合材33によって接合され位置の外側に、略環状に形成されている。
Here, the
次に、本実施の形態に係る光源装置1Fの製造方法について、図11を用いて説明する。図11は、実施の形態6に係る光源装置1Fの製造方法を説明するための図である。なお、本実施の形態における光源装置1Fは、上記実施の形態1に係る光源装置1の製造方法に準じて製造することができる。
Next, a method for manufacturing the
まず、図11の(a)に示すように、支持部10及び枠体20Fを有する基体3Fを準備する。次に、図11の(b)に示すように、基体3Fにおける支持部10の上面に、半導体レーザ素子2及びミラー5を実装する。なお、半導体レーザ素子2は、サブマウント6を介して支持部10に実装する。
First, as shown in (a) of FIG. 11, a
次に、図11の(c)に示すように、基体3Fにおける枠体20Fの凹部23に封止材7Fを配置する。このとき、封止材7Fの上部が凹部23からはみ出すようにして封止材7Fを凹部23に配置する。
Next, as shown in (c) of FIG. 11, the sealing
次に、図11の(d)に示すように、蓋体本体31と外縁部蓋体32とを低融点ガラスからなる接合材33で接合することで作製した蓋体4Fを予め準備しておき、封止材7Fが配置された枠体20Fにこの蓋体4Fを配置する。具体的には、枠体20Fの開口部を覆うように蓋体4Fを枠体20Fに配置する。このとき、蓋体4Fは、外縁部蓋体32が封止材7Fの上に載置するように配置する。これにより、蓋体4Fと枠体20Fとの間に封止材7Fが介在することになるので、基体3Fと蓋体4Fとで囲まれる内部空間は、気密封止された封止空間1aになる。
Next, as shown in FIG. 11D, a
次に、図11の(e)に示すように、封止材7Fを介して枠体20Fに配置した蓋体4Fの位置合わせを行う。つまり、基体3Fと蓋体4Fとで囲まれる内部空間を封止空間1aにした状態で、蓋体4Fの位置合わせを行う。本実施の形態でも、基体3Fと蓋体4Fとで囲まれる内部空間を封止空間1aにした状態で、アクティブアライメントにより蓋体4Fの位置合わせを行う。このとき、封止材7Fは、横方向に広がるが、枠体本体20Fには凹部22Faが設けられているので、図11の(f)に示すように枠体20Fの内側に向かって広がる封止材7Fは凹部20Faに入り込むことになる。これにより、封止材7Fが支持部10に到達することを抑制できる。つまり、凹部20Faは、溶融した封止材7Fを逃がすための逃がし用凹部である。
Next, as shown in (e) of FIG. 11, the
次に、図11の(f)に示すように、接合材8を塗布して硬化することで蓋体4Fと枠体20Fとを接合材8によって接合する。これにより、蓋体4Fと枠体20Fとが接合材8で固定される。これにより、光源装置1Fが完成する。
Next, as shown in (f) of FIG. 11 , a
以上、本実施の形態に係る光源装置1Fは、上記実施の形態1と同様に、支持部10及び枠体20Fを有する基体3Fと、光学要素4aを含む蓋体4Fと、蓋体4Fと基体3Fと封止材7Fとで形成される封止空間1aに配置された半導体レーザ素子2とを備えており、蓋体4Fは、封止材7Fを介して枠体20Fに密着して固定され、封止材7Fの封止空間1a側とは反対側において蓋体4Fと枠体20Fとは接合材8を介して接合されている。
As described above, the
これにより、本実施の形態に係る光源装置1Fは、上記実施の形態1における光源装置1と同様の効果を奏する。具体的には、蓋体4Fと基体3Fとで構成されるパッケージの気密性を確保しつつ、光学要素4aを含む蓋体4Fのアクティブアライメントを行うことができるので、気密性の保持とアクティブアライメントとを両立できるパッケージ構造を有する光源装置1Fを実現できる等の効果を奏する。
Thus, the
また、本実施の形態に係る光源装置1Fにおいて、蓋体4Fは、光学要素4aを含む蓋体本体31と、蓋体本体31の外側に位置する外縁部蓋体32とを含み、外縁部蓋体32は、枠体20Fに固定されている。
Further, in the
この構成により、光学要素4aを含む蓋体本体31と外縁部蓋体32とを低融点ガラス等の接着材で接合することで、蓋体本体31と外縁部蓋体32との強固な接合を保った状態で、蓋体4Fのアクティブアライメントを行うことができる。
With this configuration, by bonding the
また、本実施の形態に係る光源装置1Fは、枠体20Fの内側面と蓋体4Fの外縁部蓋体32における枠体20Fの内側面に対向する面との間に間隙を有する。
Further, the
この構成により、蓋体4Fをアクティブアライメントにより位置合わせを行う際に、枠体20Fと蓋体4Fとの間に位置調整のための余裕を持たせることができる。つまり、枠体20Fと外縁部蓋体32との間の隙間は、蓋体4Fのアクティブアライメントを行う際の調整用隙間として利用することができる。
With this configuration, a margin for position adjustment can be provided between the
また、本実施の形態に係る光源装置1Fにおいて、蓋体4Fは、蓋体4Fで枠体20Fに蓋をする方向と交差する方向にフレキシブル性を有する。
In addition, in the
光学要素4aを含む蓋体4Fを金属製の枠体20Fに接合する場合に熱歪等の応力が発生するが、この応力は、蓋体4Fで枠体20Fに蓋をする方向と交差する方向に発生する。そこで、枠体20Fが蓋体4Fで枠体20Fに蓋をする方向と交差する方向にフレキシブル性を有するように構成することで、この熱歪等の応力を緩和することができる。
When the
本実施の形態では、蓋体4Fにおける外縁部蓋体32が屈曲部34を有しており、この屈曲部34によって蓋体4Fがフレキシブル性を有するように構成されている。つまり、屈曲部34は、応力吸収構造として機能する。また、屈曲部34を構成する外縁部蓋体32の厚みを薄くすることで屈曲部34のフレキシブル性を高くすることができる。
In the present embodiment, the outer
また、蓋体4Fにおける外縁部蓋体32が屈曲部34を有することで、蓋体4Fと枠体20Dとの熱膨張係数差による応力を緩和することもできる。
In addition, since the
なお、図12に示される光源装置1Gのように、蓋体4Fに代えて、蓋体4Gを用いてもよい。本変形例における蓋体4Gの蓋体本体31Gでは、光学要素4aを構成する凸部30bが平板部30aの内側の面に設けられている。したがって、光学要素4aにおける凸部30bは、封止空間1a側に向かって突出する凸面を有する。
A
(変形例)
以上、本開示に係る光源装置について、実施の形態1~6に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態1~6に限定されるものではない。
(Modification)
Although the light source device according to the present disclosure has been described above based on
例えば、上記実施の形態1において、基体3における枠体20の衝立部22の上端部は、蓋体4の平板部30aの上面よりも上方に位置していたが、これに限らない。具体的には、図13に示される光源装置1Hのように、基体3Hにおける枠体20Hの衝立部22Hの上端部は、蓋体4の平板部30aの上面よりも下方に位置していてもよい。この場合、図13に示すように、接合材8は、衝立部22Hの上に乗り上げるように形成されていてもよい。
For example, in
また、上記実施の形態1~6において、蓋体4、4A及び4Fにおける光学要素4a(光学素子)は、レンズであったが、これに限らない。例えば、光学要素4aは、凹面又は平面の傾斜面を有するミラー又はプリズム等の偏向素子であってもよい。つまり、光学要素4aとしては、半導体レーザ素子2から出射するレーザ光の配光を制御できる配光制御素子であれば、特に限定されるものではない。
Further, in
また、上記実施の形態3において、枠体20と蓋体4との間の空洞(つまり封止材7Bが配置される箇所)は、枠体20に設けられた凹部23の凹み部分であったが、これに限らない。例えば、枠体20と蓋体4との間の空洞は、蓋体4に設けられた凹部の凹み部分であってもよい。つまり、枠体20と蓋体4との間の空洞を構成する凹部は、枠体20及び蓋体4のどちらに設けられていてもよく、また、枠体20及び蓋体4の両方に設けられていてもよい。なお、このことは、実施の形態4~6にも適用してもよい。
Further, in the third embodiment, the cavity between the
また、上記実施の形態5~6において、蓋体4Fと枠体20Dとの熱膨張係数差による応力を緩和するために、屈曲部34を設けたが、これに限らない。例えば、ベローズなどの応力を緩和するための応力緩和構造を設けてもよい。
Further, in
その他、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, forms obtained by applying various modifications that a person skilled in the art can think of for each embodiment and modifications, and components and functions in each embodiment and modifications arbitrarily within the scope of the present disclosure The present disclosure also includes forms realized by combining.
本開示に係る光源装置は、プロジェクタ等の画像表示装置、車載用ヘッドランプ等の自動車用部品、スポットライト等の照明器具、又は、レーザ加工装置等の産業用機器等の様々な分野の製品の光源として有用である。 The light source device according to the present disclosure is used for products in various fields such as image display devices such as projectors, automotive parts such as in-vehicle headlamps, lighting fixtures such as spotlights, or industrial equipment such as laser processing devices. Useful as a light source.
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H 光源装置
1a 封止空間
2 半導体レーザ素子
2a リードピン
3、3D、3F、3H 基体
4、4A、4F、4G 蓋体
4a 光学要素
5 ミラー
6 サブマウント
7、7S、7B、7C、7D、7F 封止材
8 接合材
10 支持部
20、20D、20F、20H 枠体
21 枠体本体
21a、22Dc、20Fa 凹部
21D 側部枠体
22、22H 衝立部
22D 内部枠体
22Da 外周部
22Db 内周部
23 凹部
24 屈曲部
30a 平板部
30b 凸部
31、31G 蓋体本体
32 外縁部蓋体
33 接合材
34 屈曲部
Claims (26)
封止材を介して前記枠体に密着して固定される蓋体と、
前記蓋体と前記基体と前記封止材とで形成される封止空間に配置された窒化物系半導体レーザ素子と、を備え、
前記蓋体は、前記窒化物系半導体レーザ素子から出射するレーザ光に光学作用を付与する光学要素を含み、
前記封止材の前記封止空間側とは反対側において、前記蓋体と前記枠体とは、接合材を介して接合される、
光源装置。 a base body having a support portion and a frame provided on the support portion;
a lid body fixed in close contact with the frame body via a sealing material;
a nitride-based semiconductor laser element disposed in a sealed space formed by the lid, the base, and the sealing material;
the lid includes an optical element that imparts an optical effect to laser light emitted from the nitride semiconductor laser element,
The lid body and the frame body are joined to each other via a joining material on the side opposite to the sealing space side of the sealing material,
Light source device.
請求項1に記載の光源装置。 The bonding material has a bonding strength higher than that of the sealing material,
The light source device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の光源装置。 A light incident surface of the optical element on which the laser light is incident forms part of the sealed space.
The light source device according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか1項に記載の光源装置。 wherein the optical element is a lens;
The light source device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の光源装置。 the lens has a convex surface protruding toward the sealing space;
The light source device according to claim 4.
請求項1~5のいずれか1項に記載の光源装置。 The lower end of the lid is closer to the support than the upper end of the frame,
The light source device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1~6のいずれか1項に記載の光源装置。 With the support portion as a reference, the height of the light emitting surface of the optical element from which the laser beam is emitted is lower than the height of the upper surface of the frame.
The light source device according to any one of claims 1-6.
請求項1~7のいずれか1項に記載の光源装置。 The sealing material is made of a material that does not contain silicone,
The light source device according to any one of claims 1-7.
請求項1~7のいずれか1項に記載の光源装置。 The sealing material is composed of an ethylene-vinyl alcohol copolymer,
The light source device according to any one of claims 1-7.
請求項1~7のいずれか1項に記載の光源装置。 The sealing material is composed of a liquid metal,
The light source device according to any one of claims 1-7.
請求項1~7のいずれか1項に記載の光源装置。 wherein the encapsulant is a circular wire;
The light source device according to any one of claims 1-7.
請求項11に記載の光源装置。 The annular wire is made of indium,
The light source device according to claim 11.
前記空洞内に前記封止材が配置される、
請求項1~12のいずれか1項に記載の光源装置。 Having a cavity between the frame and the lid,
the encapsulant is disposed within the cavity;
The light source device according to any one of claims 1-12.
前記空洞は、前記凹部の凹み部分である、
請求項13に記載の光源装置。 The frame has a recess in a portion facing the lid,
The cavity is a recessed portion of the recess,
The light source device according to claim 13.
前記外縁部蓋体は、前記枠体に支持される、
請求項1~14のいずれか1項に記載の光源装置。 The lid includes a lid body including the optical element and an outer edge lid located outside the lid body,
The outer edge cover is supported by the frame,
The light source device according to any one of claims 1-14.
請求項15に記載の光源装置。 A gap is provided between the inner surface of the frame and a surface of the outer edge lid that faces the inner surface.
The light source device according to claim 15.
前記蓋体本体は、前記内周部に固定され、
前記枠体は、前記外周部に固定される、
請求項15または16のいずれか1項に記載の光源装置。 The outer edge portion lid has an outer peripheral portion and an inner peripheral portion located inside the outer peripheral portion,
The lid body is fixed to the inner periphery,
The frame is fixed to the outer peripheral portion,
17. The light source device according to claim 15 or 16.
請求項17に記載の光源装置。 The outer peripheral portion has a bent portion inside a position where the frame is fixed to the outer peripheral portion,
The light source device according to claim 17.
前記蓋体は、前記内部枠体に支持される、
請求項1~13のいずれか1項に記載の光源装置。 The frame includes a side frame and an inner frame positioned inside the side frame,
The lid is supported by the inner frame,
The light source device according to any one of claims 1-13.
前記蓋体は、前記内周部に固定され、
前記側部枠体は、前記外周部に固定される、
請求項19に記載の光源装置。 The inner frame has an outer peripheral portion and an inner peripheral portion located inside the outer peripheral portion,
The lid is fixed to the inner periphery,
The side frame is fixed to the outer peripheral portion,
The light source device according to claim 19.
請求項20に記載の光源装置。 The outer peripheral portion has a bent portion inside a position where the side frame is fixed to the outer peripheral portion,
The light source device according to claim 20.
請求項1~21のいずれか1項に記載の光源装置。 At least one of the frame and the lid has flexibility in a direction intersecting a direction in which the lid covers the frame,
The light source device according to any one of claims 1-21.
請求項1~22のいずれか1項に記載の光源装置。 The bonding material is made of resin,
The light source device according to any one of claims 1-22.
請求項23に記載の光源装置。 The resin is an epoxy resin,
24. The light source device according to claim 23.
前記光学要素は、複数の前記窒化物系半導体レーザ素子の各々に対して複数設けられている、
請求項1~24のいずれか1項に記載の光源装置。 a plurality of the nitride-based semiconductor laser elements are arranged in the sealing space,
A plurality of the optical elements are provided for each of the plurality of nitride semiconductor laser elements,
The light source device according to any one of claims 1-24.
前記窒化物系半導体レーザ素子は、前記支持部の上面と平行に実装されている、
請求項1~25のいずれか1項に記載の光源装置。 a mirror for reflecting laser light emitted from the nitride-based semiconductor laser element to enter the optical element;
The nitride-based semiconductor laser element is mounted parallel to the upper surface of the support,
The light source device according to any one of claims 1-25.
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