JP6399011B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体レーザを備える光源装置に関する。

半導体レーザを備えた光源装置の中には、半導体レーザが載置された基板表面に対して４５度の角度をなす反射面を有する光源装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平７−２２１３８８号公報

特許文献１に記載の光源装置では、半導体レーザから出射された光が反射面に入射すると、基板表面に対して垂直な方向に反射するので、方向性に優れた取り扱いが容易な光源装置を実現できる。

しかし、反射面から基板表面に対して垂直な方向に光を出射するため、出射側に光を混合する光学部材を備えたとしても、光学部材内での反射があまり生じず、光を混合して均一な光を得ることが困難である。また光を混合する光学部材を設けたとしても、光を混合して均一な光を得るためには出射方向に長い光学部材を備える必要があるため、装置が大きくなり、光の出力の損失が生じる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、均一な光を光の損失を少なく出力可能なコンパクトな光源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光源装置は、底面と、前記底面を囲む内側面と、により規定される凹部を有するパッケージと、前記底面に配置された１以上の半導体レーザと、前記パッケージの凹部を塞ぐ透光性の蓋と、前記蓋の上面に配置され、光を混合する光学部材と、を備える光源装置であって、前記半導体レーザは、上方から見たときに、その出射端面が前記内側面に対して傾斜しており、前記内側面は、前記半導体レーザからの出射光が光軸上において前記蓋を介して前記光学部材の内面に当たるように前記底面に対して傾斜した反射領域を有する。

上記の態様によれば、均一な光を光の損失を少なく出力可能なコンパクトな光源装置を提供することができる。

本発明の１つの実施形態に係る光源装置の外形を模式的に示す平面図である。 本発明の１つの実施形態に係る光源装置の外形を模式的に示す側面図である。 図１Ａの断面Ａ−Ａから見た光源装置の内部を模式的に示す側面断面図である。 図１Ｂの断面Ｂ−Ｂから見た光源装置の内部を模式的に示す平面断面図である。 パッケージの凹部の内側面の底面に対する傾斜角度と光の進み方を模式的に示す側面図である。 半導体レーザの出射端面の内側面に対する傾斜角度と光の進み方を模式的に示す平面図である。 半導体レーザの出射光が内側面から、半導体レーザの出射端面における出射領域または半導体レーザの本体よりも外側の方向に反射される場合の条件を示す図である。 本発明のその他の実施形態に係る光源装置を模式的に示す側面断面図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。
（１つの実施形態に係る光源装置）
図１Ａは、本発明の１つの実施形態に係る光源装置２の外形を模式的に示す平面図である。図１Ｂは、光源装置２の外形を模式的に示す側面図である。図２Ａは、図１Ａの断面Ａ−Ａから見た光源装置２の内部を模式的に示す側面断面図である。図２Ｂは、図１Ｂの断面Ｂ−Ｂから見た光源装置の内部を模式的に示す平面断面図である。

光源装置２は、底面６ａを有するベース部材６と、内側面８ａを有するサイド部材８とから構成されるパッケージ１０を備える。サイド部材８の内側面８ａは、ベース部材６の底面６ａを囲むように配置されている。これにより、パッケージ１０は、底面６ａ及び内側面８ａにより規定された凹部１０ａを有する。

図２Ｂに示すように、パッケージ１０を上方から見た場合、底面６ａは、内側面８ａと接する辺部がパッケージ１０の上面視における外形に平行な略長方形の形状を有する。凹部１０ａは、内側面８ａの上端となる上辺部及び内側面８ａの下端であって底面６ａと接する下辺部が上方から見てパッケージ１０の外形に平行な、下側が狭まった略四角錐状の形状を有する。パッケージ１０を構成するベース部材６は、略板状の外形を有する。パッケージ１０を構成するサイド部材８は、内部に凹部１０ａを構成する４つの内側面８ａが形成されている。個々の内側面８ａは、下側が狭まった略台形の形状を有し、平面の場合も、曲面の場合も、両者が組み合わされた場合もあり得る。

本実施形態では、ベース部材６及びサイド部材８が個別の部材で形成されており、それぞれが用途に応じた最適な材料を採用することができる。例えば、サイド部材８がシリコン材料からなり、内側面８ａの角度がシリコンの結晶方位で画定されるようにすれば、正確な傾斜角度を有する反射面を容易に形成することができる。一方、ベース部材６は、セラミックのような放熱性に優れた材料を採用することができる。
ただし、これに限られるものではなく、例えば、ベース部材及びサイド部材を同一材料で製造することもできる。

ベース部材６の底面６ａには、１以上の半導体レーザ４が配置されている。図２Ａに示すように、半導体レーザ４は、本体の中に導波路（リッジ導波路）４ｂが配置されており、出射端面４ｃにおける導波路４ｂの端部が出射領域４ｄに相当する。本実施形態では、３つの半導体レーザ４が配置された場合が示されているが、これに限られるものではなく、１を含む任意の数の半導体レーザ４を配置することができる。図２Ｂに示すように、パッケージ１０を上方から見たとき、半導体レーザ４は、その出射端面４ｃが内側面８ａに対して傾斜して配置されている。出射端面４ｃにおける一部の領域が導波路４ｂの端部である出射領域４ｄになるので、以下、出射端面４ｃを用いて説明する他の面との平行の関係や、光軸との垂直の関係などは、出射領域４ｄにも適用されることは言うまでもない。
パッケージ１０の上側には、パッケージ１０の凹部１０ａを塞ぐ透光性の蓋１２が取り付けられている。蓋１２は、略板状の外形を有する。蓋１２で凹部１０ａを塞ぐことにより、半導体レーザ４が気密な状態におかれるので、信頼性の高い光源装置２を実現できる。

更に、蓋１２の上面には、光を混合する光学部材２０が配置されている。本実施形態では、光を混合する光学部材２０として、中空のライトパイプを用いた場合を示す。ただし、これに限られるものではなく、例えば、光を混合する光学部材２０として、中実なロッドインテグレータを採用することもできる。
光学部材２０は、外形の面部は、半導体レーザ４の出射端面４ｃに平行に配置されているので、図１Ａに示すように、パッケージ１０の外形の面部とは平行ではなく、斜めに配置されている。

更に詳細に述べれば、図１Ａ及び１Ｂに示すように、光学部材２０は、平行な入射面２０ａ及び出射面２０ｂと、この２面を繋ぐ４つの側面２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆとから構成される略直方体の形状を有する。そして、光学部材２０の２つの側面２０ｃ及び２０ｅが、半導体レーザ４の出射光の光軸と平行になるように配置され、２つの側面２０ｄ及び２０ｆが半導体レーザ４の出射端面４ｃと平行になるように配置される。ライトパイプである光学部材２０の内面２０ｇも、それぞれ側面２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆと平行に形成されている。

光源装置２を構成する部材の材料について、以下に説明する。
ベース部材６の材料として、セラミック材料や樹脂材料を例示することができる。サイド部材８の材料として、上述のようにシリコン材料を例示できるが、その他、樹脂材料、セラミック材料、表面に絶縁性膜を設けた金属材料などを用いることもできる。透光性の蓋１２の材料として、ガラス材料や樹脂材料を例示することができる。ライトパイプやロッドインテグレータからなる光学部材２０の材料として、ガラス材料や樹脂材料を例示することができる。

図２Ａ及び２Ｂでは、半導体レーザ４から出射された光の進み方を点線の矢印で模式的に示している。図２Ａに示すように、内側面８ａは、半導体レーザ４からの出射光が光軸上において、透光性の蓋１２を介して、光学部材２０の内面２０ｇに当たるように底面６ａに対して傾斜した反射領域を有する。

内側面８ａが底面６ａに対して傾斜した反射領域を有するので、半導体レーザ４からの出射光が、内側面８ａの反射領域で反射されて、光学部材２０の光学部材２０の内面２０ｇに当たる。ここで、光学部材の内面とは光の反射面となる面であり、光学部材２０がライトパイプの場合には、内部空間と接する内面２０ｇが該当し、光学部材２０がロッドインテグレータの場合には、外縁面が該当する。

光が光学部材２０の内面２０ｇに当たるようにすることを、別の表現で示せば、光が光学部材２０の入射面２０ａに対して、斜めに入射するようにするということができ、さらに別の表現で示せば、光が光学部材２０に対してＹ軸からずれて入射するようにするということができる。

図２Ａに示すように、内側面８ａからの反射光は、光学部材２０の内面２０ｇに当たるような角度で、光学部材２０の入射面２０ａに入射する。そして、光は、光学部材２０の内面２０ｇで繰り返し反射されながら、図面上方に進んで、光学部材２０の出射面２０ｂから出射される。光学部材２０から出射された光が、光源装置２の出力光となる。出力光を白抜きの矢印で示している。

半導体レーザからの光が光学部材２０の内面２０ｇで繰り返し反射されるので、光学部材２０の光軸方向の長さが比較的短くても、光がよく混合されて、均一な光を出力することができる。よって、均一な光を出力可能なコンパクトな光源装置２を実現できる。

一方、光学部材２０の内面２０ｇで繰り返し反射されるようにするには、内側面８ａの反射領域で反射された光は、水平方向に対してあまり角度の付いていない（つまり仰角が小さい）方向に進むのが好ましい。このとき、図２Ａの点線の矢印に示すように、内側面８ａの反射領域で反射された光の一部が、半導体レーザ４に当たる可能性がある。その場合には、半導体レーザ４から入射された光の出力の損失が生じる。

そこで、本実施形態では、図２Ｂに示すように、パッケージ１０を上方から見た場合において、半導体レーザ４の出射端面４ｃが、内側面８ａに対して、水平ではなく傾斜して配置されている。別の表現をすれば、半導体レーザ４の出射光の光軸が、内側面８ａに対して、垂直ではなく傾斜して配置されている。
これにより、内側面８ａの反射領域で反射された光が、半導体レーザ４に戻るときに、上方へ逃げる角度に加えて、水平方向に逃げる角度も加わるので、反射光が半導体レーザ４に当たるのを効果的に回避することができる。よって、半導体レーザ４からの光の出力の損失が生じるのを抑制することができる。

以上のように、パッケージ１０を側方から見たとき、内側面８ａが、半導体レーザ４からの出射光が光軸上において、光学部材２０の内面２０ｇに当たるように底面６ａに対して傾斜した反射領域を有し、かつ、パッケージ１０を上方から見たとき、半導体レーザ４の出射端面４ｃが、内側面８ａに対して傾斜して配置されているので、均一な光を光の損失を少なく出力可能なコンパクトな光源装置２を実現できる。

さらに、半導体レーザ４が、基板と半導体多層膜を含み、半導体多層膜側が底面６ａに載置されるように実装される場合には、導波路４ｂが底面６ａに近い側に位置するため、側方から見たときの反射光の一部が半導体レーザ４に当たりやすくなるところ、半導体レーザ４の出射端面４ｃが、内側面８ａに対して傾斜して配置されていることで、光の損失を少なくできるので特に有効である。

本実施形態では、半導体レーザ４の出射端面４ｃが、パッケージの凹部の底面６ａと垂直なるように配置される。よって、半導体レーザ４からの出射光の光軸は、底面６ａに対して平行になり、これを図面でＺ軸として示す。半導体レーザ４の出射光の短軸方向（ファーフィルドパターンの短軸方向）は、底面６ａと平行であって、Ｚ軸と直交し、図面でＸ軸として示す。半導体レーザの出射光の長軸方向（ファーフィルドパターンの長軸方向）は、底面６ａと垂直であって、図面でＹ軸として示す。

更に、半導体レーザ４が、青色光と緑色光と赤色光とをそれぞれ発光する複数の半導体レーザを備える場合には、白色光を出力する光源装置を実現できる。
青色半導体レーザから出射される青色光の波長として、４２０〜４８０ｎｍを例示でき、緑色半導体レーザから出射される緑色光の波長として、５００〜５４０ｎｍを例示でき、赤色半導体レーザから出射される赤色光の波長として、６００〜６８０ｎｍを例示できる。
以上のような配置の光源装置２において、内側面８ａ及び半導体レーザ４の角度について、図３から図５を参照しながら更に詳細に述べる。

（反射領域を有する内側面８ａの底面６ａに対する傾斜角度）
図３は、パッケージ１０の凹部１０ａの内側面８ａの底面６ａに対する傾斜角度と光の進み方を模式的に示す側面図である。
図３において、反射領域を有する内側面８ａの底面６ａに対する傾斜角度（１８０度から内側面８ａと底面６ａとのなす角度を引いた値）をθ２とすると、半導体レーザ４の光軸と底面６ａは平行（Ｚ軸方向）なので、内側面８ａ及び半導体レーザ４の光軸の間のなす角度もθ２となる。

ここで、半導体レーザ４の出射光の長軸方向（Ｙ軸方向）の広がり角をα２とする。広がり角は、ファーフィールドパターン上の光強度分布で５０％強度（ビームプロファイルをガウシアンフィッティング処理をした場合の半値幅の範囲を満たす強度）の光の光軸となす角度と定義することができる。また、広がり角をファーフィールドパターン上の光強度分布で１／ｅ^２強度（同様にビームプロファイルをガウシアンフィッティング処理した場合の１／ｅ^２の範囲を満たす強度）の光の光軸となす角度と定義してもよい。
半導体レーザ４から出射された広がり角α２の下側の出射光を、点線の矢印で示す。図３に示すように、この広がり角α２の下側の出射光、半導体レーザ４の出射光の光軸、及び内側面８ａの反射領域を三辺とする三角形は、頂角がα２、θ２及びθ３であって、α２＋θ２＋θ３＝１８０°となる。

もし、θ３＝９０°、つまりα２＋θ２＝９０°の場合には、三角形は直角三角形となり、広がり角α２の下側の出射光が、内側面８ａの反射領域に垂直に入射する。よって、光は内側面８ａの反射領域から垂直に反射され、半導体レーザ４の元の出射位置に戻ることになる。

もし、α２＋θ２の値が９０°未満（つまりθ３が９０°より大きい）の場合には、同じ半導体レーザ４であれば広がり角α２は一定なので、θ２がより小さくなる。つまり、内側面８ａが底面６ａに対してより寝た角度となり、半導体レーザ４の出射光は、内側面８ａの反射領域によって、半導体レーザ４の元の出射位置によりも上側にずれた方向に反射される。よって、内側面８ａの反射領域で反射された光は、光学部材２０の入射面２０ａに対して、より垂直に近い方向で入射するので、光学部材２０の長さを長くしないと、光が十分に混合されないことになる。

α２＋θ２の値が９０°より大きい（つまりθ３が９０°未満）場合には、内側面８ａが底面６ａに対してより立った角度となり、半導体レーザ４の出射光は、内側面８ａの反射領域によって、半導体レーザ４の元の出射位置によりも下側にずれた方向に反射される。よって、内側面８ａの反射領域で反射された光は、光学部材２０の入射面２０ａに対して、より大きく斜めに入射するので、短い光学部材２０であっても、十分に光が混合される。
以上のように、α２＋θ２≧９０°とすることにより、均一な光を出力可能なコンパクトな光源装置２をより効果的に実現できる。この場合、パッケージ１０を側方から見たとき、広がり角α２をもって出射した光が内側面８ａにより反射されたとき、反射光の一部が半導体レーザ４に当たるように内側面８ａが配置されていることになる。

図３において、内側面８ａの高さＨは、内側面８ａの上端部及び半導体レーザ４の出射端面４ｃの間の距離Ｓと、底面から半導体レーザ４の出射端面までの寸法Ｂと、半導体レーザ４の出射光の長軸方向の広がり角α２により定めることができる。
つまり、Ｈ ≧ Ｓ×ｔａｎ（α２）＋Ｂ となることが好ましい。これにより、十分な反射領域を有しながら、高さを抑えたコンパクトなパッケージ１０を実現できる。

（半導体レーザ４の出射端面４ｃの内側面８ａに対する傾斜角度）
一方で、図４は、半導体レーザ４の出射端面４ｃの内側面８ａに対する傾斜角度と光の進み方を模式的に示す上方から見た平面図である。図５は、半導体レーザの出射光が内側面から、半導体レーザの出射端面または本体よりも外側の方向に反射される場合の条件を示す図である。

はじめに、図５を参照しながら、内側面８ａからの反射光が、半導体レーザ４の出射領域４ｄまたは半導体レーザ４の出射端面４ｃよりも外側の方向に反射される一般的な条件を説明する。
図５において、半導体レーザ４の出射領域４ｄの内側面８ａに対する傾斜角度をθとし、半導体レーザ４の出射光の光軸上の出射領域４ｄ及び反射領域を有する内側面８ａとの間の距離をＬとし、半導体レーザ４の出射領域４ｄの寸法（「リッジ幅」とも称する）をＤとし、半導体レーザ４の出射端面４ｃの寸法をＥとし、半導体レーザ４の出射光の広がり角をαとする。図５においては、短軸方向であっても、長軸方向であっても同様に適用可能であるが、ここでは短軸方向（パッケージ１０を上方から見た場合）で説明する。図５においては、内側面８ａに対して半導体レーザ４の（出射領域４ｄを含む）出射端面４ｃが平行に配置されているが、４つの異なる位置関係を説明するためであって、実際は半導体レーザ４は内側面８ａに対して傾斜して配置される。実際に半導体レーザ４は、以下に説明する４つの位置関係について、出射光の光軸を示す実線、点線、一点鎖線、二点鎖線のそれぞれと出射端面４ｃが垂直となるように傾斜して配置される。

ここで、図５の実線の矢印は、半導体レーザ４の出射光の光軸上の出射光が、半導体レーザ４の出射領域４ｄの外端部に反射される場合の光の進行を示す。この場合、
傾斜角度θ＝Ａｒｃｔａｎ（寸法Ｄの半値／２Ｌ）
＝Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）となる。
よって、傾斜角度θ１＞Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）となる場合、半導体レーザ４の光軸上の出射光が、半導体レーザ４の出射領域４ｄの外側の方向に反射される。

図５の点線の矢印は、半導体レーザ４の広がり角αの出射光が、半導体レーザ４の出射領域４ｄの外端部に反射される場合の光の進行を示す。この場合、
傾斜角度θ＝Ａｒｃｔａｎ（寸法Ｄの半値／２Ｌ）＋α
＝Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）＋αとなる。
よって、傾斜角度θ＞Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）＋αとなる場合、半導体レーザ４の広がり角α１の出射光が、半導体レーザ４の出射領域４ｄの外側の方向に反射される。

図５の一点鎖線の矢印は、半導体レーザ４の光軸上の出射光が、半導体レーザ４の出射端面４ｃの外端部に反射される場合の光の進行を示す。この場合、
傾斜角度θ＝Ａｒｃｔａｎ（寸法Ｅの半値／２Ｌ）
＝Ａｒｃｔａｎ（Ｅ／４Ｌ）となる。
よって、傾斜角度θ＞Ａｒｃｔａｎ（Ｅ／４Ｌ）となる場合、半導体レーザ４の光軸上の出射光が、半導体レーザ４の出射端面４ｃの外側の方向に反射される。

図５の二点鎖線の矢印は、半導体レーザ４の広がり角αの出射光が、半導体レーザ４の出射端面４ｃの外端部に反射される場合の光の進行を示す。この場合、
傾斜角度θ＝Ａｒｃｔａｎ（寸法Ｅの半値／２Ｌ）＋α
＝Ａｒｃｔａｎ（Ｅ／４Ｌ）＋αとなる。
よって、傾斜角度θ＞Ａｒｃｔａｎ（Ｅ／４Ｌ）＋αとなる場合、半導体レーザ４の広がり角α１の出射光が、半導体レーザ４の出射端面４ｃの外側の方向に反射される。

次に、図５に示す一般的な条件を、パケージ１０を上方から見た場合の図４に当て嵌める。図４において、上方から見たときの半導体レーザ４の出射端面４ｃの内側面８ａに対する傾斜角度をθ１とし、半導体レーザ４の出射光の光軸上における出射端面４ｃ及び反射領域を有する内側面８ａとの間の距離をＬとし、半導体レーザ４の出射光の出射端面４ｃにおける出射領域４ｄの短軸方向（Ｘ軸方向）の寸法（「リッジ幅」とも称する）をＤとし、半導体レーザ４の出射光の短軸方向（Ｘ軸方向）の広がり角をα１とする。

図５の一般的な条件を当て嵌めると、角度θ１ ＞ Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）＋α１の関係を有する場合には、半導体レーザ４の広がり角α１の出射光が、半導体レーザ４の出射領域４ｄの外側の方向に反射されることになる。

上記のように、パッケージ１０を側方から見た場合において、α２＋θ２≧９０度となる場合、均一な光を出力可能なコンパクトな光源装置２を実現できるが、広がり角α２の出射光が、内側面８ａの反射領域から反射したとき、反射光の一部が半導体レーザ４に当たることになる。
しかし、パッケージ１０を上方から見た場合において、角度θ１ ＞ Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）＋α１の関係を有することにより、半導体レーザ４の広がり角α１の出射光が、半導体レーザ４の出射領域４ｄの外側の方向に反射されるので、光の損失の発生を抑制することができる。これにより、均一な光を光の損失を少なく出力可能なコンパクトな光源装置を確実に提供することができる。

半導体レーザ４の短軸方向の広がり角α１は、長軸方向の広がり角α２に比べて小さいので、角度θ１ ＞ Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）＋α１の条件を満たす角度θ１を小さくすることができる。角度θ１として、３°〜１５°の範囲の角度が好ましく、５〜１０°の範囲の角度がより好ましい。

パッケージ１０のサイド部材８をシリコン材料で形成した場合、異方性エッチングを用いて、結晶面に沿った、きわめて正確な角度を有する平滑面が得られる。よって、正確な傾斜角を有する内側面８ａを、容易に低コストで形成することができる。
サイド部材は、内側面８ａがシリコン（１１１）面であることが好ましい。内側面８ａをシリコン（１１１）面とする場合には、内側面８ａと底面６ａとのなす角が、１２５．３度となる。よって、角度θ２＝５４．７度となる。半導体レーザ４の長軸方向の広がり角α２が３５度を越える場合、α２＋θ２≧９０°の条件を満たす。このようなサイド部材８は、（１００）面が主面のシリコンをエッチングしてその斜面に（１１１）面となる結晶面を形成することで得られる。
なお、半導体レーザ４の広がり角に応じて、シリコン材料の他の結晶面を内側面８ａとして適用することもできる。また特に結晶面ではない面を内側面とする場合は、内側面に有する反射領域に、アルミニウム、銀の膜、誘電体膜などを設けてもよい。

（その他の実施形態に係る光源装置）
図６は、本発明のその他の実施形態に係る光源装置３を模式的に示す側面断面図である。次に、図６に示す光源装置３の説明を行う。
本実施形態に係る光源装置３も、図１Ａから図２Ｂに示す１つの実施形態に係る光源装置２と同様な構造を有する。１つの実施形態と異なるのは、１つの実施形態に係る蓋１２は、略平板状の形状を有するが、本実施形態では、蓋１２の入射側に拡散層３２が形成されている点で異なる。その他の部分は、上述の１つの実施形態と同様なので、更なる説明は省略する。

本実施形態では、光学部材２０に入射する前に、拡散層３２により光を拡散させて、光が進む角度を広げることができるので、特に半導体レーザ４から出射する光のうち、短軸方向に広がる光において、比較的短い光学部材２０を用いて均一な光を出力することができる。
なお、図６に示す実施形態では、蓋１２に拡散層を設けているが、これに限られるものではなく、蓋１２と異なる個別の光学部材として、拡散層を有する光学部材を設けることもできる。

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

２、３ 光源装置
４ 半導体レーザ
４ｂ 導波路
４ｃ 出射端面
４ｄ 出射領域
６ ベース部材
６ａ 底面
８ サイド部材
８ａ 内側面
１０ パッケージ
１０ａ 凹部
１２ 蓋
２０ａ 入射面
２０ｂ 出射面
２０ｃ〜ｆ 側面
３２ 拡散層

Claims (6)

1. 底面と、前記底面を囲む内側面と、により規定される凹部を有するパッケージと、
   前記底面に配置された１以上の半導体レーザと、
   前記パッケージの凹部を塞ぐ透光性の蓋と、
   前記蓋の上面に配置され、光を混合する光学部材と、
   を備える光源装置であって、
   前記半導体レーザは、上方から見たときに、その出射端面が前記内側面に対して傾斜しており、
   前記内側面は、前記半導体レーザからの出射光が光軸上において前記蓋を介して前記光学部材の内面に当たるように前記底面に対して傾斜した反射領域を有し、
   上方から見たときの、前記半導体レーザの出射端面の前記内側面に対する傾斜角度をθ１とし、
   前記半導体レーザの出射光の光軸上における前記出射端面及び前記反射領域を有する内側面との間の距離をＬとし、
   前記半導体レーザの出射光の短軸方向における、出射領域の前記出射端面での寸法をＤとし、
   前記半導体レーザの出射光の短軸方向における拡がり角をα１としたとき、
   角度θ１ ＞ Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）＋α１の関係を有し、
   前記拡がり角が、ファーフィールドパターン上の光強度分布でビームプロファイルをガウシアンフィッティング処理した場合の１／ｅ ^２ の範囲を満たす強度の光が光軸となす角度であることを特徴とする光源装置。
2. 底面と、前記底面を囲む内側面と、により規定される凹部を有するパッケージと、
   前記底面に配置された１以上の半導体レーザと、
   前記パッケージの凹部を塞ぐ透光性の蓋と、
   前記蓋の上面に配置され、光を混合する光学部材と、
   を備える光源装置であって、
   前記半導体レーザは、上方から見たときに、その出射端面が前記内側面に対して傾斜しており、
   前記内側面は、前記半導体レーザからの出射光が光軸上において前記蓋を介して前記光学部材の内面に当たるように前記底面に対して傾斜した反射領域を有し、
   上方から見たときの、前記半導体レーザの出射端面の前記内側面に対する傾斜角度をθ１とし、
   前記半導体レーザの出射光の光軸上における前記出射端面及び前記反射領域を有する内側面との間の距離をＬとし、
   前記半導体レーザの出射光の短軸方向における、出射領域の前記出射端面での寸法をＤとし、
   前記半導体レーザの出射光の短軸方向における拡がり角をα１としたとき、
   角度θ１ ＞ Ａｒｃｔａｎ（Ｄ／４Ｌ）＋α１の関係を有し、
   前記拡がり角が、ファーフィールドパターン上の光強度分布で５０％強度の光が光軸となす角度であることを特徴とする光源装置。
3. 前記半導体レーザは、青色光と緑色光と赤色光とをそれぞれ発光する複数の半導体レーザであることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記半導体レーザは、基板と半導体多層膜を含み、前記半導体多層膜側が前記底面に載置されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光源装置。
5. 前記パッケージの前記内側面は、シリコン（１１１）面であり、
   前記内側面と前記底面とのなす角が、１２５．３度であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記反射領域を有する内側面の前記底面に対する傾斜角度をθ２とし、前記半導体レーザの出射光の長軸方向における前記拡がり角をα２としたとき、α２＋θ２≧９０°の関係を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光源装置。