光学装置的制作方法

1.本公开涉及光学装置。


背景技术：

2.作为小型且低成本的光源，已知有量子串级激光器(qcl：quantumcascade laser)。在中红外区域中振荡的qcl例如用于气体感测等。 在非专利文献1中记载了以9μm段的波长振荡的dfb(distributedfeedback：分布反馈)型的qcl。
3.现有技术文献
4.非专利文献
5.非专利文献1：thierry aellen et al.“continuous
‑
wave distributed
‑
feedback quantum
‑
cascade lasers on a peltier cooler”, appl.phys.lett.vol.83,no.10,1929(2003)


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.将qcl这样的发光元件向封装收纳，形成发光模块。将从发光模 块出射的光例如向透镜及光纤等光学系统入射。光的一部分由光学系 统反射，在发光元件的方向上返回。反射光由发光元件的出射面反射， 再次在光学系统的方向上返回。这样在发光元件与光学系统之间形成 法布里
‑
珀罗(fp：fabry
‑
perot)谐振器。通过fp谐振器中的光的多重 反射，干涉模式增大。因干涉模式而相对于发光元件的出射光的噪声 成分增大。于是，目的在于提供能够抑制噪声的光学装置。
8.用于解决课题的手段
9.本公开的光学装置具备：发光模块，具有第一半导体层、芯层及 第二半导体层依次层叠而成的发光元件；及光学系统，供从所述发光 模块出射的光入射，所述第一半导体层、所述芯层及所述第二半导体 层的层叠方向相对于与所述光学系统的光轴垂直的方向倾斜。
10.发明效果
11.根据本公开，能够抑制噪声。
附图说明
12.图1是例示发光模块的剖视图。
13.图2a是例示激光元件的立体图。
14.图2b是沿着图2a的线a
‑
a的剖视图。
15.图3a是沿着图2a的线b
‑
b的剖视图。
16.图3b是沿着图2a的线c
‑
c的剖视图。
17.图4是例示光学装置的剖视图。
18.图5是例示比较例的发光模块的剖视图。
19.图6a是例示激光元件的立体图。
20.图6b是沿着图6a的线a
‑
a的剖视图。
21.图7是例示光学装置的剖视图。
22.图8是示出z轴方向上的ffp(far field pattern：远场图形)的 测定结果的图。
23.图9是例示第二实施方式的发光模块的剖视图。
24.图10是例示第三实施方式的发光模块的剖视图。
25.图11是例示第四实施方式的发光模块的剖视图。
26.图12是例示第五实施方式的发光模块的剖视图。
27.标号说明
28.10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基体
29.10a、16a～16d、18a、21、23 面
30.11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
帽
31.12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
引脚
32.14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调温元件
33.16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支座块
34.16e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
延伸部
35.18
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副支座
36.20
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激光元件
37.22
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基板
38.22a
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突出部分
39.24
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下部覆层
40.26
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芯层
41.28
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衍射光栅层
42.30
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上部覆层
43.31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衍射光栅
44.32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接触层
45.34、36
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电极
46.37
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
台面
47.38
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埋入区域
48.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一区域
49.42
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第二区域
50.52、54
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
透镜
51.100、200、300、400、500
ꢀꢀ
发光模块
52.110
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光学装置
具体实施方式
53.[本公开的实施方式的说明]
[0054]
首先列举本公开的实施方式的内容来说明。
[0055]
本公开的一方式是(1)一种光学装置，具备：发光模块，具有第 一半导体层、芯层及第二半导体层依次层叠而成的发光元件；及光学 系统，供从所述发光模块出射的光入射，所述第一半导体层、所述芯 层及所述第二半导体层的层叠方向相对于与所述光学系统的光轴垂直 的方向倾斜。通过使层叠方向倾斜，与层叠方向垂直的发光元件的出 射面相对于光学系统的光轴倾斜。通过发光元件的出射面从光学系统 的光轴倾斜，由光学系统反射并向出射面入射的光在出射面处向与光 从光学系统向出射面入射的入射方向不同的方向反射。不容易在出射 面与光学系统之间产生干涉模式。因此，能够抑制由干涉模式引起的 噪声。
[0056]
(2)可以是，所述发光元件具有沿着所述光的传播方向依次排列 的第一区域和第二区域，所述第一半导体层的厚度比所述第二半导体 层的厚度大，所述第一半导体层、所述芯层及所述第二半导体层形成 沿着所述光的传播方向而在所述第一区域及所述第二区域延伸的台 面，所述第二区域中的与所述光的传播方向交叉的方向的所述台面的 宽度比所述第一区域中的所述台面的宽度小。第二区域中的光的分布 比第一区域中的光的分布广阔。由于第一半导体层厚，所以与第二半 导体层侧相比光向第一半导体层侧更广阔地分布。因此，第二区域中 的光轴从第一区域中的光轴倾斜。能够从倾斜的出射面向合适的方向 出射光。
[0057]
(3)可以是，所述第一半导体层具有半导体基板和第一覆层，所 述第二半导体层具有衍射光栅层、第二覆层及接触层，所述衍射光栅 层在所述第一区域中具有衍射光栅。由于第一半导体层厚，所以与第 二半导体层侧相比光向第一半导体层侧更广阔地分布。因此，第二区 域中的光轴从第一区域中的光轴倾斜。发光元件由于具有衍射光栅， 因此能够实现单一波长下的振荡。
[0058]
(4)可以是，所述第一半导体层、所述芯层及所述第二半导体层 的层叠方向相对于与所述光学系统的光轴垂直的方向倾斜第一角度， 所述第一角度比0
°
大且比90
°
小。向出射面入射的光在出射面处向 与入射方向不同的方向反射。因此，能够抑制噪声。
[0059]
(5)可以是，所述第一半导体层、所述芯层及所述第二半导体层 的层叠方向相对于与所述光学系统的光轴垂直的方向倾斜第一角度， 所述第一角度为1
°
以上且15
°
以下。通过发光元件的倾斜的光轴和 光学系统的光轴的朝向对齐，能够提高光学系统与发光元件的光耦合 效率。
[0060]
向出射面入射的光在出射面处向与入射方向不同的方向反射。因 此，能够抑制噪声。
[0061]
(6)可以是，所述发光模块具有出射窗，所述发光元件和所述光 学系统隔着所述出射窗而对向，所述光向所述出射窗垂直入射。能够 从发光模块通过出射窗而出射光。
[0062]
(7)可以是，具备：基体；及帽，具有出射窗，设置于所述基体， 将所述发光元件气密密封，所述发光元件和所述光学系统隔着所述出 射窗而对向，所述发光元件以所述第一半导体层、所述芯层及所述第 二半导体层的层叠方向相对于所述出射窗的延伸方向倾斜第一角度的 方式设置于所述基体。通过将发光元件气密密封，能够保护发光元件 远离水分及异物等。另外，能够抑制噪声。
[0063]
(8)可以是，具备：基体；第一支座，设置于所述基体；及帽， 具有出射窗，设置于所述基体，将所述发光元件及所述第一支座气密 密封，所述发光元件和所述光学系统隔着所
述出射窗而对向，在所述 第一支座的安装面安装所述发光元件，所述第一支座的安装面从与所 述出射窗垂直的方向倾斜第一角度，所述发光元件以所述第一半导体 层、所述芯层及所述第二半导体层的层叠方向沿着所述第一支座的安 装面的法线方向的方式设置于所述第一支座的安装面。由于第一支座 的安装面倾斜，所以能够使发光元件的出射面相对于与出射窗垂直的 方向倾斜，抑制噪声。
[0064]
(9)可以是，具备：基体；第一支座及第二支座，设置于所述基 体的安装面；及帽，具有出射窗，设置于所述基体的安装面，将所述 发光元件、所述第一支座及所述第二支座气密密封，所述发光元件和 所述光学系统隔着所述出射窗而对向，在所述第二支座的安装面设置 所述第一支座，所述第二支座的安装面从与所述出射窗垂直的方向倾 斜第一角度，或者，所述基体的安装面从所述出射窗的延伸方向倾斜 所述第一角度，由此，所述第一支座的安装面从与所述出射窗垂直的 方向倾斜所述第一角度，所述发光元件以所述第一半导体层、所述芯 层及所述第二半导体层的层叠方向沿着所述第一支座的安装面的法线 方向的方式设置于所述第一支座的安装面。能够使发光元件的出射面 倾斜，抑制噪声。
[0065]
[本公开的实施方式的详情]
[0066]
以下，参照附图来说明本公开的实施方式的光学装置的具体例。 需要说明的是，本公开不限定于这些例示，由请求保护的范围表示， 意在包括与请求保护的范围均等的含义及范围内的所有变更。
[0067]
<第一实施方式>
[0068]
(发光模块)
[0069]
图1是例示发光模块100的剖视图，图示沿着光的出射方向的截 面(yz平面)。如图1所示，发光模块100是can型的封装，具备 基体10、帽11、温度调整元件(调温元件)14、支座块16(第二支座)、 副支座18(第一支座)及激光元件20。
[0070]
y轴方向是基体10的厚度方向，是光的出射方向。有时将y轴方 向的一方记载为上方向，将另一方记载为下方向。支座块16及副支座 18在z轴方向上排列。x轴方向、y轴方向及z轴方向互相正交。xa 轴方向、ya轴方向及za轴方向互相正交。xa轴与x轴平行。ya轴 在以x轴为旋转轴而使y轴逆时针旋转了角度θa的方向上延伸。za 轴在以x轴为旋转轴而使z轴逆时针旋转了角度θa的方向上延伸。
[0071]
基体10例如是直径15mm的圆盘状。基体10的面10a是在xz 平面上扩展的圆形的面，是设置帽11及支座块16等的安装面。多个 引脚12从基体10的与面10a相反一侧的面向y轴方向突出。引脚12 与调温元件14及激光元件20电连接，用于调温元件14的驱动、电流 向激光元件20的输入等。
[0072]
在基体10的面10a设置有帽11及调温元件14。在调温元件14 的上表面设置有支座块16。在支座块16的侧面设置有副支座18。在 副支座18的与支座块16相反一侧的面18a(安装面)设置有激光元件 20。
[0073]
帽11及调温元件14通过焊锡等而固定于基体10的面10a。支座 块16通过焊锡等而固定于调温元件14。副支座18通过焊锡等而固定 于支座块16。激光元件20通过焊锡等而固定于副支座18的面18a。 通过基体10及帽11，调温元件14、支座块16、副支座18及激光元件 20被气密密封。
[0074]
帽11例如由铁
‑
镍(fe
‑
ni)合金、铁
‑
镍
‑
钴(fe
‑
ni
‑
co)合金、不 锈钢或铁等金属形
成。引脚12由金属形成。基体10及支座块16例如 由镀金的不锈钢、铜(cu)、铜钨合金(cuw)等金属形成。副支座 18例如由cu及cuw合金等金属、氮化铝(aln)及金刚石等陶瓷之 类的热传导率高的材料形成。调温元件14例如是使用珀耳帖元件来调 节温度的tec(thermo electric cooler：热电冷却器)。
[0075]
帽11具有出射窗13。出射窗13例如由硒化锌(znse)、氮化锌 (zns)及锗(ge)等形成，相对于中红外光等激光元件20的出射光 的吸收率低。出射窗13与基体10及激光元件20对向。出射窗13的 与基体10对向的面及与基体10侧相反一侧的面与x轴方向及z轴方 向平行，与y轴方向垂直。
[0076]
支座块16的形状例如是矩形。副支座18的形状例如是以梯形为 底面的四棱柱。副支座18的与出射窗13对向的面在xz平面上延伸， 支座块16侧的面在xy平面上延伸。副支座18的面18a相对于y轴 方向倾斜角度θa(第一角度)，在ya轴方向上延伸。za轴方向是面 18a的法线方向。
[0077]
激光元件20的形状例如是矩形。激光元件20的面21(出射面) 和面23正交。激光元件20的面23与副支座18的面18a(安装面)接 触。由于面18a相对于y轴方向倾斜，所以激光元件20也从y轴方向 倾斜。激光元件20的面21是光的出射面，与出射窗13对向。面21 相对于出射窗13非平行，从出射窗13的延伸方向即z轴方向倾斜角 度θa，在za轴方向上延伸。ya轴方向是面21的法线方向。
[0078]
(激光元件)
[0079]
图2a是例示激光元件20的立体图。图2b是沿着图2a的线a
‑
a 的剖视图。如图2a及图2b所示，激光元件20包括第一区域40及第 二区域42。第一区域40及第二区域42在ya轴方向上延伸，第二区域 42连结于第一区域40的一端。面21位于第二区域42的与第一区域 40相反的一侧。面21的边在xa轴方向及za轴方向上延伸。第一区 域40的长度y1例如是1mm，第二区域42的长度y2例如是200μm。
[0080]
激光元件20是具有基板22、下部覆层24、芯层26、衍射光栅层 28、上部覆层30、接触层32、埋入区域38、电极34及36的量子串级 激光器元件(qcl)。在图2b～图3b中，基板22及下部覆层24是比 芯层26靠下侧的半导体层(第一半导体层)。衍射光栅层28、上部覆 层30及接触层32是比芯层26靠上侧的半导体层(第二半导体层)。
[0081]
基板22例如是由厚度100μm的n型铟磷(n
‑
inp)形成的半导体 基板。下部覆层24及上部覆层30例如由厚度2μm的n
‑
inp形成。芯 层26例如具有包括铝铟砷/镓铟砷(alinas/gainas)超晶格的活性层 和包括alinas/gainas超晶格的注入层。衍射光栅层28例如由厚度 0.5μm的n型镓铟砷(n
‑
gainas)形成。接触层32例如由厚度0.1μm 的n
‑
gainas形成。埋入区域38例如由掺杂有铁(fe)的inp形成。
[0082]
图3a是沿着图2a的线b
‑
b的剖视图。图3b是沿着图2a的线 c
‑
c的剖视图。如图2a、图3a及图3b所示，基板22的xa轴方向上 的中央部是突出部分22a，比其他的部分向za轴方向突出。在基板22 的突出部分22a上依次层叠下部覆层24、芯层26、衍射光栅层28、上 部覆层30及接触层32。如图2b所示，za轴方向是层叠方向，面21 在za轴方向及xa轴方向上延伸。
[0083]
基板22的突出部分22a、下部覆层24、芯层26、衍射光栅层28、 上部覆层30及接触层32形成台面37。在基板22上且台面37的两侧 设置有埋入区域38。在如图1那样激光元件20安装于副支座18的面 18a时，基板22位于面18a侧，接触层32位于与面18a相反的一侧。
[0084]
如图2a所示，台面37及埋入区域38沿着ya轴方向而在第一区 域40及第二区域42中延伸，到达面21。在从za轴方向观察的情况下， ya轴方向与由芯层26生成的光进行传播的光的传播方向平行。台面 37的xa轴方向的宽度在第一区域40中固定，在第二区域42中逐渐变 小。图3a所示的第一区域40中的台面37的宽度w1例如是5μm。图 3b所示的第二区域42中的台面37的宽度w2比宽度w1小。在面21 附近处宽度w2例如是1μm。台面37作为光的波导发挥功能。
[0085]
如图2b所示，在第一区域40中，在衍射光栅层28的与上部覆层 30相接的面设置有周期性的凹凸，该凹凸作为衍射光栅31发挥功能。 在第二区域42中，衍射光栅层28的与上部覆层30相接的面平坦，未 设置衍射光栅31。
[0086]
如图2a及图2b所示，在接触层32及埋入区域38的主面设置有 电极34。电极34设置于第一区域40，未设置于第二区域42。在基板 22的与电极34相反一侧的面设置有电极36。电极36设置于第一区域 40及第二区域42。
[0087]
通过向电极34及36施加电压，向芯层26注入载流子。通过载流 子注入，芯层26生成光。光在台面37内在第一区域40的ya轴方向 上传播。由衍射光栅31选择光的波长。激光元件20是以该选择出的 波长振荡的分布反馈(dfb：distributed
‑
feedback)型的qcl元件。第 一区域40是生成光并选择光的波长的区域。激光元件20例如在波长 3μm～20μm的中红外区域中振荡。第二区域42作为将光的尺寸恢复的 光斑尺寸转换器(ssc：spot size converter)发挥功能。
[0088]
图2b的椭圆d1、d2及d3表示激光元件20内的光的分布。光 轴ax1是在第一区域40中传播的光的光轴。光轴ax2是在第二区域 42中传播的光的光轴。光轴ax3是从面21出射的光的光轴。点线是 沿着ya轴方向的假想的线段。如图2b所示，第一区域40中的光轴 ax1沿着ya轴方向，相对于面21垂直。这些光轴的各自是光的分布 的中心通过激光元件20的各区域的线。
[0089]
如图3b所示，第二区域42中的台面37的宽度w2比第一区域 40中的宽度w1小。台面37的宽度越小，则向芯层26的光封闭越弱， 光向芯层26外越广阔地分布。如图2b所示，随着光在第二区域42中 传播，光的分布成为比d1广阔的d2，成为比d2进一步广阔的d3。 激光装置20内的光在ssc内广阔地分布，因此与从出射面出射后的光 的扩展对应的远场图形(ffp)减少。
[0090]
比芯层26靠上侧的层的厚度(衍射光栅层28、上部覆层30及接 触层32的厚度的合计)t1例如是2～3μm。比芯层26靠下侧的层的厚 度(下部覆层24及基板22的厚度的合计)t2比厚度t1大，例如是 100μm。光在比芯层26靠上侧处扩展至接触层32，但在比接触层32 靠上侧处不分布。这是因为，第二区域42中的接触层32的上侧是折 射率比半导体低的空气或绝缘膜(未图示)。与比芯层26靠上侧的层 相比，下侧的层厚，因此光与芯层26的上侧相比向下侧更广阔地分布。
[0091]
随着光朝向面21而在第二区域42中传播，如图2b的椭圆d2及 d3所示那样向基板22侧扩展。因而，第二区域42中的光轴ax2从光 轴ax1向基板22侧倾斜。光从面21向激光元件20外出射。通过面 21处的折射，比面21靠外侧的光轴ax3从ya轴方向进一步倾斜。即， 出射光的光轴ax3相对于面21不垂直。光轴ax3相对于ya轴方向 的倾斜角度θ2例如是10
°
，比光轴ax2相对于ya轴方向的倾斜角度 θ1大，与图1所示的角度θa相等。
[0092]
如图1所示，副支座18的面18a从与出射窗13垂直的方向(y 轴方向)倾斜，在ya轴方向上延伸。激光元件20配置于面18a上， 因此从与出射窗13垂直的方向倾斜，在ya轴方向上延伸。激光元件 20的面21从出射窗13的延伸方向(z轴方向)倾斜角度θa，在za 轴方向上延伸。面21的从z轴方向起的倾斜角度θa与图2b所示的光 轴ax3的从ya轴方向起的倾斜角度θ2相等。因此，如图1所示，从 面21出射的光l1在y轴方向上传播，向出射窗13垂直入射。
[0093]
(光学装置)
[0094]
图4是例示光学装置110的剖视图。光学装置110具有发光模块 100和包括光纤50、透镜52及54的光学系统。透镜52、透镜54及光 纤50在y轴方向上从接近发光模块100的一侧起依次配置。透镜52 及54、光纤50的光轴在y轴方向上延伸。出射窗13相对于光纤50 等的光轴垂直。激光元件20的面21相对于与光纤50等各光学系统的 光轴垂直的方向(z轴方向)倾斜θa。光学装置110也可以具有透镜 及光纤以外的光学系统。
[0095]
透镜52及54隔着出射窗13而与激光元件20的面21对向。透镜 52及54例如与出射窗13同样地由znse等形成，不容易吸收中红外光 等激光元件20的出射光l1。透镜52例如是准直透镜。透镜54例如是 聚光透镜。光纤50的一端隔着出射窗13而与激光元件20的面21对 向，另一端例如与未图示的气囊等分析对象物结合。
[0096]
从发光模块100的面21出射的光l1向帽11的出射窗13垂直入 射，通过透镜52而成为准直光并由透镜54会聚，向光纤50入射。通 过光通过光纤50而向未图示的气囊入射，进行气体感测。
[0097]
发光模块100的出射光l1的一部分由透镜52的入射面及出射面、 透镜54的入射面及出射面、光纤50的端面反射。在图4中，将反射 光中的来自光纤50的端面的反射光l2以点线示出。反射光l2在y 轴方向上传播，向出射窗13垂直入射，透过出射窗13而向激光元件 20的面21入射，由面21再次反射。
[0098]
面21从出射窗13的延伸方向即z轴方向倾斜，相对于y轴不正 交。因而，光l2从相对于面21不垂直的方向入射。光l2的大部分在 面21处向与入射方向(y轴方向)不同的方向反射。由面21反射出 的光l3在与光l2的入射方向不同的方向上传播，不容易向光纤50入 射。来自透镜52的反射光及来自透镜54的反射光也与反射光l2同样， 向激光元件20的面21入射，由面21向与入射方向(y轴方向)不同 的方向反射。
[0099]
<比较例>
[0100]
图5是例示比较例的发光模块100c的剖视图。关于与第一实施方 式相同的结构省略说明。副支座19是矩形。副支座19的面19a在y 轴方向上延伸，相对于出射窗13垂直。激光元件20c安装于面19a上。 激光元件20c的面21在z轴方向上延伸，相对于出射窗13平行。从 面21出射的光l4在y轴方向上传播，向出射窗13垂直入射。
[0101]
图6a是例示激光元件20c的立体图。图6b是沿着图6a的线a
‑
a 的剖视图。激光元件20c不具有第二区域42。台面37的宽度w1固定， 例如是5μm。因而，光在维持椭圆d1所示的分布的状态下到达面21。 激光元件20c内的光轴ax1及出射光的光轴ax4沿着y轴方向，与 面21垂直。
[0102]
图7是例示光学装置110c的剖视图。光学装置110c具有发光模 块100c、光纤50、透镜52及54。
[0103]
发光模块100c的出射光的一部分由透镜52的入射面及出射面、 透镜54的入射面
及出射面、光纤50的端面反射。反射光向出射窗13 垂直入射，透过出射窗13而向激光元件20的面21入射，由面21再 次反射。由于面21相对于出射窗13平行，所以反射光向面21垂直入 射，由面21向入射方向即y轴方向反射。由面21反射出的光由透镜 52的入射面及出射面、透镜54的入射面及出射面、光纤50的端面进 一步反射。
[0104]
如图7的多个箭头所示，在激光元件20的面21与透镜52的入射 面及出射面、透镜54的入射面及出射面、光纤50的端面的各自之间， 形成法布里
‑
珀罗(fp：fabry
‑
perot)谐振器。在谐振器内发生光的多 重反射，生成干涉模式。激光元件20是qcl，出射相干的光。因而， 容易产生干涉模式。干涉模式成为噪声，气体感测等的精度下降。
[0105]
相对于此，根据第一实施方式，如图1及图4所示，激光元件20 的面21在半导体层的层叠方向即za方向上延伸，从相对于光纤50等 光学系统的光轴垂直的方向即z轴方向倾斜角度θa。发光模块100的 出射光l1由光纤50、透镜52及54反射。反射光由激光元件20的面 21向与入射方向不同的方向反射。因而，不容易在面21与透镜52的 入射面及出射面、透镜54的入射面及出射面、光纤50的端面之间形 成fp谐振器，光的多重反射的发生被抑制。其结果，不容易产生由fp 谐振器引起的干涉模式，能够抑制由干涉模式引起的噪声。
[0106]
激光元件20的面21的倾斜角度θa例如比0
°
大且比90
°
小，例如 为1
°
以上且10
°
以下。角度θa例如也可以为2
°
以上、5
°
以上等，还可 以为6
°
以下、8
°
以下、12
°
以下、15
°
以下等。能够使来自面21的反射 光从y轴方向错开，能够抑制噪声。
[0107]
如图1所示，通过具有出射窗13的帽11，能够将激光元件20气 密密封，保护激光元件20远离水分及异物等。面21相对于出射窗13 的延伸方向倾斜角度θa。能够使向面21入射的光向与入射方向不同的 方向反射，抑制由干涉模式引起的噪声。发光模块100也可以具有can 型的封装以外的结构。
[0108]
来自面21的出射光l1向出射窗13垂直入射，从出射窗13向外 侧出射。出射光l1沿着光纤50等的光轴传播，向光纤50等入射，能 够在气体感测中利用。出射光l1与出射窗13所成的角度可以准确地 是90
°
，例如也可以处于90
°±1°
以内的范围或90
°±5°
以内的范围。 发光模块100也可以利用于气体感测以外的目的。
[0109]
如图1所示，y轴方向是相对于出射窗13垂直的方向。副支座18 的面18a从y轴方向倾斜角度θa，在ya轴方向上延伸。激光元件20 搭载于面18a，因此与面18a同样地倾斜角度θa。激光元件20的面21 沿着面18a的法线方向即za轴方向，从出射窗13的延伸方向即z轴 方向倾斜角度θa。能够使向面21入射的光向与y轴方向不同的方向反 射，抑制噪声。
[0110]
副支座18的形状是以梯形为底面的四棱柱型或三棱柱型等。例如 对矩形的副支座18切削加工而使面18a倾斜即可。作为其他可考虑的 抑制多重反射的方法，也可以使出射窗13倾斜而设为倾斜窗，还可以 对透镜52及54等进行反射防止的涂层等。与这些方法相比，能够简 化副支座18的制造工序，成本低。
[0111]
如图2a及图2b所示，激光元件20具有第一区域40及第二区域 42。如图2a～图3b所示，激光元件20具有依次层叠的基板22、下部 覆层24、芯层26、衍射光栅层28、上部覆层30及接触层32。从基板 22到接触层32为止的层形成台面37。台面37沿着激光装置20内的 光传播的光的传播方向而在第一区域40及第二区域42延伸。图3b所 示的第二区域42中的台面37的宽度w2比图3a所示的第一区域40 中的宽度w1小。因而光向第二区域42中的台面37的封闭变弱。光与 第一区域40相比在第二区域42中广阔地分布，从芯层26扩散。
[0112]
如图2b所示，基板22及下部覆层24的厚度的合计t2比衍射光 栅层28、上部覆层30及接触层32的厚度的合计t1大。因此，光与上 部覆层30内相比，向基板22内更广阔地分布。第二区域42中的光轴 ax2相对于第一区域40中的光轴ax1倾斜。来自面21的出射光的光 轴ax3从光轴ax1及ax2倾斜，相对于ya轴方向倾斜角度θ2。通 过光轴ax3的倾斜角度θ2与面21的倾斜角度θa相等，出射光l1相 对于出射窗13垂直。
[0113]
激光元件20是具有设置于衍射光栅层28的衍射光栅31的dfb 型的元件。激光元件20例如以中红外区域的单一波长振荡。能够通过 中红外光而进行气体感测等。尤其是，激光元件20优选是dfb型的 qcl。由于激光元件20出射单一波长的光，所以能够以高的精度进行 气体感测等。振荡波长也可以是中红外波段以外，激光元件20也可以 是qcl以外的发光元件。
[0114]
图8是示出z轴方向上的ffp(far field pattern：远场图形)的 测定结果的图。横轴表示从与面21垂直的方向(y轴方向)起的角度。 纵轴表示光的强度，以角度0
°
的强度标准化。实线表示第一实施方式， 虚线表示比较例。激光元件20的材料及尺寸是上述的材料及尺寸。
[0115]
如图8所示，在实线所示的第一实施方式中，出射光的放射角比 虚线所示的比较例小。比较例中的放射角例如是55
°
。第一实施方式中 的放射角例如是26
°
，与比较例相比减半。这是因为，如图2a及图2b 所示，将作为ssc发挥功能的第二区域42集成于激光元件20。
[0116]
比较例中的ffp的峰位置是约0
°
。这是因为，如图5所示，比较 例中的光轴ax4与面21垂直。另一方面，第一实施方式中的ffp的 峰位置是约
‑
10
°
。这是因为，如图2b所示，光轴ax3从面21的法线 方向倾斜θ2。
[0117]
通过变更厚度t1及t2，能够调整光轴ax3的倾斜角度θ2。厚度 t1越小且厚度t2越大，则光越容易向基板22侧分布，倾斜角度θ2 越大。角度θ2可以与角度θa严格地相等，也可以例如在
±
0.1
°
以内的 范围或
±
0.5
°
以内的范围内不同。
[0118]
<第二实施方式>
[0119]
图9是例示第二实施方式的发光模块200的剖视图。关于与第一 实施方式相同的结构省略说明。如图9所示，支座块16的形状是以梯 形为底面的四棱柱。支座块16的面16c和面16d对向，互相平行，在 z轴方向上延伸。面16d与调温元件14接触。面16c与出射窗13对向。 面16a和面16b对向。面16b与面16c及16d垂直，在y轴方向上延 伸。面16a(安装面)不与面16c及面16d垂直，相对于面16b不平行。 面16a从y轴方向倾斜角度θa，在ya轴方向上延伸。
[0120]
矩形的副支座18搭载于支座块16的面16a。因而，副支座18的 面18a与支座块16的面16a同样地在ya轴方向上倾斜。激光元件20 安装于面18a。激光元件20的面21从z轴方向倾斜角度θa，在za轴 方向上延伸。在图4的光学装置110中，能够取代发光模块100而使 用发光模块200。
[0121]
根据第二实施方式，与第一实施方式同样，向面21入射的光向与 入射方向即y轴方向不同的方向反射。因而，能够抑制噪声。副支座 18例如由aln及金刚石等陶瓷形成，比金属等硬，因此难以切削加工。 支座块16例如由cu及cuw等金属形成，与副支座18相比能够容易 地切削加工。支座块16的形状可以是将底面设为梯形的四棱柱，也可 以是例如三棱
柱等。
[0122]
<第三实施方式>
[0123]
图10是例示第三实施方式的发光模块300的剖视图。关于与第一 实施方式相同的结构省略说明。如图10所示，支座块16的形状是以 梯形为底面的四棱柱。面16c与面16a及16b垂直，从z轴方向倾斜， 在za轴方向上延伸。面16d不与面16a及16b垂直，从与面16c平行 的方向(za轴方向)倾斜角度θa，在z轴方向上延伸。面16d配置于 调温元件14上。面16a及16b互相平行，从y轴方向倾斜角度θa，在 ya轴方向上延伸。
[0124]
矩形的副支座18搭载于支座块16的面16a。副支座18的面18a 与支座块16的面16a同样地在ya轴方向上倾斜。激光元件20安装于 面18a。激光元件20的面21从z轴方向倾斜角度θa，在za轴方向上 延伸。在图4的光学装置110中，能够取代发光模块100而使用发光 模块300。
[0125]
根据第三实施方式，与第一实施方式同样，向面21入射的光向与 入射方向即y轴方向不同的方向反射。因而，能够抑制噪声。支座块 16例如由cu及cuw等金属形成，与副支座18相比能够容易地切削 加工。支座块16的面16a相对于面16b平行。与面16a相对于面16b 倾斜的情况相比，副支座18向面16a的贴片、激光元件20向副支座18的贴片容易。因而，工序被简化，成品率改善。支座块16的形状可 以是将底面设为梯形的四棱柱，也可以是例如三棱柱等。
[0126]
<第四实施方式>
[0127]
图11是例示第四实施方式的发光模块400的剖视图。关于与第三 实施方式相同的结构省略说明。如图11所示，支座块16具有延伸部 16e。延伸部16e从面16a向z轴方向延伸，位于调温元件14上。在 图4的光学装置110中，能够取代发光模块100而使用发光模块400。
[0128]
根据第四实施方式，与第一实施方式同样，向面21入射的光向与 入射方向即y轴方向不同的方向反射。因而，能够抑制噪声。由于支 座块16具有延伸部16e，所以支座块16稳定，不容易倒下。支座块 16与调温元件14的接触面积变大。激光元件20的热容易通过副支座 18及支座块16而向调温元件14传递。因此，激光元件20的温度调节 有效地进行。
[0129]
<第五实施方式>
[0130]
图12是例示第五实施方式的发光模块500的剖视图。关于与第一 实施方式相同的结构省略说明。如图12所示，调温元件14、支座块 16、副支座18及激光元件20例如是矩形。基体10的面10a从z轴方 向倾斜角度θa，在za轴方向上延伸。由于面10a倾斜，所以调温元件 14、支座块16、副支座18及激光元件20也倾斜。副支座18的面18a 从y轴方向倾斜角度θa，在ya轴方向上延伸。激光元件20的面21 从z轴方向倾斜角度θa，在za轴方向上延伸。在图4的光学装置110 中，能够取代发光模块100而使用发光模块500。
[0131]
根据第五实施方式，与第一实施方式同样，向面21入射的光向与 入射方向即y轴方向不同的方向反射。因而，能够抑制噪声。由于支 座块16及副支座18可以是矩形，所以安装工序被简化，成品率提高。 由于可以不进行用于制作倾斜的面的加工，所以支座块16及副支座18 的制造工序被简化。
[0132]
以上，虽然对本公开的实施方式进行了详述，但本公开不限定于 该特定的实施方式，能够在请求保护的范围所记载的本公开的主旨的 范围内进行各种变形、变更。