WO2023100927A1 - 光導波路パッケージおよび光源モジュール - Google Patents

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light emitting
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翔吾 松永
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light

Definitions

  • a conventional optical waveguide is described, for example, in Patent Document 1.
  • An optical waveguide package of the present disclosure includes a substrate having a first surface; a cladding layer located on the first surface and having a concave portion on a surface opposite to the surface facing the first surface; a plurality of element mounting regions positioned within the recess; a plurality of light incident portions located in the cladding layer, each having an incident end surface on the inner side surface of the recess, a combining portion where the plurality of light incident portions meet, and located after the combining portion, a core including a light emitting part having an emitting end surface on the outer surface of the cladding layer, In plan view, the first surface is exposed at least laterally of the multiplexing section.
  • the optical waveguide package and light source module of the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings.
  • the figures used in the following description are schematic.
  • the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones.
  • the term "multiplexing" is not limited to the case where light with different wavelengths is superimposed, but light is individually guided to a plurality of optical paths, and then each light emitted from each emission end face is For example, it includes the case of multiplexing within the lens.
  • the optical waveguide package 100 of this embodiment includes a substrate 1 , a clad layer 2 , a plurality of device mounting regions 3 and a core 4 .
  • the substrate 1, as shown in FIGS. 1 to 3, has a main surface (first surface) 1a and a side surface 1b continuous with the main surface 1a.
  • the cladding layer 2 is located on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the clad layer 2 has a lower surface 2a facing the substrate 1 and an upper surface 2b opposite to the lower surface 2a.
  • the upper surface 2b has a recess 21.
  • a plurality of element mounting regions 3 are positioned within the recess 21 .
  • a plurality of light emitting elements 10 are mounted in each of the plurality of element mounting regions 3 .
  • a core 4 is located within the clad layer 2 . Core 4 extends from recess 21 of clad layer 2 to the outer surface.
  • the substrate 1 may be an organic wiring substrate made of an organic material.
  • the organic wiring board may be, for example, a printed wiring board, a build-up wiring board, a flexible wiring board, or the like.
  • Examples of organic materials used for organic wiring boards include epoxy resins, polyimide resins, polyester resins, acrylic resins, phenolic resins, and fluorine resins.
  • the organic wiring board may consist of a single resin layer, or may be a laminate formed by laminating a plurality of resin layers.
  • the substrate 1 may be composed of compound semiconductors such as gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), silicon (Si), germanium (Ge), sapphire (Al 2 O). 3 ) and so on.
  • GaN gallium nitride
  • GaAs gallium arsenide
  • InP indium phosphide
  • Si silicon
  • germanium Ge
  • sapphire Al 2 O
  • a plurality of element mounting regions 3 may be separated from each other by a plurality of walls erected in the height direction (Z direction).
  • the plurality of walls may be formed integrally with the cladding layer 2 .
  • the clad layer 2 of the optical waveguide package 100 may be formed by partially removing the precursor of the clad layer 2 formed over substantially the entire first surface 1a. A portion of the cladding layer 2 precursor to be removed can be removed using a photolithographic technique and an etching technique.
  • the first surface 1a is exposed on the side of the portion where light leaks most easily, and the cladding layer 2 is not located on the entire side of the portion. easy to release into As a result, the light leaking from the core 4 becomes stray light propagating through the clad layer 2 and is suppressed from being emitted from the emission end portion 51 of the optical waveguide 5, so that the quality of emitted light can be improved.
  • the light leaked from the multiplexer 42 is more likely to propagate in the positive direction side of the first direction (rightward direction in FIG. 3) than in the direction perpendicular to the first direction (X direction). Since the first surface 1a is also exposed on the side of the light emitting section 43 in the latter stage than the combining section 42, the light leaking from the combining section 42 can be suppressed from becoming stray light, and the quality of the emitted light is improved. can be improved.
  • the cladding layer 2 has elongated ridges 22 along the core 4 at the portions where the first surface 1a is exposed on the side.
  • the ridge portion 22 has a second surface 22a facing the first surface 1a of the substrate 1 and a second surface 22a facing the first surface 1a of the substrate 1 when viewed in a cross section perpendicular to the extending direction (X direction) of the light emitting portion 43. , a third surface 22b located opposite to the second surface 22a, a first side surface 22c connected to the second surface 22a, and a second side surface 22d located opposite to the first side surface 22c.
  • the width of the ridge portion 22 may be about 1.5 to 30 times the width of the core 4 (light emitting portion 43).
  • the first side surface 22c and the second side surface 22d may be inclined with respect to the first surface 1a instead of 90 degrees with respect to the first surface 1a, as shown in FIG.
  • the light leaking from the core 4 is less likely to be reflected toward the core 4 even if it is reflected at the boundary between the clad layer 2 and the outside.
  • the projection 22 is tapered upward, the surface on which the external light is incident becomes smaller, so that the external light can be more effectively suppressed from entering the cladding layer 2 .
  • the rib portion 22 has a third side surface 22e connected to the first side surface 22c, a fourth side surface 22f connecting the third side surface 22e and the third surface 22b, and a fifth side surface 22f connected to the second side surface 22d. It may have a side surface 22g and a sixth side surface 22h connecting the fifth side surface 22g and the third surface 22b.
  • the number of corners of the protrusion 22 can be increased, and the angle formed by the side surface of the protrusion 22 and the first surface 1a can be varied.
  • the reflected light can be made less likely to be reflected toward the core 4 .
  • the light leaking from the core 4 can be suppressed from entering the core 4 again, and the quality of emitted light can be improved.
  • the fourth side surface 22f and the sixth side surface 22h may be inclined with respect to the first surface 1a.
  • the inclination angle ⁇ 4 of the fourth side surface 22f with respect to the first surface 1a and the inclination angle ⁇ 6 of the sixth side surface 22h with respect to the first surface 1a may be larger than the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • the inclination angle ⁇ 4 and the inclination angle ⁇ 6 may be 70 degrees or more and less than 90 degrees.
  • photolithography technology and etching technology can be used to easily form the fourth side surface 22f and the sixth side surface 22h.
  • the third side surface 22 e and the fifth side surface 22 g may be substantially parallel to the first surface 1 a of the substrate 1 . Further, the third side surface 22e and the fifth side surface 22g may have the same height from the first surface 1a, or may have different heights from the first surface 1a.
  • the fourth side surface 22f and the sixth side surface 22h may be roughened.
  • the fourth side surface 22f and the sixth side surface 22h may have surface roughness greater than that of the third surface 22b.
  • the arithmetic average roughness Ra of the fourth side surface 22f and the sixth side surface 22h may be about 5 to 100 nm.
  • the light emitting portion 43 may be positioned close to a corner portion of the outline shape of the ridge portion 22 when a cross section perpendicular to its extending direction (X direction) is viewed. In this case, even if the light leaking from the core 4 is reflected at the boundary between the clad layer 2 and the outside, the reflected light can be made less likely to be reflected toward the core 4 . As a result, the light leaking from the core 4 can be suppressed from entering the core 4 again, and the quality of emitted light can be improved.
  • the protrusion 22 gradually decreases in distance from the core 4 toward the output end face 43a, and has at least one portion (also referred to as an acute-angled face) 24 forming an acute angle with the extending direction of the core 4 on the side surface. may have.
  • the ridge portion 22 may have an acute-angled surface 24 on its side surface.
  • the leaked light will reach the boundary between the side surface of the core 4 and the outside.
  • the angle of incidence can be reduced. As a result, it is possible to suppress the leakage light from being reflected at the boundary between the acute-angled surface 24 and the outside. As a result, it is possible to improve the quality of emitted light.
  • the inclination angle ⁇ 24 of the acute angle surface 24, that is, the inclination angle ⁇ 24 of the acute angle surface 24 with respect to the extending direction (X direction) of the core 4 may be set according to the emission angle of the leaked light.
  • the tilt angle ⁇ 24 may be, for example, 15 degrees to 75 degrees. Since the leaked light is emitted at an acute angle with respect to the extending direction (X direction), the inclination angle ⁇ 24 is an acute angle, so that the incident angle when the leaked light is incident on the boundary between the acute-angled surface 24 and the outside is 0.
  • the angle can be degrees or close to 0 degrees.
  • the acute-angled surface 24 has the same height position as the core 4 from the first surface 1a, and may be positioned on the side of the core 4. Further, the acute-angled surface 24 may have a lower end located below the lower end of the core 4 and an upper end located above the upper end of the core 4 . In this case, the generation of stray light in the optical waveguide 5 can be effectively suppressed, and the quality of emitted light can be effectively improved.
  • At least one acute-angled surface 24 may be provided at a portion of the ridge portion 22 located on the side of the multiplexing portion 42 . Since stray light is also generated at other locations, although the intensity is weak, a plurality of acute-angled surfaces 24 are formed over the entire ridge 22 in the length direction (X direction), as shown in FIG. It may be serrated as. The acute-angled surfaces 24 may be formed on both sides of the protrusion 22 in the second direction (Y direction), as shown in FIG. By forming the plurality of acute-angled surfaces 24 on the ridge 22, it is possible to effectively suppress the generation of stray light in the optical waveguide 5, thereby effectively improving the quality of emitted light.
  • the optical waveguide package 100 may further include a lid 6 , a seal ring 7 and a condenser lens 8 .
  • the lid 6 is positioned on the upper surface 2b of the clad layer 2 and closes the opening of the recess 21.
  • the lid 6 may be directly bonded to the clad layer 2, or may be bonded to the clad layer 2 via a seal ring 7 as shown in FIG.
  • the seal ring 7 has an annular shape and surrounds the opening of the recess 21 in plan view.
  • the lid 6 may be directly bonded to the clad layer 2 by, for example, heat bonding. optical axis misalignment may occur.
  • the mechanical strength of the portion around the recess 21 in the clad layer 2 can be increased.
  • the distortion of the cladding layer 2 and the core 4 can be reduced, and the optical axis deviation between the light emitting element 10 and the core 4 can be suppressed.
  • the condenser lens 8 is positioned on the optical path of the light emitted from the emission end face 43a.
  • the condenser lens 8 may be configured to collimate the light emitted from the emission end surface 43a, or may be configured to converge the light emitted from the emission end surface 43a.
  • the condensing lens 8 may be a plano-convex lens having a plane entrance surface facing the exit end face 43a and a convex exit surface.
  • the optical waveguide package 100 may further include a plurality of first wiring conductors and a plurality of second wiring conductors located on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • One ends of the plurality of first wiring conductors are connected to the plurality of first electrode pads, and the other ends are led out of the recess 21 .
  • the plurality of second wiring conductors have one ends connected to the plurality of second electrode pads and the other ends led out of the recess 21 .
  • the other ends of the plurality of first wiring conductors and the other ends of the plurality of second wiring conductors are electrically connected to an external power supply circuit.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of a light source module according to an embodiment of the present disclosure.
  • a light source module 200 of this embodiment includes an optical waveguide package 100 and a plurality of light emitting elements 10 .
  • the plurality of light emitting elements 10 may be a red light emitting element 10r, a green light emitting element 10g and a blue light emitting element 10b.
  • the plurality of light emitting elements 10 are mounted in the plurality of element mounting regions 3 of the optical waveguide package 100, respectively, as shown in FIG.
  • the first electrode is electrically connected to the first electrode pad 31 via a conductive bonding material.
  • the second electrode is electrically connected to the second electrode pad 32 via a connecting member such as a bonding wire.
  • the light source module 200 of this embodiment includes the optical waveguide package 100, it can emit high-quality emitted light.
  • optical waveguide package according to the present disclosure can be implemented in the following configurations (1) to (9).
  • the light source module according to the present disclosure can be implemented in the following configuration (10).

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Abstract

本開示の光導波路パッケージ（１００）は、第１面（１ａ）を有する基板（１）と、第１面（１ａ）に位置し、第１面（１ａ）に対向する面とは反対側の面が凹部（２１）を有しているクラッド層（２）と、凹部（２１）内に位置する複数の素子搭載領域（３）と、クラッド層（２）内に位置し、各々が凹部（２１）の内側面に入射端面（４１ａ）を有する複数の光入射部（４１）、複数の光入射部（４１）が会合する合波部（４２）、および合波部（４２）の後段に位置し、クラッド層（２）の外側面に出射端面（４３ａ）を有する光出射部（４３）を含むコア（４）と、を備え、平面視において、合波部（４２）の少なくとも側方において、第１面（１ａ）が露出している。

Description

光導波路パッケージおよび光源モジュール
　本開示は、光導波路パッケージおよび光源モジュールに関する。
　従来技術の光導波路が、例えば特許文献１に記載されている。
特開平１０－３０８５５５号公報
　本開示の光導波路パッケージは、第１面を有する基板と、
　前記第１面に位置し、前記第１面に対向する面とは反対側の面は凹部を有しているクラッド層と、
　前記凹部内に位置する複数の素子搭載領域と、
　前記クラッド層内に位置し、各々が前記凹部の内側面に入射端面を有する複数の光入射部、前記複数の光入射部が会合する合波部、および前記合波部の後段に位置し、前記クラッド層の外側面に出射端面を有する光出射部を含むコアと、を備え、
　平面視において、前記合波部の少なくとも側方において、前記第１面が露出している。
　本開示の光源モジュールは、上記の光導波路パッケージと、
　前記複数の素子搭載領域にそれぞれ搭載された複数の発光素子と、を備える。
　本開示の目的、特色、及び利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の一実施形態に係る光導波路パッケージを示す分解斜視図である。 本開示の一実施形態に係る光導波路パッケージを示す、図１とは異なる方向から見た分解斜視図である。 図１の光導波路パッケージの平面図である。 図３の切断面線ＩＶ－ＩＶで切断した断面図である。 図３の切断面線Ｖ－Ｖで切断した端面図である。 図１の光導波路パッケージの変形例を示す端面図である。 図１の光導波路パッケージの変形例を示す端面図である。 図１の光導波路パッケージの変形例を示す平面図である。 本開示の一実施形態に係る光源モジュールを示す分解斜視図である。 本開示の他の実施形態に係る光導波路パッケージを示す平面図である。
　従来、上記特許文献１に記載されるように、複数の発光素子から発せられた光を合波して出射する光源モジュール、光回路等の装置が種々提案されている。そのような装置は、基板の主面に位置するクラッドと、クラッド内に位置するコアとで構成される光導波路を有している。
　従来の装置は、コアから漏れたり、周囲環境からクラッドに入射したりした光が迷光となり、光導波路の出射端部から出射されることによって、出射光の品質が低下することがあった。
　以下、添付図面を参照して、本開示の光導波路パッケージおよび光源モジュールの実施形態について説明する。以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。本開示において、用語「合波」とは、波長の異なる光が重畳される場合に限らず、複数の光経路に個別に光が導波され、その後に各出射端面から出射した各光が、例えばレンズ内で合波する場合をも含むものとする。本開示の光導波路パッケージおよび光源モジュールは、いずれの方向が上方または下方とされて使用されてもよいものであるが、本明細書では、便宜的に、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を定義するとともに、Ｚ軸方向の正側を上方として、上面または下面等の語を用いるものとする。Ｘ方向は、第１方向または長さ方向とも称される。Ｙ方向は、第２方向または幅方向とも称される。Ｚ方向は、第３方向または高さ方向とも称される。
　図１は、本開示の一実施形態に係る光導波路パッケージを示す分解斜視図であり、図２は、本開示の一実施形態に係る光導波路パッケージを示す、図１とは異なる方向から見た分解斜視図である。図３は、図１の光導波路パッケージの平面図であり、図４は、図３の切断面線ＩＶ－ＩＶで切断した断面図であり、図５は、図３の切断面線Ｖ－Ｖで切断した端面図である。図６は、図１の光導波路パッケージの変形例を示す端面図であり、図７は、図１の光導波路パッケージの変形例を示す端面図であり、図８は、図１の光導波路パッケージの変形例を示す平面図である。なお、図３～４，８では、蓋体およびシールリングを省略して図示している。また、図６，７に示す端面図は、図５に示す端面図に対応し、図８に示す平面図は、図３に示す平面図に対応する。
　本実施形態の光導波路パッケージ１００は、基板１と、クラッド層２と、複数の素子搭載領域３と、コア４とを備える。
　基板１は、図１～３に示すように、主面（第１面）１ａおよび主面１ａに連なる側面１ｂを有している。クラッド層２は、基板１の第１面１ａに位置している。クラッド層２は、図４に示すように、基板１に対向する下面２ａおよび下面２ａとは反対側の上面２ｂを有している。上面２ｂは、凹部２１を有している。複数の素子搭載領域３は、凹部２１内に位置している。複数の素子搭載領域３には、複数の発光素子１０がそれぞれ搭載される。コア４は、クラッド層２内に位置している。コア４は、クラッド層２の凹部２１から外側面まで延在している。
　基板１は、セラミック材料で構成されるセラミック配線基板であってもよい。セラミック配線基板で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック質焼結体等が挙げられる。セラミック配線基板には、発光素子１０と外部回路との電気的接続のための接続パッド、内部配線導体、外部接続端子等の導体が配設されていてもよい。なお、セラミック配線基板は、複数のセラミック層が積層されて成る積層体であってもよい。
　基板１は、有機材料で構成される有機配線基板であってもよい。有機配線基板は、例えば、プリント配線基板、ビルドアップ配線基板、フレキシブル配線基板等であってもよい。有機配線基板に用いられる有機材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。有機配線基板は、単一の樹脂層から成っていてもよく、複数の樹脂層が積層されて成る積層体であってもよい。
　基板１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）等の化合物半導体で構成されていてもよく、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）等で構成されていてもよい。
　クラッド層２は、例えば石英（ＳｉＯ２）等から構成されていてもよい。クラッド層２は、積層体であってもよい。クラッド層２は、基板１の第１面１ａに位置する下部クラッド層と、下部クラッド層の上面に位置する上部クラッド層とが積層されて構成されていてもよい。コア４は、下部クラッド層の上面に形成されていてもよい。凹部２１は、クラッド層２を高さ方向（Ｚ方向）に貫通していてもよい。
　複数の素子搭載領域３は、各々、第１電極パッド３１および第２電極パッド３２を有している。第１電極パッド３１および第２電極パッド３２は、第１面１ａに位置し、凹部２１内から凹部２１外にかけて延びる第１配線導体３３および第２配線導体３４にそれぞれ接続されている。第１配線導体３３および第２配線導体３４における、凹部２１外に位置する端部は、外部電源に接続される。
　素子搭載領域３に搭載される発光素子１０は、例えば半導体レーザ（Laser Diode；ＬＤ）、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）等であってよい。複数の発光素子１０は、発する光の波長が互いに異なっていてもよい。複数の発光素子１０は、赤色波長領域（６００～７００ｎｍ程度）に発光強度のピークを有する赤色発光素子１０ｒ、緑色波長領域（５００～６００ｎｍ程度）に発光強度のピークを有する緑色発光素子１０ｇ、および青色波長領域（４００～５００ｎｍ程度）に発光強度のピークを有する青色発光素子１０ｂを含んでいてもよい。
　複数の素子搭載領域３は、高さ方向（Ｚ方向）に立設された複数の壁部によって、互いに隔てられていてもよい。複数の壁部は、クラッド層２と一体的に形成されていてもよい。
　コア４は、例えば窒酸化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）等から構成されていてもよい。本実施形態の光導波路パッケージ１００は、クラッド層２がＳｉＯ２で構成され、コア４がＳｉＯＮで構成されている。コア４は、クラッド層２よりも屈折率が高い。コア４とクラッド層２との屈折率差は、例えば０．０５～０．３０程度であってもよい。光導波路パッケージ１００は、屈折率が高いコア４の周りを屈折率の低いクラッド層２で囲み、コア４を伝搬する光をコア４とクラッド層２との境界で全反射させることによって、光をコア４内に閉じ込めることができる。コア４およびクラッド層２は、例えば、半導体素子製造プロセスで用いられるフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて形成することができる。
　クラッド層２およびコア４は、複数の素子搭載領域３にそれぞれ搭載される複数の発光素子から発せられた光が伝搬する光導波路５を構成する。コア４は、図１～３に示すように、複数の光入射部４１、合波部４２、および光出射部４３を有している。複数の光入射部４１は、各々、凹部２１の内側面に位置する入射端面４１ａを有している。複数の入射端面４１ａには、複数の発光素子１０のそれぞれから発せられた光が入射する。複数の光入射部４１は、合波部４２において会合する。合波部４２は、互いに隣接するコア４（光入射部４１）が接する箇所と、当該箇所の後段に位置し、コア４の幅が一定になる箇所との間の部分であってよい。光出射部４３は、合波部４２の後段、すなわち光の伝搬方向における合波部４２の下流に位置している。光出射部４３は、第１方向に延在し、クラッド層２の外側面に位置する出射端面４３ａを有している。光出射部４３の幅（Ｙ方向における寸法）は、例えば１～１０μｍ程度であってもよい。複数の発光素子１０から発せられた光は、合波部４２において合波された後、出射端面４３ａから出射される。光出射部４３の出射端面４３ａと、出射端面４３ａが位置するクラッド層２の外側面とは、光導波路５の出射端部５１を構成する。光導波路５の出射端部５１は、基板１の側面１ｂと面一であってもよい。この場合、出射端部５１から出射された光が第１面１ａで蹴られることがないため、光出射部４３を伝搬する光を効率的に取り出すことができる。
　光導波路パッケージ１００では、基板１の第１面１ａが、平面視において、合波部４２の少なくとも側方において露出している。本明細書において、「側方」とは、光出射部４３の延在方向と垂直であり、かつ第１面１ａに沿った方向を指す。合波部４２は、複数の光入射部４１が会合する箇所であり、各光入射部４１を伝搬した光は、合波部４２において伝搬方向が変化するため、合波部４２においてコア４から漏れやすい。光導波路パッケージ１００は、合波部４２の側方の領域にクラッド層２が位置していないことによって、コア４から漏れた光（以下、単に、漏れ光ともいう）を外部に放出しやすいため、コア４から漏れた光がクラッド層２を伝搬する迷光となることを抑制できる。なお、図３は、第１面１ａが、合波部４２および光出射部４３の側方において露出する例を示しているが、第１面１ａは、合波部４２の側方のみにおいて露出し、光出射部４３の側方において露出しなくてもよい。
　また、光導波路パッケージ１００では、合波部４２の少なくとも側方において、光導波路５が狭窄化されているため、発光素子１０から発せられ、クラッド層２に直接に入射した光を、光導波路５における狭窄化された箇所から外部に放出しやすい。その結果、発光素子１０から発せられ、クラッド層２に直接に入射した光が、光導波路５の出射端部５１から出射することを抑制できる。
　また、光導波路パッケージ１００は、第１面１ａの少なくとも一部にクラッド層２が位置していないため、周囲環境からの光（外光ともいう）がクラッド層２に入射することを抑制できるため、外光がクラッド層２を伝搬する迷光となり、光導波路５の出射端部５１から出射されることを抑制できる。
　上記のように、光導波路パッケージ１００は、迷光が光導波路５の出射端部５１から出射されることを抑制し、出射光の品質を高めることが可能となる。
　光導波路パッケージ１００のクラッド層２は、第１面１ａの略全域に形成したクラッド層２前駆体の一部を除去することによって形成されていてもよい。クラッド層２前駆体の除去されるべき部位は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて除去することができる。
　コア４は、図３に示すように、複数の光入射部４１が曲率を有している。光導波路パッケージ１００は、複数の光入射部４１のそれぞれの曲率が最大となる箇所の側方において、第１面１ａが露出している構成であってもよい。図３の二点鎖線Ｌは、第１面１ａの露出部分が、複数の光入射部４１のそれぞれの曲率が最大となる箇所の側方にまで広がった例を示している。コア４を伝搬する光は、コア４の曲率が大きい箇所において、クラッド層２に漏れやすくなる。光導波路パッケージ１００では、光が最も漏れやすい箇所の側方に第１面１ａが露出し、当該箇所の側方全域にクラッド層２が位置していないことによって、コア４から漏れた光を外部に放出しやすい。その結果、コア４から漏れた光がクラッド層２を伝搬する迷光となり、光導波路５の出射端部５１から出射することを抑制できるため、出射光の品質を向上させることが可能となる。
　複数の光入射部４１は、それらの延在方向（光の伝搬方向）における長さが互いに異なっていてもよい。この場合、複数の素子搭載領域３の配置の自由度を高めることができる。ひいては、光導波路パッケージ１００を小型化することが可能となる。さらに、光入射部４１の曲率を低減し、光入射部４１における光の漏れを抑制することが可能となる。
　光導波路パッケージ１００は、合波部４２および光出射部４３の側方において、第１面１ａが露出している構成であってもよい。合波部４２および光出射部４３は、光入射部４１の後段に位置しているため、光入射部４１から漏れた光は、クラッド層２における、合波部４２および光出射部４３を覆っている箇所を伝搬する。第１面１ａが合波部４２および光出射部４３の側方において露出していることによって、光入射部４１から漏れた光（迷光）を外部に放出しやすくなるため、出射光の品質を向上させることが可能となる。また、合波部４２から漏れた光は、第１方向（Ｘ方向）に垂直な方向よりも第１方向の正方向側（図３における右方向）に伝搬しやすい。第１面１ａが合波部４２よりも後段の光出射部４３の側方においても露出していることで、合波部４２から漏れた光が迷光となることを抑制でき、出射光の品質を向上させることが可能となる。
　クラッド層２は、側方に第１面１ａが露出している部分において、コア４に沿った細長い形状の突条部２２を有している。突条部２２は、図５に示すように、光出射部４３の延在方向（Ｘ方向）に垂直な断面を見たときに、基板１の第１面１ａに対向する第２面２２ａと、第２面２２ａとは反対側に位置する第３面２２ｂと、第２面２２ａに連なる第１側面２２ｃと、第１側面２２ｃとは反対側に位置する第２側面２２ｄとを含んでいる。平面視において、突条部２２の幅は、コア４（光出射部４３）の幅の１．５～３０倍程度であってもよい。
　第１側面２２ｃおよび第２側面２２ｄは、表面が粗面化されていてもよい。第１側面２２ｃおよび第２側面２２ｄは、第３面２２ｂよりも表面粗さが大きくてもよい。この場合、コア４から漏れた光を突条部２２と外部との境界で拡散反射させることができ、コア４から漏れた光がコア４に再入射し、出射光の品質を低下させることを抑制できる。第１側面２２ｃおよび第２側面２２ｄは、算術平均粗さＲａが５～１００ｎｍ程度であってもよい。第３面２２ｂは、算術平均粗さＲａが０．１～１０ｎｍ程度であってもよい。
　第１側面２２ｃおよび第２側面２２ｄは、図６に示すように、第１面１ａに対する角度が９０度ではなく、第１面１ａに対して傾斜していてもよい。この場合、コア４から漏れた光は、クラッド層２と外部との境界において反射されたとしても、コア４に向かって反射されにくい。その結果、コア４から漏れた光がコア４に再入射し、出射光の品質を低下させることを抑制できる。また、突条部２２が上方に向かって先細り形状であることによって、外光が入射する面が小さくなるため外光がクラッド層２に入射することをより効果的に抑制できるため、外光が光導波路５を伝搬する迷光となり、光導波路５の出射端部５１から出射されることを効果的に抑制できる。また、突条部２２が上方に向かって先細り形状である場合、突条部２２と基板との間に発生する応力が分散されやすくなるため、基板１との接合信頼性を向上させることができる。なお、第１側面２２ｃの第１面１ａに対する傾斜角θ１、および第２側面２２ｄの第１面１ａに対する傾斜角θ２は、７０度以上９０度未満であってもよい。この場合、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、第１側面２２ｃおよび第２側面２２ｄを容易に形成することができる。傾斜角θ１と傾斜角θ２とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
　突条部２２は、図７に示すように、第１側面２２ｃに連なる第３側面２２ｅ、第３側面２２ｅと第３面２２ｂとを接続する第４側面２２ｆ、第２側面２２ｄに連なる第５側面２２ｇ、および第５側面２２ｇと第３面２２ｂとを接続する第６側面２２ｈを有していてもよい。この場合、突条部２２が有する角部の数を増大させることができ、突条部２２の側面が第１面１ａと成す角度を様々に変化させることができる。その結果、コア４から漏れた光がクラッド層２と外部との境界において反射されたとしても、反射光がコア４に向かって反射されにくくすることができる。ひいては、コア４から漏れた光がコア４に再入射することを抑制でき、出射光の品質を向上させることが可能となる。
　第４側面２２ｆおよび第６側面２２ｈは、第１面１ａに対して傾斜していてもよい。第４側面２２ｆの第１面１ａに対する傾斜角θ４および第６側面２２ｈの第１面１ａに対する傾斜角θ６は、傾斜角θ１および傾斜角θ２よりも大きくてもよい。傾斜角θ４および傾斜角θ６は、７０度以上９０度未満であってもよい。この場合、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、第４側面２２ｆおよび第６側面２２ｈを容易に形成することができる。第３側面２２ｅおよび第５側面２２ｇは、基板１の第１面１ａに略平行であってもよい。また、第３側面２２ｅと第５側面２２ｇとは、第１面１ａからの高さが互いに同一であってもよく、第１面１ａからの高さが互いに異なっていてもよい。
　第４側面２２ｆおよび第６側面２２ｈは、粗面化されていてもよい。第４側面２２ｆおよび第６側面２２ｈは、第３面２２ｂよりも表面粗さが大きくてもよい。この場合、コア４から漏れた光を第４側面２２ｆおよび第６側面２２ｈと外部との境界で拡散反射させることができるため、コア４から漏れた光がコア４に再入射し、出射光の品質を低下させることを抑制できる。第４側面２２ｆおよび第６側面２２ｈは、算術平均粗さＲａが５～１００ｎｍ程度であってもよい。
　光出射部４３は、その延在方向（Ｘ方向）に垂直な断面を見たときに、突条部２２の外郭形状における角部に近接して位置していてもよい。この場合、コア４から漏れた光がクラッド層２と外部との境界において反射されたとしても、反射光がコア４に向かって反射されにくくすることができる。ひいては、コア４から漏れた光がコア４に再入射することを抑制でき、出射光の品質を向上させることが可能となる。
　突条部２２は、平面視において、出射端面４３ａに向かうにつれてコア４との距離が漸次減少し、コア４の延在方向と鋭角を成す少なくとも１つの部分（鋭角面ともいう）２４を側面に有していてもよい。換言すると、突条部２２は、鋭角面２４を側面に有していてもよい。漏れ光が鋭角面２４と外部との境界に入射する場合、漏れ光が鋭角面２４以外のクラッド層２と外部との境界に入射する場合と比べて、光の入射角を減少させることができる。換言すると、突条部２２の側面がコア４と平行に延びる場合と比べて、漏れ光が入射する側面が鋭角面２４である場合には、漏れ光がコア４の側面と外部との境界に入射する際の入射角を減少させることができる。その結果、漏れ光が鋭角面２４と外部との境界で反射することを抑制できるため、漏れ光を外部に放出しやすくなり、光導波路５における迷光の発生を抑制できる。ひいては、出射光の品質を向上させることが可能となる。
　鋭角面２４の傾斜角度θ２４、すなわち鋭角面２４のコア４の延在方向（Ｘ方向）に対する傾斜角度θ２４は、漏れ光の出射角度に応じて設定すればよい。傾斜角度θ２４は、例えば１５度～７５度であってよい。漏れ光は延在方向（Ｘ方向）に対して鋭角に出射されるため、傾斜角度θ２４が鋭角であることで、漏れ光が鋭角面２４と外部との境界に入射する際の入射角を０度または０度に近い角度にすることができる。
　鋭角面２４は、第１面１ａからの高さ位置がコア４と同等であり、コア４の側方に位置していてもよい。また、鋭角面２４は、下端がコア４の下端よりも下方に位置し、上端がコア４の上端よりも上方に位置していてもよい。この場合、光導波路５における迷光の発生を効果的に抑制でき、出射光の品質を効果的に向上させることが可能となる。
　鋭角面２４は、突条部２２における合波部４２の側方に位置する箇所に少なくとも１つ設けられていればよい。なお、その他の箇所においても、強度は弱いものの迷光は発生するので、鋭角面２４は、図８に示すように、長さ方向（Ｘ方向）における突条部２２の全体にわたって複数形成され、全体として鋸歯状とされていてもよい。鋭角面２４は、図８に示すように、第２方向（Ｙ方向）における突条部２２の両側に形成されていてもよい。突条部２２に複数の鋭角面２４を形成することによって、光導波路５における迷光の発生を効果的に抑制でき、ひいては、出射光の品質を効果的に向上させることが可能となる。
　光導波路パッケージ１００は、蓋体６と、シールリング７と、集光レンズ８とをさらに備えていてもよい。
　蓋体６は、クラッド層２の上面２ｂ上に位置し、凹部２１の開口を塞いでいる。蓋体６は、クラッド層２に直接に接合されていてもよく、図１に示すように、シールリング７を介して、クラッド層２に接合されていてもよい。シールリング７は、環状形状を有しており、平面視において、凹部２１の開口を囲んでいる。シールリング７を設けることによって、発光素子１０が収容される空間の気密性を高めることが可能となる。
　蓋体６は、例えば加熱接合等によって、クラッド層２に直接に接合されてよいが、その場合、接合時の応力によって、クラッド層２およびコア４が歪み、発光素子１０とコア４との間で光軸ずれが生じることがある。シールリング７で凹部２１の開口を囲むことによって、クラッド層２における凹部２１の周辺の部位の機械的強度を高めることができる。その結果、クラッド層２およびコア４の歪みを低減し、発光素子１０とコア４との間の光軸ずれを抑制できる。
　蓋体６は、例えば石英、ホウケイ酸ガラス、サファイア等のガラス材料で構成されていてもよい。蓋体６は、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属材料またはそれらを含む合金材料で構成されていてもよい。シールリング７は、例えばＴｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ等の金属材料またはそれらを含む合金材料で構成されていてもよい。シールリング７は、例えば蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、めっき等によって、クラッド層２の上面２ｂに固定されていてもよい。蓋体６は、例えばＡｕ－Ｓｎ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属系ナノ粒子ペースト、またはガラスペースト等の接合材を用いて、シールリング７に接合されていてもよい。
　集光レンズ８は、出射端面４３ａから出射される光の光路上に位置している。集光レンズ８は、出射端面４３ａから出射される光を平行化するように構成されていてもよく、出射端面４３ａから出射される光を集光するように構成されていてもよい。集光レンズ８は、図４に示すように、出射端面４３ａに臨む入射面が平面に形成され、出射面が凸面に形成されている平凸レンズであってもよい。
　光導波路パッケージ１００は、基板１の第１面１ａに位置する複数の第１配線導体および複数の第２配線導体をさらに備えていてもよい。複数の第１配線導体は、一方端部が複数の第１電極パッドにそれぞれ接続され、他方端部が凹部２１外に導出されている。複数の第２配線導体は、一方端部が複数の第２電極パッドにそれぞれ接続され、他方端部が凹部２１外に導出されている。複数の第１配線導体の他方端部および複数の第２配線導体の他方端部は、外部の電源供給回路に電気的に接続される。
　次に、本開示の一実施形態に係る光源モジュールについて説明する。図９は、本開示の一実施形態に係る光源モジュールを示す分解斜視図である。
　本実施形態の光源モジュール２００は、光導波路パッケージ１００と、複数の発光素子１０とを備える。複数の発光素子１０は、赤色発光素子１０ｒ、緑色発光素子１０ｇおよび青色発光素子１０ｂであってもよい。複数の発光素子１０は、図９に示すように、光導波路パッケージ１００の複数の素子搭載領域３にそれぞれ搭載されている。発光素子１０が、下面に第１電極を有し、上面に第２電極を有する構造である場合、第１電極は、導電性接合材を介して、第１電極パッド３１に電気的に接続され、第２電極は、ボンディングワイヤ等の接続部材を介して、第２電極パッド３２に電気的に接続される。
　図９は、第２方向（Ｙ方向）において、緑色発光素子１０ｇ、赤色発光素子１０ｒおよび青色発光素子１０ｂが、この順に配列された例を示しているが、複数の発光素子１０は、任意に配列されてよい。また、図９は、複数の発光素子１０が、互いに平行な方向に光を発するように配置された例を示しているが、複数の発光素子１０は、互いに非平行な方向に光を発するように配置されてよい。
　本実施形態の光源モジュール２００は、光導波路パッケージ１００を備えることから、高品質の出射光を出射することができる。
　図１０は、他の実施形態の発光装置を示す平面図である。なお、前述の実施形態に対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。図３に示される前述の実施形態では、コア４は、３つの分割路４１と、これら３つの分割路４１が合波部４２で会合して１つの出射端面４３aを有する光出射部４３を含む１つの統合路とで構成されている。これに対して、本実施形態の光導波路パッケージ１００ａを備える発光装置は、波長の異なる光が個別に導波される光経路を有する。本実施形態の発光装置は、図１０の平面図に示す例のように、波長の異なる光を個別に導波する３つのコア４を有する。コア４それぞれの入射端面４１ａの中心と、各発光素子１０の光軸とが一致するように、各発光素子１０の位置に合わせて３つの入射端面４１ａが互いに離れて位置する点は同じである。本実施形態では、コア４それぞれの出射端面４３ａは近接して位置している。各入射端面４１ａと各出射端面４３ａとの間において、３つのコア４が近接するように集約されて各出射端面４３ａまで平行に延びる区間は、会合する区間に相当し、この会合区間を経て各出射端面４３ａから出射した各光は、例えばレンズ８内で合波する。コア４は平行でなくてもよく、ほぼ平行で出射端にかけて間隔が小さくなるように並んでもよい。コア４は大きく屈曲して近接し、出射端にかけてほぼ平行に並んで伸びてもよい。このとき近接した部分から出射端にかけて隣接するコア４間の間隔が小さくなってもよい。レンズ８から合波した光が出射され、後続の分波器によって分波される。前述の実施形態のように、３つのコア４が結合しない場合であって、３つのコア３が平行に接触または隣接する構成においても、隣接するコア３間で密接して光結合する会合が生じ、実質的に合波部を有する構成とされる。各コア４からの出射光は、例えば、１つの集光レンズ８によって並行に出射されてもよい。この場合は、３つの出射端面４３ａからの出射光による画像等は、例えば外部の装置によって合成されてもよい。
　なお図１０において、合波部４２は、コア４が湾曲して隣接する他のコア４に接近し、平行になるまでの部分をいう。より詳細には、合波部４２は、図１０において、直線上の１つのコア４に対して平行になるように湾曲する部分から平行になる部分までをいう。光出射部４３は、コア４が平行に延びる部分をいう。本実施形態の場合には、厳密には合波部では合流しないが、複数のコア４が集約されて近接する部分を合波部とする。
　本開示に係る光導波路パッケージは、以下の構成（１）～（９）の態様で実施可能である。
（１）第１面を有する基板と、
　前記第１面に位置し、前記第１面に対向する面とは反対側の面は凹部を有しているクラッド層と、
　前記凹部内に位置する複数の素子搭載領域と、
　前記クラッド層内に位置し、各々が前記凹部の内側面に入射端面を有する複数の光入射部、前記複数の光入射部が会合する合波部、および前記合波部の後段に位置し、前記クラッド層の外側面に出射端面を有する光出射部を含むコアと、を備え、
　平面視において、前記合波部の少なくとも側方において、前記第１面が露出している、光導波路パッケージ。
（２）前記コアは、前記複数の光入射部において曲率を有しており、前記複数の光入射部のそれぞれの曲率が最大となる箇所の側方において、前記第１面が露出している、上記構成（１）に記載の光導波路パッケージ。
（３）前記合波部および前記光出射部の側方において前記第１面が露出している、上記構成（１）または（２）に記載の光導波路パッケージ。
（４）前記クラッド層の、側方に前記第１面が露出している部分は、前記光出射部の延在方向に垂直な断面を見たときに、前記第１面に対向する第２面と、前記第２面とは反対側に位置する第３面と、前記第２面に連なる第１側面と、前記第２面に連なり、前記第１側面とは反対側に位置する第２側面と、を含み、
　前記第１側面および前記第２側面は、前記第１面に対して傾斜している、上記構成（１）または（２）に記載の光導波路パッケージ。
（５）前記第１側面および前記第２側面は、前記第３面よりも表面粗さが大きい、上記構成（４）に記載の光導波路パッケージ。
（６）前記クラッド層の前記部分は、前記延在方向に垂直な断面を見たときに、前記第１側面に連なる第３側面と、前記第３側面と前記第３面とを接続する第４側面と、前記第２側面に連なる第５側面と、前記第５側面と前記第３面とを接続する第６側面と、を含む、上記構成（４）または（５）に記載の光導波路パッケージ。
（７）前記第１側面および前記第４側面は、前記第３側面と非平行であり、前記第２側面および前記第６側面は、前記第５側面と非平行である、上記構成（６）に記載の光導波路パッケージ。
（８）前記クラッド層の前記部分は、平面視において、前記出射端面に向かうにつれて前記コアとの距離が漸次減少する少なくとも１つの部分を有する、上記構成（４）～（７）のいずれか１つに記載の光導波路パッケージ。
（９）前記凹部の開口を塞ぐ蓋体と、
　前記出射端面から出射される光の光路上に位置する集光レンズと、をさらに備える、上記構成（１）～（８）のいずれか１つに記載の光導波路パッケージ。
　本開示に係る光源モジュールは、以下の構成（１０）の態様で実施可能である。
（１０）上記構成（１）～（９）のいずれか１つに記載の光導波路パッケージと、
　前記複数の素子搭載領域にそれぞれ搭載された複数の発光素子と、を備える光源モジュール。
　本開示の光導波路パッケージによれば、迷光が光導波路の出射端部から出射されることを抑制し、出射光の品質を向上させることが可能となる。本開示の光源モジュールは、上記の光導波路パッケージを備えることから、高品質の出射光を出射することができる。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
　１００，１００ａ　光導波路パッケージ
　２００　光源モジュール
　１　　　基板
　１ａ　　主面
　１ａ　　第１面
　１ｂ　　側面
　２　　　クラッド層
　２ａ　　下面
　２ｂ　　上面
　２１　　凹部
　２２　　突条部
　２２ａ　第２面
　２２ｂ　第３面
　２２ｃ　第１側面
　２２ｄ　第２側面
　２２ｅ　第３側面
　２２ｆ　第４側面
　２２ｇ　第５側面
　２２ｈ　第６側面
　２４　　鋭角面
　３　　　素子搭載領域
　３１　　第１電極パッド
　３２　　第２電極パッド
　３３　　第１配線導体
　３４　　第２配線導体
　４　　　コア
　４１　　光入射部
　４１ａ　入射端面
　４２　　合波部
　４３　　光出射部
　４３ａ　出射端面
　５　　　光導波路
　５１　　出射端部
　６　　　蓋体
　７　　　シールリング
　８　　　集光レンズ
　１０，１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ　発光素子

Claims (10)

  1. 　第１面を有する基板と、
    　前記第１面に位置し、前記第１面に対向する面とは反対側の面は凹部を有しているクラッド層と、
    　前記凹部内に位置する複数の素子搭載領域と、
    　前記クラッド層内に位置し、各々が前記凹部の内側面に入射端面を有する複数の光入射部、前記複数の光入射部が会合する合波部、および前記合波部の後段に位置し、前記クラッド層の外側面に出射端面を有する光出射部を含むコアと、を備え、
    　平面視において、前記合波部の少なくとも側方において、前記第１面が露出している、光導波路パッケージ。
  2. 　前記コアは、前記複数の光入射部において曲率を有しており、前記複数の光入射部のそれぞれの曲率が最大となる箇所の側方において、前記第１面が露出している、請求項１に記載の光導波路パッケージ。
  3. 　前記合波部および前記光出射部の側方において前記第１面が露出している、請求項１または２に記載の光導波路パッケージ。
  4. 　前記クラッド層の、側方に前記第１面が露出している部分は、前記光出射部の延在方向に垂直な断面を見たときに、前記第１面に対向する第２面と、前記第２面とは反対側に位置する第３面と、前記第２面に連なる第１側面と、前記第２面に連なり、前記第１側面とは反対側に位置する第２側面と、を含み、
    　前記第１側面および前記第２側面は、前記第１面に対して傾斜している、請求項１または２に記載の光導波路パッケージ。
  5. 　前記第１側面および前記第２側面は、前記第３面よりも表面粗さが大きい、請求項４に記載の光導波路パッケージ。
  6. 　前記クラッド層の前記部分は、前記延在方向に垂直な断面を見たときに、前記第１側面に連なる第３側面と、前記第３側面と前記第３面とを接続する第４側面と、前記第２側面に連なる第５側面と、前記第５側面と前記第３面とを接続する第６側面と、を含む、請求項４または５に記載の光導波路パッケージ。
  7. 　前記第１側面および前記第４側面は、前記第３側面と非平行であり、前記第２側面および前記第６側面は、前記第５側面と非平行である、請求項６に記載の光導波路パッケージ。
  8. 　前記クラッド層の前記部分は、平面視において、前記出射端面に向かうにつれて前記コアとの距離が漸次減少する少なくとも１つの部分を有する、請求項４～７のいずれか１項に記載の光導波路パッケージ。
  9. 　前記凹部の開口を塞ぐ蓋体と、
    　前記出射端面から出射される光の光路上に位置する集光レンズと、をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の光導波路パッケージ。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の光導波路パッケージと、
    　前記複数の素子搭載領域にそれぞれ搭載された複数の発光素子と、を備える光源モジュール。
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