JP2008508698A - 半導体レーザモジュール、半導体レーザモジュールのための光学装置および光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

ビーム形成のために設けられている半導体レーザチップと、支持体（７）、この支持体に配置されているビーム偏向素子、また同様にこの支持体に配置されているミラーを有する光学装置とを包含する半導体レーザモジュールが提案される。ミラーは半導体レーザチップのための外部光学共振器の外部ミラー（９）として構成されている。ビーム偏向素子は共振器内に配置されており、ビーム偏向素子は半導体レーザチップ（１）によって形成され、外部ミラーによって反射されるビーム（１３，１６０）の少なくとも一部を偏向するために構成されている。支持体は横方向の主延在方向を有し、半導体レーザチップ（１）は横方向の主延在方向に対して垂直な方向において支持体に後置されている。

Description

本発明は、ビーム形成のために設けられている半導体レーザチップと、この半導体レーザチップのための外部光学共振器の外部ミラーとを備えた半導体レーザモジュールに関する。

外部共振器を備えた半導体レーザモジュールの動作時にレーザを効率的に機能させるために、外部ミラーの半導体レーザチップに関する煩雑で立体的な位置調整を実施することがしばしば必要とされる。

本発明の課題は、外部ミラーを半導体レーザチップに関して容易に位置調整することができる、半導体レーザチップと外部光学共振器のための外部ミラーとを備えた半導体レーザモジュールを提供することである。さらに本発明の課題は、半導体レーザモジュールの殊に小型でコンパクトな構造形状の構成を容易にする、この種の半導体レーザモジュールのための光学装置を提供することである。さらに本発明の課題は光学装置の製造方法を提供することである。

この課題は請求項１の特徴を有する半導体レーザモジュール、請求項２８に記載されている光学装置の製造方法、および請求項３２に記載されている光学装置によって解決される。本発明の有利な実施形態および発展形態は従属請求項に記載されている。

本発明による半導体レーザモジュールはビーム形成のために設けられている半導体レーザチップと、支持体、この支持体に配置されているビーム偏向素子また同様にこの支持体に配置されているミラーを有する光学装置とを包含し、ここでミラーは半導体レーザチップのための外部光学共振器の外部ミラーとして構成されており、ビーム偏向素子は共振器内に配置されており、ビーム偏向素子は半導体レーザチップによって形成され、外部ミラーによって反射されるビームの少なくとも一部を偏向するために構成されており、支持体は横方向の主延在方向を有し、半導体レーザチップは横方向の主延在方向に対して垂直な方向において支持体に後置されている。

共振器に関する外部ミラーの位置調整を有利には、少なくとも部分的に光学装置の製造に移行することができる。殊にビーム偏向素子および外部ミラーを既に共振器に応じて相互に事前に位置調整することができる。半導体レーザチップに関する外部ミラーの煩雑で三次元的な位置調整を、光学装置の素子を適切に事前に位置調整することによって、光学装置と半導体レーザチップとの間の有利には簡単で二次元的な位置調整に変えることができる。

有利には、ビーム偏向素子がビームを共振器内で、支持体の横方向の主延在方向に対して実質的に平行に延びる方向に偏向させる。殊に有利には、ビーム偏向素子が外部ミラーから反射されたビームを少なくとも部分的に半導体レーザチップへと偏向させる。この半導体レーザチップはビームを形成し、共振器においてレーザビームへと増幅させることができる。

ビーム偏向素子を用いて共振器を折り畳むことができ、この際外部ミラーが有利には共振器端部ミラーを形成する。これにより有利には、半導体レーザモジュールの小型でコンパクトな構造形状の構成が容易になる。

本発明の有利な実施形態においては、ビーム偏向素子および／または外部ミラーが支持体に例えば陽極接合、接着またははんだ付けによってそれぞれ形成される結合部を用いて固定されている。

本発明の別の有利な実施形態によれば、ビーム偏向素子および外部ミラーが横方向に並んで配置されている。この種の配置構成を以下では「横方向配置」とも称する。有利にはビーム偏向素子は、半導体レーザチップにおいて形成されたビームを外部ミラーの方向に偏向させるように構成されている。

本発明の別の有利な実施形態においては、外部ミラーが横方向の主延在方向に対して垂直な方向において支持体から間隔を空けている。このために有利にはビーム偏向素子が支持体と外部ミラーとの間に配置されている。この種の配置構成を以下では「垂直方向配置」とも称する。

本発明の別の有利な実施形態によれば、半導体レーザチップは表面発光型の半導体レーザチップであり、この半導体レーザチップは有利には端面発光型レーザとは異なり、半導体レーザチップの表面に対して実質的に垂直な放射方向を有する。例えば半導体レーザチップはＶＥＣＳＥＬ（Vertical External Cavity Surface Emitting Lase）または表面発光型半導体レーザとして構成されている。有利には、ビーム偏向素子が半導体レーザチップから殊に垂直に放射されたビームを支持体の横方向の主延在方向に対して実質的に平行な方向において外部ミラーに偏向させるよう光学装置が構成されている。

半導体レーザチップを活性領域におけるビーム形成のために１つまたは複数のポンピングビーム源を用いて光学的にポンピングすることができる。ポンプビームの波長は好適には半導体レーザチップから放射されるビームよりも短い。有利には半導体レーザチップが横方向、実質的に半導体レーザチップの放射表面に対して平行に光学的にポンピングされる。端面発光型半導体レーザとして構成されているポンプビーム源は半導体レーザチップの光学的なポンピングのために殊に適している。

本発明の有利な実施形態においては、ポンプビーム源および半導体レーザチップのポンピングすべき活性領域がモノリシックに半導体レーザチップに集積されている。この場合、半導体レーザチップおよびポンプビーム源を規定する構造が共通の成長基板上にエピタキシャルに形成される。例えば先ず、ポンピングすべき活性領域を有する層構造を成長基板上に成長させ、続けて領域選択的に成長基板を除去し、除去された領域においてポンプビーム源を成長基板上に成長させることができる。半導体レーザチップの活性領域を例えばポンプビーム源の共振器の内側または外側に配置することができる。

必要に応じて、半導体レーザチップをこの半導体レーザチップに集積されていない外部のポンプビーム源、例えば外部のレーザを用いて光学的にポンピングすることもできる。半導体レーザチップの放射表面に対して約４５°の角度で入射するポンプビームが殊に適していることが分かった。

本発明の別の有利な実施形態においては、支持体が少なくとも１つのスペーサ、有利には複数のスペーサを用いて半導体レーザチップから間隔を空けている。スペーサを有利には光学装置の実装ないし位置調整の前に支持体に固定することができるか、支持体内に構成することができる。スペーサは例えばガラス、シリコンまたはセラミックを含有することができる。

スペーサの支持体への固定には例えば陽極結合、接着またははんだ付けが適している。スペーサを支持体内に構成する場合には、これを支持体の相応の構造化によって行うことができる。例えば支持体はガラスまたは半導体材料、例えばＳｉまたはＧａＡｓも含有する。

スペーサの構造化のために例えばサンドビーム法、殊にガラス用のサンドビーム法、またはエッチング法、殊にＳｉのような半導体材料用のエッチング法が特に適している。さらにスペーサを鋸引きにより支持体から構造化することができる。必要に応じてスペーサは構造化工程の後にさらに研磨および／またはポリシングにより処理される。この種の方法により支持体内に半導体レーザチップのためのキャビティを構成することができ、この際キャビティの壁がスペーサを形成する。

本発明の有利な実施形態においては、光学装置が半導体レーザモジュールのケーシングのためのケーシング部分として構成されている。半導体レーザチップはケーシングにより有利には有害な外部の影響から保護される。

本発明の別の有利な実施形態においては、半導体レーザチップが、ヒートシンクおよび／または半導体レーザチップないしポンプビーム源との電気的な接触のための端子を包含するチップ支持体に予め実装されており、また光学装置がこの実装の後に半導体レーザチップの後段に配置される。有利には光学装置がチップ支持体にボンディング、接着またははんだ付けにより固定されている。殊に有利には光学装置が１つまたは複数のスペーサを介してチップ支持体に固定されている。ＤＢＣ基板（Direct Bond Copper）がチップ支持体として殊に適している。

本発明の別の有利な実施形態においては、ビーム偏向素子および外部ミラーが支持体の半導体レーザチップと対向する側に配置されている。これによって半導体レーザチップとビーム偏向素子の間隔が有利には小さく保たれ、したがって半導体レーザモジュールの有利にはコンパクト且つ小型の構造形状の構成が容易になる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、ビーム偏向素子および外部ミラーが支持体の半導体レーザチップ側とは反対側に配置されている。この場合有利には半導体レーザチップにおいて形成されたビームが支持体を通過して放射される。このために支持体は例えば半導体レーザチップの上方に配置されている相応の切欠部、例えば孔またはスリットを有し、この切欠部を例えばエッチング、ウォータービームカットまたは穿孔によって支持体に設けることができる。外部から共振器への到達は外部ミラーおよびビーム偏向素子のこの種の配置構成により容易になる。

本発明の別の有利な実施形態においては、共振器内に周波数変換、有利には周波数倍化のための非線形光学素子が配置されている。有利には非線形光学素子が支持体に配置されているか、例えばはんだ付けまたは接着により支持体に固定されている。共振器内および／または支持体に非線形光学素子を配置することによって、非線形光学素子を有する半導体レーザモジュールの小型且つコンパクトな構造形状の構成が非常に容易になる。

非線形光学素子は有利には共振器内でのビームの周波数変換のために構成されている。例えば、非線形光学素子を周波数の２倍化（ＳＨＧ：Second Harmonic Generation）のために構成することができる。有利には非線形光学素子は、不可視のビーム、例えば赤外線ビームの可視ビームへの周波数変換のために使用される。不可視のビーム、殊に赤外線ビームを、外部共振器を備えたＡｌＧａＡｓまたはＧａＡＳを基礎とする半導体レーザモジュールを用いて殊に効率的に形成することができる。

本発明の有利な実施形態においては、非線形光学素子が外部ミラーと支持体との間に配置されている。この配置構成は垂直方向配置にとって殊に好適である。この場合、非線形光学素子は有利には外部ミラーとビーム偏向素子との間に配置されている、および／または、外部ミラーは非線形光学素子を用いて支持体から間隔を空けている。

本発明のさらに有利な実施形態においては、非線形光学素子が外部ミラーとビーム偏向素子との間に配置されている。したがってビーム偏向素子から外部ミラーに向って偏向されたビームを非線形光学素子において、外部ミラーから反射されたビームと同様に周波数変換することができる。横方向配置に関しては非線形光学素子が好適には横方向においてビーム偏向素子から間隔を空けている。

本発明の有利な実施形態においては非線形光学素子を、有利には加熱抵抗として構成されている温度調整素子を介して加熱および／または温度調整することができる。有利には温度調整素子は支持体内に集積されている。支持体が半導体材料を含有する場合、加熱抵抗を半導体材料に組み込まれたｐｎ接合部として構成することができる。温度調整素子により非線形光学素子の屈折率が温度に起因して変動する危険を低減することができる。したがって有利には周波数変換されたビームの周波数を安定させることができる。

本発明の別の有利な実施形態においては、ビーム偏向素子または外部ミラーがビーム、有利には周波数変換されたビームを共振器から出力結合するために構成されている。このためにビーム偏向素子または外部ミラーを出力結合すべきビームに対して高反射性または高透過性に相応に構成することができる。例えばこの構成を、外部ミラーまたはビーム偏向素子の表面の相応のコーティング、例えば金属含有性および／または誘電性コーティングによって達成することができる。

本発明の有利な実施形態においては、ビーム偏向素子を介する共振器からのビームの出力結合はビーム偏向素子内での全反射のもとで行われる。

ビーム偏向素子をプリズムまたはビームスプリッタ、有利にはダイクロニックビームスプリッタとして構成することができる。例えばビーム偏向素子はガラスを含有する。

必要に応じて、レンズのようなビーム成形のための光学素子、ブルースター素子のような分極選択のための素子または波長フィルタ、波長選択性コーティングまたは分散性の素子のような波長選択のための素子などの別の素子を共振器内に配置することもできる。

レンズを用いるか、有利には湾曲した折り畳みミラーを有する共振器のさらなる折り畳みにより、ビームの有利には僅かなビーム割合を共振器において達成することができる。

有利にはこの種の素子を支持体に配置および／または固定することができる。ビーム偏向素子における折り畳みに付加的に、共振器のさらなる折り畳みが支持体の横方向の主延在方向に実質的に平行に行われる。

冒頭で述べたような半導体レーザモジュールのための共振器載置部として設けられている光学装置の本発明による製造方法においては先ず支持体が準備される。続けてビーム偏向素子および外部ミラーが支持体に配置され、有利には相互に位置調整される。これにより光学装置が完成される。

ビーム偏向素子および外部ミラーは有利には陽極接合により支持体に固定される。

ビーム偏向素子と外部ミラーとの間において非線形光学素子を支持体に配置および／または固定することができる。例えば、非線形光学素子が支持体に接着またははんだ付けされる。

本方法の有利な実施形態においては、本方法は複数の光学装置を同時に製造するために構成されている。

このために本発明の有利な実施形態によれば、先ず例えばディスク状の支持体層が準備され、この支持体層に複数のビーム偏向素子を形成するために設けられているビーム偏向素子帯および複数の外部ミラーを形成するために設けられているミラー帯が配置され、有利には固定される。ビーム偏向素子帯およびミラー帯は有利には固定の前に支持体層において光学装置に応じて相互に位置調整される。続けて支持体層、ビーム偏向素子帯およびミラー帯を有する結合体を、それぞれが１つのビーム偏向素子および１つの外部ミラーを備えた複数の光学装置に個別化することができる。個別化の際に光学装置の支持体は支持体層から形成され、ビーム偏向素子はビーム偏向素子帯から形成され、外部ミラーはミラー帯から形成される。

非線形光学素子を同様に帯または個々の素子として結合体内の支持体層に配置および／または固定することができるか、個別化の後に個々の素子として支持体に配置および／または固定することができる。

本発明による光学装置は支持体と、この支持体に配置されているビーム偏向素子と、この支持体に配置されている外部ミラーとを包含し、光学装置は半導体レーザモジュール、殊に前述の半導体レーザモジュールのための共振器載置部として設けられている。

有利にはチップ支持体に予め実装されている半導体レーザチップのための載置部として設けられているこの種の光学装置は、有利には同種の半導体レーザチップにおける共振器の構成ないし周波数変換に関する多数のバリエーションの可能性を高める。半導体レーザチップを効率的な自動化プロセスにおいてチップ支持体に予め実装することができ、これに基づき個々の光学装置を共振器載置部としてチップ支持体に配置および／または固定することができる。殊に、同種の半導体レーザチップを用いることにより、それぞれの非線形光学素子に応じて、放射されるビームの波長が異なる半導体レーザモジュールを構成することができる。

上記において本発明による半導体レーザモジュールと関連させて説明した特徴は本発明による方法または本発明による光学装置に関連している。もしくは本発明による方法または本発明による光学装置に関連させて説明した特徴は本発明による半導体レーザモジュールに関連している。何故ならば、光学装置は有利にはこの種の半導体レーザモジュールのために設けられているか、本方法により製造されるからである。

本発明の別の実施形態、利点および有効性は図面と関連させた以下の実施例の説明から明らかになる。

ここで、
図１は本発明による半導体レーザモジュールの第１の実施例を図１Ａの概略的な断面図および図１Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示したものであり、
図２は本発明による半導体レーザモジュールの第２の実施例を図２Ａの概略的な断面図および図２Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示したものであり、
図３は本発明による半導体レーザモジュールの第３の実施例を図３Ａの概略的な断面図および図３Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示したものであり、
図４は本発明による半導体レーザモジュールの第４の実施例を図４Ａの概略的な断面図および図４Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示したものであり、
図５は本発明による半導体レーザモジュールの第５の実施例を図５Ａの概略的な断面図および図５Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示したものであり、
図６は本発明による半導体レーザモジュールの第６の実施例を図６Ａの概略的な断面図および図６Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示したものであり、
図７は、本発明による半導体レーザモジュールの第７の実施例の概略的な断面図を示し、
図８は、本発明による半導体レーザモジュールの第８の実施例の概略的な断面図を示し、
図９は本発明による半導体レーザモジュールの第９の実施例を図９Ａの概略的な断面図および図９Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示したものであり、
図１０は、本発明による半導体レーザモジュールの第１０の実施例の概略的な断面図を示し、
図１１は、本発明による半導体レーザモジュールの第１１の実施例の概略的な断面図を示し、
図１２は、本発明による半導体レーザモジュールの第１２の実施例の概略的な断面図を示し、
図１３は、本発明による半導体レーザモジュールの第１３の実施例の一部の概略的な断面図を図１３Ａのバリエーションおよび図１３Ｂのバリエーションの概略的な部分拡大図に基づき示したものであり、
図１４は、本発明による半導体レーザモジュールの第１４の実施例の概略的な断面図を示し、
図１５は、本発明による光学装置の製造方法の実施例を図１５Ａの概略的な断面図と図１５Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示したものである。

図面において同一、同種および同様に作用する要素には、同一の参照番号が付されている。

図１には本発明による半導体レーザモジュールの第１の実施例が図１Ａの概略的な断面図および図１Ｂの概略的な俯瞰図に基づき示されている。

半導体レーザチップ１はチップ支持体に配置されており、このチップ支持体はヒートシンク２、電気的な絶縁層３、第１の端子４および第２の端子５を有する。

光学装置が垂直方向において半導体レーザチップ１の後段に配置されており、且つスペーサ６を用いて半導体レーザチップから間隔を空けており、またこの光学装置は支持体７と、支持体の半導体レーザチップ１側とは反対側に配置されているビーム偏向素子８と、支持体のビーム偏向素子側と同じ側に配置されている外部ミラー９とを有する。

半導体レーザチップ１には１つまたは複数のポンプビーム源、例えば半導体レーザチップ１を横方向において光学的にポンピングする端面発光型レーザと共に、ポンピングされる活性領域がモノリシックに集積されている。ポンプビーム源との電気的な接触接続のためにボンディングワイヤ１１が第２の端子５と導電的に接続されており、また半導体レーザチップが例えば硬質のはんだを用いるはんだ結合部を介して第１の端子４上に固定され、この第１の端子４と導電的に接続されている。はんだ結合部は固定のためにも導電的な接続のためにも使用される。半導体レーザチップ１はチップ支持体に予め実装されている。

端子４，５は例えば銅を含有する、および／または、半導体レーザチップにおいて動作時に生じる熱を、例えば窒化アルミニウムのようなセラミックを含有する絶縁層を介してヒートシンク２へと十分に導出することを保証する。窒化アルミニウムは有利には熱伝性が高いという点で傑出している。ヒートシンク２は例えば銅を含有する。したがってチップ支持体はＤＢＣ基板（DBC:Direct Bond Copper）として構成されている。

スペーサ６は例えば、支持体７と同様に、ガラスまたはシリコンを含有することができるか、ガラスまたはシリコンから構成することができる。スペーサは有利には、チップ支持体への光学装置の配置の前に支持体に予め実装されているか、支持体の構造化によって形成されている。予め実装するために例えばガラスから成るスペーサが適しており、このスペーサは陽極接合、接着、またははんだ付けにより支持体に固定されている。支持体からスペーサを構造化するためには、殊にスペーサの鋸引き、それに続く相応の表面の研磨およびポリシングが適している。

ビーム偏向素子および／または外部ミラーは支持体に陽極接合、接着またははんだ付けされている。光学装置は有利にはスペーサを介してチップ支持体に固定されている。この固定には例えば接着またははんだ付けが適している。

半導体レーザチップの活性領域の光学的なポンピングにより半導体レーザチップ１内において形成され、半導体レーザチップの表面１２に対して垂直方向に放射されるビーム１３は支持体７の切欠部１４を通過した後にビーム偏向素子８を介して外部ミラー９に向って偏向される。切欠部をエッチングまたは穿孔により支持体に設けることができ、またこの切欠部は有利にはスリットとして、または図１Ｂに俯瞰的に示されているように実質的に円形に構成されている。

ビーム偏向素子８はここではガラスプリズムとして構成されており、このビーム偏向素子８の反射面８０には半導体レーザチップから放射されるビームに対して高反射性のコーティング部、例えば金属性または誘電性のコーティング部が設けられている。

本発明の有利な実施形態においては外部ミラーが、有利には半導体レーザチップ内に集積されているブラッグミラーとして構成されている別のミラーと共に、半導体レーザモジュールの光学共振器の境界をなしている。有利にはブラッグミラーは９９．９％の反射率を有する。

図１による実施例においては、外部ミラーが共振器からのレーザビームの出力結合ミラーとして構成されており、またこのために９６％以上の反射率を有する。有利にはミラーは凹面状に湾曲して構成されている。有利には、球面状に湾曲している場合、ミラーの湾曲半径は２０ｍｍ、殊に有利には１０ｍｍまたはそれ以下であり、これによって共振器内のビームのビーム半径を有利には小さく維持することができる。

半導体レーザチップにおいて形成されるビームは、半導体レーザチップの活性領域における誘導放出により増幅され、部分的に外部ミラー９を介して出力結合される。外部ミラーの湾曲半径および共振器内の光路長を介して、共振器内のビーム半径を活性領域の大きさに整合させることができる。ビーム半径の適切な整合により、例えばビームの横断面積が活性領域よりも大きくなるよう調節されることによって、必要に応じて半導体レーザモジュールの基本モードが強制的に得られる。ビームは活性領域外では増幅されないので、高次モードを相応に僅かに低減させるだけで励起させることができる。

ビーム偏向素子８は半導体レーザチップからこのビーム偏向素子に入射するビームを有利には支持体の主面１５に対して平行な方向において外部ミラー９の方向に向って偏向させる。

本発明の有利な実施形態において支持体および半導体レーザチップは、半導体レーザチップから垂直方向に放射されるビームが横方向の主延在方向ないし支持体の主面に対して実質的に垂直に放射され、ビーム偏向素子によって支持体の主面に対して平行な方向、有利には主延在方向に対して平行な方向に偏向されるように相互に配置されている。このために有利には、半導体レーザチップの表面１２および支持体が実質的に相互に平行に配置されている。殊に有利には、支持体７の主面１５は実質的に半導体レーザチップ１の表面１２に対して平行に延在している、および／または、半導体レーザチップ１は表面１２がチップ支持体に対して実質的に平行に延在するようにチップ支持体に予め実装されている。

さらにビーム偏向素子は入射するビームを有利には９０°偏向させ、このために例えば反射面８０が支持体の主面１５と約４５°の角度をなすように構成されている。

ビーム偏向素子８における共振器の折り畳みにより、半導体レーザモジュールおよび共振器のコンパクトな構造形状の構成が容易になる。

光学装置が有利には予め製造された状態にあり、またビーム偏向素子および外部ミラーが既に共振器に応じて相互に調整されているので、光学共振器のための外部ミラーの位置調整は半導体レーザチップに関してのみ必要とされる。光学装置を予め実装されている共振器載置部としての半導体レーザチップに載置し、チップ支持体に固定することができる。半導体レーザチップに関する外部ミラーの位置調整を有利には光学装置の実装平面において、有利にはチップ支持体の平面において行うことができる。立体空間でのミラーの煩雑で三次元的な位置調整を有利には省略することができる。

本発明の別の有利な実施形態においては、半導体レーザチップが表面発光型半導体レーザまたはＶＥＣＳＥＬとして構成されている。半導体レーザチップにおいて形成されるビームの波長は殊に有利には赤外線スペクトル領域、例えば９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲にあり、例えば約９２０ｎｍ、１０００ｎｍまたは１０４０ｎｍの値を取ることができる。このために半導体レーザチップは有利にはＧａＡｓまたはＡｌＧａＡＳを基礎としている。

本発明の有利な実施形態においては、半導体レーザチップがＩＩＩ−Ｖ族半導体材料系、例えばＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＰ、Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮまたはＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＡｓ（それぞれ０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１且つｘ＋ｙ≦１）を含有するか、それらを基礎としている。赤外線スペクトル領域においてビームを効率的に形成するために、材料系Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＡｓからなる材料が殊に適している。

図２には本発明による半導体レーザモジュールの第２の実施例が図２Ａの断面図および図２Ｂの俯瞰図に基づき概略的に示されている。

この実施例は実質的に図１に示されている実施例に相応する。図１とは異なり、図２によれば周波数変換のための非線形光学素子１６が光学共振器内に配置されており、ビーム偏向素子を介して出力結合が行われる。

半導体レーザチップにおいて形成または増幅されたビーム１３は、反射面８０の相応のコーティング部によりビーム１３に対して高反射性に構成されているビーム偏向素子８へと入射し、反射面８０において偏向され、非線形光学素子１６を通過し、この光学素子１６においてビーム１３の一部が周波数変換されたビーム１６０に変換される。非線形光学素子を通過した後に、周波数変換されていないビーム１３および周波数変換されたビーム１６が外部ミラー９に入射し、この外部ミラー９は有利には両方のビーム１３，１６０に対して高反射性、例えば９９．９％以上の高反射性を有するように構成されており、また図１とは異なり出力結合のためには構成されていない。外部ミラー９においてビーム１３および周波数変換されたビーム１６０がビーム偏向素子の方向へと後方反射され、もう一度非線形光学素子を通過し、この通過の際にビーム１３のさらに別の部分が周波数変換される。

非線形光学素子１６を再度通過した後に、ビーム１３および変換されたビーム１６０はビーム偏向素子８に入射し、このビーム偏向素子８はビーム１３に対して高反射性に構成されており、周波数変換されたビーム１６０に対して高透過性に構成されている。このために反射面８０が有利には相応にコーティングされている。ビーム１３はさらなる増幅のために半導体レーザチップに供給され、周波数変換されたビーム１６０はビーム偏向素子を介して共振器から出力結合される。有利には周波数変換されたビームは、このビームが支持体の主延在方向に対して実質的に平行に放射されるように出力結合される。

この場合ビーム偏向素子はプリズムとして構成されている。ビーム出力結合の際にビーム１６０はビーム偏向素子の支持体側とは反対側の表面８１において内部で全反射され、ビーム偏向素子の非線形光学素子側とは反対側において共振器から出力結合される。ビーム偏向素子の表面８１は効率的な全反射のために有利には相応に平滑にポリシングされている。

非線形光学素子１６は例えば半導体レーザチップにおいて増幅されたビームの周波数の２倍化（ＳＨＧ）のために構成されている。例えば非線形光学素子は赤外ビームから緑色または青色のビームを形成する。９２０ｎｍの波長のビームを例えば４６０ｎｍの波長のビームに変換することができる。有利には非線形光学素子は支持体に、例えば接着またははんだ付けにより固定されている。

周波数の２倍化、殊に青色または緑色の光の形成に適した非線形光学素子は、例えばＬＢＯ（例えば三ホウ酸リチウム）またはＢｉＢＯ（例えば三ホウ酸ビスマス）結晶のような非線形結晶を包含することができる。

さらに非線形光学素子はＰＰ−ＫＴＰ（例えばＫＴｉＯＰ０₄）、ＰＰ−ＬＮ（例えばＰＰ−ＬｉＮｂＯ₃）またはＰＰ−ＬＴ（例えばＰＰ−ＬｉＴａＯ₃）のような周期分極反転（PP: Periodically Poled）された擬似位相整合（QPM: Quasi Phase Matching）構造を有する。

ＰＰ−ＱＰＭ構造を同様にＭｇＯドープされた材料のバリエーションまたは上記のものとは異なる種々の化学量論的な材料のバリエーションにおいても使用することができる。殊に上記のものとは異なる化学両論的な材料のバリエーション、例えばＬｉＮｂＯ₃およびＬｉＴａＯ₃とは異なるバリエーションを使用することもできる。

ＱＰＭ材料を使用することによって、複屈折に起因する作用、例えばウォークオフ（Walk-Off；周波数変換されたビームの非線形光学素子からの射出方向の、素子へのビームの入射方向からの偏差）を有利には低減することができる。

さらにＱＰＭ材料は非線形光学素子におけるビームの割合が比較的高い場合であっても、周波数変換の効率が高い点で傑出している。結晶内の周波数変換においては効率がしばしばビームの割合に非常に影響され、また通常の場合ビームの割合が増すにつれ低減する。結晶内の効率を高めるために、変換すべきビームを結晶に光学素子を介して焦点合わせすることが考えられる。しかしながら、ＱＰＭ材料においては材料に関する効率が高いのでこの種の焦点合わせを省略することができる。さらに有利には複数のＰＰ−ＱＭＭ構造を簡単且つ同時にディスク結合体において製造することができる。

適切な周期分極反転により、この種の非線形光学素子を有利には半導体レーザチップの固有の特性に容易に整合させることができる。殊に、半導体レーザチップ上のこの種の非線形光学素子の周波数変換のスペクトル的および／または熱的な許容の幅ないし半導体レーザチップによって形成されるビームを整合させることができる。

必要に応じて、非周期分極反転されたＱＰＭ構造を周波数変換のための非線形光学素子として使用することができる。この構造は周期分極反転された構造に比べてスペクトル的な許容が高いという点で優れていることが多いので、変換すべきビームの周波数が温度に起因して僅かに変動する場合においても、非線形光学素子において周波数変換の効率が低下するという危険が決定的に高まることはない。

図３Ａの断面図および図３Ｂの俯瞰図に基づき概略的に示されている第３の実施例は図２とは異なり、ビーム偏向素子８がブームスプリッタとして構成されている。

有利にはビームスプリッタがダイクロイックビームスプリッタとして構成されている。

有利にはビームスプリッタの表面８２はビーム１３および周波数変換されたビーム１６０のための反射防止コーティングによりコーティングされており、これに対しビームスプリッタの結合面に構成されている反射面８０においてはビーム１３が半導体レーザチップの方向に反射され、周波数変換されたビーム１６０が透過する。このことを例えば相応に高反射性または高透過性のコーティング部を介して、ビームスプリッタの反射面８０において達成することができる。有利にはビームスプリッタの半導体レーザチップに対向する表面または表面８２と対向する表面に、相応のビームのための反射防止コーティングが設けられている。

図１および図２に示されている実施例とは異なり、図３におけるビーム偏向素子は周波数変換されたビーム１６０および周波数変換されていないビーム１３を通過させ、この際ビーム入射面は等しいがビーム射出面は異なる。さらに切欠部１４が有利には完全にビーム偏向素子８によって覆われている。

図４には本発明による半導体レーザモジュールの第４の実施例が図４Ａの断面図および図４Ｂの俯瞰図に基づき概略的に示されている。

図３とは異なり、ビーム偏向素子８、非線形光学素子１６および外部ミラー９が支持体７の半導体レーザチップ側に配置されている。

共振器からのビームの出力結合はビーム偏向素子８を介して行われる。ビームは半導体レーザモジュールから有利にはスペーサ６の領域を介して放出され、好適にはこの領域内にビームの出力結合のための窓１７が設けられている。

共振器素子および非線形光学素子を支持体の半導体レーザチップ１側に配置することによって、図１から図３に示されている実施例と比較して小型且つコンパクトな構造形状の構成が容易になる。

さらに、支持体内の切欠部を省略することができ、これにより有害な外部の影響からの半導体レーザチップの保護が有利には高められる。

スペーサ６は例えばシリコン、ガラスまたはセラミックを含有することができるか、これらから構成することができる。窓１７は有利には穿孔、エッチングまたは鋸引きによってスペーサ６に設けられている。

有利には窓はスペーサにおいて孔、エッチングされた開口部または鋸引きされたスリットとして、または隣接する２つのスペーサ間の隙間として構成されている。

本発明による半導体レーザモジュールの第５の実施例は図５において図５Ａの断面図および図５Ｂの俯瞰図に基づき概略的に示されており、また図４に示した実施例とは実質的に、光学装置が半導体レーザモジュールのケーシングのためのケーシング部分として構成されている点が異なる。

支持体７がケーシングカバーとして構成されており、スペーサ６がケーシング内壁として構成されている。

有利には支持体が半導体レーザチップに完全に張設されており、また半導体レーザチップから突出している。

スペーサ６は有利には図５Ｂに示されているように半導体レーザチップ１の全ての側面を包囲している。これによって有害な外部の影響からの半導体レーザチップの保護が有利には高まる。

この場合ビーム偏向素子８、非線形光学素子１６および外部ミラー９を、図５Ａに示されているように支持体７の半導体レーザチップ側に配置することができるか、図２に応じて支持体の半導体レーザチップ側とは反対側に配置することができる。

前者の場合には、共振器からのビームの出力結合が、スペーサ内または２つのスペーサ間に構成することができる窓１７を介して行われる。

後者の場合には、例えば図２に示されているように、切欠部を支持体内に設け、ビームを半導体レーザチップ側とは反対側において共振器から出力結合させることができる。

場合によっては２つのスペーサ間に存在する、窓としては使用されない隙間、例えば隙間１８を湿気または埃に対する十分な保護のためにシール手段、例えば接着剤を用いてシールすることができる。

本発明の有利な実施形態においてはスペーサ６が支持体から例えばサンドビームまたはエッチングによって構造化されている。したがって支持体とスペーサを一体的な構造として構成することができる。スペーサ間の空隙の数を低減することができる。

有利にはスペーサが一体的に隙間無く構成されている。殊に支持体内に半導体レーザチップのためのキャビティを構造化することができる。これによって、例えば埃または湿気に対するケーシングの実質的に気密なシールが容易になる。

半導体レーザモジュールのケーシングはチップ支持体、スペーサ６および支持体７を包含し、支持体７はケーシングカバーを形成し、スペーサはケーシング内壁を形成し、またチップ支持体は半導体レーザモジュールのケーシング底部を形成する。支持体の横方向の拡張部はケーシングカバーとして構成するために有利にはチップ支持体の横方向の拡張部に整合されている。半導体レーザモジュールの比較的平坦な表面の構成が容易になる。

図６において図６Ａの断面図および図６Ｂの俯瞰図に基づき概略的に示されている本発明による半導体レーザモジュールの第６の実施例は、図２に示されている実施例に実質的に相応する。図２に示されている実施例とは異なり、非線形光学素子の温度調整のための温度調整素子１９が設けられている。温度調整素子１９は有利には熱伝的に非線形光学素子と接続されており、非線形光学素子の下方に配置されている、および／または、非線形光学素子と直接的に接している。

この実施例において温度調整素子１９は加熱抵抗として支持体７内に集積されている。好適にはこのために支持体は半導体材料、例えばシリコンを含有し、また温度調整素子は適切なドーピングによりｐｎ接合部として構成されており、加熱抵抗として動作することができる。ｐｎ接合部のために例えば支持体の表面領域が相応にドープされる。

択一的または付加的に、支持体内には集積されていない外部の温度調整素子を設けることができ、この温度調整素子は有利には支持体と非線形光学素子との間に配置されている。このために、例えばＰｔを含有する金属薄膜抵抗が殊に適している。

屈折率の温度依存性に起因して、非線形光学素子の温度変動が周波数変換すべきビーム１６０の周波数を変動させる虞がある。この種の変動の危険を温度調整素子１９を用いる非線形光学素子の温度調整によって低減することができる。

温度調整素子１９を支持体の非線形光学素子側にも、支持体の非線形光学素子側とは反対側にも配置することができる。後者の場合には、非線形光学素子が例えば図４または図５に示されているように支持体の半導体レーザチップ側に配置されている場合には殊に有利である。半導体レーザモジュールの動作時における温度調整素子の電気的な制御を容易にすることができる。

本発明の有利な実施形態においては、半導体レーザチップとビーム偏向素子、殊に反射面８０との間の距離、殊に光路は約２ｍｍであり、ビーム偏向素子から非線形光学素子のビーム偏向素子と対向する表面までの距離は１．０ｍｍであり、非線形光学素子の外部ミラーと対向する表面と外部ミラーとの間の距離は約０．５ｍｍである。

非線形光学素子の有利な拡張部は例えばクリティカルな位相整合を有する結晶、例えばＢｉＢｏに対しては４ｍｍであり、ＰＰ−ＱＰＭ構造、例えばＰＰ−ＬＮに対しては３ｍｍである。

この種の共振器における端部ミラーが半径２０ｍｍを有し且つ球面状で凹状に湾曲している場合には、共振器内のビーム半径に対して以下の値が得られる：半導体レーザチップにおいて５３μｍ、ビーム偏向素子において５５μｍ、非線形光学素子のビーム偏向素子と対向する側において５６μｍ、非線形光学素子の端部ミラーと対向する側において６２μｍ、外部ミラーにおいて６３μｍ。

図７において断面図に基づき概略的に示されている本発明による半導体レーザモジュールの第７の実施例は、図２に示した実施例に実質的に相応する。図２とは異なり、共振器におけるビーム路内にビーム成形用の光学素子２０および波長フィルタ２１が配置されている。さらに外部ミラー９がストッパ２２に固定されている。

光学素子２０は有利には支持体７に配置されており、また支持体７に固定されている。例えば光学素子は共振器におけるビーム路内において、支持体の半導体レーザチップ側とは反対側に配置されているか、支持体の半導体レーザチップ側に配置されている。有利には光学素子が切欠部１４内に配置されている。

波長フィルタ２１が支持体の半導体レーザチップ１側に配置されており、有利には支持体に固定されている。光学素子２０は有利には変換すべきビーム１３のビームの割合を低減するために構成されている。非線形光学素子の領域における焦点合わせにより、非線形光学素子、殊に非線形の複屈折結晶における殊に効率的な周波数変換を達成することができる。

変換すべきビーム、有利には赤外線ビームのスペクトルのスペクトル幅が波長フィルタ２１を介して低減されることによって、周波数変換の効率をさらに高めることができる。

光学素子を例えばレンズ、殊に焦点を有するレンズ、例えば従来の集束レンズまたはＧＲＩＮ（GRadienten INdex）レンズ、フレネルレンズまたは回折レンズとして構成することができる。

レンズまたは波長フィルタの主面を支持体の横方向の主延在方向に対して平行に、またはこの主延在方向に対して垂直に配置することができる。

波長選択のための波長フィルタ２１を例えば誘電性フィルタ、複屈折フィルタ、またはエタロンとして構成することができる。択一的に波長選択的な作用を、光学素子２０の有利には片面および／または誘電性の相応のコーティングによっても達成することができる。

外部ミラー９はビームの出力結合のためではなく共振器端部ミラーとして設けられており、好適にはビーム１３および周波数変換されたビーム１６０に対して高反射性に構成されている。ビーム偏向素子８の反射面８０は周波数変換されたビーム１６０に対して高透過性に構成されており、またビーム１３に対して高反射性に構成されている。光学素子２０および波長フィルタ２１は有利にはビーム１３に対して高透過性に構成されている。これらの反射特性および透過特性を外部ミラー、ビーム偏向素子、光学素子および／または波長フィルタの関連する表面の適切なコーティングによって達成することができる。

外部ミラー９を例えば実質的に平坦または凹状に構成することができる。このことは凹状の外部ミラーを表す外部ミラー９における破線によって概略的に表されている。平坦な構成は光学素子２０を介するビーム成形によって容易になる。何故ならばビーム半径は光学素子によって有利には小さく維持され、外部ミラーによるビーム成形を省略することができるからである。

図８において断面図に基づき概略的に示されている本発明による半導体レーザモジュールの第８の実施例は、図７に示した実施例に実質的に相応する。図７とは異なり、波長フィルタ２１が支持体７の半導体チップ１側とは反対側に配置されている。さらに図７とは異なり、ビームの出力結合はビーム偏向素子８を介して行われるのではなく、外部ミラー９を介して行われる。

このために外部ミラーはビーム１３に対して高反射性に構成されており、ビーム１６０に対して高透過性に構成されている。ビーム偏向素子８の反射面８０はビーム１３に関して反射性に構成されている。波長フィルタ２１の表面、有利には、非線形光学素子に対向する表面２１０は周波数変換されたビーム１６０に関して高反射性に構成されており、且つビーム１３に対して高透過性に構成されているので、外部ミラー９を介して出力結合される周波数変換されたビーム１６０の割合は波長フィルタにおける反射に基づき有利には高められている。好適には、波長フィルタにビーム１６０に関する反射コーティング部ないしビーム１３に関する反射防止コーティング部が設けられている。

図９において図９Ａの断面図および図９Ｂの俯瞰図に基づき概略的に示されている本発明による半導体レーザモジュールの第９の実施例は、図８に示した実施例に実質的に相応する。図８とは異なりビーム成形のための光学素子２０は省略されている。

この実施例においてはビーム成形のために共振器のさらなる折り畳みが行われている。これにより非線形光学素子１６における効率的な周波数変換のための十分に小さいビーム半径も達成することができる。

外部ミラー９は好適にはビームの割合を低減するために凹状に湾曲されており、それと同時に出力結合ミラーおよび折り畳みミラーとして構成されている。共振器は別の外部ミラー２３によって境界をなしており、この外部ミラー２３は有利には支持体７に配置されている、および／または、凹状に湾曲している。非線形光学素子はビーム路においてミラー９と２３との間に配置されている。

ミラー２３は好適にはビーム１６０および１３に対して高反射性に構成されている。放射方向は共振器のさらなる折り畳みに基づき、ビーム偏向素子から外部ミラー９の方向に偏向されるビームの方向とは異なる。有利には、さらなる折り畳みを実質的に支持体７に平行な平面において行うことができる。支持体に平行な平面におけるこの種の折り畳みによって、上記の実施例に比べて半導体レーザモジュールを必要に応じてコンパクト且つ小型に構成することができる。

図１０において断面図に基づき概略的に示されている本発明による半導体レーザモジュールの第１０の実施例は、実質的に図１に示した実施例に相応する。図１とは異なり非線形光学素子１６が設けられており、また反射面８０における反射の前に部分的にビームはビーム偏向素子を通過する。周波数変換されたビーム１６０は外部ミラー９を介して共振器から出力結合される。ビーム偏向素子の表面８４には、図１０においては点で示されている波長選択的で、有利には誘電性のコーティングが塗布されている。反射表面８０における反射を内的な全反射のもとで、または適切な高反射性のコーティングによって達成することができる。この種のコーティングは図１０において十字で示唆されている。

図１０とは異なり、図１１において概略的な断面図に基づき示されている本発明による半導体レーザモジュールの第１１の実施例においては、波長選択性のコーティングがビーム偏向素子８における表面８０に塗布されている。

図１２において断面図に基づき概略的に示されている本発明による半導体レーザモジュールの第１２の実施例は、図１１に示した実施例に実質的に相応する。図１１の実施例とは異なり、ビーム偏向素子８と非線形光学素子１６との間には波長選択のための波長選択素子２４、例えばプリズムが支持体に配置されている。

波長選択を例えば波長選択素子２４の表面の相応のコーティングを介して、または分散によって達成することができる。屈折率の波長依存性によって、ビームが波長選択素子２４を通過する際に、共振器内での所期のモードに関する損失は、このモードが半導体レーザチップにおいてもはや増幅されないことによって高まる可能性がある。

波長選択性コーティングを例えば図１２において表面２４１に点線で示されているように光入射側に設けることができる、および／または、図１２には示していないが表面２４２の光射出側に設けることができる。ここでは光入射側および光射出側はビーム偏向素子から波長選択素子へと入射するビームに関係する。

図１３には本発明による半導体レーザモジュールの第１３の実施例が図１３Ａの第１のバリエーションおよび図１３Ｂの第２のバリエーションの部分拡大図に基づき概略的に示されている。

図１２とは異なり、図１３においては波長選択素子２４が半導体レーザチップ１からビーム偏向素子８に入射するビームのビーム路内に配置されている。ビーム１３は波長変換素子の表面２４０に入射し、その表面において屈折して、波長変換素子を通過し、光射出側である表面２４１においてビーム偏向素子の方向に偏向される。

波長選択素子２４内での分散による波長選択的な作用に付加的に、波長選択素子を分極選択のためにも構成することができる。このために好適には、ビーム１３が少なくともほぼ偏向角で表面２４０に入射するようこの表面２４０が構成されている。結果として、ｓ偏光が表面２４０において受ける反射損失がｐ偏光に比べて高まる。したがってｐ偏光はビーム偏向素子８の方向により大きく偏向される（ｓ偏向は入射面に対して直角な線形の偏光を表し、ｐ偏光は入射面に対して平行な線形の偏光を表す）。

図１３Ａによるバリエーションにおいては、波長変換素子２４がビーム偏向素子側において支持体７に、有利にはビーム偏向素子と支持体との間に配置されている。

図１３Ｂによるバリエーションにおいては、波長選択素子２４が支持体７のビーム偏向素子側とは反対側に固定されており、例えば切欠部１４を完全に覆うことができる。図１３Ｂによるバリエーションにおいても波長選択素子２４を同時に分極選択素子として構成することができる。

共振器内のビームの分極状態は矢印によって概略的に示唆されており、半導体レーザチップから放射されたビームは分極されていない状態であり、ビームが偏向角で入射した後、または波長選択素子を通過した後にはｐ偏光となる。

本発明の別の有利な実施形態においては、ビーム偏向素子が平坦でない、有利には湾曲した表面を有し、この表面がビーム成形のために使用される。例えばこの表面は球面状、非球面状、凹面状または凸面状に湾曲して構成されており、例えば型押し、研磨、エッチングまたは鋳造によってビーム偏向素子に形成することができる。殊に有利には、共振器内でのビームの非点収差を防止するために、種々の湾曲度を有する表面は殊に二放射相称に湾曲して構成されている。球面状に湾曲させる場合には二放射相称の構成が殊に有利であることが分かった。つまり４５°の入射角で生じる非点収差を回避することができる。

本発明の有利な実施形態によれば、必要に応じて相応のコーティングを有する、反射によるビーム成形および／またはビーム偏向のための湾曲した表面を非線形光学素子の端面に設けることもできる。殊に、外部ミラーを非線形光学素子の端面の相応の（部分）反射性コーティングによって構成することができる。

図１４には本発明による半導体レーザモジュールの第１４の実施例が断面図に基づいて概略的に示されている。

光学装置に関する実質的に横方向の配置を示す前述した実施例とは異なり、図１４においては光学装置が支持体７から垂直方向において間隔を空けている外部ミラー９を有する垂直方向の配置を示している。

外部ミラーは支持体から、有利にはビームスプリッタとして構成されているビーム偏向素子および非線形光学素子１６を介して間隔を空けている。半導体チップ１において形成されたビーム１３はビーム偏向素子をおよび非線形光学素子を介して外部ミラー９へと放射され、周波数変換されたビーム１６０およびビーム１３は外部ミラーにおいて反射され、非線形光学素子を再度通過した後に、周波数変換されたビームは反射面８０における反射、有利には入射方向に対して約９０°の反射によって、またビーム偏向素子から、有利には支持体７の主延在方向に対して実質的に平行に射出されることにより、共振器から出力結合される。ビーム１３はさらなる増幅のために半導体レーザチップ１に供給される。

図１５には本発明による製造方法の実施例が図１５Ａの断面図および図１５Ｂの俯瞰図に基づき概略的に示されている。

図１５は複数の光学装置を同時に製造するための方法を示す。このために支持体層７００、例えば６インチシリコンディスクには複数の偏向素子を形成するために設けられているビーム偏向素子帯８００と、複数の外部ミラーを形成するために設けられているミラー帯９００が配置されており、陽極接合により固定されている。

さらに支持体層には必要に応じてビーム偏向素子帯８００またはミラー帯９００の実装前に、後の光学装置のために設けられている複数の切欠部１４、例えば孔、鋸引きされたスリットまたはエッチングされた開口部が既に設けられている。支持体層との接続においてビーム偏向素子帯８００およびミラー帯９００を有利には後の光学装置に応じて既に支持体層７００に配置し、相互に位置調整することができる。有利にはビーム偏向素子帯およびミラー帯は支持体層に固定する前に後続の光学装置に応じて相互に位置調整される。有利には切欠部が支持体層への素子の配置の前にこの支持体層に設けられる。

さらに本方法においては、非線形光学素子も複数の非線形光学素子を設けるための帯１６００として、または個々の非線形光学素子として後の光学装置に応じて支持体層に配置および固定することができる。例えば非線形光学素子ないし帯を支持体層に接着またははんだ付けすることができる。はんだ接合によって非線形光学素子の殊に効率的で熱的な非線形光学素子の出力結合を、有利には支持体層に集積されている温度調整素子において達成することができる。

スペーサをエッチングによって、例えばシリコンから成る台の形状のものとして、支持体層のビーム偏向素子帯およびミラー帯とは反対側から構造化することができるか、別個の素子として支持体層に固定することができる。

ミラー帯を製造するために、例えば先ず二次元の平面状のミラー構造が例えば相応の型押しによって例えばガラスから成る基板に予め製造することができ、また必要に応じて（部分）反射性のコーティングを予め製造することもできる。したがってミラー構造から複数のミラー帯を得ることができる。

図１５Ｂの俯瞰図に基づき概略的に示されているように、個々の素子の固定後に矢印に沿って、それぞれがビーム偏向素子８、外部ミラー９また必要に応じて非線形光学素子１６を備えた複数の光学装置に個別化される。例えば個別化を鋸引きによって行うことができる。

支持体層には勿論複数のビーム偏向素子帯またはミラー帯を配置することができる。

総じて本方法により複数の光学装置の効率的な製造が容易になる。

本願は、２００４年７月３０日付けのドイツ連邦共和国特許明細書第102004037019.2号および２００４年１０月１４日付けのドイツ連邦共和国特許明細書第102004050118.1号の優先権を主張するものであり、その全体の開示内容は明示的な参照により本願に含まれるものとする。

本発明は実施例に基づいた上記の説明によって限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴並びにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしても当てはまる。

本発明による半導体レーザモジュールの第１の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第１の実施例の概略的な俯瞰図。 本発明による半導体レーザモジュールの第２の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第２の実施例の概略的な俯瞰図。 本発明による半導体レーザモジュールの第３の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第３の実施例の概略的な俯瞰図。 本発明による半導体レーザモジュールの第４の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第４の実施例の概略的な俯瞰図。 本発明による半導体レーザモジュールの第５の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第５の実施例の概略的な俯瞰図。 本発明による半導体レーザモジュールの第６の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第６の実施例の概略的な俯瞰図。 本発明による半導体レーザモジュールの第７の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第８の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第９の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第９の実施例の概略的な俯瞰図。 本発明による半導体レーザモジュールの第１０の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第１１の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第１２の実施例の概略的な断面図。 本発明による半導体レーザモジュールの第１３の実施例の第１のバリエーションの部分拡大図。 本発明による半導体レーザモジュールの第１３の実施例の第２のバリエーションの部分拡大図。 本発明による半導体レーザモジュールの第１４の実施例の概略的な断面図。 本発明による光学装置の製造方法の実施例の概略的な断面図。 本発明による光学装置の製造方法の実施例の概略的な俯瞰図。

Claims (33)

1. ビーム形成の設けられている半導体レーザチップ（１）と、支持体（７）、該支持体（７）に配置されているビーム偏向素子（８）、該支持体（７）に配置されているミラーを有する光学装置とを包含する、半導体レーザモジュールにおいて、
   −前記ミラーは前記半導体レーザチップ（１）のための外部光学共振器の外部ミラー（９）として構成されており、
   −前記ビーム偏向素子は前記共振器内に配置されており、
   −前記ビーム偏向素子は、前記半導体レーザチップ（１）によって形成され、前記外部ミラーによって反射されるビームの少なくとも一部を偏向するために構成されており、
   −前記支持体は横方向の主延在方向を有し、
   −前記半導体レーザチップ（１）は前記横方向の主延在方向に対して垂直な方向において前記支持体に後置されていることを特徴とする、半導体レーザモジュール。
2. 前記ビーム偏向素子はビーム（１３，１６０）を前記共振器内で、前記支持体（７）の前記横方向の主延在方向に対して実質的に平行に延びる方向に偏向させる、請求項１記載の半導体レーザモジュール。
3. 前記外部ミラー（９）は共振器ミラーを形成する、請求項１または２記載の半導体レーザモジュール。
4. 前記共振器は前記ビーム偏向素子（８）により折りたたまれている、請求項１から３までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
5. 前記ビーム偏向素子（８）および／または前記外部ミラー（９）は前記支持体（７）に固定されている、請求項１から４までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
6. 前記ビーム偏向素子（８）は前記支持体（７）と前記外部ミラー（９）との間に配置されている、請求項１から５までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
7. 前記ビーム偏向素子（８）および前記外部ミラー（９）は横方向において並んで配置されている、請求項１から５までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
8. 前記半導体レーザチップ（１）は表面発光型の半導体レーザチップである、請求項１から７までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
9. 前記ビーム偏向素子（８）は前記半導体レーザチップ（１）から放射されたビームを前記支持体（７）の前記横方向の主延在方向に対して実質的に平行に前記外部ミラー（９）に向かって偏向させる、請求項８記載の半導体レーザモジュール。
10. 前記半導体レーザチップ（１）はビーム形成のために１つまたは複数のポンプビーム源を用いて光学的にポンピングされる、請求項１から９までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
11. 前記ポンプビーム源および前記半導体レーザチップ（１）のポンピングすべき活性領域はモノリシックに前記半導体レーザチップ（１）に集積されている、請求項１０記載の半導体レーザモジュール。
12. 前記支持体（７）は少なくとも１つのスペーサ（６）、有利には複数のスペーサ（６）を用いて前記半導体レーザチップ（１）から間隔を空けている、請求項１から１１までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
13. 前記支持体（７）はガラスまたは半導体材料、有利にはＳｉを含有する、請求項１から１２までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
14. 前記光学装置が半導体レーザモジュールのケーシングのためのケーシング部分として構成されている、請求項１から１３までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
15. 前記半導体レーザチップ（１）はチップ支持体に予め実装されており、前記光学装置は該半導体レーザチップ（１）に後置されている、および／または、前記チップ支持体に固定されている、請求項１から１４までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
16. 前記ビーム偏向素子（８）および前記外部ミラー（９）は前記支持体（７）の前記半導体レーザチップ（１）側に配置されている、請求項１から１５までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
17. 前記ビーム偏向素子（８）および前記外部ミラー（９）は前記支持体（７）の前記半導体レーザチップ（１）側とは反対側に配置されている、請求項１から１５までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
18. 前記共振器内に周波数変換、有利には周波数倍化のための非線形光学素子（１６）が配置されている、請求項１から１７までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
19. 前記非線形光学素子（１６）は前記支持体（７）に配置および／または固定されている、請求項１８記載の半導体レーザモジュール。
20. 前記非線形光学素子（１６）は前記外部ミラー（９）と前記支持体（７）との間に配置されている、請求項１８または１９記載の半導体レーザモジュール。
21. 前記非線形光学素子（１６）は前記外部ミラー（９）と前記ビーム偏向素子（８）との間に配置されている、請求項１８から２０までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
22. 前記非線形光学素子（１６）は温度調整素子（１９）を介して温度調整される、請求項１８から２１までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
23. 前記温度調整素子（１９）は有利には加熱抵抗として、前記支持体（７）内に集積されている、請求項２２記載の半導体レーザモジュール。
24. 前記ビーム偏向素子（８）は前記共振器からのビーム、有利には周波数変換されたビームの出力結合のために構成されている、請求項１から２３までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
25. 前記ビーム偏向素子（８）を介する前記共振器からのビームの出力結合は前記ビーム偏向素子内での全反射のもとで行われる、請求項２４記載の半導体レーザモジュール。
26. 前記ビーム偏向素子（８）はプリズムである、請求項１から２５までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
27. 前記ビーム偏向素子（８）はビームスプリッタである、請求項１から２６までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュール。
28. 請求項１から２７までの少なくとも１項記載の半導体レーザモジュールのための共振器載置部として設けられている光学装置の製造方法において、
    −支持体（７）を準備するステップと、
    −前記支持体にビーム偏向素子（８）を配置するステップと、
    −前記支持体に外部ミラー（９）を配置するステップと、
    −光学装置を完成させるステップとを有することを特徴とする、光学装置の製造方法。
29. 前記ビーム偏向素子（８）および／または前記外部ミラー（９）を陽極接合により前記支持体（７）に固定する、請求項２８記載の方法。
30. 前記ビーム偏向素子（８）と前記外部ミラー（９）との間において非線形光学素子（１６）を前記支持体（７）に配置および／または固定する、請求項２８または２９記載の方法。
31. 複数の光学装置を製造するために構成されている、請求項２８から３０までの少なくとも１項記載の方法。
32. 支持体（７）と、該支持体に配置されているビーム偏向素子（８）と、該支持体に配置されているミラーとを有する光学装置において、
    半導体レーザモジュールのための共振器載置部として設けられていることを特徴とする、光学装置。
33. 前記光学装置が前記請求項の内の少なくとも１項により構成されている、請求項３２記載の光学装置。

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