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公開番号2025079855
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-23
出願番号2023192691
出願日2023-11-13
発明の名称レーザーアセンブリ及びその製造方法、レーザーモジュール、光学エンジン並びにXRグラス
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01S 5/02375 20210101AFI20250516BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】レーザー素子用基台と光導波用基板との間が所定間隔に維持される構成とされたレーザーアセンブリを提供することである。
【解決手段】本発明のレーザーアセンブリ100は、レーザー素子30が主面21に設置された複数のレーザー素子用基台20と、光導波層50が主面41に設けられた光導波用基板40と、光導波用基板40の接合面42の、レーザー素子用基台20に対応する位置に、互いに離間して配置された複数のスペーサー膜72と、複数のレーザー素子用基台20の接合面22と光導波用基板40の接合面42とを接合する複数の金属積層膜70と、を備え、複数の金属積層膜70は、複数のスペーサー膜72のそれぞれの上に配置し、複数の第1金属膜73と、複数のレーザー素子用基台20の接合面22の上に配置し、第1金属膜73を構成する金属と共晶可能な金属からなる第2金属膜74とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のレーザー素子と、
主面と接合面を有し、前記複数のレーザー素子のそれぞれが前記主面に設置された、複数のレーザー素子用基台と、
主面と接合面を有し、前記複数のレーザー素子から出射されたレーザー光を導波する光導波路を有する光導波層が前記主面に設けられた光導波用基板と、
前記光導波用基板の接合面の、前記複数のレーザー素子用基台のそれぞれに対応する位置に、互いに離間して配置された複数のスペーサー膜と、
前記複数のレーザー素子用基台の接合面と前記光導波用基板の接合面とを接合する複数の金属積層膜と、を備え、
前記複数の金属積層膜は、前記複数のスペーサー膜のそれぞれの上に配置し、複数の第１金属膜と、前記複数のレーザー素子用基台の接合面の上に配置し、前記第１金属膜を構成する金属と共晶可能な金属からなる第２金属膜とを有する、レーザーアセンブリ。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記第１金属膜はＳｎ又はＳｎを含む合金からなり、また、前記第２金属膜はＡｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｔおよびこれらの合金からなる群から選択された金属からなる、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
【請求項３】
前記スペーサー膜は０．１μｍ以上の厚さを有する、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
【請求項４】
前記スペーサー膜は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｔａ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｐｔ、及び、Ｎｉ／Ｐｔからなる群から選択された金属からなる、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
【請求項５】
前記スペーサー膜は、酸化物からなる、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
【請求項６】
前記第２金属膜は、前記第１金属膜よりも広い面積を有するように形成されている、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
【請求項７】
前記光導波用基板の接合面に反射防止膜を備え、前記スペーサー膜は前記反射防止膜の上に形成されている、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
【請求項８】
前記光導波層が、ガラス材料からなるＰＬＣ（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）である、請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザーアセンブリ。
【請求項９】
前記光導波層が、ニオブ酸リチウム膜からなるＰＬＣである、請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザーアセンブリ。
【請求項１０】
請求項８に記載されたレーザーアセンブリがパッケージ内に収容されている、レーザーモジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーアセンブリ及びその製造方法、レーザーモジュール、光学エンジン並びにＸＲグラスに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ＡＲ（Augmented Reality：拡張現実）グラス、ＶＲ（Virtual Reality：仮想現実）グラス等のＸＲグラスは小型のウェアラブルデバイスとして期待されている。ＡＲグラス、ＶＲグラスのようなウェアラブルデバイスにおいては通常の眼鏡型のサイズに各機能が収まるように小型化されることが普及のカギとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１／１４９４５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、レーザー素子を保持する基台と、光導波路が表面に設けられた基板とをレーザー素子の発光位置と光導波路位置とを金属層を介して精度よく合わせ込んだ状態で接合し、小型化を図った集積光学装置が開示されている。
基台と基板とを金属層を介して接合する構成では、接着剤で接合する構成よりも接合強度が向上し、接合強度の温度依存性も抑制される。
【０００５】
図１５は特許文献１に開示された集積光学装置を説明するための平面模式図である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、特許文献１に開示された、レーザー素子を保持する基台（レーザー素子用基台）と光導波路が表面に設けられた基板（光導波用基板）とを接合する前のそれぞれの斜視模式図であり、図１６Ａはレーザー素子を保持する基台の斜視模式図であり、図１６Ｂは光導波路が表面に設けられた基板の斜視模式図である。
図中の符号は後述する本実施形態のレーザーアセンブリの構成要素と同様な構成要素については同じ符号を用いて、以下では適宜、説明を省く。
【０００６】
図に示す集積光学装置は、３個のレーザー素子３０－１、３０－２、３０－３と、そのレーザー素子３０のそれぞれが主面２１－１、２１－２、２１－３に載置され、互いに離間して配置する個別の３個の基台２０（２０－１、２０－２、２０－３）と、レーザー素子３０－１、３０－２、３０－３から出射されたレーザー光を導波する光導波路５１を有する光導波層５０と、光導波層５０が表面に設けられた基板４０と、基台２０（２０－１、２０－２、２０－３）と基板４０とを接合する金属膜とを備えている。
図に示す集積光学装置では、金属膜は三層構造であり、個別の複数の基台２０の各々の接合面２２（２２－１、２２－２、２２－３）に配置する金属層７４（７４－１、７４－２、７４－３）と、基板４０の接合面４２に連続的に帯状に成膜された金属層１７２と、金属層１７２上に重なるように連続的に帯状に成膜された金属層１７３とからなる。
【０００７】
このようにレーザー素子を保持する基台と光導波路が設けられた基板とを金属接合を介して接合することによって、レーザー素子の発光位置と光導波路の入射口位置とを精密に位置決めすることが可能になる。
接合に際して、基台及び基板に成膜された金属膜を高温で溶解し、所定の圧力をかけて接触させ、金属接合を形成して接合が完了する。ここで、金属膜を高温で溶解し、金属接合を生成する際に、所定の圧力で押し込まれることから、溶解した金属が基台と基板との空隙から漏れ出ることが懸念される。接合面が平らな面であることから溶解金属は流れやすい。空隙から溶解金属が漏れ出た場合、金属ボールを形成したり、他の金属部材と接触して電流パスを構成するおそれがあり、この場合、デバイスの不良や性能低下をもたらすことになる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、レーザー素子用基台と光導波用基板との間が所定間隔に維持される構成とされたレーザーアセンブリ及びその製造方法、レーザーモジュール、光学エンジン並びにＸＲグラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１０】
本発明の態様１は、複数のレーザー素子と、主面と接合面を有し、前記複数のレーザー素子のそれぞれが前記主面に設置された、複数のレーザー素子用基台と、主面と接合面を有し、前記複数のレーザー素子から出射されたレーザー光を導波する光導波路を有する光導波層が前記主面に設けられた光導波用基板と、前記光導波用基板の接合面の、前記複数のレーザー素子用基台のそれぞれに対応する位置に、互いに離間して配置された複数のスペーサー膜と、前記複数のレーザー素子用基台の接合面と前記光導波用基板の接合面とを接合する複数の金属積層膜と、を備え、前記複数の金属積層膜は、前記複数のスペーサー膜のそれぞれの上に配置し、複数の第１金属膜と、前記複数のレーザー素子用基台の接合面の上に配置し、前記第１金属膜を構成する金属と共晶可能な金属からなる第２金属膜とを有する、レーザーアセンブリである。
（【００１１】以降は省略されています）

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