JPH04314375A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH04314375A JPH04314375A JP3106495A JP10649591A JPH04314375A JP H04314375 A JPH04314375 A JP H04314375A JP 3106495 A JP3106495 A JP 3106495A JP 10649591 A JP10649591 A JP 10649591A JP H04314375 A JPH04314375 A JP H04314375A
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- semiconductor laser
- laser element
- electrode
- laser device
- side electrode
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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
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
- H01S5/02423—Liquid cooling, e.g. a liquid cools a mount of the laser
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
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- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
-
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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
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- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ装置に関し
、特に放熱効果に優れ、実装の自由度が大きく、かつ発
光部の小型化が可能な半導体レーザ装置に関する。
、特に放熱効果に優れ、実装の自由度が大きく、かつ発
光部の小型化が可能な半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ素子の実装技術においては
、動作に伴って発生するジュール熱の吸収，放出、およ
びこれらによる発光部の温度制御が極めて重要な課題と
なっている。それは、半導体レーザ素子に通電した際の
ｐｎ接合部における温度上昇が所定の許容範囲を越える
と、光出力や発振波長等の特性に変化が生じる他、素子
の寿命が短縮されるからである。
、動作に伴って発生するジュール熱の吸収，放出、およ
びこれらによる発光部の温度制御が極めて重要な課題と
なっている。それは、半導体レーザ素子に通電した際の
ｐｎ接合部における温度上昇が所定の許容範囲を越える
と、光出力や発振波長等の特性に変化が生じる他、素子
の寿命が短縮されるからである。
【０００３】半導体レーザ素子は光出力をチップの側面
である劈開面から放出するので、吸熱および放熱は該劈
開面を挟む上下面（以下、主面と称する。）を介して行
われる。このためには、チップの主面をパッケージ本体
に直接接続しても良いが、一般的には熱伝導性に優れ、
熱膨張係数がチップのそれに近似し、加工性に優れるサ
ブマウント材を用いてヒート・シンクを形成し、該ヒー
ト・シンクにオーミック接続を可能とするハンダ材等を
介してチップの主面を接続している。このときの接続法
として、電流が集中する活性領域をヒート・シンク側に
近接配置するジャンクション・ダウン（ｊｕｎｃｔｉｏ
ｎ ｄｏｗｎ）法と、活性領域をヒート・シンクから
遠隔配置するジャンクション・アップ（ｊｕｎｃｔｉｏ
ｎ ｕｐ）法とがある。このうち、ジャンクション・
ダウン法はｐｎ接合の近傍でハンダ付けを行うために組
み立て作業が難しくなるが、放熱特性には優れている。 したがって、レーザ・プリンタのヘッドとして使用され
るアレイ型レーザ等のように高出力を有する半導体レー
ザ素子を実装する際には、ジャンクション・ダウン法が
必須の要件となる。
である劈開面から放出するので、吸熱および放熱は該劈
開面を挟む上下面（以下、主面と称する。）を介して行
われる。このためには、チップの主面をパッケージ本体
に直接接続しても良いが、一般的には熱伝導性に優れ、
熱膨張係数がチップのそれに近似し、加工性に優れるサ
ブマウント材を用いてヒート・シンクを形成し、該ヒー
ト・シンクにオーミック接続を可能とするハンダ材等を
介してチップの主面を接続している。このときの接続法
として、電流が集中する活性領域をヒート・シンク側に
近接配置するジャンクション・ダウン（ｊｕｎｃｔｉｏ
ｎ ｄｏｗｎ）法と、活性領域をヒート・シンクから
遠隔配置するジャンクション・アップ（ｊｕｎｃｔｉｏ
ｎ ｕｐ）法とがある。このうち、ジャンクション・
ダウン法はｐｎ接合の近傍でハンダ付けを行うために組
み立て作業が難しくなるが、放熱特性には優れている。 したがって、レーザ・プリンタのヘッドとして使用され
るアレイ型レーザ等のように高出力を有する半導体レー
ザ素子を実装する際には、ジャンクション・ダウン法が
必須の要件となる。
【０００４】また、上記ヒート・シンクについては、放
熱効果を高めるための工夫が従来から種々試みられてお
り、たとえば水冷式や空冷式のフィンを該ヒート・シン
クに接続したり、ヒート・シンクの内部に水冷用チュー
ブを配設したり、ペルチェ素子による冷却および温度制
御を行う技術等が知られている。
熱効果を高めるための工夫が従来から種々試みられてお
り、たとえば水冷式や空冷式のフィンを該ヒート・シン
クに接続したり、ヒート・シンクの内部に水冷用チュー
ブを配設したり、ペルチェ素子による冷却および温度制
御を行う技術等が知られている。
【０００５】あるいは、本願出願人が先に実開平１−８
３３５６号公報において開示したように、半導体レーザ
素子をその両主面において２個のヒート・シンクで挾持
し、かつこれらヒート・シンクを共に同一基板上に支持
することにより著しく放熱効果を高めた半導体レーザ装
置もある。これは、たとえば図４に示される構成を有し
、予め表面にメタライズ層２７，３３がそれぞれ被着形
成された第１のヒート・シンク２６および第２のヒート
シンク３２に半導体レーザ素子２９がそれぞれハンダ層
３０，３４を介して挾持され、上記第１のヒート・シン
ク２６はハンダ層２８を介して、また上記第２のヒート
・シンク３２は導電材料層３５およびハンダ層３６を介
してそれぞれ銅等からなる基板２１へ接続されて固定さ
れてなるものである。上記基板２１には接地ピン２３と
導電ピン２５が設けられている。上記導電ピン２２は、
基板２１に穿設された導電ピン保持孔２２に挿通され、
絶縁スペーサ２４を介して固定されている。上記導電ピ
ン２５と上記第２のヒート・シンク３２表面のメタライ
ズ層３３とはワイヤ・ボンディングによりコネクト線３
７を介して接続されており、これにより上記半導体レー
ザ素子２９への通電が可能となされている。半導体レー
ザ素子２９の活性層３１は、体積が大きく冷却能力の高
い第１のヒート・シンク２６側へ近接配置されている。 かかる構成によれば、半導体レーザ素子２９から発生し
たジュール熱はその両主面から２つのヒート・シンク２
６，３２を介して基板２１へ放熱され、さらに該基板２
１からも大気中へ向けて放熱されるので、優れた放熱効
果が得られる。また、ワイヤ・ボンディングが半導体レ
ーザ素子２９のチップに対して直接に行われないので、
素子に局部応力が加わることもない。
３３５６号公報において開示したように、半導体レーザ
素子をその両主面において２個のヒート・シンクで挾持
し、かつこれらヒート・シンクを共に同一基板上に支持
することにより著しく放熱効果を高めた半導体レーザ装
置もある。これは、たとえば図４に示される構成を有し
、予め表面にメタライズ層２７，３３がそれぞれ被着形
成された第１のヒート・シンク２６および第２のヒート
シンク３２に半導体レーザ素子２９がそれぞれハンダ層
３０，３４を介して挾持され、上記第１のヒート・シン
ク２６はハンダ層２８を介して、また上記第２のヒート
・シンク３２は導電材料層３５およびハンダ層３６を介
してそれぞれ銅等からなる基板２１へ接続されて固定さ
れてなるものである。上記基板２１には接地ピン２３と
導電ピン２５が設けられている。上記導電ピン２２は、
基板２１に穿設された導電ピン保持孔２２に挿通され、
絶縁スペーサ２４を介して固定されている。上記導電ピ
ン２５と上記第２のヒート・シンク３２表面のメタライ
ズ層３３とはワイヤ・ボンディングによりコネクト線３
７を介して接続されており、これにより上記半導体レー
ザ素子２９への通電が可能となされている。半導体レー
ザ素子２９の活性層３１は、体積が大きく冷却能力の高
い第１のヒート・シンク２６側へ近接配置されている。 かかる構成によれば、半導体レーザ素子２９から発生し
たジュール熱はその両主面から２つのヒート・シンク２
６，３２を介して基板２１へ放熱され、さらに該基板２
１からも大気中へ向けて放熱されるので、優れた放熱効
果が得られる。また、ワイヤ・ボンディングが半導体レ
ーザ素子２９のチップに対して直接に行われないので、
素子に局部応力が加わることもない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年開
発されているような１０Ｗクラスの高出力を有する半導
体レーザ装置においては、動作に伴う発熱量も飛躍的に
増大しており、従来のようなヒート・シンクの冷却方法
では冷却能力に限界が生じている。また、高出力半導体
レーザ装置の実装においてはジャンクション・ダウン法
が必須となるが、これにより電極構成の自由度が損なわ
れる場合も生じている。本願出願人が先に提案した技術
によれば放熱効果は著しく改善され、当初の目的は達成
されているが、パッケージングの自由度を増すためには
より一層の小型化が望まれる。そこで本発明は、放熱効
果に優れ、組み立て上の自由度が大きく、かつ小型化が
可能な半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
発されているような１０Ｗクラスの高出力を有する半導
体レーザ装置においては、動作に伴う発熱量も飛躍的に
増大しており、従来のようなヒート・シンクの冷却方法
では冷却能力に限界が生じている。また、高出力半導体
レーザ装置の実装においてはジャンクション・ダウン法
が必須となるが、これにより電極構成の自由度が損なわ
れる場合も生じている。本願出願人が先に提案した技術
によれば放熱効果は著しく改善され、当初の目的は達成
されているが、パッケージングの自由度を増すためには
より一層の小型化が望まれる。そこで本発明は、放熱効
果に優れ、組み立て上の自由度が大きく、かつ小型化が
可能な半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は上述の目的を達成するために提案されるものであり
、半導体レーザ素子に電流を供給するために該半導体レ
ーザ素子を挾持するごとく一対の電極が設けられてなる
半導体レーザ装置であって、前記一対の電極のうち少な
くとも一方は、前記半導体レーザ素子を接触支持する一
端部において厚さが相対的に大とされると共に該半導体
レーザ素子を冷却可能とするための貫通孔が穿設され、
かつ他端部において厚さが相対的に小とされていること
を特徴とするものである。
置は上述の目的を達成するために提案されるものであり
、半導体レーザ素子に電流を供給するために該半導体レ
ーザ素子を挾持するごとく一対の電極が設けられてなる
半導体レーザ装置であって、前記一対の電極のうち少な
くとも一方は、前記半導体レーザ素子を接触支持する一
端部において厚さが相対的に大とされると共に該半導体
レーザ素子を冷却可能とするための貫通孔が穿設され、
かつ他端部において厚さが相対的に小とされていること
を特徴とするものである。
【０００８】
【作用】本発明の半導体レーザ装置は、通電用の電極の
形状を工夫することにより、該電極自身に冷却機能を付
与し、かつ発熱による応力を緩和することを可能とした
ものである。すなわち、上記電極の一端部は厚さが相対
的に大とされることにより半導体レーザ素子を支持する
に十分な機械的強度が付与されている。またこの部分に
は、貫通孔が穿設されており、該貫通孔に水，空気等の
適当な冷却媒体を循環させることにより、ここに近接配
置される半導体レーザ素子の冷却を可能となされている
。また、上記電極の他端部は厚さが相対的に小とされて
いることにより適度の弾性が付与されており、発熱によ
り発生する応力を緩和することができる。以下、本明細
書中ではこの電極の構成を断面形状の特徴から「中空ブ
ラシ型」と表現することにする。
形状を工夫することにより、該電極自身に冷却機能を付
与し、かつ発熱による応力を緩和することを可能とした
ものである。すなわち、上記電極の一端部は厚さが相対
的に大とされることにより半導体レーザ素子を支持する
に十分な機械的強度が付与されている。またこの部分に
は、貫通孔が穿設されており、該貫通孔に水，空気等の
適当な冷却媒体を循環させることにより、ここに近接配
置される半導体レーザ素子の冷却を可能となされている
。また、上記電極の他端部は厚さが相対的に小とされて
いることにより適度の弾性が付与されており、発熱によ
り発生する応力を緩和することができる。以下、本明細
書中ではこの電極の構成を断面形状の特徴から「中空ブ
ラシ型」と表現することにする。
【０００９】かかる構成は、半導体レーザ素子を挾持す
る一対の電極、すなわちｐ側電極とｎ側電極のうちの少
なくとも一方において採用されていれば、本発明の目的
を達成することができる。すなわち、片方の電極のみが
中空ブラシ型の構成を有している場合には、他方の電極
は従来のようなヒート・シンクであっても良いが、半導
体レーザ素子の両主面が２個のヒート・シンクに挾持さ
れている場合と比較すれば発光部の寸法は大幅に縮小さ
れる。この場合、上記電極による冷却は上記ヒート・シ
ンクの冷却能力を補完するものと考えても良い。また、
両方の電極が中空ブラシ型の構成を有している場合には
、優れた冷却効果が得られることはもちろん、従来のい
かなる技術と比較しても著しい小型化が可能となる。 いずれにしても、本発明によればジャンクション・ダウ
ン法もしくはジャンクション・アップ法の別が問われな
いので、実装の自由度が改善される。また、半導体レー
ザ素子のチップに直接ワイヤ・ボンディングが行われな
いので、活性領域に局部応力が加わることがなく、暗線
欠陥等のバルク劣化を回避することができる。
る一対の電極、すなわちｐ側電極とｎ側電極のうちの少
なくとも一方において採用されていれば、本発明の目的
を達成することができる。すなわち、片方の電極のみが
中空ブラシ型の構成を有している場合には、他方の電極
は従来のようなヒート・シンクであっても良いが、半導
体レーザ素子の両主面が２個のヒート・シンクに挾持さ
れている場合と比較すれば発光部の寸法は大幅に縮小さ
れる。この場合、上記電極による冷却は上記ヒート・シ
ンクの冷却能力を補完するものと考えても良い。また、
両方の電極が中空ブラシ型の構成を有している場合には
、優れた冷却効果が得られることはもちろん、従来のい
かなる技術と比較しても著しい小型化が可能となる。 いずれにしても、本発明によればジャンクション・ダウ
ン法もしくはジャンクション・アップ法の別が問われな
いので、実装の自由度が改善される。また、半導体レー
ザ素子のチップに直接ワイヤ・ボンディングが行われな
いので、活性領域に局部応力が加わることがなく、暗線
欠陥等のバルク劣化を回避することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００１１】実施例１
本実施例は、本発明をレーザ・プリンタのヘッド等に使
用される一括駆動式のアレイ型半導体レーザ装置に適用
し、半導体レーザ素子を挾持する一対の電極の双方を中
空ブラシ型の構成とした例である。この半導体レーザ装
置を、図１を参照しながら説明する。この装置は、長尺
状の半導体レーザ素子６がその主面において一対の銅（
Ｃｕ）電極、すなわちｐ側電極１とｎ側電極２の一端部
において挾持されてなるものである。上記ｐ側電極１お
よびｎ側電極２の断面形状は相似形の中空ブラシ型であ
り、半導体レーザ素子６を接触支持する部分において厚
さが大とされ、それぞれ貫通孔１ａ，２ａが穿設されて
いる。上記半導体レーザ素子６のｐ型クラッド層５と上
記ｐ側電極１との接触面、およびｎ型クラッド層３とｎ
側電極２との接触面には、それぞれ金属−半導体間のオ
ーミック接続を可能とするためにハンダ層（図示せず。 ）が形成されている。図１に示される例では、活性領域
４中でのレーザ発振部位を限定するために、少なくとも
ｐ側電極１の表面においては上記ハンダ層がストライプ
状に形成されている。上記貫通孔１ａ，２ａには、水，
空気等の適当な冷却媒体がそれぞれ図中矢印Ａ方向，Ｂ
方向に循環される。両電極１，２の他端部はそれぞれ厚
さの薄い弾性支持部１ｂ，２ｂとされており、絶縁スペ
ーサ７により相互に電気的に絶縁されると共に、機械的
にも一体保持されている。また、上記絶縁スペーサ７に
は、半導体レーザ素子６の劈開面と対向する面上におい
て出力モニタ用のフォトディテクタ８が配設されている
。
用される一括駆動式のアレイ型半導体レーザ装置に適用
し、半導体レーザ素子を挾持する一対の電極の双方を中
空ブラシ型の構成とした例である。この半導体レーザ装
置を、図１を参照しながら説明する。この装置は、長尺
状の半導体レーザ素子６がその主面において一対の銅（
Ｃｕ）電極、すなわちｐ側電極１とｎ側電極２の一端部
において挾持されてなるものである。上記ｐ側電極１お
よびｎ側電極２の断面形状は相似形の中空ブラシ型であ
り、半導体レーザ素子６を接触支持する部分において厚
さが大とされ、それぞれ貫通孔１ａ，２ａが穿設されて
いる。上記半導体レーザ素子６のｐ型クラッド層５と上
記ｐ側電極１との接触面、およびｎ型クラッド層３とｎ
側電極２との接触面には、それぞれ金属−半導体間のオ
ーミック接続を可能とするためにハンダ層（図示せず。 ）が形成されている。図１に示される例では、活性領域
４中でのレーザ発振部位を限定するために、少なくとも
ｐ側電極１の表面においては上記ハンダ層がストライプ
状に形成されている。上記貫通孔１ａ，２ａには、水，
空気等の適当な冷却媒体がそれぞれ図中矢印Ａ方向，Ｂ
方向に循環される。両電極１，２の他端部はそれぞれ厚
さの薄い弾性支持部１ｂ，２ｂとされており、絶縁スペ
ーサ７により相互に電気的に絶縁されると共に、機械的
にも一体保持されている。また、上記絶縁スペーサ７に
は、半導体レーザ素子６の劈開面と対向する面上におい
て出力モニタ用のフォトディテクタ８が配設されている
。
【００１２】上述のように構成された半導体レーザ装置
においては、放熱効果が従来のものに比べて著しく改善
され、また発光部が小型化された。すなわち、上記ｐ型
電極１およびｎ側電極２は、半導体レーザ素子６に電流
を供給する電極であると同時に熱の良伝導体でもあるた
め、両電極１，２の内部に冷却媒体を循環させる構成と
したことにより、半導体レーザ素子６の動作に伴って発
生するジュール熱が速やかに熱交換される。また、両電
極１，２の他端部の厚さを薄くすることにより該電極１
，２の表面積も大きくなり、自身の表面からの放熱効果
も向上されている。しかも、他端部には厚さが薄くされ
ることにより適度の弾性が付与されているので、発熱に
伴って発生する応力がこの薄い部分、すなわち弾性支持
部１ｂ，２ｂにおいて緩和される。したがって、半導体
レーザ素子６の制御性，応答速度，寿命等の劣化を防止
することができる。また、このようにｐ側電極１および
ｎ側電極２が半導体レーザ素子６に直接接続されている
構成では、半導体レーザ素子６を構成するクラッド層に
ワイヤ・ボンディングを行う必要がないので、活性領域
４に局部応力が加わることがなく、欠陥が誘発される懸
念もない。なお、一例としてｐ側電極１の外表面にサー
ミスタを配設すれば、温度モニタも可能となる。
においては、放熱効果が従来のものに比べて著しく改善
され、また発光部が小型化された。すなわち、上記ｐ型
電極１およびｎ側電極２は、半導体レーザ素子６に電流
を供給する電極であると同時に熱の良伝導体でもあるた
め、両電極１，２の内部に冷却媒体を循環させる構成と
したことにより、半導体レーザ素子６の動作に伴って発
生するジュール熱が速やかに熱交換される。また、両電
極１，２の他端部の厚さを薄くすることにより該電極１
，２の表面積も大きくなり、自身の表面からの放熱効果
も向上されている。しかも、他端部には厚さが薄くされ
ることにより適度の弾性が付与されているので、発熱に
伴って発生する応力がこの薄い部分、すなわち弾性支持
部１ｂ，２ｂにおいて緩和される。したがって、半導体
レーザ素子６の制御性，応答速度，寿命等の劣化を防止
することができる。また、このようにｐ側電極１および
ｎ側電極２が半導体レーザ素子６に直接接続されている
構成では、半導体レーザ素子６を構成するクラッド層に
ワイヤ・ボンディングを行う必要がないので、活性領域
４に局部応力が加わることがなく、欠陥が誘発される懸
念もない。なお、一例としてｐ側電極１の外表面にサー
ミスタを配設すれば、温度モニタも可能となる。
【００１３】実施例２
本実施例は、本発明を選択駆動式のアレイ型半導体レー
ザ装置に適用し、半導体レーザ素子を挾持する一対の電
極の双方が中空ブラシ型の構成を有している例である。 この半導体レーザ装置を、図２を参照しながら説明する
。なお、図２において、図１と共通の部分については同
一の番号を付して説明する。本実施例においては、選択
駆動を可能とするために半導体レーザ素子の活性領域を
溝により分離し、かつｐ側電極をこれらの活性領域に対
応させるべく、Ｃｕ電極層と絶縁層とを交互に積層した
クラッド構造とした。すなわち、実施例１のｐ側電極１
に相当する部分が、本実施例ではｐ側電極構成体１２と
されている。このｐ側電極構成体１２は、半導体レーザ
素子１６に電流を供給するための複数のＣｕ電極層１０
と、これら複数のＣｕ電極層１０間を相互に絶縁するた
めの絶縁層１１とを交互に積層した積層体を、断面形状
が中空ブラシ型となるように加工したものである。上記
絶縁層１１は、熱の良伝導体であって、かつＣｕ電極層
１０や半導体レーザ素子１６の構成材料と熱膨張係数が
近似する材料により構成される。上記ｐ側電極構成体１
２のうち半導体レーザ素子１６を接触支持する一端部に
は貫通孔１２ａが穿設されており、ここに図中矢印Ｃ方
向に冷却媒体が循環されるようになされている。また、
半導体レーザ素子１６を接触支持しない他端部は薄く形
成され、弾性支持部１２ｂとされている。一方、半導体
レーザ素子１６には、活性領域１４中における個々のレ
ーザ発振領域を限定するために溝１７が形成されている
。上記半導体レーザ素子１６とｐ側電極構成体１２とを
接続する際には、Ｃｕ電極層１０の表面にオーミック接
続を達成するためのハンダ層を形成し、該Ｃｕ電極１０
とｐ型クラッド層１５とが当接され、かつ溝１７と絶縁
層１１とがそれぞれ当接されるように両者を配置する。 ｎ側電極２は共通電極である。本実施例においても実施
例１と同様に、優れた放熱効果と小型化が達成された。
ザ装置に適用し、半導体レーザ素子を挾持する一対の電
極の双方が中空ブラシ型の構成を有している例である。 この半導体レーザ装置を、図２を参照しながら説明する
。なお、図２において、図１と共通の部分については同
一の番号を付して説明する。本実施例においては、選択
駆動を可能とするために半導体レーザ素子の活性領域を
溝により分離し、かつｐ側電極をこれらの活性領域に対
応させるべく、Ｃｕ電極層と絶縁層とを交互に積層した
クラッド構造とした。すなわち、実施例１のｐ側電極１
に相当する部分が、本実施例ではｐ側電極構成体１２と
されている。このｐ側電極構成体１２は、半導体レーザ
素子１６に電流を供給するための複数のＣｕ電極層１０
と、これら複数のＣｕ電極層１０間を相互に絶縁するた
めの絶縁層１１とを交互に積層した積層体を、断面形状
が中空ブラシ型となるように加工したものである。上記
絶縁層１１は、熱の良伝導体であって、かつＣｕ電極層
１０や半導体レーザ素子１６の構成材料と熱膨張係数が
近似する材料により構成される。上記ｐ側電極構成体１
２のうち半導体レーザ素子１６を接触支持する一端部に
は貫通孔１２ａが穿設されており、ここに図中矢印Ｃ方
向に冷却媒体が循環されるようになされている。また、
半導体レーザ素子１６を接触支持しない他端部は薄く形
成され、弾性支持部１２ｂとされている。一方、半導体
レーザ素子１６には、活性領域１４中における個々のレ
ーザ発振領域を限定するために溝１７が形成されている
。上記半導体レーザ素子１６とｐ側電極構成体１２とを
接続する際には、Ｃｕ電極層１０の表面にオーミック接
続を達成するためのハンダ層を形成し、該Ｃｕ電極１０
とｐ型クラッド層１５とが当接され、かつ溝１７と絶縁
層１１とがそれぞれ当接されるように両者を配置する。 ｎ側電極２は共通電極である。本実施例においても実施
例１と同様に、優れた放熱効果と小型化が達成された。
【００１４】実施例３
本実施例は、本発明を選択駆動式のアレイ型半導体レー
ザ装置に適用し、半導体レーザ素子を挾持する一対の電
極のうちｐ側電極のみが中空ブラシ型であり、ｎ側電極
は従来から使用されているブロック状のヒート・シンク
により構成した例である。この半導体レーザ装置を、図
３を参照しながら説明する。なお、図３において、図２
と共通の部分については同一の番号を付して説明する。 本実施例における半導体レーザ素子１６およびｐ側電極
構成体１２の構成は、実施例２に前述したものと同様で
ある。本実施例では、ｎ側の共通電極としてＣｕブロッ
クからなるヒート・シンク１８を使用した。上記ヒート
・シンク１８には、従来からも行われているように、半
導体レーザ素子１６を接触支持する部位の直下において
貫通孔１８ａが穿設されており、ここに冷却媒体を図中
矢印Ｄ方向に循環させることにより該半導体レーザ素子
１６を冷却するようになされている。従来、ブロック状
のヒート・シンク上に高出力の半導体レーザ素子を接触
支持させる場合には、ジャンクション・ダウン法による
実装が必須とされていた。しかし、本実施例のようにｐ
側電極構成体１２からも冷却が可能となれば、図３に示
されるようなジャンクション・アップ法による実装も可
能となり、実装の自由度が向上する。なお本実施例の場
合、ヒート・シンク１８の冷却方法としては冷却媒体を
循環させる代わりに、ペルチェ素子等を利用しても良い
。
ザ装置に適用し、半導体レーザ素子を挾持する一対の電
極のうちｐ側電極のみが中空ブラシ型であり、ｎ側電極
は従来から使用されているブロック状のヒート・シンク
により構成した例である。この半導体レーザ装置を、図
３を参照しながら説明する。なお、図３において、図２
と共通の部分については同一の番号を付して説明する。 本実施例における半導体レーザ素子１６およびｐ側電極
構成体１２の構成は、実施例２に前述したものと同様で
ある。本実施例では、ｎ側の共通電極としてＣｕブロッ
クからなるヒート・シンク１８を使用した。上記ヒート
・シンク１８には、従来からも行われているように、半
導体レーザ素子１６を接触支持する部位の直下において
貫通孔１８ａが穿設されており、ここに冷却媒体を図中
矢印Ｄ方向に循環させることにより該半導体レーザ素子
１６を冷却するようになされている。従来、ブロック状
のヒート・シンク上に高出力の半導体レーザ素子を接触
支持させる場合には、ジャンクション・ダウン法による
実装が必須とされていた。しかし、本実施例のようにｐ
側電極構成体１２からも冷却が可能となれば、図３に示
されるようなジャンクション・アップ法による実装も可
能となり、実装の自由度が向上する。なお本実施例の場
合、ヒート・シンク１８の冷却方法としては冷却媒体を
循環させる代わりに、ペルチェ素子等を利用しても良い
。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の半導体レーザ装置は、通電用の電極の少なくとも一
方が中空ブラシ型とされ、半導体レーザ素子の両主面か
ら冷却が行われる構造とされている。したがって、従来
の半導体レーザ装置に比べて放熱効果が著しく改善され
、半導体レーザ素子の制御性，高速応答性，寿命等が大
幅に向上される。しかも、発光部が小型化され、実装の
自由度も向上する。したがって、本発明は特に高出力を
有するアレイ型半導体レーザ装置等の実装において極め
て有効である。
明の半導体レーザ装置は、通電用の電極の少なくとも一
方が中空ブラシ型とされ、半導体レーザ素子の両主面か
ら冷却が行われる構造とされている。したがって、従来
の半導体レーザ装置に比べて放熱効果が著しく改善され
、半導体レーザ素子の制御性，高速応答性，寿命等が大
幅に向上される。しかも、発光部が小型化され、実装の
自由度も向上する。したがって、本発明は特に高出力を
有するアレイ型半導体レーザ装置等の実装において極め
て有効である。
【図１】本発明を適用した一括駆動式のアレイ型半導体
レーザ装置の一構成例を示す概略斜視図である。
レーザ装置の一構成例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明を適用した選択駆動式のアレイ型半導体
レーザ装置の一構成例を示す概略斜視図である。
レーザ装置の一構成例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明を適用した選択駆動式のアレイ型半導体
レーザ装置の他の構成例を示す概略斜視図である。
レーザ装置の他の構成例を示す概略斜視図である。
【図４】従来の半導体レーザ装置の一構成例を示す概略
断面図である。
断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体レーザ素子に電流を供給するた
めに該半導体レーザ素子を挾持するごとく一対の電極が
設けられてなる半導体レーザ装置であって、前記一対の
電極のうち少なくとも一方は、前記半導体レーザ素子を
接触支持する一端部において厚さが相対的に大とされる
と共に該半導体レーザ素子を冷却可能とするための貫通
孔が穿設され、かつ他端部において厚さが相対的に小と
されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3106495A JPH04314375A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3106495A JPH04314375A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04314375A true JPH04314375A (ja) | 1992-11-05 |
Family
ID=14435026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3106495A Withdrawn JPH04314375A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04314375A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999039412A1 (en) * | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| JP2003037325A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Hamamatsu Photonics Kk | 発光モジュール及び発光モジュールの組み立て方法 |
| WO2008027133A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Northrop Grumman Space & Missions Systems Corp. | High-power laser-diode package system |
| US8937976B2 (en) | 2012-08-15 | 2015-01-20 | Northrop Grumman Systems Corp. | Tunable system for generating an optical pulse based on a double-pass semiconductor optical amplifier |
| US9590388B2 (en) | 2011-01-11 | 2017-03-07 | Northrop Grumman Systems Corp. | Microchannel cooler for a single laser diode emitter based system |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP3106495A patent/JPH04314375A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999039412A1 (en) * | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| JP2003037325A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Hamamatsu Photonics Kk | 発光モジュール及び発光モジュールの組み立て方法 |
| WO2008027133A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Northrop Grumman Space & Missions Systems Corp. | High-power laser-diode package system |
| US9590388B2 (en) | 2011-01-11 | 2017-03-07 | Northrop Grumman Systems Corp. | Microchannel cooler for a single laser diode emitter based system |
| US8937976B2 (en) | 2012-08-15 | 2015-01-20 | Northrop Grumman Systems Corp. | Tunable system for generating an optical pulse based on a double-pass semiconductor optical amplifier |
| US9276375B2 (en) | 2012-08-15 | 2016-03-01 | Northrop Grumman Systems Corp. | Tunable system for generating an optical pulse based on a double-pass semiconductor optical amplifier |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |