CN102474068B - 半导体激光器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的半导体激光器装置采用了直接对封装(5)内部的散热器(2)流过冷却介质、并且确保封装(5)内部的气密性的构造。因此，能够抑制半导体激光器元件(1)以及封装(5)内部的温度上升，能够确保半导体激光器装置的可靠性、质量，并且可以搭载更高输出的半导体激光器元件(1)。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器装置，尤其涉及与光纤光学耦合的半导体激光器装置。
背景技术
近年来，出于激光振荡输出对电气输入的变换效率的高度，将半导体激光器装置用作固体激光器的激发光、或者直接用作加工光源的需求正在提高。
此外，由半导体激光器装置制造商，一维状地配置了多个发射器(发光部)的半导体激光棒被商品化。已知一种与光纤耦合，使得容易将从这些发射器射出的激光用作固体激光器的激发光或者加工用的方法(例如，参照专利文献1)。
图12示出现有的半导体激光器装置。半导体激光器装置具备：射出激光的半导体激光器元件101、冷却半导体激光器元件101的散热器(heatsink)102、和对散热器102实现了电绝缘的基础上固定设置的金属板103。
此外，金属丝104被接合(bonding)在半导体激光器元件101和金属板103上，使半导体激光器元件101和金属板103电连接。电极板106用于向大致箱形的封装105内部供给电力。
而且，绝缘部件107使封装105和电极板106电绝缘，金属部件108使金属板103和电极板106连接。棒透镜109(rod lens)校准从半导体激光器元件101射出的激光，透镜固定台110保持棒透镜109。
此外，光纤阵列111是将用于把由棒透镜109校准的激光导出到封装105外的光纤捆起来的装置，光纤112用于将激光导出到封装105外部。
而且，盖113用于密封封装105，密封(seal)部件114使封装105和盖113气密密封。此外，密封件115用于使封装105和光纤112气密密封。
对于如上所构成的半导体激光模块，来说明其动作。
从电源装置供给的电气输入从封装105通过散热器102供给到半导体激光器元件101的阳极侧，并且，从电极板106通过金属部件108、金属板103、金属丝104供给到半导体激光器元件101的阴极侧。通过如此地对半导体激光器元件101施加电气输入，半导体激光器元件101射出激光。
所射出的激光通过棒透镜109被校准后射入光纤阵列111。然后，激光通过光纤112被导出到封装105之外，被利用为固体激光器的激发光、直接用于加工的光源。
可是，若对半导体激光器元件101供给电力，则在光电变换进行激光振荡的同时，一部分电力被半导体激光器元件101的电阻成分消耗而发热。此外，由于激光及其散射光的一部分被吸收，从而封装105内部被加热。
因此，通过冷却介质或者珀耳帖(Peltier)元件等，来冷却封装105的底面。据此，冷却散热器102、半导体激光器元件101以及封装105内部，尝试防止由上述发热引起的温度上升。
但是，在现有半导体激光器装置中，伴随半导体激光器元件101高输出化，需要较大的电气输入，发热量也增大。据此，半导体激光模块的冷却能力不足，半导体激光器元件101的壳体温度上升。其结果，存在如下课题：由温度上升导致半导体激光器元件101的可靠性降低，或者由伴随封装105内部的温度上升的棒透镜109的位置变动导致光束质量劣化等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-93828号公报
发明内容
本发明提供一种使半导体激光模块的冷却能力增大从而抑制半导体激光器元件的温度上升、高可靠性且高质量的半导体激光器装置。
本发明的半导体激光器装置具备框体、设置在所述框体内并且在内部具有冷却介质通路的散热器、和直接或者间接地安装在所述散热器上的激光射出部，在所述框体的壁面，设置用于从所述框体外向所述散热器的所述冷却介质通路供给冷却介质的第1贯通孔、和用于从所述散热器的所述冷却介质通路向所述框体外排出冷却介质的第2贯通孔，在所述框体内的所述第1贯通孔的外周配置第1密封部件，在所述第2贯通孔的外周配置第2密封部件。
根据该结构，向散热器的冷却介质通路供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体内部的温度上升。据此，能够实现抑制半导体激光器元件的温度上升、高可靠性且高质量的半导体激光器装置。而且，可以搭载更高输出的半导体激光器元件，此外，与此相伴，还能够实现可以射出更高输出的激光的半导体激光器装置。
此外，本发明的半导体激光器装置还可以采用如下结构：具备框体、设置在框体内并且在内部具有冷却介质通路的散热器、直接或者间接地安装在散热器上的激光射出部、和设置在构成框体的一个壁面外的平面部件，在与平面部件相对置的框体的壁面设置第1贯通孔和第2贯通孔，在第1贯通孔的内侧设置具备用于向散热器的冷却介质通路供给冷却介质的流路的第1流路形成部件，在第2贯通孔的内侧设置具备用于从散热器的冷却介质通路排出冷却介质的流路的第2流路形成部件，在平面部件的与第1流路形成部件相对应的位置上，设置用于向散热器的冷却介质通路供给冷却介质的第3贯通孔，在平面部件的与第2流路形成部件相对应的位置上，设置用于从散热器的冷却介质通路排出冷却介质的第4贯通孔。
根据该结构，向散热器的冷却介质通路供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体内部的温度上升。据此，能够实现抑制半导体激光器元件的温度上升、高可靠性且高质量的半导体激光器装置。而且，可以搭载更高输出的半导体激光器元件，此外，与此相伴，还能够实现可以射出更高输出的激光的半导体激光器装置。
此外，本发明的半导体激光器装置具备框体、设置在框体内并且在内部具有冷却介质通路的散热器、和直接或者间接地安装在散热器上的激光射出部，在框体的壁面设置第1贯通孔和第2贯通孔，在第1贯通孔的内侧设置具备用于向散热器供给冷却介质的流路的第1流路形成部件，在第2贯通孔的内侧设置具备用于从散热器排出冷却介质的流路的第2流路形成部件，在第1流路形成部件以及第2流路形成部件中的至少一方形成与与其相对应的框体的第1贯通孔部分或者第2贯通孔部分卡合的阶梯部。
根据该结构，向散热器的冷却介质通路供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体内部的温度上升。据此，能够实现抑制半导体激光器元件的温度上升、高可靠性且高质量的半导体激光器装置。而且，可以搭载更高输出的半导体激光器元件，此外，与此相伴，还能够实现可以射出更高输出的激光的半导体激光器装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图2是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图3是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图4是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图6是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图7是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图8是表示本发明的实施方式4所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图9是表示本发明的实施方式4所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图10是表示本发明的实施方式4所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图11是表示本发明的实施方式5所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。
图12是表示现有的半导体激光器装置的部分切去立体图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的附图中，存在对相同的构成要素标注相同的符号，所以省略说明的情况。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。如图1所示，本实施方式1的半导体激光器装置具备：射出激光的半导体激光器元件1、冷却半导体激光器元件1的散热器2、和以电绝缘状态固定设置在散热器2上的金属板3。另外，在本实施方式1中，将半导体激光器元件1直接安装在散热器2的上面，但是也可以在这二者间设置兼具导电性和热传导性的板，将半导体激光器元件1间接地安装在散热器2的上面。此外，金属丝4接合在半导体激光器元件1和金属板3上。而且，作为框体的一例而使用的大致箱形的封装5具有底面和外周侧面，上面为开口状态。
此外，本实施方式1的半导体激光器装置具备用于向封装5内部供给电力的电极板6、用于使封装5和电极板6电绝缘的绝缘部件7、和使金属板3和电极板6连接的金属部件8。而且，半导体激光器装置具备棒透镜9、透镜固定台10、光纤阵列11和光纤12。这里，棒透镜9校准从半导体激光器元件1射出的激光。透镜固定台10保持棒透镜9。光纤阵列11是为了将由棒透镜9校准的激光导出到封装5之外而将光纤捆束而形成的。光纤12用于将激光导出到封装5外部，是半导体激光器装置的输出部。此外，盖13密封封装5的上面开口部，密封部件14使封装5与盖13之间气密密封。
即，若在封装5的上面开口部外周缘安装密封部件14，并在该状态下一边挤压密封部件14的上面一边在封装5的上面开口部安装盖13，则可实现由封装5和盖13构成的框体内的气密。
而且，密封部件15用于使封装5和光纤12气密密封，也是用于实现封装5内的气密保持的部件。第1贯通孔16以及第2贯通孔17形成为在上下方向上贯通封装5的底面。
即，在散热器2内设置有冷却介质通路2a，所述第1贯通孔16和第2贯通孔17与该冷却介质通路2a联结，从所述第1贯通孔16流入的冷却介质通过冷却介质通路2a后，从第2贯通孔17向封装5外流出。
此外，第1密封部件18是用于防止冷却介质向封装5内部流出而设置的部件。该第1密封部件18在封装5的底面上设置在第1贯通孔16的外周部分，即散热器2和第1贯通孔16的结合部外周，通过散热器2，被按压向封装5侧。
同样地第2密封部件19也是用于防止冷却介质向封装5内部流出而设置的部件。该第2密封部件19在封装5的底面上设置在第2贯通孔17的外周部分，即散热器2和第2贯通孔17的结合部外周，通过散热器2，被按压向封装5侧。
对于包括如以上所构成的半导体激光器装置的半导体激光模块，说明其动作。
从半导体激光器装置的封装5通过散热器2，将半导体激光器元件1的阳极侧作为正极侧，从电极板6通过金属部件8、金属板3以及金属丝4，将半导体激光器元件1的阴极侧作为负极侧，来供给电源装置供给的电气输入。据此，向半导体激光器元件1流入电流，该电流变换为光从而射出激光。
被射出的激光通过棒透镜9被校准从而高效地射入光纤阵列11，通过光纤12被导出到封装5之外，作为半导体激光模块的输出光，被利用为固体激光器的激发光、直接用于加工的光源。
可是，在向半导体激光器元件1供给电力时，该电力被光电变换而激光振荡的同时，通过半导体激光器元件1的电阻成分，其一部分电力被消耗，还发生半导体激光器元件1本身的发热。半导体激光器元件1的温度越上升，越不能高效地将在内部流动的电流禁闭在进行光电变换的区域，所以激光振荡效率降低。此外，一旦温度上升，则要得到同一光输出所需要的电力也增加，半导体激光器元件1劣化的比例也增加，所以寿命变短。
因此，若使半导体激光器元件1高输出化，则与此相伴的电气输入也增大，所以发热量增大。
因此，在本实施方式1的半导体激光器装置中，采用了提高冷却半导体激光器元件1的散热器2的冷却能力，抑制半导体激光器元件1的温度上升的结构。即，采用了通过设置在封装5的第1贯通孔16和第2贯通孔17，直接向形成在靠近半导体激光器元件1的部分的散热器2的冷却介质通路2a内流过冷却介质，由此抑制半导体激光器元件1的温度上升的结构。
据此，散热器2的冷却能力提高，能够抑制半导体激光器元件1的温度上升，所以能够确保可靠性、质量，并且能够实现更高输出的半导体激光器装置。
即，本发明的半导体激光器装置具备：框体5、设置在框体5内并且在内部具有冷却介质通路2a的散热器2、和直接或间接地安装在散热器2上的激光射出部1。而且，在半导体激光器装置的框体5的壁面，设置有第1贯通孔16和第2贯通孔17，在框体5内的第1贯通孔16的外周配置了第1密封部件18，在第2贯通孔17的外周配置了第2密封部件19。这里，第1贯通孔16从框体5的外部向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质。第2贯通孔17从散热器2的冷却介质通路2a向框体5的外部排出冷却介质。此外，激光射出部1包含半导体激光器元件1。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为该结果，能够抑制框体5内部的温度上升。据此，能够实现抑制半导体激光器元件1的温度上升、高可靠性且高质量的半导体激光器装置。而且，可以搭载进一步高输出的半导体激光器元件1，此外，与此相伴，能够实现能够射出进一步高输出的激光的半导体激光器装置。
(实施方式2)
图2～图5是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。如图2所示，在框体、例如大致箱形的封装20中分别设置了第1流路形成部件21以及第2流路形成部件22。此外，平面部件23设置在封装20的底面侧，在分别与第1贯通孔16以及第2贯通孔17相对应的位置设置了第3贯通孔24以及第4贯通孔25。第1密封部件26设置在散热器2与第1流路形成部件21之间，防止流过第1贯通孔16以及第2贯通孔17的冷却介质向封装20内部流出。同样地，第2密封部件27设置在散热器2与第2流路形成部件22之间，防止冷却介质向封装20内部流出。第3密封部件28设置在第1流路形成部件21与第3贯通孔24之间，防止冷却介质向封装外部流出。第4密封部件29设置在第2流路形成部件22与第4贯通孔25之间，防止冷却介质向封装外部流出。
此外，第5密封部件30设置在封装20与平面部件23之间的第3密封部件28的外周，保持封装20内部的气密性。第6密封部件31设置在封装20与平面部件23之间的第4密封部件29的外周，保持封装20内部的气密性。
即，本实施方式2的半导体激光器装置具备封装20、散热器2、作为激光射出部1的半导体激光器元件1、和平面部件23。这里，散热器2设置在封装20内，在内部具有冷却介质通路2a。半导体激光器元件1直接或间接地安装在散热器2上，平面部件23设置在构成封装20的底面外。
此外，在与平面部件23相对置的封装20的壁面设置第1贯通孔16和第2贯通孔17。在第1贯通孔16的内侧设置有圆筒状的第1流路形成部件21，第1流路形成部件21具有用于向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质的流路。在第2贯通孔17的内侧设置有第2流路形成部件22，第2流路形成部件22具备用于从散热器2的冷却介质通路2a排出冷却介质的流路。
而且，在平面部件23的与第1流路形成部件21相对应的位置，设置有用于向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质的第3贯通孔24。此外，在平面部件23的与第2流路形成部件22相对应的位置，同样设置有用于从散热器2的冷却介质通路2a排出冷却介质的第4贯通孔25。
即，本发明的半导体激光器装置具备：框体20、设置在框体20内并且在内部具有冷却介质通路的散热器2、直接或间接地安装在散热器上的激光射出部1、和设置在构成框体20的一个壁面外的平面部件23。
而且，在与平面部件23相对置的框体20的壁面，设置有第1贯通孔16和第2贯通孔17。在第1贯通孔16的内侧设置有第1流路形成部件21。在第2贯通孔17的内侧设置有第2流路形成部件22。这里，第1流路形成部件21具备用于向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质的流路。第2流路形成部件22具备用于从散热器2的冷却介质通路2a排出冷却介质的流路。
此外，在平面部件23的与第1流路形成部件21相对应的位置，设置有用于向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质的第3贯通孔24。在平面部件23的与第2流路形成部件22相对应的位置，设置有用于从散热器2的冷却介质通路2a排出冷却介质的第4贯通孔25。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体20内部的温度上升。据此，能够实现抑制半导体激光器元件1的温度上升、高可靠性且高质量的半导体激光器装置。此外，可以搭载进一步高输出的半导体激光器元件1，此外，与此相伴，能够实现可以输出进一步高输出的激光的半导体激光器装置。
以下，对于本实施方式2的半导体激光器装置的特征点，与实施方式1的半导体激光器装置相比较来进行说明。
在使用图1所示的实施方式1所示那样的结构的情况下，为了向散热器2供给冷却介质，向封装5中的第1贯通孔16以及第2贯通孔17流入冷却介质。与此同时，为了向半导体激光器元件1的阳极侧供给电力，封装5的材料，一般使用对耐蚀性、导电性都优异的铜或者铜合金实施了镀金的材料。
但是，铜作为材料价格较高，并且除了难以廉价地进行量产加工之外，实施镀金，成本进一步上升。
因此，在本实施方式2的半导体激光器装置中，对于流过冷却介质的第1流路形成部件21、第2流路形成部件22以及平面部件23，使用耐蚀性高但导电性低的部件，例如不锈钢、树脂部件。另一方面，对于不与冷却介质接触的封装20，使用耐蚀性低而导电性高的部件，例如铝合金。
此外，不锈钢、树脂、铝合金可以容易地利用模具或压铸(die-casting)、蜡模铸造法(lost wax process)等的铸件来制作，能够通过量产化来大幅降低加工成本。此外，可以通过密封部件26、27、28、29防止冷却介质的流出，通过密封部件30、31确保封装20内部的气密性。
另外，用于确保封装20内部的气密性的密封部件30、31，可以如图3所示的密封部件32、33那样，是设置在散热器2和封装20之间的构造。即，可以在密封部件27、28的外周设置密封部件30、31。
即，本发明的半导体激光器装置采用如下结构：设置第1密封部件26、第2密封部件27、第3密封部件28和第4密封部件29，在框体20与平面部件23之间的第3密封部件28的外周设置第5密封部件30，在框体20与平面部件23之间的第4密封部件29的外周设置第6密封部件31。这里，第1密封部件26设置在散热器2和第1流路形成部件21的结合部外周。第2密封部件27设置在散热器2和第2流路形成部件22的结合部外周。第3密封部件28设置在平面部件23和第1流路形成部件21的结合部外周。第4密封部件29设置在平面部件23和第2流路形成部件22的结合部外周。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为该结果，能够抑制框体20内部的温度上升。而且，通过双重设置密封部件，能够防止冷却介质的流出，并且确保封装20内部的气密性。
此外，本发明的半导体激光器装置采用如下结构：设置第1密封部件26、第2密封部件27、第3密封部件28和第4密封部件29，在框体20和散热器2之间的第1密封部件26的外周设置第5密封部件32，在框体20和散热器2之间的第2密封部件27的外周设置第6密封部件33。这里，第1密封部件26设置在散热器2和第1流路形成部件21的结合部外周。第2密封部件27设置在散热器2和第2流路形成部件22的结合部外周。第3密封部件28设置在平面部件23和第1流路形成部件21的结合部外周。第4密封部件29设置在平面部件23和第2流路形成部件22的结合部外周。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体20内部的温度上升。而且，通过双重设置密封部件，能够防止冷却介质的流出，并且确保封装20内部的气密性。
此外，采用如下结构：框体20由以铝为主成分的金属形成，第1流路形成部件21、第2流路形成部件22以及平面部件23由耐蚀性比铝优异的部件形成。
根据该结构，形成流入或者流出冷却介质的通路的第1流路形成部件21、第2流路形成部件22以及平面部件23不会被腐蚀，所以可以用冷却介质高效地冷却半导体激光器元件1，抑制温度上升。
此外，第1流路形成部件21、第2流路形成部件22以及平面部件23构成为由不锈钢或者树脂形成。
根据该结构，可以容易地用模具以及压铸、蜡模铸造法等的铸件制作第1流路形成部件21、第2流路形成部件22以及平面部件23，通过量产化从而能够大幅地降低加工成本。
此外，如图4所示，本实施方式2的半导体激光器装置还可以构成为将用于确保封装20内部的气密性的第5密封部件34按照同时包围第3密封部件28以及第4密封部件29的方式设置在封装20和平面部件23之间。即，本发明的半导体激光器装置构成为设置第1密封部件26、第2密封部件27、第3密封部件28和第4密封部件29，在框体20和散热器2之间设置包围第1密封部件26以及第2密封部件27的第5密封部件34。这里，第1密封部件26设置在散热器2和第1流路形成部件21的结合部外周。第2密封部件27设置在散热器2和第2流路形成部件22的结合部外周。第3密封部件28设置在平面部件23和第1流路形成部件21的结合部外周。第4密封部件29设置在平面部件23和第2流路形成部件22的结合部外周。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体20内部的温度上升。而且，通过双重设置密封部件，能够防止冷却介质的流出，并且确保封装20内部的气密性。
进而，如图5所示，本实施方式2的半导体激光器装置还可以构成为将用于确保封装20内部的气密性的第5密封部件35按照同时包围第1密封部件26以及第2密封部件27的方式设置在散热器2和封装20之间。即，本发明的半导体激光器装置构成为设置第1密封部件26、第2密封部件27、第3密封部件28和第4密封部件29，在框体20和平面部件23之间设置包围第3密封部件28以及所述第4密封部件29的第5密封部件35。这里，第1密封部件26设置在散热器2和第1流路形成部件21的结合部外周。第2密封部件27设置在散热器2和第2流路形成部件22的结合部外周。第3密封部件28设置在平面部件23和第1流路形成部件21的结合部外周。第4密封部件29设置在平面部件23和第2流路形成部件22的结合部外周。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为该结果，能够抑制框体20内部的温度上升。而且，通过双重设置密封部件，能够防止冷却介质的流出，并且确保封装20内部的气密性。
如以上那样，根据本实施方式2的半导体激光器装置，使用耐蚀性高的部件来构成第1流路形成部件21、第2流路形成部件22以及平面部件23，使用导电性高的部件来构成封装20。根据该结构，将适用于各自的用途的不同的材质的部件用于所需的部分。据此，作为材料也变得廉价，量产加工变得简单。因此，因为能够相应地低价格化，所以能够确保包括半导体激光器装置的半导体激光模块的可靠性、质量，并且使成本降低。
此外，向散热器的冷却介质通路供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为该结果，能够抑制框体内部的温度上升。而且，通过双重设置密封部件，能够防止冷却介质的流出，并且确保封装内部的气密性。
(实施方式3)
图6、图7是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。如图6所示，本实施方式3的半导体激光器装置的第1密封部件36设置在散热器2、第1流路形成部件21以及封装20之间，防止向封装20内部流出冷却介质并且保持封装20内部的气密性。此外，同样地，第2密封部件37设置在散热器2、第2流路形成部件22以及封装20之间，防止向封装20内部流出冷却介质并且保持封装20内部的气密性。
即，本实施方式3的半导体激光器装置，在封装20、散热器2以及第1流路形成部件21之间设置第1密封部件36，在封装20、散热器2以及第2流路形成部件22之间设置第2密封部件37。而且，本实施方式3的半导体激光器装置在平面部件23和第1流路形成部件21的结合部外周设置第3密封部件28，在平面部件23和第2流路形成部件22的结合部外周设置第4密封部件29，确保封装20的气密性的密封部件的构造与实施方式2不同。
具体而言，在使用实施方式2所示那样的半导体激光器装置的结构时，为了确保封装20内部的气密性，需要下述任一种密封部件。即，需要图2所示的第5密封部件30以及第6密封部件31、图3所示的第5密封部件32以及第6密封部件33、图4所示的第5密封部件34、图5所示的第5密封部件35。
因此，本实施方式3的半导体激光器装置构成为通过第1密封部件36密封散热器2、封装20以及第1流路形成部件21之间，并且通过第2密封部件37密封散热器2、封装20以及第2流路形成部件22之间。即，本发明的半导体激光器装置在框体20、散热器2以及第1流路形成部件21之间设置第1密封部件36，在框体20、散热器2以及第2流路形成部件22之间设置第2密封部件37。而且，本发明的半导体激光器装置构成为在平面部件23和第1流路形成部件21的结合部外周设置第3密封部件28，在平面部件23和第2流路形成部件22的结合部外周设置第4密封部件29。
根据该结构，能够同时具有至少由密封部件36、37防止冷却介质的流出和确保封装20内部的气密性的功能。
另外，也可以如图7所示的半导体激光器装置那样，是将用于防止冷却介质的流出和确保封装20内部的气密性的第3密封部件38以及第4密封部件39分别设置在平面部件23、封装20以及第1流路形成部件21或者第2流路形成部件22之间的构造。即，本发明的半导体激光器装置构成为设置第1密封部件26和第2密封部件27，在框体20、平面部件23以及第1流路形成部件21之间设置第3密封部件38，在框体20、平面部件23以及第2流路形成部件22之间设置第4密封部件39。这里，第1密封部件26设置在散热器2和第1流路形成部件21的结合部外周。第2密封部件27设置在散热器2和第2流路形成部件22的结合部外周。
根据该结构，能够同时具有至少由密封部件38、39防止冷却介质的流出和确保封装20内部的气密性的功能。
如以上那样，若使用本实施方式3的半导体激光器装置，不需要使用仅用于确保封装20内部的气密性而使用的密封部件30、31、密封部件32、33、或者密封部件34、35。而且，也不需要保持密封部件30、31、密封部件32、33、或者密封部件34、35的构造，所以能够相应地廉价化，所以能够更廉价地制作半导体激光器装置。
(实施方式4)
图8、图9、图10是表示本发明的实施方式4所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。图8所示的本实施方式4的半导体激光器装置具备大致箱形的封装40、设置在封装40的第1流路形成部件41、设置在封装40的第2流路形成部件42、第1密封部件43、第2密封部件44、第3密封部件45、和第4密封部件46。这里，第1密封部件43设置在散热器2和第1流路形成部件41之间，是用于不使冷却介质向封装40内部流出的密封部件。第2密封部件44设置在散热器2和第2流路形成部件42之间，是用于不使冷却介质向所述封装40内部流出的密封部件。此外，第3密封部件45设置在封装40和第1流路形成部件41之间，是用于保持封装40内部的气密性的密封部件。第4密封部件46设置在封装40和第2流路形成部件42之间，是用于保持封装40内部的气密性的密封部件。
即，本实施方式4的半导体激光器装置具备：框体，例如封装40；设置在封装40内，并且在内部具有冷却介质通路的散热器2；以及直接或者间接地安装在散热器2上的激光射出部，例如半导体激光器元件1；其中，在封装40的壁面设置有第1贯通孔16和第2贯通孔17。在第1贯通孔16的内侧设置具备用于向散热器2供给冷却介质的流路的第1流路形成部件41，在第2贯通孔17的内侧设置具备用于从散热器2排出冷却介质的流路的第2流路形成部件42。而且，本实施方式4的半导体激光器装置构成为：在第1流路形成部件41以及第2流路形成部件42中的至少一方形成了与与其相对应的封装40的第1贯通孔16部分或者第2贯通孔17部分相卡合的阶梯部16a、17a。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体40内部的温度上升。而且，通过设置阶梯部16a、17a和密封部件，能够如后所述地防止冷却介质的流出，能够确保框体40内部的气密性。
以下，对于本实施方式4的半导体激光器装置的特征点，进行具体地说明。在半导体激光器装置中，若采用如实施方式2、3所示那样的圆筒状的流路形成部件21、22，则为了防止流路形成部件21、22从框体20的脱离，需要对其进行支撑的平面部件23。与此同时，在平面部件23，还需要用于确保封装20内部的气密性的密封构造。
因此，在本实施方式4的半导体激光器装置中，在流路形成部件41、42的至少一方，形成了与与其相对应的封装40的贯通孔16、17的部分相卡合的如图8所示那样的向外张开的阶梯部41a、42a。当然，在贯通孔16、17部分也形成了流路形成部件41、42的阶梯部41a、42a卡合的向外张开的阶梯部16a、17a。据此，流路形成部件41、42不会从封装40的贯通孔16、17脱离，该阶梯部41a、42a与阶梯部16a、17a相卡合。
此外，通过在封装40与各个流路形成部件41、42之间设置用于确保封装40内部的气密性的密封部件45、46，从而不需要平面部件23。据此，能够廉价地制作半导体激光器装置。
此外，框体40由以铝为主成分的金属形成，第1流路形成部件41和第2流路形成部件42由耐蚀性比铝优越的部件形成。
根据该结构，形成了冷却介质流入或者流出的通路的第1流路形成部件41、第2流路形成部件42不会被腐蚀，所以能够高效地利用冷却介质冷却半导体激光器元件1，抑制温度上升。
此外，采用第1流路形成部件41以及第2流路形成部件42由不锈钢或者树脂形成的结构。根据该结构，能够容易地利用模具或压铸、蜡模铸造法等的铸件来制作第1流路形成部件41以及第2流路形成部件42，通过量产化能够大幅地使加工成本降低。
另外，也可以如图9所示的半导体激光器装置的密封部件47、48那样，采用分别在流路形成部件41、42的周围的散热器2和封装40之间设置用于确保封装40内部的气密性的密封部件45、46的构造。
本发明的半导体激光器装置采用如下结构：在散热器2和第1流路形成部件41的结合部外周设置第1密封部件43，在散热器2和第2流路形成部件42的结合部外周设置第2密封部件44，在第1密封部件43的外周设置第3密封部件47，在第2密封部件44的外周设置第4密封部件48。另外，第1密封部件43以及第2密封部件44也可以被配置在框体40和散热器2之间。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体40内部的温度上升。而且，通过设置阶梯部16a、17a和密封部件，能够防止冷却介质的流出，确保框体40内部的气密性。而且，不需要配置平面部件23，能够廉价地制作半导体激光器装置。
另外，如图10所示，本实施方式4的半导体激光器装置也可以采用按照包围流路形成部件41、42的方式在散热器2和封装40之间设置用于确保封装40内部的气密性的第5密封部件49的构造。
即，本发明的半导体激光器装置构成为设置第1密封部件43和第2密封部件44，在框体40和散热器2之间设置包围第1密封部件43以及第2密封部件44的第5密封部件49。这里，第1密封部件43设置在散热器2和第1流路形成部件41的结合部外周。第2密封部件44设置在散热器2和第2流路形成部件42的结合部外周。
根据该结构，向散热器2的冷却介质通路2a供给冷却介质，能够高效地对其进行冷却，作为其结果，能够抑制框体40内部的温度上升。而且，通过设置阶梯部16a、17a和密封部件，能够防止冷却介质的流出，确保框体40内部的气密性。与此同时，不需要配置平面部件23，能够廉价地制作半导体激光器装置。
如上所述，根据本实施方式4的半导体激光器装置，不需要配置用于支撑流路形成部件41、42并且确保封装40内部的气密性而具备的平面部件23，能够相应地廉价化。据此，能够更廉价地制作半导体激光器装置。
(实施方式5)
图11是表示本发明的实施方式5所涉及的半导体激光器装置的部分切去立体图。在图11所示的半导体激光器装置中，第1密封部件50设置在散热器2、第1流路形成部件41以及封装40之间。第2密封部件51设置在散热器2、第2流路形成部件42以及封装40之间。而且，密封部件50、51防止冷却介质向封装40内部流出并且确保封装40内部的气密性。
本实施方式5的半导体激光器装置与实施方式4不同的点在于，采用不需要仅用于确保封装40的气密性而使用的密封部件45、46、密封部件47、48或者密封部件49的结构。
在采用实施方式4所示那样的半导体激光器装置的结构的情况下，为了确保封装40内部的气密性，需要在图8、图9、图10所示的给定位置配置密封部件45、46、密封部件47、48、或者密封部件49。
因此，本实施方式5的半导体激光器装置采用通过第1密封部件50来密封散热器2、封装40以及第1流路形成部件41之间，并且通过第2密封部件51来密封散热器2、封装40以及第2流路形成部件42之间的结构。
即，本发明的半导体激光器装置采用在框体40、散热器2以及第1流路形成部件41之间设置第1密封部件50，在框体40、散热器2以及第2流路形成部件42之间设置第2密封部件51的结构。
根据该结构，通过分别在第1贯通孔16以及第2贯通孔17配置一个密封部件50、51，从而同时具有防止冷却介质的流出和确保封装40内部的气密性的功能。
如上所述，根据本实施方式5的半导体激光器装置，不需要仅用于确保封装40内部的气密性而使用的密封部件45、46、密封部件47、48、或者密封部件49。与此同时，也不需要保持密封部件45、46、密封部件47、48、或者密封部件49的构造，所以能够相应廉价化，所以能够更廉价地制作半导体装置。
另外，在实施方式1～5中，本发明的半导体激光器装置的冷却介质通路不局限于图1～图11所示的方向，既可以是与该方向垂直的方向，也可以是多个冷却介质通路正交或者交叉。此外，若该冷却介质通路的至少一部分形成在激光发光部的正下方附近，则能够高效地提高半导体激光器装置的冷却能力，实现激光输出的高输出化。
产业上的可利用性
本发明的半导体激光器装置具备对框体内部的散热器直接流过冷却介质提高冷却能力的构造。因此，在能够确保可靠性、质量的同时，能够搭载更高输出的半导体激光器元件。因此，对于将半导体激光直接使用于加工的激光器装置、将半导体激光作为激发光的激光器装置等是有用的。
符号说明
1半导体激光器元件(激光射出部)
2散热器
2a冷却介质通路
3金属板
4金属丝
5、20、40封装(框体)
6电极板
7绝缘部件
8金属部件
9棒透镜
10透镜固定台
11光纤阵列
12光纤
13盖
14、15密封部件
16第1贯通孔
16a、17a、41a、42a阶梯部
17第2贯通孔
18、26、36、43、50第1密封部件
19、27、37、44、51第2密封部件
21、41第1流路形成部件
22、42第2流路形成部件
23平面部件
24第3贯通孔
25第4贯通孔
28、38、45、47第3密封部件
29、39、46、48第4密封部件
30、32、34、35、49第5密封部件
31、33第6密封部件
Claims (16)
1.一种半导体激光器装置，具备框体、设置在所述框体内并且在内部具有冷却介质通路的散热器、直接或者间接地安装在所述散热器上的激光射出部、和设置在构成所述框体的一个壁面外的平面部件，
在与所述平面部件相对置的所述框体的所述壁面设置第1贯通孔和第2贯通孔，在所述第1贯通孔的内侧设置具备用于向所述散热器的所述冷却介质通路供给冷却介质的流路的第1流路形成部件，在所述第2贯通孔的内侧设置具备用于从所述散热器的所述冷却介质通路排出冷却介质的流路的第2流路形成部件，在所述平面部件的与所述第1流路形成部件相对应的位置上，设置用于向所述散热器的所述冷却介质通路供给冷却介质的第3贯通孔，在所述平面部件的与所述第2流路形成部件相对应的位置上，设置用于从所述散热器的所述冷却介质通路排出冷却介质的第4贯通孔。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器装置，其中，
所述框体由以铝为主成分的金属形成，所述第1流路形成部件、所述第2流路形成部件以及所述平面部件由耐蚀性比铝优异的部件形成。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器装置，其中，
所述第1流路形成部件、所述第2流路形成部件以及所述平面部件由不锈钢或者树脂形成。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述散热器和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第1密封部件，在所述散热器和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第2密封部件，在所述平面部件和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第3密封部件，在所述平面部件和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第4密封部件，在所述框体和所述平面部件之间的所述第3密封部件的外周设置第5密封部件，在所述框体和所述平面部件之间的所述第4密封部件的外周设置第6密封部件。
5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述散热器和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第1密封部件，在所述散热器和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第2密封部件，在所述平面部件和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第3密封部件，在所述平面部件和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第4密封部件，在所述框体和所述散热器之间的所述第1密封部件的外周设置第5密封部件，在所述框体和所述散热器之间的所述第2密封部件的外周设置第6密封部件。
6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述散热器和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第1密封部件，在所述散热器和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第2密封部件，在所述平面部件和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第3密封部件，在所述平面部件和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第4密封部件，在所述框体和所述散热器之间设置包围所述第1密封部件以及所述第2密封部件的第5密封部件。
7.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述散热器和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第1密封部件，在所述散热器和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第2密封部件，在所述平面部件和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第3密封部件，在所述平面部件和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第4密封部件，在所述框体和所述平面部件之间设置包围所述第3密封部件以及所述第4密封部件的第5密封部件。
8.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述框体、所述散热器以及第1流路形成部件之间设置第1密封部件，在所述框体、所述散热器以及所述第2流路形成部件之间设置第2密封部件，在所述平面部件和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第3密封部件，在所述平面部件和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第4密封部件。
9.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述散热器和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第1密封部件，在所述散热器和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第2密封部件，在所述框体、所述平面部件以及所述第1流路形成部件之间设置第3密封部件，在所述框体、所述平面部件以及所述第2流路形成部件之间设置第4密封部件。
10.一种半导体激光器装置，具备框体、设置在所述框体内并且在内部具有冷却介质通路的散热器、和直接或者间接地安装在所述散热器上的激光射出部，
在所述框体的壁面设置第1贯通孔和第2贯通孔，在所述第1贯通孔的内侧设置具备用于向所述散热器供给冷却介质的流路的第1流路形成部件，在所述第2贯通孔的内侧设置具备用于从所述散热器排出冷却介质的流路的第2流路形成部件，在所述第1流路形成部件以及所述第2流路形成部件中的至少一方形成与与其相对应的所述框体的所述第1贯通孔部分或者所述第2贯通孔部分卡合的阶梯部。
11.根据权利要求10所述的半导体激光器装置，其中，
所述框体由以铝为主成分的金属形成，所述第1流路形成部件和所述第2流路形成部件由耐蚀性比铝优异的部件形成。
12.根据权利要求11所述的半导体激光器装置，其中，
所述第1流路形成部件以及所述第2流路形成部件由不锈钢或者树脂形成。
13.根据权利要求10～12中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述散热器和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第1密封部件，在所述散热器和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第2密封部件，在所述第1密封部件的外周设置第3密封部件，在所述第2密封部件外周设置第4密封部件。
14.根据权利要求10～12中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述散热器和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第1密封部件，在所述散热器和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第2密封部件，在所述框体和所述散热器之间的所述第1密封部件的外周设置第3密封部件，在所述框体和所述散热器之间的所述第2密封部件的外周设置第4密封部件。
15.根据权利要求10～12中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述散热器和所述第1流路形成部件的结合部外周设置第1密封部件，在所述散热器和所述第2流路形成部件的结合部外周设置第2密封部件，在所述框体和所述散热器之间设置包围所述第1密封部件以及所述第2密封部件的第5密封部件。
16.根据权利要求10～12中的任意一项所述的半导体激光器装置，其中，
在所述框体、所述散热器以及所述第1流路形成部件之间设置第1密封部件，在所述框体、所述散热器以及所述第2流路形成部件之间设置第2密封部件。
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