CN104852274B - 半导体激光光源 - Google Patents

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Abstract

一种半导体激光光源，其目的在于，能够实现装置的小型化并发出高输出而且散斑噪声少的激光。作为解决手段，半导体激光光源(10)具有：半导体激光器块体(2)，其具有多个面并安装于作为支承基座的管座(1)；以及多个半导体激光器芯片(3)，其分别射出不同波长的激光，各个半导体激光器芯片(3)分别安装于半导体激光器块体(2)的各个面。

Description

半导体激光光源
技术领域
本发明涉及使用半导体激光器的光源。
背景技术
作为照明装置及显示装置的光源，使用半导体激光器(LD)或者发光二极管(LED)等半导体发光元件来取代寿命较短的灯。作为这种用途，使用与所谓光的三原色的红色、绿色及蓝色这三种颜色对应的发光元件。
一直以来使用的灯的光在提高照度方面是有极限的，越是大型画面，屏幕上的照度越暗。但是，激光具有指向性高、干涉性高和能量密度高的特性，因而将多个激光合在一起，能够得到较高的照度。可是，在如激光那样的具有相干性的光到达屏幕时，会看到被称为散斑噪声的闪烁发光的斑点图案，导致观看屏幕的人感觉不舒服。该散斑噪声是由于激光的特点即干涉效应而出现的，成为降低照明及显示影像的质量的原因。
因此，尤其在半导体激光器被用于光源的情况下，强烈要求高输出化和降低散斑噪声。
为了发出高输出的激光并且降低散斑噪声，过去的半导体激光光源在两个半导体二极管阵列中分别具有多个激光发光点即活性区域，各半导体二极管阵列成为发出不同特性的多个激光光束(激光)的多重光束型二极管激光器阵列。通过增加活性区域，能够发出多个激光，通过将这些激光合在一起，能够实现高输出化和多波长化(例如，参照专利文献1)。
另外，另一半导体激光光源利用将来自多个半导体激光器的光光耦合于光纤的光纤耦合方法，发出高亮度且高输出的激光(例如，参照专利文献2)。
另外，另一半导体激光光源通过从具有多个发光点的半导体激光器阵列射出不同波长的激光，来降低散斑噪声(例如，参照专利文献3)。
专利文献
【专利文献1】日本特开平7－211991号公报
【专利文献2】日本特开2011－243717号公报
【专利文献3】日本特开2009－111230号公报
但是，在专利文献1记载的技术中，考虑到热阻，需要在半导体激光器块体上安装具有激光发光点即活性区域的半导体激光器芯片，为了增加活性区域来发出多个激光，必须增大半导体激光器芯片的宽度。在将半导体激光器块体规定为某个规定大小的情况下，在半导体激光器块体上能够安装的活性区域的数量是有极限的。虽然如果增大半导体激光器块体，则能够安装的活性区域的数量会增加，但是存在半导体激光光源的整体构造变大的问题。
另外，在专利文献2记载的技术中，通过使用光纤耦合将来自多个半导体激光器阵列的激光光束会聚，发出高输出的激光。但是，由于针对一个半导体激光器块体安装了具有发出激光的发光发射器的一个半导体激光器阵列，因而为了发出高输出的激光，需要增加半导体激光器块体。虽然随着半导体激光器块体的增加能够发出高输出的激光，但是存在半导体激光光源体积变大的问题。
另外，在专利文献3记载的技术中，由于针对一个散热器(半导体激光器块体)安装了具有多个发光点的一个半导体激光器阵列，因而为了发出更高输出的激光，需要增加半导体激光器块体。虽然随着半导体激光器块体的增加能够发出高输出的激光，但是存在半导体激光光源体积变大的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够实现装置的小型化并发出高输出且散斑噪声少的激光的半导体激光光源。
本发明的半导体激光光源具有：块体，其具有多个面并安装于支承基座；以及多个半导体激光器芯片，其分别射出不同波长的激光，各个所述半导体激光器芯片分别安装于所述块体的各个面。
根据本发明，各个半导体激光器芯片分别安装在块体的各个面上，因而无需追加部件，即可利用最小限度的部件数目来实现高输出化并可降低散斑噪声的半导体激光光源。这种半导体激光光源能够利用最小限度的部件数目来实现，因而能够实现装置的小型化。
附图说明
图1是实施方式1的半导体激光光源的立体图。
图2是实施方式1的半导体激光光源的剖面图。
图3是实施方式2的半导体激光光源的立体图。
图4是示出在实施方式2的半导体激光光源中，将LD芯片的角部定位在LD块体的角部的状态的立体图。
图5是实施方式3的半导体激光光源的立体图。
图6是示出在实施方式3的半导体激光光源中，将LD芯片的角部定位在LD块体的角部的状态的立体图。
图7是实施方式3的变形例1的半导体激光光源的立体图。
图8是实施方式3的变形例2的半导体激光光源的立体图。
图9是实施方式3的变形例3的半导体激光光源的立体图。
标号说明
1 管座；2LD块体；3LD芯片；4LD块体；4a 主体部；4b 突出部；4c 突出部；4d 角部；5LD块体；5b 角部；6LD块体；6b 角部；7LD块体；7b 角部；8LD块体；8b 角部；10 半导体激光光源；20 半导体激光光源；30 半导体激光光源；40 半导体激光光源；50 半导体激光光源；60 半导体激光光源。
具体实施方式
<实施方式1>
下面，使用附图说明本发明的实施方式1。图1是实施方式1的半导体激光光源10的立体图，图2是实施方式1的半导体激光光源10的剖面图。
如图1和图2所示，半导体激光光源10具有管座1(支承基座)、用于安装半导体激光器芯片的块体即半导体激光器块体(以下称为“LD块体”)2、和多个(例如两个)半导体激光器芯片(以下称为“LD芯片”)3。另外，对LD芯片3提供电流的电极与本发明没有直接关系，因而省略。
LD块体2例如使利用金属形成为长方体状。即，LD块体2具有多个(6个)面。通过将LD块体2的下表面固定在管座1的上表面上，LD块体2被安装在管座1上。LD块体2的各个面形成为能够安装LD芯片3的尺寸。即，LD块体2的各个面形成为大于LD芯片3的底面的尺寸。
多个LD芯片3分别射出不同波长的激光。半导体激光光源10的基本结构为如下这样的构造：在管座1的上表面安装一个LD块体2，在LD块体2的外侧的面(侧面)安装多个LD芯片3。在图1和图2中，在LD块体2的侧面分别安装有两个LD芯片3。另外，多个LD芯片3能够安装在LD块体2的下表面和上表面以外的4个面上。
在过去的半导体激光光源中，将作为激光发光点的一个LD芯片安装在一个LD块体上，因而采用增加LD块体的表面积或者数量的方法，作为利用激光的特性将各激光合在一起来发出高输出的激光的手段。该方法存在半导体激光光源变大、装置整体的重量也增加的问题。
相对于上述的过去的半导体激光光源，实施方式1的半导体激光光源10形成为如下这样的构造：通过在一个LD块体2安装分别射出不同波长的激光的多个LD芯片3，并使各激光会聚，能够利用小型的装置发出更高输出的激光。
另外，半导体激光光源10将多个不同波长的激光合在一起，因而成为能够发出不仅高输出而且也能得到降低散斑噪声效果的激光的构造。
因此，在半导体激光光源10中，通过在一个LD块体2的侧面安装发出不同波长的激光的多个LD芯片3，其结果是，半导体激光光源10不需追加LD块体2，即可发出高输出的激光，而且能够降低散斑噪声。
如上所述，在实施方式1的半导体激光光源10中，各LD芯片3分别安装在LD块体2的各个面上，因而无需追加部件，即可利用最小限度的部件数目来实现能够达到高输出化和降低散斑噪声的半导体激光光源10。这种半导体激光光源10能够利用最小限度的部件数目实现，因而能够实现装置的小型化，并且也能够实现制造成本的削减。另外，由于能够利用最小限度的部件数目实现，装置的构造不复杂，因而也能够实现半导体激光光源10的成品率的提高。
LD块体2形成为长方体状，因而能够在LD块体2的6个面中被安装于管座1的下表面和上表面以外的4个面上安装LD芯片3。由此，能够在LD块体2的最多4个面上安装LD芯片3，因而能够进一步实现高输出化和散斑噪声的降低。
另外，图1所示的LD块体2的形状(长方体状)只是一个例子，只要是能够安装多个LD芯片3的LD块体的构造，则即使是长方体以外的形状，也能够得到相同的效果。
<实施方式2>
下面，说明实施方式2的半导体激光光源20。图3是实施方式2的半导体激光光源20的立体图，图4是表示在实施方式2的半导体激光光源20中，将LD芯片3的角部定位在LD块体4的角部4d的状态的立体图。另外，在实施方式2中，对与在实施方式1中说明的要素相同的构成要素，标注相同的标号并省略说明。
如图3所示，半导体激光光源20具有管座1、被安装在管座1上的LD块体4、和多个(例如两个)LD芯片3。LD块体4形成为在俯视观察时呈I字状，具有主体部4a、突出部4b、4c。主体部4a形成为长方体状，主体部4a的宽度例如小于实施方式1的LD块体2的宽度。并且，主体部4a具有能够安装LD芯片3的多个面。
突出部4b、4c从主体部4a的长度方向的两端部分别向侧方突出。在LD块体4中，在主体部4a和突出部4b的边界部形成有两个角部4d，在主体部4a和突出部4c的边界部形成有两个角部4d。LD芯片3形成为长方体状，LD块体4的角部4d形成为能够与LD芯片3的角部抵接的形状。
半导体激光光源20的基本结构为如下这样的构造：在管座1的上表面安装一个LD块体4，在LD块体4的主体部4a的外侧的面(侧面)上安装多个LD芯片3。
半导体激光光源通过缩短相邻的LD芯片的配置间隔，能够进一步提高光利用效率，发出高输出的激光。在实施方式1的LD块体2中，在为了缩短相邻的LD芯片3的配置间隔而减小LD块体2的宽度的情况下，有可能产生在LD块体2的下表面与管座1接合之前LD块体2倾斜或倾倒的问题。
如图3所示，半导体激光光源20形成为具有突出部4b、4c的构造，突出部4b、4c从LD块体4的主体部4a的长度方向的两端部分别向侧方突出，以便使实施方式2的LD块体4不会倾斜或倾倒。在实施方式2中同样，多个LD芯片3射出不同波长的激光，由此半导体激光光源20得到多种波长的激光，能够发出高输出且散斑噪声少的激光光束。
另外，半导体激光光源需要进行与用于将来自LD芯片3的激光会聚的透镜及光纤的精密的调心，通过精密地决定作为调心基准的发光点位置即LD芯片3的位置，来限定调心的范围，得到使得调心容易进行，甚至根据情况可能不需要调心的效果。在实施方式2中，如图4所示，通过设置突出部4b、4c，使得容易将LD芯片3的角部定位于LD块体4的角部4d，能够精密地决定作为调心基准的发光点位置。
另外，LD芯片3是精密的部件，在制造半导体激光光源20的工序中，在将LD芯片3安装在LD块体4的主体部4a的侧面的情况下，即使是主体部4a的宽度小，作业者也能够抓住突出部4b、4c。由此，作业者不需触及LD芯片3即可操作LD块体4。
如上所述，在实施方式2的半导体激光光源20中，LD块体4具有主体部4a和突出部4b、4c，该主体部4a具有能够安装LD芯片3的多个面，该突出部4b、4c从主体部4a的长度方向的两端部向侧方突出。因此，在以发出高输出的激光为目的缩短相邻的LD芯片3的配置间隔而减小了主体部4a的宽度的情况下，也能够防止LD块体4倾斜或倾倒。
LD块体4在主体部4a与突出部4b、4c的边界部设置能够与LD芯片3的角部抵接的角部4d，因而能够容易调心，在制造工序中，作业者不需触及LD芯片3即可操作LD块体4。
另外，突出部4b、4c的形状不限定于图3和图4所示的形状，只要是能够支承主体部4a的形状且能够在主体部4a与突出部4b、4c的边界部形成角部4d即可。
<实施方式3>
下面，说明实施方式3的半导体激光光源30。图5是实施方式3的半导体激光光源30的立体图，图6是示出在实施方式3的半导体激光光源30中，将LD芯片3的角部定位在LD块体5的角部5d的状态的立体图。另外，在实施方式3中，对与在实施方式1及2中说明的要素相同的构成要素，标注相同的标号并省略说明。
半导体激光光源30具有管座1、被安装在管座1上的LD块体5、和多个(例如两个)LD芯片3。LD块体5具有上方敞开的开口部5a，开口部5a是通过对长方体状的LD块体进行镗削加工而形成的。开口部5a形成为在俯视观察时呈矩形状。
半导体激光光源30的基本结构为如下这样的构造：在管座1的上表面安装被镗削加工而成的一个LD块体5，在由开口部5a形成的LD块体5的内侧的面上安装多个LD芯片3。在LD块体5的内侧形成有4个面，4个面形成为分别能够安装多个LD芯片3。
为了进一步提高光利用效率发出高输出的激光，在被镗削加工而成的LD块体5的内侧的面上安装LD芯片3，在相邻的LD芯片3之间不配置LD块体5，因而能够进一步缩短相邻的LD芯片3的配置间隔。并且，LD块体5的宽度是能够支承自身的尺寸，因而不会产生在LD块体5的下表面与管座1接合之前LD块体5倾斜或倾倒的问题。
在实施方式3中同样，多个LD芯片3射出不同波长的激光，由此半导体激光光源30得到多波长的激光，能够发出更高输出且散斑噪声低的激光。
另外，在进行与用于将来自LD芯片3的激光会聚的透镜及光纤的调心定位时，如图6所示，容易将LD芯片3的角部定位于LD块体5的角部5b，与实施方式2的情况一样，能够精密地决定作为调心基准的发光点位置。
另外，通过在制造半导体激光光源的工序中使用LD块体5，作业者能够抓住LD块体5的侧部，因而与实施方式2的情况一样，不需触及LD芯片3即可操作LD块体5。
如上所述，在实施方式3的半导体激光光源30中，LD块体5形成为上方敞开的状态，而且具有能够在内侧安装LD芯片3的至少3个面。因此，能够在一个LD块体5安装多个LD芯片3，并且能够进一步缩短相邻的LD芯片3的配置间隔。由此，能够实现发出更加高输出的激光、而且能够进一步降低散斑噪声的半导体激光光源30。
LD块体5在内侧设置能够与LD芯片3的角部抵接的角部5d，因而与实施方式2的情况一样，能够容易调心，在制造工序中，作业者不需触及LD芯片3即可操作LD块体5。并且，LD块体5的宽度是能够支承自身的大小，因而能够防止产生LD块体5倾斜或倾倒。
另外，图5和图6所示的LD块体5的形状只是一个例子，只要是如图7～图9所示能够在LD块体的内侧安装多个LD芯片3的构造，则无论什么样的形状都能够得到相同的效果。图7是实施方式3的变形例1的半导体激光光源40的立体图，图8是实施方式3的变形例2的半导体激光光源50的立体图，图9是实施方式3的变形例3的半导体激光光源60的立体图。
如图7所示，半导体激光光源40的LD块体6形成为在俯视观察时呈三角形状，并具有上方敞开的开口部6a。开口部6a观察形成为在俯视观察时呈三角形状。在LD块体6中，在开口部6a的内侧设置有能够与LD芯片3的角部抵接的角部6b。在开口部6a的内侧形成有3个面，这3个面形成为分别能够安装多个LD芯片3。
如图8所示，半导体激光光源50的LD块体7形成为在俯视观察时呈正方形状，并具有上方敞开的开口部7a。开口部7a形成为在俯视观察时呈正方形状。在LD块体7中，在开口部7a的内侧设置有能够与LD芯片3的角部抵接的角部7b。在开口部7a的内侧形成有4个面，这4个面形成为分别能够安装多个LD芯片3。
如图9所示，半导体激光光源60的LD块体8形成为在俯视观察时呈八边形状，并具有上方敞开的开口部8a。开口部8a形成为在俯视观察时呈八边形状。在LD块体8中，在开口部8a的内侧设置有能够与LD芯片3的角部抵接的角部8b。在开口部8a的内侧形成有8个面，这8个面形成为分别能够安装多个LD芯片3。
如上所述，在图7～图9所示的情况下，也能够得到与半导体激光光源30相同的效果。
另外，本发明能够在本发明的范围内进行各实施方式的自由组合、或者适当将各实施方式变形、省略。

Claims (2)

1.一种半导体激光光源，其具有：
块体，其具有多个面并安装于支承基座；以及
多个半导体激光器芯片，其分别射出不同波长的激光，
各个所述半导体激光器芯片分别安装于所述块体的各个面，
所述块体形成为长方体状，
所述块体具有：
主体部，其具有能够安装所述半导体激光器芯片的所述多个面；以及
突出部，其以使所述块体形成为在俯视观察时呈I字状的形式从所述主体部的长度方向上的两端部向侧方突出。
2.根据权利要求1所述的半导体激光光源，其中，
所述块体在所述主体部与所述突出部之间的边界部具有能够与所述半导体激光器芯片的角部抵接的角部。
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