CN105659448B - 半导体激光光源 - Google Patents
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Abstract
现有的半导体激光光源存在在生产工序中由于要改变发光体的波导的间隔、或控制施加于激光器阵列的芯片的应力，因此生产率降低的问题。搭载有半导体激光器阵列(2)的散热装置(3a)的形状构成为，多个半导体激光器中的带的宽度方向上的中央侧的区域与除此以外的区域中的散热效率不同，其中，所述半导体激光器阵列(2)由多个半导体激光器的带在所述带的宽度方向上等间隔地排列而成。具体而言，形成为如下结构：当换算成每个半导体激光器对应的面积时，散热装置的第2面中的第2区域的面积比在多个半导体激光器中的带的宽度方向上除中央侧的半导体激光器以外的半导体激光器的散热部所接触的第2面中的第4区域的面积小。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光光源。
背景技术
作为照明装置及/或显示装置的光源，正在使用半导体激光器或者发光二极管等半导体发光元件来取代寿命较短的灯。特别是，对于大输出光源而言，发光面积较小、能够容易地合成输出、并且由于其单色性而能够较大地获得再现色域的激光源被认为具有前景。但是，在将激光作为光源时，会出现被称为斑点噪声(speckle noise)的看起来好像是闪烁的斑点图案的激光特有的现象。
因此，现有的半导体激光光源使构成半导体激光器阵列的多个波导中排列在中央的波导彼此的间隔比多个波导中排列在端部的波导彼此的间隔窄(例如，参照专利文献1)。另外，在另一现有的半导体激光光源中，在半导体激光器阵列中，通过构成为在激光的出射端面部的排列方向上成为不同的应力分布，由此使从半导体激光光源振荡出的波长具有宽度，从而降低了斑点噪声(例如，参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-4743号公报
专利文献2:日本特开2009-111230号公报
发明内容
发明要解决的课题
可是，现有的半导体激光光源存在如下这样的问题：在生产工序中，由于要改变波导的间隔、或控制施加于激光阵列的芯片的应力，因此生产率降低。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于获得一种在抑制生产率降低的同时能够降低斑点噪声的半导体激光光源。
用于解决问题的手段
本发明的半导体激光光源的特征在于具备：半导体激光器阵列，其具有多个半导体激光器，在多个半导体激光器的带的宽度方向上等间隔地排列有多个半导体激光器的带；以及散热装置，其具有搭载半导体激光器阵列的第1面以及与第1面相对且与冷却部接触的第2面，当换算成每个所述半导体激光器对应的面积时，第2区域的面积小于第4区域的面积，该第2区域是与多个半导体激光器中带的宽度方向上的中央侧的半导体激光器的散热部所接触的第1面中的第1区域相对的第2面中的区域，该第4区域是与多个半导体激光器中带的宽度方向上的除中央侧的半导体激光器以外的半导体激光器的散热部所接触的第1面中的第3区域相对的第2面中的区域。
另外，本发明的半导体激光光源具备：半导体激光器阵列，其具有多个半导体激光器，在多个半导体激光器的带的宽度方向上等间隔地排列有多个半导体激光器的带；以及散热装置，其具有搭载有半导体激光器阵列的第3面以及与第3面相对且与冷却部接触的第4面，与第6区域对应的第2部分的材质的热传导率比与第5区域对应的第1部分的材质的热传导率高，该第5区域是所述多导体激光器中的带的宽度方向上的中央侧的半导体激光器的散热部所接触的区域，该第6区域是除所述中央侧的半激光器以外的半导体激光器的散热部所接触的区域。
发明效果
根据本发明，能够获得在抑制生产率降低的同时能够降低斑点噪声的半导体激光光源。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的半导体激光光源的结构的图。
图2是示出本发明的实施方式1的半导体激光光源的结构的变形例的图。
图3是示出本发明的实施方式2的半导体激光光源的结构的图。
图4是示出本发明的实施方式2的半导体激光光源的结构的第1变形例的图。
图5是示出本发明的实施方式2的半导体激光光源的结构的第2变形例的图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是本发明的实施方式1的半导体激光光源100的结构图。半导体激光器阵列2具有多个半导体激光器，并且，多个半导体激光器的带(stripe)(未图示)在带的宽度方向上等间隔地排列，在半导体激光器阵列2的端面，与各半导体激光器对应地具有激光的出射端面部1。散热装置3a具有：搭载有半导体激光器阵列2的第1面和与第1面相对的第2面。半导体激光器阵列2通过使各半导体激光器的散热部与散热装置3a的第1面接触，由此将在各半导体激光器中产生的热散热。对散热装置3a进行冷却的冷却部4与散热装置3a的第2面接合。并且，虽然对半导体激光器阵列2提供电流时就会发光的带以及用于对带提供电流的带状电极未图示，但是，图1中的左右方向为带的长度方向，图1中的前后方向为带的宽度方向。
当提供电流时，构成半导体激光器阵列2的各半导体激光器从出射端面部1射出激光，同时，各半导体激光器的温度上升。如果构成半导体激光器阵列2的各半导体激光器的温度过度上升，则发光效率下降，半导体激光光源100的输出下降，因此，要利用散热装置3a进行散热。散热装置3a由热传导性好的例如铜等材料制成。冷却部4使用珀尔帖元件和冷却器(chiller)等构成。
如图1所示，在以下内容中，将构成半导体激光器阵列2的多个半导体激光器中、在图1所示的带的宽度方向上的中央侧的半导体激光器称作半导体激光器组2a1，将除半导体激光器组2a1以外的两端侧的半导体激光器称作半导体激光器组2a2。另外，将散热装置3a的中央侧称作第1部分3a1，将两端侧称作第2部分3a2。在本实施方式的散热装置3a中，半导体激光器组2a1的散热部与中央侧的第1部分3a1面接触，半导体激光器组2a2的散热部与两端侧的第2部分3a2面接触。并且，散热装置3a的第1部分3a1和第2部分3a2与冷却部4面接触。在此，在散热装置3a中，将第1部分3a1的表面且包含在第1面中的区域称作第1区域，将第2部分3a2的表面且包含在第1面中的区域称作第3区域。此外，将在第1部分3a1的表面且包含在第2面中的区域称作第2区域，将在第2部分3a2的表面且包含在第2面中的区域称作第4区域。半导体激光器组2a1中产生的热通过与散热装置3a的第1部分3a1的第1区域面接触而被散热，通过第1部分3a1的第2区域与冷却部4的面接触而被冷却。半导体激光器组2a2中产生的热通过与散热装置3a的第2部分3a2的第3区域面接触而被散热，通过第2部分3a2的第4区域与冷却部4的面接触而被冷却。在此，根据图1可知，在散热装置3a中，如果换算成每个半导体激光器对应的面积的话，则第2区域的面积比第4区域的面积小。在此，换算意味着，面积除以所对应的半导体激光器的个数。
换言之，散热装置3a构成为，如果换算成每个半导体激光器对应的面积的话，则与半导体激光器组2a1的散热部所接触的第1区域相对的第2区域的面积比与半导体激光器组2a2的散热部所接触的第3区域相对的第4区域的面积小。
另外，虽然半导体激光器阵列2中产生的热从散热部在与半导体激光器阵列2和散热装置3a的接合面垂直的方向上传导，但在散热装置3a中还向水平方向传导。如果散热装置3a的形状相对于热的扩展方向足够大，则通过冷却部4可以高效地进行散热。另一方面，由于多个半导体激光器中的带的宽度方向上的中央侧的与冷却部4的接触面积比端部侧的与冷却部4的接触面积小，因此，在热在散热装置3a中扩展并传导的过程中，热的一部分在到达冷却部4之前，从散热装置3a与冷却部4不接触的面散热到空气中，而不经由冷却部4。由于空气的热传导率与散热装置3a和冷却部4的热传导率相比非常小，因此，散热效果有限。即，在多个半导体激光器中的带的宽度方向上，散热效率不均匀。其结果是，半导体激光光源100的波长宽度扩大，能够降低斑点噪声。
并且，一般而言如果半导体激光器的温度变高则发光效率降低，伴随于此，发光强度变低。因此，存在如下倾向：与散热效率较高的半导体激光器组2a2的各半导体激光器的每个半导体激光器的发光强度相比，散热效率低一些的半导体激光器组2a1的各半导体激光器的每个半导体激光器的发光强度低。因此，优选使构成半导体激光器组2a1的半导体激光器的个数比构成半导体激光器组2a2的半导体激光器的个数多。由此，能够减小半导体激光光源100的波长宽度的扩展形状的偏倚，能够进一步降低斑点噪声。
如上所述，根据本实施方式，能够获得在抑制生产率降低的同时能够降低斑点噪声的半导体激光光源。
并且，图1所示的散热装置3a的形状为一个示例，只要是在多个半导体激光器中的带的宽度方向上散热效率局部性地不同的结构即可，并不限于图1所示的形状。例如，图2中示出了作为本发明的实施方式1的半导体激光光源100的结构的变形例的半导体激光光源200。在此，将图2所示的带的宽度方向上的中央侧的半导体激光器称作半导体激光器组2b1，将除半导体激光器组2b1以外的两端侧的半导体激光器称作半导体激光器组2b2。此外，将散热装置3b的中央侧称作第1部分3b1(在该图2所示的变形例中，使标号与图1不同，以与图1所示的实施方式1的示例进行区别。)，将两端侧称作第2部分3b2(在该图2所示的变形例中，使标号与图1不同，以与图1所示的实施方式1的示例进行区别。)。如图2所示，也可以使散热装置3b的形状成为下述这样的形状：每个半导体激光器的在第2部分3b2的表面且包含在第2面中的第4区域的面积在所述带的宽度方向上，从中央侧向两端侧逐渐变大。
因此，在多个半导体激光器中的带的宽度方向上，散热效率变得不均匀。其结果是，在该变形例中也同样，半导体激光光源200的波长宽度扩大，能够降低斑点噪声。
实施方式2.
图3是本发明的实施方式2的半导体激光光源300的结构图。本实施方式的散热装置3c的结构与实施方式1不同，除此以外与实施方式1相同。在此，将散热装置3c的中央侧称作第1部分3c1(使标号与实施方式1不同，以与实施方式1进行区别。)，将两端侧称作第2部分3c2(为了与实施方式1进行区别，在图3所示的实施方式2的示例中使标号与实施方式1不同。)。
本实施方式的散热装置3c具有：搭载有半导体激光器阵列2的第3面和与第3面相对的第4面。另外，在散热装置3c中，半导体激光器组2a1的散热部与中央侧的第1部分3c1面接触，半导体激光器组2a2的散热部与两端侧的第2部分3c2面接触。在此，在散热装置3c中，将在第1部分3c1的表面且包含在第3面中的区域称作第5区域，将在第2部分3c2的表面且包含在第3面中的区域称作第6区域。
此外，散热装置3c的第1部分3c1和第2部分3c2与冷却部在第4面接触。
半导体激光器组2a1产生的热通过与散热装置3c的第1部分3c1的第5区域面接触而被散热，通过第1部分3c1与冷却部4的面接触而被冷却。半导体激光器组2a2产生的热通过与散热装置3c的第2部分3c2的第6区域面接触而被散热，通过第2部分3c2与冷却部4的面接触而被冷却。在此，在散热装置3c中，第1部分3c1和第2部分3c2由不同的材质构成。第1部分3c1的材质的热传导率比第2部分3c2的材质低。
换言之，构成为，与半导体激光器组2a2的散热部所接触的第6区域对应的第2部分的材质的热传导率比与半导体激光器组2a1的散热部所接触的第5区域对应的第1部分的材质高。
根据本实施方式，由于散热装置3c在多个半导体激光器中带的宽度方向上的中央侧和端部侧处由不同的材质构成，因此，在半导体激光光源300中，多个半导体激光器中的带的宽度方向上散热效率变得不均匀。其结果是，半导体激光光源300的波长宽度扩大，能够降低斑点噪声。
另外，根据本实施方式，能够获得在抑制生产率降低的同时能够降低斑点噪声的半导体激光光源。另外，由于易于加工，因此，能够容易地应对半导体激光器阵列2的制造偏差以获得稳定的性能。
另外，与实施方式1相同，优选使构成半导体激光器组2a1的半导体激光器的个数比构成半导体激光器组2a2的半导体激光器的个数多。由此，能够减小半导体激光光源300的波长宽度的扩展形状的偏倚，能够进一步降低斑点噪声。
并且，图3所示的散热装置3a的形状仅为一个示例，只要是在多个半导体激光器中的带的宽度方向上散热效率变得不均匀的结构，则并不限于图3所示的形状。例如，图4中示出了作为本发明的实施方式2的半导体激光光源300的结构的第1变形例的半导体激光光源400。在此，将散热装置3d的中央侧称作第1部分3d1(使标号与其他示例不同，以与其他示例进行区别。)，将两端侧称作第2部分3d2(使标号与其他示例不同，以与其他示例进行区别。)。从图4的A沿箭头方向观察到的半导体激光光源400的截面视图，即沿带的长度方向观察到的半导体激光光源400的截面视图中，散热装置3d包括下述部分：与第1部分3d1对应的第2部分3d2在垂直方向上所占的比例在所述带的宽度方向上从中央侧向两端侧逐渐变大。
因此，在多个半导体激光器中的带的宽度方向上，散热效率变得不均匀。其结果是，半导体激光光源400的波长宽度扩大，能够降低斑点噪声。在该变形例中也同样，通过使构成半导体激光器组2b1的半导体激光器的个数比构成半导体激光器组2b2的半导体激光器的个数多，能够进一步降低斑点噪声。
图5中示出了作为本发明的实施方式2的半导体激光光源300的结构的第2变形例的半导体激光光源500。在此，将散热装置3e的中央侧称作第1部分3e1(使标号与其他示例不同，以与其他示例进行区别。)，将两端侧称作第2部分3e2(使标号与其他示例不同，以与其他示例进行区别。)。在本实施方式的散热装置3e中，半导体激光器组2a1的散热部与中央侧的第1部分3e1面接触，半导体激光器组2a2的散热部与两端侧的第2部分3e2面接触。此外，散热装置3e的第1部分3e1和第2部分3e2与冷却部4面接触。
并且，在本实施方式的第2变形例中，散热装置3e的第1部分3e1的部分成为空洞。即，第1部分3e1的材质为空气。因此，在多个半导体激光器中的带的宽度方向上，散热效率变得不均匀。其结果是，半导体激光光源500的波长宽度扩大，能够降低斑点噪声。在该变形例中也同样，通过使构成半导体激光器组2a1的半导体激光器的个数比构成半导体激光器组2a2的半导体激光器的个数多，能够进一步降低斑点噪声。
标号说明
2：半导体激光器阵列；2a1：半导体激光器阵列组；2b1：半导体激光器阵列组；3a：散热装置；3a1：第1部分；3a2：第2部分；3b：散热装置；3b1：第1部分；3b2：第2部分；3c：散热装置；3c1：第1部分；3c2：第2部分；3d：散热装置；3d1：第1部分；3d2：第2部分；3e：散热装置；3e1：第1部分；3e2：第2部分；100：半导体激光光源；200：半导体激光光源；300：半导体激光光源；400：半导体激光光源；500：半导体激光光源。
Claims (2)
1.一种半导体激光光源，其中，该半导体激光光源具备：
半导体激光器阵列，其具有多个半导体激光器，在所述多个半导体激光器的带的宽度方向上等间隔地排列有所述多个半导体激光器的所述带；以及
散热装置，其具有搭载所述半导体激光器阵列的第1面以及与所述第1面相对且与冷却部接触的第2面，当换算成每个所述半导体激光器对应的面积时，第2区域的面积小于第4区域的面积，该第2区域是与所述多个半导体激光器中所述带的宽度方向上的中央侧的半导体激光器的散热部所接触的所述第1面中的第1区域相对的所述第2面中的区域，该第4区域是与所述多个半导体激光器中所述带的宽度方向上的除所述中央侧的半导体激光器以外的半导体激光器的散热部所接触的所述第1面中的第3区域相对的所述第2面中的区域，所述换算是指所述第2区域和第4区域的面积除以所述第2区域和第4区域所对应的半导体激光器的个数，
所述散热装置的每个所述半导体激光器对应的所述第4区域的面积在所述带的宽度方向上从中央侧向两端侧逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的半导体激光光源，其特征在于，
在所述多个半导体激光器中，所述中央侧的半导体激光器的个数比所述中央侧以外的半导体激光器的个数多。
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