CN113228432A - 半导体激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的半导体激光装置(1)构成为，在半导体激光器芯片(5)与次基台(3)的各对置面、以及次基台(3)与散热器(2)的各对置面中的至少任一个，设置有根据多个活性层(4a～4c)的排列方向上的位置，改变光的行进方向上的设定范围，来降低用于接合的接合材料(6)或接合材料(7)的附着性的处理区域(例如，处理区域(R5t))。

Description

半导体激光装置
技术领域
本申请涉及半导体激光装置。
背景技术
在投影仪装置、投影电视等显示彩色图像的装置中，作为光源需要R(红)、G(绿)、B(蓝)这三种颜色的光源。作为该光源，有时使用发光效率高的半导体激光装置。激光由于其单色性，而具有再现色域变宽的优点，但由于相位一致，所以相干性高，有时在投影面出现斑点图案，成为所谓的散斑噪声(speckle noise)的原因。
为了降低相干性，可以想到能够以肉眼识别为同色的程度波长不同的激光同时产生的方案。因此，可以想到应用在一个基板之上形成规格不同的多个活性层而产生波长不同的激光的半导体激光装置(例如，参照专利文献1、2。)的技术。然而，形成性质不同的多个活性层会导致要素形成工序的复杂化，存在成本上升以及成品率恶化的担忧。
针对于此，提出了一种排列相同规格的活性层具有散热器的半导体激光装置，该散热器在排列方向的两端侧的活性层所接触的部分使用了热传导率比排列方向的中央侧的活性层所接触的部分高的材质(例如，参照专利文献3。)。在该结构中，不会导致要素形成工序的复杂化，动作时在中央侧的活性层与两端侧的活性层之间产生温度差，因此能够在中央侧的活性层和两端侧的活性层产生波长不同的激光。
专利文献1：日本特开2004-47096号公报(0025～0034段，图3～图6)
专利文献2：日本特开2007-95736号公报(0026～0037段，图1～图4)
专利文献3：再公表专利WO2015/063973(0020～0030段，图3～图5)
然而，组合热传导率不同的材质来形成部件会导致成本增加。或者，即使在能够以热传导率不同的材质廉价地形成部件的情况下，若构成为热传导率在中央侧与两端侧之间不同，则处于距中央相同的距离的活性层成为相同的温度，产生相同的波长的激光。即，多个活性层中的一部分产生相同波长的激光，因此相干性的降低效果低。
发明内容
本申请公开了用于解决上述那样的课题的技术，其目的在于，能够廉价且容易地得到相干性降低效果高的半导体激光装置。
本申请所公开的半导体激光装置的特征在于，具备：板状的半导体激光器芯片，沿着光的行进方向延伸的多个发光区域在与上述行进方向垂直的方向上隔开间隔地排列；
次基台，与上述半导体激光器芯片接合；以及散热器，与上述次基台的接合有上述半导体激光器芯片的面的相反侧的面接合，在上述半导体激光器芯片与上述次基台的各对置面、以及上述次基台与上述散热器的各对置面中的至少任一个，设置有根据上述多个发光区域的排列方向上的位置，改变上述行进方向上的设定范围，来降低用于上述接合的接合材料的附着性的处理区域。
另外，本申请所公开的半导体激光装置的特征在于，具备：板状的半导体激光器芯片，沿着光的行进方向延伸的多个发光区域在与上述行进方向垂直的方向上隔开间隔地排列；次基台，与上述半导体激光器芯片接合；以及散热器，与上述次基台的接合有上述半导体激光器芯片的面的相反侧的面接合，将上述多个发光区域的每一个发光区域与上述散热器连接的导热路径的热阻，随着从上述多个发光区域的排列方向上的一端侧朝向另一端侧，单调降低或单调增加。
根据本申请所公开的半导体激光装置，由于每个发光区域的温度沿着排列方向变化，因此能够廉价且容易地得到相干性降低效果高的半导体激光装置。
附图说明
图1的图1A～图1C分别是实施方式1所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图、半导体激光器芯片的与光行进方向垂直的剖视图、以及表示与次基台对置的对置面内的处理区域的俯视图。
图2的图2A和图2B分别是构成实施方式1的变形例所涉及的半导体激光装置的半导体激光器芯片的与光行进方向垂直的剖视图、和表示与次基台对置的对置面内的处理区域的俯视图。
图3的图3A～图3C分别是实施方式2所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图、表示次基台的与半导体激光器芯片对置的对置面内的处理区域的俯视图、和与光行进方向垂直的剖视图。
图4的图4A和图4B分别是表示构成实施方式2的变形例所涉及的半导体激光装置的次基台的与半导体激光器芯片对置的对置面内的处理区域的俯视图、和与光行进方向垂直的剖视图。
图5是实施方式3所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图。
图6是实施方式3的变形例所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图。
图7是实施方式4所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图。
图8是实施方式5所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图。
图9是实施方式5的变形例所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图。
图10是实施方式6所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图。
图11的图11A和图11B分别是实施方式7所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图、和表示次基台的与散热器对置的对置面内的处理区域的俯视图。
图12的图12A和图12B分别是表示构成实施方式7的两个变形例所涉及的半导体激光装置的次基台的与散热器对置的对置面内的处理区域的俯视图。
图13是实施方式8所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图。
具体实施方式
实施方式1
图1和图2用于对实施方式1所涉及的半导体激光装置的结构进行说明，图1是半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(图1A)、半导体激光器芯片的与光行进方向垂直的剖视图(图1B)、以及表示设置于半导体激光器芯片的与次基台对置的对置面的以不附着接合材料的方式实施了表面处理的处理区域的俯视图(图1C)。另外，图2作为变形例的说明，是与图1B对应的半导体激光器芯片的与光行进方向垂直的剖视图(图2A)、以及是与图1C对应的表示设置于半导体激光器芯片的与次基台对置的对置面的以不附着接合材料的方式实施了表面处理的处理区域的俯视图(图2B)。此外，将以下实施方式也包含在内，在图中，将半导体激光器中的光的行进方向设为y方向，将沿着光行进方向延伸的多个活性层所排列的排列方向设为x方向，将半导体层的层叠方向设为z方向来进行说明。
如图1A所示，半导体激光装置1在半导体激光器芯片5的形成有多个活性层4a～4c(统称为活性层组4。)的上面电极52t侧依次层叠次基台(sub-mount)3、散热器2而构成。
半导体激光器芯片5构成为，层叠沿着光行进方向(y方向)延伸的半导体层(省略详细情况)而成的层叠体51被下面电极52b与上面电极52t夹住。在层叠体51的最下面(下面电极52b侧)例如配置有将(001)面作为主面的GaAs基板，并以此为起点，通过结晶生长或蚀刻等，将包覆层、形成量子阱的活性层组4等形成为规定的形态。因此，在本申请中，以结晶生长的方向为基准，将处于图中上方的电极表示为下面电极52b，将处于下方的电极表示为上面电极52t。上面电极52t以及下面电极52b为了从外部流动电流，例如由作为导电体的Au、Ge、Zn、Pt、Ti等金属形成。并且，为了与其他部件的接合、或表面保护，在上述电极的外侧形成有镀层53t、53b。此外，层叠体51的光行进方向上的两端面例如通过解理而形成。
此外，作为结晶生长例如可列举有机金属气相生长法(MOCVD：Metal OrganicChemical Vapor Deposition)，但并不局限于此，当然也可以通过各种方法形成。另一方面，构成活性层组4的3个活性层4a～4c分别以相同的规格形成沿着光行进方向(y方向)延伸的条状，并且在与光行进方向(y方向)以及层叠体51的层叠方向(z方向)垂直的方向(x方向)上，等间隔地配置。各活性层4a～4c的通过解理而成的两端面间构成条状的共振器，并经由上面电极52t和下面电极52b注入电流而得到的发光在共振器内被放大，而导致激光振荡。因此，各活性层4a～4c的区域成为还被称作条状发光区域的发光区域。共振器长度大多为150μm至300μm，但并不局限在该范围。
次基台3例如是在AlN(氮化铝)烧结体那样的基材31的两面形成有金属化层32e、32c的导热部件。另外，散热器2是由Cu(铜)或Al(铝)等形成的散热部件。而且，半导体激光器芯片5的配置有活性层组4的上面电极52t侧与次基台3的金属化层32e对置并通过焊料等接合材料6来固定。次基台3的形成于金属化层32e的相反侧的金属化层32c与散热器2对置并通过焊料等接合材料7来固定，金属化层32e形成于与半导体激光器芯片5对置的对置面3fe(图3)侧。
这里，在本实施方式1中，如图1B、图1C所示，在半导体激光器芯片5的与次基台3对置的对置面5ft的一部分，形成有以不附着接合材料6的方式施加了表面处理的处理区域R5t。处理区域R5t设定为与将各活性层4a～4c分别投影到对置面5ft而成的区域P4a～P4c对应。投影而成的区域也是活性层4a～4c各自的正上方的区域，作为处理区域R5t的设定对象的区域P4a～P4c是以最短的方式连接各活性层4a～4c与散热器2之间的直线所通过的区域。
在这样的区域P4a～P4b中，针对与活性层4a对应的区域P4a，在行进方向上的3处分散配置处理区域R5t，针对与活性层4b对应的区域P4b，在行进方向上的2处分散配置处理区域R5t。而且，针对与活性层4c对应的区域P4c，不配置处理区域R5t。即，以使得设定了处理区域R5t的面积(或，光的行进方向上的范围)成为P4a＞P4b＞P4c的关系的方式，调整处理区域R5t的配置。
而且，作为接合材料6，例如假定使用AuSn(金锡)焊料的情况，并且镀层53t的除了处理区域R5t以外的部分设为通过Au镀敷形成，处理区域R5t部分6设为通过Ni(镍)镀敷形成。这样，若使用接合材料6将具有处理区域R5t的半导体激光器芯片5与次基台3接合，则在处理区域R5t以外的部分，接合材料6夹在次基台3与对置面5ft之间，从而形成稳固的导热路径。另一方面，由于AuSn焊料不被Ni浸润，因此在处理区域R5t部分，在对置面5ft与(固化后的)接合材料6之间不形成接合关系，而是成为仅接触的状态。根据情况，也有可能在处理区域R5t部分产生与接合材料6之间的缝隙。
对这样构成的半导体激光装置1的动作进行说明。若经由上面电极52t和下面电极52b对半导体激光器芯片5注入电流，则从各活性层4a～4c的端面射出激光。此时，在活性层4a～4c中，虽然分别产生热而温度上升，但由于温度上升而在与散热器2之间产生的温度差成为驱动力而向散热器2散热，从而被夺走热(被冷却)。直到各活性层4a～4c产生的热量和因散热而被夺走的热量达到平衡为止，温度继续上升，当达到平衡时，温度变为恒定。
此时，对于从各活性层4a～4c朝向散热器2的散热而言，穿过区域P4a～P4c的路径成为向散热器2的最短路径。但是，如上述那样，根据处理区域R5t的配置，活性层4a、4b、4c与分别位于最短路径的区域P4a、P4b、P4c中的接合材料6接合的接合面积不同。在配置有处理区域R5t的部分，由于没有对置面5ft与接合材料6之间的接合，因此热阻比存在接合的情况变高。即，处理区域R5t作为使从各活性层4a～4c向散热器2的导热路径断开的断开区域发挥功能。
当然，也存在在处理区域R5t的外侧的形成了对置面5ft与接合材料6之间的接合的部分绕过的导热路径，但在该情况下路径长度变长，因此热阻依旧变高。若热阻变高，则产生的热量与因散热被夺走的热量达到平衡所需的温度差变大。即，配置有处理区域R5t的面积越大，热阻变得越高(散热性越低)，温度变得越高。反过来说，配置处理区域R5t的面积越小，热阻越低(散热性越高)，所能保持的温度越低。
对置面5ft与接合材料6的接合被处理区域R5t阻碍的面积从大到小的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c，散热性从高到低的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a。因此，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a，活性层4a的温度最高。在半导体激光器中，存在若温度上升则振荡波长变长的特征。因此，若比较每个活性层4a～4c，则波长从长到短的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c。这样，能够从各活性层4a～4c得到不同的振荡波长，从而能够有效地降低相干性。
此外，处理区域R5t不必局限于图1C所示那样的收纳在区域P4a～P4c内的配置。例如，如图2A、图2B所示的变形例那样，也可以从区域P4a～P4c的区域伸出。并且，处理区域R5t也可以不在各区域P4a～P4c中分散，而集中地配置。或者，也可以配置为点状、或斑点图案。即使在该情况下，也只要使处理区域R5t在各区域P4a～P4c中配置的面积不同即可。
另外，在上述例子中，示出了作为接合材料6，使用AuSn焊料，镀层53t的除处理区域R5t以外的部分通过Au镀敷形成，处理区域R5t部分通过Ni镀敷形成的例子，但并不局限于此。例如，也可以在处理区域R5t设置没有附着Al(铝)等焊料的金属膜、或Si(硅)那样的绝缘膜，也可以将除此以外的区域使用Cu(铜)来代替Au。
并且，作为接合材料6，例如在使用环氧树脂这样的所谓的树脂类的粘合剂的情况下，也可以通过使处理区域R5t以外的表面粗糙度比处理区域R5t粗糙，而不附着接合材料6。此外，在以下实施方式中，虽然使用容易想象的“不附着”、“无接合性”、“不浸润”这样的表达，但实质上即使在“附着性低”、“接合性低”或“浸润性低”的情况下，热阻也增大。因此，在以下实施方式中，“不附着”、“无接合性”、或“不浸润”这样的记载也可以替换为“附着性低”、“接合性低”或“浸润性低”来解读。即，在处理区域R5t中，若与除此以外的部分相比，成为与接合材料6之间的附着性、接合性或浸润性低的材料或者表面状态，则接合材料6的种类、材料、或者表面状态的组合是任意的。
实施方式2
在上述实施方式1中，对为了使每个活性层动作时的温度不同，而在半导体激光器芯片的与次基台对置的对置面设置有不附着接合材料的区域的例子进行了说明。在本实施方式2中，对在次基台的与半导体激光器芯片对置的对置面设置有不附着接合材料的区域的例子进行说明。图3A～图3C是用于对实施方式2所涉及的半导体激光装置的结构进行说明的图，图3A是半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(与图1A对应)，图3B是表示设定于次基台的与半导体激光器芯片对置的对置面的以不附着接合材料的方式实施了表面处理的处理区域的俯视图，图3C是次基台的与光行进方向垂直的剖视图。另外，图4作为变形例的说明，是与图3B对应的表示设置于次基台的与半导体激光器芯片对置的对置面的以不附着接合材料的方式实施了表面处理的处理区域的俯视图(图4A)、以及是与图3C对应的次基台的与光行进方向垂直的剖视图(图4B)。
此外，在本实施方式2以及以后的实施方式所涉及的半导体激光装置中，除表面处理以外的半导体激光器芯片本身、以及散热器为同样的结构。另外，对于其他部件(次基台、接合材料)，也对同样的部分省略说明。
如图3A所示，在本实施方式2所涉及的半导体激光装置1中，也构成为半导体激光器芯片5通过焊料等接合材料6固定于次基台3，次基台3通过焊料等接合材料7固定于散热器2。这里，如图3B、图3C所示，在构成次基台3的与半导体激光器芯片5对置的对置面3fe的金属化层32e的一部分，形成有以不附着接合材料6的方式实施了表面处理的处理区域R3e。处理区域R3e在对置面3fe中设定为与将接合了半导体激光器芯片5时的各活性层4a～4c进行投影而成的区域P4a～P4c对应。对置面3fe中的区域P4a～P4c也是以最短的方式连接各活性层4a～4c与散热器2之间的直线所通过的区域。
在这样的区域P4a～P4b中，针对与活性层4a对应的区域P4a，在行进方向上的3处分散配置处理区域R3e，针对与活性层4b对应的区域P4b，在行进方向上的2处分散配置处理区域R3e。而且，针对与活性层4c对应的区域P4c，不配置处理区域R3e。即，以使得设定了处理区域R3e的面积成为P4a＞P4b＞P4c的关系的方式调整处理区域R3e的配置。
而且，作为接合材料6，例如假定使用实施方式1中所例示那样的AuSn(金锡)焊料的情况，并且金属化层32e的除处理区域R3e以外的部分设为由Au覆盖表面，处理区域R3e部分设为由Ni覆盖表面。这样，若使用接合材料6将半导体激光器芯片5与具有处理区域R3e的次基台3接合，则在处理区域R3e以外的部分，接合材料6夹在半导体激光器芯片5与对置面3fe之间，而形成稳固的导热路径。另一方面，由于AuSn焊料不被Ni浸润，因此在处理区域R3e部分，不形成对置面3fe与(固化后的)接合材料6之间的接合关系，而是成为仅接触的状态。根据情况，也有可能在处理区域R3e部分产生与接合材料6之间的缝隙。
若使这样构成的半导体激光装置1动作，则如实施方式1中说明的那样，虽然各活性层4a～4c发热，但对于朝向散热器2的散热而言，穿过对置面3fc上的区域P4a～P4c的路径也成为向散热器2的最短路径。而且，这里，处理区域R3e也作为使从各活性层4a～4c向散热器2的导热路径断开的断开区域发挥功能。
另外，对置面3fe与接合材料6的接合被处理区域R3e阻碍的面积从大到小的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c，散热性从高到低的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a。因此，与实施方式1同样，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a，活性层4a的温度最高。因此，波长从长到短的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c。这样，能够从各活性层4a～4c得到不同的振荡波长，从而能够有效地降低相干性。
此外，处理区域R3e不必局限于图3B所示那样的收纳在区域P4a～P4c内的配置。例如，也可以如图4A、图4B所示的变形例那样，从区域P4a～P4c的区域伸出。并且，处理区域R3e也可以不在各区域P4a～P4c中分散，而是集中地配置。或者，也可以配置为点状、或者斑点图案。即使在该情况下，也只要使处理区域R3e在各区域P4a～P4c中配置的面积不同即可。
并且，若与实施方式1中说明的与对置面5ft对置的处理区域R5t并用，则在该部分，以不附着接合材料6的材料夹着接合材料6。在这样的情况下，根据接合条件，有时接合材料6从由处理区域R5t与处理区域R3e夹着的部分(在相对的部分同样进行了表面处理的部分)脱离而成为空间，热阻进一步变高，从而能够进一步赋予温度差。
另外，在上述例子中，示出了作为接合材料6使用AuSn焊料，金属化层32e的除处理区域R3e以外的部分的表面由Au形成，处理区域R3e部分由Ni形成的例子，但并不局限于此。例如，既可以在处理区域R3e设置Al、或Si那样的绝缘膜，也可以将除此以外的区域使用Cu来代替Au。并且，还可以在处理区域R3e和除此以外的部分改变表面粗糙度。即，在本实施方式2中，也构成为，在处理区域R3e中，若与除此以外的部分相比，不附着接合材料6或成为不与接合材料6接合的材料或者表面状态，则接合材料6的种类、材料、或者表面状态的组合是任意的。
实施方式3
在上述实施方式1或2中，对为了使每个活性层动作时的温度不同，而在半导体激光器芯片与次基台之间设置有不附着接合材料的区域的例子进行了说明。在本实施方式3中，对使用了在排列方向上具有热传导率不同的基材的次基台的例子进行说明。图5和图6是用于对实施方式3所涉及的半导体激光装置的结构进行说明的图，图5是半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(与图1A对应)，图6是变形例所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(同上)。
如图5所示，在本实施方式3所涉及的半导体激光装置1中，也构成为，半导体激光器芯片5通过焊料等接合材料6固定于次基台3，次基台3通过焊料等接合材料7固定于散热器2。而且，作为本实施方式3中的特征性结构，次基台3使用将性质不同的部分基材31a～31c以沿着活性层4a～4c的排列方向并排的方式排列的基材31。各部分基材31a～31c形成为图中所示的截面形状沿着光行进方向(y方向)连续的长方体，与其他实施方式相同地，被金属化层32e和金属化层32c夹住。
连接活性层4a和散热器2的直线配置为通过部分基材31a，连接活性层4b和散热器2的直线配置为通过部分基材31b，连接活性层4c和散热器2的直线配置为通过部分基材31c。而且，部分基材31a～31c分别由孔隙率不同的AlN的烧结体构成，并设定为在基材31中，部分基材31a的孔隙率最高，部分基材31c的孔隙率最低。其结果，在基材31中，部分基材31a的热传导率最低，部分基材31c的热传导率最高。
因此，散热性从高到低的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a，与实施方式1或2同样地，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a，活性层4a的温度最高。因此，波长从长到短的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c，能够从各活性层4a～4c得到不同的振荡波长，从而能够有效地降低相干性。
此外，热传导率不同的部分基材的组合不必局限于图5所示那样的在每个活性层4a～4c配置不同性质的部分基材31a～31c的形态。例如，也可以如图6所示的变形例那样，将截面形状如梯形那样具有斜率，并且热传导率相互不同的部分基材31d与31e(部分基材31e的热传导率较高)以在厚度方向上匹配的方式组合。
在该情况下，各活性层4a～4c的在向散热器2的导热路径中的次基台3内的部分基材31d的导热长度与31e的导热长度的比不同。而且，活性层4a的热传导率高的部分基材31e的比最低，活性层4c的热传导率高的部分基材31e的比最高。因此，与图5的例子同样地，散热性从高到低的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a。
在上述例子中，示出了使部分基材31a～31e全部为相同的材质(AlN)，且由于孔隙率不同而热传导率不同的例子，但并不局限于此。也可以组合材质本来的热传导率不同的部件，例如Si3N4(氮化硅)、Al2O3(氧化铝)等。并且，只要是从各活性层4a～4c分别向散热器2的热阻不同的组合，则部分基材的数量、形状是任意的。
实施方式4
在上述实施方式3中，对通过在次基台内配置热传导率不同的部分基材，使每个活性层的温度不同的例子进行了说明。在本实施方式4中，对在次基台的厚度方向的中间部分设置沿着排列方向延伸的空洞的例子进行说明。图7是用于对实施方式4所涉及的半导体激光装置的结构进行说明的图，且是半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图。
如图7所示，在本实施方式4所涉及的半导体激光装置1中，也构成为，半导体激光器芯片5通过焊料等接合材料6固定于次基台3，次基台3通过焊料等接合材料7固定于散热器2。而且，作为本实施方式4的特征性结构，在次基台3的厚度方向(z方向)的中间部分形成有沿着排列方向(x方向)延伸并且根据相对于活性层4a～4c的位置而厚度(ta、tb)不同的空洞3sc。
处于连接活性层4a和散热器2的直线上的空洞3sc的厚度ta，比处于连接活性层4b和散热器2的直线上的空洞3sc的厚度tb厚，在连接活性层4c和散热器2的直线上没有空洞3sc。由于在空洞部分热阻高，因此散热性从高到低的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a，与上述各实施方式同样地，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a，活性层4a的温度最高。因此，波长从长到短的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c，能够从各活性层4a～4c得到不同的振荡波长，从而能够有效地降低相干性。
此外，空洞3sc虽然可以遍及活性层组4的在光的行进方向(y方向)上的长度而连续，但也可以沿着光的行进方向配置有多个。或者，也可以对每个活性层4a～4c，根据光的行进方向上的位置，来形成厚度(z方向)或宽度(x方向)(形态)不同的空洞3sc。即，可以对每个活性层4a～4c、或根据排列方向上的位置，形成空隙的厚度或宽度(形态)不同的与厚度方向垂直的空洞3sc。
实施方式5
在上述实施方式4中，对通过在次基台形成与厚度方向垂直的方向的空洞，使每个活性层的温度不同的例子进行了说明。在本实施方式5中，对在次基台根据活性层的配置设置沿着厚度方向延伸的空洞的例子进行说明。图8和图9是用于对实施方式5所涉及的半导体激光装置的结构进行说明的图，图8是半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(与图1A对应)，图9是变形例所涉及的半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(同上)。
如图8所示，在本实施方式5所涉及的半导体激光装置1中，也构成为，半导体激光器芯片5通过焊料等接合材料6固定于次基台3，次基台3通过焊料等接合材料7固定于散热器2。而且，作为本实施方式5的特征性结构，根据次基台3的活性层4a～4c的配置，形成沿着厚度方向(z方向)延伸的多个空洞3st。
具体而言，在从活性层4a起的最短路径的两侧形成有深的空洞3st，在活性层4b与活性层4c之间形成有浅的空洞3st。由此，从各活性层4a～4c向散热器2的最短路径不产生差异。但是，对于各个最短路径的排列方向(x方向)上的侧方，从活性层4a起的最短路径的两侧的空洞3st的(厚度方向：z方向的)长度最长，从活性层4c起的最短路径的两侧的空洞3st的长度最短。
在上述各实施方式1～4中，对由最短路径中的热阻的差异来产生温度差的情况进行了说明。但是，在吸热源(散热器2)的面积比发热源(各活性层4a～4c)大的情况下，除了向吸热源的最短路径之外，与最短路径垂直的方向上的热的流动也是重要的。如激光器阵列那样，发热源在排列方向上并排并在排列方向上的发热源与吸热源的尺寸不同的情况下，在排列方向上的热的流动是重要的。
根据空洞3st的配置，排列方向上的热的流动容易度从优到差的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a，与上述各实施方式同样地，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a，活性层4a的温度最高。因此，波长从长到短的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c，能够从各活性层4a～4c得到不同的振荡波长，从而能够有效地降低相干性。
此外，沿着厚度方向延伸的空洞3st的数量或深度、以及在排列方向上的宽度的组合是任意的，例如，如图9所示，也可以设置深度和宽度分别不同的空洞3s。并且，虽然可以遍及活性层组4的在光的行进方向上的长度而连续，但也可以沿着光的行进方向配置有多个。即，可以根据排列方向上的位置，形成空隙的厚度或宽度(形态)不同的空洞3st。
实施方式6
在上述实施方式4、5中，对通过次基台的内部构造，使每个活性层的温度不同的例子进行了说明。在本实施方式6中，对使次基台的厚度根据排列方向变化的例子进行说明。图10是用于对实施方式6所涉及的半导体激光装置的结构进行说明的图，且是半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(与图1A对应)。
如图10所示，在本实施方式6所涉及的半导体激光装置1中，也构成为，半导体激光器芯片5通过焊料等接合材料6固定于次基台3，次基台3通过焊料等接合材料7固定于散热器2。而且，作为本实施方式6的特征性结构，使用厚度沿着排列方向变化的次基台3。厚度随着从与活性层4a对应的一侧朝向与活性层4c对应的一侧，单调地减少，与光行进方向垂直的截面形状成为金属化层32c侧的面相对于金属化层32e侧的面具有一定的斜率的三角形。
由此，各活性层4a～4c与散热器2间的距离为活性层4a最长，活性层4c最短。因此，散热性从高到低的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a，与上述各实施方式同样地，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a，活性层4a的温度最高。因此，波长从长到短的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c，能够从各活性层4a～4c得到不同的振荡波长，从而能够有效地降低相干性。
对于另一个面相对于一个面倾斜的次基台形状而言，例如能够使用研磨等方法容易地得到所希望的形状。此外，在本例中，示出了次基台3的截面形状为三角形的例子，但只要是单调变化，也可以为在一个端部具有某种程度的厚度的梯形。
此外，对于半导体激光装置1的制造而言，另一个面相对于一个面倾斜的形状未必是优选的形态。在使用上述其他实施方式中的一个面与另一个面平行的次基台3的情况下，即使不特别准备也能够同时执行散热器2与次基台3的接合、和次基台3与半导体激光器芯片5的接合。但是，如本实施方式6所涉及的半导体激光装置1那样，在使用另一个面相对于一个面倾斜的次基台3，而单纯地同时进行接合的情况下，例如半导体激光器芯片5会被载置于倾斜的金属化层32e上。于是，直到接合材料6、7固化为止的期间，半导体激光器芯片5有可能在金属化层32e上滑落，而产生位置偏移。
因此，在本实施方式中，将用于接合材料7的焊接材料选定为熔点比用于接合材料6的焊接材料高的材料，使用接合材料7将次基台3与散热器2一次性接合。其后，以金属化层32e成为水平的方式倾斜散热器2，在比接合材料7的熔点低，且比接合材料6的熔点高的温度下，使用接合材料6接合半导体激光器芯片5。这样由于制造工序需要花费功夫，所以通常避免使用部件倾斜的方式，但由于能够通过研磨等简单的方法形成次基台3，所以能够廉价且容易地得到相干性降低效果高的半导体激光装置1。
实施方式7
在本实施方式7所涉及的半导体激光装置中，通过控制次基台与散热器的接合面的接合材料的附着区域，能够对每个活性层的温度赋予变化。图11A和图11B是用于对实施方式7所涉及的半导体激光装置的结构进行说明的图，图11A是半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(与图1A对应)，图11B是表示设定于次基台的与散热器对置的对置面的以不附着接合材料的方式实施了表面处理的处理区域的俯视图。另外，图12作为两种变形例的说明，是与第一变形例的图11B对应的表示设定于次基台的与散热器对置的对置面的以不附着接合材料的方式实施了表面处理的处理区域的俯视图(图12A)、以及是与第二变形例的图11B对应的表示设定于次基台的与散热器对置的对置面的以不附着接合材料的方式实施了表面处理的处理区域的俯视图(图12B)。
如图11A所示，在本实施方式7所涉及的半导体激光装置1中，也构成为，半导体激光器芯片5通过焊料等接合材料6固定于次基台3，次基台3通过焊料等接合材料7固定于散热器2。这里，如图11B所示，在构成次基台3的与散热器2对置的对置面3fc的金属化层32c的一部分，形成有以不附着接合材料7的方式实施了表面处理的处理区域R3c。处理区域R3c在对置面3fc中设定为与将接合了半导体激光器芯片5时的各活性层4a～4c进行投影而成的区域P4a～P4c对应，并向排列方向上的一侧偏移。具体而言，在从位于比活性层4c靠外侧、且比将半导体激光器芯片5投影而成的区域P5靠内侧的位置的与光的行进方向平行的线起，活性层组4所存在的一侧的整个区域设定有处理区域R3c。
而且，作为接合材料7，例如假定使用实施方式1的作为接合材料6例示的AuSn焊料的情况，并且金属化层32c的除处理区域R3c以外的部分设为由Au覆盖表面，处理区域R3c部分设为由Ni覆盖表面。这样，若使用接合材料7将散热器2与具有处理区域R3c的次基台3接合，则在处理区域R3c以外的部分，接合材料7夹在散热器2与对置面3fc之间，而形成稳固的导热路径。另一方面，由于AuSn焊料不被Ni浸润，因此在处理区域R3c部分，不形成对置面3fc与(固化后的)接合材料7之间的接合关系，而是成为仅接触的状态。根据情况，也有可能在处理区域R3c部分产生与接合材料7之间的缝隙。
在该例子中，在各活性层4a～4c与散热器2的最短路径中，不存在进行了接合材料7与对置面3fc之间的接合的区域，热阻比形成有接合的部分高。因此，与最短路径中的导热相比，经由将接合材料7与对置面3fc进行了接合的区域的迂回路径中的导热具有优势，迂回路径中的散热性对每个活性层4a～4c的散热性带来大的影响。
由于形成有接合的部分(区域R3c以外)位于比将活性层4c投影而成的区域P4c靠外侧的位置，因此活性层4a的迂回路径的长度最长，活性层4c的迂回路径的长度最短。因此，散热性从高到低的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a，与上述各实施方式同样地，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a，活性层4a的温度最高。因此，波长从长到短的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c，能够从各活性层4a～4c得到不同的振荡波长，从而能够有效地降低相干性。
此外，处理区域R3c不需要如图11B中所示那样配置为收纳区域P4a～P4c全部，例如对于区域P4c也可以仅收纳一部分、或完全不收纳，一部分活性层可以以最短路径为主。或者，例如也可以如图12A所示的变形例那样，沿着光行进方向存在未形成处理区域R3c的部分。并且，如图12B所示的第二变形例那样，也可以根据区域P4a～P4c，使未形成处理区域R3c的面积变化。即，可以使处理区域R3c的配置(面积)向排列方向上的一侧偏移。
或者，也可以将不附着接合材料7的处理区域的配置对象设为散热器2的与次基台3对置的对置面2fs。并且，也可以在散热器2的对置面2fs和次基台3的对置面3fc两者均配置不附着接合材料7的处理区域。在该情况下，根据接合条件，有时接合材料7从由对置面2fs处的处理区域与对置面3fc的处理区域R3c夹着的部分脱离而成为空间，热阻变得更高，从而能够进一步赋予温度差。
另外，在上述例子中，示出了作为接合材料7使用AuSn焊料，金属化层32c(也包含对置面2fs中的处理区域)的除处理区域R3c以外的部分的表面由Au形成，处理区域R3c部分由Ni形成的例子，但并不局限于此。例如，也可以在处理区域R3c设置Al、或Si那样的绝缘膜，也可以将除此以外的区域使用Cu来代替Au。并且，也可以在处理区域R3c和除此以外的部分改变表面粗糙度。即，在本实施方式7中，同样在处理区域R3c中，若与除此以外的部分相比，不附着接合材料7或成为不与接合材料7接合的材料或者表面状态，则接合材料7的种类、材料、或者表面状态的组合是任意的。
实施方式8
在上述各实施方式中，示出了通过半导体激光器芯片、次基台、散热器中的任一种形态、或实施表面处理的区域的配置，对每个活性层赋予温度差的例子。在本实施方式8中，对通过半导体激光器芯片与次基台、以及散热器的排列方向上的位置关系来对每个活性层赋予温度差的例子进行说明。图13是用于对实施方式8所涉及的半导体激光装置的结构进行说明的图，且是半导体激光装置的与光行进方向垂直的剖视图(与图1A对应)。
如图13所示，在本实施方式8所涉及的半导体激光装置1中，也构成为，半导体激光器芯片5通过焊料等接合材料6固定于次基台3，次基台3通过焊料等接合材料7固定于散热器2。但是，作为本实施方式8中的特征性结构，半导体激光器芯片5相对于次基台3以在排列方向(x方向)上伸出一部分的方式接合，并且次基台3相对于散热器2也以在相同的方向上伸出一部分的方式接合。
进行这样的在排列方向上生成伸出这样的接合的结果是，在活性层4a的正上方(图中向下方投影的区域：相当于P4a)不存在有助于散热的次基台3。另外，在活性层4b的正上方(同上：相当于P4b)虽然存在次基台3，但不存在散热器2。与此相对，在活性层4c的正上方(同上：相当于P4c)存在次基台3和散热器2。
即，活性层4a的散热路径成为半导体激光器芯片5内的排列方向的导热、从对置面5ft的放射、或者向构成密封半导体激光装置1的未图示的密封体的树脂中的导热，而没有与散热器2直接连接的导热路径。另外，虽然在活性层4b的正上方接合有次基台3，但在相当于区域P4b的部分不存在散热器2，因此为了向散热器2的散热而需要次基台3内的排列方向的导热。
因此，散热性从高到低的顺序为活性层4c、活性层4b、活性层4a，与上述各实施方式同样地，动作时的温度为活性层4c＜活性层4b＜活性层4a，活性层4a的温度最高。因此，波长从长到短的顺序为活性层4a、活性层4b、活性层4c，能够从各活性层4a～4c得到不同的振荡波长，从而能够有效地降低相干性。
此外，在上述例子中，以在活性层4a的正上方区域半导体激光器芯片5从次基台3完全伸出的方式，设定半导体激光器芯片5相对于次基台3的伸出量W5。并且，以在活性层4b的正上方区域次基台3从散热器2完全伸出的方式，设定次基台3相对于散热器2的伸出量W3。但是，并不局限于此，也可以使某个活性层的正下方区域的一部分在排列方向上伸出，只要形成有从一端侧的活性层朝向另一端侧的活性层偏移的导热路径，伸出量W5、W3的设定是任意的。
此外，在上述的各实施方式中，对构成活性层组4的活性层的数量为3个的情况进行了说明，但并不局限于此。在上述各实施方式中，通过使部件构成、表面处理、部件位置关系中的至少任一个向排列方向的一侧偏移，从而使每个活性层的散热性从排列方向的一端侧朝向另一端侧，沿着一个方向(降低或提高)变化。由此，只要存在至少2个以上的活性层，就能够使不同的波长振荡而降低相干性。另外，由于能够按照活性层的数量使不同的波长的激光振荡，因此没有对于降低相干性而言无用的活性层，能够廉价且容易地得到相干性降低效果高的半导体激光装置1。
另一方面，如实施方式1、2或7那样，在对进行用于使接合材料的附着性降低的表面处理的区域进行调整的例子中，能够通过掩模等技术来自如地进行区域调整，与改变部件结构、形态的情况不同，也能够容易地进行变化的变更。因此，在通过表面处理区域的分布来改变散热性的情况下，并非需要使每个活性层的散热性必须向排列方向的一侧偏移。例如，若设为某个活性层成为相同的温度那样的形态，则虽然一部分活性层的波长变得相同，相干性降低效果弱，但由于能够容易地实现，因此综合来看，能够廉价且容易地得到相干性降低效果高的半导体激光装置1。
并且，本申请中虽然记载了各种例示的实施方式以及实施例，但一个或多个实施方式所记载的各种特征、形态以及功能并不限定于特定的实施方式的应用，也可以单独或以各种组合应用于实施方式。因此，在本申请说明书所公开的技术范围内能够想到未例示的无数的变形例。例如，包括对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包括抽取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素组合的情况。
如上所述，根据各实施方式1、2、7、或它们的组合所涉及的半导体激光装置1，构成为具备：板状的半导体激光器芯片5，沿着光的行进方向(y方向)延伸的多个(相同规格的)发光区域(活性层4a～4c)在与行进方向垂直的方向(排列方向：x方向)上隔开间隔地排列；次基台3，与半导体激光器芯片5接合；以及散热器2，与次基台3的接合有半导体激光器芯片5的面(对置面3fe)的相反侧的面(对置面3fc)接合，在半导体激光器芯片5与次基台3的各对置面(对置面5ft、对置面3fe)、以及次基台3与散热器2的各对置面(对置面3fc、对置面2fs)中的至少任一个，设置有根据多个发光区域(活性层4a～4c)的排列方向(x方向)上的位置(特别是各个区域P4a～P4c)改变行进方向(y方向)上的设定范围来降低用于接合的接合材料(接合材料6、或接合材料7)的附着性的处理区域(例如，处理区域R5t、处理区域R3e、处理区域R3c等)，因此，通过表面处理这样的能够容易地调整设定对象的方法，能够沿着排列方向，使接合部分的热阻产生变化，对相同规格的活性层4a～4c赋予温度差而错开波长，因此能够廉价且容易地得到相干性降低效果较高的半导体激光装置1。
特别是，若半导体激光器芯片5与次基台3的对置面彼此(对置面3fc和对置面2fs)、次基台3与散热器2的对置面彼此(对置面3fc和对置面2fs)中的任一个在相对的相同的部分设置有处理区域，则能够更可靠地产生热阻差异。
另外，若接合材料6或接合材料7为金锡焊料，且在处理区域的表面形成有镍、铝、或绝缘膜的层，则不需要特殊的材料，金锡焊料不附着于处理区域，能够更可靠地产生热阻差异。
或者，根据上述各实施方式(特别是，各实施方式3～6、8、或它们的组合)所涉及的半导体激光装置1，若构成为具备：板状的半导体激光器芯片5，沿着光的行进方向(y方向)延伸的多个(相同规格的)发光区域(活性层4a～4c)在与行进方向垂直的方向(排列方向：x方向)上隔开间隔地排列；次基台3，与半导体激光器芯片5接合；以及散热器2，与次基台3的接合有半导体激光器芯片5的面(对置面3fe)的相反侧的面(对置面3fc)接合，将多个发光区域的每一个(活性层4a～4c)与散热器2连接的导热路径的热阻随着从多个发光区域(活性层4a～4c)的排列方向(x方向)上的一端侧朝向另一端侧，单调降低或单调增加，则能够将相同规格的活性层4a～4c分别设为不同的温度，来错开波长，因此能够廉价且容易地得到相干性降低效果高的半导体激光装置1。
特别是，次基台3由于沿着排列方向(x方向)并排热传导率不同的基材(部分基材31a～31c)而形成，因此能够容易地使热阻单调变化。
或者，若次基台3构成为沿着厚度方向(z方向)重叠热传导率不同的基材(部分基材31d和31e)而形成，并且沿着排列方向改变所重叠的基材的厚度的比例，则能够容易地使热阻单调变化。
并且，若次基台3构成为厚度沿着排列方向变化，则通过研磨等简单的加工，能够容易地使热阻单调变化。
另外，若构成为在次基台3形成有根据排列方向上的位置而形态不同且在厚度方向的中间部分与和半导体激光器芯片5对置的对置面3fe平行地前进的空洞3sc、或在将多个发光区域(活性层4a～4c)的每一个投影而成的区域P4a～P4c的中间部分从与半导体激光器芯片5对置的对置面3fe朝向相反侧的面(对置面3fc)前进并沿着光的行进方向延伸的空洞3st，则通过次基台3内的横方向(xy面内)上的热传导的阻碍、或热路径的迂回，能够容易地使热阻单调变化。
另外，若构成为半导体激光器芯片5相对于次基台3接合于从一端侧伸出的偏移的位置、且次基台3相对于散热器2接合于从一端侧伸出的偏移的位置，则不改变部件本身的结构，仅通过调整接合位置，就能够容易地使热阻单调变化。
附图标记说明
1...半导体激光装置；2...散热器；2fs...对置面；3...次基台；31...基材；31a～31e...部分基材；32c、32e...金属化层；3fc...对置面；3fe...对置面；3sc...空洞；3st...空洞；4...活性层组；4a～4c...活性层(发光区域)；5...半导体激光器芯片；5ft...对置面；51...层叠体；52b...下面电极；52t...上面电极；53b、53t...镀层；6、7...接合材料；P4a～P4b...区域；R3c...处理区域；R3e...处理区域；R5t...处理区域；W3...伸出量；W5...伸出量。

Claims (9)

1.一种半导体激光装置，其特征在于，
所述半导体激光装置具备：
板状的半导体激光器芯片，沿着光的行进方向延伸的多个发光区域在与所述行进方向垂直的方向上隔开间隔地排列；
次基台，与所述半导体激光器芯片接合；以及
散热器，与所述次基台的接合有所述半导体激光器芯片的面的相反侧的面接合，
在所述半导体激光器芯片与所述次基台的各对置面、以及所述次基台与所述散热器的各对置面中的至少任一个，设置有根据所述多个发光区域的排列方向上的位置，改变所述行进方向上的设定范围，来降低用于所述接合的接合材料的附着性的处理区域。
2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述半导体激光器芯片与所述次基台的对置面彼此、和所述次基台与所述散热器的对置面彼此中的任一个，在相对的相同的部分设置有所述处理区域。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述接合材料为金锡焊料，且在所述处理区域的表面形成有镍、铝、或绝缘膜的层。
4.一种半导体激光装置，其特征在于，
所述半导体激光装置具备：
板状的半导体激光器芯片，沿着光的行进方向延伸的多个发光区域在与所述行进方向垂直的方向上隔开间隔地排列；
次基台，与所述半导体激光器芯片接合；以及
散热器，与所述次基台的接合有所述半导体激光器芯片的面的相反侧的面接合，
将所述多个发光区域的每一个发光区域与所述散热器连接的导热路径的热阻，随着从所述多个发光区域的排列方向上的一端侧朝向另一端侧，单调降低或单调增加。
5.根据权利要求4所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述次基台通过沿着所述排列方向将热传导率不同的基材并排而形成。
6.根据权利要求4所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述次基台通过沿着厚度方向重叠热传导率不同的基材而形成，并且所重叠的基材的厚度的比例沿着所述排列方向变化。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述次基台的厚度沿着所述排列方向变化。
8.根据权利要求4～6中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，
在所述次基台形成有：根据所述排列方向上的位置而形态不同，且在厚度方向的中间部分，与和所述半导体激光器芯片对置的对置面平行地前进的空洞；或在将所述多个发光区域的每一个发光区域投影而成的区域的中间部分，从与所述半导体激光器芯片对置的对置面朝向相反侧的面前进，并沿着所述光的行进方向延伸的空洞。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述半导体激光器芯片相对于所述次基台接合于从所述一端侧伸出的偏移的位置、且所述次基台相对于所述散热器接合于从所述一端侧伸出的偏移的位置。
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