JP2002280659A - レーザダイオードモジュールからなる光源 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高い密度で配置された、高光出力の複数個のレ
ーザダイオードモジュールからなる光源を提供する。 【解決手段】各々がレーザダイオードチップおよび光学
機器を搭載する金属基板、および、金属基板と熱的に接
続されたペルチェ素子を備えている複数個のレーザダイ
オードモジュールと、複数個のレーザダイオードモジュ
ールが搭載される、１つの板型ヒートパイプからなって
いる搭載部とを備えている、レーザダイオードモジュー
ルからなる光源。
ーザダイオードモジュールからなる光源を提供する。 【解決手段】各々がレーザダイオードチップおよび光学
機器を搭載する金属基板、および、金属基板と熱的に接
続されたペルチェ素子を備えている複数個のレーザダイ
オードモジュールと、複数個のレーザダイオードモジュ
ールが搭載される、１つの板型ヒートパイプからなって
いる搭載部とを備えている、レーザダイオードモジュー
ルからなる光源。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高出力光源、特
に、高い密度で配置された、高光出力の複数個のレーザ
ダイオードモジュールからなる光源に関する。
に、高い密度で配置された、高光出力の複数個のレーザ
ダイオードモジュールからなる光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、レーザダイオードモジュールは、
光ファイバ通信、特に幹線系・ＣＡＴＶの信号光源やフ
ァイバアンプの励起光源として用いられている。このよ
うなレーザダイオードモジュールは、高出力および安定
動作を実現するために、ペルチェ素子を内蔵し、そのペ
ルチェ素子上部に搭載された金属基板上にレーザダイオ
ードチップ、フォトダイオードチップ、レンズ等の光学
部品、サーミスタ素子、インダクタ、抵抗等の電気部品
を配置している。なお、上述したペルチェ素子は、熱電
半導体であり、直流の電流を流すと、ｐ型の半導体の場
合には、電流の流れる方向に熱が運ばれ、ｎ型半導体の
場合には電流と反対方向に熱が運ばれ、熱電半導体の両
側で温度差が生じる。ペルチェ素子を使用した冷却シス
テムは、上述した温度差を利用して、低温側を冷却に、
高温側を放熱に使用している。
光ファイバ通信、特に幹線系・ＣＡＴＶの信号光源やフ
ァイバアンプの励起光源として用いられている。このよ
うなレーザダイオードモジュールは、高出力および安定
動作を実現するために、ペルチェ素子を内蔵し、そのペ
ルチェ素子上部に搭載された金属基板上にレーザダイオ
ードチップ、フォトダイオードチップ、レンズ等の光学
部品、サーミスタ素子、インダクタ、抵抗等の電気部品
を配置している。なお、上述したペルチェ素子は、熱電
半導体であり、直流の電流を流すと、ｐ型の半導体の場
合には、電流の流れる方向に熱が運ばれ、ｎ型半導体の
場合には電流と反対方向に熱が運ばれ、熱電半導体の両
側で温度差が生じる。ペルチェ素子を使用した冷却シス
テムは、上述した温度差を利用して、低温側を冷却に、
高温側を放熱に使用している。
【０００３】レーザダイオードモジュールは、上述した
レーザダイオードチップの近傍に接着されたサーミスタ
素子によってチップの温度を検出している。このように
検出された温度値をフィードバックしてペルチェ素子を
駆動させることにより、レーザダイオードチップが配置
された金属基板全体を冷却して、レーザダイオードチッ
プの温度を一定に保つ構造を備えている。
レーザダイオードチップの近傍に接着されたサーミスタ
素子によってチップの温度を検出している。このように
検出された温度値をフィードバックしてペルチェ素子を
駆動させることにより、レーザダイオードチップが配置
された金属基板全体を冷却して、レーザダイオードチッ
プの温度を一定に保つ構造を備えている。
【０００４】図５に従来のレーザダイオードモジュール
を示す。図５は、レーザダイオードモジュールの概略断
面図を示す。レーザダイオードモジュールは、図５に示
すように、レーザダイオードチップ１１１およびヒート
シンク１１２を搭載したマウント１１３と、モニター用
フォトダイオードチップ１１４を搭載したチップキャリ
ア１１５と、レンズホルダ１１６と、図示しない抵抗
体、インダクタおよび回路基板等を接着した金属基板１
１０ａと、ペルチェ素子７とを備えている。ペルチェ素
子は、パッケージ放熱板１１８上に金属ソルダで固定さ
れている。なお、ペルチェ素子１１７の上下には、セラ
ミックス板１１９Ａ、１１９Ｂが配置される。
を示す。図５は、レーザダイオードモジュールの概略断
面図を示す。レーザダイオードモジュールは、図５に示
すように、レーザダイオードチップ１１１およびヒート
シンク１１２を搭載したマウント１１３と、モニター用
フォトダイオードチップ１１４を搭載したチップキャリ
ア１１５と、レンズホルダ１１６と、図示しない抵抗
体、インダクタおよび回路基板等を接着した金属基板１
１０ａと、ペルチェ素子７とを備えている。ペルチェ素
子は、パッケージ放熱板１１８上に金属ソルダで固定さ
れている。なお、ペルチェ素子１１７の上下には、セラ
ミックス板１１９Ａ、１１９Ｂが配置される。
【０００５】図６は、図５におけるレーザダイオードモ
ジュールのＡ−Ａ'断面図である。図６に示すように、
レーザダイオードモジュールの主要部は、ヒートシンク
１１２上にレーザダイオードチップ１１１の他にサーミ
スタ１２１を搭載し、ペルチェ素子１１７と金属基板１
１０ａとを接着する金属ソルダとして、両者の熱膨張差
を緩和するために、ソフトソルダ１２２を用いている。
上述した金属基板は、通常、銅タングステン（ＣｕＷ：
銅の重量配分比１０〜３０％のものが存在）等の単一材
質で形成されている。金属基板とペルチェ素子との接着
は、両者の熱膨張差を緩和するために、インジウム錫
（ＩｎＳｎ）などの低温ソフトソルダが用いられてき
た。
ジュールのＡ−Ａ'断面図である。図６に示すように、
レーザダイオードモジュールの主要部は、ヒートシンク
１１２上にレーザダイオードチップ１１１の他にサーミ
スタ１２１を搭載し、ペルチェ素子１１７と金属基板１
１０ａとを接着する金属ソルダとして、両者の熱膨張差
を緩和するために、ソフトソルダ１２２を用いている。
上述した金属基板は、通常、銅タングステン（ＣｕＷ：
銅の重量配分比１０〜３０％のものが存在）等の単一材
質で形成されている。金属基板とペルチェ素子との接着
は、両者の熱膨張差を緩和するために、インジウム錫
（ＩｎＳｎ）などの低温ソフトソルダが用いられてき
た。
【０００６】しかし、近年、レーザダイオードモジュー
ルの高出力化に伴い、レーザダイオードモジュールの冷
却能力と温度環境信頼度（即ち、温度が変化した場合に
おいても正常に機能を継続する能力）に対する要求が厳
しくなっている。まず、冷却能力向上のためには、ペル
チェ素子を大型化したり、上部に搭載する金属基板の高
熱伝導材質化を図る必要があるが、ペルチェ素子の冷却
能力向上に伴う温調タイム（目的の温度に達するまでの
時間）の短縮により、ペルチェ素子上部に搭載した金属
基板への温度ストレスも大きくなる。そのため、ペルチ
ェ素子と金属基板の熱膨張率差の影響が大きくなり、両
者を接着するソフトソルダの摺動により亀裂剥離を生じ
させるという問題が生じる。しかも、ソフトソルダ特有
のハンダクリープ現象も顕著になるため、ペルチェ素子
と金属基板とを接着させるソルダには、ビスマス錫（Ｂ
ｉＳｎ）等の低温ハードソルダを用いる必要がある。
ルの高出力化に伴い、レーザダイオードモジュールの冷
却能力と温度環境信頼度（即ち、温度が変化した場合に
おいても正常に機能を継続する能力）に対する要求が厳
しくなっている。まず、冷却能力向上のためには、ペル
チェ素子を大型化したり、上部に搭載する金属基板の高
熱伝導材質化を図る必要があるが、ペルチェ素子の冷却
能力向上に伴う温調タイム（目的の温度に達するまでの
時間）の短縮により、ペルチェ素子上部に搭載した金属
基板への温度ストレスも大きくなる。そのため、ペルチ
ェ素子と金属基板の熱膨張率差の影響が大きくなり、両
者を接着するソフトソルダの摺動により亀裂剥離を生じ
させるという問題が生じる。しかも、ソフトソルダ特有
のハンダクリープ現象も顕著になるため、ペルチェ素子
と金属基板とを接着させるソルダには、ビスマス錫（Ｂ
ｉＳｎ）等の低温ハードソルダを用いる必要がある。
【０００７】上述した問題点を解決するために、特開平
１０−２００２０８に、２種類の金属材からなる金属基
板を備えた半導体レーザモジュールが開示されている。
図７にその概要を示す。図７（ａ）に示すように、半導
体レーザモジュールは、ＬＤチップ２０１やＬＤチップ
を一定の温度に保つためのサーミスタ２１１をヒートシ
ンク２０２およびサブマウント２０３を介して、光学系
のレンズとともに搭載する金属基板２１０と、上下の面
にセラミックス基板２０９Ａ、２０９Ｂを備えたペルチ
ェ素子２０７とをハードソルダ２１２によって接着して
形成される。
１０−２００２０８に、２種類の金属材からなる金属基
板を備えた半導体レーザモジュールが開示されている。
図７にその概要を示す。図７（ａ）に示すように、半導
体レーザモジュールは、ＬＤチップ２０１やＬＤチップ
を一定の温度に保つためのサーミスタ２１１をヒートシ
ンク２０２およびサブマウント２０３を介して、光学系
のレンズとともに搭載する金属基板２１０と、上下の面
にセラミックス基板２０９Ａ、２０９Ｂを備えたペルチ
ェ素子２０７とをハードソルダ２１２によって接着して
形成される。
【０００８】この金属基板２１０は、ＬＤチップ２０１
からの熱流がペルチェ素子２０７へ向かう方向とは垂直
になる方向に、ペルチェ素子２０７の上面に接着され
る。特に、金属基板２１０は、ＬＤチップ２０１の直下
を含む基板中央部に第１の金属部材２１３を配置し、そ
の側面周囲に第２の金属部材２１４を配置するように形
成している。更に、図７（ｂ）に示すように、金属基板
２１０は、第１の金属部材２１３を熱伝導率の大きい金
属材で形成し、第２の金属部材２１４を第１の金属部材
２１３よりも熱膨張率の小さい金属材で形成する。
からの熱流がペルチェ素子２０７へ向かう方向とは垂直
になる方向に、ペルチェ素子２０７の上面に接着され
る。特に、金属基板２１０は、ＬＤチップ２０１の直下
を含む基板中央部に第１の金属部材２１３を配置し、そ
の側面周囲に第２の金属部材２１４を配置するように形
成している。更に、図７（ｂ）に示すように、金属基板
２１０は、第１の金属部材２１３を熱伝導率の大きい金
属材で形成し、第２の金属部材２１４を第１の金属部材
２１３よりも熱膨張率の小さい金属材で形成する。
【０００９】即ち、上述した金属基板２１０を使用する
ことにより、金属基板全体の熱膨張を小さくするととも
に、熱伝導を良くし、冷却性能を向上させると同時に、
ペルチェ素子の信頼度を高めることを期待している。な
お、光励起用光源または光信号光源には、通常、光出力
源であるレーザダイオードモジュールが複数個搭載され
ている。レーザダイオードモジュールは、他の光部品と
組み合わされて、光増幅器に使用されている。
ことにより、金属基板全体の熱膨張を小さくするととも
に、熱伝導を良くし、冷却性能を向上させると同時に、
ペルチェ素子の信頼度を高めることを期待している。な
お、光励起用光源または光信号光源には、通常、光出力
源であるレーザダイオードモジュールが複数個搭載され
ている。レーザダイオードモジュールは、他の光部品と
組み合わされて、光増幅器に使用されている。
【００１０】
【発明が解決しょうとする課題】上述した先行技術によ
ると、個々のレーザダイオードモジュールにおける、ペ
ルチェ素子の冷却性能の向上、および、ペルチェ素子の
信頼度を高めることが期待されている。しかしながら、
個々のレーザダイオードモジュールが更に高出力化し、
このように更に高出力化した多数のレーザダイオードモ
ジュールを高い密度で配置して使用すると、チップとペ
ルチェ素子との間に配置される金属基板の熱伝導性を高
めたり、熱膨張率の差を小さくするだけでは、レーザダ
イオードモジュールの高出力化、それらの高い密度の配
置にともなって発生する熱を処理することができず、レ
ーザダイオードモジュールの機能を損傷してしまうとい
う問題点がある。
ると、個々のレーザダイオードモジュールにおける、ペ
ルチェ素子の冷却性能の向上、および、ペルチェ素子の
信頼度を高めることが期待されている。しかしながら、
個々のレーザダイオードモジュールが更に高出力化し、
このように更に高出力化した多数のレーザダイオードモ
ジュールを高い密度で配置して使用すると、チップとペ
ルチェ素子との間に配置される金属基板の熱伝導性を高
めたり、熱膨張率の差を小さくするだけでは、レーザダ
イオードモジュールの高出力化、それらの高い密度の配
置にともなって発生する熱を処理することができず、レ
ーザダイオードモジュールの機能を損傷してしまうとい
う問題点がある。
【００１１】即ち、各レーザダイオードモジュール自体
がサイズが小さい上に高発熱密度体であり、それらを複
数個実装することが求められる光励起用光源または光信
号光源として使用する場合には、レーザダイオードモジ
ュールの熱を放熱することが困難であった。一方、光励
起用光源または光信号光源は、更なる光出力の向上が求
められており、従来の方法では、レーザダイオードモジ
ュールのペルチェ素子による冷却が限界に達して、半導
体素子の性能を１００％生かしきれない状態でしか、使
用することができなくなっている。
がサイズが小さい上に高発熱密度体であり、それらを複
数個実装することが求められる光励起用光源または光信
号光源として使用する場合には、レーザダイオードモジ
ュールの熱を放熱することが困難であった。一方、光励
起用光源または光信号光源は、更なる光出力の向上が求
められており、従来の方法では、レーザダイオードモジ
ュールのペルチェ素子による冷却が限界に達して、半導
体素子の性能を１００％生かしきれない状態でしか、使
用することができなくなっている。
【００１２】更に、市場のニーズとして、光出力を向上
させても、ペルチェ素子および半導体素子励起による消
費電力を従来以下のままに維持したいという要望があ
り、光源内の放熱特性が非常に重要になってきている。
更に、レーザダイオードモジュールの他に、レーザダイ
オードモジュールを制御するための他の発熱素子（例え
ば、ＣＰＵ）を備えたレーザダイオードモジュール制御
基板からの発熱の処理も要求されている。上述したよう
に、優れた放熱性能を有するヒートシンクに実装され
た、光励起用光源または光信号光源の出現が待望されて
いる。
させても、ペルチェ素子および半導体素子励起による消
費電力を従来以下のままに維持したいという要望があ
り、光源内の放熱特性が非常に重要になってきている。
更に、レーザダイオードモジュールの他に、レーザダイ
オードモジュールを制御するための他の発熱素子（例え
ば、ＣＰＵ）を備えたレーザダイオードモジュール制御
基板からの発熱の処理も要求されている。上述したよう
に、優れた放熱性能を有するヒートシンクに実装され
た、光励起用光源または光信号光源の出現が待望されて
いる。
【００１３】従って、この発明の目的は、従来の問題点
を解決して、高い密度で配置された、高光出力の複数個
のレーザダイオードモジュールからなる光源を提供する
ことにある。
を解決して、高い密度で配置された、高光出力の複数個
のレーザダイオードモジュールからなる光源を提供する
ことにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した従
来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、
従来、作動液という液体を内蔵するために、作動液の漏
れ、湿気による悪影響が連想され、レーザダイオードモ
ジュール等の高度に精密な機器において使用することが
嫌われ、否定されてきた、単結晶ダイヤの約２０倍以上
の熱伝導率を有するヒートパイプをペルチェ素子に接続
させることによって、ペルチェ素子の破壊の危険性を著
しく低減して、レーザダイオードモジュールの高出力
化、それらの高密度の配置にも十分対応することができ
ることを知見した。
来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、
従来、作動液という液体を内蔵するために、作動液の漏
れ、湿気による悪影響が連想され、レーザダイオードモ
ジュール等の高度に精密な機器において使用することが
嫌われ、否定されてきた、単結晶ダイヤの約２０倍以上
の熱伝導率を有するヒートパイプをペルチェ素子に接続
させることによって、ペルチェ素子の破壊の危険性を著
しく低減して、レーザダイオードモジュールの高出力
化、それらの高密度の配置にも十分対応することができ
ることを知見した。
【００１５】即ち、レーザダイオードチップおよび光学
機器を搭載する金属基板、および、金属基板と熱的に接
続されたペルチェ素子を備えているレーザダイオードモ
ジュールのそれぞれのペルチェ素子に、更に、ヒートパ
イプ、特に板型ヒートパイプの吸熱部を熱的に接続する
と、例え個々の光出力が高い、多数のレーザダイオード
モジュールを高い密度で配置しても、個々のレーザダイ
オードモジュールを従来とは比較にならない度合いで冷
却することができるので、信頼性の高い、高光出力の複
数個のレーザダイオードモジュールからなる光源を提供
することができることを知見した。
機器を搭載する金属基板、および、金属基板と熱的に接
続されたペルチェ素子を備えているレーザダイオードモ
ジュールのそれぞれのペルチェ素子に、更に、ヒートパ
イプ、特に板型ヒートパイプの吸熱部を熱的に接続する
と、例え個々の光出力が高い、多数のレーザダイオード
モジュールを高い密度で配置しても、個々のレーザダイ
オードモジュールを従来とは比較にならない度合いで冷
却することができるので、信頼性の高い、高光出力の複
数個のレーザダイオードモジュールからなる光源を提供
することができることを知見した。
【００１６】更に、前記複数個のレーザダイオードモジ
ュールが搭載される搭載部を１つの板型ヒートパイプに
よって形成し、更に、板型ヒートパイプの矩形の本体部
から丸型ヒートパイプ部を２つの方向に延伸し、放熱フ
ィンを取りつけることによって、熱を所定の方向に移動
させることができるので、光源の厚さを薄くすると共
に、板型ヒートパイプの広い接触面を利用することがで
きるので、複数個のレーザダイオードモジュールを搭載
する際の搭載方向、位置を自由に選択でき、設計の自由
度を高めることができることを知見した。
ュールが搭載される搭載部を１つの板型ヒートパイプに
よって形成し、更に、板型ヒートパイプの矩形の本体部
から丸型ヒートパイプ部を２つの方向に延伸し、放熱フ
ィンを取りつけることによって、熱を所定の方向に移動
させることができるので、光源の厚さを薄くすると共
に、板型ヒートパイプの広い接触面を利用することがで
きるので、複数個のレーザダイオードモジュールを搭載
する際の搭載方向、位置を自由に選択でき、設計の自由
度を高めることができることを知見した。
【００１７】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明のレーザダイオードモジュール
からなる光源の第１の態様は、高い密度で配置された、
光出力が３００ｍＷ以上である複数個のレーザダイオー
ドモジュールからなる光源である。
ものであって、この発明のレーザダイオードモジュール
からなる光源の第１の態様は、高い密度で配置された、
光出力が３００ｍＷ以上である複数個のレーザダイオー
ドモジュールからなる光源である。
【００１８】この発明のレーザダイオードモジュールか
らなる光源の第２の態様は、各々がレーザダイオードチ
ップおよび光学機器を搭載する金属基板、および、前記
金属基板と熱的に接続されたペルチェ素子を備えている
複数個のレーザダイオードモジュールと、前記複数個の
レーザダイオードモジュールが搭載される、１つの板型
ヒートパイプからなっている搭載部とを備えていること
を特徴とするレーザダイオードモジュールからなる光源
である。
らなる光源の第２の態様は、各々がレーザダイオードチ
ップおよび光学機器を搭載する金属基板、および、前記
金属基板と熱的に接続されたペルチェ素子を備えている
複数個のレーザダイオードモジュールと、前記複数個の
レーザダイオードモジュールが搭載される、１つの板型
ヒートパイプからなっている搭載部とを備えていること
を特徴とするレーザダイオードモジュールからなる光源
である。
【００１９】この発明のレーザダイオードモジュールか
らなる光源の第３の態様は、前記ペルチェ素子に前記板
型ヒートパイプの吸熱部が熱的に接続されていることを
特徴とする、レーザダイオードモジュールからなる光源
である。
らなる光源の第３の態様は、前記ペルチェ素子に前記板
型ヒートパイプの吸熱部が熱的に接続されていることを
特徴とする、レーザダイオードモジュールからなる光源
である。
【００２０】この発明のレーザダイオードモジュールか
らなる光源の第４の態様は、前記板型ヒートパイプが矩
形の本体部と、本体部から延伸して一体的に形成された
少なくとも１つの丸型ヒートパイプ部とからなっている
ことを特徴とする、レーザダイオードモジュールからな
る光源である。
らなる光源の第４の態様は、前記板型ヒートパイプが矩
形の本体部と、本体部から延伸して一体的に形成された
少なくとも１つの丸型ヒートパイプ部とからなっている
ことを特徴とする、レーザダイオードモジュールからな
る光源である。
【００２１】この発明のレーザダイオードモジュールか
らなる光源の第５の態様は、前記丸型ヒートパイプ部
が、前記矩形の本体部から複数の方向に延伸しているこ
とを特徴とする、レーザダイオードモジュールからなる
光源である。
らなる光源の第５の態様は、前記丸型ヒートパイプ部
が、前記矩形の本体部から複数の方向に延伸しているこ
とを特徴とする、レーザダイオードモジュールからなる
光源である。
【００２２】この発明のレーザダイオードモジュールか
らなる光源の第６の態様は、前記丸型ヒートパイプ部
に、更に、放熱フィン部が備えられていることを特徴と
する、レーザダイオードモジュールからなる光源であ
る。
らなる光源の第６の態様は、前記丸型ヒートパイプ部
に、更に、放熱フィン部が備えられていることを特徴と
する、レーザダイオードモジュールからなる光源であ
る。
【００２３】この発明のレーザダイオードモジュールか
らなる光源の第７の態様は、前記搭載部としての板型ヒ
ートパイプの、前記複数個のレーザダイオードモジュー
ルが搭載されている面と反対側の面に、前記レーザダイ
オードモジュール制御基板が熱的に接続されていること
を特徴とする、レーザダイオードモジュールからなる光
源である。
らなる光源の第７の態様は、前記搭載部としての板型ヒ
ートパイプの、前記複数個のレーザダイオードモジュー
ルが搭載されている面と反対側の面に、前記レーザダイ
オードモジュール制御基板が熱的に接続されていること
を特徴とする、レーザダイオードモジュールからなる光
源である。
【００２４】
【発明の実施の形態】この発明のレーザダイオードモジ
ュールからなる光源の態様について図面を参照しながら
詳細に説明する。この発明のレーザダイオードモジュー
ルからなる光源は、各々がレーザダイオードチップおよ
び光学機器を搭載する金属基板、および、金属基板と熱
的に接続されたペルチェ素子を備えている複数個のレー
ザダイオードモジュールと、複数個のレーザダイオード
モジュールが搭載される、１つの板型ヒートパイプから
なっている搭載部とを備えている。上述した板型ヒート
パイプが矩形の本体部と、本体部から延伸して一体的に
形成された少なくとも１つの丸型ヒートパイプ部とから
なっていてもよい。更に、具体的には、丸型ヒートパイ
プ部が、矩形の本体部からそれぞれ逆の２つの方向に延
伸していてもよい。更に、丸型ヒートパイプ部に、更
に、放熱フィン部が備えられていることが好ましい。
ュールからなる光源の態様について図面を参照しながら
詳細に説明する。この発明のレーザダイオードモジュー
ルからなる光源は、各々がレーザダイオードチップおよ
び光学機器を搭載する金属基板、および、金属基板と熱
的に接続されたペルチェ素子を備えている複数個のレー
ザダイオードモジュールと、複数個のレーザダイオード
モジュールが搭載される、１つの板型ヒートパイプから
なっている搭載部とを備えている。上述した板型ヒート
パイプが矩形の本体部と、本体部から延伸して一体的に
形成された少なくとも１つの丸型ヒートパイプ部とから
なっていてもよい。更に、具体的には、丸型ヒートパイ
プ部が、矩形の本体部からそれぞれ逆の２つの方向に延
伸していてもよい。更に、丸型ヒートパイプ部に、更
に、放熱フィン部が備えられていることが好ましい。
【００２５】図１は、この発明の光源を構成する個々の
レーザダイオードモジュールの一例の概要を示す図であ
る。図１に示すように、レーザダイオードモジュール１
０は、半導体レーザ１１、第１レンズ１２、第２レンズ
１３、コア拡大ファイバ１４および気密ケース２０を備
えている。半導体レーザ１１は、第１レンズ１２との間
に所定の間隔をおいて、ベース２１上にチップキャリア
２２を介して設けられている。ベース２１は、気密ケー
ス２０内に設けた温度制御用のペルチェ素子２３の上方
に配置されている。ベース２１は、主要部分が銅製で、
第１レンズ１２を設置する部分がステンレス製の複合材
である。ベース部材２１は、チップキャリア２２を挟ん
で第１レンズ１２と対向する側にキャリア２４が固定さ
れ、キャリア２２の半導体レーザ１１と対向する位置に
モニタ用のフォトダイオード２４ａが設けられている。
レーザダイオードモジュールの一例の概要を示す図であ
る。図１に示すように、レーザダイオードモジュール１
０は、半導体レーザ１１、第１レンズ１２、第２レンズ
１３、コア拡大ファイバ１４および気密ケース２０を備
えている。半導体レーザ１１は、第１レンズ１２との間
に所定の間隔をおいて、ベース２１上にチップキャリア
２２を介して設けられている。ベース２１は、気密ケー
ス２０内に設けた温度制御用のペルチェ素子２３の上方
に配置されている。ベース２１は、主要部分が銅製で、
第１レンズ１２を設置する部分がステンレス製の複合材
である。ベース部材２１は、チップキャリア２２を挟ん
で第１レンズ１２と対向する側にキャリア２４が固定さ
れ、キャリア２２の半導体レーザ１１と対向する位置に
モニタ用のフォトダイオード２４ａが設けられている。
【００２６】第１レンズ１２は、レンズホルダ１２ａに
コリメータレンズ１２ｂが保持されている。レンズホル
ダ１２ａは、ベース２１に溶接固定されている。コリメ
ータレンズ１２ｂは、高結合効率を得るために非球面レ
ンズが使用されている。第２レンズ１３は、レンズホル
ダ１３ａに上下部分を削り出した球レンズ１３ｂが保持
されている。レンズホルダ１３ａは、光軸に垂直な面内
で位置調整して気密ケース２０の後述する挿着円筒２０
ａに固定されている。
コリメータレンズ１２ｂが保持されている。レンズホル
ダ１２ａは、ベース２１に溶接固定されている。コリメ
ータレンズ１２ｂは、高結合効率を得るために非球面レ
ンズが使用されている。第２レンズ１３は、レンズホル
ダ１３ａに上下部分を削り出した球レンズ１３ｂが保持
されている。レンズホルダ１３ａは、光軸に垂直な面内
で位置調整して気密ケース２０の後述する挿着円筒２０
ａに固定されている。
【００２７】コア拡大ファイバ１４は、コアを拡大させ
た先端側が光軸に対して６°傾斜させて斜めに研磨され
るとともに研磨面に反射防止コーティングが施され、先
端側が金属筒１５内に接着されて保護されている。金属
筒１５は、調整部材１６の最適位置に溶接固定されてい
る。金属筒１５は、調整部材１６内でコア拡大ファイバ
１４の光軸方向に沿って前後方向にスライドさせたり、
光軸廻りに回転させることにって調整部材１６の最適位
置に調整される。
た先端側が光軸に対して６°傾斜させて斜めに研磨され
るとともに研磨面に反射防止コーティングが施され、先
端側が金属筒１５内に接着されて保護されている。金属
筒１５は、調整部材１６の最適位置に溶接固定されてい
る。金属筒１５は、調整部材１６内でコア拡大ファイバ
１４の光軸方向に沿って前後方向にスライドさせたり、
光軸廻りに回転させることにって調整部材１６の最適位
置に調整される。
【００２８】図２は、この発明の、レーザダイオードモ
ジュールからなる光源の１つの態様を示す図である。図
２（ａ）は、レーザダイオードモジュールからなる光源
の１つの態様の断面図である。図２（ｂ）は、レーザダ
イオードモジュールからなる光源の１つの態様の上面図
である。図２（ａ）に示すように、この態様において
は、複数個のレーザダイオードモジュールが搭載される
搭載部３０は、１つの板型ヒートパイプからなってい
る。搭載部３０としての板型ヒートパイプは、銅または
アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属によって形成さ
れ、密閉された空洞部４０を有する中空構造からなって
いる。空洞部内にはヒートパイプの材質に適合した作動
液が封入されている。板型ヒートパイプの一方の面（即
ち、吸熱部）上には、レーザダイオードモジュール１０
が直接配置されている。板型ヒートパイプの広い矩形の
面を利用することができるので、レーザダイオードモジ
ュールの配置位置、方向は自由に選択することができ
る。板型ヒートパイプの他方の面には、ヒートシンク３
３、例えば、放熱フィンが熱的に接続されている。板型
ヒートパイプを直接搭載部として使用することができる
ので、ヒートパイプの優れた熱移動によって、レーザダ
イオードモジュールの配置密度は、物理的に配置可能な
限り密度を高めることができる。
ジュールからなる光源の１つの態様を示す図である。図
２（ａ）は、レーザダイオードモジュールからなる光源
の１つの態様の断面図である。図２（ｂ）は、レーザダ
イオードモジュールからなる光源の１つの態様の上面図
である。図２（ａ）に示すように、この態様において
は、複数個のレーザダイオードモジュールが搭載される
搭載部３０は、１つの板型ヒートパイプからなってい
る。搭載部３０としての板型ヒートパイプは、銅または
アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属によって形成さ
れ、密閉された空洞部４０を有する中空構造からなって
いる。空洞部内にはヒートパイプの材質に適合した作動
液が封入されている。板型ヒートパイプの一方の面（即
ち、吸熱部）上には、レーザダイオードモジュール１０
が直接配置されている。板型ヒートパイプの広い矩形の
面を利用することができるので、レーザダイオードモジ
ュールの配置位置、方向は自由に選択することができ
る。板型ヒートパイプの他方の面には、ヒートシンク３
３、例えば、放熱フィンが熱的に接続されている。板型
ヒートパイプを直接搭載部として使用することができる
ので、ヒートパイプの優れた熱移動によって、レーザダ
イオードモジュールの配置密度は、物理的に配置可能な
限り密度を高めることができる。
【００２９】ヒートパイプは、一般に、密封された空洞
部を有するコンテナを備えており、空洞部に収容された
作動液の相変態および移動によって熱の輸送が行われ
る。熱の一部は、ヒートパイプを構成するコンテナの材
質中を直接伝わって運ばれるが、大部分の熱は、作動液
による相変態と移動によって移動される。冷却部品が取
り付けられるヒートパイプの吸熱側において、ヒートパ
イプを構成するコンテナの材質中を伝わってきた熱によ
り、作動液が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側
に移動する。放熱側では、作動液の蒸気は冷却され再び
液相状態に戻る。液相に戻った作動液は再び吸熱側に移
動する。このような作動液の相変態や移動によって、多
量の熱の速やかな移動がなされる。
部を有するコンテナを備えており、空洞部に収容された
作動液の相変態および移動によって熱の輸送が行われ
る。熱の一部は、ヒートパイプを構成するコンテナの材
質中を直接伝わって運ばれるが、大部分の熱は、作動液
による相変態と移動によって移動される。冷却部品が取
り付けられるヒートパイプの吸熱側において、ヒートパ
イプを構成するコンテナの材質中を伝わってきた熱によ
り、作動液が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側
に移動する。放熱側では、作動液の蒸気は冷却され再び
液相状態に戻る。液相に戻った作動液は再び吸熱側に移
動する。このような作動液の相変態や移動によって、多
量の熱の速やかな移動がなされる。
【００３０】図３は、この発明の、レーザダイオードモ
ジュールからなる光源の他の１つの態様を示す図であ
る。図３（ａ）は、レーザダイオードモジュールからな
る光源の断面図である。図３（ｂ）は、レーザダイオー
ドモジュールからなる光源の上面図である。この態様の
レーザダイオードモジュールからなる光源においては、
搭載部が、矩形の板型ヒートパイプの本体部３１と、本
体部３１から延伸して一体的に形成された丸型ヒートパ
イプ部３２とからなっている。
ジュールからなる光源の他の１つの態様を示す図であ
る。図３（ａ）は、レーザダイオードモジュールからな
る光源の断面図である。図３（ｂ）は、レーザダイオー
ドモジュールからなる光源の上面図である。この態様の
レーザダイオードモジュールからなる光源においては、
搭載部が、矩形の板型ヒートパイプの本体部３１と、本
体部３１から延伸して一体的に形成された丸型ヒートパ
イプ部３２とからなっている。
【００３１】搭載部としての板型ヒートパイプの本体部
３１および丸型ヒートパイプ部３２は、銅またはアルミ
ニウム等の熱伝導性に優れた金属によって一体的に形成
され、本体部は空洞部４０を有する中空構造からなって
おり、本体部の空洞部４０と丸型ヒートパイプの内部４
１は連通している。板型ヒートパイプの一方の面（即
ち、吸熱部）上には、レーザダイオードモジュール１０
が直接配置されている。この態様においても、板型ヒー
トパイプの広い矩形の面を利用することができるので、
レーザダイオードモジュールの配置位置、方向は自由に
選択することができる。丸型ヒートパイプ部３２の各ヒ
ートパイプには、放熱フィン３４が取りつけられてい
る。この態様においては、板型ヒートパイプの本体部に
直接搭載された複数個のレーザダイオードモジュールの
熱は、先ず板型ヒートパイプの本体部に移動され、更
に、本体部の空洞部とその内部が連通した丸型ヒートパ
イプに移動される。丸型ヒートパイプに取りつけられた
放熱フィンによって所定の位置に放熱される。
３１および丸型ヒートパイプ部３２は、銅またはアルミ
ニウム等の熱伝導性に優れた金属によって一体的に形成
され、本体部は空洞部４０を有する中空構造からなって
おり、本体部の空洞部４０と丸型ヒートパイプの内部４
１は連通している。板型ヒートパイプの一方の面（即
ち、吸熱部）上には、レーザダイオードモジュール１０
が直接配置されている。この態様においても、板型ヒー
トパイプの広い矩形の面を利用することができるので、
レーザダイオードモジュールの配置位置、方向は自由に
選択することができる。丸型ヒートパイプ部３２の各ヒ
ートパイプには、放熱フィン３４が取りつけられてい
る。この態様においては、板型ヒートパイプの本体部に
直接搭載された複数個のレーザダイオードモジュールの
熱は、先ず板型ヒートパイプの本体部に移動され、更
に、本体部の空洞部とその内部が連通した丸型ヒートパ
イプに移動される。丸型ヒートパイプに取りつけられた
放熱フィンによって所定の位置に放熱される。
【００３２】更に、この態様においては、上述したよう
に、板型ヒートパイプの本体部の複数個のレーザダイオ
ードモジュール１０を搭載する面３１と反対側の面４２
も、ヒートパイプの熱吸収部として利用することができ
る。即ち、レーザダイオードモジュールを制御する、他
の発熱素子（例えば、ＣＰＵ）を搭載したレーザダイオ
ードモジュール制御基板等を熱的に接続することができ
る。この際には、使用するヒートパイプの最大熱輸送量
と、レーザダイオードモジュールの発熱量、レーザダイ
オードモジュール制御基板等の発熱量とを考慮して、ヒ
ートパイプを選定することによって、効率的な放熱を行
い、高い密度で配置された高光出力のレーザダイオード
モジュールの機能を十分に発揮することができる。
に、板型ヒートパイプの本体部の複数個のレーザダイオ
ードモジュール１０を搭載する面３１と反対側の面４２
も、ヒートパイプの熱吸収部として利用することができ
る。即ち、レーザダイオードモジュールを制御する、他
の発熱素子（例えば、ＣＰＵ）を搭載したレーザダイオ
ードモジュール制御基板等を熱的に接続することができ
る。この際には、使用するヒートパイプの最大熱輸送量
と、レーザダイオードモジュールの発熱量、レーザダイ
オードモジュール制御基板等の発熱量とを考慮して、ヒ
ートパイプを選定することによって、効率的な放熱を行
い、高い密度で配置された高光出力のレーザダイオード
モジュールの機能を十分に発揮することができる。
【００３３】図４は、この発明の、レーザダイオードモ
ジュールからなる光源の他の１つの態様を示す上面図で
ある。この態様のレーザダイオードモジュールからなる
光源においては、搭載部が、矩形の板型ヒートパイプの
本体部３１と、本体部３１から延伸して一体的に形成さ
れた逆方向の２つの丸型ヒートパイプ部３２、３３とか
らなっている。
ジュールからなる光源の他の１つの態様を示す上面図で
ある。この態様のレーザダイオードモジュールからなる
光源においては、搭載部が、矩形の板型ヒートパイプの
本体部３１と、本体部３１から延伸して一体的に形成さ
れた逆方向の２つの丸型ヒートパイプ部３２、３３とか
らなっている。
【００３４】搭載部としての板型ヒートパイプの本体部
３１および丸型ヒートパイプ部３２、３３は、銅または
アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属によって一体的
に形成され、本体部は空洞部を有する中空構造からなっ
ており、本体部３１の空洞部と丸型ヒートパイプ３２、
３３の内部は連通している。板型ヒートパイプの一方の
面（即ち、吸熱部）上には、レーザダイオードモジュー
ル１０が直接配置されている。図においては、レーザダ
イオードモジュール１０は、丸型ヒートパイプ３２、３
３と並行に配置されているけれでも、この態様において
も、板型ヒートパイプの広い矩形の面を利用することが
できるので、レーザダイオードモジュールの配置位置、
方向は自由に選択することができる。
３１および丸型ヒートパイプ部３２、３３は、銅または
アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属によって一体的
に形成され、本体部は空洞部を有する中空構造からなっ
ており、本体部３１の空洞部と丸型ヒートパイプ３２、
３３の内部は連通している。板型ヒートパイプの一方の
面（即ち、吸熱部）上には、レーザダイオードモジュー
ル１０が直接配置されている。図においては、レーザダ
イオードモジュール１０は、丸型ヒートパイプ３２、３
３と並行に配置されているけれでも、この態様において
も、板型ヒートパイプの広い矩形の面を利用することが
できるので、レーザダイオードモジュールの配置位置、
方向は自由に選択することができる。
【００３５】丸型ヒートパイプ部３２、３３の各ヒート
パイプには、放熱フィン３４、３５が取りつけられてい
る。この態様においては、板型ヒートパイプの本体部に
直接搭載された複数個のレーザダイオードモジュールの
熱は、先ず板型ヒートパイプの本体部３１に移動され、
更に、本体部の空洞部とその内部が連通した丸型ヒート
パイプ３２、３３に移動される。丸型ヒートパイプ３
２、３３に取りつけられた放熱フィン３４、３５によっ
て所定の位置に放熱される。
パイプには、放熱フィン３４、３５が取りつけられてい
る。この態様においては、板型ヒートパイプの本体部に
直接搭載された複数個のレーザダイオードモジュールの
熱は、先ず板型ヒートパイプの本体部３１に移動され、
更に、本体部の空洞部とその内部が連通した丸型ヒート
パイプ３２、３３に移動される。丸型ヒートパイプ３
２、３３に取りつけられた放熱フィン３４、３５によっ
て所定の位置に放熱される。
【００３６】更に、この態様においても、上述したよう
に、板型ヒートパイプの本体部の複数個のレーザダイオ
ードモジュール１０を搭載する面３１と反対側の面（図
示しない）も、ヒートパイプの熱吸収部として利用する
ことができる。即ち、レーザダイオードモジュールを制
御する、他の発熱素子（例えば、ＣＰＵ）を搭載したレ
ーザダイオードモジュール制御基板等を熱的に接続する
ことができる。この態様においては、板型ヒートパイプ
の本体部に、逆方向の２つの丸型ヒートパイプが一体的
に形成されているので、より多量の熱を効果的に移動す
ることができる。この際においても、使用するヒートパ
イプの最大熱輸送量と、レーザダイオードモジュールの
発熱量、レーザダイオードモジュール制御基板等の発熱
量とを考慮して、ヒートパイプを選定することによっ
て、効率的な放熱を行い、高い密度で配置された高光出
力のレーザダイオードモジュールの機能を十分に発揮す
ることができる。上述したこの発明のレーザダイオード
モジュールからなる光源において、レーザダイオードモ
ジュールを正常に機能させるためには、レーザダイオー
ドモジュールのフォトダイオード近傍の温度を約２５℃
以下に維持するためには、ペルチェ素子の搭載部側での
温度が約７０℃以下であることがあり、ヒートパイプに
よる熱輸送量も、上述した温度を維持することができる
ように、選定することが好ましい。レーザダイオードモ
ジュールと、板型ヒートパイプからなる搭載部との接続
は、熱抵抗が小さくなるように、レーザダイオードモジ
ュール１０の底部が、搭載部３０の表面に直接接触する
ような状態で、接合、機械的取り付け等によって密接に
接続される。熱抵抗を小さくするために、熱伝導シー
ト、熱伝導グリスを介して直接密接させてもよい。
に、板型ヒートパイプの本体部の複数個のレーザダイオ
ードモジュール１０を搭載する面３１と反対側の面（図
示しない）も、ヒートパイプの熱吸収部として利用する
ことができる。即ち、レーザダイオードモジュールを制
御する、他の発熱素子（例えば、ＣＰＵ）を搭載したレ
ーザダイオードモジュール制御基板等を熱的に接続する
ことができる。この態様においては、板型ヒートパイプ
の本体部に、逆方向の２つの丸型ヒートパイプが一体的
に形成されているので、より多量の熱を効果的に移動す
ることができる。この際においても、使用するヒートパ
イプの最大熱輸送量と、レーザダイオードモジュールの
発熱量、レーザダイオードモジュール制御基板等の発熱
量とを考慮して、ヒートパイプを選定することによっ
て、効率的な放熱を行い、高い密度で配置された高光出
力のレーザダイオードモジュールの機能を十分に発揮す
ることができる。上述したこの発明のレーザダイオード
モジュールからなる光源において、レーザダイオードモ
ジュールを正常に機能させるためには、レーザダイオー
ドモジュールのフォトダイオード近傍の温度を約２５℃
以下に維持するためには、ペルチェ素子の搭載部側での
温度が約７０℃以下であることがあり、ヒートパイプに
よる熱輸送量も、上述した温度を維持することができる
ように、選定することが好ましい。レーザダイオードモ
ジュールと、板型ヒートパイプからなる搭載部との接続
は、熱抵抗が小さくなるように、レーザダイオードモジ
ュール１０の底部が、搭載部３０の表面に直接接触する
ような状態で、接合、機械的取り付け等によって密接に
接続される。熱抵抗を小さくするために、熱伝導シー
ト、熱伝導グリスを介して直接密接させてもよい。
【００３７】従って、個々のレーザダイオードモジュー
ルの光出力が更に高くなって、しかも、高光出力のレー
ザダイオードモジュールが高い密度で配置されていて
も、レーザダイオードモジュールの熱を効率的に放熱
し、レーザダイオードモジュール内に配置されたペルチ
ェ素子が破壊されることなく、レーザダイオードチップ
１１の性能を劣化させることなく、所定の温度範囲内に
維持することができ、光源の性能を維持することができ
る。
ルの光出力が更に高くなって、しかも、高光出力のレー
ザダイオードモジュールが高い密度で配置されていて
も、レーザダイオードモジュールの熱を効率的に放熱
し、レーザダイオードモジュール内に配置されたペルチ
ェ素子が破壊されることなく、レーザダイオードチップ
１１の性能を劣化させることなく、所定の温度範囲内に
維持することができ、光源の性能を維持することができ
る。
【００３８】搭載部内部は、減圧状態となり、搭載部材
質との適合性を考慮して、水、代替フロン、フロリナー
トなどの作動液が封入される。本体部、丸型ヒートパイ
プ部は、銅製のヒートパイプが好ましく、作動液とし
て、水を使用することができる。ヒートパイプ内には、
作動液の還流を容易にするために、ウイックを配置して
もよい。板型ヒートパイプの形状は、矩形に限定され
ず、レーザダイオードモジュールとの接触面が広くとれ
る形状であればよい。丸型ヒートパイプの形状は、円
形、楕円形、偏平形等であってもよい。
質との適合性を考慮して、水、代替フロン、フロリナー
トなどの作動液が封入される。本体部、丸型ヒートパイ
プ部は、銅製のヒートパイプが好ましく、作動液とし
て、水を使用することができる。ヒートパイプ内には、
作動液の還流を容易にするために、ウイックを配置して
もよい。板型ヒートパイプの形状は、矩形に限定され
ず、レーザダイオードモジュールとの接触面が広くとれ
る形状であればよい。丸型ヒートパイプの形状は、円
形、楕円形、偏平形等であってもよい。
【００３９】この発明のレーザダイオードモジュールか
らなる光源は、光伝送システムにおける光励起用光源と
して使用される。更に、この発明のレーザダイオードモ
ジュールからなる光源は、光伝送システムにおける光信
号用光源として使用される。更に、この発明のラマン増
幅器は、この発明のレーザダイオードモジュールからな
る光源を用いるラマン増幅器である。
らなる光源は、光伝送システムにおける光励起用光源と
して使用される。更に、この発明のレーザダイオードモ
ジュールからなる光源は、光伝送システムにおける光信
号用光源として使用される。更に、この発明のラマン増
幅器は、この発明のレーザダイオードモジュールからな
る光源を用いるラマン増幅器である。
【００４０】
【実施例】この発明のレーザダイオードモジュールから
なる光源を実施例によって、説明する。 実施例１ 図２に示すように、銅製の縦１００ｍｍ×横２００ｍｍ
×高さ７ｍｍの、空洞部を有する板型ヒートパイプから
なる搭載部を調製した。搭載部の一方の表面の、レーザ
ダイオードモジュールが配置される部分には、レーザダ
イオードモジュールの底部が、伝熱グリスを介して、直
接的に密着された。
なる光源を実施例によって、説明する。 実施例１ 図２に示すように、銅製の縦１００ｍｍ×横２００ｍｍ
×高さ７ｍｍの、空洞部を有する板型ヒートパイプから
なる搭載部を調製した。搭載部の一方の表面の、レーザ
ダイオードモジュールが配置される部分には、レーザダ
イオードモジュールの底部が、伝熱グリスを介して、直
接的に密着された。
【００４１】このように６個のレーザダイオードモジュ
ールがランダムに配置された搭載部のレーザダイオード
モジュールとは反対側（即ち、底面側）には、高さ１１
ｍｍ、ピッチ３ｍｍのコルゲートフィンがブレ−ジング
処理（ロウ付け処理）で金属接合された。
ールがランダムに配置された搭載部のレーザダイオード
モジュールとは反対側（即ち、底面側）には、高さ１１
ｍｍ、ピッチ３ｍｍのコルゲートフィンがブレ−ジング
処理（ロウ付け処理）で金属接合された。
【００４２】なお、搭載部の上に、ランダムに配置され
た６個のレーザダイオードモジュールの各レーザダイオ
ードモジュールの光出力は１００ｍＷ以上であった。ヒ
ートパイプ内には、作動液として水が封入され、ワイヤ
状のウイックが配置されている。
た６個のレーザダイオードモジュールの各レーザダイオ
ードモジュールの光出力は１００ｍＷ以上であった。ヒ
ートパイプ内には、作動液として水が封入され、ワイヤ
状のウイックが配置されている。
【００４３】このようにして作製されたこの発明のレー
ザダイオードモジュールからなる光源を作動させたとこ
ろ、３００ｍＷの高い光出力を得ることができ、レーザ
ダイオードモジュールを２４．９〜２５．１℃の範囲内
の温度に維持することができた。上述したように、レー
ザダイオードモジュールの底部が直接板型ヒートパイプ
に接触するように、配置されているので、高い放熱特性
が得られた。従って、コンパクトで、且つ、高い光出力
が保持された光励起用光源または光信号光源が低消費電
力のままで可能になる。
ザダイオードモジュールからなる光源を作動させたとこ
ろ、３００ｍＷの高い光出力を得ることができ、レーザ
ダイオードモジュールを２４．９〜２５．１℃の範囲内
の温度に維持することができた。上述したように、レー
ザダイオードモジュールの底部が直接板型ヒートパイプ
に接触するように、配置されているので、高い放熱特性
が得られた。従って、コンパクトで、且つ、高い光出力
が保持された光励起用光源または光信号光源が低消費電
力のままで可能になる。
【００４４】実施例２ 図３に示すように、銅製の縦１００ｍｍ×横２００ｍｍ
×高さ７ｍｍの、空洞部を有する板型ヒートパイプから
なる本体部、並びに、本体部と一体的に形成され、その
内部が相互に連通する、直径５ｍｍ長さ１００ｍｍの丸
型ヒートパイプ部からなる搭載部を調製した。搭載部の
一方の表面の、レーザダイオードモジュールが配置され
る部分には、レーザダイオードモジュールの底部が、伝
熱グリスを介して、直接的に密着された。
×高さ７ｍｍの、空洞部を有する板型ヒートパイプから
なる本体部、並びに、本体部と一体的に形成され、その
内部が相互に連通する、直径５ｍｍ長さ１００ｍｍの丸
型ヒートパイプ部からなる搭載部を調製した。搭載部の
一方の表面の、レーザダイオードモジュールが配置され
る部分には、レーザダイオードモジュールの底部が、伝
熱グリスを介して、直接的に密着された。
【００４５】このように６個のレーザダイオードモジュ
ールがランダムに配置された本体部から延伸する丸型ヒ
ートパイプ部の放熱部には、図３に示すような、横２０
０ｍｍ×縦４０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの板型放熱フィン
が取りつけられた。
ールがランダムに配置された本体部から延伸する丸型ヒ
ートパイプ部の放熱部には、図３に示すような、横２０
０ｍｍ×縦４０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの板型放熱フィン
が取りつけられた。
【００４６】なお、搭載部の上に、ランダムに配置され
た６個のレーザダイオードモジュールの各レーザダイオ
ードモジュールの光出力は１００ｍＷ以上であった。ヒ
ートパイプ内には、作動液として水が封入され、ワイヤ
状のウイックが配置されている。
た６個のレーザダイオードモジュールの各レーザダイオ
ードモジュールの光出力は１００ｍＷ以上であった。ヒ
ートパイプ内には、作動液として水が封入され、ワイヤ
状のウイックが配置されている。
【００４７】このようにして作製されたこの発明のレー
ザダイオードモジュールからなる光源を作動させたとこ
ろ、４００ｍＷの高い光出力を得ることができ、レーザ
ダイオードモジュールを２４．９〜２５．１℃の範囲内
の温度に維持することができた。上述したように、レー
ザダイオードモジュールの底部が直接板型ヒートパイプ
の本体部に接触するように、配置され、更に、本体部か
ら延伸している丸型ヒートパイプ更に放熱フィンによっ
て放熱されるので、高い放熱特性が得られた。従って、
コンパクトで、且つ、高い光出力が保持された光励起用
光源または光信号光源が低消費電力のままで可能にな
る。
ザダイオードモジュールからなる光源を作動させたとこ
ろ、４００ｍＷの高い光出力を得ることができ、レーザ
ダイオードモジュールを２４．９〜２５．１℃の範囲内
の温度に維持することができた。上述したように、レー
ザダイオードモジュールの底部が直接板型ヒートパイプ
の本体部に接触するように、配置され、更に、本体部か
ら延伸している丸型ヒートパイプ更に放熱フィンによっ
て放熱されるので、高い放熱特性が得られた。従って、
コンパクトで、且つ、高い光出力が保持された光励起用
光源または光信号光源が低消費電力のままで可能にな
る。
【００４８】実施例３ 図４に示すように、銅製の縦１００ｍｍ×横２００ｍｍ
×高さ７ｍｍの、空洞部を有する板型ヒートパイプから
なる本体部、並びに、本体部と一体的に形成され、その
内部が相互に連通する、直径５ｍｍ長さ１００ｍｍのそ
れぞれ逆方向に延伸した２つの丸型ヒートパイプ部から
なる搭載部を調製した。搭載部の一方の表面の、レーザ
ダイオードモジュールが配置される部分には、レーザダ
イオードモジュールの底部が、伝熱グリスを介して、直
接的に密着された。
×高さ７ｍｍの、空洞部を有する板型ヒートパイプから
なる本体部、並びに、本体部と一体的に形成され、その
内部が相互に連通する、直径５ｍｍ長さ１００ｍｍのそ
れぞれ逆方向に延伸した２つの丸型ヒートパイプ部から
なる搭載部を調製した。搭載部の一方の表面の、レーザ
ダイオードモジュールが配置される部分には、レーザダ
イオードモジュールの底部が、伝熱グリスを介して、直
接的に密着された。
【００４９】このように６個のレーザダイオードモジュ
ールがランダムに配置された本体部から延伸する２つの
丸型ヒートパイプ部のそれぞれの放熱部には、図４に示
すような、横２００ｍｍ×縦４０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ
の板型放熱フィンが取りつけられた。
ールがランダムに配置された本体部から延伸する２つの
丸型ヒートパイプ部のそれぞれの放熱部には、図４に示
すような、横２００ｍｍ×縦４０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ
の板型放熱フィンが取りつけられた。
【００５０】なお、搭載部の上に、ランダムに配置され
た６個のレーザダイオードモジュールの各レーザダイオ
ードモジュールの光出力は１００ｍＷ以上であった。ヒ
ートパイプ内には、作動液として水が封入され、ワイヤ
状のウイックが配置されている。
た６個のレーザダイオードモジュールの各レーザダイオ
ードモジュールの光出力は１００ｍＷ以上であった。ヒ
ートパイプ内には、作動液として水が封入され、ワイヤ
状のウイックが配置されている。
【００５１】このようにして作製されたこの発明のレー
ザダイオードモジュールからなる光源を作動させたとこ
ろ、４５０ｍＷの高い光出力を得ることができ、レーザ
ダイオードモジュールを２４．９〜２５．１℃の範囲内
の温度に維持することができた。上述したように、レー
ザダイオードモジュールの底部が直接板型ヒートパイプ
の本体部に接触するように、配置され、更に、本体部か
らそれぞれ逆方向に延伸している２つの丸型ヒートパイ
プ更に放熱フィンによって放熱されるので、高い放熱特
性が得られた。従って、コンパクトで、且つ、高い光出
力が保持された光励起用光源または光信号光源が低消費
電力のままで可能になる。
ザダイオードモジュールからなる光源を作動させたとこ
ろ、４５０ｍＷの高い光出力を得ることができ、レーザ
ダイオードモジュールを２４．９〜２５．１℃の範囲内
の温度に維持することができた。上述したように、レー
ザダイオードモジュールの底部が直接板型ヒートパイプ
の本体部に接触するように、配置され、更に、本体部か
らそれぞれ逆方向に延伸している２つの丸型ヒートパイ
プ更に放熱フィンによって放熱されるので、高い放熱特
性が得られた。従って、コンパクトで、且つ、高い光出
力が保持された光励起用光源または光信号光源が低消費
電力のままで可能になる。
【００５２】
【発明の効果】上述したように、この発明によると、高
い密度で、自由度をもって配置された、薄型、高光出力
の複数個のレーザダイオードモジュールからなる光源を
提供することができ、コンパクトで、且つ、高い光出力
が保持された光励起用光源または光信号光源を低消費電
力のままで提供することができ、産業上利用価値が高
い。
い密度で、自由度をもって配置された、薄型、高光出力
の複数個のレーザダイオードモジュールからなる光源を
提供することができ、コンパクトで、且つ、高い光出力
が保持された光励起用光源または光信号光源を低消費電
力のままで提供することができ、産業上利用価値が高
い。
【図１】図１は、この発明の光源を構成する個々のレー
ザダイオードモジュールの一例の概要を示す図である。
ザダイオードモジュールの一例の概要を示す図である。
【図２】図２は、この発明の、レーザダイオードモジュ
ールからなる光源の１つの態様を示す図である。
ールからなる光源の１つの態様を示す図である。
【図３】図３は、この発明の、レーザダイオードモジュ
ールからなる光源の他の１つの態様を示す図である。
ールからなる光源の他の１つの態様を示す図である。
【図４】図４は、この発明の、レーザダイオードモジュ
ールからなる光源の他の１つの態様を示す上面図であ
る。
ールからなる光源の他の１つの態様を示す上面図であ
る。
【図５】図５は、従来のレーザダイオードモジュールを
示す図である。
示す図である。
【図６】図６は、図５におけるレーザダイオードモジュ
ールのＡ−Ａ'断面図である。
ールのＡ−Ａ'断面図である。
【図７】図７は、２種類の金属材からなる金属基板を備
えた半導体レーザモジュールを示す図である。
えた半導体レーザモジュールを示す図である。
１０．レーザダイオードモジュール １１．半導体レーザ １２．第１レンズ １３．第２レンズ １４．コア拡大ファイバ １５．金属筒 １．調整部材 ２０．気密ケース ２１．ベース ２２．チップキャリア ２３．ペルチェ素子 ２４．キャリア ３０．搭載部（ヒートパイプ） ３１．ヒートパイプの本体部 ３２．丸型ヒートパイプ部 ３３．丸型ヒートパイプ部 ３４．放熱フィン ３５．放熱フィン ４０．空洞部 ４１．丸型ヒートパイプ部の空洞部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L044 AA04 BA06 CA13 DA01 DD03 DD07 EA03 KA04 5F073 AB27 AB28 BA02 EA24 FA02 FA06 FA11 FA25 FA26
Claims (7)
- 【請求項１】高い密度で配置された、光出力が３００ｍ
Ｗ以上である複数個のレーザダイオードモジュールから
なる光源。 - 【請求項２】各々がレーザダイオードチップおよび光学
機器を搭載する金属基板、および、前記金属基板と熱的
に接続されたペルチェ素子を備えている複数個のレーザ
ダイオードモジュールと、前記複数個のレーザダイオー
ドモジュールが搭載される、１つの板型ヒートパイプか
らなっている搭載部とを備えていることを特徴とする、
請求項１に記載のレーザダイオードモジュールからなる
光源。 - 【請求項３】前記ペルチェ素子に前記板型ヒートパイプ
の吸熱部が熱的に接続されていることを特徴とする、請
求項２に記載のレーザダイオードモジュールからなる光
源。 - 【請求項４】前記板型ヒートパイプが矩形の本体部と、
本体部から延伸して一体的に形成された少なくとも１つ
の丸型ヒートパイプ部とからなっていることを特徴とす
る、請求項３に記載のレーザダイオードモジュールから
なる光源。 - 【請求項５】前記丸型ヒートパイプ部が、前記矩形の本
体部から複数の方向に延伸していることを特徴とする、
請求項４に記載のレーザダイオードモジュールからなる
光源。 - 【請求項６】前記丸型ヒートパイプ部に、更に、放熱フ
ィン部が備えられていることを特徴とする、請求項４ま
たは５に記載のレーザダイオードモジュールからなる光
源。 - 【請求項７】前記搭載部としての板型ヒートパイプの、
前記複数個のレーザダイオードモジュールが搭載されて
いる面と反対側の面に、前記レーザダイオードモジュー
ル制御基板が熱的に接続されていることを特徴とする、
請求項４から６の何れか１項に記載のレーザダイオード
モジュールからなる光源。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001075390A JP2002280659A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | レーザダイオードモジュールからなる光源 |
| US10/068,864 US6676306B2 (en) | 2001-03-16 | 2002-02-11 | Light source having plural laser diode modules |
| CA002372976A CA2372976C (en) | 2001-03-16 | 2002-02-25 | Light source having plural laser diode modules |
| EP02005764A EP1241752A3 (en) | 2001-03-16 | 2002-03-13 | Light source having plural laser diode modules |
| CNB021071985A CN1229901C (zh) | 2001-03-16 | 2002-03-15 | 具有多个激光二极管模块的光源 |
| US10/643,984 US6872011B2 (en) | 2001-03-16 | 2003-08-20 | Light source having plural laser diode modules |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001075390A JP2002280659A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | レーザダイオードモジュールからなる光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002280659A true JP2002280659A (ja) | 2002-09-27 |
Family
ID=18932479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001075390A Pending JP2002280659A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | レーザダイオードモジュールからなる光源 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6676306B2 (ja) |
| EP (1) | EP1241752A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002280659A (ja) |
| CN (1) | CN1229901C (ja) |
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