JP2002353551A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP2002353551A JP2002353551A JP2001157140A JP2001157140A JP2002353551A JP 2002353551 A JP2002353551 A JP 2002353551A JP 2001157140 A JP2001157140 A JP 2001157140A JP 2001157140 A JP2001157140 A JP 2001157140A JP 2002353551 A JP2002353551 A JP 2002353551A
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- laser device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ素子を十分良好に冷却できるよ
うにする。 【解決手段】 ヒートスプレッダー２ａ、２ｂとペルチ
ェ素子３ａ、３ｂとヒートシンク14等からなる冷却手段
を用いて、半導体レーザ素子１をそのｐ側およびｎ側の
双方から冷却する。
うにする。 【解決手段】 ヒートスプレッダー２ａ、２ｂとペルチ
ェ素子３ａ、３ｂとヒートシンク14等からなる冷却手段
を用いて、半導体レーザ素子１をそのｐ側およびｎ側の
双方から冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置に
関し、特に詳細には、半導体レーザ素子を冷却する構造
が改良された半導体レーザ装置に関するものである。
関し、特に詳細には、半導体レーザ素子を冷却する構造
が改良された半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から多くの半導体レーザ素子が広く
実用に供されており、発光点を複数形成して高出力化を
図った半導体レーザアレイ等も提供されている。なおこ
の半導体レーザアレイは、複数の発光点が半導体層の積
層方向と直交する方向に並設されたものと、複数の発光
点が半導体層の積層方向に並設されたものとに大別され
る。
実用に供されており、発光点を複数形成して高出力化を
図った半導体レーザアレイ等も提供されている。なおこ
の半導体レーザアレイは、複数の発光点が半導体層の積
層方向と直交する方向に並設されたものと、複数の発光
点が半導体層の積層方向に並設されたものとに大別され
る。
【０００３】この半導体レーザアレイのような高出力の
半導体レーザ素子は、一般に発熱が大きいことから、そ
のｐ側、ｎ側のいずれか一方をペルチェ素子や、あるい
は直接水冷する手段等により冷却しながら使用されてい
た。
半導体レーザ素子は、一般に発熱が大きいことから、そ
のｐ側、ｎ側のいずれか一方をペルチェ素子や、あるい
は直接水冷する手段等により冷却しながら使用されてい
た。
【０００４】図４は、上述のような冷却構造を有する従
来の半導体レーザ装置の一例を示すものである。図示の
ように半導体レーザ素子１は、ｐ側、ｎ側のいずれか一
方（図中の下側）がヒートスプレッダー２の上に固定さ
れ、このヒートスプレッダー２はペルチェ素子３の上面
（冷却面）の上に固定されている。そしてペルチェ素子
３の下面（放熱面）がヒートシンク４に固定され、該ペ
ルチェ素子３によりヒートスプレッダー２を介して半導
体レーザ素子１が冷却される。
来の半導体レーザ装置の一例を示すものである。図示の
ように半導体レーザ素子１は、ｐ側、ｎ側のいずれか一
方（図中の下側）がヒートスプレッダー２の上に固定さ
れ、このヒートスプレッダー２はペルチェ素子３の上面
（冷却面）の上に固定されている。そしてペルチェ素子
３の下面（放熱面）がヒートシンク４に固定され、該ペ
ルチェ素子３によりヒートスプレッダー２を介して半導
体レーザ素子１が冷却される。
【０００５】なお上述のような構成においては、多くの
場合、半導体レーザ素子１の近傍に該素子１の温度を検
出するサーミスタ等の温度検出手段５が取り付けられ、
この温度検出手段５の出力信号Ｓに基づいて温度調節回
路６がペルチェ素子３の駆動を制御することにより、半
導体レーザ素子１の温度が所定の目標値に保たれる。
場合、半導体レーザ素子１の近傍に該素子１の温度を検
出するサーミスタ等の温度検出手段５が取り付けられ、
この温度検出手段５の出力信号Ｓに基づいて温度調節回
路６がペルチェ素子３の駆動を制御することにより、半
導体レーザ素子１の温度が所定の目標値に保たれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
冷却構造を有する従来の半導体レーザ装置においては、
半導体レーザ素子の片面からしか放熱されないので、冷
却されていない面からの放熱が不十分であった。そのた
め、半導体レーザ素子の高光出力領域において光変換効
率が落ちて、光出力が熱飽和するという問題が認められ
た。
冷却構造を有する従来の半導体レーザ装置においては、
半導体レーザ素子の片面からしか放熱されないので、冷
却されていない面からの放熱が不十分であった。そのた
め、半導体レーザ素子の高光出力領域において光変換効
率が落ちて、光出力が熱飽和するという問題が認められ
た。
【０００７】また、特に複数の発光点が半導体層の積層
方向と直交する方向に並設されてなる半導体レーザアレ
イでは、上記のように放熱が不十分であると、素子幅方
向つまり複数の発光点が並ぶ方向に不均一な温度分布が
生じて、素子に反りが生じるという問題も認められる。
このような反りが生じると、例えば半導体レーザアレイ
が光ファイバと結合して使用されている場合には、光フ
ァイバとの結合効率が低下するといった問題を招く。ま
た、半導体レーザアレイが固体レーザの励起光源として
使用される場合には、反りのために各発光点からのレー
ザビームの波長分布が大きくなって、固体レーザ媒質に
おける吸収ロスが大きくなるという問題を招く。
方向と直交する方向に並設されてなる半導体レーザアレ
イでは、上記のように放熱が不十分であると、素子幅方
向つまり複数の発光点が並ぶ方向に不均一な温度分布が
生じて、素子に反りが生じるという問題も認められる。
このような反りが生じると、例えば半導体レーザアレイ
が光ファイバと結合して使用されている場合には、光フ
ァイバとの結合効率が低下するといった問題を招く。ま
た、半導体レーザアレイが固体レーザの励起光源として
使用される場合には、反りのために各発光点からのレー
ザビームの波長分布が大きくなって、固体レーザ媒質に
おける吸収ロスが大きくなるという問題を招く。
【０００８】本発明は上記の事情に鑑み、半導体レーザ
素子を十分良好に冷却することができる半導体レーザ装
置を提供することを目的とする。
素子を十分良好に冷却することができる半導体レーザ装
置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザ装置は、半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子
のｐ側およびｎ側にそれぞれ配置されて該素子を冷却す
る冷却手段とを備えてなることを特徴とするものであ
る。
ザ装置は、半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子
のｐ側およびｎ側にそれぞれ配置されて該素子を冷却す
る冷却手段とを備えてなることを特徴とするものであ
る。
【００１０】なお、この本発明の半導体レーザ装置にお
いて、半導体レーザ素子が、前述したように半導体層の
積層方向と直交する方向に並ぶ複数の発光点を有する半
導体レーザアレイである場合、上記の冷却手段は、上記
複数の発光点に沿って延びてこれらの発光点の全ての近
傍部分を冷却可能に形成されることが望ましい。
いて、半導体レーザ素子が、前述したように半導体層の
積層方向と直交する方向に並ぶ複数の発光点を有する半
導体レーザアレイである場合、上記の冷却手段は、上記
複数の発光点に沿って延びてこれらの発光点の全ての近
傍部分を冷却可能に形成されることが望ましい。
【００１１】また上記の冷却手段は、ペルチェ素子、ヒ
ートパイプ、水路付きヒートスプレッダーおよびヒート
シンクのうちの少なくとも一つから構成されることが望
ましい。
ートパイプ、水路付きヒートスプレッダーおよびヒート
シンクのうちの少なくとも一つから構成されることが望
ましい。
【００１２】また、この本発明による半導体レーザ装置
において、特に好ましくは、前記冷却手段として冷却能
力を変え得るものが用いられるとともに、前記半導体レ
ーザ素子の温度を検出する温度検出手段と、この温度検
出手段の出力に基づいて前記冷却手段の駆動を制御し
て、前記半導体レーザ素子の温度を所定の目標値に保つ
温度調節回路とが設けられる。
において、特に好ましくは、前記冷却手段として冷却能
力を変え得るものが用いられるとともに、前記半導体レ
ーザ素子の温度を検出する温度検出手段と、この温度検
出手段の出力に基づいて前記冷却手段の駆動を制御し
て、前記半導体レーザ素子の温度を所定の目標値に保つ
温度調節回路とが設けられる。
【００１３】
【発明の効果】本発明による半導体レーザ装置は、半導
体レーザ素子のｐ側およびｎ側にそれぞれ該素子を冷却
する冷却手段を設けたので、ｐ側、ｎ側のいずれか一方
に冷却手段を設けた従来装置に比べれば格段に優れた冷
却効果が得られ、そのため、高光出力領域においても光
変換効率を高く保って、光出力が熱飽和するような問題
を防止できる。
体レーザ素子のｐ側およびｎ側にそれぞれ該素子を冷却
する冷却手段を設けたので、ｐ側、ｎ側のいずれか一方
に冷却手段を設けた従来装置に比べれば格段に優れた冷
却効果が得られ、そのため、高光出力領域においても光
変換効率を高く保って、光出力が熱飽和するような問題
を防止できる。
【００１４】また半導体レーザ素子が、半導体層の積層
方向と直交する方向に並ぶ複数の発光点を有する半導体
レーザアレイである場合に、冷却手段が、上記複数の発
光点に沿って延びてこれらの発光点の全ての近傍部分を
冷却可能に形成されていれば、発光点の並び方向に生じ
る不均一な温度分布のために、素子に反りが生じること
を防止できる。そうであれば、前述のようにこの反りに
起因して生じる半導体レーザ素子と光ファイバとの結合
効率低下や、固体レーザ媒質における吸収ロス増大の問
題を解決することができる。
方向と直交する方向に並ぶ複数の発光点を有する半導体
レーザアレイである場合に、冷却手段が、上記複数の発
光点に沿って延びてこれらの発光点の全ての近傍部分を
冷却可能に形成されていれば、発光点の並び方向に生じ
る不均一な温度分布のために、素子に反りが生じること
を防止できる。そうであれば、前述のようにこの反りに
起因して生じる半導体レーザ素子と光ファイバとの結合
効率低下や、固体レーザ媒質における吸収ロス増大の問
題を解決することができる。
【００１５】そして、本発明による半導体レーザ装置に
おいて、冷却手段として冷却能力を変え得るものが用い
られるとともに、半導体レーザ素子の温度を検出する温
度検出手段と、この温度検出手段の出力に基づいて冷却
手段の駆動を制御して、半導体レーザ素子の温度を所定
の目標値に保つ温度調節回路とが設けられた場合には、
半導体レーザ素子を所望温度に調節可能となるが、その
際、上述のように高い冷却効果が得られることから、制
御の応答性も向上する。
おいて、冷却手段として冷却能力を変え得るものが用い
られるとともに、半導体レーザ素子の温度を検出する温
度検出手段と、この温度検出手段の出力に基づいて冷却
手段の駆動を制御して、半導体レーザ素子の温度を所定
の目標値に保つ温度調節回路とが設けられた場合には、
半導体レーザ素子を所望温度に調節可能となるが、その
際、上述のように高い冷却効果が得られることから、制
御の応答性も向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００１７】図１は、本発明の第１の実施の形態による
半導体レーザ装置の側面形状を示すものである。この半
導体レーザ装置は、１つの半導体レーザ素子１と、この
半導体レーザ素子１のｐ側（図中下側）に配されたヒー
トスプレッダー２ａと、このヒートスプレッダー２ａの
下面に固定されたペルチェ素子３ａと、半導体レーザ素
子１のｎ側（図中上側）に配されたヒートスプレッダー
２ｂと、このヒートスプレッダー２ｂの上面に固定され
たペルチェ素子３ｂとを備えている。
半導体レーザ装置の側面形状を示すものである。この半
導体レーザ装置は、１つの半導体レーザ素子１と、この
半導体レーザ素子１のｐ側（図中下側）に配されたヒー
トスプレッダー２ａと、このヒートスプレッダー２ａの
下面に固定されたペルチェ素子３ａと、半導体レーザ素
子１のｎ側（図中上側）に配されたヒートスプレッダー
２ｂと、このヒートスプレッダー２ｂの上面に固定され
たペルチェ素子３ｂとを備えている。
【００１８】半導体レーザ素子１は一例として、半導体
層の積層方向と直交する方向、つまり図の紙面に垂直な
方向に並ぶ１０個の発光点を有する半導体レーザアレイ
である。この半導体レーザ素子１は、２つのヒートスプ
レッダー２ａ、２ｂにより上下から絶縁板10を介して、
ハンダまたはねじ等により機械的に固定されている。そ
してペルチェ素子３ａ、３ｂの各冷却面はそれぞれヒー
トスプレッダー２ａ、２ｂに固定され、他方それらの各
放熱面には、２つのペルチェ素子共用の断面コ字状のヒ
ートシンク14が固定されている。
層の積層方向と直交する方向、つまり図の紙面に垂直な
方向に並ぶ１０個の発光点を有する半導体レーザアレイ
である。この半導体レーザ素子１は、２つのヒートスプ
レッダー２ａ、２ｂにより上下から絶縁板10を介して、
ハンダまたはねじ等により機械的に固定されている。そ
してペルチェ素子３ａ、３ｂの各冷却面はそれぞれヒー
トスプレッダー２ａ、２ｂに固定され、他方それらの各
放熱面には、２つのペルチェ素子共用の断面コ字状のヒ
ートシンク14が固定されている。
【００１９】上記ヒートスプレッダー２ａ、２ｂはそれ
ぞれ、半導体レーザ素子１の幅方向（１０個の発光点の
並び方向）全長に亘って該半導体レーザ素子１に密接し
ており、これらの発光点の全ての近傍部分から良好に熱
が伝わるようになされている。ペルチェ素子３ａ、３ｂ
も、それらの各冷却面が全面的にヒートスプレッダー２
ａ、２ｂに密着して、該ヒートスプレッダー２ａ、２ｂ
から良好に吸熱し得るようになっている。さらにヒート
シンク14も、ペルチェ素子３ａ、３ｂの各放熱面が全面
的に密着する大きさに形成されて、該ペルチェ素子３
ａ、３ｂから良好に放熱されるようになっている。
ぞれ、半導体レーザ素子１の幅方向（１０個の発光点の
並び方向）全長に亘って該半導体レーザ素子１に密接し
ており、これらの発光点の全ての近傍部分から良好に熱
が伝わるようになされている。ペルチェ素子３ａ、３ｂ
も、それらの各冷却面が全面的にヒートスプレッダー２
ａ、２ｂに密着して、該ヒートスプレッダー２ａ、２ｂ
から良好に吸熱し得るようになっている。さらにヒート
シンク14も、ペルチェ素子３ａ、３ｂの各放熱面が全面
的に密着する大きさに形成されて、該ペルチェ素子３
ａ、３ｂから良好に放熱されるようになっている。
【００２０】また、一方のヒートスプレッダー２ａには
半導体レーザ素子１の温度を検出するサーミスタ等の温
度検出手段５が取り付けられ、この温度検出手段５の出
力信号Ｓは温度調節回路６に入力されるようになってい
る。
半導体レーザ素子１の温度を検出するサーミスタ等の温
度検出手段５が取り付けられ、この温度検出手段５の出
力信号Ｓは温度調節回路６に入力されるようになってい
る。
【００２１】上記の構成において、半導体レーザ素子１
から発生した熱はｐ側、ｎ側からそれぞれヒートスプレ
ッダー２ａ、２ｂへほぼ均等に伝わり、２つのペルチェ
素子３ａ、３ｂで吸熱され、ヒートシンク14を通して大
気中に放熱される。なおヒートシンク14は半導体レーザ
素子１の温度や装置全体の条件（スペース、振動等）を
考慮して、自然空冷またはファンによる強制空冷のいず
れかの方式のものを選択することが望ましい。
から発生した熱はｐ側、ｎ側からそれぞれヒートスプレ
ッダー２ａ、２ｂへほぼ均等に伝わり、２つのペルチェ
素子３ａ、３ｂで吸熱され、ヒートシンク14を通して大
気中に放熱される。なおヒートシンク14は半導体レーザ
素子１の温度や装置全体の条件（スペース、振動等）を
考慮して、自然空冷またはファンによる強制空冷のいず
れかの方式のものを選択することが望ましい。
【００２２】以上の説明から明らかな通り本実施の形態
では、ヒートスプレッダー２ａ、２ｂと、ペルチェ素子
３ａ、３ｂと、ヒートシンク14とによって冷却手段が構
成されている。
では、ヒートスプレッダー２ａ、２ｂと、ペルチェ素子
３ａ、３ｂと、ヒートシンク14とによって冷却手段が構
成されている。
【００２３】また本実施の形態では、温度検出手段５に
よって半導体レーザ素子１の温度が検出され、この温度
検出手段５の出力信号Ｓに基づいて温度調節回路６がペ
ルチェ素子３ａ、３ｂの駆動を制御することにより、半
導体レーザ素子１の温度が所定の目標値に保たれる。
よって半導体レーザ素子１の温度が検出され、この温度
検出手段５の出力信号Ｓに基づいて温度調節回路６がペ
ルチェ素子３ａ、３ｂの駆動を制御することにより、半
導体レーザ素子１の温度が所定の目標値に保たれる。
【００２４】上述した通り本実施の形態の半導体レーザ
装置では、半導体レーザ素子１のｐ側およびｎ側にそれ
ぞれ該素子１を冷却する冷却手段を設けたので、ｐ側、
ｎ側のいずれか一方に冷却手段を設けた従来装置に比べ
れば格段に優れた冷却効果が得られ、そのため、高光出
力領域においても光変換効率を高く保って、光出力が熱
飽和するような問題を防止できる。
装置では、半導体レーザ素子１のｐ側およびｎ側にそれ
ぞれ該素子１を冷却する冷却手段を設けたので、ｐ側、
ｎ側のいずれか一方に冷却手段を設けた従来装置に比べ
れば格段に優れた冷却効果が得られ、そのため、高光出
力領域においても光変換効率を高く保って、光出力が熱
飽和するような問題を防止できる。
【００２５】図５は、本実施の形態における半導体レー
ザ素子１の駆動電流−光出力特性を、１０個の発光点を
有する同仕様の半導体レーザアレイを片側冷却した場合
の特性と比較して示すものである。ここから、両側冷却
の場合の方が大幅に駆動電流−光出力特性が向上してい
ることが分かる。
ザ素子１の駆動電流−光出力特性を、１０個の発光点を
有する同仕様の半導体レーザアレイを片側冷却した場合
の特性と比較して示すものである。ここから、両側冷却
の場合の方が大幅に駆動電流−光出力特性が向上してい
ることが分かる。
【００２６】また、ヒートスプレッダー２ａ、２ｂと、
ペルチェ素子３ａ、３ｂと、ヒートシンク14は、それぞ
れ前述の通りの大きさに形成されて、半導体レーザ素子
１の１０個の発光点の全ての近傍部分を冷却可能となっ
ているので、該素子１において発光点の並び方向に不均
一な温度分布が生じることを防止できる。そうであれ
ば、半導体レーザ素子１に反りが生じることをなくし
て、この反りに起因して生じる前述の半導体レーザ素子
と光ファイバとの結合効率低下や、固体レーザ媒質にお
ける吸収ロス増大の問題を解決することができる。
ペルチェ素子３ａ、３ｂと、ヒートシンク14は、それぞ
れ前述の通りの大きさに形成されて、半導体レーザ素子
１の１０個の発光点の全ての近傍部分を冷却可能となっ
ているので、該素子１において発光点の並び方向に不均
一な温度分布が生じることを防止できる。そうであれ
ば、半導体レーザ素子１に反りが生じることをなくし
て、この反りに起因して生じる前述の半導体レーザ素子
と光ファイバとの結合効率低下や、固体レーザ媒質にお
ける吸収ロス増大の問題を解決することができる。
【００２７】図６は、本実施の形態における半導体レー
ザ素子１を25℃で駆動した際に各発光点の温度を測定し
た結果を、１０個の発光点を有する同仕様の半導体レー
ザアレイを片側冷却した場合の測定結果と比較して示す
ものである。ここから、両側冷却の場合の方が、発光点
温度分布が大幅に小さくなっていることが分かる。
ザ素子１を25℃で駆動した際に各発光点の温度を測定し
た結果を、１０個の発光点を有する同仕様の半導体レー
ザアレイを片側冷却した場合の測定結果と比較して示す
ものである。ここから、両側冷却の場合の方が、発光点
温度分布が大幅に小さくなっていることが分かる。
【００２８】また本実施の形態では、温度検出手段５お
よび温度調節回路６によりペルチェ素子３ａ、３ｂの駆
動を制御して、半導体レーザ素子１の温度を目標値に保
つようにしているが、上述のように両側冷却によって高
い冷却効果が得られることから制御の応答性が向上し、
高精度の温度調節が可能になる。
よび温度調節回路６によりペルチェ素子３ａ、３ｂの駆
動を制御して、半導体レーザ素子１の温度を目標値に保
つようにしているが、上述のように両側冷却によって高
い冷却効果が得られることから制御の応答性が向上し、
高精度の温度調節が可能になる。
【００２９】次に図２を参照して、本発明の第２の実施
の形態について説明する。なおこの図２において、図１
中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについ
ての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同
様）。
の形態について説明する。なおこの図２において、図１
中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについ
ての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同
様）。
【００３０】この第２の実施の形態では、第１の実施の
形態で用いられたペルチェ素子３ａ、３ｂの代わりにヒ
ートパイプ20ａ、20ｂが用いられている。これらのヒー
トパイプ20ａ、20ｂの先端側はそれぞれヒートスプレッ
ダー２ａ、２ｂに取り付けられ、後端側はそれぞれヒー
トシンク24ａ、24ｂに取り付けられている。
形態で用いられたペルチェ素子３ａ、３ｂの代わりにヒ
ートパイプ20ａ、20ｂが用いられている。これらのヒー
トパイプ20ａ、20ｂの先端側はそれぞれヒートスプレッ
ダー２ａ、２ｂに取り付けられ、後端側はそれぞれヒー
トシンク24ａ、24ｂに取り付けられている。
【００３１】この構成においては、半導体レーザ素子１
から発生した熱がｐ側、ｎ側からそれぞれヒートスプレ
ッダー２ａ、２ｂへほぼ均等に伝わり、２つのヒートパ
イプ20ａ、20ｂの先端部で吸熱され、ヒートパイプ20
ａ、20ｂの後端部で各々ヒートシンク24ａ、24ｂを通し
て大気中に放熱される。
から発生した熱がｐ側、ｎ側からそれぞれヒートスプレ
ッダー２ａ、２ｂへほぼ均等に伝わり、２つのヒートパ
イプ20ａ、20ｂの先端部で吸熱され、ヒートパイプ20
ａ、20ｂの後端部で各々ヒートシンク24ａ、24ｂを通し
て大気中に放熱される。
【００３２】本例においてもヒートシンク24ａ、24ｂ
は、半導体レーザ素子１の温度や装置全体の条件（スペ
ース、振動等）を考慮して、自然空冷またはファンによ
る強制空冷のいずれかの方式のものを選択することが望
ましい。
は、半導体レーザ素子１の温度や装置全体の条件（スペ
ース、振動等）を考慮して、自然空冷またはファンによ
る強制空冷のいずれかの方式のものを選択することが望
ましい。
【００３３】この第２の実施の形態でも、第１の実施の
形態と同様にｐ側、ｎ側の双方から半導体レーザ素子１
を冷却するようにしたので、従来の冷却方法よりも大幅
に冷却能力を向上させることができる。それにより、駆
動電流−光出力特性を向上させ、また半導体レーザ素子
１の温度分布を均一化する効果を得ることができる。
形態と同様にｐ側、ｎ側の双方から半導体レーザ素子１
を冷却するようにしたので、従来の冷却方法よりも大幅
に冷却能力を向上させることができる。それにより、駆
動電流−光出力特性を向上させ、また半導体レーザ素子
１の温度分布を均一化する効果を得ることができる。
【００３４】次に図３を参照して、本発明の第３の実施
の形態について説明する。この第３の実施の形態では、
第１の実施の形態で用いられたヒートスプレッダー２
ａ、２ｂの代わりに、水路付きヒートスプレッダー32
ａ、32ｂが用いられている。これらの水路付きヒートス
プレッダー32ａ、32ｂはそれぞれ内部に、半導体レーザ
素子１に接する面の近くを通る水路33ａ、33ｂを有して
いる。そしてこれらの水路33ａ、33ｂを、図示外の循環
通路等を介して供給される冷却水34ａ、34ｂが流通する
ようになっている。
の形態について説明する。この第３の実施の形態では、
第１の実施の形態で用いられたヒートスプレッダー２
ａ、２ｂの代わりに、水路付きヒートスプレッダー32
ａ、32ｂが用いられている。これらの水路付きヒートス
プレッダー32ａ、32ｂはそれぞれ内部に、半導体レーザ
素子１に接する面の近くを通る水路33ａ、33ｂを有して
いる。そしてこれらの水路33ａ、33ｂを、図示外の循環
通路等を介して供給される冷却水34ａ、34ｂが流通する
ようになっている。
【００３５】この構成においては、半導体レーザ素子１
から発生した熱がｐ側、ｎ側からそれぞれ水路付きヒー
トスプレッダー32ａ、32ｂへほぼ均等に伝わり、冷却水
34ａ、34ｂに吸熱される。
から発生した熱がｐ側、ｎ側からそれぞれ水路付きヒー
トスプレッダー32ａ、32ｂへほぼ均等に伝わり、冷却水
34ａ、34ｂに吸熱される。
【００３６】この第３の実施の形態でも、第１、２の実
施の形態と同様にｐ側、ｎ側の双方から半導体レーザ素
子１を冷却するようにしたので、従来の冷却方法よりも
大幅に冷却能力を向上させることができる。それによ
り、駆動電流−光出力特性を向上させ、また半導体レー
ザ素子１の温度分布を均一化する効果を得ることができ
る。
施の形態と同様にｐ側、ｎ側の双方から半導体レーザ素
子１を冷却するようにしたので、従来の冷却方法よりも
大幅に冷却能力を向上させることができる。それによ
り、駆動電流−光出力特性を向上させ、また半導体レー
ザ素子１の温度分布を均一化する効果を得ることができ
る。
【００３７】なお水路付きヒートスプレッダー32ａ、32
ｂに設ける水路33ａ、33ｂは、エッチング技術によって
形成される、いわゆるマイクロチャンネルと称される微
細水路であってもよい。また、半導体レーザ素子１を温
度調節する場合は、冷却水を温度調節できるクーラーを
経由させた冷却水を水路付きヒートスプレッダー32ａ、
32ｂに供給すればよい。
ｂに設ける水路33ａ、33ｂは、エッチング技術によって
形成される、いわゆるマイクロチャンネルと称される微
細水路であってもよい。また、半導体レーザ素子１を温
度調節する場合は、冷却水を温度調節できるクーラーを
経由させた冷却水を水路付きヒートスプレッダー32ａ、
32ｂに供給すればよい。
【００３８】以上、半導体層の積層方向と直交する方向
に並ぶ複数の発光点を有する半導体レーザアレイを半導
体レーザ素子として用いた３つの実施の形態について説
明したが、本発明は１つの発光点を有する半導体レーザ
素子や、さらには、半導体層の積層方向に並ぶ複数の発
光点を有する半導体レーザアレイを用いる場合にも同様
に適用可能である。
に並ぶ複数の発光点を有する半導体レーザアレイを半導
体レーザ素子として用いた３つの実施の形態について説
明したが、本発明は１つの発光点を有する半導体レーザ
素子や、さらには、半導体層の積層方向に並ぶ複数の発
光点を有する半導体レーザアレイを用いる場合にも同様
に適用可能である。
【００３９】また冷却手段を構成する要素も、上に説明
した各実施の形態で用いたものに限らず、従来から用い
られているその他の要素を適宜選択して用いることも可
能である。
した各実施の形態で用いたものに限らず、従来から用い
られているその他の要素を適宜選択して用いることも可
能である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ
装置を示す概略側面図
装置を示す概略側面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ
装置を示す概略側面図
装置を示す概略側面図
【図３】本発明の第３の実施の形態による半導体レーザ
装置を示す概略側面図
装置を示す概略側面図
【図４】従来の半導体レーザ装置の一例を示す概略側面
図
図
【図５】上記第１の実施の形態による半導体レーザ装置
の駆動電流−光出力特性を、従来装置の特性と比較して
示すグラフ
の駆動電流−光出力特性を、従来装置の特性と比較して
示すグラフ
【図６】上記第１の実施の形態による半導体レーザ装置
の発光点温度分布特性を、従来装置の特性と比較して示
すグラフ
の発光点温度分布特性を、従来装置の特性と比較して示
すグラフ
１ 半導体レーザ素子 ２、２ａ、２ｂ ヒートスプレッダー ３、３ａ、３ｂ ペルチェ素子 ４、14、24ａ、24ｂ ヒートシンク ５ 温度検出手段 ６ 温度調節回路 10 絶縁板 20ａ、20ｂ ヒートパイプ 32ａ、32ｂ 水路付きヒートスプレッダー 33ａ、33ｂ 水路 34ａ、34ｂ 冷却水
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体レーザ素子と、この半導体レーザ
素子のｐ側およびｎ側にそれぞれ配置されて該素子を冷
却する冷却手段とを備えてなる半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記半導体レーザ素子が、半導体層の積
層方向と直交する方向に並ぶ複数の発光点を有する半導
体レーザアレイであり、 前記冷却手段が、前記複数の発光点に沿って延びてこれ
らの発光点の全ての近傍部分を冷却可能に形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】前記冷却手段が、ペルチェ素子、ヒートパ
イプ、水路付きヒートスプレッダーおよびヒートシンク
のうちの少なくとも一つから構成されていることを特徴
とする請求項１または２記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記冷却手段として冷却能力を変え得る
ものが用いられるとともに、 前記半導体レーザ素子の温度を検出する温度検出手段
と、 この温度検出手段の出力に基づいて前記冷却手段の駆動
を制御して、前記半導体レーザ素子の温度を所定の目標
値に保つ温度調節回路とが設けられていることを特徴と
する請求項１から３いずれか１項記載の半導体レーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001157140A JP2002353551A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001157140A JP2002353551A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353551A true JP2002353551A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=19001048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001157140A Withdrawn JP2002353551A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002353551A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319011A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Sony Corp | ペルチェモジュールおよび半導体レーザ発光装置 |
| WO2008027133A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Northrop Grumman Space & Missions Systems Corp. | High-power laser-diode package system |
| US7656915B2 (en) | 2006-07-26 | 2010-02-02 | Northrop Grumman Space & Missions Systems Corp. | Microchannel cooler for high efficiency laser diode heat extraction |
| US8345720B2 (en) | 2009-07-28 | 2013-01-01 | Northrop Grumman Systems Corp. | Laser diode ceramic cooler having circuitry for control and feedback of laser diode performance |
| US8937976B2 (en) | 2012-08-15 | 2015-01-20 | Northrop Grumman Systems Corp. | Tunable system for generating an optical pulse based on a double-pass semiconductor optical amplifier |
| EP2924821A1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-09-30 | Michell Instruments Ltd. | A tuning system for a tuneable diode laser spectroscopy device comprising a thermo electric cooler and a further cooler |
| US9590388B2 (en) | 2011-01-11 | 2017-03-07 | Northrop Grumman Systems Corp. | Microchannel cooler for a single laser diode emitter based system |
| EP3142201A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-15 | Michell Instruments Ltd. | A tuning system for a tuneable diode laser spectroscopy device comprising a termo electric cooler and a further cooler |
-
2001
- 2001-05-25 JP JP2001157140A patent/JP2002353551A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319011A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Sony Corp | ペルチェモジュールおよび半導体レーザ発光装置 |
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| US8937976B2 (en) | 2012-08-15 | 2015-01-20 | Northrop Grumman Systems Corp. | Tunable system for generating an optical pulse based on a double-pass semiconductor optical amplifier |
| US9276375B2 (en) | 2012-08-15 | 2016-03-01 | Northrop Grumman Systems Corp. | Tunable system for generating an optical pulse based on a double-pass semiconductor optical amplifier |
| EP2924821A1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-09-30 | Michell Instruments Ltd. | A tuning system for a tuneable diode laser spectroscopy device comprising a thermo electric cooler and a further cooler |
| US20150280399A1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-10-01 | Michell Instruments Limited | Tuning System for a Tuneable Diode Laser Spectroscopy Device comprising a Thermo Electric Cooler and a further Cooler |
| EP3142201A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-15 | Michell Instruments Ltd. | A tuning system for a tuneable diode laser spectroscopy device comprising a termo electric cooler and a further cooler |
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