JP2003209313A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
る熱干渉の影響を低減し、各半導体レーザチップの熱均
一性を確保することが可能なアレイ型半導体レーザ装置
を提供する。 【解決手段】 発光点16を形成する活性層23を備え
た複数の半導体レーザチップが、サブマウント12上に
間隔を有して配列された半導体レーザ装置において、配
列された半導体レーザチップ21における両端部の半導
体レーザチップ21が隣接した半導体レーザチップ21
となす間隔よりも、これより内側の半導体レーザチップ
21の間隔の方が広く設けられていることを特徴とする
半導体レーザ装置である。
Description
に関し、特には複数の半導体レーザチップが配置された
高出力のアレイ型半導体レーザ装置に関する。
求められており、より高出力な半導体レーザ装置を得る
ために、複数の半導体レーザチップ(以下、LDチップ
という)が配置されたアレイ型半導体レーザ装置が開発
されている。このようなアレイ型半導体レーザ装置は、
医療用、光通信関連等様々な分野に使用されている。
と、図3に示すようにサブマウント12上に形成された
電極パターン13上に複数のLDチップ21が所定の間
隔Lを有して均等に配列されている。これらのLDチッ
プ21はそれぞれp電極14およびn電極15を有して
おり、これらに電流が注入されることにより、LDチッ
プ21は独立に動作し、各活性層(図示せず)に形成さ
れる発光点16より、レーザ出力することができる。
ザ装置ではLDチップが近接して配置されているため、
各LDチップが高出力で動作すると、レーザ発振により
生ずる発熱によって、それぞれのLDチップ間で熱干渉
が生じる。
ップ(端から順にLD1〜LD11)が均等の間隔Lで
配列された場合の各LDチップの配置位置を横軸にと
り、縦軸に各LDチップの温度を示したグラフを図4に
示す。ここでは、LDチップの幅が288μm、隣接し
たLDチップの間隔Lが212μmであることとする。
置位置が内側になるほど、熱干渉を与えるLDチップが
多くなることから、温度上昇が認められる。このように
顕著な温度上昇が認められたLDチップは、光出力が低
下するとともに電流が集中し易く、LDチップの寿命が
短くなるという問題があった。
干渉を防ぐために、LDチップを配置するヒートシンク
の構造を改良したり(特開平6−112596号公
報)、レーザ発振をしないダミーのLDチップを配置し
て、温度制御を行う方法(特開平開平9−83056号
公報)が開示されているが、アレイ型半導体レーザ装置
の各LDチップにおける熱均一性は十分ではなかった。
る熱干渉の影響を低減し、熱均一性を確保することが可
能なアレイ型半導体レーザ装置が望まれていた。
決するためになされたものであり、発光点を形成する活
性層を備えた複数の半導体レーザチップが、同一基板上
に間隔を有して配列された半導体レーザ装置において、
配列された半導体レーザチップにおける両端部の半導体
レーザチップが隣接した半導体レーザチップとなす間隔
よりも、これより内側の半導体レーザチップの間隔の方
が広く設けられていることを特徴としている。
ば、配列された複数の半導体レーザチップにおいて、両
端部の半導体レーザチップが隣接した半導体レーザチッ
プとなす間隔よりも、これより内側の半導体レーザチッ
プの間隔の方が広く設けられていることから、高出力で
動作させたとしても、内側に配置されている半導体レー
ザチップが他の半導体レーザチップから受ける熱干渉の
影響を低減させることができる。これにより、各半導体
レーザチップの温度上昇が偏ることがなく、熱均一性を
確保することができ、各半導体レーザチップの特性を均
一にすることができる。したがって、温度上昇にともな
う特定の半導体レーザチップの光出力の低下を抑制する
ことができることから、半導体レーザ装置の光出力を最
大化できる。また、温度が上昇した特定の半導体レーザ
チップに電流が集中することがないので、半導体レーザ
チップの寿命が短くなるのを防ぐことができる。
ザ装置について、実施の形態を図面に基づいて詳細に説
明する。 (第1実施形態)図1は本実施形態の半導体レーザ装置
を示している。(1)は上面図であり、(2)は(1)
のA−A´断面における要部拡大図を示す。尚、図中に
おいて、従来のものと同一の構成要素については、同一
の符号を付して説明する。図1(1)に示すように、半
導体レーザ装置は、例えば銅からなるヒートシンク31
上に、例えば窒化アルミニウム(AlN)からなるサブ
マウント12が配置されており、サブマウント12上に
は5個のLDチップ21が、間隔を有して配列されてい
る。
り構成されていることとするが、これに限定されること
なく、放熱性の良好な材質で形成されていればよい。サ
ブマウント12の材質としては、シリコン、炭化シリコ
ン、ダイアモンド等を挙げることができる。
プ21とサブマウント12との配置構造を説明する。サ
ブマウント12はサブマウント12の裏面側に形成され
た裏電極32を介してヒートシンク31上に配置されて
おり、サブマウント12表面には、導電貫通部33によ
り裏電極32と接続された電極パターン13が形成され
ている。
ヤ基板22と、サファイヤ基板22の一主面に形成され
た例えば窒化ガリウム(GaN)系化合物半導体からな
る活性層23と、活性層23側に形成されたp電極1
4、n電極15とを有しており、このp電極14とn電
極15が、スズ(Sn)等からなるハンダ材34により上
記の電極パターン13に融着されている。そして、LD
チップ21はp電極14とn電極15に電流が注入され
ることにより、活性層23に形成される発光点16から
レーザ出力することができる。
発明における半導体レーザ装置において、サブマウント
12上に配列されたLDチップ21は、両端部のLDチ
ップ21が隣接したLDチップ21となす間隔L1より
も、これより内側のLDチップ21の間隔L2の方が広
くなるように設けられている。ここでは、例えば、チッ
プの幅が288μmの5個のLDチップ21(端から順
にLD1〜LD5)が配列されており、両端部のLD
1、LD5がこれらと隣接したLD2、LD4となす間
隔をL1とし、これより内側におけるLD2とLD3、
LD3とLD4の間隔をL2とする。L1は212μ
m、L2は280μm(L1の約1.3倍)とする。
尚、これらのLDチップ21の配置位置に対応して、電
極パターン13の各々の電極位置も形成される。
列された複数のLDチップ21において、両端部のLD
チップ21がなす間隔L1よりもこれより内側のLDチ
ップ21の間隔L2が約1.3倍広くなるように、配置
されていることから、内側に配置されたLDチップ21
が他のLDチップ21から受ける熱干渉の影響を低減さ
せることができ、各LDチップ21における温度上昇が
偏ることなく、熱均一性を確保することができる。
1個のLDチップ21(端から順にLD1〜LD11)
の配置位置を横軸にとり、縦軸に各々のLDチップ21
の温度を示したグラフを図2に示す。ここでは両端部の
LD1、LD11がこれらと隣接したLD2、LD10
となす間隔をL1とし、これより内側のLDチップ21
の間隔をL2として、L1は212μm、L2は280
μm(L1の約1.3倍)に設定する。また、LDチッ
プ21の幅は288μmとする。
明したLDチップが均等に配置された場合(間隔L=2
12μm)の各LDチップの温度と比較して、LDチ
ップ21の間隔を内側の方が広くなるように設けた場合
の各LDチップ21の温度はLDチップの配置位置に
よる温度上昇の偏りがなく、各LDチップ21における
熱均一性を示すことが確認された。
1における両端部のLDチップ21がこれに隣接したL
Dチップ21となす間隔L1よりも、これより内側のL
Dチップ21の間隔L2が約1.3倍広く設けられた例
について説明したが、本発明はこれに限定されず、間隔
L1よりも、間隔L2が広くなるようにLDチップ21
が配列されていればよい。特に、間隔L2が間隔L1よ
りも2倍程度までの範囲で広く設けられることにより、
各LDチップ21における熱均一性を十分に確保するこ
とができる。
が内側になるにしたがい、段階的に間隔が広くなるよう
に設けられていてもよく、両端部のLDチップ21から
2つ目までのLDチップ21の間隔は等しく、これらの
間隔よりもこれより内側のLDチップ21の間隔が広く
なるように設けられていてもよい。このように、LDチ
ップ21の具体的な配置間隔は、LDチップ21が構成
される材質等により、シミュレーション結果等から適宜
最適化されるものとする。
の活性層23が、GaN系化合物半導体からなる例につ
いて説明した。このように活性層23が窒素化合物であ
る場合には、消費電力が大きいことから、本発明は特に
有効である。ただし、本発明はこれに限定されることな
く、活性層23にガリウムヒ素(GaAs)系化合物半
導体等他の材質を用いてもよい。
ば、同一基板上で配列された複数の半導体レーザチップ
における、両端部の半導体レーザチップが隣接した半導
体レーザチップとなす間隔よりも、これより内側の半導
体レーザチップの間隔の方が広く設けられていることか
ら、内側に配置される半導体レーザチップが他の半導体
レーザチップから受ける熱干渉の影響を低減させること
が可能であり、各半導体レーザチップの温度を均一にす
ることができる。これにより、温度上昇に伴う特定の半
導体レーザチップの光出力の低下を防ぐことができ、各
半導体レーザチップの特性をそろえることができるの
で、半導体レーザ装置の光出力を最大化することができ
る。さらに、温度が上昇した特定の半導体レーザチップ
に電流が集中することも防ぐことができるので、半導体
レーザチップの寿命が短くなるのを防ぐことができる。
図(1)および上面図におけるA−A´断面の要部拡大
図(2)である。
ザチップの配置位置と各半導体レーザチップの温度を示
すグラフである。
ザチップの配置位置と各半導体レーザチップの温度を示
すグラフである。
ザチップ、23…活性層
3)
Claims (2)
- 【請求項1】 発光点を形成する活性層を備えた複数の
半導体レーザチップが、同一基板上に間隔を有して配列
された半導体レーザ装置において、 配列された半導体レーザチップにおける両端部の半導体
レーザチップが隣接した半導体レーザチップとなす間隔
よりも、これより内側の半導体レーザチップの間隔の方
が広く設けられていることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項2】 前記活性層が窒素化合物により構成され
ることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
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