JP2005259851A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に高出力用の半導体レーザ素子を搭載するサブマウントに特徴のある半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device characterized by a submount on which a high-power semiconductor laser element is mounted.
近年、DVD(Digital Versatile disc)やMO(Magnetic−Optical)ディスク等の書き込み光源として可視光半導体レーザ装置が用いられている。そして、書き込み速度をより高速にするために、光出力の向上が求められている。この高出力化を達成するために、利得を稼ぎ、放熱効果を大きくする方法として、半導体レーザ素子の共振器長を長くすることが多い。 In recent years, a visible light semiconductor laser device has been used as a writing light source such as a DVD (Digital Versatile disc) or an MO (Magnetic-Optical) disc. In order to increase the writing speed, an improvement in light output is required. In order to achieve this high output, as a method of increasing gain and increasing the heat dissipation effect, the resonator length of the semiconductor laser element is often increased.
従来、半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子をサブマウントの上にマウントして、更にヒートシンク機能を有するヒートブロックあるいはステム等の上に載置した組立体を構成して、安定したレーザ発振を得ている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a semiconductor laser device has a semiconductor laser element mounted on a submount and further comprises an assembly mounted on a heat block or stem having a heat sink function to obtain stable laser oscillation. (For example, refer to Patent Document 1).
サブマウントあるいはヒートブロックは、半導体レーザ素子と同等な熱膨張係数等を有し、半導体レーザ素子で発生する熱を放出するのに十分は熱伝導特性を有する材料で構成されることが求められるが、これらを同時に満足し、且つ入手あるいは加工等し易い材料とすることは難しい場合が多い。従って、必要な特性は、適切な材料の組合せや形状を工夫することによって実現される。 The submount or the heat block is required to be composed of a material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the semiconductor laser element and sufficient heat conduction characteristics to release heat generated by the semiconductor laser element. In many cases, it is difficult to obtain a material that satisfies these requirements at the same time and is easy to obtain or process. Therefore, the necessary characteristics are realized by devising appropriate combinations and shapes of materials.
例えば、上記の特許文献1に示された半導体レーザ素子からヒートブロックに至る部分(組立体という)だけを取り出して模式的な斜視図で示すと図6のようになる。図6に示すように、組立体50は、銅(Cu)あるいはタングステン銅(Cu−W)からなるヒートブロック57の上に、窒化アルミニウム(AlN)からなるサブマウント54を載置し、その上に半導体レーザ素子51の発光領域52をサブマウント54側に配置した所謂フェイスダウンでマウントされている。それぞれの接触部は、金(Au)/金スズ(AuSn)半田で接続、固定されている。
For example, FIG. 6 shows a schematic perspective view of only a portion (referred to as an assembly) that extends from the semiconductor laser element disclosed in Patent Document 1 to the heat block. As shown in FIG. 6, the
半導体レーザ装置の光出力が比較的小さい場合は、レーザ発振に寄与する共振器長すなわち半導体レーザ素子の長さが比較的短くできるので、上記構成において、レーザ光の出力特性の悪化が起こらず、長時間の安定発振を得ることができた。
しかしながら、高出力化のために、半導体レーザ素子の共振器長すなわち半導体レーザ素子の長さを長くして、熱工程を経て組み立てると、半導体レーザ素子、サブマウント及びヒートブロックの物理的な性質、すなわち、熱膨張係数や弾性定数等の違いによる応力が半導体レーザ素子に大きな影響を及ぼすことになり、半導体レーザ素子の光出力特性の悪化あるいは寿命の短縮が発生する。 However, in order to increase the output, when the cavity length of the semiconductor laser element, that is, the length of the semiconductor laser element is increased and assembled through a thermal process, the physical properties of the semiconductor laser element, the submount and the heat block, That is, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient, elastic constant, etc. has a great influence on the semiconductor laser element, and the optical output characteristics of the semiconductor laser element are deteriorated or the life is shortened.
従って、本発明は、共振器長を伸長しても、レーザ光の出力特性の悪化を防ぎ、長寿命化が可能な半導体レーザ装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of preventing deterioration of output characteristics of laser light and extending the life even when the resonator length is extended.
上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の共振器伸長方向寸法と同程度の長さと、前記半導体レーザ素子を搭載できる幅とを有する第1主面と、前記第1主面と相対向する第2主面と、前記長さ方向に垂直且つ前記幅方向に平行で、前記幅方向両端部が開放且つ前記第2主面上に開放された複数の溝とを有するサブマウントと、前記サブマウントを搭載する搭載面を有するヒートブロックとを備えて、前記半導体レーザ素子の共振器伸長方向と前記サブマウントの長さ方向が合わされて、前記半導体レーザ素子と前記サブマウントの第1主面とは接合材を介して固定され、前記サブマウントの第2主面と前記ヒートブロックの搭載面とは接合材を介して固定されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to an aspect of the present invention includes a semiconductor laser element, a length that is approximately the same as a dimension of the semiconductor laser element in a cavity extension direction, and a width in which the semiconductor laser element can be mounted. A first main surface having a second main surface opposite to the first main surface, a vertical direction parallel to the length direction and parallel to the width direction, and both ends in the width direction being open and the second main surface A submount having a plurality of grooves open on the top, and a heat block having a mounting surface on which the submount is mounted, the resonator extending direction of the semiconductor laser element and the length direction of the submount being The semiconductor laser element and the first main surface of the submount are fixed via a bonding material, and the second main surface of the submount and the mounting surface of the heat block are fixed via a bonding material. ing And wherein the door.
本発明によれば、共振器長を伸長しても、レーザ光の出力特性の悪化を防ぎ、長寿命化が可能な半導体レーザ素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor laser device capable of preventing deterioration of output characteristics of laser light and extending the life even when the resonator length is extended.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。以下に示す図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure shown below, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.
本発明の実施例1に係る半導体レーザ装置について、図1乃至図4を参照しながら説明する。図1は半導体レーザ装置の一部に切欠を入れて、内部が見えるようにした模式的な斜視図、図2は半導体レーザ装置の内部に載置された半導体レーザ素子、サブマウント、及びヒートブロックからなる組立体の模式的な斜視図、図3は本発明に係る組立体と比較検討のために使用した組立体の模式的な斜視図、図4は本発明に係る組立体及び比較のための組立体の半導体レーザ素子の共振器に発生する変位量を示すグラフである。 A semiconductor laser device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view in which a part of a semiconductor laser device is notched so that the inside can be seen. FIG. 2 is a semiconductor laser element, submount, and heat block placed inside the semiconductor laser device. FIG. 3 is a schematic perspective view of an assembly used for comparison with the assembly according to the present invention, and FIG. 4 is an assembly according to the present invention and for comparison. It is a graph which shows the displacement amount which generate | occur | produces in the resonator of the semiconductor laser element of this assembly.
図1に示すように、可視光の半導体レーザ装置1の主要部は、半導体レーザ素子11、サブマウント14及びヒートブロック17からなる組立体5と、この組立体5及びレーザ光をモニタするためのモニタフォトダイオード32が固定される2本のリ−ドピン27が電気的絶縁されて植設された金属製のステム21とで構成されている。半導体レーザ素子11は、ステム21の対向側にレーザ光31を取り出すようにステム21と垂直に固定されている。また、モニタフォトダイオード32は、半導体レーザ素子11の一方においてステム21に固定されている。これら半導体レーザ素子11及びモニタフォトダイオード32は、ワイヤ等によりリード27と電気的接続されている。
As shown in FIG. 1, the main part of the semiconductor laser device 1 for visible light includes an
また、金属製のキャップ23が、組立体5及びモニタフォトダイオード32等を内蔵してステム21に封着されている。このキャップ23の頂部には、レーザ光31を取り出すためのウィンドウガラス25が設けられ、半導体レーザ素子11からのレーザ光31は、半導体レーザ素子11の一方の端面からウィンドウガラス25を通してキャップ23の外部に向けて放射され、他方の端面からのレーザ光31は、発光を制御するためのモニタフォトダイオード32に入射する。
A
図2に示すように、半導体レーザ素子11は、幅が約250μm、厚さ約100μm、共振器長方向の寸法(長さ)が約1100μmの概ね直方体形状であり、GaAs基板の上にInGaAlP系の積層を行い、波長650nm帯の可視のレーザ光31を発振する。レーザ光31は、半導体レーザ素子11の伸長した方向に垂直な端面上の共振器の端部である発光領域12から放射される。半導体レーザ素子11の厚さ方向に対向する両面、すなわち図の上面及び下面には、Auを主成分とする金属電極(図示略)がそれぞれ形成されている。
As shown in FIG. 2, the
サブマウント14は、幅が約600μm、厚さ約160μm、長さが約1100μmあり、絶縁性を有し、熱伝導率が大きく、熱膨張係数はGaAs基板の熱膨張係数に近い5.0〜5.5E−6/℃に調整されたAlNを主成分とする焼結体である。このサブマウント14の第1主面は幅約600μm、長さ約1100μmの平面をなし、第1主面に対向する第2主面には、サブマウント14の長さ方向に対して垂直な方向、幅方向に平行に伸長した5個の溝15が設けられている。
The
溝15の伸長方向の端面はほぼ長方形をなし、幅約100μm、サブマウント14の厚さ方向にあたる深さ約100μm、溝15の長さは、サブマウント14の幅に相当する約600μmである。サブマウント14は、溝15の伸長方向に垂直な断面を取ると第2主面側に開かれた櫛形状をなし、溝15を埋めた形状はほぼ直方体状となる。このサブマウント14の第1主面及び第2主面には、Auを主成分とする金属電極(図示略)が形成されており、第1主面の金属電極には、組立体5に組み立てた後、外部に電気的接続が可能なボンディング可能領域(図示略)が配設されている。
The end face in the extending direction of the
ヒートブロック17は、幅が約1000μm、厚さ約800μm、長さが約1500μmあり、FeまたはFeを主成分とする合金からなり、6面が平面をなす直方体状である。
The
図2に示すように、組立体5は、図の下から上に向かって、ヒートブロック17、サブマウント14、及び半導体レーザ素子11をそれぞれの厚さ方向を一致させて積み重ねた構成である。半導体レーザ素子11は、共振器に近い側の面をサブマウント14の第1主面に、所謂フェイスダウンで接触、半導体レーザ素子11及びサブマウント14の長さ方向の両端部が一致するように位置が合わされ、半導体レーザ素子11及びサブマウント14のそれぞれに形成された金属電極の間に、例えば、AuSn半田を供給して接合、固定されている。AuSn半田は、固化点(約280℃)以上の温度で溶融され、次に、固化点以下に降温することにより半導体レーザ素子11とサブマウント14とを固着することができる。
As shown in FIG. 2, the
半導体レーザ素子11をサブマウント14に搭載した後、サブマウント14は、その長さ方向の一端面がヒートブロック17の一端面に一致するか、またはヒートブロック17の一端面より内側に位置するように配置され、サブマウント14の第2主面に形成された金属電極とヒートブロック17との間に、例えば、AuSn半田を供給してヒートブロック17に接合、固定される。AuSn半田は、固化点以上の温度で溶融され、次に、固化点以下に降温することにより、サブマウント14とヒートブロック17とを固着することができる。この結果、サブマウント14の溝15部分が空隙となったヒートブロック17、サブマウント14、及び半導体レーザ素子11からなる組立体5が完成する。
After the
本発明者らは、半導体レーザ装置1の開発において、AuSn半田で接合した工程を経た組立体に起こる半導体レーザ素子11の共振器の変形が、半導体レーザ装置1の光出力特性あるいは寿命等にとっては重要と考え、サブマウントの形状の違いによる半導体レーザ素子11の変形の程度、すなわち変位量がどの位になるかについて検討した。検討は、組立体に発生する応力あるいは半導体レーザ素子11の共振器における変位量を、有限要素法に基づくシミュレーションにより求める方法で行った。
In the development of the semiconductor laser device 1, the present inventors have found that the deformation of the resonator of the
図3に示すように、比較のための組立体6は、本実施例と同様な半導体レーザ素子11を、長手方向に伸長させたサブマウント16に搭載し、更にヒートブロック17上に搭載された構成である。組立体6は、サブマウント16に溝が形成されていない点が上記実施例のサブマウント14とは異なるが、その他の構成部品も含めた部品の大きさ、構成、材質、あるいは、接合法等については、上記実施例の組立体5と同様である。
As shown in FIG. 3, the
本発明に係る組立体5と、比較のための組立体6の組立後の変形見積り結果を図4に示す。図4に示すように、共振器長を横軸に取り、室温(25℃)において、半導体レーザ素子11の共振器に発生する上下方向の変位量を、ヒートブロックの方向を下として、変位量はマイナスで表し、反対側を上方向、変位量はプラスとして、縦軸に示す。組立体5、6の共振器は上方向、すなわち組立体5、6において半導体レーザ素子11方向に凸状に湾曲した曲線となる。
FIG. 4 shows a deformation estimation result after assembly of the
この変位量が上方向に湾曲する原因は、半導体レーザ素子11とサブマウント14、16との熱膨張係数は近似していて比較的小さく、一方、ヒートブロック17の熱膨張係数は半導体レーザ素子11とサブマウント14、16の熱膨張係数よりずっと大きいため、AuSn半田の固化温度約280℃から室温に降温した場合、ヒートブロック17がより大きく収縮した結果である。
The reason why the amount of displacement is curved upward is that the thermal expansion coefficients of the
本発明に係る組立体5の上方向変位量は、共振器両端部をゼロと置いた時、最大で約0.31μm、共振器長方向の溝の位置に関連した小さな凹凸を有する概略的には凸形の曲線となる。横軸がゼロの位置付近、すなわち、半導体レーザ素子11、サブマウント14、及びヒートブロック17の端面が面一で固定された付近の共振器の上方向変位量は、比較的急な変化となる。一方、反対側の共振器長端面付近である横軸が1100μm付近の上方向変位量は、比較的緩やかな変化となる。これは、横軸方向に伸長した半導体レーザ素子11及びサブマウント14が、横軸1100μm付近で途切れた後も、ヒートブロック17は右側に連続して存在しているためと推測される。
The amount of upward displacement of the
また、比較のための組立体6の上方向変位量は、共振器長両端部をゼロと置いた時、最大で約0.40μm、共振器長方向の組立体6に不連続な箇所はないので、凸形のなだらかな曲線となる。極大値が横軸の中央部から左側に寄っているのは、横軸方向に伸長した半導体レーザ素子11及びサブマウント14が途切れた後も、ヒートブロック17は右側に連続して存在しているためと推測される。
Further, the upward displacement amount of the
この2つの曲線を比較すると、本発明に係る組立体5の上方向最大変位量は、比較のための組立体6の共振器の上方向最大変位量より約0.09μm小さい。すなわち、サブマウント14に溝15を形成して、その上に半導体レーザ素子11を搭載すると、湾曲の変位量を小さくすることが可能となる。
Comparing these two curves, the upward maximum displacement amount of the
次に、本発明に係る組立体5及び比較の組立体6を、図1に示すように、ステム21上に載置、必要な電気的接続等を行い、半導体レーザ装置として、レーザ出力特性評価、及び寿命試験を行った。初期のレーザ出力は、共振器長の短い半導体レーザ装置に比較して、本発明に係る組立体5では約2.5倍、比較の組立体6ではしきい電流の少しの上昇があるものの同程度のレーザ出力を得ることができた。
Next, as shown in FIG. 1, the
また、本発明に係る組立体5では、偏光特性等の歩留は共振器長の短い半導体レーザ装置と遜色のない値であったが、組立体6では、歩留の低下が発生した。寿命推定は加速寿命試験にて行い、本発明に係る組立体5の推定寿命は、共振器長の短い半導体レーザ装置と同等の基準を越えており、一方、比較の組立体6の加速寿命試験では同基準の約半分の時間でレーザ出力の極端な低下が発生した。
Further, in the
この共振器の湾曲が、レーザ出力特性や寿命に与える影響は以下のように推定される。AuSn半田の固化点約280℃で安定に固着された半導体レーザ素子11、サブマウント14、及びヒートブロック17を室温25℃に下げると、それぞれの熱膨張係数、弾性定数等に基づく応力が発生し、半導体レーザ素子11すなわち共振器は上方向に凸状に湾曲する。この湾曲は大きくなる程、共振器中のレーザ光の散乱を大きくして、初期的にはレーザ出力特性のしきい電流の上昇や偏光特性の悪化等を招き、長期的には、一定のレーザ出力を得るためにより多くの電力を消費することにつながり、半導体レーザ素子の劣化を早めることになる。
The influence of the curvature of the resonator on the laser output characteristics and lifetime is estimated as follows. When the
上述したように、空隙の溝15を有するサブマウント14上に、共振器長を伸長させた半導体レーザ素子11を搭載した組立体5を組込んだ半導体レーザ装置1は、レーザ出力を当初目標の値に向上させることができた。また、偏光特性等の光出力特性評価において歩留低下はなく、推定寿命は基準を越えており、一定の水準の信頼性を確保していることが確認された。
As described above, the semiconductor laser device 1 in which the
本発明によれば、サブマウントに溝を形成してヒートブロックの上に搭載し、サブマウントの上に搭載した半導体レーザ素子の湾曲の度合を小さくすることにより、高出力対応のために半導体レーザ素子の共振器長を長くしても、レーザ光の出力特性の悪化を防ぐことができ、長寿命化が可能な半導体レーザ装置を提供することができる。 According to the present invention, a groove is formed in the submount and mounted on the heat block, and the degree of curvature of the semiconductor laser element mounted on the submount is reduced, so that the semiconductor laser can be used for high output. Even if the resonator length of the element is increased, it is possible to provide a semiconductor laser device capable of preventing deterioration of output characteristics of laser light and extending the life.
本発明の実施例2に係る半導体レーザ装置について、図5を参照しながら説明する。図5は、半導体レーザ装置の内部に載置された、半導体レーザ素子、サブマウント、及びヒートブロックからなる組立体の模式的な斜視図である。本実施例では、サブマウントの溝が充填材で充填されていることが実施例1とは異なる。なお、実施例1と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。 A semiconductor laser device according to Example 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic perspective view of an assembly composed of a semiconductor laser element, a submount, and a heat block mounted inside the semiconductor laser device. The present embodiment is different from the first embodiment in that the groove of the submount is filled with a filler. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as Example 1, and the description is abbreviate | omitted.
図5に示すように、組立体7はサブマウント14の溝15に充填材19を充填した構成である。充填材19として例えばAuSn半田を使用することができる。上述の実施例1で示したように、サブマウント14の第2主面に形成された金属電極(図示略)とヒートブロック17との間にAuSn半田を供給する時に、溝15には、AuSn半田があふれない程度の量を供給する。なお、溝15の表面に第2主面に形成された金属電極と同様な金属膜が形成されていてもよい。この後、実施例1と同様に、熱工程を経ることにより、サブマウント14の第2主面とヒートブロック17とは接合、固定される。この結果、溝15にAuSn半田からなる充填材19を充填した組立体7が完成する。
As shown in FIG. 5, the
この組立体7について、発生する応力あるいは半導体レーザ素子11の共振器における変位量を、有限要素法に基づくシミュレーションにより求めた。組立体7の変位量曲線(図示略)は、図4に示す実施例1の組立体5の変位量曲線とほとんど同様であり、上方向、すなわち組立体7において半導体レーザ素子11方向に凸状に湾曲し、上方向変位量が最大で約0.31μmとなることを示した。
With respect to this
そして、組立体7を、図1に示す場合と同様に、ステム21上に載置、必要な電気的接続等を行い、半導体レーザ装置として、レーザ出力特性評価及び寿命試験を行った。初期のレーザ出力は、共振器長の短い半導体レーザ装置に比較して約2.5倍のレーザ出力を得ることができた。
Then, as in the case shown in FIG. 1, the
また、レーザ発振が得られるしきい電流は、実施例1の半導体レーザ装置1に比較して数%の低下が見られた。これは、溝15に充填した充填材19を介した熱伝導による熱放出特性の向上が効を奏したと推測される。また、偏光特性等の歩留は、共振器長の短い半導体レーザ装置と遜色のない値であり、加速寿命試験にて行なわれた推定寿命は、共振器長の短い半導体レーザ装置と同等の基準を越えていた。
Further, the threshold current at which laser oscillation can be obtained was reduced by several percent compared to the semiconductor laser device 1 of Example 1. This is presumed that the improvement of the heat release characteristics due to heat conduction through the
本実施例によれば、サブマウントに溝を形成して、その溝を充填材で充填することにより、その上に搭載した半導体レーザ素子の湾曲の度合を小さくすることにより、高出力対応のために半導体レーザ素子の共振器長を長くしても、レーザ光の出力特性の悪化を防ぐことができ、長寿命化が可能な半導体レーザ装置を提供することができる。更に、レーザ光出力時に半導体レーザ素子で発生する熱を効率よく放出できるので、実施例1の半導体レーザ装置に比較して、より長時間の安定発振、すなわちより高い信頼性が推定される。 According to the present embodiment, a groove is formed in the submount, and the groove is filled with a filler, thereby reducing the degree of curvature of the semiconductor laser element mounted thereon, so as to cope with high output. In addition, even if the resonator length of the semiconductor laser element is increased, it is possible to provide a semiconductor laser device that can prevent the output characteristics of the laser light from deteriorating and can extend the service life. Further, since heat generated in the semiconductor laser element can be efficiently released when the laser beam is output, stable oscillation for a longer time, that is, higher reliability is estimated compared to the semiconductor laser device of the first embodiment.
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, It can implement in various deformation | transformation within the range which does not deviate from the summary of this invention.
例えば、実施例では、サブマウントの溝の数を5個、断面形状を長方形とした。半導体レーザ素子の長さあるいは出力に応じて、より適する溝の数あるいは形状等に変化させることが可能である。特に、レーザ出力の更なる向上を図ろうとする場合、共振器長を更に伸長させる必要性が出てくることが予想され、それに対応する伸長サブマウントにはより多くの溝を形成する可能性がある。 For example, in the example, the number of grooves in the submount is five and the cross-sectional shape is rectangular. Depending on the length or output of the semiconductor laser element, it is possible to change to a more suitable number or shape of grooves. In particular, when further improvement of the laser output is intended, it is expected that the resonator length needs to be further extended, and there is a possibility that more grooves are formed in the corresponding extension submount. is there.
サブマウントは、AlNとしたが、熱膨張係数がGaAsに近いMo、W−Cu、アルミナ、ダイモンドあるいはダイモンド複合材料等を選択することが可能である。 Although the submount is AlN, Mo, W-Cu, alumina, diamond, or a diamond composite material having a thermal expansion coefficient close to that of GaAs can be selected.
ヒートブロックは、直方体としたが、サブマウントから遠ざかる程、すなわち下側に行く程、断面積が広がる形状とすることは差し支えない。ヒートブロックの材料としてFeあるいはFeを主成分とする合金を使用したが、熱伝導率の高いCu、W−Cu、Mo等を初めとする金属、セラミック、セラミックと金属の複合材料等を使用することは可能である。 Although the heat block is a rectangular parallelepiped, it may have a shape in which the cross-sectional area increases as it moves away from the submount, that is, as it goes downward. Fe or Fe-based alloy was used as the heat block material, but metals such as Cu, W-Cu, Mo, etc. with high thermal conductivity, ceramics, composite materials of ceramic and metal, etc. were used. It is possible.
組立体を構成する半導体レーザ素子、サブマウント、及びヒートブロックの組立順序、あるいは組立体の組立からステムに固定する順序までを含む組立順序は、上記実施例において一例を示したに過ぎず、これらの順序の変更は差し支えない。 The assembly order including the assembly order of the semiconductor laser elements, submounts, and heat blocks constituting the assembly, or the order from assembly of the assembly to the order of fixing to the stem is merely an example in the above embodiment. The order can be changed.
また、半導体レーザ素子、サブマウント、及びヒートブロックからなる組立体がステムとキャップで封止される半導体レーザ装置の例を示したが、組立体がリードフレームにプラスチックを組合せたパッケージに内蔵されるタイプ等の別種のパッケージに内蔵されていても差し支えない。更に、半導体レーザ装置として独立したパッケージを持たず、半導体レーザ素子を搭載した溝を有するサブマウントを、他の部品等が搭載される台座やシートシンクを兼ねたヒートブロックに搭載して使用する、例えば、光ピックアップの光ユニット等の形態であっても差し支えない。 In addition, an example of a semiconductor laser device in which an assembly including a semiconductor laser element, a submount, and a heat block is sealed with a stem and a cap is shown. However, the assembly is built in a package in which a lead frame is combined with plastic. It may be incorporated in another type of package such as a type. Furthermore, the semiconductor laser device does not have an independent package, and a submount having a groove on which a semiconductor laser element is mounted is mounted on a heat block that also serves as a pedestal or sheet sink on which other components are mounted. For example, an optical pickup optical unit or the like may be used.
実施例2では、充填材としてAuSn半田を使用する例を示したが、別材料の充填材を使用することが可能である。上述の実施例1と同様に半導体レーザ素子、サブマウント、及びヒートブロックを組み立てた後、例えばペースト状のSn系の半田等からなる充填材を溝に充填して、熱工程を経て組立体を完成させても差し支えない。 In Example 2, although the example which uses AuSn solder as a filler was shown, it is possible to use the filler of another material. After assembling the semiconductor laser device, the submount, and the heat block in the same manner as in the first embodiment, the groove is filled with a filler made of, for example, paste-like Sn solder, and the assembly is subjected to a thermal process. It can be completed.
また、本実施例では、GaAs基板上にInGaAlP系を積層した半導体レーザ素子を溝が形成されたサブマウントに搭載する例を示した。この半導体レーザ素子を、GaAs基板上にAlGaAs系を積層した半導体レーザ素子、InP基板上にInGaAsP系を積層した半導体レーザ素子、あるいはGaN基板上にInGaAlN系を積層した半導体レーザ素子等に置き換えることは可能である。その場合、溝が形成されたサブマウントの材料を、InP基板あるいはGaN基板の熱膨張係数にそれぞれ近い材料で作製すればよいことはいうまでもない。 Further, in this embodiment, an example in which a semiconductor laser element in which an InGaAlP system is stacked on a GaAs substrate is mounted on a submount in which a groove is formed is shown. Replacing this semiconductor laser element with a semiconductor laser element in which an AlGaAs system is stacked on a GaAs substrate, a semiconductor laser element in which an InGaAsP system is stacked on an InP substrate, or a semiconductor laser element in which an InGaAlN system is stacked on a GaN substrate, etc. Is possible. In that case, it is needless to say that the material of the submount in which the groove is formed may be made of a material close to the thermal expansion coefficient of the InP substrate or the GaN substrate.
1 半導体レーザ装置
5、6、7、50 組立体
11、51 半導体レーザ素子
12、52 発光領域
14、16、54 サブマウント
15 溝
17、57 ヒートブロック
19 充填材
21 ステム
23 キャップ
25 ウィンドウガラス
27 リードピン
31 レーザ光
32 モニタフォトダイオード
1
Claims (5)
前記半導体レーザ素子の共振器伸長方向寸法と同程度の長さと、前記半導体レーザ素子を搭載できる幅とを有する第1主面と、前記第1主面と相対向する第2主面と、前記長さ方向に垂直且つ前記幅方向に平行で、前記幅方向両端部が開放且つ前記第2主面上に開放された複数の溝とを有するサブマウントと、
前記サブマウントを搭載する搭載面を有するヒートブロックと、
を備えて、前記半導体レーザ素子の共振器伸長方向と前記サブマウントの長さ方向が合わされて、前記半導体レーザ素子と前記サブマウントの第1主面とは接合材を介して固定され、前記サブマウントの第2主面と前記ヒートブロックの搭載面とは接合材を介して固定されていることを特徴とする半導体レーザ装置。 A semiconductor laser element;
A first main surface having a length approximately equal to a dimension of the semiconductor laser element in a cavity extension direction; a width capable of mounting the semiconductor laser element; a second main surface opposite to the first main surface; A submount having a plurality of grooves perpendicular to the length direction and parallel to the width direction, open at both ends in the width direction and opened on the second main surface;
A heat block having a mounting surface on which the submount is mounted;
And the length direction of the submount of the semiconductor laser element is aligned with the length direction of the submount, and the semiconductor laser element and the first main surface of the submount are fixed via a bonding material. A semiconductor laser device, wherein the second main surface of the mount and the mounting surface of the heat block are fixed via a bonding material.
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Cited By (3)
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JP2007173772A (en) * | 2005-11-28 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Array type semiconductor laser device |
WO2020031944A1 (en) * | 2018-08-09 | 2020-02-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Semiconductor light emission device and method for manufacturing semiconductor light emission device |
JPWO2020175619A1 (en) * | 2019-02-28 | 2021-12-16 | 京セラ株式会社 | Package for mounting electronic components, electronic devices and light emitting devices |
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2004
- 2004-03-10 JP JP2004066992A patent/JP2005259851A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007173772A (en) * | 2005-11-28 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Array type semiconductor laser device |
WO2020031944A1 (en) * | 2018-08-09 | 2020-02-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Semiconductor light emission device and method for manufacturing semiconductor light emission device |
JPWO2020031944A1 (en) * | 2018-08-09 | 2020-08-27 | パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 | Semiconductor light emitting device |
CN112438000A (en) * | 2018-08-09 | 2021-03-02 | 新唐科技日本株式会社 | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device |
CN112438000B (en) * | 2018-08-09 | 2022-05-13 | 新唐科技日本株式会社 | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device |
JPWO2020175619A1 (en) * | 2019-02-28 | 2021-12-16 | 京セラ株式会社 | Package for mounting electronic components, electronic devices and light emitting devices |
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