JP2005340807A - 半導体レーザダイオードパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】 長い共振器長を有する高出力半導体レーザダイオードが適用されうる半導体レーザダイオードパッケージを提供する。
【解決手段】 所定位置に貫通孔１１０ａが形成されるステム１１０と、貫通孔１１０ａの周部に配置され、ステム１１０の一面から突設されるヒートシンク１１２と、ヒートシンク１１２上に取り付けられる半導体レーザダイオード１１５とを備える半導体レーザダイオードパッケージである。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体レーザダイオードパッケージに係り、特に長い共振器長を有する高出力半導体レーザダイオードが適用されうる半導体レーザダイオードパッケージに関する。

小型であり、レーザ発振のための臨界電流が小さな半導体レーザダイオードが、通信分野や光ディスクが使われるプレーヤにおいて、高速データ伝送や高速データ記録及び判読のための素子として広く使われている。

図１には、従来の半導体レーザダイオードパッケージの断面が図示されている。

図１を参照すれば、ステム１０の一面には、ヒートシンク１２が突設されており、ヒートシンク１２上には、レーザビームを発生させる半導体レーザダイオード１５が取り付けられる。そして、ステム１０の前記一面と異なる面には、半導体レーザダイオード１５と電気的に接続される複数の接続ピン１１が設けられている。また、ステム１０の前記一面には、ヒートシンク１２及び半導体レーザダイオード１５を覆うようにキャップ２０が設けられ、このキャップ２０の中央部には、半導体レーザダイオード１５から射出されたレーザビームが外部へ透過されるウィンドウ２２が形成される。

一方、高速光ディスク用の光源として開発されている半導体レーザダイオードは、高出力が必要とされるため、熱特性を良好にするために、半導体レーザダイオードの共振器長は、１．５ｍｍ以上でなくてはならない。

しかし、このように長い共振器長を有する半導体レーザダイオードを、図１に図示される従来の半導体レーザダイオードパッケージ（参考までに、現在において、光ディスク用の光源として標準化された半導体レーザダイオードパッケージのステム長は、ほぼ１．４１ｍｍである。）に適用し、既存の光学系のシステムと互換させるにあたっては、構造的に問題がある。また、現在利用されている高出力半導体レーザダイオードは、非常に高強度の光を射出する。かかる高出力半導体レーザダイオードを既存の半導体レーザダイオードパッケージに適用するならば、半導体レーザダイオードの図に示す右側の端部から射出された光は、反射及び散乱を起こし、半導体レーザダイオードの光出力面に再び入射して干渉を起こし、この結果、ノイズレベルが高まるという現象が発生する可能性が高い。

本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたものであり、長い共振器長を有する高出力半導体レーザダイオードが適用されうる半導体レーザダイオードパッケージを提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の具体例において、半導体レーザダイオードパッケージは、所定位置に貫通孔が形成されるステムと、前記貫通孔の周部に配置され、前記ステムの一面から突設されるヒートシンクと、前記ヒートシンク上に取り付けられる半導体レーザダイオードとを備える。

前記半導体レーザダイオードパッケージは、前記ステムより薄く、前記貫通孔の内部を充填する充填部材をさらに備えられる。

前記充填部材は、前記半導体レーザダイオードに隣接して配置される傾斜面を有するように形成されうる。前記充填部材は、絶縁材料または非金属材料からなりうる。そして、前記充填部材は、黒色を呈する材料からなることが望ましい。

一方、前記貫通孔は、前記ステムの中心部から外側に向けて開口するように形成されうる。

前記半導体レーザダイオードは、当該半導体ダイオードの一方の端部が前記貫通孔の内部に挿入されるように配置され、このとき、前記半導体レーザダイオードの共振器長は、１．５ｍｍ以上であることが好ましい。

前記半導体レーザダイオードパッケージは、前記半導体レーザダイオードから射出され、前記貫通孔を通過した光を受光するフォトダイオードをさらに備えられる。そして、前記半導体レーザダイオードと前記ヒートシンクとの間には、前記半導体レーザダイオードから発生した熱を前記ヒートシンクに伝達するサブマウントが設けられうる。

前記ステムの前記一面には、前記ヒートシンク及び半導体レーザダイオードを密閉するキャップが設けられ、前記キャップには、前記半導体レーザダイオードから射出される光を透過させるウィンドウが設けられうる。

前記ステムの前記一面と異なる面には、前記半導体レーザダイオードと電気的に接続される複数の接続ピンが設けられうる。

本発明の半導体レーザダイオードパッケージによれば、半導体レーザダイオードの一部が挿入されうる貫通孔をステムに形成することにより、既存の光学系のシステムと互換が可能であるとともに、従来の半導体レーザダイオードよりも長い共振器長を有する高出力半導体レーザダイオードを適用することができる。また、半導体レーザダイオードから射出される光の反射及び散乱を防止することにより、光フィードバックによる半導体レーザダイオードの光射出機能の低下を防止できる。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明による望ましい実施例を詳細に説明する。図面において、同じ参照符号は同じ構成要素を指す。

図２は、本発明の第１実施例による半導体レーザダイオードパッケージの分解斜視図であり、図３は、図２に図示された半導体レーザダイオードパッケージの断面図である。

図２及び図３を参照すれば、本発明の実施例における半導体レーザダイオードパッケージは、所定位置に貫通孔１１０ａが形成されたステム１１０と、ステム１１０の一面から突設されたヒートシンク１１２と、ヒートシンク１１２上に取り付けられる半導体レーザダイオード１１５と、貫通孔１１０ａの内部に充填される充填部材１３０とを備える。

ステム１１０の中心部には、所定の断面形状（例えば四角形）を呈する貫通孔１１０ａが形成されている。そして、この貫通孔１１０ａの下部において、ヒートシンク１１２がステム１１０の前記一面から突設される。このヒートシンク１１２上には、レーザ光を発生させる半導体レーザダイオード１１５が取り付けられる。ここで、半導体レーザダイオード１１５は、その図に示す右側の端部が貫通孔１１０ａの内部に挿入されるように配置される。これにより、ヒートシンク１１２上には、従来の半導体レーザダイオードよりも、長い共振器長を有する半導体レーザダイオード１１５が配置されうる。本実施例では、高出力赤色レーザを発振させることができるように、ほぼ１．５ｍｍ以上の共振器長を有する半導体レーザダイオード１１５が使われることが望ましい。

そして、半導体レーザダイオード１１５の図に示す右側において、ステム１１０より薄い充填部材１３０が前記貫通孔１１０ａの内部に充填される。充填部材１３０は、絶縁材料または非金属材料からなる。そして、充填部材１３０の材料は、黒色を呈することが望ましい。充填部材１３０は、半導体レーザダイオード１１５の図に示す右側の端部から射出される光を効果的に吸収し、光の反射及び散乱を減少させる役割を担う。これにより、光フィードバックによる半導体レーザダイオードの光射出機能の低下が、効果的に防止されうる。一方、充填部材１３０の周囲には、半導体レーザダイオード１１５の図に示す右側の端部から射出されて充填部材１３０を通過した光を受光する図示しないフォトダイオードがさらに設けられうる。前記図示しないフォトダイオードは、半導体レーザダイオード１１５の光出力量を調節するために設けられる。

一方、半導体レーザダイオード１１５とヒートシンク１１２との間には、サブマウント１１６が形成される。かかるサブマウント１１６は、半導体レーザダイオード１１５から発生する熱をヒートシンク１１２に伝え、半導体レーザダイオード１１５をヒートシンク１１２に取り付けることを容易にするためのものである。

そして、ステム１１０の一面には、ヒートシンク１１２及び半導体レーザダイオード１１５を密閉するキャップ１２０が設けられる。そして、このキャップ１２０の中心部には、半導体レーザダイオード１１５の図に示す左側の端部から射出される光が透過できるように、ウィンドウ１２２が形成される。一方、キャップ１２０が設けられたステム１１０の図に示す右側には、半導体レーザダイオード１１５と電気的に接続される複数の接続ピン１１１が設けられる。

図４は、本発明の第１実施例による半導体レーザダイオードパッケージの変形例を図示した断面図である。図４を参照すれば、ステム１１０に形成された貫通孔１１０ａの内部には、ステム１１０より薄い充填部材２３０が充填される。充填部材２３０は、半導体レーザダイオード１１５に隣接して配置される傾斜面を有する。これにより、半導体レーザダイオード１１５の図に示す右側の端部から射出される光は、充填部材２３０の傾斜面において所定角度に反射されて、光フィードバックによる半導体レーザダイオードの光射出機能の低下が、さらに効果的に防止することができる。

図５は、本発明の第２実施例による半導体レーザダイオードの断面を図示したものである。以下では、前述した実施例と異なる点のみを説明する。

図５を参照すれば、ステム１１０の中心部には、所定の形状を呈する貫通孔１１０′ａが形成されている。ここで、貫通孔１１０′ａの内部には、第１の実施例において示したような充填部材（図３，図４の１３０，２３０）は充填されていない。そして、貫通孔１１０′ａの下部において、ヒートシンク１１２がステム１１０の一面から突設される。ヒートシンク１１２上には、レーザ光を発生させる半導体レーザダイオード１１５が取り付けられ、このとき、半導体レーザダイオード１１５は、その図に示す右側の端部が貫通孔１１０′ａの内部に挿入されるように配置される。これにより、ヒートシンク１１２上に、従来の半導体ダイドードよりも、長い共振器長を有する高出力半導体レーザダイオード１１５を配置させることができる。また、半導体レーザダイオードの図に示す右側の端部から射出される光は、貫通孔１１０′ａを通過するので、ステム１１０による光反射を防止できる。一方、貫通孔１１０′ａの周囲には、半導体レーザダイオード１１５の図に示す右側の端部から射出され、貫通孔１１０′ａを通過した光を受光するフォトダイオード（図示せず）がさらに設けられうる。

図６は、本発明の第３実施例による半導体レーザダイオードパッケージの分解斜視図である。以下では、前述した実施例と異なる点のみを説明する。

図６を参照すれば、ステム１１０には貫通孔２１０ａが形成されており、この貫通孔２１０ａは、ステム１１０の中心部から外側に向けて開口するように形成されている。かかる貫通孔２１０ａの下部には、ヒートシンク１１２がステム１１０の一面から突設される。ヒートシンク１１２上には、半導体レーザダイオード１１５が取り付けられ、このとき、半導体レーザダイオード１１５は、その図に示す右側の端部が貫通孔２１０ａの内部に挿入されるように配置される。これにより、ヒートシンク１１２上には、従来の半導体ダイオードよりも、長い共振器長を有する高出力半導体レーザダイオード１１５を配置させることができる。また、半導体レーザダイオードの図に示す右側の端部から射出される光は、貫通孔２１０ａを通過するので、ステム１１０による光反射を防止できる。一方、貫通孔２１０ａの周りには、半導体レーザダイオード１１５の図に示す右側の端部から射出され、貫通孔２１０ａを通過した光を受光するフォトダイオード（図示せず）がさらに設けられうる。

以上、本発明による望ましい実施例が説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当分野における当業者ならば、多様な変形及び均等な他の実施例が可能である点が理解されるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲により定まるものである。

本発明は、高出力半導体レーザダイオードが適用される半導体レーザダイオードパッケージに関わる技術分野に、効果的に適用可能である。

従来の半導体レーザダイオードパッケージの断面図である。 本発明の第１実施例による半導体レーザダイオードパッケージの分解斜視図である。 本発明の第１実施例による半導体レーザダイオードパッケージの断面図である。 本発明の第１実施例による半導体レーザダイオードパッケージの変形例を図示した断面図である。 本発明の第２実施例による半導体レーザダイオードパッケージの断面図である。 本発明の第３実施例による半導体レーザダイオードパッケージの分解斜視図である。

符号の説明

１１０ ステム、
１１０ａ 貫通孔、
１１１ 接触ピン、
１１２ ヒートシンク、
１１５ レーザダイオード、
１１６ サブマウント、
１２０ キャップ、
１２２ ウィンドウ、
１３０ 充填部材。

Claims (13)

1. 所定位置に貫通孔が形成されるステムと、
   前記貫通孔の周部に配置され、前記ステムの一面から突設されるヒートシンクと、
   前記ヒートシンク上に取り付けられる半導体レーザダイオードと、
   を備えることを特徴とする半導体レーザダイオードパッケージ。
2. 前記ステムより薄く、前記貫通孔の内部を充填する充填部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
3. 前記充填部材は、前記半導体レーザダイオードに隣接して配置される傾斜面を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
4. 前記充填部材は、絶縁材料または非金属材料からなることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
5. 前記充填部材は、黒色を呈する材料からなることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
6. 前記貫通孔は、前記ステムの中心部から外側に向けて開口するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
7. 前記半導体レーザダイオードは、当該半導体レーザダイオードの一方の端部が前記貫通孔の内部に挿入されるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
8. 前記半導体レーザダイオードの共振器長は、１．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
9. 前記半導体レーザダイオードから射出され、前記貫通孔を通過した光を受光するフォトダイオードをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
10. 前記半導体レーザダイオードと前記ヒートシンクとの間には、前記半導体レーザダイオードから発生した熱を前記ヒートシンクに伝達するサブマウントが設けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
11. 前記ステムの前記一面には、前記ヒートシンク及び半導体レーザダイオードを密閉するキャップが設けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
12. 前記キャップには、前記半導体レーザダイオードから射出される光を透過させるウィンドウが設けられることを特徴とする請求項１１に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。
13. 前記ステムの前記一面と異なる面には、前記半導体レーザダイオードと電気的に接続される複数の接続ピンが設けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオードパッケージ。

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