JP2009283735A - 半導体レーザ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ・バーから出力されるレーザ光を、レーザ・バーのレーザ光出射面の近傍において確実にモニタすることを可能とする構成、構造を有する半導体レーザ組立体を提供する。
【解決手段】半導体レーザ組立体１０は、ヒートシンクを兼ねた電極ブロック２０、電極ブロック２０上に取り付けられ、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子から成る半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）３０、コリメーションレンズ５０、並びに、半導体レーザ素子集合体３０とコリメーションレンズ５０との間に配置された受光素子４０を備えており、受光素子４０は、コリメーションレンズ５０に直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置であって、受光素子４０に衝突して反射された反射光が電極ブロック２０及び半導体レーザ素子集合体３０に衝突しない位置に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体レーザ組立体に関する。

半導体レーザが光ディスク等の光源として広く利用されている。そして、近年では書き換え型の光ディスクが広く普及し、それに伴い、半導体レーザの光出力も増大している。このような分野にあっては、光源は、通常、１個から多くとも４個程度の半導体レーザから構成されており、所謂キャン・タイプ又はフレーム型（モールド型）のパッケージが一般に採用されている。そして、これらのパッケージ内には、屡々、光出力をモニタするための受光素子が半導体レーザと共に実装されている（例えば、特開２００１−１１１１５２号公報、特開２００１−３３２７９９号公報、特開２００１−２４４５７０号公報、特開昭６４−０４９２９１号公報参照）。

半導体レーザの高出力化の達成に伴い、光ディスクの光源だけでなく、特にブロードエリア型の高出力半導体レーザが、プロジェクター等の光源に使用されようとしている。高出力半導体レーザは、光出力を更に一層増加させるために、例えば、複数の半導体レーザ素子をアレイ状に配列した半導体レーザ素子集合体から構成されている。具体的には、半導体レーザ素子集合体は、長さ１０ｍｍ程度のレーザ・バーから構成され、このレーザ・バーには、数十個から百個以上の半導体レーザ素子が備えられている（例えば、特開２００４−１８６２１２号公報参照）。尚、以下の説明において、複数の半導体レーザ素子をアレイ状に配列した半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）から構成されたこのような高出力半導体レーザを、便宜上、『レーザ・バー型の半導体レーザ』と呼ぶ場合がある。レーザ・バー型の半導体レーザは、屡々、専用のパッケージに格納されている（例えば、前述した特開２００４−１８６２１２号公報参照）。ここで、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、一般に、或る出射角（放射角）を有している。それ故、屡々、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、コリメーションレンズにて集光することで使用されている。特にプロジェクターの光源に使用されるようなレーザ・バー型の半導体レーザにあっては、半導体レーザ組立体にコリメーションレンズが備えられている。

プロジェクターの光源としてレーザ・バー型の半導体レーザを使用するとき、フルカラーや画面の明るさを考えた場合、半導体レーザ素子集合体からのレーザ光の光出力を、常時、モニタできないと、色バランスが制御できなくなる。それ故、半導体レーザ素子集合体から出射されたレーザ光の光出力を、常時、モニタすることは不可欠の技術である。

特開２００１−１１１１５２号公報 特開２００１−３３２７９９号公報 特開２００１−２４４５７０号公報 特開昭６４−０４９２９１号公報 特開２００４−１８６２１２号公報

ところで、キャン・タイプ又はフレーム型（モールド型）のパッケージにあっては、構造上、半導体レーザの後端面から漏れ出たレーザ光を受光する受光素子を半導体レーザの後端面の近傍に配置することができる（例えば、前述した４件の特許公開公報参照）。従って、レーザ光の光出力を、常時、モニタすることが可能である。

これに対して、数十個から百個以上の半導体レーザ素子が備えられているレーザ・バー型の半導体レーザにあっては、通常、ボンディングワイヤの数も半導体レーザ素子の数に応じた数となる。そして、ボンディングワイヤの長さをできるだけ短くするために、レーザ・バー型の半導体レーザの後方近傍に電極板が配置されている構造を有する。従って、レーザ・バー型の半導体レーザにあっては、構造上、レーザ・バーの後端面から漏れ出たレーザ光を受光するためにレーザ・バーの後方近傍に受光素子を配置することは、極めて困難である。

また、レーザ・バー型の半導体レーザにあっては、高出力を得るために、レーザ・バーの後端面における光反射率が９０％以上となるように設計されている。しかも、各半導体レーザ素子はブロードエリア型の構造をしている。それ故、レーザ・バーの前端面からは高い光出力が得られるものの、後端面からは低い光出力しか得られず、また、後端面における光出力密度も小さい。

このように、レーザ・バー型の半導体レーザにあっては、後端面から出力されるレーザ光をモニタすることは非常に困難であるし、レーザ・バーの後端面の近傍に受光素子を配置することは物理的に不可能に近い。

従って、本発明の目的は、複数の半導体レーザ素子をアレイ状に配列した半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）から出力されるレーザ光を、半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面の近傍において確実にモニタすることを可能とする構成、構造を有する半導体レーザ組立体を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る半導体レーザ組立体は、
（Ａ）ヒートシンクを兼ねた電極ブロック、
（Ｂ）電極ブロック上に取り付けられ、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子から成る半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）、
（Ｃ）複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射するコリメーションレンズ、並びに、
（Ｄ）半導体レーザ素子集合体とコリメーションレンズとの間に配置された受光素子、
を備えており、
半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面の中心を原点とし、原点を通過するレーザ光出射面の法線をＸ軸、原点を通過し、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子の配列方向と平行な軸をＹ軸とした、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表されるガウス座標を想定したとき、
コリメーションレンズの光軸はＸＹ平面内に位置し、
受光素子の受光面は、ＸＹ平面と平行であり、
Ｚ軸と平行な方向に沿って射影された受光素子の受光面の射影像は、電極ブロック上に位置せず、
受光素子は、半導体レーザ素子から出射されてコリメーションレンズに直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置に配置されている。

本発明の第１の態様に係る半導体レーザ組立体において、受光素子の受光面はＸＹ平面と平行であるが、ここで、受光素子の受光面とＸＹ平面との成す角度が０（度）±１０（度）の範囲内、好ましくは０（度）±５（度）の範囲内にある場合、受光素子の受光面はＸＹ平面と平行であるとする。また、Ｚ軸と平行な方向に沿って射影された受光素子の受光面の射影像は電極ブロック上には位置しないが、Ｚ軸と平行な方向（０度）±１０（度）の範囲内、好ましくは０（度）±５（度）の範囲内の方向に沿って射影された受光素子の受光面の射影像が電極ブロック上に位置しない場合、Ｚ軸と平行な方向に沿って射影された受光素子の受光面の射影像は電極ブロック上に位置しないとする。

本発明の第１の態様に係る半導体レーザ組立体において、
受光素子の受光面の中心は、（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）［但し、Ｘ_P＞０，Ｚ_P＞０］に位置し、
コリメーションレンズの中心は、（Ｘ_C，０，０）［但し、Ｘ_C＞０］に位置し、
Ｘ軸に沿った受光素子の長さを２Ｌ_P-X、Ｙ軸に沿った受光素子の長さを２Ｌ_P-Yとし、
Ｙ軸に沿った半導体レーザ素子集合体の実効長を２Ｌ_L-Yとし、
Ｚ軸に沿ったコリメーションレンズの実効長を２Ｌ_C-Zとし、
半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面における任意の点（０，Ｙ₀，０）［但し、−Ｌ_L-Y≦Ｙ₀≦Ｌ_L-Y］から出射されるレーザ光の、点（０，Ｙ₀，０）を通り、ＸＺ平面と平行な平面内における出射角の最大値を２θ_Max-XZ［但し、θ_Max-XZ＞０］としたとき、
０＜Ｘ_P＋Ｌ_P-X＜Ｘ_C
０＜｜Ｙ_P｜＋Ｌ_P-Y≦Ｌ_L-Y
を満足し、且つ、
ａｒｃｔａｎ｛Ｚ_P／（Ｘ_P＋Ｌ_P-X）｝＜θ_Max-XZ
Ｚ_P／（Ｘ_P＋Ｌ_P-X）＞Ｌ_C-Z／Ｘ_C
を満足する構成とすることができる。

ここで、出射角（放射角）の最大値２θ_Max-XZとは、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の放射角分布がガウシアンであるとすると、相対強度がピーク強度に対して或る値まで減少する放射角であり、２θ_Max-XZ＜１８０度である。尚、一般的には、放射角相対強度がピーク強度に対して０．１３５まで減少する放射角、即ち、０度の強度に対して相対強度が１／ｅ²に減少する角度を放射角を定義するが、出射角（放射角）の最大値２θ_Max-XZはこれに限定するものではない。加えて、
ａｒｃｔａｎ｛Ｚ_P／（Ｘ_P−Ｌ_P-X）｝≦θ_Max-XZ
である。また、Ｙ軸に沿った半導体レーザ素子集合体の実効長（２Ｌ_L-Y）とは、半導体レーザ素子集合体の一端に位置する半導体レーザ素子の発光部から、他端に位置する半導体レーザ素子の発光部までの距離を指す。更には、Ｚ軸に沿ったコリメーションレンズの実効長（２Ｌ_C-Z）とは、レーザ光が実際に入射するコリメーションレンズの部分のＺ軸に沿った長さを指す。Ｘ_Cの値は、コリメーションレンズのＢ．Ｆ．Ｌ．（Back Focus Length）と一致していることが望ましい。

上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る半導体レーザ組立体は、
（Ａ）ヒートシンクを兼ねた電極ブロック、
（Ｂ）電極ブロック上に取り付けられ、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子から成る半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）、
（Ｃ）複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射するコリメーションレンズ、並びに、
（Ｄ）半導体レーザ素子集合体とコリメーションレンズとの間に配置された受光素子、
を備えており、
受光素子は、半導体レーザ素子から出射されてコリメーションレンズに直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置であって、受光素子に衝突して反射された反射光が電極ブロック及び半導体レーザ素子集合体に衝突しない位置に配置されている。

上記の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る半導体レーザ組立体、あるいは又、本発明の第２の態様に係る半導体レーザ組立体にあっては、電極ブロックには、絶縁板を介して電極板が取り付けられており、電極板には半導体レーザ素子集合体を覆うカバー板が取り付けられており、カバー板の頂面には配線基板が取り付けられており、受光素子は配線基板の下面に取り付けられている形態とすることができる。尚、この場合、受光素子は、より具体的には、カバー板からコリメーションレンズ側に飛び出した（突出した）配線基板の部分の下面に取り付けられていることが好ましい。そして、このような形態にあっては、電極ブロックには、配線基板に電気的に接続された温度センサが内蔵されている構成とすることが好ましい。

以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る半導体レーザ組立体には、複数の受光素子が備えられていてもよいが、簡素化を図るといった観点から、また、半導体レーザ素子集合体全体としての光出力をモニタすればよく、半導体レーザ素子毎に光出力をモニタする必要がないので、１つの受光素子が備えられている構成とすることが好ましい。

また、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る半導体レーザ組立体において、コリメーションレンズはシリンドリカルレンズから成る構成とすることができ、この場合、シリンドリカルレンズの軸線はＹ軸と平行であり、あるいは又、シリンドリカルレンズの軸線は半導体レーザ素子集合体の軸線と平行である構成とすることが好ましい。

更には、以上に説明した好ましい構成、形態を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る半導体レーザ組立体において、半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面と、コリメーションレンズに面した電極ブロックの側面とは、同一平面内に位置する形態とすることができ、これによって、半導体レーザ素子から出射され、受光素子に衝突して反射された反射光が電極ブロックに衝突することを確実に防止することができる。但し、例えば、本発明の第１の態様に係る半導体レーザ組立体にあっては、Ｚ軸と平行な方向に沿って射影された受光素子の受光面の射影像が電極ブロック上に位置しないといった要件を満足する限りにおいて、コリメーションレンズに面した電極ブロックの側面は、半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面よりも飛び出していてもよい。また、例えば、本発明の第２の態様に係る半導体レーザ組立体にあっても、受光素子に衝突して反射された反射光が電極ブロックに衝突しないといった要件を満足する限りにおいて、コリメーションレンズに面した電極ブロックの側面は、半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面よりも飛び出していてもよい。

以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る半導体レーザ組立体（以下、これらを総称して、単に、『本発明の半導体レーザ組立体』と呼ぶ場合がある）において、複数の半導体レーザ素子はアレイ状に配列されているが、具体的には、例えば、複数の半導体レーザ素子の光出射部が、Ｙ軸あるいは半導体レーザ素子集合体の軸線に沿って、一列に配列されている構成を挙げることができる。半導体レーザ素子集合体を構成する半導体レーザ素子の数として、例えば、２０，２５，３３，５０，１００を挙げることができるし、１００以上の個数であってもよい。

半導体レーザ素子は、例えば、基板の上に形成された第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層から構成され、第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、第２化合物半導体層に電気的に接続された第２電極を備えている。尚、基板が導電性を有している場合、基板の一方の面（主面）上に、第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層を、順次、形成し、基板の他方の面に第１電極を形成し、係る第１電極を、複数の半導体レーザ素子において共通の第１電極とすればよい。一方、第２電極は、例えば、第２化合物半導体層上に形成すればよい。基板として、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＡｌＮ基板、ＡｌＰ基板、ＩｎＮ基板、ＩｎＰ基板、ＡｌＧａＩｎＮ基板、ＡｌＧａＮ基板、ＡｌＩｎＮ基板、ＧａＩｎＮ基板、ＡｌＧａＩｎＰ基板、ＡｌＧａＰ基板、ＡｌＩｎＰ基板、ＧａＩｎＰ基板、ＺｎＳ基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＯ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ₂基板、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄基板、Ｓｉ基板、Ｇｅ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができる。また、第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層を構成する化合物半導体として、例えば、ＧａＮ系化合物半導体（ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌＧａＩｎＮ混晶、ＧａＩｎＮ混晶を含む）、ＧａＩｎＮＡｓ系化合物半導体（ＧａＩｎＡｓ混晶あるいはＧａＮＡｓ混晶を含む）、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体、ＡｌＡｓ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓＰ系化合物半導体、ＧａＩｎＰ系化合物半導体、ＧａＰ系化合物半導体、ＩｎＰ系化合物半導体、ＩｎＮ系化合物半導体、ＡｌＮ系化合物半導体を例示することができる。化合物半導体層に添加されるｎ型不純物として、例えば、ケイ素（Ｓｉ）やセレン（Ｓｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、炭素（Ｃ）、チタン（Ｔｉ）を挙げることができるし、ｐ型不純物として、亜鉛（Ｚｎ）や、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、酸素（Ｏ）を挙げることができる。活性層は、単一の化合物半導体層から構成されていてもよいし、単一量子井戸構造［ＱＷ構造］あるいは多重量子井戸構造［ＭＱＷ構造］を有していてもよい。活性層を含む各種化合物半導体層の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＶＰＥ法）や有機金属分子線エピタキシー法（ＭＯＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）を挙げることができる。

或る半導体レーザ素子における第２化合物半導体層と、この半導体レーザ素子に隣接する半導体レーザ素子における第２化合物半導体層とは、電気的に分離されている必要がある。この電気的な分離を達成するためには、例えば、或る半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子に隣接する半導体レーザ素子との間（以下、この部分を、便宜上、『半導体レーザ素子の境界部分』と呼ぶ場合がある）における第２化合物半導体層の部分を除去して空間的に分離する方法、半導体レーザ素子の境界部分における第２化合物半導体層の部分を除去して絶縁層を形成（成膜）する方法、半導体レーザ素子の境界部分における第２化合物半導体層の部分を除去して第１化合物半導体層を成長する方法、半導体レーザ素子の境界部分における第２化合物半導体層の部分を除去してポリイミド樹脂等の絶縁材料で埋め込む方法、半導体レーザ素子の境界部分における第２化合物半導体層の部分にホウ素イオンや水素イオンをイオン注入する方法を採用すればよい。

第１電極あるいは第２電極をｐ型の導電型を有する化合物半導体層あるいは基板上に形成する場合、係る電極（ｐ側電極）として、Ａｕ／ＡｕＺｎ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ（／Ａｕ）／ＡｕＺｎ、Ａｕ／Ｐｔ／ＴｉＷ（／Ｔｉ）（／Ａｕ）／ＡｕＺｎ、Ａｕ／ＡｕＰｄ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ（／Ａｕ）／ＡｕＰｄ、Ａｕ／Ｐｔ／ＴｉＷ（／Ｔｉ）（／Ａｕ）／ＡｕＰｄ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｐｔ／ＴｉＷ（／Ｔｉ）、Ａｕ／Ｐｔ／ＴｉＷ／Ｐｄ／ＴｉＷ（／Ｔｉ）を挙げることができる。また、第１電極あるいは第２電極をｎ型の導電型を有する化合物半導体層あるいは基板上に形成する場合、係る電極（ｎ側電極）として、Ａｕ／Ｎｉ／ＡｕＧｅ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ（／Ａｕ）／Ｎｉ／ＡｕＧｅ、Ａｕ／Ｐｔ／ＴｉＷ（／Ｔｉ）／Ｎｉ／ＡｕＧｅを挙げることができる。尚、「／」の前の層ほど、活性層から電気的に離れたところに位置する。

ヒートシンクを兼ねた電極ブロックは、例えば、銅、銅タングステン、銅合金、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金といった金属や合金から、機械加工（例えば、切削加工）に基づき作製すればよい。電極ブロックと半導体レーザ素子集合体との間に、電極ブロックの熱膨張係数と半導体レーザ素子集合体の熱膨張係数との差を緩和するための層（例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣあるいはＣｕＷから成る層から構成されたサブ・マウント）を設けてもよい。半導体レーザ素子集合体を電極ブロックに取り付けるには、例えば、半導体レーザ素子集合体に設けられた電極と電極ブロックとをハンダ付けすればよい。半導体レーザ素子の第２電極を電極ブロックに取り付けてもよいし、半導体レーザ素子の第１電極を電極ブロックに取り付けてもよい。前者の場合、電極ブロックの上に、化合物半導体層、基板がこの順に積層された構造となり、所謂ジャンクション・ダウン方式での半導体レーザ素子集合体の取り付けとなる。一方、後者の場合、電極ブロックの上に、基板、化合物半導体層がこの順に積層された構造となり、所謂ジャンクション・アップ方式での半導体レーザ素子集合体の取り付けとなる。

円柱レンズあるいはシリンダーレンズとも呼ばれるシリンドリカルレンズは、１つの面が円柱の円周面（円柱側面）の一部の形状を有するレンズである。コリメーションレンズは、光学ガラスあるいはプラスチックスから作製すればよい。複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光はコリメーションレンズに直接入射するが、ここで「直接」入射するとは、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が、何らの光学部品（例えば、偏光素子やビームスプリッタ、プリズム等の光学素子）を通過することなく、あるいは又、何らの光学部品（例えば、反射鏡やビームスプリッタ等の光学素子）において反射することなく、コリメーションレンズに入射することを意味する。

受光素子は、例えば、フォトダイオードやＣＣＤ装置といった光センサから構成すればよい。受光素子は、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置に配置されているが、ここで、「直接」入射するとは、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が、何らの光学部品（例えば、偏光素子やビームスプリッタ、プリズム等の光学素子）を通過することなく、あるいは又、何らの光学部品（例えば、反射鏡やビームスプリッタ等の光学素子）において反射することなく、受光素子に入射することを意味する。受光素子は配線基板の下面に取り付けられているが、具体的には、受光素子は、配線基板の下面に、例えば、ボルト（ビス）止めや、導電性接着剤を用いる方法、ハンダ付けに基づく方法に基づき取り付けられている。

カバー板は、例えば、銅、銅タングステン、銅合金、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金といった金属や合金から作製すればよい。電極ブロックへのカバー板の取り付けは、例えば、ボルト（ビス）止め、ハンダ付けに基づく方法、相変化型導電性接着シートを用いる方法、導電性接着剤を用いる方法に基づき行えばよい。カバー板は半導体レーザ素子集合体を覆っているが、具体的には、半導体レーザ素子集合体の上方にカバー板を配置すればよい。

配線基板として、例えば、片面あるいは両面に配線が形成されたリジッドプリント配線板、多層リジッドプリント配線板、多層フレックスリジッドプリント配線板、片面あるいは両面に配線が形成されたメタルコアプリント配線板、多層メタルコアプリント配線板、片面あるいは両面に配線が形成されたメタルベースプリント配線板、多層メタルベースプリント配線板、ビルドアップ多層プリント配線板、セラミックス配線板を例示することができる。これらの各種のプリント配線板の製造方法は従来の方法とすればよい。プリント基板を構成する基材の構成は、本質的には任意であり、例えば、紙／フェノール樹脂、紙／エポキシ樹脂、ガラス布／エポキシ樹脂、ガラス不織布／エポキシ樹脂、ガラス布／ガラス不織布／エポキシ樹脂、合成繊維／エポキシ樹脂、ガラス布／ポリイミド樹脂、ガラス布／変性ポリイミド樹脂、ガラス布／エポキシ変性ポリイミド樹脂、ガラス布／ビスマレイミド／トリアジン／エポキシ樹脂、ガラス布／フッ素系樹脂、ガラス布／ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）樹脂、ガラス布／ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂の組合せを例示することができる。配線基板の下面とカバー板の頂面が対向した状態での配線基板のカバー板の頂面への取り付けは、例えば、ボルト（ビス）止め、導電性接着剤を用いる方法、相変化型導電性接着シートを用いる方法、ハンダ付けに基づく方法に基づき行えばよい。

半導体レーザ素子集合体は、例えばボンディングワイヤを介して電極板に電気的に接続されている。係るボンディングワイヤを介しての電気的な接続は、周知の方法に基づき行えばよい。ボンディングワイヤはカバー板によって覆われているが、具体的には、ボンディングワイヤの上方にカバー板を配置すればよい。

温度センサとして、サーミスタや熱電対、白金抵抗温度計（白金測温抵抗体）、ＩＣ化温度センサ（トランジスタの温度特性を利用したもの）、水晶温度計（クリスタルのＹカットを利用したもの）を挙げることができる。尚、電極ブロックに冷却手段を設け、温度センサでの温度の検出結果に基づき、例えば、配線基板に設けられた回路の制御によって冷却手段を制御するといったフィードバック系を構築することが望ましい。ここで、冷却手段として、電極ブロックに取り付けられたペルチェ素子、電極ブロック内部に配設された冷却水流路と冷却水の流れを制御する電磁弁との組合せを例示することができる。

本発明の半導体レーザ組立体は、例えば、プロジェクターの光源や、溶接機等における励起用光源、その他レーザ装置用の光源に使用することができる。

本発明の第１の態様に係る半導体レーザ組立体において、受光素子の受光面はＸＹ平面と平行であり、Ｚ軸と平行な方向に沿って射影された受光素子の受光面の射影像は電極ブロック上に位置せず、受光素子は、半導体レーザ素子から出射されてコリメーションレンズに直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置に配置されている。従って、複数の半導体レーザ素子をアレイ状に配列した半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）から出力されるレーザ光を、半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面の近傍において確実にモニタすることが可能となる。しかも、半導体レーザ素子から出射され、受光素子に衝突して反射された反射光が電極ブロックに衝突することがないので、受光素子に迷光が入射することがなく、安定したレーザ光の検出を受光素子によって行うことができる。また、本発明の第２の態様に係る半導体レーザ組立体において、受光素子は、半導体レーザ素子から出射されてコリメーションレンズに直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置であって、受光素子に衝突して反射された反射光が電極ブロック及び半導体レーザ素子集合体に衝突しない位置に配置されている。従って、複数の半導体レーザ素子をアレイ状に配列した半導体レーザ素子集合体から出力されるレーザ光を、半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面の近傍において確実にモニタすることが可能となる。しかも、受光素子に迷光が入射することがなく、安定したレーザ光の検出を受光素子によって行うことができる。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。

実施例１は、本発明の第１の態様及び第２の態様に係る半導体レーザ組立体に関する。実施例１の半導体レーザ組立体の模式的な一部断面図を図１に示し、実施例１の半導体レーザ組立体の一部を分解した斜視図を図２に示し、半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）の模式的な一部断面図を図３に示す。更には、実施例１の半導体レーザ組立体における各種構成要素の配置状態を図４の（Ａ）及び（Ｂ）の概念図に示す。

実施例１の半導体レーザ組立体１０は、
（Ａ）ヒートシンクを兼ねた電極ブロック２０、
（Ｂ）電極ブロック２０の上に取り付けられ、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子３１から成る半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）３０、
（Ｃ）複数の半導体レーザ素子３１から出射されたレーザ光が直接入射するコリメーションレンズ５０、並びに、
（Ｄ）半導体レーザ素子集合体３０とコリメーションレンズ５０との間に配置された受光素子４０、
を備えている。尚、以下の説明において、半導体レーザ素子集合体３０を基準として、コリメーションレンズ５０が位置する側を「前方」と呼び、コリメーションレンズ５０が位置していない反対側を「後方」と呼ぶ場合がある。また、半導体レーザ素子集合体３０を基準として、電極ブロック２０が位置する側を「下側」、配線基板２５が位置する側を「上側」と呼ぶ場合がある。

そして、本発明の第１の態様に係る半導体レーザ組立体に沿って表現すれば、実施例１の半導体レーザ組立体１０において、半導体レーザ素子集合体３０のレーザ光出射面の中心を原点Ｏとし、原点Ｏを通過するレーザ光出射面の法線をＸ軸、原点Ｏを通過し、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子３１の配列方向と平行な軸をＹ軸とした、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表されるガウス座標を想定する（図４の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。このとき、コリメーションレンズ５０の光軸はＸＹ平面内に位置している。また、受光素子４０の受光面４０ＡはＸＹ平面と平行である。尚、受光素子４０は上側に位置し、受光素子４０の受光面４０Ａは下側を向いている。更には、Ｚ軸と平行な方向に沿って射影された受光素子４０の受光面の射影像は、電極ブロック２０上に位置しない。そして、受光素子４０は、半導体レーザ素子３１から出射されてコリメーションレンズ５０に直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子３１から出射されたレーザ光が直接入射する位置に配置されている。

ここで、受光素子４０の受光面の中心は、（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）［但し、Ｘ_P＞０，Ｚ_P＞０］に位置し、コリメーションレンズ５０の中心は、（Ｘ_C，０，０）［但し、Ｘ_C＞０］に位置している。また、Ｘ軸に沿った受光素子４０の長さを２Ｌ_P-X、Ｙ軸に沿った受光素子４０の長さを２Ｌ_P-Yとする。更には、Ｙ軸に沿った半導体レーザ素子集合体３０の実効長を２Ｌ_L-Yとする。一方、Ｚ軸に沿ったコリメーションレンズ５０の実効長を２Ｌ_C-Zとする。また、半導体レーザ素子集合体３０のレーザ光出射面における任意の点（０，Ｙ₀，０）［但し、−Ｌ_L-Y≦Ｙ₀≦Ｌ_L-Y］から出射されるレーザ光の、点（０，Ｙ₀，０）を通り、ＸＺ平面と平行な平面内における出射角の最大値を２θ_Max-XZ［但し、θ_Max-XZ＞０］とする。実施例１の半導体レーザ組立体１０にあっては、
０＜Ｘ_P＋Ｌ_P-X＜Ｘ_C
０＜｜Ｙ_P｜＋Ｌ_P-Y≦Ｌ_L-Y
を満足し、且つ、
θ_P＝ａｒｃｔａｎ｛Ｚ_P／（Ｘ_P＋Ｌ_P-X）｝＜θ_Max-XZ
Ｚ_P／（Ｘ_P＋Ｌ_P-X）＞Ｌ_C-Z／Ｘ_C
を満足している。

具体的には、実施例１の半導体レーザ組立体１０における各種パラメータを以下のとおりとした。尚、受光素子４０の受光面の大きさは、２．６５ｍｍ×２．６５ｍｍである。また、コリメーションレンズ５０のＢ．Ｆ．Ｌを１６ｍｍとした。このような設計とすることで、充分な光量のレーザ光が平行光にて取り出すことができる。尚、Ｘ_Cの値は、コリメーションレンズ５０のＢ．Ｆ．Ｃ．と一致している。

受光素子の受光面の中心 ：（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）
コリメーションレンズの中心 ：（Ｘ_C，０，０）
Ｘ軸に沿った受光素子の長さ ：２Ｌ_P-X
Ｙ軸に沿った受光素子の長さ ：２Ｌ_P-Y
Ｙ軸に沿った半導体レーザ素子集合体の実効長 ：２Ｌ_L-Y
Ｚ軸に沿ったコリメーションレンズの実効長 ：２Ｌ_C-Z
ＸＺ平面と平行な平面内における出射角の最大値：２θ_Max-XZ

Ｘ_P ＝２．０ｍｍ
Ｙ_P ＝０．０ｍｍ
Ｚ_P ＝４．３ｍｍ
Ｘ_C ＝１６．０ｍｍ
Ｌ_P-X＝２．０ｍｍ
Ｌ_P-Y＝２．６５ｍｍ
Ｌ_L-Y＝５．０ｍｍ
Ｌ_C-Z＝１４．４ｍｍ
θ_Max-XZ＝７７．９度
θ_P＝ａｒｃｔａｎ｛Ｚ_P／（Ｘ_P＋Ｌ_P-X）｝＝５４．４度

あるいは又、本発明の第２の態様に係る半導体レーザ組立体に沿って表現すれば、実施例１の半導体レーザ組立体１０において、受光素子４０は、半導体レーザ素子３１から出射されてコリメーションレンズ５０に直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子３１から出射されたレーザ光が直接入射する位置であって、受光素子４０に衝突して反射された反射光が電極ブロック２０及び半導体レーザ素子集合体３０に衝突しない位置に配置されている。

図３に示すように、半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）３０を構成する複数の半導体レーザ素子３１は共通の基板３２の主面（一方の面）上に設けられており、基板側から、ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層３３、活性層３４、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層３５の積層構造を有する。そして、導電性の共通の基板３２の他方の面には第１電極（ｎ側電極）３６が設けられており、この第１電極３６は各半導体レーザ素子３１に共通である。また、各半導体レーザ素子３１の第２化合物半導体層３５上には、第２電極（ｐ側電極）３７が設けられている。ここで、各半導体レーザ素子３１の第１電極３６は、電極ブロック２０にハンダ付けされており、これによって、半導体レーザ素子集合体３０は電極ブロック２０に取り付けられている。尚、場合によっては、半導体レーザ素子集合体３０と電極ブロック２０との間に、電極ブロック２０の熱膨張係数と半導体レーザ素子集合体３０の熱膨張係数との差を緩和するための層（例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣあるいはＣｕＷから成る層から構成されたサブ・マウント）を設けてもよい。ここで、具体的には、基板３２はｎ型のＧａＡｓから成り、ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層３３はｎ−ＡｌＩｎＰあるいはｎ−ＡｌＧａＩｎＰあるいはｎ−ＧａＩｎＰ等を含む複数の化合物半導体層の積層構造から成り、活性層３４はノンドープＡｌＧａＩｎＰあるいはノンドープＧａＩｎＰ等を含む複数の化合物半導体層の積層構造から成り、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層３５はｐ−ＡｌＩｎＰあるいはｐ−ＡｌＧａＩｎＰあるいはｐ−ＧａＩｎＰ等を含む複数の化合物半導体層の積層構造から成る。更には、第１電極（ｎ側電極）３６は、例えば、Ａｕ−Ｇｅ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等から成り、第２電極（ｐ側電極）３７は、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等から成る。尚、このようなジャンクション・アップ方式での半導体レーザ素子集合体の取り付けだけでなく、ジャンクション・ダウン方式での半導体レーザ素子集合体の取り付けとしてもよい。また、第２電極（ｐ側電極）３７を各半導体レーザ素子３１に共通としてもよい。

各半導体レーザ素子３１から出射されるレーザ光の波長は６４３ｎｍ〜６４５ｎｍ（赤色）であり、半導体レーザ素子集合体全体としての光出力は４．４ワットである。尚、Ｙ軸に沿った半導体レーザ素子集合体３０の実効長２Ｌ_L-Yの値は１０ｍｍであり、各半導体レーザ素子３１の共振器長は７００μｍである。更には、図５に示すように、各半導体レーザ素子３１から出射されるレーザ光の縦方向（Ｚ軸方向）の出射角（放射角）は３８°ＦＷＨＭであり、横方向（Ｘ軸方向）の放射角は８°ＦＷＨＭである。尚、ＦＷＨＭ（Full Width Half Maximum）は、『半値全幅』の略称である。

各半導体レーザ素子３１における発光状態の制御は、半導体レーザ素子集合体全体として行われる。即ち、各半導体レーザ素子３１における発光状態は、個別には制御されず、一括して制御される。複数の半導体レーザ素子３１はアレイ状に配列されているが、具体的には、複数の半導体レーザ素子３１の光出射部が、Ｙ軸あるいは半導体レーザ素子集合体３０の軸線と平行に、一列に配列されている。半導体レーザ素子集合体３０を構成する半導体レーザ素子３１の数を２５とした。また、半導体レーザ素子３１における第２化合物半導体層と、この半導体レーザ素子３１に隣接する半導体レーザ素子３１における第２化合物半導体層とは、電気的に分離されている。この電気的な分離は、例えば、半導体レーザ素子３１の境界部分における第２化合物半導体層３５の部分を除去して、ポリイミド樹脂等の絶縁材料３８で埋め込む方法にて達成されている。

厚さ４．４ｍｍの銅のブロックから作製された電極ブロック２０には、半導体レーザ素子集合体３０を覆うカバー板２４が取り付けられており、カバー板２４の頂面２４Ａには配線基板２５が取り付けられている。具体的には、半導体レーザ素子集合体３０の後方近傍には、銅（Ｃｕ）から成る電極板２２が、エポキシ系樹脂から成る絶縁板２１を介して、電気絶縁性のボルト２３Ａを用いて電極ブロック２０に取り付けられている。電極板２２には、凹部２２Ａが設けられている。そして、電極板２２の凹部２２Ａの上には、銅（Ｃｕ）から成るカバー板２４が配置され、カバー板２４の頂面２４Ａの上には配線基板（具体的には、ガラス布／エポキシ樹脂から成る両面リジッドプリント配線板）２５が配置されている。配線基板２５及びカバー板２４は、ボルト２３Ｂによって電極板２２に固定されている。また、電極板２２と各半導体レーザ素子３１の第２電極（ｐ側電極）３７とは、金（Ａｕ）から成るボンディングワイヤ３９によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ３９は、カバー板２４によって覆われている。こうして、半導体レーザ素子集合体３０と配線基板２５とは、ボンディングワイヤ３９を介して、更には、電極板２２及びカバー板２４を介して、電気的に接続されている。半導体レーザ素子集合体３０及びボンディングワイヤ３９をカバー板２４で覆うことで、即ち、半導体レーザ素子集合体３０及びボンディングワイヤ３９の上方にもカバー板２４を配置することで、これらが外力等によって損傷を受けることを防止している。配線基板２５の上面には配線のための電極パッド（図示せず）が設けられ、また、コネクタ（図示せず）が実装されている。

受光素子４０は、配線基板２５の下面２５Ａに取り付けられている。より具体的には、フォトダイオードといった光センサから成る１つの受光素子４０が、カバー板２４から前方（コリメーションレンズ側）に飛び出した配線基板２５の部分２５Ｂの下面２５Ａに、ハンダ付けにて取り付けられている。受光素子４０の特性は、以下のとおりである。半導体レーザ素子３１から出射されたレーザ光は、何らの光学部品（例えば、偏光素子やビームスプリッタ、プリズム等の光学素子）を通過することなく、あるいは又、何らの光学部品（例えば、反射鏡やビームスプリッタ等の光学素子）において反射することなく、受光素子４０に直接入射する。

光−電流変換効率：Ｓ（λ）＝０．６２［Ａ／Ｗ］（８５０ｎｍにて）
６４３ｎｍ〜６４５ｎｍの波長係数：Ｓ_rel＝０．７

電極ブロック２０には、配線基板２５に電気的に接続されたサーミスタ（１５゜Ｃでの抵抗値：１０．７４ｋΩ）から成る温度センサ（図示せず）が内蔵されている。また、電極ブロック２０には、冷却手段、具体的には、配線基板２５に電気的に接続されたペルチェ素子（図示せず）が取り付けられている。尚、温度センサは、半導体レーザ素子集合体３０の近傍に位置する電極ブロック２０の部分に内蔵されていることが好ましい。

コリメーションレンズ５０は、円柱レンズあるいはシリンダーレンズとも呼ばれるシリンドリカルレンズから成り、光学ガラスから作製されている。そして、コリメーションレンズ５０の軸線は、前述したＹ軸と平行であり、あるいは又、コリメーションレンズ５０の軸線は、半導体レーザ素子集合体３０の軸線と平行である。半導体レーザ素子３１から出射されたレーザ光は、何らの光学部品（例えば、偏光素子やビームスプリッタ、プリズム等の光学素子）を通過することなく、あるいは又、何らの光学部品（例えば、反射鏡やビームスプリッタ等の光学素子）において反射することなく、コリメーションレンズ５０に直接入射する。

半導体レーザ素子集合体３０のレーザ光出射面３０Ａと、コリメーションレンズ５０に面した電極ブロック２０の側面２０Ａとは、同一平面内に位置している。

半導体レーザ組立体１０は、アルミニウム（Ａｌ）から作製されたハウジング２６（図１には一部を図示する）に格納されている。ハウジング２６の外形は直方体形状である。そして、コリメーションレンズ５０が、ハウジング２６の前端部に取り付けられている。ハウジング２６の上部には、半導体レーザ組立体１０をハウジング２６内に配置するための開口部が設けられており、係る開口部は、Ｏリング２８を介して蓋２７によって密閉されている。ハウジング２６の後部には、コネクタ（図示せず）が、外部回路や電源との接続のために配置されている。

半導体レーザ素子集合体３０の動作時、電極ブロック２０から半導体レーザ素子集合体３０、電極板２２へと電流が流れることで、半導体レーザ素子３１が発光する。そして、半導体レーザ素子集合体３０のレーザ光出射面３０Ａから出射されたレーザ光は、コリメーションレンズ５０によって集光され、外部に出射される。半導体レーザ素子３１から出射されたレーザ光の一部は、受光素子４０に入射する。その結果、半導体レーザ素子３１における発光状態を受光素子４０を介して検知することができる。受光素子４０における光強度の検出結果が所定の値から変化した場合、半導体レーザ素子集合体３０へと流す電流の値を、配線基板２５に設けられた制御回路に基づき制御すればよい。また、半導体レーザ素子内部ではレーザ光と同時に熱も発生するため、半導体レーザ素子の温度が上昇し、発光効率が急激に減少する虞がある。これを回避するためには、半導体レーザ素子の温度を一定に保つよう冷却しなければならない。そのためには、温度センサによって電極ブロック２０の温度を検出し、配線基板２５に設けられた制御回路に基づきペルチェ素子を制御すればよい。これによって、電極ブロック２０の温度を一定に保持することができる結果、半導体レーザ素子集合体３０の温度上昇を抑制することができ、半導体レーザ素子の発光効率の安定化を図ることができる。

半導体レーザ素子にあっては、その特性上、半導体レーザ素子内部の材料（化合物半導体層を構成する化合物半導体）の屈折率の相違によって、放射光強度はガウシアン状の分布を有する（図５参照）。即ち、半導体レーザ素子の発光部を中心に０°（即ち、Ｘ軸と平行な方向）の放射位置が最も光強度が高く、出射角（放射角）が大きくなるに従い、裾を引くように光強度は減衰する。一般に、半導体レーザ素子の出射角（放射角）は、半値全幅（ＦＷＨＭ）で、縦方向（Ｚ軸方向）３５度乃至４５度（実施例１にあっては、具体的には、３８°ＦＷＨＭ）、横方向（Ｘ軸方向）５度乃至１２度程度（実施例１にあっては、具体的には、８°ＦＷＨＭ）である。

上述したとおり、受光素子４０は、半導体レーザ素子集合体３０よりも前方に延在した配線基板２５の部分２５Ｂの下面２５Ａに取り付けられており、受光素子４０の受光面４０Ａは下側を向くように配置されている。また、受光素子４０は、半導体レーザ素子集合体３０よりも前方であって上側に配置されており、半導体レーザ素子集合体３０のレーザ光出射面３０Ａに対して垂直に配置されている。ここで、前述のように、レーザ光出射面３０Ａから出射されるレーザ光は、縦方向（Ｚ軸方向）にガウシアン状の強度分布を有しているため、受光素子４０によってレーザ光を確実に受光することができる。このとき、レーザ光出射面３０Ａから出射されるレーザ光にあっては、受光素子４０のためにケラレが発生する。具体的には、出射角（放射角）θ_Pが５４．４度（＝ａｒｃｔａｎ｛Ｚ_P／（Ｘ_P＋Ｌ_P-X）｝）以上にあっては、ケラレが発生する。然るに、光強度は、ガウシアン状の強度分布を有しているが故に、蹴られるレーザ光の光量は少ない。また、前方に配置されているコリメーションレンズ５０への入射許容角（θ_C）よりも大きい出射角（放射角）のレーザ光を受光素子４０に入射させる。従って、外部へ取り出されるレーザ光の光量に影響はない。

受光素子４０によって蹴られるレーザ光の光量（即ち、出射角θ_P＝＋５４．４度以上のレーザ光の光量であり、強度積分値）、及び、出射角が＋θ_Cから−θ_Cであるレーザ光の光量（強度積分値）を求めたところ、それぞれ、以下のとおりとなった。ここで、＋θ_Cは、
θ_C＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ_C-Z／Ｘ_C）
であり、出射角が＋θ_Cから−θ_Cであるレーザ光は、その全てがコリメーションレンズ５０に入射する。

出射角が＋θ_Pから＋θ_Max-XZであるレーザ光の光量＝１．９７％
出射角が＋θ_Cから−θ_Cであるレーザ光の光量 ＝９５．２％

ここで、半導体レーザ素子集合体全体としての光出力は４．４ワットであるが故に、出射角が＋θ_Pから＋θ_Max-XZであるレーザ光の光量は８６．７ミリワット、出射角が＋θ_Cから−θ_Cであるレーザ光の光量は４．１９ワットとなる。更には、受光素子４０の光−電流変換効率Ｓ（λ）及び波長係数Ｓ_relは上述したとおりである。従って、受光素子４０の光−電流変換効率Ｓ（λ）は、０．４３４アンペア／ワットである。このことから、受光素子４０に８６．７ミリワット×（２．６５ｍ／１０ｍｍ）のレーザ光が入射した場合、計算上、受光素子４０から９．９７ミリアンペアのモニタ電流を得ることができる。

実施例１の半導体レーザ組立体１０における半導体レーザ素子集合体３０のレーザ光出力、及び、受光素子のモニタ電流の測定結果を図６に示す。図６の横軸は、半導体レーザ素子集合体３０に注入される電流値（単位：アンペア）である。測定の結果、半導体レーザ素子集合体３０に注入される電流値が１１．９アンペアにおいて、約４．４ワットのレーザ出力が得られ、このときの受光素子のモニタ電流は約９．８９ミリワットを示していた。このことから、実施例１の半導体レーザ組立体１０における計算値と実測値とは、ほぼ一致していることが判る。

実施例１の半導体レーザ組立体にあっては、複数の半導体レーザ素子をアレイ状に配列した半導体レーザ素子集合体から出力されるレーザ光を、半導体レーザ組立体から外部に出射されるレーザ光の光量を減ずることなく、半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面の近傍において確実にモニタすることができる。しかも、半導体レーザ素子から出射され、受光素子に衝突して反射された反射光が電極ブロック等に衝突することがないので、受光素子に迷光が入射することがなく、安定したレーザ光の検出を受光素子によって行うことができる。また、ヒートシンクを兼ねた電極ブロックから離れた位置に受光素子が配置されるので、熱の影響を殆ど受けず、受光素子の動作の安定を図ることができる。更には、配線基板を取り付けた後に、配線基板に受光素子を取り付ければよいので、受光素子の位置合わせが容易であるし、基本的に、受光素子の脱着や、再度の位置合わせが容易に可能である。尚、受光素子は、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置に配置されているので、受光素子にレーザ光を入射させるための光学部品（例えば、偏光素子やビームスプリッタ、プリズム、反射鏡等の光学素子）を必要とせず、構成、構造の簡素化を図ることができる。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこの実施例に限定するものではない、実施例において説明した半導体レーザ組立体の構成、構造、仕様、使用した材料、寸法等は全て例示であり、適宜、変更することができる。

図１は、実施例１の半導体レーザ組立体の模式的な一部断面図である。 図２は、実施例１の半導体レーザ組立体の一部を分解した斜視図である。 図３は、半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）の模式的な一部断面図である。 図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の半導体レーザ組立体における各種構成要素の配置状態を示す概念図である。 図５は、実施例１の半導体レーザ組立体における半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の縦方向（Ｚ軸方向）の出射角（放射角）と光強度の関係を示すグラフである。 図６は、実施例１の半導体レーザ組立体における半導体レーザ素子集合体のレーザ光出力、及び、受光素子のモニタ電流の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１０・・・半導体レーザ組立体、２０・・・電極ブロック、２０Ａ・・・電極ブロックの側面、２１・・・絶縁板、２２・・・電極板、２２Ａ・・・電極板の凹部、２３Ａ，２３Ｂ・・・ボルト、２４・・・カバー板、２４Ａ・・・カバー板の頂面、２５・・・配線基板、２５Ａ・・・配線基板の下面、２５Ｂ・・・配線基板の突出した部分、２６・・・ハウジング、２７・・・蓋、２８・・・Ｏリング、３０・・・半導体レーザ素子集合体（レーザ・バー）、３０Ａ・・・半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面、３１・・・半導体レーザ素子、３２・・・基板、３３・・・第１化合物半導体層、３４・・・活性層、３５・・・第２化合物半導体層、３６・・・第１電極（ｎ側電極）、３７・・・第２電極（ｐ側電極）、３８・・・絶縁材料、３９・・・ボンディングワイヤ、４０・・・受光素子、４０Ａ・・・受光素子の受光面、５０・・・コリメーションレンズ

Claims (15)

1. （Ａ）ヒートシンクを兼ねた電極ブロック、
   （Ｂ）電極ブロック上に取り付けられ、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子から成る半導体レーザ素子集合体、
   （Ｃ）複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射するコリメーションレンズ、並びに、
   （Ｄ）半導体レーザ素子集合体とコリメーションレンズとの間に配置された受光素子、
   を備えており、
   半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面の中心を原点とし、原点を通過するレーザ光出射面の法線をＸ軸、原点を通過し、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子の配列方向と平行な軸をＹ軸とした、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表されるガウス座標を想定したとき、
   コリメーションレンズの光軸はＸＹ平面内に位置し、
   受光素子の受光面は、ＸＹ平面と平行であり、
   Ｚ軸と平行な方向に沿って射影された受光素子の受光面の射影像は、電極ブロック上に位置せず、
   受光素子は、半導体レーザ素子から出射されてコリメーションレンズに直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置に配置されている半導体レーザ組立体。
2. 受光素子の受光面の中心は、（Ｘ_P，Ｙ_P，Ｚ_P）［但し、Ｘ_P＞０，Ｚ_P＞０］に位置し、
   コリメーションレンズの中心は、（Ｘ_C，０，０）［但し、Ｘ_C＞０］に位置し、
   Ｘ軸に沿った受光素子の長さを２Ｌ_P-X、Ｙ軸に沿った受光素子の長さを２Ｌ_P-Yとし、
   Ｙ軸に沿った半導体レーザ素子集合体の実効長を２Ｌ_L-Yとし、
   Ｚ軸に沿ったコリメーションレンズの実効長を２Ｌ_C-Zとし、
   半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面における任意の点（０，Ｙ₀，０）［但し、−Ｌ_L-Y≦Ｙ₀≦Ｌ_L-Y］から出射されるレーザ光の、点（０，Ｙ₀，０）を通り、ＸＺ平面と平行な平面内における出射角の最大値を２θ_Max-XZ［但し、θ_Max-XZ＞０］としたとき、
   ０＜Ｘ_P＋Ｌ_P-X＜Ｘ_C
   ０＜｜Ｙ_P｜＋Ｌ_P-Y≦Ｌ_L-Y
   を満足し、且つ、
   ａｒｃｔａｎ｛Ｚ_P／（Ｘ_P＋Ｌ_P-X）｝＜θ_Max-XZ
   Ｚ_P／（Ｘ_P＋Ｌ_P-X）＞Ｌ_C-Z／Ｘ_C
   を満足する請求項１に記載の半導体レーザ組立体。
3. 電極ブロックには、絶縁板を介して電極板が取り付けられており、電極板には半導体レーザ素子集合体を覆うカバー板が取り付けられており、カバー板の頂面には配線基板が取り付けられており、受光素子は配線基板の下面に取り付けられている請求項１に記載の半導体レーザ組立体。
4. 電極ブロックには、配線基板に電気的に接続された温度センサが内蔵されている請求項３に記載の半導体レーザ組立体。
5. １つの受光素子が備えられている請求項１に記載の半導体レーザ組立体。
6. コリメーションレンズはシリンドリカルレンズから成る請求項１に記載の半導体レーザ組立体。
7. シリンドリカルレンズの軸線はＹ軸と平行である請求項６に記載の半導体レーザ組立体。
8. 半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面と、コリメーションレンズに面した電極ブロックの側面とは、同一平面内に位置する請求項１に記載の半導体レーザ組立体。
9. （Ａ）ヒートシンクを兼ねた電極ブロック、
   （Ｂ）電極ブロック上に取り付けられ、アレイ状に配列された複数の半導体レーザ素子から成る半導体レーザ素子集合体、
   （Ｃ）複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射するコリメーションレンズ、並びに、
   （Ｄ）半導体レーザ素子集合体とコリメーションレンズとの間に配置された受光素子、
   を備えており、
   受光素子は、半導体レーザ素子から出射されてコリメーションレンズに直接入射するレーザ光の光路を遮らず、且つ、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が直接入射する位置であって、受光素子に衝突して反射された反射光が電極ブロック及び半導体レーザ素子集合体に衝突しない位置に配置されている半導体レーザ組立体。
10. 電極ブロックには、絶縁板を介して電極板が取り付けられており、電極板には半導体レーザ素子集合体を覆うカバー板が取り付けられており、カバー板の頂面には配線基板が取り付けられており、受光素子は配線基板の下面に取り付けられている請求項９に記載の半導体レーザ組立体。
11. 電極ブロックには、配線基板に電気的に接続された温度センサが内蔵されている請求項１０に記載の半導体レーザ組立体。
12. １つの受光素子が備えられている請求項９に記載の半導体レーザ組立体。
13. コリメーションレンズはシリンドリカルレンズから成る請求項９に記載の半導体レーザ組立体。
14. シリンドリカルレンズの軸線は、半導体レーザ素子集合体の軸線と平行である請求項１３に記載の半導体レーザ組立体。
15. 半導体レーザ素子集合体のレーザ光出射面と、コリメーションレンズに面した電極ブロックの側面とは、同一平面内に位置する請求項９に記載の半導体レーザ組立体。

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