JP2014086648A - レーザ励起レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の信頼性を向上できるレーザ励起レーザ装置を提供する。
【解決手段】 レーザ励起レーザ装置１０００は、基板と該基板上に積層された反射鏡と該反射鏡上に積層された活性層とを含む積層構造体と、該積層構造体の一部を気体雰囲気から遮蔽する遮蔽膜１６と、活性層に対して反射鏡と反対側に配置された外部反射鏡７００と、を有するレーザ発振器と、活性層を励起するためのレーザ光を射出する励起用半導体レーザ素子１００と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ励起レーザ装置に係り、更に詳しくは、活性層を有するレーザ発振器及び前記活性層を励起するためのレーザ光を射出する光源を備えるレーザ励起レーザ装置に関する。

従来、反射鏡と該反射鏡上に積層された活性層とを含む積層構造体と、活性層に対して反射鏡と反対側に配置された外部反射鏡とを有するレーザ発振器と、活性層を励起するためのレーザ光を射出する光源と、を備える垂直共振器型のレーザ装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

しかしながら、特許文献１〜３に開示されているレーザ装置では、気体雰囲気中における積層構造体の劣化によって、装置の信頼性が低下していた。

本発明は、第１反射鏡と該第１反射鏡上に積層された活性層とを含む積層構造体と、該積層構造体の一部を気体雰囲気から遮蔽する遮蔽膜と、前記活性層に対して前記第１反射鏡と反対側に配置された第２反射鏡と、を有するレーザ発振器と、前記活性層を励起するためのレーザ光を射出する光源と、を備えるレーザ励起レーザ装置である。

これによれば、装置の信頼性を向上できる。

本発明の第１実施形態に係るレーザ励起レーザ装置の概略構成を示す図である。 図１における積層チップのＸＺ断面図である。 図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、それぞれ積層チップの製造手順を説明するための図（その１〜その５）である。 第２実施形態の積層チップのＸＺ断面図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｆ）は、それぞれ第２実施形態の積層チップの製造手順を説明するための図（その１〜その６）である。 第３実施形態の積層チップのＸＺ断面図である。 図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は、それぞれ第３実施形態の積層チップの製造手順を説明するための図（その１〜その４）である。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図３（Ｅ）に基づいて説明する。図１には、第１実施形態に係るレーザ励起レーザ装置１０００の概略構成が示されている。

レーザ励起レーザ装置１０００は、例えば、レーザプリンタ、レーザスキャンディスプレイ、レーザプロジェクタ、レーザ加工用途などに用いられる。

レーザ励起レーザ装置１０００は、一例として、励起用半導体レーザ素子１００、集光レンズ２００、積層チップ３００、ヒートシンク４００、波長変換素子５００、複屈折フィルタ６００、外部反射鏡７００、これらが実装されるパッケージ（不図示）などを備えている。以下では、図１に示されるようなＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明する。ここでは、一例として、Ｚ軸方向を鉛直方向とする。

励起用半導体レーザ素子１００としては、一例として、出力が３０Ｗ、発振波長が８０８ｎｍ帯の半導体レーザ（端面発光レーザ）が用いられている。励起用半導体レーザ素子１００は、レーザ光（励起光）を−Ｚ側かつ＋Ｘ側の斜め下方に射出する。

集光レンズ２００は、励起用半導体レーザ素子１００からのレーザ光（励起光）の光路上（励起用半導体レーザ素子１００の−Ｚ側かつ＋Ｘ側の斜め下方）に配置されており、該レーザ光を集光する。

積層チップ３００は、一例として、図２に示されるように、基板１０、反射鏡１２、活性層１４及び遮蔽膜１６を有している。

詳述すると、積層チップ３００は、ＸＹ平面に平行に配置された基板１０の＋Ｚ側に反射鏡１２と活性層１４とがこの順に積層されて成る積層構造体３００ａと、該積層構造体３００ａの一部を覆う遮蔽膜１６とを有している。反射鏡１２及び活性層１４は、一例として、ＸＹ断面形状が一辺５ｍｍ程度の正方形となっている。

積層チップ３００は、その＋Ｚ側の面が、集光レンズ２００を介したレーザ光（励起光）の光路上（集光レンズ２００の−Ｚ側かつ＋Ｘ側の斜め下方）に位置するように配置されている（図１参照）。

基板１０は、例えば厚さ５００μｍのＧａＡｓ単結晶基板である。基板１０の＋Ｚ側の面のＸ軸方向両端には、ＸＺ断面Ｌ字状の一対の段部１０ａが形成されている。すなわち、基板１０は、ＸＹ平面に平行なＸＺ断面矩形状の基板から、＋Ｘ側かつ＋Ｚ側のＸＺ断面矩形の角部、及び−Ｘ側かつ＋Ｚ側のＸＺ断面矩形の角部が切り欠かれた形状を有している。

反射鏡１２は、一例として、Ｚ軸方向に交互に積層された低屈折率層及び高屈折率層を含む分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）である。詳述すると、反射鏡１２は、低屈折率層としてのＡｌＡｓ層と、高屈折率層としてのＡｌ_０．１Ｇａ_０．９Ａｓ層のペアを２５ペア有しており、高反射率を実現できる。各屈折率層の光学的厚さは、一例として、後述するレーザ発振器の発振波長をλとして、λ／４とされている。

活性層１４は、量子井戸構造を有している。詳述すると、活性層１４は、圧縮歪みを有するように交互に積層された量子井戸層（例えばＧａＡｓ層）及び障壁層（例えばＩｎＧａＡｓ層）を含み、内部の正味歪みが相殺された多層構造（例えば１５層〜２０層）を有している。

量子井戸層に、ＧａＡｓ系の化合物半導体を使用する場合、組成及び膜厚の設計により、発振波長を９００ｎｍ〜１２００ｎｍに設定することができる。

また、化合物半導体の場合には、活性層１４における障壁層での光子吸収によりキャリアを発生させることで量子井戸層を励起することができる。すなわち、障壁層のバンドギャップエネルギよりも高いエネルギの光子が障壁層で吸収されれば、量子井戸層が励起される。そこで、励起用半導体レーザ素子１００からの励起光の波長が、後述するレーザ発振器の発振波長以下であれば、量子井戸層を励起することができる。

ここでは、活性層１４は、後述するレーザ発振器の発振波長が１０６０ｎｍとなるように設計され、反射鏡１２は、１０６０ｎｍで高反射率となるように設計されている。また、活性層１４の＋Ｚ側の面は、ＧａＡｓからなるキャッピング層となっている。

なお、活性層の材料としては、例えばＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＰＡｓ系、ＧａＩｎＡｓ系などを用いることもできる。

遮蔽膜１６は、一例として、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により積層構造体３００ａに密着して形成された、屈折率１．６８で約４４６ｎｍの厚さのＳｉＮからなる膜である。

遮蔽膜１６は、積層構造体３００ａにおける活性層１４の＋Ｚ側の面及び４つの側面（＋Ｘ側の面、−Ｘ側の面、＋Ｙ側の面、−Ｙ側の面）、反射鏡１２の４つの側面（＋Ｘ側の面、−Ｘ側の面、＋Ｙ側の面、−Ｙ側の面）、及び基板１０の一対の段部１０ａを密着して覆っている。この結果、反射鏡１２及び活性層１４は、気体雰囲気から遮蔽されている。

また、遮蔽膜１６における活性層１４の＋Ｚ側の面を覆う部分の厚さは、遮蔽膜１６の屈折率をｎ（例えば１．６８）、発振波長をλとしたときに、ｎ×λ／４の整数倍とされている。

なお、遮蔽膜１６の材料であるＳｉＮは、発振波長１０６０ｎｍに対しての反射率が低いため、レーザ発振効率の低下を防ぐことができる。

そこで、集光レンズ２００からのレーザ光（励起光）の一部は、遮蔽膜１６を透過して、活性層１４に達し、該活性層１４が励起されて発光する。活性層１４で発生した光は、直接又は反射鏡１２で反射されて遮蔽膜１６を透過する。すなわち、積層チップ３００から＋Ｚ側に射出される。

図１に戻り、ヒートシンク４００は、一例として、Ｃｕ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ダイヤモンド又はこれらを組み合わせた材料からなる熱伝導性が高い板状部材であり、積層チップ３００の−Ｚ側の面（基板１０の−Ｚ側の面）にＸＹ平面に平行になるように接合されている。なお、ヒートシンク４００としては、中空構造を有する部材であって、内部に水冷又は空冷などの冷却機能を有する部材であることが好ましい。

波長変換素子５００は、一例として、ＸＹ断面が一辺３ｍｍの正方形であり、かつＺ軸方向の長さが１０ｍｍの直方体形状のＬＢＯ（ＬｉＢ_３Ｏ_５）結晶から成り、積層チップ３００からの光の光路上（積層チップ３００の＋Ｚ側）に配置されている。波長変換素子５００の光を透過させる面には、１０６０ｎｍ及び５３０ｎｍの波長の光を全透過させる、誘電体によるコーティングが施されている。

複屈折フィルタ６００は、波長変換素子５００を介した光の光路上（波長変換素子５００の＋Ｚ側）に、ＸＹ平面に対して傾斜して配置されている。複屈折フィルタ６００は、特定の波長（例えば１０６０ｎｍ及び５３０ｎｍの波長）の光のみを透過させ、かつ透過させる光の偏向方向を調整する機能を有している。このため、波長変換素子５００と複屈折フィルタ６００を組み合わせることで、波長変換効率を向上させることができる。

外部反射鏡７００は、反射鏡１２及び活性層１４と共に、レーザ発振器を構成している。外部反射鏡７００は、複屈折フィルタ６００を介した光の光路上（複屈折フィルタ６００の＋Ｚ側）に配置されており、−Ｚ側の面（入射面）が＋Ｚ側に凸となるように湾曲している。この場合、複屈折フィルタ６００からの拡散した光は、その一部が、外部反射鏡７００によって、−Ｚ側に収束されつつ反射される。外部反射鏡７００は、１０６０ｎｍに対しては、高反射であり、５３０ｎｍに対しては、約５％の透過率を有している。

外部反射鏡７００で−Ｚ側に反射された光は、複屈折フィルタ６００及び波長変換素子５００を介して、積層チップ３００に入射される。積層チップ３００に入射された光は、反射鏡１２で＋Ｚ側に反射され、波長変換素子５００及び複屈折フィルタ６００を介して、外部反射鏡７００に入射し、その一部が、−Ｚ側に反射される。

以上のように構成されるレーザ励起レーザ装置１０００では、励起用半導体レーザ素子１００からのレーザ光によって活性層１４が励起されて発光し、活性層１４で発生した光は、共振器を構成する反射鏡１２及び外部反射鏡７００間で反復的に反射されて増幅されることでレーザ発振が起こる。そして、波長変換素子５００及び複屈折フィルタ６００によって、波長変換された波長５３０ｎｍの第二高調波が外部反射鏡７００を透過する。すなわち、外部反射鏡７００を透過した波長５３０ｎｍの第二高調波が、レーザ励起レーザ装置１０００から射出されたレーザ光（射出光）である。

以上のように構成される第１実施形態のレーザ励起レーザ装置１０００、及び積層構造体を覆う遮蔽膜を有しない比較例１のレーザ励起レーザ装置を、温度が８５℃、湿度が８５％の高温高湿環境下に２００時間放置後、それぞれに対してレーザ発振テストを行った。その際、レーザ励起レーザ装置１０００では、レーザ発振が起こったが、比較例１のレーザ励起レーザ装置では、レーザ発振が起こらなかった。なお、比較例１のレーザ励起レーザ装置は、遮蔽膜の有無を除いて、レーザ励起レーザ装置１０００と実質的に同一の構成を有している。

すなわち、比較例１では、気体雰囲気に曝された積層構造体に水分吸収による変質が生じ、積層構造体の端部からの亀裂の発生、積層構造体の表面形状の異常が確認された。これらが、レーザ発振に影響したものと考えられる。一方、第１実施形態では、遮蔽膜１６によって気体雰囲気から遮蔽された積層構造体３００ａが変質することはなかった。このため、レーザ発振に影響がなかったものと考えられる。

ここで、発明者らが行った実験・調査によって、例えば反射鏡に用いられるＡｌを含有する半導体層は、特に、周辺環境（気体雰囲気）の湿度（水分）の影響を受け易いことが確認された。具体的には、水分によるＡｌの酸化（Ａｌ_２Ｏ_３化）が進み、組成変化による屈折率の変化、体積変化による積層構造の破壊等の劣化が生じていた。また、Ａｌを含有する半導体層は、レーザ発振器の構成要素を含む積層構造体に用いられる場合のように、加熱及び冷却を繰り返すような状況においては、その劣化が顕著になることが分かった。

そこで、発明者らは、積層構造体の長期に亘る信頼性を確保するために、上述の如く、積層構造体の一部を気体雰囲気から遮蔽することとした。

レーザ励起レーザ装置１０００は、励起用半導体レーザ素子１００、集光レンズ２００、積層チップ３００、ヒートシンク４００、波長変換素子５００、複屈折フィルタ６００及び外部反射鏡７００が、図１に示される位置関係となるように、パッケージ（不図示）に実装されて、製造される。

以下に、積層チップ３００の製造方法について、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）を参照して説明する。なお、基板１０上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。

（１）有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）又は分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって積層体を作成する。

ここでは、有機金属気相成長法を用いて、厚さ５００μｍの基板１０上に、第１反射鏡１２及び活性層１４を、この順に積層して積層体を作成する（図３（Ａ）参照）。

（２）図３（Ａ）の積層体上に、例えば一辺が５ｍｍの正方形状の複数のレジストパターンをＸ軸方向に等間隔（例えば１００μｍ）で形成する（図３（Ｂ）参照）。

（３）図３（Ｂ）の積層体上におけるレジストパターンが形成されていない領域を例えばドライエッチングによって基板１０の内部に達するまでエッチングして除去する。この結果、複数のメサが形成される（図３（Ｃ）参照）。

（４）図３（Ｃ）の積層体における複数のメサ上及び隣接する２つのメサ間の領域上に化学蒸着法（ＣＶＤ法）により、ＳｉＮからなる遮蔽膜１６を形成する（図３（Ｄ）参照）。

（５）基板１０を研磨して、約１５０μｍの厚さにし、基板１０の−Ｚ側の面に１０ｎｍのＣｒ、２０ｎｍのＡｕＺｎ、６００ｎｍのＡｕを蒸着した後、スクライブ工程、ヘキ開工程によって、それぞれが１つのメサを含む複数の積層チップ３００に分割する（図３（Ｅ）参照）。なお、図３（Ｅ）では、１つの積層チップ３００のみが示されている。

以上のようにして製造された積層チップ３００は、例えばインジウム、はんだ、ＡｕＳｎ等を接合材として用いて、ヒートシンク４００に接合される。

以上説明した第１実施形態のレーザ励起レーザ装置１０００は、基板１０と該基板１０上に積層された反射鏡１２と該反射鏡１２上に積層された活性層１４とを含む積層構造体３００ａと、該積層構造体３００ａにおける基板１０の一部、反射鏡１２及び活性層１４を気体雰囲気から遮蔽する遮蔽膜１６と、活性層１４に対して反射鏡１２と反対側に配置された外部反射鏡７００と、を有するレーザ発振器と、活性層１４を励起するためのレーザ光を射出する励起用半導体レーザ素子１００と、を備えている。

この場合、遮蔽膜１６によって反射鏡１２及び活性層１４が気体雰囲気から遮蔽されているため、積層構造体３００ａにおける活性層１４及び反射鏡１２が例えば酸化等により劣化することを防止でき、ひいては装置性能の低下を防止できる。すなわち、装置の信頼性を向上できる。

また、遮蔽膜１６は、ＳｉＮからなるため、製膜を比較的容易に行うことができ、かつパッシベーション性能を向上することができる。

また、遮蔽膜１６は、積層構造体３００ａにおける活性層１４及び反射鏡１２のみならず、基板１０の一対の段部１０ａまで覆っているため、反射鏡１２及び活性層１４を気体雰囲気から確実に遮蔽することができる。

また、遮蔽膜１６は、積層構造体３００ａを＋Ｚ側からキャッピングするように覆っているため、密着性を向上させることができ、積層構造体３００ａからの剥離を防止できる。

また、遮蔽膜１６における活性層１４の＋Ｚ側の面を覆う部分の厚さは、遮蔽膜１６の屈折率をｎ、発振波長をλとしたときに、ｎ×λ／４の整数倍とされている。

この場合、レーザ発振器内における反射損失を低減でき、レーザ発振効率を向上させることができる。

なお、上記第１実施形態では、積層構造体３００ａは、ヒートシンク４００に接合されているが、これに限らず、要は、ヒートシンク４００に接触して配置されていれば良い。

以下に、本発明の他の実施形態を説明するが、以下の実施形態では、主に上記第１実施形態と異なる点を説明し、上記第１実施形態と同様の構成を有する部材には、同一の符号を付して、その説明を省略する。

《第２実施形態》
第２実施形態は、図４に示されるように、積層チップの構成が、上記第１実施形態と異なる。

第２実施形態の積層チップ３１０は、ヒートシンク４００上に反射鏡１２及び活性層１４がこの順に重ねて配置されて成る積層構造体３１０ａと、該積層構造体３１０ａの一部を密着して覆う遮蔽膜１６０とを有している。

すなわち、積層チップ３１０の積層構造体３１０ａは、上記第１実施形態の積層チップ３００の積層構造体３００ａにおける基板１０をヒートシンク４００に置き換えたものである。

遮蔽膜１６０は、上記第１実施形態の遮蔽膜１６と同様の材料からなり、積層構造体３１０ａの−Ｚ側の面（ヒートシンク４００の−Ｚ側の面）以外の全ての面を覆っている。

第２実施形態のレーザ励起レーザ装置、及び積層構造体を覆う遮蔽膜を有しない比較例２のレーザ励起レーザ装置を、温度８５度、湿度８５％の高温高湿環境下に４００時間放置後、レーザ発振テストを行った。その際、第２実施形態のレーザ励起レーザ装置では、レーザ発振が起こったが、比較例２のレーザ励起レーザ装置では、レーザ発振が起こらなかった。なお、比較例２のレーザ励起レーザ装置は、遮蔽膜の有無を除いて、第２実施形態のレーザ励起レーザ装置と実質的に同一の構成を有する。

比較例２では、気体雰囲気に曝されている積層構造体に水分吸収による変質が生じ、積層構造体の端部に発生した亀裂、及び積層構造体のヒートシンクからの剥離が確認できた。これらが、レーザ発振に影響を及ぼしたものと考えられる。一方、第２実施形態では、遮蔽膜１６０によって気体雰囲気から遮蔽されている積層構造体３１０ａに変質がなく、このため、レーザ発振に影響がなったものと考えられる。

次に、第２実施形態の積層チップ３１０の製造方法について、図５（Ａ）〜図５（Ｆ）を参照して説明する。

（１）厚さ５００μｍの基板１０上に、活性層１４及び反射鏡１２を、この順に積層して積層体を作成し、該積層体上に１０ｎｍのＣｒ、２０ｎｍのＡｕＺｎ、６００ｎｍのＡｕを蒸着する（図５（Ａ）参照）。

（２）図５（Ａ）の積層体上に例えば一辺が５ｍｍの正方形状の複数のレジストパターンをＸ軸方向に等間隔（約１００μｍ）で形成し、該積層体上におけるレジストパターンが形成されていない領域を基板１０の内部に達するまでドライエッチングして除去する（図５（Ｂ）参照）。この結果、複数のメサが形成される。

（３）図５（Ｂ）の積層体における基板１０を、例えば約１５０μｍの厚さになるまで研磨した後、スクライブ工程、ヘキ開工程によってメサ単位で分割して、それぞれが１つのメサを含む複数のチップ状体を作成する（図５（Ｃ）参照）。なお、図５（Ｃ）では、１つのチップ状体のみが示されている。

（４）図５（Ｃ）のチップ状体の反射鏡１２と、ヒートシンク４００とを、例えばＡｕＳｎ、はんだ、インジウム等を接合材に用いて接合して接合体を作成する（図５（Ｄ）参照）。

（５）図５（Ｄ）の接合体における基板１０を厚さ３０μｍになるまで研磨する（図５（Ｅ）参照）。

（６）図５（Ｅ）の接合体における基板１０をウエットエッチングによって除去した後、ＣＶＤ法（化学蒸着法）を用いて、遮蔽膜１６０を形成する（図５（Ｆ）参照）。ここでは、遮蔽膜１６０は、屈折率が１．６８のＳｉＮからなる厚さが約４４６ｎｍの膜であり、発振波長１０６０ｎｍに対しての反射率が低く、レーザ発振効率の低下が防止される。

以上説明した第２実施形態の積層チップ３１０では、上記第１実施形態の積層チップ３００に比べて、活性層１４とヒートシンク４００との距離を短くできるため、活性層１４で発生する熱の放熱性を向上でき、ひいては高出力化を図ることができる。

また、積層チップ３１０は、上記第１実施形態における積層チップ３００とヒートシンク４００とを接合して成る接合体に比べて、基板１０のスペース分、薄型化を図ることができる。

また、積層チップ３１０では、積層構造体３１０ａが遮蔽膜１６０によって全体的に（但し、積層構造体３１０ａの−Ｚ側の面を除く）コーティングされているため、化合物半導体からなる活性層１４及び第１反射鏡１２を気体雰囲気からより確実に遮蔽することができ、信頼性を向上させることができる。

また、積層チップ３１０では、積層構造体３１０ａの−Ｚ側の面、すなわちヒートシンク４００の−Ｚ側の面が露出しているため、ヒートシンク４００から気体雰囲気へ熱を確実に放出させることができる。

《第３実施形態》
第３実施形態は、図６に示されるように、積層チップの構成が上記第１及び第２実施形態と異なる。

第３実施形態の積層チップ３２０は、ヒートシンク４００と、該ヒートシンク４００の＋Ｚ側に遮蔽膜２６０を介して配置された反射鏡１２と、該反射鏡１２の＋Ｚ側に積層された活性層１４とを有している。

遮蔽膜２６０は、一例として、厚さ０．５μｍ程度のＡｕＳｎ膜であり、反射鏡１２及び活性層１４を含む積層構造体３２０ａの−Ｚ側の面及び４つの側面（＋Ｘ側の面、−Ｘ側の面、＋Ｙ側の面、−Ｙ側の面）を密着して覆っている。また、遮蔽膜２６０は、積層構造体３２０ａとヒートシンク４００とを接合する接合材としても機能している。なお、遮蔽膜２６０の材料としては、例えば半田、インジウムなどであっても良い。

第３実施形態のレーザ励起レーザ装置、及び積層構造体を覆う遮蔽膜を有しない比較例３のレーザ励起レーザ装置を、温度８５度、湿度８５％の高温高湿環境下に４００時間放置後、レーザ発振テストを行った。その際、第３実施形態のレーザ励起レーザ装置では、レーザ発振が起こったが、比較例３のレーザ励起レーザ装置では、レーザ発振が起こらなかった。なお、比較例３のレーザ励起レーザ装置は、遮蔽膜の有無を除いて、第３実施形態のレーザ励起レーザ装置と実質的に同一の構成を有する。

比較例３では、気体雰囲気に曝されている積層構造体に水分吸収による変質が生じ、積層構造体の端部から発生した亀裂、及び積層構造体のヒートシンクからの剥離が確認できた。これらが、レーザ発振に影響を及ぼしたものと考えられる。一方、第２実施形態では、遮蔽膜２６０によって気体雰囲気から遮蔽されている積層構造体３２０ａに変質がなく、このため、レーザ発振に影響がなったものと考えられる。

次に、第３実施形態の積層チップ３２０の製造方法について、図７（Ａ）〜図７（Ｄ）を参照して説明する。

（１）厚さ５００μｍの基板１０上に、活性層１４及び反射鏡１２を、この順に積層して積層体を作成し、該積層体上に１０ｎｍのＣｒ、２０ｎｍのＡｕＺｎ、６００ｎｍのＡｕを蒸着する（図７（Ａ）参照）。

（２）図７（Ａ）の積層体における基板１０を厚さ２００μｍになるまで研磨し、該積層体を、スクライブ工程、ヘキ開工程によって、例えばＸＹ断面が一辺５ｍｍの正方形状のチップ状体に分割する（図７（Ｂ）参照）。

（３）図７（Ｂ）のチップ状体の反射鏡１２とヒートシンク４００とを、例えばＡｕＳｎを用いて接合して接合体を作成する（図７（Ｃ）参照）。この際、厚さ５μｍのＡｕＳｎ膜を用いて、最終的に反射鏡１２とヒートシンク４００との間に形成されるＡｕＳｎ膜の厚さが０．５μｍ程度になるように加圧接合することにより、チップ状体の４つの側面に沿ってＡｕＳｎを回り込ませることで、遮蔽膜２６０を形成することができる。

（４）図７（Ｃ）の接合体の基板１０を厚さ３０μｍになるまで研磨した後、基板１０をウエットエッチングによって完全に除去する（図７（Ｄ）参照）。

以上説明した第３実施形態の積層チップ３２０では、上記第１実施形態の積層チップ３００に比べて、活性層１４とヒートシンク４００との距離を短くできるため、活性層１４で発生する熱の放熱性を向上させることができ、ひいては高出力化を図ることができる。

また、積層構造体３２０ａを囲む遮蔽膜２６０は、金属製（例えばＡｕＳｎ）なので、活性層１４で発生した熱を効率良く、ヒートシンク４００に伝達することができ、積層構造体３２０ａの冷却効率を高めることができる。

また、積層構造体３２０ａに遮蔽膜２６０を形成すること、及び積層構造体３２０ａとヒートシンク４００とを接合することを一度に行うことができ、かつエッチング工程を行わないため、上記第２実施形態に比べて、製造効率の向上を図ることができる。

また、遮蔽膜２６０は、積層構造体３２０ａとヒートシンク４００との間で加圧されて形成されるため、積層構造体３２０ａの−Ｚ側の面及び４つの側面に対する密着性を向上させることができる。

なお、上記第１及び第２実施形態では、遮蔽膜の材料として、ＳｉＮが用いられているが、これに限らず、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ等を用いても良い。

また、上記第１及び第２実施形態では、積層チップの製造時における積層体のエッチングは、基板１０の内部に達するまで行われているが、要は、少なくとも基板１０の＋Ｚ側の面が露出するまで行われれば良い。

また、上記第１及び第２実施形態では、遮蔽膜は、積層構造体における活性層１４及び反射鏡１２のみならず、基板又はヒートシンクの一部も覆っているが、要は、積層構造体における少なくとも活性層１４及び反射鏡１２を覆っていれば良い。

また、上記第１〜第３実施形態の積層構造体の反射鏡１２及び活性層１４は、ＸＹ断面形状が正方形とされているが、これに限らず、例えば、正方形以外の多角形状、円形状、楕円形状等の他の形状であっても良い。

また、上記第１〜第３実施形態では、活性層を励起するためのレーザ光を射出する光源として、端面発光型の励起用半導体レーザ素子１００が用いられているが、これに限らず、他のレーザであっても良い。

また、上記第１〜第３実施形態のレーザ励起レーザ装置は、集光レンズ、波長変換素子及び複屈折フィルタを備えているが、これらの少なくとも１つを備えていなくても良い。

１０…基板、１２…反射鏡（第１反射鏡）１４…活性層、１６、１６０、２６０…遮蔽膜、１００…励起用半導体レーザ素子（光源）、３００ａ、３１０ａ、３２０ａ…積層構造体、４００…ヒートシンク、７００…外部反射鏡（第２反射鏡）、１０００…レーザ励起レーザ装置。

特表２００２−５２３８８９号公報 特開２００７−１５８３０８号公報 特開２００７−１４２３９４号公報

Claims (8)

1. 第１反射鏡と該第１反射鏡上に積層された活性層とを含む積層構造体と、該積層構造体の一部を気体雰囲気から遮蔽する遮蔽膜と、前記活性層に対して前記第１反射鏡と反対側に配置された第２反射鏡と、を有するレーザ発振器と、
   前記活性層を励起するためのレーザ光を射出する光源と、を備えるレーザ励起レーザ装置。
2. 前記遮蔽膜は、少なくとも前記活性層の前記第１反射鏡側の面と反対側の面を覆っていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ励起レーザ装置。
3. 前記遮蔽膜の、前記活性層の前記第１反射鏡側の面と反対側の面を覆う部分の厚さは、前記遮蔽膜の材料の屈折率をｎ、前記レーザ発振器の発振波長をλとすると、ｎ×λ／４の整数倍となることを特徴とする請求項２に記載のレーザ励起レーザ装置。
4. 前記積層構造体は、前記第１反射鏡に対して前記活性層と反対側に配置された基板を含み、
   前記遮蔽膜は、前記積層構造体における前記基板の一部、前記第１反射鏡及び前記活性層を覆っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ励起レーザ装置。
5. 前記積層構造体は、前記第１反射鏡に対して前記活性層と反対側に配置されたヒートシンクを含み、
   前記遮蔽膜は、前記積層構造体における前記ヒートシンクの一部、前記第１反射鏡及び前記活性層を覆っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ励起レーザ装置。
6. 前記遮蔽膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２及びＳｉＯＮのいずれかを含んで構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ励起レーザ装置。
7. 前記レーザ発振器は、前記積層構造体の前記第１反射鏡に前記遮蔽膜を介して接合されたヒートシンクを有し、
   前記遮蔽膜は、前記積層構造体における、前記活性層の前記第１反射鏡側の面と反対側の面を除く全ての面を覆っていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ励起レーザ装置。
8. 前記遮蔽膜は、金属を含んで構成されていることを特徴とする請求項７に記載のレーザ励起レーザ装置。

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