JP2016025171A - Surface-emitting laser device and method of manufacturing surface-emitting laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面発光レーザ装置及び面発光レーザ装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a surface emitting laser device and a method for manufacturing the surface emitting laser device.
従来、高出力レーザ用の光源として、複数の面発光レーザ素子を2次元的に配置した面発光レーザアレイが用いられている。 Conventionally, a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements are two-dimensionally arranged is used as a light source for a high-power laser.
この面発光レーザアレイでは、製造方法が簡易であるという理由から、複数の面発光レーザ素子を電気的に並列接続するように構成されていることが多い。このため、面発光レーザアレイの出力を高くするにつれて、面発光レーザアレイの駆動電流が大きくなり、発熱量が増大し、面発光レーザ素子の信頼性、寿命特性が低下することがある。 This surface-emitting laser array is often configured to electrically connect a plurality of surface-emitting laser elements in parallel because the manufacturing method is simple. For this reason, as the output of the surface emitting laser array is increased, the driving current of the surface emitting laser array is increased, the amount of heat generation is increased, and the reliability and life characteristics of the surface emitting laser element may be deteriorated.
そこで、従来では、複数の面発光レーザ素子が直列接続された直列接続素子を複数備え、複数の直列接続素子を電気的に並列接続することで、面発光レーザアレイの駆動電流を小さくしている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, a plurality of series connection elements in which a plurality of surface emitting laser elements are connected in series are provided, and the driving current of the surface emitting laser array is reduced by electrically connecting the plurality of series connection elements in parallel. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来の技術では、p側電極及びn側電極を基板の表面側に形成するため、製造工程が複雑化するという問題がある。 However, the conventional technique described above has a problem that the manufacturing process is complicated because the p-side electrode and the n-side electrode are formed on the surface side of the substrate.
そこで、本発明の一つの案では、より簡便に低電流駆動が可能な面発光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 surface emitting laser device that can be driven more easily at a low current.
一つの案では、表面に金属膜パターンが形成された絶縁性の放熱板と、前記金属膜パターンに接合剤を介して接合された面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイにおける前記金属膜パターンとの接合面と反対側の面から前記放熱板に達するように形成され、前記面発光レーザアレイを電気的に絶縁された少なくとも2つの面発光レーザアレイに分離する溝部と、前記溝部により分離された少なくとも2つの面発光レーザアレイを電気的に直列接続するワイヤとを有する、面発光レーザ装置が提供される。 In one proposal, an insulating heat sink having a metal film pattern formed on a surface thereof, a surface-emitting laser array bonded to the metal film pattern via a bonding agent, and the metal film pattern in the surface-emitting laser array And a groove that separates the surface-emitting laser array into at least two surface-emitting laser arrays that are electrically insulated from each other, and is separated by the groove. There is also provided a surface emitting laser device having a wire for electrically connecting at least two surface emitting laser arrays in series.
一態様によれば、より簡便に低電流駆動が可能な面発光レーザ装置を提供することができる。 According to one aspect, it is possible to provide a surface-emitting laser device that can be driven with a low current more easily.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[第1実施形態]
(面発光レーザ装置の構成)
まず、本発明の第1実施形態に係る面発光レーザ装置の概略構成の一例について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る面発光レーザ装置の概略構成を例示する図である。図2は、図1のX−X線断面図である。
[First Embodiment]
(Configuration of surface emitting laser device)
First, an example of a schematic configuration of the surface emitting laser device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of the surface emitting laser device according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
面発光レーザ装置100は、図1に示すように、表面に電流を流すための金属膜パターン102が形成された絶縁性材料からなる放熱板101と、複数の面発光レーザ素子200を含む面発光レーザアレイ103とを有する。また、図2に示すように、放熱板101に形成された金属膜パターン102と面発光レーザアレイ103とは、接合剤104によって接合されている。
As shown in FIG. 1, the surface-emitting
また、面発光レーザ装置100は、面発光レーザアレイ103における金属膜パターン102との接合面と反対側の面から放熱板101に達するように形成され、面発光レーザアレイ103を電気的に絶縁された少なくとも2つの面発光レーザアレイ103a、103bに分離する溝部Aと、2つの面発光レーザアレイ103a、103bを電気的に直列接続するワイヤ105a、105bとを有する。
The surface
より具体的には、面発光レーザアレイ103aの下部電極212と接続された金属膜パターン102と、面発光レーザアレイ103bの上部電極211とワイヤ105bによって接続された金属膜パターン102とが、ワイヤ105aによって接続されている。すなわち、面発光レーザアレイ103aと面発光レーザアレイ103bとが直列接続されている。なお、下部電極212及び上部電極211については後述する。
More specifically, the
さらに、面発光レーザアレイ103aの上部電極211とワイヤ105cによって接続された金属膜パターン102には、共通p側電極端子106が接続されている。また、面発光レーザアレイ103bの下部電極212と接続された金属膜パターン102には、共通n側電極端子107が接続されている。
Further, the common p-
そして、共通p側電極端子106と共通n側電極端子107との間に電圧が印加されることにより、面発光レーザ装置100が動作する。
The surface
次に、面発光レーザアレイ103を構成する面発光レーザ素子200について、図3を参照しながら説明する。図3は、第1実施形態に係る面発光レーザ素子の概略構成を例示する断面図である。なお、第1実施形態に係る面発光レーザアレイ103には、図1に示すように複数の面発光レーザ素子200がアレイ状に形成されているが、図3においては、面発光レーザ素子200の構成を分かりやすく説明するためにひとつの素子の断面図を示している。また、本明細書では、レーザ光の射出方向を図3における上部方向とする。
Next, the surface emitting
面発光レーザ素子200は、発振波長が808nm帯であり、基板201、バッファ層202、下部半導体DBR203、下部スペーサ層204、活性層205、上部スペーサ層206、上部半導体DBR207、被選択酸化層208(酸化領域208a、非酸化領域208b)、コンタクト層209、保護層210、上部電極211、下部電極212等を有する。
The surface
また、面発光レーザ素子200における下部スペーサ層204、活性層205、上部スペーサ層206、上部半導体DBR207、被選択酸化層208及びコンタクト層209は、メサを形成している。
The
基板201は、n−GaAsからなる。
The
バッファ層202は、基板201の上部方向の面上に積層され、n−GaAsからなる層である。
The
下部半導体DBR203は、バッファ層202の上部方向の面上に積層され、n−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層と、n−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層のペアがn−Al0.9Ga0.1Asから始まり、40.5ペア積層されている。
The lower semiconductor DBR 203 is stacked on the upper surface of the
各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の厚みの1/2を含み、発振波長λに対して光学的厚さがλ/4となるように設計されている。なお、光学的厚さがλ/4のとき、その層の実際の厚さDは、D=λ/4n(但し、nはその層の媒質の屈折率)である。 Between each refractive index layer, in order to reduce an electrical resistance, a composition gradient layer having a thickness of 20 nm in which the composition is gradually changed from one composition to the other composition is provided. Each refractive index layer is designed to include half of the thickness of the adjacent composition gradient layer and to have an optical thickness of λ / 4 with respect to the oscillation wavelength λ. When the optical thickness is λ / 4, the actual thickness D of the layer is D = λ / 4n (where n is the refractive index of the medium of the layer).
下部スペーサ層204は、下部半導体DBR203の上部方向に積層され、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asからなる層である。
The
活性層205は、下部スペーサ層204の上部方向に積層され、Al0.05Ga0.95As/Al0.3Ga0.7Asからなる3重量子井戸構造の活性層である。
The
上部スペーサ層206は、活性層205の上部方向に積層され、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asからなる層であり、発振波長は808nmとなるように設計されている。
The
下部スペーサ層204と活性層205と上部スペーサ層206とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが1波長の光学的厚さとなるように設定されている。なお、活性層205は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
A portion composed of the
上部半導体DBR207は、上部スペーサ層206の上部方向に積層され、p−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とp−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層のペアを25ペア有している。各屈折率層の間には組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の厚みの1/2を含んで、λ/4の光学的厚さとなるように設定されている。
The upper semiconductor DBR 207 is laminated in the upper direction of the
上部半導体DBR207における低屈折率層の1つには、AlAsからなる被選択酸化層208が厚さ30nmで挿入されている。
In one of the low refractive index layers in the
コンタクト層209は、上部半導体DBR207の上部方向に積層され、p−GaAsからなる層である。
The
なお、このように基板201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。
Note that a structure in which a plurality of semiconductor layers are stacked on the
保護層210は、レーザ光の射出部を除いた領域、すなわち、コンタクト層209の上部方向の一部、メサの側面及び下部半導体DBR203の上部方向に積層され、SiN、SiON又はSiO2からなる層である。
The
上部電極211は、p側電極であり、コンタクト層209の上部方向及び保護層210の上部方向に形成され、Ti/Pt/Auからなる多層膜(金属膜)である。
The
下部電極212は、n側電極であり、基板201の下部方向の面上に形成され、AuGe/Ni/Auからなる多層膜(金属膜)である。
The
(面発光レーザ装置の製造方法)
次に、第1実施形態に係る面発光レーザ装置の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing surface-emitting laser device)
Next, a method for manufacturing the surface emitting laser device according to the first embodiment will be described.
まず、前述の積層体を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形成する。ここでは、MOCVD法を用いた例を示す。また、ここでは、III族の原料には、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)を用い、V族の原料には、アルシン(AsH3)を用いている。また、p型ドーパントの原料には四臭化炭素(CBr4)を用い、n型ドーパントの原料にはセレン化水素(H2Se)を用いている。 First, the above laminate is formed by crystal growth by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxial growth (MBE). Here, an example using the MOCVD method is shown. Further, here, trimethylaluminum (TMA) and trimethylgallium (TMG) are used as Group III materials, and arsine (AsH 3 ) is used as Group V materials. Further, carbon tetrabromide (CBr 4 ) is used as a p-type dopant material, and hydrogen selenide (H 2 Se) is used as an n-type dopant material.
続いて、リソグラフィにより積層体の表面に所望のメサ形状に対応する1辺が25μmの正方形状のレジストパターンをアレイ状に形成する。 Subsequently, a square resist pattern having a side of 25 μm corresponding to a desired mesa shape is formed in an array on the surface of the laminate by lithography.
続いて、ICPドライエッチング法で、上記レジストパターンをフォトマスクとして四角柱のメサを形成し、レジストパターンを除去する。 Subsequently, a square pillar mesa is formed by ICP dry etching using the resist pattern as a photomask, and the resist pattern is removed.
続いて、メサが形成された積層体を酸化対象物として、酸化処理を行う。ここでは、図3のように、メサの外周部から被選択酸化層208中のアルミニウム(Al)が選択的に酸化される。そして、メサの中央部に、Alの酸化領域208aによって囲まれた非酸化領域208bを残留させる。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、酸化狭窄構造体が形成される。上記非酸化領域208bが電流通過領域(電流注入領域)である。
Subsequently, an oxidation process is performed using the stacked body on which the mesa is formed as an object to be oxidized. Here, as shown in FIG. 3, aluminum (Al) in the
続いて、酸化処理が完了した積層体に対して、外周部溝形成部と後の工程でアレイを電気的に分離されるための領域を露出させるようリソグラフィによりレジストパターンを形成し、ICPドライエッチング法を用いて溝部Aを形成し、レジストパターンを除去する。 Subsequently, a resist pattern is formed by lithography so as to expose the outer peripheral groove forming portion and a region for electrically separating the array in a later step, and ICP dry etching is performed on the laminated body that has been oxidized. Groove A is formed using a method, and the resist pattern is removed.
続いて、積層体を加熱チャンバに入れ、窒素雰囲気中に380〜400℃の温度で3分間保持する。これにより、大気中で表面に付着した酸素や水、もしくは加熱処理用のチャンバ内の微量な酸素や水による自然酸化膜が、窒素雰囲気中での加熱処理により安定した不動態皮膜になる。 Subsequently, the laminate is placed in a heating chamber and held in a nitrogen atmosphere at a temperature of 380 to 400 ° C. for 3 minutes. As a result, a natural oxide film formed by oxygen or water adhering to the surface in the atmosphere or a small amount of oxygen or water in the heat treatment chamber becomes a stable passive film by heat treatment in a nitrogen atmosphere.
続いて、気相化学堆積法(CVD法)を用いて、SiN、SiON又はSiO2からなる保護層210を形成する。
Subsequently, a
続いて、メサ上部にp側電極コンタクトの窓開けを行う。ここでは、フォトレジストによるマスクを施した後、メサ上部の開口部を露光してその部分のフォトレジストを除去し、BHFにて保護層210をエッチングして開口した。また、このとき同時に溝部A底面にあるスクライブする領域の保護層も除去する。
Subsequently, a window for the p-side electrode contact is opened on the mesa. Here, after masking with a photoresist, the opening at the top of the mesa was exposed to remove the photoresist at that portion, and the
続いて、メサ上部のレーザ光の射出部となる領域に一辺10μmの正方形状のレジストパターンと、電極パッドと発光部を接続するレジストパターンを形成し、p側の電極材料の蒸着を行う。p側の電極材料としてはTi/Pt/Auからなる多層膜が用いられる。 Subsequently, a square resist pattern having a side of 10 μm and a resist pattern for connecting the electrode pad and the light emitting portion are formed in a region to be a laser beam emitting portion on the mesa, and a p-side electrode material is deposited. As the electrode material on the p side, a multilayer film made of Ti / Pt / Au is used.
続いて、レーザ光の射出部の電極材料をリフトオフし、p側の電極(上部電極211)を形成する。 Subsequently, the electrode material of the laser beam emitting portion is lifted off to form the p-side electrode (upper electrode 211).
続いて、基板201の裏側を所定の厚さ(例えば100μm程度)まで研磨した後、n側の電極(下部電極212)を形成する。ここでは、n側の電極材料としてはAuGe/Ni/Auからなる多層膜が用いられる。
Subsequently, after polishing the back side of the
続いて、アニールによって、上部電極211と下部電極212のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部となる。
Subsequently, ohmic conduction is established between the
続いて、スクライブ・ブレーキングにより、面発光レーザアレイチップに分割する。 Subsequently, it is divided into surface emitting laser array chips by scribing and braking.
続いて、300〜350℃に加熱したホットプレート上で窒化アルミニウム(AlN)材料からなる放熱板101と面発光レーザアレイチップを金錫(AuSn)を含む接合剤104により接合させる。ここで、AlN材料からなる放熱板101は表面に電流を流すためのAuパターンが厚さ1μmで形成されており、さらにその表面にチップを接合させる領域にAuSnを3μm成膜させたものである。尚、接合はチップ全面で良好な接合を得るために適切な荷重を印加しながら行う。AuSnを含む材料により接合させた場合、フラックスを必要とせず、電気抵抗を低減させる効果がある。
Subsequently, the
続いて、ダイシングにより放熱板101に達するように溝部Aを形成した領域を分離する。
Subsequently, the region in which the groove portion A is formed is separated so as to reach the
続いて、直列接続となるようにワイヤ105a、105b、105cを形成する。
Subsequently,
以上の方法により、図1及び図2に示す面発光レーザ装置100を製造することができる。
By the above method, the surface emitting
(作用・効果)
次に、第1実施形態に係る面発光レーザ装置及び面発光レーザ装置の製造方法の作用・効果について説明する。
(Action / Effect)
Next, operations and effects of the surface emitting laser device and the method of manufacturing the surface emitting laser device according to the first embodiment will be described.
第1実施形態に係る面発光レーザ装置は、複数の面発光レーザ素子が並列接続された面発光レーザアレイが、溝部により少なくとも2つの面発光レーザアレイに分離され、分離された面発光レーザアレイがワイヤにより電気的に直列接続された構成を有する。このため、従来の複数の面発光レーザ素子が並列接続されてなる面発光レーザ装置と比較して、低電流駆動が可能である。 In the surface-emitting laser device according to the first embodiment, a surface-emitting laser array in which a plurality of surface-emitting laser elements are connected in parallel is separated into at least two surface-emitting laser arrays by a groove, and the separated surface-emitting laser array is It has the structure electrically connected in series by the wire. For this reason, it is possible to drive at a lower current compared to a surface emitting laser device in which a plurality of conventional surface emitting laser elements are connected in parallel.
また、第1実施形態に係る面発光レーザ装置によれば、基板の裏面側に金属膜を成膜し、アニールを行うことで、n側電極を形成する。このため、基板の表面側にn側電極を形成して、複数の面発光レーザ素子を直列接続する場合に必要となる、エッチング等によりコンタクト層を露出させる工程が不要である。結果として、より簡便に面発光レーザ装置を製造することができる。 Moreover, according to the surface emitting laser device according to the first embodiment, the n-side electrode is formed by forming a metal film on the back side of the substrate and performing annealing. For this reason, the step of exposing the contact layer by etching or the like, which is necessary when an n-side electrode is formed on the surface side of the substrate and a plurality of surface-emitting laser elements are connected in series, is unnecessary. As a result, the surface emitting laser device can be more easily manufactured.
また、第1実施形態に係る面発光レーザ装置によれば、面発光レーザアレイを放熱板に接合した後に、ダイシング等により面発光レーザアレイを分離する。このため、複数の面発光レーザアレイを所望の位置に精度よく配置することができる。 Further, according to the surface emitting laser device according to the first embodiment, the surface emitting laser array is separated by dicing or the like after the surface emitting laser array is joined to the heat sink. For this reason, a plurality of surface emitting laser arrays can be accurately arranged at desired positions.
次に、第1実施形態に係る面発光レーザ装置の比較のために、予め複数に分離された面発光レーザアレイを別々に放熱板と接合させた面発光レーザ装置について、図4を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態に係る面発光レーザ装置の作用・効果を説明するための図である。 Next, for comparison with the surface-emitting laser device according to the first embodiment, a surface-emitting laser device in which a plurality of surface-emitting laser arrays separated in advance are separately joined to a heat sink will be described with reference to FIG. explain. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation and effect of the surface emitting laser device according to the first embodiment.
図4に示すように、面発光レーザ装置400は、放熱板401と、金属膜パターン402と、面発光レーザアレイ403とを有する。図4に示す面発光レーザ装置400においては、予め2つに分離された面発光レーザアレイ403a、403bが別々に放熱板401と接合しているため、2つの面発光レーザアレイ403a、403bの上下左右の位置と平行度の精度を高めることが困難である。
As shown in FIG. 4, the surface emitting
以上に説明したように、第1実施形態に係る面発光レーザ装置及び面発光レーザ装置の製造方法によれば、より簡便に低電流駆動が可能な面発光レーザ装置を提供することができる。 As described above, according to the surface emitting laser device and the method for manufacturing the surface emitting laser device according to the first embodiment, it is possible to provide a surface emitting laser device that can be driven with a low current more easily.
なお、第1実施形態では、複数の面発光レーザ素子が四角形に配置された面発光レーザアレイを有する面発光レーザ装置について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。 In the first embodiment, the surface-emitting laser device having the surface-emitting laser array in which a plurality of surface-emitting laser elements are arranged in a quadrangular shape has been described. However, the present invention is not limited in this respect.
例えば図5に示すように、複数の面発光レーザ素子が円形に配置された面発光レーザアレイ103Aを有し、溝部Aにより2つの面発光レーザアレイ103a、103bに分離されている面発光レーザ装置100Aであってもよい。なお、面発光レーザアレイ103Aは、放熱板101に形成された金属膜パターン102上に接合剤104を介して接合されている。複数の面発光レーザ素子が円形に配置された面発光レーザアレイ103Aを用いる場合、円形の集光レンズへ効率よくレーザを入射可能であるため、出力を無駄にすることなくレーザ光を集光することができる。
For example, as shown in FIG. 5, a surface emitting laser device having a surface emitting
また、第1実施形態では、AuSnを含む材料からなる接合剤を用いて、放熱板に形成された金属膜パターンと面発光レーザアレイとを接合する形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。接合剤としては、例えばペーストはんだを用いることができる。接合剤としてペーストはんだを用いると、取り扱いが容易であるという利点がある。 Moreover, although 1st Embodiment demonstrated the form which joins the metal film pattern and surface emitting laser array which were formed in the heat sink using the bonding agent which consists of material containing AuSn, this invention is in this point. It is not limited. As the bonding agent, for example, paste solder can be used. When paste solder is used as a bonding agent, there is an advantage that handling is easy.
また、第1実施形態では、AlN材料からなる放熱板を用いる形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。放熱板としては、例えばダイヤモンド材料からなる放熱板を用いることができる。放熱板としてダイヤモンド材料を用いると、特に熱伝導性が良く、AlN材料を用いた場合と比較して大幅に放熱効果が向上する。 Moreover, although 1st Embodiment demonstrated the form using the heat sink which consists of AlN material, this invention is not limited in this point. As the heat sink, for example, a heat sink made of a diamond material can be used. When a diamond material is used as the heat radiating plate, the thermal conductivity is particularly good, and the heat radiating effect is greatly improved as compared with the case where an AlN material is used.
ただし、ダイヤモンド材料とGaAsとの間の熱膨張係数差が大きいため、AuSnのような応力緩和効果が小さい接合剤を用いて放熱板と面発光レーザアレイとを接合させると、これらの間の応力が大きくなり、面発光レーザアレイが破損することがある。このため、放熱板としてダイヤモンド材料を用いる場合、接合剤としてインジウム(In)等の柔らかい金属を含む材料を用いることが好ましい。 However, since the thermal expansion coefficient difference between the diamond material and GaAs is large, if the heat sink and the surface emitting laser array are bonded using a bonding agent having a small stress relaxation effect such as AuSn, the stress between them is reduced. And the surface emitting laser array may be damaged. For this reason, when using a diamond material as a heat sink, it is preferable to use a material containing a soft metal such as indium (In) as a bonding agent.
接合剤としてInを含む材料を用いると、Inが柔らかい金属であるため、接合後の放熱板と面発光レーザアレイとの間の応力を吸収することができる。すなわち、熱膨張係数差が大きい材料を接合させることが可能になる。 When a material containing In is used as the bonding agent, since In is a soft metal, stress between the heat sink after the bonding and the surface emitting laser array can be absorbed. That is, it becomes possible to join materials having a large difference in thermal expansion coefficient.
なお、接合剤としてInを用いる場合、まず、例えば厚さが5μmのIn薄膜が表面に形成されたAuによりパターンが形成されたダイヤモンド材料からなる放熱板と面発光レーザアレイとをH2及びN2の混合雰囲気下で150〜200℃に加熱する。続いて、面発光レーザアレイに適切な荷重を印加し、放熱板に形成されたAuパターンと面発光レーザアレイとを接合する。 When using In as a bonding agent, first, for example, a heat sink made of a diamond material having a pattern formed of Au with a 5 μm-thick In thin film formed on the surface and a surface emitting laser array are combined with H 2 and N 2 to 150-200 ° C. in a mixed atmosphere. Subsequently, an appropriate load is applied to the surface emitting laser array to join the Au pattern formed on the heat sink and the surface emitting laser array.
また、第1実施形態では、発振波長が808nmの面発光レーザ素子を用いる形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではなく、固体レーザの吸収する波長帯等、用途に応じて変更してもよい。 In the first embodiment, the mode using a surface emitting laser element having an oscillation wavelength of 808 nm has been described. However, the present invention is not limited in this respect, and the wavelength band absorbed by the solid-state laser, etc. May be changed.
また、第1実施形態では、面発光レーザ装置が面発光レーザアレイを電気的に絶縁された2つの面発光レーザアレイに分離する1つの溝部を有する形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。面発光レーザ装置は、面発光レーザアレイを少なくとも2つ以上の面発光レーザアレイに分離する溝部を有する形態であればよい。さらに、溝部の形状、数量についても限定されるものではない。 In the first embodiment, the surface-emitting laser device has been described as having one groove portion that separates the surface-emitting laser array into two electrically insulated surface-emitting laser arrays. It is not limited. The surface emitting laser device may have a form having a groove for separating the surface emitting laser array into at least two or more surface emitting laser arrays. Further, the shape and quantity of the groove are not limited.
[第2実施形態]
(面発光レーザ装置の構成)
次に、本発明の第2実施形態に係る面発光レーザ装置について、図6及び図7を参照しながら説明する。図6は、第2実施形態に係る面発光レーザ装置アレイの概略構成を例示する図である。図7は、図6のX−X線断面図である。
[Second Embodiment]
(Configuration of surface emitting laser device)
Next, a surface emitting laser apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of the surface emitting laser device array according to the second embodiment. 7 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
第2実施形態に係る面発光レーザ装置は、第1実施形態で説明した2つに分離された面発光レーザアレイの上部方向に、面発光レーザアレイと光学的に対応する1つのマイクロレンズアレイを有する点で、第1実施形態に係る面発光レーザ装置と相違する。 The surface-emitting laser device according to the second embodiment includes one microlens array optically corresponding to the surface-emitting laser array in the upper direction of the two surface-emitting laser arrays described in the first embodiment. This is different from the surface emitting laser device according to the first embodiment.
なお、第2実施形態に係る面発光レーザ装置においては、上記相違点以外は第1実施形態に係る面発光レーザ装置と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、第1実施形態と相違する点を中心に説明する。 The surface emitting laser apparatus according to the second embodiment has the same configuration as the surface emitting laser apparatus according to the first embodiment except for the above differences. For this reason, in the following description, it demonstrates focusing on the point which is different from 1st Embodiment.
面発光レーザ装置100Bは、図6に示すように、溝部Aにより2つに分離された面発光レーザアレイ103a、103bの上部方向に、面発光レーザアレイ103a、103bと光学的に対応する1つのマイクロレンズアレイ108を有する。
As shown in FIG. 6, the surface emitting
なお、その他の構成については、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。 Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
(面発光レーザ装置の製造方法)
次に、第2実施形態に係る面発光レーザ装置の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing surface-emitting laser device)
Next, a method for manufacturing the surface emitting laser device according to the second embodiment will be described.
まず、第1実施形態と同様の方法により、積層体の形成からワイヤ105a、105b、105cの形成までを行う。
First, from the formation of the laminated body to the formation of the
続いて、面発光レーザ素子200の位置と合うように、マイクロレンズアレイ108の位置を調整し、紫外線硬化樹脂を用いて取り付ける。
Subsequently, the position of the
以上の方法により、図6及び図7に示す面発光レーザ装置100Bを製造することができる。
By the above method, the surface emitting
(作用・効果)
次に、第2実施形態の面発光レーザ装置及び面発光レーザ装置の製造方法の作用・効果について説明する。
(Action / Effect)
Next, operations and effects of the surface emitting laser device and the surface emitting laser device manufacturing method according to the second embodiment will be described.
第2実施形態に係る面発光レーザ装置は、第1実施形態に係る面発光レーザ装置と同様の構成を含むことから、第1実施形態に係る面発光レーザ装置と同様の作用・効果を奏する。 Since the surface emitting laser device according to the second embodiment includes the same configuration as the surface emitting laser device according to the first embodiment, the same operations and effects as the surface emitting laser device according to the first embodiment are exhibited.
また、第2実施形態に係る面発光レーザ装置によれば、複数の面発光レーザアレイを所望の位置に精度よく配置することができることから、面発光レーザアレイごとにマイクロレンズアレイを設ける必要がない。すなわち、1つのマイクロレンズアレイで複数の面発光レーザアレイのアライメント(位置合わせ)が可能である。このため、マイクロレンズアレイの位置合わせ作業を行う回数を低減することができる。結果として、製造工程の簡略化、製造コストの低減等を図ることができる。 In addition, according to the surface emitting laser device according to the second embodiment, since a plurality of surface emitting laser arrays can be accurately arranged at desired positions, it is not necessary to provide a microlens array for each surface emitting laser array. . That is, alignment (positioning) of a plurality of surface emitting laser arrays is possible with one microlens array. For this reason, the frequency | count of performing the alignment operation | work of a micro lens array can be reduced. As a result, the manufacturing process can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the like.
以上に説明したように、第2実施形態に係る面発光レーザ装置及び面発光レーザ装置の製造方法によれば、より簡便に低電流駆動が可能な面発光レーザ装置を提供することができる。 As described above, according to the surface emitting laser device and the method for manufacturing the surface emitting laser device according to the second embodiment, it is possible to provide a surface emitting laser device that can be driven with low current more easily.
以上、面発光レーザ装置及び面発光レーザ装置の製造方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。 The surface emitting laser device and the method for manufacturing the surface emitting laser device have been described above by the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention. is there.
100、100A、100B 面発光レーザ装置
101 放熱板
102 金属膜パターン
103 面発光レーザアレイ
104 接合剤
105a、105b、105c ワイヤ
108 マイクロレンズアレイ
A 溝部
100, 100A, 100B Surface emitting
Claims (7)
前記金属膜パターンに接合剤を介して接合された面発光レーザアレイと、
前記面発光レーザアレイにおける前記金属膜パターンとの接合面と反対側の面から前記放熱板に達するように形成され、前記面発光レーザアレイを電気的に絶縁された少なくとも2つの面発光レーザアレイに分離する溝部と、
前記溝部により分離された少なくとも2つの面発光レーザアレイを電気的に直列接続するワイヤと
を有する、
面発光レーザ装置。 An insulating heat sink with a metal film pattern formed on the surface;
A surface emitting laser array bonded to the metal film pattern via a bonding agent;
The surface-emitting laser array is formed so as to reach the heat radiating plate from the surface opposite to the joint surface with the metal film pattern, and the surface-emitting laser array is electrically insulated from at least two surface-emitting laser arrays. A groove to be separated;
A wire electrically connecting in series at least two surface emitting laser arrays separated by the groove,
Surface emitting laser device.
請求項1に記載の面発光レーザ装置。 The heat sink is made of aluminum nitride.
The surface emitting laser device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の面発光レーザ装置。 The bonding agent is made of a material containing gold tin,
The surface emitting laser device according to claim 1.
請求項1に記載の面発光レーザ装置。 The heat sink is made of a diamond material.
The surface emitting laser device according to claim 1.
請求項4に記載の面発光レーザ装置。 The bonding agent is made of a material containing indium,
The surface emitting laser device according to claim 4.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の面発光レーザ装置。 A microlens array disposed at a position optically corresponding to the surface emitting laser array separated into at least two by the groove portion;
The surface-emitting laser device according to claim 1.
前記金属膜パターンに接合された前記面発光レーザアレイの接合面と反対側の面から前記放熱板に達し、前記面発光レーザアレイを電気的に絶縁された少なくとも2つの面発光レーザアレイに分離する溝部を形成する工程と、
前記溝部により分離された少なくとも2つの面発光レーザアレイをワイヤにより電気的に直列接続する工程と
を有する、
面発光レーザ装置の製造方法。 Bonding the surface emitting laser array to the metal film pattern formed on the surface of the heat sink using a bonding agent;
The heat-radiating plate is reached from the surface opposite to the bonding surface of the surface-emitting laser array bonded to the metal film pattern, and the surface-emitting laser array is separated into at least two surface-emitting laser arrays that are electrically insulated. Forming a groove,
Electrically connecting in series at least two surface emitting laser arrays separated by the groove with a wire,
Manufacturing method of surface emitting laser device.
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