JP2018507552A - ダイオードレーザの製造方法とダイオードレーザ - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザバー（３）を有するダイオードレーザの製造方法に関し、レーザバーのｎ側（９）とカバー（１４）との間に配置された、隆起領域（１９）を有する金属層（１７）が使用される。金属層は、取付中に塑性変形でき、固体物理状態において体積圧縮が起こらない。その結果、レーザモジュールは、確実に取り付けることができ、中心線からのエミッタの逸脱（スマイル値）をわずかな値にすることができる。

Description

本発明は、ダイオードレーザの製造方法と、ダイオードレーザに関する。ダイオードレーザはレーザバーを含み、これは熱伝導体とカバーとの間に配置される。熱伝導体とカバーは電気コンタクトとしての役割を果たし、それを通じて動作電流がレーザバーへと受け渡される。

レーザバーがｐ側でヒートシンクにはんだ付けされ、ｎ側でボンディングワイヤによって接触領域とされるダイオードレーザの製造方法は、ずっと以前から、例えば米国特許第５１０５４２９ Ａ号明細書および米国特許第４７１６５６８ Ａ号明細書から知られている。ボンディングワイヤの導電能力が限定的であることが欠点である。

ｎ側の電流端子の導電能力の向上は、固体カバーの使用によって実現でき、これは第二の熱伝導体として形成されてもよい。国際公開第２００９１４３８３５号パンフレットから、および国際公開第２００９１４６６８３号パンフレットから、レーザバーを２つの熱伝導体間にはんだ付けすることが知られている。はんだプロセスは、レーザバー内の応力発生につながるかもしれず、これは電気光学特性を損ないかねない。国際公開第２０１１０２９８４６号パンフレットは、はんだプロセスを含まないダイオードレーザの製造方法を開示しており、レーザバーの第一の接触領域と第一の熱伝導体との間で第一の金属層が使用され、レーザバーの第二の接触領域と第二の熱伝導体との間で第二の金属層が使用される。これらの層は、例えばインジウムからなっていてもよく、クランピング中に材料結合をもたらす。レーザバーの均一性ならびに２つの熱伝導体の端面領域の均一性および組立中のこれらの領域の平行性の維持が強く要求されることが欠点である。μｍ単位のずれでも大きな空隙の原因となりえ、そこでは材料結合が起こらない。特に、レーザバーのｐ側接触領域において形成される材料結合が不十分であると、レーザバーが過熱し、さらには焼き切れるかもしれない。さらに、インジウム層の材料の移動も生じるかもしれない。これは、レーザの故障の原因となりうる。

本発明により解決される課題は、高い動作電流用として設計されたダイオードレーザの製造方法を提供するという課題である。レーザバーは、可能なかぎり、組立および動作中に、電気光学特性を損傷しかねない不要な機械的応力を一切受けないように意図される。この方法は、レーザバーおよび／または熱伝導体もしくはカバーの接触領域の不均一性を許容できるように意図される。レーザバーの、熱伝導体に面するｐ側接触領域（エピタキシャル面）は、組立後に可能な限り最良の均一性を有するように意図される。このようにして、レーザバーのスマイル値をできるだけ小さくできるように意図される。ダイオードレーザの故障の可能性を低くするように意図される。製造方法とは別に、このような有利なダイオードレーザが提供される。

課題は、
ａ．第一の面に、少なくとも１つのｐ型コンタクトとして形成される第一の接触領域を有し、第一の面と反対の第二の面に、少なくとも１つのｎ型コンタクトとして形成される第二の接触領域を有する、少なくとも１つのレーザバーを提供するステップと、
ｂ．第一の端面領域を有する熱伝導体を提供するステップと、
ｃ．第二の端面領域を有するカバーを提供するステップと、
ｄ．切断面において複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所を有する第二の金属層を提供するステップと、
ｅ．熱伝導体とカバーとの間にレーサバーを配置するステップであって、第一の接触領域は第一の熱伝導体の第一の端面領域に面し、第二の接触領域はカバーの第二の端面領域に面しており、第二の金属層は第二の端面領域と第二の接触領域との間の少なくとも特定の部分に配置されるようなステップと、
ｆ．カバーを熱伝導体の方向に圧迫する成分を有する少なくとも１つの力を生成するステップであって、第一の接触領域はこの力の効果を受けて第一の端面領域に平らに押し付けられ、第二の金属層は隆起箇所の領域内の少なくとも特定の部分において塑性変形するようなステップと、
ｇ．熱伝導体に関するカバーの機械的接続を確立するステップと、
を特徴とする、ダイオードレーザの製造方法により解決される。

この方法により、本発明が解決しようとする課題を解決する、請求項９で請求されているダイオードレーザを製造できる。具体的には、請求項１１で請求されている、突起付構造として形成された第二の金属層は、本発明による上記の方法におけるクランプ接続を生成するために使用されてもよい。

発明の利点
本発明による方法は、有利な点として、高い動作電流用として設計されたダイオードレーザを製造するために使用できる。この方法は、レーザバーおよび／または熱伝導体もしくはカバーの接触領域の不均一性を許容できる。これによってレーザの生産歩留まりを高めることができる。レーザバーの、熱伝導体に面するｐ型接触領域は、組立後に特に良好な均一性を有する。その結果、レーザバーのスマイル値を可能なかぎり低くすることができ、それによってこれはビーム整形に特に適している。さらに、ｐ側金属層のはんだ材料の移動の問題を回避できる。レーザバーの組立には、機械的応力がほとんど関わらない。そのため、非常に優れた電気光学特性、例えば高い偏光係数、レーザ光の均一な近接場光分布、および急峻な電力−電流特性を実現できる。さらに、ｐ側の電流供給を改善できる。

説明
本発明によるダイオードレーザは、レーザバーをビーム源として有する、レーザ光放出のための装置である。レーザバーは端面発光ダイオードレーザバーとして既知の方法で形成され、１つのエミッタまたは、好ましくは、ｙ方向に相互に関してそれぞれずらして配置されてもよい複数のエミッタを含んでいてもよい。レーザバーは好ましくは、ｙ方向の幅が０．３ｍｍ〜１２ｍｍであってもよい。それは好ましくは、１〜４９のエミッタを有していてもよい。レーザバーのｚ方向の厚さは好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであってもよい。レーザバーのエミッタのｘ方向の長さは好ましくは、０．５ｍｍ〜６ｍｍであってもよい。発せられたレーザ光の中心光線の方向は、ｘ方向であってもよい。方向ｘ、ｙ、およびｚは、相互に直角であってもよい。レーザバーは、１つまたは複数の量子井戸とのｐ−ｎ接合として、既知のエピタキシャル生成された層の連続体を有していてもよい。エピタキシャル層は基板よりかなり薄くてもよい。エピタキシャル層は例えば、３μｍ〜２０μｍの厚さであってもよい。基板は例えば、５０μｍ〜２００μｍの厚さであってもよい。個々のエミッタは好ましくは、ブロードストライプエミッタとして、またはリッジ導波路として、または台形レーザとして形成されてもよい。また、複数の層連続体があってもよく、すなわち、複数のｐ−ｎ接合部が電気的に直列に配置される。このようなバーはまた、ナノスタックとも呼ばれる。この場合、複数のエミッタはｚ方向に次々に積み上げられる。

レーザバーのファセットにはミラーが設けられてもよく、例えば高反射ミラー層がレーザ素子の後方ファセットに提供されてもよく、例えば０．１％〜１０％の反射率の低反射ミラー層が反対の、射出孔を含む射出側ファセットに設けられてもよい。ミラーはレーザ共振器を画定してもよく、それによってレーザ動作が可能となる。しかしながら、レーザバーはまた、利得素子として形成されてもよく、これは外部共振器との相互作用によるレーザ動作用のみとされる。この場合、例えば、波長依存型フィードバックが外部共振器を通じて提供でき、これはレーザの波長の設定に役立つ。このような電気光学利得素子もまた、本発明の意味におけるレーザバーと理解されてよい。

レーザバーは、電流により励起される。動作電流は例えば１Ａ〜１０００Ａであってもよい。電流供給のために、第一の接触領域と第二の接触領域がレーサバーに提供される。ｐ側接触領域は、第一の接触領域と呼ばれてもよい。第一の接触領域は、ダイオードレーザバーのアノードであってもよい。レーザバーのｎ側接触領域は、第二の接触領域と呼ばれてもよい。第二の接触領域は、レーザバーのカソードであってもよい。第一および第二の接触領域は各々、ｘｙ平面内にあってもよい。第一の接触領域は、レーザバーの、第一の面と呼ばれてもよいエピタキシャル面に配置されてもよく、その一方で、第二の接触領域は、レーザバーの、第二の面と呼ばれてもよい基板面に配置されてもよい。

動作中、レーザバーは廃熱を生じさせるかもしれず、これを除去しなければならない。その目的のために、第一の端面領域を有する熱伝導体が提供される。ダイオードレーザのｐ−ｎ接合はエピタキシャル層の中（すなわち、第一の面の付近）に配置されてもよく、廃熱のほとんどがｐ−ｎ接合部で生じうるため、熱伝導体は好ましくは、レーザバーの第一の面に接続されてもよい。第一の接触領域は電気的および熱的に第一の端面領域に接続されてもよく、第二の接触領域は第二の端面領域に電気的に接続されてもよい。

本発明による方法は、ダイオードレーザの製造に役立つ。この目的のために、レーザバーが提供され、これは第一の面に、少なくとも１つのｐ型コンタクトとして形成された第一の接触領域を有し、第一の面の反対の第二の面に、少なくとも１つのｎ型コンタクトとして形成された第二の接触領域を有する。第一の接触領域は、すべてのエミッタのための接触領域として形成されてもよい。しかしながら、それは、相互に分離されていてもよい複数の個々の小領域、例えば各エミッタに１つの小領域からなっていてもよい。第一の接触領域は、例えば金属被覆部であってもよく、外層は例えば金層であってもよい。この場合、好ましくは０．５μｍより大きい、特に好ましくは１μｍ〜１０μｍの厚さの、直流電気的に強化された金層が使用されることが好ましい。第二の接触領域は、すべてのエミッタのための接触領域として形成されてもよい。しかしながら、それはまた、複数の個々の小領域、例えば各エミッタにつき１つの小領域からなっていてもよい。第二の接触領域は、例えば金属被覆部であってもよく、外層は例えば金層であってもよい。

また、複数のレーザバーを提供することも可能であり、これらはヒートシンク上に、例えば相互に隣り合わせにされ、または次々に積み上げられてもよい。

第一の端面領域を有する熱伝導体も提供される。熱伝導体は例えば、少なくとも部分的に銅、アルミニウムから、または銅−ダイヤモンド、アルミニウム−ダイヤモンド、もしくは銀−タイヤモンド複合材料からなっているか、このような材料を含んでいてもよい。例えば、複合材料の嵌込み部を有する銅本体として製作されてもよい。しかしながら、それは例えば、全体が銅で製造されてもよい。熱伝導体は、金属被覆部、例えばＡｇ／Ａｕ、またはＮｉ／ＡｕもしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを有していてもよく、好ましくは金層が外面に提供される。第一の端面領域は、特に良好な均一性を有するように製作されてもよく、それによってその後、低いスマイル値（個々のエミッタの、直線からのずれ）が実現される。別のレーザバーのための別の第一の端面領域も提供されてよい。

第二の端面領域を有する少なくとも１つのカバーも提供される。カバーは、レーザバーのｎ型コンタクトの電気接触のためのものである。それはまた、熱放散用とされてもよいが、そうでなくてもよい。これは、良好な導電性を有する材料、例えば少なくとも部分的に銅、アルミウムから、または銅−ダイヤモンド、アルミニウム−ダイヤモンド、もしくは銀−ダイヤモンドの複合材料からなっているか、またはこのような材料を含んでいてもよい。例えば、複合材料の嵌込み部を有する銅本体として製作されてもよい。しかしながら、それは例えば、全体が銅で製造されてもよい。熱伝導体は、金属被覆部、例えばＡｇ／Ａｕ、またはＮｉ／ＡｕもしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを有していてもよく、好ましくは金層が外面に提供される。

本発明によれば、切断面において複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所を有する第二の金属層が提供される。本発明の意味において、第二の金属層の層厚は位置によって異なっていてもよい。複数の隆起箇所および／または複数の陥凹箇所があってもよい。第二の金属層の、層厚が最大の箇所は隆起箇所とよばれる。したがって、隆起箇所は、表面から周囲の箇所よりさらに突出しているような箇所である。形状を考慮したとき、隆起箇所はドームとして、高平部として、または畝状部として形成されてもよい。それぞれ層厚の最小値を有する箇所は層の陥凹箇所と呼ばれる。形状を考慮したとき、陥凹箇所は、窪みとして、へこみとして、または水盤状部分として形成されてもよい。陥凹箇所の層厚は、ゼロより大きいか、それと等しくてもよい。２番目のケースでは、陥凹箇所に層材料がまったくなくてもよく、したがって、その層は中断部を有していてもよい。隆起箇所において、層厚は等しくてもよく、値Ｄを有していてもよい。隆起箇所は、形状的に連続領域として、または複数の小領域として形成されてもよい。陥凹箇所は、形状的に連続領域として、または複数の小領域として形成されてもよい。複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所は、層の平面に垂直であってもよい切断面で切断されてもよい。切断面はしたがって、それが層の平面の法線を含むように選択されてもよい。このような断面表現において、例えば、複数の陥凹箇所が見えるようにすることが可能である。これらの箇所が３次元で考えて連続領域として形成されたとしても、切断面はしかしながら、本発明による意味においては複数の陥凹箇所を有していてもよい。同じことが隆起箇所にも当てはまる。層の平面に垂直な任意の切断面の何れにおいても、複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所がなくてはならないわけではない点を指摘すべきである。例えば、複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所は横断面において見えてもよく、それに対して、縦断面ではこれらは見えない。

好ましい実施形態において、隆起箇所は、例えばｘ方向に延びてもよい高さＤのストリップ形高平部として形成されてもよく、ストリップ間に層材料は存在しない。すると、第二の金属層は、本発明の意味において、ｙｚ切断面（横断面）に複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所を有するであろう。

別の好ましい実施形態において、切断面内に複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所を有する第二の金属層は、第二の金属層を第二の接触領域または第二の端面領域に突起付構造として堆積させることによって提供される。この場合、隆起箇所は高さＤの円形高平部として形成されてもよく、これは、例えば円柱形の突起として想像でき、突起間に層材料は存在しない。このような層は、例えば、穿孔されたマスクを使ったコーティングプロセスにより製造されてもよい。層の陥凹箇所はすると、３次元の形状を考慮したときに、連続領域であってもよい。この領域は、低い平面（水盤状部）と考えることができる。この場合、第二の金属層は、本発明による意味において、ｙｚ切断面（横断面）に複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所を有していてもよい。カバレッジ密度が、層の面積１平方ミリメートルあたり少なくとも突起１つの、特に有利な態様としては１平方ミリメートルあたり少なくとも突起５つの突起付構造を形成することが有利であるかもしれない。隣接する突起間の距離は大きすぎないように選択すべきであり、隣接する突起の縁から縁へと測定される最大距離が１ｍｍであることが有利であるかもしれない。第二の金属層は従来のハンダバンプから、特により微細な構造とより薄い層厚によって異なっていてもよい。

本発明によれば、レーザバーは熱伝導体とカバーとの間に配置され、第一の接触領域は第一の熱伝導体の第一の端面領域に面し、第二の接触領域はカバーの第二の端面領域に面しており、第二の金属層は第二の端面領域と第二の接触領域との間の少なくとも特定の部分に配置される。

本発明によれば、カバーを熱伝導体の方向に圧迫する成分を有する少なくとも１つの力が生成される。これは方向−ｚであってもよい。第一の接触領域は、力の効果を受けて第一の端面領域に平らに押し付けられる。これは、クランプ接続につながりうる。このように加えられた圧力を受けて、第二の接触領域の不均一性を均一化できる。これには、レーザバーが弾性変形されることが関わる。第二の金属層はこの場合、隆起箇所の領域内の少なくとも特定の部分において塑性変形してもよい。これらの箇所において、層材料の降伏点（圧縮降伏点）が超過されるかもしれない。第二の接触領域はすると、第二の金属層によって第二の端面領域に電気的に接続されてもよい。陥凹箇所において、第二の金属層は窩洞を有していてもよい。その結果、第二の金属層は、第二の接触領域が第二の端面領域に法線ｎの方向に連続的に接続される接続箇所と、第二の接触領域が第二の端面領域に法線ｎの方向に連続的に接続されない中断箇所の両方を有していてもよい。層に対する法線ｎは、第二の接触領域に垂直、すなわちｚ方向であってもよい。したがって、接続箇所と中断箇所をｘｙ平面に投射することができる。この場合、中断箇所の総面積は、有利な態様として、第二の接触領域の面積内容(ａｒｅａ ｃｏｎｔｅｎｔ)の少なくとも２０％であってもよい。個々に考えると、中断箇所は、第二の接触領域に不均一な電流が供給されないように、大きすぎないように選択すべきである。ｘｙ面に投射したときに、中断箇所に属する各点に関して、接続箇所に属する最寄りの点からの距離は０．５ｍｍ以下、有利な態様としては０．２５ｍｍ以下とすべきである。

熱伝導体に関するカバーの機械的接続を確立することも想定される。有利な態様として、レーザバーが短絡しないように、電気的絶縁接続が提供されてもよい。接続は、接合剤によって実行されてもよい。例えば、接着剤を接合剤として使用してもよい。特に有利な態様として、表面積にわたる熱伝導性接着剤での接着結合を使用してもよい。レーザバーが接着剤で濡れないように、レーザバーと接合領域との間に、距離または分離溝が設けられてもよい。機械的接続の確立によって、接合剤の体積収縮が生じるかもしれない。機械的接続は、力の生成および／または維持のためのものであってもよい。このようにして、レーザバーの、熱伝導体とカバーとの間のクランプ接続も維持できる。

第二の金属層は、起伏部として形成されてもよい。層厚は、位置によって異なってもよい。層厚の形状は、それを１平面への投射において表すことができるようなものであってもよい。隆起箇所の最小長さ寸法は、構造サイズ（特徴物サイズ）と考えてもよい。これは例えば、円形の高平部の直径またはストリップ形の高平部の幅であってもよい。一般的なケースの最小構造サイズを決定するために、陥凹箇所と隆起箇所の位置間の平均高さの等高線を使用してもよい。構造サイズは、例えばドーム高さの半分におけるドーム径または、畝状部高さの半分の畝状部の幅であってもよい。最小構造サイズは有利な点として、１０μｍ〜１０００μｍの間にあってもよい。平均等高線は全長を有していてもよい。不連続的な平均等高線の場合、全長とは、平均等高線の個々のセグメントの長さの合計を意味すると理解すべきである。換言すれば、平均等高線の全長はまた、平均等高線における断面として得た断面領域の周辺の合計と考えてもよい。特定の底面積Ａ内の平均等高線の全長Ｌは、この底面積、例えば第二の金属層の総面積に関する比として設定されてもよい。この比、すなわち商Ｌ／Ａは、有利な態様として、１０００ｍ／ｍ^２〜１００，０００ｍ／ｍ^２の間にあってもよい。起伏部の構造が粗すぎる場合、すなわち、比Ｌ／Ａが小さすぎる場合、第二の金属層の塑性変形が損なわれるかもしれない。起伏部の構造が細かすぎる場合、すなわち、比Ｌ／Ａが大きすぎる場合、レーザバーの熱伝導本体またはカバーへの熱および電気接着が時間の経過と共に低下する、ということが起こるかもしれない。

第二の金属層は、軟質金属からなっていてもよく、これは好ましくは、５０ＭＰａ未満、特に好ましくは２０ＭＰａ未満、または最も特に好ましくは１０ＭＰａ未満での圧縮荷重下で降伏点（圧縮降伏点）を有する。第二の金属層は重金属、例えば錫、鉛、インジウム、またはカドミウム等からなっているか、またはこのような金属を含んでいてもよい。インジウムおよび／または錫を使用することが好ましいかもしれず、それは鉛とカドミウムの環境適合性がより低いからである。

第二の金属層の塑性変形は、加熱せずに、室温で発生してもよい。しかしながら、塑性変形を高い温度で起こさせるように、加熱することも可能である。温度は、有利な態様として、第二の金属層の液相温度未満および／または固相温度未満であってもよい。その結果、第二の金属層の溶融を回避できる。第二の金属層が溶融しなければ、レーザバーの個々のエミッタへのレーザ光の有利な、より均一なパワー分布を実現できることがわかっている。

第二の金属層の塑性変形は、体積圧縮を発生させずに起こることができる。変形中に、第二の金属層の厚さは、隆起箇所における少なくとも特定の部分で減少するかもしれない。余剰の材料は陥凹箇所の方向に押しやられるかもしれず、材料の全体としての体積に顕著な変化は生じない。これは、厚さが均一な層では不可能であろう。

第二の金属層の塑性変形の後に、第二の金属層の隆起箇所において、それ以上の塑性変形を制限または防止する金属間化合物が形成されてもよい。このような金属間化合物は、例えば室温での拡散の結果として、または第二の層のまたは金属間化合物の材料のそれぞれの融点（固相温度）未満のコンディショニングプロセス中に発生してもよい。このような拡散プロセスは、非常にゆっくりと進むかもしれず、例えばそれに数分、数時間、数日、数週間、または数カ月かかるかもしない。例えば、第二の端面領域および／または第二の接触領域は、金箔貼付処理面を有するように製作されてもよい。すると、金を少なくとも部分的に、例えば錫および／またはインジウムからなる第二の金属層の中に拡散できる。これによって、金−錫または金−インジウム化合物が生成されてよく、これは錫またはインジウムと比較して非常に硬く、もはや塑性変形できない。金属間化合物の形成には非常に長い時間がかかるかもしれないため、本発明による第二の金属層の塑性変形は、力の効果により妨害されることはない。有利な態様として、第一の金属層も提供されてよい。レーザバーを配置する際、第一の金属層は第一の端面領域と第一の接触領域との間の少なくとも特定の部分に配置されてもよい。第一の金属層は、均一な層厚を有していてもよい。これは、それによってレーザバーのｐ側のよりよい均一性を実現できるため、有利である。第一の金属層は軟質重金属、例えば錫、鉛、インジウム、またはカドミウムからなるか、またはこれらの金属を含んでいてもよい。インジウムおよび／または錫が使用されることは好ましいが、これは、鉛とカドミウムの環境適合性がより低いからである。

第一または第二の金属層はまた、それぞれ第一または第二の接触領域を超えて突出していてもよい。

第一または第二の金属層は、コーティングによって製造されてもよい。コーティングとは、生産技術の分野において、被加工物の表面に無形の物質の接着層を堆積させるために使用される、ＤＩＮ ８５８０による主要な製造プロセス群を意味すると理解される。対応する作業と堆積される層自体もまたコーティングと呼ばれる。コーティングは、薄い層でも厚い層でもよく、複数の連続層を含んでいてもよく、それらの区別は正確に定義されておらず、コーティング方法と所期の用途によって異なる。本発明の意味において、位置によって異なる層厚を有するコーティングも、層と呼ばれる。

第二の金属層は、第二の端面領域をコーティングすることによって製造されてもよい。この目的のために、ガルバニックまたは物理的コーティング方式（例えば、蒸着、スパッタリング）を使用してもよい。コーティングは、陥凹および隆起箇所を生成するために、マスクを使って実行されてもよい。あるいは、均一な厚さの層もまたコーティングされてよく、陥凹および隆起箇所はその後、例えばエンボス加工、スコアリング、またはエッチングによって生成される。第二の金属層はまた、レーザバーの第二の接触領域をコーティングすることによって生成されてもよい。

第二の金属層はまた、自立層として製作されてもよく、これは例えば金属箔をエンボス加工することによって生成されてもよい。

隆起箇所に関して、第二の金属層は、第一の金属層より厚くされてもよい。第二の金属層は好ましくは、隆起箇所における厚さが３μｍ〜１００μｍ、特に好ましくは５μｍ〜１５μｍであってもよい。第一の金属層は好ましくは、５μｍ未満、特に好ましくは３μｍ未満の均一な厚さを有していてもよい。

第二の金属層は、第二の端面領域に堆積されてもよい。第一の金属層は、それが提供された場合、第一の端面領域に堆積されてもよい。第二の金属層は、第二の接触領域に堆積されてもよい。第一の金属層は、それが提供された場合、第一の接触領域に堆積されてもよい。さらにまた別の金属層も、第二の接触領域と第二の端面領域との間に提供されてもよい。

第二の金属層は、体積充満度が好ましくは５％〜９５％、および／または特に好ましくは１０％〜５０％であってもよい。体積充満度とは、材料の体積の、底面積Ｄとバージン（変形していない）層の層厚Ｄの積との比を意味すると理解すべきである。この計算の場合、層厚Ｄは隆起箇所における層厚である。

本発明はまた、ダイオードレーザも含む。本発明によるダイオードレーザは、ｐ型コンタクトとして形成される第一の接触領域と、ｎ型コンタクトとして形成される第二の接触領域を有する少なくとも１つの端面発光レーザバーと、第一の端面領域を有する熱伝導体と、第二の端面領域を有するカバーと、第二の金属層と、を含む。レーザバーは、熱伝導体とカバーとの間に配置される。第二の金属層は、第二の端面領域と第二の接触領域との間の少なくとも特定の部分に配置される。カバーは、熱伝導体に機械的に接続される。第一の接触領域は、表面積にわたり、第一の熱伝導体の第一の端面領域に熱的および電気的に接続される。これは、この接続によって、レーザバーから熱伝導体と廃熱をできるだけよく熱放散させることができ、それと同時に、動作電流をレーザバーに供給する際の抵抗を最小限にする電気接続が可能となることを意味する。第二の接触領域は、第二の金属層により第二の端面領域に電気的に接続される。これは、この接続もまた、最低限の抵抗で形成されるように意図されることも意味する。第二の金属層は接続箇所を有し、そこでは、第二の接触領域が法線ｎの方向、すなわちｚ方向に第二の端面領域に連続的に接続される。第二の金属層はまた、中断箇所も有していてよく、そこでは、第二の接触領域が法線ｎの方向に第二の端面領域に連続的に接続される。層の平面のある点が割り当てられるのが接続箇所か中断される箇所かの決定は、この場合、この点において法線方向ｎへの連続的な材料結合があるか、または垂直方向ｎに少なくとも１つの空隙があるか、である。層の法線ｎは第二の接触領域の法線、すなわちｚ方向であってもよい。したがって、接続箇所と中断箇所をｘｙ平面へと投射できる。この場合、中断箇所は有利な点として、総面積が少なくとも第二の接触領域の面積内容(ａｒｅａ ｃｏｎｔｅｎｔ)の少なくとも２０％であってもよい。個々に考えたとき、中断箇所は、第二の接触領域への電流の不均一な供給を避けるために、大きすぎないように選択すべきである。ｘｙ平面への投射において、中断箇所に属する各点に関して、接続箇所に属する最寄りの点からの距離は、０．５ｍｍ以下、有利な態様としては０．２５ｍｍ以下とすべきである。

カバーは、有利な態様として、第二の接触領域からの熱放散に貢献するものとして提供されてもよい。第二の金属層の空隙、すなわち中断箇所は、何もない状態であっても、または別の接合剤、例えばエポキシ樹脂が充填されてもよい。空隙への充填は、別の方法ステップで行われてもよい。これが適当であれば、接続の機械的強度はこのようにして、充填されていない窩洞との接続と比較して改善できる。カバーは、電気的絶縁性の接合剤によって、熱伝導体に熱的および機械的に接続されてもよい。

本発明により、コーティングプロセスを含めて製造され、突起付構造を有する第二の金属層を使用することが有利であるかもしれず、突起付構造のカバレッジ密度は、ダイオードレーザのためのクランプ接続を生成するために、層の面積１平方ミリメートルあたり少なくとも突起１つであり、第二の金属層は、レーザバーの第二のｎ側接触領域とカバーの第二の端面領域との間に配置され、第二の金属層は、第二の接触領域または第二の端面領域に提供される。

図は以下を示す。

組立前の、第一の例示的実施形態による動作の原理を示す。 組立後の、第一の例示的実施形態による動作の原理を示す。 第一の例示的実施形態を側面図で示す。 第二の例示的実施形態を示す。 第三の例示的実施形態を示す。 第四の例示的実施形態のカバーを示す。 第五の例示的実施形態のカバーを示す。 第六の例示的実施形態のカバーを示す。 第七の例示的実施形態のカバーを示す。 第三の例示的実施形態の縦断面図を示す。 第三の例示的実施形態の横断面図を示す。 第五の例示的実施形態の縦断面図を示す。 第五の例示的実施形態の横断面図を示す。 第八の例示的実施形態の縦断面図を示す。 第八の例示的実施形態の横断面図を示す。 第九の例示的実施形態の縦断面図を示す。 第九の例示的実施形態の横断面図を示す。 第十の例示的実施形態の横断面図を示す。 第十一の例示的実施形態の横断面図を示す。 第二の金属層の１平面への投射を示す。

図面は正確な縮尺で描かれていない点を指摘すべきである。発明を説明するために、誇張した表現が必要である。

例示的実施形態：
図１、図２、および図３における第一の例示的実施形態に基づいて本発明を説明する。図１は、ダイオードレーザ１の組立前の、第一の例示的実施形態による動作の原理を正面図で示す。提供されたレーザバー３は、複数のエミッタ６を有し、これは第一の面７にｐ型コンタクト（アノード）として形成された第一の接触領域８と、第一の面と反対の第二の面９にｎ型コンタクト（カソード）として形成された第二の接触領域１０を有することを示している。レーザバーには厚さのばらつきと曲率がある。これらの特徴は、本発明の動作の原理を説明するために大きく誇張さている。また、第一の端面領域１２を有する、提供された熱伝導体１１も示されている。第一の端面領域は、インジウムの第一の金属層１６（クロスハッチングで示される）でコーティンクされている。また、第二の端面領域１５を有する、提供されたカバー１４も示されている。この面にはわずかな不均一性があり、これは誇張して示されている。第二の端面領域には、インジウムの第二の金属層１７（クロスハッチングで示されている）が堆積され、これは複数の隆起箇所１９と複数の陥凹箇所２０を有する。第二の金属層はその結果、カバーと共に提供されてもよい。陥凹箇所２０には層材料がない。レーザバーは、熱伝導体１１とカバー１４との間に配置され、第一の接触領域８は熱伝導体の第一の端面領域１２に面し、第二の接触領域１０はカバーの第二の端面領域１５に面しており、第二の金属層１７は、第二の端面領域１５と第二の接触領域１０との間の少なくとも特定の部分に配置される。第二の金属層は、この例において、第二の接触領域からｙ方向に突出しないように提供されている。しかしながら、１部分において、それは接触領域を超えて−ｘの方向に突出しており、これは以下に説明する図３からわかる。

図２は、組立中または組立後のダイオードレーザ１を示す。少なくとも１つの力２４が生成され、これは、熱伝導体１１の方向にカバー１４を圧迫する成分を有する。第一の接触領域８は、力の効果を受けて第一の端面領域１２に平らに押し付けられ、第二の金属層１７は、隆起箇所１９の領域の中の少なくとも特定の部分で塑性変形する。層材料の体積は保持され、余剰の材料は陥凹箇所へと押しやられることが可能となる。図からわかるように、上述の不均一性、厚さのばらつき、および曲率が均一化され、その後、エミッタ６は一直線上に並ぶ。レーザバーはこの場合、弾性変形してもよい。第一の金属層は圧縮されず、またはほとんど圧縮されないが、それは、均一な厚さで製作されているからである。図からわかるように、第二の金属層１７により、隆起箇所における第二の接触領域の第二の端面領域への法線方向、すなわちｚ方向への接続が確立する。陥凹箇所においては、第二の端面領域に関する第二の接触領域の法線方向への連続的な接続が行われない。そこには、材料結合のない中断箇所２３がある。法線方向への連続的接続は、接続箇所２２でのみ行われる。

図３は、熱伝導体１１に関するカバー１４の機械的接続の確立を、第一の例示的実施形態の側面図で示す。機械的接続は、電気的絶縁性接合剤３１によって実行される。慣性したダイオードレーザは、レーザ光２を方向ｘへと発する。レーザバーの第一の接触領域の付近のエピタキシャル層構造５の位置も同様に点線で示されている。

注意事項として、図１〜図９のハッチングは、単に金属層を強調するためにすぎず、これらは断面領域を示しているのではない点を指摘すべきである。

第一の例示的実施形態の変形（図示せず）において、第一の金属層がない。第一の接触領域は、第一の端面領域に直接設置される。

図４は、ダイオードレーザ１の組立前の、第二の例示的実施形態の正面図を示す。第二の金属層１７は、レーザバーの第二の面に堆積されており、レーザバーと共に提供される。

図５は、ダイオードレーザ１の組立前の、第三の例示的実施形態の正面図を示す。第二の金属層１７は、自立層として提供される。この例において、陥凹箇所２０の層厚はゼロより大きい。

図６は、第四の例示的実施形態のカバー１４の視線方向ｚの平面図（下から見た図）を示す。第二の金属層の隆起箇所１９は、ストリップ形高平部として製作される。

図７は、第五の例示的実施形態のカバー１４の視線方向ｚの平面図（下から見た図）を示す。第二の金属層の隆起箇所１９は、ストリップ形高平部として製作される。

図８は、突起付構造を有する第六の例示的実施形態のカバー１４の視線方向ｚの平面図（下から見た図）を示す。第二の金属層の隆起箇所１９は、円形の高平部として製作される。図において、隆起箇所はクロスハッチングにより強調されている。これらの高平部はまた、円柱突起と呼ばれてもよい。この突起付構造は主要領域Ａ １８にある。陥凹箇所は連続領域を形成し、これは水盤（低い平面）として想像でき、その一方で、隆起箇所は個々の不連続の高平部領域である。形状の意味において、この低い平面はｍｕｌｔｉｐｌｙ連続領域である。

図９は、第七の例示的実施形態のカバー１４の視線方向ｚの平面図（下から見た図）を示す。第二の金属層の隆起箇所１９は、異なる大きさの円形の高平部として製作される。突起付構造が基底領域１８にあり、この領域全体にわたり不均一に分散されている。その結果、レーザバーの上に、例えば周辺領域に過剰な圧力がかかるのを回避できる。

図１０は、第三の例示的実施形態の縦断面Ａ−Ａを示す。隆起箇所１９は、ストリップ形の高平部２７として形成され、第二の端面領域１５の上に形成される。このｘｚ断面（縦断面）において、ストリップ形の高平部２７が断面で示されている。

図１１は、第三の例示的実施形態の横断面Ｂ−Ｂを示す。隆起箇所１９は、第二の端面領域１５の上にストリップ形の高平部２７として形成され、陥凹箇所２０は、水盤状部３０として形成される。また、構造サイズｓの範囲と、隆起箇所で測定可能な層厚Ｄも示されている。このｙｚ切断面（横断面）には、複数の隆起箇所１９と複数の陥凹箇所２０がある。

図１２は、第五の例示的実施形態の縦断面Ｃ−Ｃを示す。隆起箇所１９は、第二の端面領域１５の上に円形の高平部２７として形成されている。このｘｚ断面（縦断面）には、複数の隆起箇所１９と複数の陥凹箇所２０がある。

図１３は、第五の例示的実施形態の横断面を示す。この例の場合も、図のｙｚ断面（横断面）に複数の隆起箇所１９と複数の陥凹箇所２０がある。

図１４は、第八の例示的実施形態の縦断面を示す。ここで、第二の金属層の隆起箇所１９は、畝状部２６として製作されている。断面ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、およびＤＤの位置は、上述の第三および第五の例示的実施形態のそれらに対応してもよい。

図１５は、第八の例示的実施形態の横断面を示す。

図１６、第九の例示的実施形態の縦断面を示す。ここで、第二の金属層の隆起箇所１９は、ドーム２５として製作されている。第二の金属層はここでは、突起付構造として形成されている。

図１７は、第九の例示的実施形態の横断面を示す。

図１８は、第十の例示的実施形態の横断面を示す。ここで、陥凹箇所２０は凹み２９として製作されている。

図１９は、第十一の例示的実施形態の横断面を示す。ここで、陥凹箇所２０は窪み２８として作成されている。窪みは、頂点軸に関して回転対称に製作されてもよい。隆起箇所１９は、連続的な高平部領域２７を形成し、これは形状の意味において、ｍｕｌｔｉｐｌｙ連続的であってもよい。陥凹箇所は、この場合、不連続的であり、それは、高平部領域の各窪みがすべての側で取り囲まれているからである。

図２０は、第十二の例示的実施形態の第二の金属層１７の１平面への投射を示す。ここで、第二の金属層の隆起箇所１９はドーム２５として製作され、これらはマトリクス状に配置される。等高線の決定は、この例により説明されるものとする。複数の隆起箇所を有する基底領域が選択されてもよい。それはまた、第二の金属層の基底領域全体であってもよい。個々のドームは各々、平均等高線２１を有し、これは特定の長さを有する。平均等高線の長さすべての合計により全長Ｌが得られる。これは、比Ｌ／Ａの決定に使用できる。

第一から第十二の例示的実施形態の変形（図示せず）として、第二の金属層は、レーザバーの第二の面のコーティングによって生成される。当業者であれば、上述の例示的実施形態を本発明の範囲内で様々な方法によって相互に組み合わせることができる。

１ ダイオードレーザ
２ レーザ光
３ レーザバー
４ 基板
５ エピタキシャル層
６ エミッタ
７ 第一の面
８ 第一の接触領域
９ 第二の面
１０ 第二の接触領域
１１ 熱伝導体
１２ 第一の端面領域
１３ ファイバコア（コア）
１４ カバー
１５ 第二の端面領域
１６ 第一の金属層
１７ 第二の金属層
１８ 基底領域
１９ 隆起箇所
２０ 陥凹箇所
２１ 平均等高線
２２ 法線方向に接続された箇所
２３ 法線方向に中断された箇所
２４ 力
２５ ドーム
２６ 畝状部
２７ 高平部
２８ 窪み
２９ 凹み
３０ 水盤状部
３１ 接合剤

Claims (11)

1. ダイオードレーザ（１）の製造方法において、
   ａ．複数のエミッタを有し、第一の面に、少なくとも１つのｐ型コンタクトとして形成される第一の接触領域（８）を有し、前記第一の面と反対の第二の面に、少なくとも１つのｎ型コンタクトとして形成される第二の接触領域（１０）を有する、少なくとも１つのレーザバー（３）を提供するステップと、
   ｂ．第一の端面領域（１２）を有する熱伝導体（１１）を提供するステップと、
   ｃ．第二の端面領域（１５）を有するカバー（１４）を提供するステップと、
   ｄ．切断面において複数の隆起箇所（１９）と複数の陥凹箇所（２０）を有する第二の金属層（１７）を提供するステップと、
   ｅ．前記熱伝導体（１１）と前記カバー（１４）との間に前記レーサバーを配置するステップであって、前記第一の接触領域（８）は前記熱伝導体の前記第一の端面領域（１２）に面し、前記第二の接触領域（１０）は前記カバーの前記第二の端面領域（１５）に面しており、前記第二の金属層（１７）は前記第二の端面領域（１５）と前記第二の接触領域（１０）との間の少なくとも特定の部分に配置されるようなステップと、
   ｆ．前記カバー（１４）を前記熱伝導体（１１）の方向に圧迫する成分を有する少なくとも１つの力（２４）を生成するステップであって、前記第一の接触領域（８）は前記力の効果を受けて前記第一の端面領域（１２）に平らに押し付けられ、前記第二の金属層（１７）は前記隆起箇所（１９）の領域内の少なくとも特定の部分において塑性変形するようなステップと、
   ｇ．前記熱伝導体（１１）に関する前記カバー（１４）の機械的接続を確立するステップと、
   を特徴とする、ダイオードレーザ（１）の製造方法。
2. 前記第二の金属層の前記塑性変形が、室温で、および／または前記第二の金属層の液相温度未満および／または固相温度未満で起こることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記塑性変形は、体積圧縮を発生させずに起こること、および／または前記変形中に、前記第二の金属層の厚さは、前記隆起箇所における少なくとも特定の部分で減少することを特徴とする、請求項１〜２の何れか１項に記載の方法。
4. 第一の金属層（１６）を提供するステップと、
   前記レーザバーを配置する際、前記第一の金属層（１６）は前記第一の端面領域（１２）と前記第一の接触領域（８）との間の少なくとも特定の部分に配置されることを特徴とする、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記隆起箇所に関して、前記第二の金属層は前記第一の金属層より厚くされることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第二の金属層は、前記第二の端面領域に堆積されること、および／または前記第一の金属層は前記第一の端面領域に堆積されること、および／または前記第二の金属層は前記第二の接触領域の少なくとも特定の部分に堆積されること、および／または前記第一の金属層は前記第一の接触領域の少なくとも特定の部分に堆積されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
7. 前記第二の金属層の体積充填度は、２％〜９５％、および／または５％〜５０％であることを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記隆起箇所の最小構造サイズは１０μｍ〜１０００μｍであること、および／または前記第二の金属層は底面積Ａの上に、平均等高線の起伏部を有し、前記平均等高線の全長Ｌの前記底面積Ａに対する比Ｌ／Ａは１０００ｍ／ｍ^２〜１００，０００ｍ／ｍ^２であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
9. 複数のエミッタを含み、ｐ型コンタクトとして形成される第一の接触領域と、ｎ型コンタクトとして形成され、法線ｎと面積内容Ａを有する第二の接触領域を有する少なくとも１つの端面発光レーザバーと、第一の端面領域を有する熱伝導体と、第二の端面領域を有するカバーと、第二の金属層と、を含むダイオードレーザにおいて、前記レーザバーは、前記熱伝導体と前記カバーとの間に配置され、前記第二の金属層は、前記第二の端面領域と前記第二の接触領域との間の少なくとも特定の部分に配置され、
   前記カバーは、前記熱伝導体に機械的に接続され、前記第一の接触領域は、表面積にわたり、前記第一の端面領域に熱的および電気的に接続され、前記第二の接触領域は、前記第二の金属層により前記第二の端面領域に電気的に接続され、前記第二の金属層は、前記第二の接触領域が法線ｎの方向に前記第二の端面領域に連続的に接続される接続箇所（２２）を有し、また、空隙によって、前記第二の接触領域が法線ｎの方向に前記第二の端面領域に連続的に接続されない中断箇所（２３）も有し、前記中断箇所の総面積は面積内容Ａの少なくとも２０％であるダイオードレーザ。
10. 前記カバーは、前記第二の接触領域からの熱放散に貢献するものとして提供されること、および／または前記カバーは、電気的絶縁性の接合剤によって、前記熱伝導体に熱的および機械的に接続されることを特徴とする、請求項９に記載のダイオードレーザ。
11. コーティングプロセスを含めて製造された、突起付構造を有する第二の金属層の、ダイオードレーザのためのクランプ接続を生成するための使用において、前記突起付構造のカバレッジ密度は、前記層の面積１平方ミリメートルあたり少なくとも突起１つであり、前記第二の金属層は、レーザバーの第二のｎ側接触領域とカバーの第二の端面領域との間に配置され、前記第二の金属層は、前記第二の接触領域または前記第二の端面領域に提供される使用。

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