JP2019169644A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体レーザ装置に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor laser device.
半導体レーザ素子は、長寿命、高効率及び小型等のメリットがあるため、プロジェクタ又はディスプレイ等の画像表示装置の光源をはじめとして、様々な製品の光源として利用されている。近年、大ホールにおけるシアターやプロジェクションマッピング等のように、大画面に映像を投影するプロジェクタに半導体レーザ素子が用いられることが多くなっている。特に、プロジェクションマッピングは、新しいエンターテインメントの手段として芸術分野でも活用されるようになっている。 Since semiconductor laser elements have advantages such as long life, high efficiency, and small size, they are used as light sources for various products including light sources for image display devices such as projectors and displays. In recent years, semiconductor laser elements are often used in projectors that project images on a large screen, such as theaters and projection mapping in large halls. In particular, projection mapping is used in the art field as a new entertainment tool.
プロジェクタに用いられる半導体レーザ素子は、光出力が1ワットを大きく超える高出力化が望まれており、例えば数十ワットクラス以上の高出力が要望されている。しかしながら、1つのレーザ光では高出力を得ることは困難である。このため、高出力化のために、複数の半導体レーザ素子を並べた半導体レーザアレイ装置又は複数のエミッタ(発光部)を有する半導体レーザアレイ素子が用いられる。 A semiconductor laser element used in a projector is desired to have a high output with a light output greatly exceeding 1 watt. For example, a high output of several tens of watts or more is desired. However, it is difficult to obtain a high output with one laser beam. For this reason, in order to increase the output, a semiconductor laser array device in which a plurality of semiconductor laser elements are arranged or a semiconductor laser array element having a plurality of emitters (light emitting portions) is used.
半導体レーザ素子にサージ電圧(静電気などによる大きな過渡電圧)が印加されると、瞬時に半導体レーザ素子に大電流が流れて強くレーザ発振し、いわゆる端面破壊が発生して半導体レーザ素子が故障してしまう。このため、半導体レーザ素子を保護するために、半導体レーザ素子のpn接合とは逆方向のpn接合を有するツェナーダイオードを半導体レーザ素子と並列に接続する技術が知られている(特許文献1)。ツェナーダイオードは、所定の逆方向電圧(例えば5V)に達するとアバランシェ降伏現象により、ほぼ定電圧のまま大電流を流すので、実質的に抵抗値がほぼゼロである。つまり、抵抗値がほぼゼロの抵抗が半導体レーザ素子と並列に接続されていることになる。このように、半導体レーザ素子にツェナーダイオードを並列に接続することで、半導体レーザ素子にサージ電圧が印加されないようにすることができる。 When a surge voltage (a large transient voltage due to static electricity, etc.) is applied to the semiconductor laser element, a large current flows instantaneously in the semiconductor laser element, causing strong laser oscillation, causing a so-called end face breakdown and causing the semiconductor laser element to fail. End up. For this reason, in order to protect the semiconductor laser element, a technique is known in which a Zener diode having a pn junction opposite to the pn junction of the semiconductor laser element is connected in parallel with the semiconductor laser element (Patent Document 1). When the Zener diode reaches a predetermined reverse voltage (for example, 5 V), a large current flows through the avalanche breakdown phenomenon, so that the resistance value is substantially zero. That is, a resistance having a resistance value of almost zero is connected in parallel with the semiconductor laser element. Thus, by connecting a Zener diode in parallel to the semiconductor laser element, it is possible to prevent a surge voltage from being applied to the semiconductor laser element.
一般的に、半導体レーザ素子(半導体レーザチップ)は、パッケージに組み込まれて半導体レーザ装置として販売される。つまり、半導体レーザ装置を製造販売する部品メーカーは、半導体レーザ素子をパッケージに組み込んで半導体レーザ装置として販売する。セットメーカーは、半導体レーザ素子が組み込まれた半導体レーザ装置を部品メーカーから購入し、組立工程にて半導体レーザ装置をセット製品(例えばプロジェクタ)に実装する。このため、セットメーカーでは、特許文献1に開示されるように半導体レーザ素子をツェナーダイオードで保護するにしても、半導体レーザ装置の外部にツェナーダイオードを配置することになる。
Generally, a semiconductor laser element (semiconductor laser chip) is incorporated in a package and sold as a semiconductor laser device. That is, a component manufacturer that manufactures and sells a semiconductor laser device incorporates a semiconductor laser element into a package and sells it as a semiconductor laser device. A set manufacturer purchases a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is incorporated from a component manufacturer, and mounts the semiconductor laser device on a set product (for example, a projector) in an assembly process. For this reason, even if the set manufacturer protects the semiconductor laser element with a Zener diode as disclosed in
この場合、ツェナーダイオードを配置する前は、半導体レーザ装置内の半導体レーザ素子はサージ電圧から保護されていない。このため、セットメーカーが組立工程で半導体レーザ装置を取り扱っている際に、組立工程中に存在する静電気が半導体レーザ装置内の支持部材等を通じて半導体レーザ素子に伝わり、半導体レーザ素子が静電破壊を引き起こすおそれがある。このとき、半導体レーザ素子の完全破壊(つまりレーザ光が出力されない状態)にまで至らないにしても、半導体レーザ素子のレーザ光出射端面に損傷を与えてしまう。この結果、半導体レーザ素子、ひいては半導体レーザ装置の寿命が低下し、半導体レーザ装置を製造する部品メーカーが保障する信頼性を得ることができないという課題がある。 In this case, the semiconductor laser element in the semiconductor laser device is not protected from the surge voltage before the Zener diode is arranged. For this reason, when a set maker handles a semiconductor laser device in the assembly process, static electricity existing in the assembly process is transmitted to the semiconductor laser element through a support member in the semiconductor laser device, and the semiconductor laser element is subjected to electrostatic breakdown. May cause. At this time, the laser light emitting end face of the semiconductor laser element is damaged even if the semiconductor laser element is not completely destroyed (that is, in a state where no laser light is output). As a result, there is a problem that the life of the semiconductor laser element, and by extension, the semiconductor laser device is reduced, and the reliability guaranteed by the component manufacturer that manufactures the semiconductor laser device cannot be obtained.
特に、半導体レーザ素子として複数のエミッタ(発光部)を有するマルチエミッタ構造の半導体レーザアレイ素子が組み込まれた半導体レーザ装置をセット製品に実装する際は、以下の理由によりサージ電圧(過渡電圧)又はサージ電流(過渡電流)が入りやすい。 In particular, when a semiconductor laser device incorporating a multi-emitter structure semiconductor laser array element having a plurality of emitters (light emitting portions) as a semiconductor laser element is mounted on a set product, a surge voltage (transient voltage) or Surge current (transient current) is likely to enter.
複数のエミッタを有するマルチエミッタ構造の半導体レーザアレイ素子は、電気回路としてはエミッタ同士が並列接続された構造となる。例えばn個のエミッタを有する半導体レーザアレイ素子では、各エミッタに電流Iを流して動作させるには、n×Iの大電流を流す必要がある。 A multi-emitter semiconductor laser array element having a plurality of emitters has a structure in which emitters are connected in parallel as an electric circuit. For example, in a semiconductor laser array element having n emitters, it is necessary to pass a large current of n × I in order to operate each emitter with a current I.
この場合、半導体レーザ装置のパッケージ電極部と供給電源線との接触抵抗が大きいと大電流による損失が大きくなるため、マルチエミッタ構造の半導体レーザアレイ素子を用いた半導体レーザ装置をセット製品に実装する際は、パッケージ電極部と供給電源線とをネジによって接続固定する。つまり、パッケージ電極部と供給電源線とをネジ止めによって接続することで、パッケージ電極部と供給電源線とを密着させて接触抵抗を低減させている。 In this case, if the contact resistance between the package electrode portion of the semiconductor laser device and the power supply line is large, the loss due to a large current increases. Therefore, a semiconductor laser device using a multi-emitter structure semiconductor laser array element is mounted on a set product. At this time, the package electrode portion and the power supply line are connected and fixed with screws. That is, by connecting the package electrode part and the power supply line by screws, the package electrode part and the power supply line are brought into close contact with each other to reduce the contact resistance.
また、パッケージ電極部と供給電源線とをネジ止めによって接続することは、安全性を担保するためでもある。これは、万が一、パッケージ電極部と供給電源線とが外れてしまった場合には半導体レーザアレイ素子を動作させるための大電流がショートして発火を誘引するおそれがあるからである。このような不具合を回避するためにも、パッケージ電極部と供給電源線とをネジ止めによって接続している。 Further, the connection of the package electrode unit and the power supply line by screws is also for ensuring safety. This is because, in the unlikely event that the package electrode section and the power supply line are disconnected, a large current for operating the semiconductor laser array element may be short-circuited to induce ignition. In order to avoid such a problem, the package electrode part and the power supply line are connected by screws.
このように、マルチエミッタ構造の半導体レーザアレイ素子を用いた半導体レーザ装置をセット部品に実装する際は、パッケージ電極部と供給電源線とをネジ止めによって接続することが多い。 As described above, when a semiconductor laser device using a semiconductor laser array element having a multi-emitter structure is mounted on a set component, the package electrode portion and the power supply line are often connected by screws.
この場合、パッケージ電極部と供給電源線とをネジ止めする工程は回転作業を伴うため、静電気が発生しやすい。このため、半導体レーザ装置をセット製品に実装する際に、静電気によってサージ電圧又はサージ電流が入る可能性が高くなる。 In this case, since the process of screwing the package electrode portion and the power supply line involves a rotation operation, static electricity is likely to occur. For this reason, when the semiconductor laser device is mounted on a set product, there is a high possibility that a surge voltage or surge current will be caused by static electricity.
なお、単一の発光部を有するシングルエミッタ構造の半導体レーザ素子は、駆動電流が小さいため、シングルエミッタ構造の半導体レーザ素子が組み込まれた半導体レーザ装置をセット製品に実装する際は、一般的には、半導体レーザ装置のリードピンをコネクタに差し込むだけである。 Since a single-emitter semiconductor laser element having a single light-emitting portion has a small drive current, when a semiconductor laser device incorporating a single-emitter semiconductor laser element is mounted on a set product, Simply inserts the lead pin of the semiconductor laser device into the connector.
このように、マルチエミッタ構造の半導体レーザアレイ素子が組み込まれた半導体レーザ装置は、シングルエミッタ構造の半導体レーザ素子が組み込まれた半導体レーザ装置と比べて、組立工程等で取り扱う際に、静電気等によってサージ電圧又はサージ電流が入る可能性が高くなり、半導体レーザ装置が故障しやすいという課題がある。 Thus, a semiconductor laser device incorporating a semiconductor laser array element having a multi-emitter structure is more sensitive to static electricity or the like when handled in an assembly process or the like than a semiconductor laser device incorporating a semiconductor laser element having a single emitter structure. There is a high possibility that a surge voltage or surge current will enter, and there is a problem that the semiconductor laser device is likely to fail.
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、複数の発光部を有するレーザ素子部をサージ電圧等から保護することができる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a semiconductor laser device capable of protecting a laser element portion having a plurality of light emitting portions from a surge voltage or the like.
上記目的を達成するために、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様は、基台と、前記基台の上方に配置され、レーザ光を出射する複数の発光部を有するレーザ素子部と、前記基台の上方に配置され、前記レーザ素子部と電気的に接続されたツェナーダイオードと、を備える。 In order to achieve the above object, an aspect of a semiconductor laser device according to the present disclosure includes a base, a laser element unit that is disposed above the base and has a plurality of light emitting units that emit laser light, and A Zener diode disposed above the base and electrically connected to the laser element portion.
複数の発光部を有するレーザ素子部をサージ電圧等から保護することができるので、耐サージ性に優れた信頼性の高い半導体レーザ装置を実現できる。 Since the laser element portion having a plurality of light emitting portions can be protected from a surge voltage or the like, a highly reliable semiconductor laser device excellent in surge resistance can be realized.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ(工程)及びステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, component arrangement positions and connection forms, steps (steps) and order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples and limit the present disclosure. It is not the purpose to do. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present disclosure are described as arbitrary constituent elements.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Accordingly, the scales and the like do not necessarily match in each drawing. In each figure, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted or simplified.
(実施の形態1)
[半導体レーザ装置]
まず、実施の形態1に係る半導体レーザ装置1の構成について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る半導体レーザ装置1の外観斜視図である。図2は、同半導体レーザ装置1の内部構造を示す斜視図であり、図1において、キャップ70を外した状態を示している。図3は、同半導体レーザ装置1の主要部の構成を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
[Semiconductor laser device]
First, the configuration of the
半導体レーザ装置1は、レーザ光を出射する半導体レーザアレイ素子10がパッケージ化された発光装置である。図1及び図2に示すように、本実施の形態における半導体レーザ装置1は、半導体レーザアレイ素子10がパッケージを構成するキャップ(缶)70で覆われたCANパッケージタイプの発光装置である。
The
図2及び図3に示すように、半導体レーザ装置1は、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20と、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20が接続される表面電極30と、表面電極30が形成されたサブマウント40とを備える。サブマウント40は、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20を配置するための基台であり、本実施の形態において、サブマウント40には表面電極30が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
半導体レーザ装置1は、さらに、サブマウント40を載置するためのヒートシンクブロック50と、ヒートシンクブロック50が固定されたパッケージ台60と、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20を覆うキャップ70とを備える。半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20は、パッケージを構成するキャップ70内に収納されている。
The
半導体レーザアレイ素子10は、サブマウント40の上方に配置されている。本実施の形態において、半導体レーザアレイ素子10は、表面電極30が形成されたサブマウント40に実装されている。具体的には、半導体レーザアレイ素子10は、表面電極30に実装されており、表面電極30と電気的かつ機械的に接続されている。一例として、半導体レーザアレイ素子10は、AuSn半田により表面電極30に半田接合される。なお、半導体レーザアレイ素子10の具体的な構成については後述する。
The semiconductor
ツェナーダイオード20は、サブマウント40の上方に配置されている。本実施の形態において、ツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10と同様に、表面電極30が形成されたサブマウント40に実装されている。具体的には、ツェナーダイオード20は、表面電極30に実装されており、表面電極30と電気的かつ機械的に接続されている。一例として、ツェナーダイオード20も、表面電極30に半田接合される。
The
半導体レーザアレイ素子10から出射したレーザ光の出射方向を前方とし、この前方と直交する方向を側方とした場合、ツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10の側方に配置されている。つまり、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20とは横並びで配置されている。
When the emitting direction of the laser light emitted from the semiconductor
ツェナーダイオード20は、pn接合を有する定電圧ダイオードである。一例として、ツェナーダイオード20は、p型シリコン基板上にn層及びn+層が積層された構造を有する。本実施の形態において、ツェナーダイオード20の降伏電圧は、約5Vである。
The
ツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10と電気的に接続されている。具体的には、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20とは、表面電極30を介して並列接続されている。また、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20とは、半導体レーザアレイ素子10のpn接合とツェナーダイオード20のpn接合とが電気的に逆方向となるように電気的に実装されている。後述するように、本実施の形態において、半導体レーザアレイ素子10は、基板がn型基板で、フェイスアップ実装により表面電極30に接続されている。したがって、p型基板を用いたツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20とが表面電極30を介してpn接合が逆方向の関係で電気的に接続されるように、基板側が表面電極30に接合されている。
表面電極30は、サブマウント40の上面に形成されている。表面電極30は、例えば銅又は銀等の金属材料によって構成された金属薄膜である。サブマウント40は、アルミニウムや銅等の金属材料、ダイヤモンド、又はSiC等の高熱伝導性材料によって構成されている。サブマウント40は、導電性材料によって構成されていてもよいし、絶縁性材料によって構成されていてもよい。本実施の形態において、サブマウント40は、SiCによって構成されている。
The
表面電極30を介して半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20が実装されたサブマウント40は、ヒートシンクブロック50に固定されている。ヒートシンクブロック50は、パッケージ台60から突出するポスト部である。ヒートシンクブロック50は、例えば銅等の金属材料によって構成されている。この場合、サブマウント40は、AuSn半田によりヒートシンクブロック50の表面に半田接合される。
The
パッケージ台60は、アルミニウム等の金属材料によって構成された円盤状の金属製支持部材である。本実施の形態では、パッケージ台60とヒートシンクブロック50とは別体としたが、パッケージ台60とヒートシンクブロック50とは一体物で構成されていてもよい。
The
パッケージ台60には、絶縁性の低融点ガラス62によって固定された一対のリードピン61a及び61bが取り付けられている。一対のリードピン61a及び61bは、半導体レーザアレイ素子10に供給するための電力を外部から受電する。一対のリードピン61a及び61bは、パッケージ台60を貫通しており、その一部が半導体レーザ装置1のパッケージ電極部として外部に露出している。半導体レーザ装置1を他の部品又は製品に実装する際、外部に露出したリードピン61a及び61bは、供給電源線に接続される。この場合、リードピン61a及び61bと供給電源線とは例えばネジ止めよって接続される。
A pair of lead pins 61 a and 61 b fixed by an insulating low
半導体レーザアレイ素子10の一方の電極(結晶成長を行った側の電極)は、ワイヤ81(図2では5本)によってリードピン61aと電気的に接続されている。一方、半導体レーザアレイ素子10の他方の電極(基板の裏面側の電極)は、表面電極30及びワイヤ82を介してリードピン61bと電気的に接続されている。ワイヤ82は、表面電極30とリードピン61bとに接続されている。
One electrode (the electrode on which crystal growth has been performed) of the semiconductor
また、ツェナーダイオード20の一方の電極(結晶成長を行った側の電極)は、ワイヤ82によってリードピン61aと電気的に接続されている。一方、ツェナーダイオード20の他方の電極(基板の裏面側の電極)は、表面電極30及びワイヤ83を介してリードピン61bと電気的に接続されている。つまり、ワイヤ83は、表面電極30を介して半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20の両方と電気的に接続されている。
One electrode (the electrode on which crystal growth has been performed) of the
ワイヤ81、82及び83は、例えばAuワイヤであり、ワイヤボンディング実装によって架張される。
The
パッケージ台60には、キャップ70が固定されている。キャップ70は、サブマウント40に実装された半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20が配置されたヒートシンクブロック50を覆うように配置されている。キャップ70は、パッケージを構成する金属製の筒状体である。キャップ70には、窓ガラス71が取り付けられている。窓ガラス71は、半導体レーザアレイ素子10から出射するレーザ光を透過する透光部材の一例であり、本実施の形態では、板ガラスである。キャップ70内は、半導体レーザアレイ素子10のレーザ端面を保護するための不活性ガスで満たされている。
A
[半導体レーザアレイ素子]
ここで、本実施の形態に係る半導体レーザアレイ素子10の構成について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態1に係る半導体レーザ装置1に組み込まれた半導体レーザアレイ素子10の斜視図である。
[Semiconductor laser array element]
Here, the configuration of the semiconductor
半導体レーザアレイ素子10は、レーザ光を出射する複数のエミッタ130(発光部)を有するレーザ素子部の一例であって、基板120と、基板120の上に位置するレーザアレイ部110とを備える。半導体レーザアレイ素子10は、同一の基板120上に複数のエミッタ130を有する。
The semiconductor
レーザアレイ部110には、レーザ光を出射する複数のエミッタ130が並んで配置されている。つまり、半導体レーザアレイ素子10は、複数のエミッタ130を含むマルチエミッタ構造の半導体レーザ素子である。各エミッタ130は、レーザアレイ部110に電流が注入されることで発光する発光領域である。
In the
レーザアレイ部110は、第1クラッド層111と、第1ガイド層112と、活性層113と、第2ガイド層114と、第2クラッド層115と、コンタクト層116とがこの順に積層された積層体である。なお、レーザアレイ部110の層構造は、上記積層体に限定されず、上記の層に加えて、電子オーバーフロー抑制層等が形成されていてもよい。
The
レーザアレイ部110は、半導体レーザアレイ素子10の共振器長方向に対向する一対の第1端面10a及び第2端面10bを有する。本実施の形態において、第1端面10aは、レーザ光が出射する前端面(レーザ光出射端面)であり、第2端面10bは、後端面である。なお、第1端面10a及び第2端面10bには、端面コート膜として、誘電体多層膜で構成された反射膜が形成されていてもよい。この場合、レーザ光が出射する第1端面10aには、低反射膜が形成され、第2端面10bには、高反射膜が形成されるとよい。
The
レーザアレイ部110は、リッジ部140を有するリッジ導波路型構造である。具体的には、レーザアレイ部110は、複数のリッジ部140を有する。本実施の形態では、レーザアレイ部110には、5つのリッジ部140が形成されている。第2クラッド層115及びコンタクト層116は、5つのリッジ部140により複数に分離されている。各リッジ部140は、レーザ共振器長方向(レーザビームの発振方向)に直線状に延在している。
The
なお、本実施の形態では、第2ガイド層114と第2クラッド層115との境界からリッジ部140が形成されているが、第2ガイド層114又は第2クラッド層115の層の途中からリッジ部140が形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
複数のリッジ部140の各々は、複数のエミッタ130の各々に対応している。つまり、エミッタ130とリッジ部140とは、一対一に対応している。本実施の形態では、レーザアレイ部110には5つのリッジ部140が設けられているので、レーザアレイ部110には5つのエミッタ130が存在する。
Each of the plurality of
5つのエミッタ130は、レーザ共振器長方向と直交する方向(つまりリッジ部140の幅方向)に沿って直線状に並んでいる。つまり、レーザアレイ部110には、5つのエミッタ130が横方向に並んでいる。
The five
さらに、半導体レーザアレイ素子10には、レーザアレイ部110に電流を注入するために、第1電極151及び第2電極152が設けられている。第1電極151は、各リッジ部140のコンタクト層116に接するように形成されたオーミック電極である。第2電極152は、基板120の裏面に設けられたオーミック電極である。
Further, the semiconductor
また、リッジ部140の側面とリッジ部140の根元から横方向に広がる平坦部とを被覆するように絶縁層160が形成されている。絶縁層160を形成することによって、注入された電流が、隣り合う2つのリッジ部140の間の領域に流れることを抑制できる。
In addition, an insulating layer 160 is formed so as to cover the side surface of the
このように構成された半導体レーザアレイ素子10は、表面電極30が形成されたサブマウント40に実装される。具体的には、半導体レーザアレイ素子10の第2電極152が表面電極30にAuSn半田により半田接合される。その後、第1電極151とリードピン61aとがワイヤ81によりワイヤボンディングされる。また、第2電極152と接合された表面電極30とリードピン61bとがワイヤ83によりワイヤボンディングされる。
The semiconductor
そして、一対のリードピン61a及び61bによって第1電極151と第2電極152とに電圧が印加されると、第1電極151と第2電極152との間に電流が流れる。つまり、レーザアレイ部110に電流が注入される。レーザアレイ部110に注入された電流は、リッジ部140の下部のみに流れる。これにより、リッジ部140直下の活性層113に電流が注入されて、活性層113で電子及び正孔が再結合して発光する。
When a voltage is applied to the
活性層113で発生した光は、基板垂直方向(縦方向)においては、第1クラッド層111、第1ガイド層112、活性層113、第2ガイド層114、第2クラッド層115、及び、コンタクト層116の各層間の屈折率差によって閉じ込められる。一方、活性層113で発生した光は、基板水平方向(横方向)においては、リッジ部140内(第2クラッド層115、コンタクト層116)とリッジ部140外(絶縁層160)との屈折率差によって閉じ込められる。このように、本実施の形態における半導体レーザアレイ素子10は、屈折率導波型の半導体レーザである。
The light generated in the
そして、活性層113で発生した光は、第1端面10aと第2端面10bとの間を往復して共振し、また、注入電流によって利得を得ることで、位相がそろった高強度のレーザ光10Lとなって第1端面10aのエミッタ130から出射する。本実施の形態では、5つのリッジ部140が形成されているので、5つのエミッタ130の各々からレーザ光10Lが出射する。つまり、レーザアレイ部110からは5本のレーザ光10Lが出射する。なお、第1端面10aにおけるレーザ光10Lが出射する点は、エミッタ130の発光点である。
The light generated in the
レーザ光の発振波長(発光色)は、レーザアレイ部110の各層の材料を変えることによって調整することができる。例えば、赤色、緑色、青色のレーザ光を発振させることが可能である。
The oscillation wavelength (emission color) of the laser beam can be adjusted by changing the material of each layer of the
本実施の形態における半導体レーザアレイ素子10は、赤色のレーザ光を出射するように構成されている。この場合、基板120としてGaAs基板からなる半導体基板を用いて、レーザアレイ部110をAlxGayIn1−x−yAszP1−z(但し、0≦x,y,z≦1、0≦x+y≦1である。)で表されるIII−V族化合物半導体からなる半導体材料によって構成することで、赤色のレーザ光を出射する半導体レーザアレイ素子10を得ることができる。
The semiconductor
具体的には、基板120として、厚さが80μmで主面が(100)面であるn型GaAs基板を用いることができる。この場合、AlGaInP系半導体材料からなるレーザアレイ部110としては、第1クラッド層111としてn型クラッド層を用い、第1ガイド層112としてアンドープのn側ガイド層を用い、活性層113としてアンドープの活性層を用い、第2ガイド層114としてアンドープのp側ガイド層を用い、第2クラッド層115としてp型クラッド層を用い、コンタクト層116としてp型コンタクト層を用いることができる。
Specifically, an n-type GaAs substrate having a thickness of 80 μm and a main surface of (100) plane can be used as the
一例として、第1クラッド層111は、膜厚1μmのn−(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pであり、第1ガイド層112は、膜厚0.1μmのu−(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5Pであり、活性層113は、膜厚が10nmのu−In0.5Ga0.5Pであり、第2ガイド層114は、膜厚が0.1μmのu−(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5Pであり、第2クラッド層115は、膜厚が0.5μmのp−(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pであり、コンタクト層116は、膜厚が0.1μmのp−GaAsである。なお、第1電極151はp側電極であり、第2電極152はn側電極であり、それぞれ、Cr、Ti、Ni、Pd、Pt、Auなどの金属材料によって構成される。
As an example, the
また、半導体レーザアレイ素子10の素子幅は、1200μmであり、半導体レーザアレイ素子10の共振器長は、1mmである。この場合、1つのリッジ部140のリッジ幅は、5μmであり、隣り合う2つのエミッタ130の間隔(エミッタ間隔)は、200μmである。
The element width of the semiconductor
[効果等]
上述のように、複数のエミッタ(発光部)を有する半導体レーザアレイ素子が組み込まれた半導体レーザ装置では、半導体レーザアレイ素子に大電流を流す必要があるため、半導体レーザアレイ素子が組み込まれてパッケージ化された半導体レーザ装置をセット製品に実装する際は、パッケージ電極部と供給電源線とをネジ止めによって接続する。このため、パッケージ電極部と供給電源線とをネジ止めする工程で静電気が発生しやすく、サージ電圧又はサージ電流が半導体レーザ装置内に入ってくる可能性が高い。
[Effects]
As described above, in a semiconductor laser device in which a semiconductor laser array element having a plurality of emitters (light emitting portions) is incorporated, a large current needs to flow through the semiconductor laser array element. When the integrated semiconductor laser device is mounted on a set product, the package electrode portion and the power supply line are connected by screws. For this reason, static electricity is likely to be generated in the process of screwing the package electrode portion and the power supply line, and a surge voltage or surge current is likely to enter the semiconductor laser device.
そこで、本実施の形態における半導体レーザ装置1では、電気的に接続された半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20とを同一のサブマウント40の上方に配置している。つまり、半導体レーザアレイ素子10がパッケージ化された半導体レーザ装置1内に、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20と組み込んでいる。具体的には、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20とは、サブマウント40の上面に形成された表面電極30を介して並列接続されている。
Therefore, in the
この構成により、半導体レーザ装置1のパッケージ内に、ツェナーダイオード20により半導体レーザアレイ素子10をサージ電圧又はサージ電流から保護するサージ保護回路を設けることができる。
With this configuration, a surge protection circuit that protects the semiconductor
これにより、複数の発光部を有する半導体レーザアレイ素子10を備える半導体レーザ装置1を取り扱った際にサージ電圧等が発生したとしても、半導体レーザ装置1の内部にサージ保護回路があるため、サージ電圧等によって半導体レーザアレイ素子10が損傷を受けることを抑制できる。つまり、ツェナーダイオード20によって半導体レーザアレイ素子10をサージ電圧等から保護することができ、半導体レーザアレイ素子10が故障してしまうことを抑制することができる。つまり、耐サージ性を向上させることができる。
As a result, even if a surge voltage or the like is generated when the
例えば、半導体レーザ装置1を部品としてセット製品に実装するセットメーカーの組立工程等においてサージ電圧が半導体レーザ装置1に入ってしまった場合、サージ電圧は、リードピン61a及び61b又はパッケージ台60を介して半導体レーザアレイ素子10に向かうが、半導体レーザアレイ素子10にはツェナーダイオード20が電気的に並列に接続されているので、サージ電圧はツェナーダイオード20を伝播することになる。これにより、半導体レーザアレイ素子10にサージ電圧が印加させないようにできるので、半導体レーザアレイ素子10がサージ電圧によって故障することを抑制できる。
For example, when a surge voltage enters the
しかも、半導体レーザ装置1を製造する製造メーカー(部品メーカー)からは、図1に示される状態で半導体レーザ装置1が納入されるので、半導体レーザ装置1を購入したユーザ(半導体レーザ装置1をセット製品に実装するセットメーカー等)は、半導体レーザアレイ素子10を直接触ることがない。したがって、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20を機械的接触から保護することができる。
Moreover, since the
このように、本実施の形態に係る半導体レーザ装置1によれば、半導体レーザアレイ素子10を機械的及び電気的に保護することができるので、信頼性の高い半導体レーザ装置1を実現することができる。
As described above, according to the
また、本実施の形態において、ツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10の側方に配置されている。
In the present embodiment, the
この構成により、半導体レーザアレイ素子10から出射するレーザ光に影響を与えることなく、ツェナーダイオード20を半導体レーザアレイ素子10と同じサブマウント40に実装することができる。例えば、ツェナーダイオード20によって半導体レーザアレイ素子10から出射するレーザ光が遮光されてしまうことを回避できる。
With this configuration, the
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る半導体レーザ装置2について説明する。
(Embodiment 2)
Next, the semiconductor laser device 2 according to the second embodiment will be described.
上記実施の形態1に係る半導体レーザ装置1のように、パッケージ化された半導体レーザ装置1の中にツェナーダイオード20を内蔵させる場合、ツェナーダイオード20と半導体レーザアレイ素子10とは電気配線等の導電部材を介して接続される。具体的には、図2に示すように、上記実施の形態1では、ツェナーダイオード20と半導体レーザアレイ素子10とは表面電極30を介して電気的に接続されている。
When the
この場合、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130(リッジ部140)とツェナーダイオード20との間には、表面電極30等の抵抗成分が存在する。具体的には、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130のn側(基板120側)とツェナーダイオード20との間には、表面電極30の抵抗成分をはじめとして、半導体レーザアレイ素子10内の各層の抵抗成分、基板120の抵抗成分、サブマウント40の抵抗成分(サブマウント40が導電性を有する場合)等の抵抗成分(電気抵抗)が存在する。特に、表面電極30は薄膜であるので、抵抗成分としては大きく無視することができない。
In this case, a resistance component such as the
半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分を考慮すると、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20とは、図5に示すような抵抗成分R1〜R5を有する電気回路を構成することになる。図5は、実施の形態1に係る半導体レーザ装置1のサブマウント40上の電気回路を示す図である。
Considering the resistance component between each
図5に示すように、半導体レーザアレイ素子10の5つのエミッタ130をE1〜E5として表すと、5つのエミッタE1〜E5の各々は、ツェナーダイオード20との間に抵抗成分R1〜R5が生じている。
As shown in FIG. 5, when the five
このとき、ツェナーダイオード20と半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130との間の抵抗は、ツェナーダイオード20と半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130との距離に応じて異なる。具体的には、ツェナーダイオード20から遠い位置に存在するエミッタ130ほど、ツェナーダイオード20との抵抗が大きくなる。特に、サブマウント40が絶縁性である場合には、ツェナーダイオード20と各エミッタ130との間の抵抗成分の値は大きくなる。
At this time, the resistance between the
このため、半導体レーザ装置1内にサージ電圧が入り込んだ場合、抵抗成分R1〜R5に伴う時定数差によって各エミッタ130へのサージ電圧の伝わり方に時間遅れが発生し、ツェナーダイオード20と各エミッタ130との間の抵抗の大きさに応じて各エミッタ130のツェナーダイオード20による保護効果が異なることになる。
For this reason, when a surge voltage enters the
具体的には、ツェナーダイオード20との間の抵抗が小さいエミッタ130(例えばツェナーダイオード20に近いエミッタE1)については、抵抗成分に伴う時定数が小さいため、ツェナーダイオード20によって保護されやすいが、ツェナーダイオード20との間の電気抵抗が大きいエミッタ130(例えばツェナーダイオード20から遠いエミッタE5)については、抵抗成分に伴う時定数が大きいため、相対的にツェナーダイオード20による保護効果が小さい。
Specifically, the
したがって、実施の形態1に係る半導体レーザ装置1では、装置全体としての耐サージ性については課題があるこの課題は、特に、半導体レーザアレイ素子のエミッタ数が多い場合(例えば20個以上)、又は、半導体レーザアレイ素子の素子幅が大きい場合(例えば1mm前後)、または後述のフェイスダウン実装時に、特に顕著になる。
Therefore, in the
そこで、この抵抗成分差によるツェナーダイオード20の保護効果の影響を解消させるために、本実施の形態に係る半導体レーザ装置2では、図6に示すように、ツェナーダイオード20を、半導体レーザアレイ素子10の側方の両側に配置している。つまり、本実施の形態では、半導体レーザアレイ素子10の一方の側方と他方の側方とに、ツェナーダイオード20を配置している。この場合、2つのツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10を中心にほぼ対称な位置に配置されているとよい。2つのツェナーダイオード20の各々は、上記実施の形態1と同様に、ワイヤ82によってリードピン61aに接続されている。また、2つのツェナーダイオード20は、上記実施の形態1と同様に、いずれも基板側が表面電極30に接合されている。
Therefore, in order to eliminate the influence of the protective effect of the
この場合、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分を考慮すると、半導体レーザアレイ素子10とツェナーダイオード20とは、図7に示すような抵抗成分R1〜R6を有する電気回路を構成することになる。図7は、実施の形態2に係る半導体レーザ装置2のサブマウント40上の電気回路を示す図である。
In this case, considering the resistance component between each
図7に示すように、本実施の形態に係る半導体レーザ装置2では、半導体レーザアレイ素子10の両側にツェナーダイオード20が配置されているので、5つのエミッタE1〜E5の各々は、2つのツェナーダイオード20との間に抵抗成分R1〜R6が生じている。なお、2つのツェナーダイオード20同士の間にも抵抗成分R7が生じている。
As shown in FIG. 7, in the semiconductor laser device 2 according to the present embodiment, since the
このとき、ツェナーダイオード20に近いエミッタE1及びE5については、ツェナーダイオード20によって保護される。一方、中央のエミッタE3については、ツェナーダイオード20との間の抵抗成分がエミッタE1及びE5と比べて大きくなるが、上記実施の形態1と比べてツェナーダイオード20との間の抵抗成分が約半分になるため、上記実施の形態1よりも、ツェナーダイオード20による保護効果を向上させることができる。
At this time, the emitters E1 and E5 close to the
以上、本実施の形態に係る半導体レーザ装置2によれば、半導体レーザアレイ素子10の側方の両側にツェナーダイオード20が配置されている。
As described above, according to the semiconductor laser device 2 according to the present embodiment, the
この構成により、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130について、ツェナーダイオード20と各エミッタとの間の抵抗成分の差を小さくすることができるので、各エミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分を均一に近づけることができる。これにより、特定のエミッタ130にサージ電圧が集中することを抑制できるので、半導体レーザ装置2全体の耐サージ性を向上させることができる。
With this configuration, for each
なお、本実施の形態では、半導体レーザアレイ素子10の基板側(n側)を表面電極30に接合したが、放熱性を高めるために半導体レーザアレイ素子10の結晶成長側(p側)の電極を表面電極30に接合してもよい。つまり、表面電極30が形成されたサブマウント40に半導体レーザアレイ素子10をフェイスダウン実装(ジャンクションダウン実装)してもよい。この場合、半導体レーザアレイ素子10のpn接合とツェナーダイオード20のpn接合とが逆方向となるように、ツェナーダイオード20についてもジャンクションダウン実装を行うか、あるいは、ツェナーダイオード20としてn型基板の上にp層及びp+層を形成したものを用いるとよい。
In the present embodiment, the substrate side (n side) of the semiconductor
(実施の形態2の変形例1)
次に、実施の形態2の変形例1に係る半導体レーザ装置2Aについて、図8を用いて説明する。図8は、実施の形態2の変形例1に係る半導体レーザ装置2Aの主要部の構成を示す斜視図である。
(
Next, a
上記図6に示される半導体レーザ装置2では、ワイヤ81〜83を用いて半導体レーザアレイ素子10又はツェナーダイオード20とリードピン61a及び61bとを電気的に接続していたが、ワイヤ81〜83にも抵抗成分が存在する。このため、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130のp側及びツェナーダイオード20のn側にも若干の電抵抗成分が存在し、エミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分の均一化を阻害する。
In the semiconductor laser device 2 shown in FIG. 6, the semiconductor
そこで、本変形例に係る半導体レーザ装置2Aでは、図8に示すように、ワイヤ81〜83を用いずに、半導体レーザアレイ素子10と2つのツェナーダイオード20とを並列接続している。
Therefore, in the
具体的には、ヒートシンクブロック50として導電性の金属ブロック(下側金属ブロック)を用いるとともに、さらに、金属ブロック50A(上側金属ブロック)を用いている。金属ブロック50Aは、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20を間にして、ヒートシンクブロック50(サブマウント40)とは反対側の位置に配置されている。
Specifically, a conductive metal block (lower metal block) is used as the
そして、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20をヒートシンクブロック50と金属ブロック50Aとで挟んだ状態で接合する。ヒートシンクブロック50及び金属ブロック50Aの各々と、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20とは、例えば半田等の導電性接着剤によって電気的及び機械的に接合される。
Then, the semiconductor
なお、図8では、導電性接着剤が図示されておらず、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20と金属ブロック50Aとが離間しているように図示されているが、上記のように、半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20と金属ブロック50Aとは導電性接着剤によって接続されている。
In FIG. 8, the conductive adhesive is not shown, and the semiconductor
ヒートシンクブロック50及び金属ブロック50Aとしては、例えば、銅製の銅ブロックを用いることができる。また、本変形例において、サブマウント40も導電性を有するとよい。これにより、ヒートシンクブロック50を通じての電気伝導がとりやすくなり、ヒートシンクブロック50から半導体レーザアレイ素子10及びツェナーダイオード20への電気伝導経路を容易に確保することができる。
As the
このように、本変形例に係る半導体レーザ装置2Aによれば、抵抗成分が高い細いワイヤ81〜83を用いずに、半導体レーザアレイ素子10と2つのツェナーダイオード20とを2つの金属ブロックで挟むことで並列接続している。
Thus, according to the
この構成により、図6に示される半導体レーザ装置2と比べて、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130のp側及びツェナーダイオード20のn側の抵抗成分を均一化できるので、半導体レーザ装置2A全体の耐サージ性を向上させることができる。
With this configuration, the resistance components on the p side of each
なお、本変形例に係る半導体レーザ装置2Aと図6に示される半導体レーザ装置2とは、ワイヤ81〜83に代えて金属ブロック50Aを用いた以外は同様の構成である。
The
(実施の形態2の変形例2)
次に、実施の形態2の変形例2に係る半導体レーザ装置2Bについて、図9を用いて説明する。図9は、実施の形態2の変形例2に係る半導体レーザ装置2Bの主要部の構成を示す斜視図である。
(Modification 2 of Embodiment 2)
Next, a
図9に示すように、本変形例に係る半導体レーザ装置2Bでは、半導体レーザアレイ素子10から出射したレーザ光の出射方向を前方とし、この前方とは反対方向を後方とした場合、ツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10の後方に配置されている。つまり、本変形例では、1つのツェナーダイオード20しか用いられていないが、ツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10の第2端面10b(後端面)に対向する位置に配置されている。具体的には、ツェナーダイオード20は、半導体レーザアレイ素子10の後方において、半導体レーザアレイ素子10の中心軸Jを通る位置に配置されている。
As shown in FIG. 9, in the
この場合、ツェナーダイオード20と半導体レーザアレイ素子10との距離をLとし、両端のエミッタ130(リッジ部140)の間隔をWとすると、atan(W/2L)<acos(0.9)≒25degを満たすようにLを設定することで、最端に位置するエミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分と、中央に位置するエミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分との差を、10%以下にすることができる。
In this case, if the distance between the
これにより、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130について、各エミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分を均一化できるので、半導体レーザ装置2B全体の耐サージ性を向上させることができる。
As a result, the resistance component between each
なお、本変形例に係る半導体レーザ装置2Bと図6に示される半導体レーザ装置2とは、ツェナーダイオード20の数及び位置以外は同様の構成である。
The
(実施の形態2の変形例3)
次に、実施の形態2の変形例3に係る半導体レーザ装置2Cについて、図10を用いて説明する。図10は、実施の形態2の変形例3に係る半導体レーザ装置2Cの主要部の構成を示す斜視図である。
(Modification 3 of Embodiment 2)
Next, a
図10に示すように、本変形例に係る半導体レーザ装置2Cでは、半導体レーザアレイ素子10の周囲に3個以上のツェナーダイオード20が配置されている。これにより、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130について、各エミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分が均一化しやすくなる。
As shown in FIG. 10, in the semiconductor laser device 2 </ b> C according to this modification, three or
具体的には、本変形例では、半導体レーザアレイ素子10の側方の両側と後方とに1つずつ配置されており、合計で3つのツェナーダイオード20が半導体レーザアレイ素子10の周囲に配置されている。
Specifically, in the present modification, one is disposed on each side and rear of the semiconductor
このように、本変形例によれば、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130について、各エミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分を均一化できるので、半導体レーザ装置2C全体の耐サージ性を向上させることができる。
As described above, according to this modification, the resistance component between each
なお、本変形例に係る半導体レーザ装置2Cと図6に示される半導体レーザ装置2とは、ツェナーダイオード20の数及び位置以外は同様の構成である。
The
(実施の形態2の変形例4)
次に、実施の形態2の変形例4に係る半導体レーザ装置2Dについて、図11を用いて説明する。図11は、実施の形態2の変形例4に係る半導体レーザ装置2Dの主要部の構成を示す斜視図である。
(Modification 4 of Embodiment 2)
Next, a
図11に示すように、本変形例に係る半導体レーザ装置2Dでは、サブマウント40に形成された表面電極30Dが複数に分割されている。具体的には、表面電極30Dは、半導体レーザアレイ素子10の複数のエミッタ130の各々に対応して電気的に複数に分離されている。つまり、半導体レーザ装置2Dは、エミッタ130(リッジ部140)の数と同数の表面電極30Dを有する。また、各表面電極30Dは互いに同じ形状である。したがって、複数の表面電極30Dの各々は、同じ抵抗成分を有する。
As shown in FIG. 11, in the
本変形例において、半導体レーザアレイ素子10は、フェイスダウン実装(ジャンクションダウン実装)されている。つまり、半導体レーザアレイ素子10は、第1電極151(p側電極)が表面電極30側となるように表面電極30に接合されている。具体的には、複数の第1電極151の各々が、複数の表面電極30Dの各々と一対一で接合されている。
In this modification, the semiconductor
また、ツェナーダイオード20は、分離された複数の表面電極30Dに応じて複数配置されている。つまり、ツェナーダイオード20は、複数の表面電極30Dの各々に配置されている。本変形例では、5つのエミッタ130に合わせて5つの表面電極30Dが形成されているので、5つの表面電極30Dに1つずつツェナーダイオード20(合計5個)が実装されている。この場合、半導体レーザアレイ素子10のpn接合とツェナーダイオード20のpn接合とが逆方向となるように、ツェナーダイオード20についてもジャンクションダウン実装を行うか、あるいは、ツェナーダイオード20としてn型基板の上にp層及びp+層を形成したものを用いる。
A plurality of
このように、本変形例によれば、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130ごとに表面電極30D及びツェナーダイオード20が設けられているので、各エミッタ130とツェナーダイオード20との間の抵抗成分をほぼ均一することができる。したがって、半導体レーザ装置2D全体の耐サージ性を一層向上させることができる。
As described above, according to the present modification, the
なお、本変形例に係る半導体レーザ装置2Dと図6に示される半導体レーザ装置2とは、上記以外は、同様の構成である。また、本変形例において、表面電極30Dは、複数のエミッタ130の各々に対応して複数に分離されていたが、これに限らず、複数のエミッタ130の幾つかごとに対応して複数に分離されていてもよい。つまり、表面電極30Dの数とエミッタ130(リッジ部140)の数とは同じでなくてもよい。例えば、表面電極30Dの数がエミッタ130の数より少ない場合は、複数の表面電極30Dのうちの1つの表面電極30Dには複数のエミッタ130に対応する複数の電極が接続される。
The
(実施の形態2の変形例5)
次に、実施の形態2の変形例5に係る半導体レーザ装置2Eについて、図12を用いて説明する。図12は、実施の形態2の変形例5に係る半導体レーザ装置2Eの主要部の構成を示す斜視図である。
(Modification 5 of Embodiment 2)
Next, a
図12に示すように、本変形例に係る半導体レーザ装置2Eでは、図9に示される変形例2に係る半導体レーザ装置2Bと同様に、1つのツェナーダイオード20Eが半導体レーザアレイ素子10の後方に配置されている。
As shown in FIG. 12, in the
本変形例に係る半導体レーザ装置2Eと図9に示される変形例2に係る半導体レーザ装置2Bとは、ツェナーダイオードの形状が異なる。
The
具体的には、本変形例におけるツェナーダイオード20Eは、半導体レーザアレイ素子10の第2端面10b(後端面)に対向する端面20aが、凹んだ湾曲面となっている。本変形例において、ツェナーダイオード20Eの端面20aの上面視形状は、図13Aに示すように、円弧形状である。
Specifically, the
このように、ツェナーダイオード20Eの端面20aを円弧形状の湾曲面にすることで、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130とツェナーダイオード20Eとの距離を均一にすることができるので、各エミッタ130について、各エミッタ130とツェナーダイオード20Eとの間の抵抗成分を均一化することができる。これにより、半導体レーザ装置2E全体の耐サージ性を向上させることができる。
Thus, by making the
ここで、図13Aに示すように、ツェナーダイオード20Eの端面20aの円弧の曲率半径をRとし、半導体レーザアレイ素子10の5本のエミッタ130のうち中央のエミッタと最端のエミッタとの距離をaとし、最端のエミッタとツェナーダイオード20Eとの間の距離をbとし、中央のエミッタとツェナーダイオード20Eとの間の距離をcとすると、幾何計算により、以下の(式1)の関係式が導かれる。
Here, as shown in FIG. 13A, the radius of curvature of the arc of the
b=R−a/sin{arctan[a/(R−c)]}・・・(式1) b = R−a / sin {arctan [a / (R−c)]} (Formula 1)
ここで、α=a/c、β=R/c、γ=b/cとすると、(式1)は、以下の(式2)の関係式で表される。 Here, when α = a / c, β = R / c, and γ = b / c, (Expression 1) is expressed by the following relational expression (Expression 2).
γ=β−α/sin{arctan[α/(β−1)]}・・・(式2) γ = β−α / sin {arctan [α / (β−1)]} (Formula 2)
この(式2)をグラフで表すと、図13Bに示される曲線で表される。図13Bに示すように、aの値が大きいほど、大きな曲率半径Rが必要になることが分かる。このとき、各エミッタ130とツェナーダイオード20Eとの間の距離をほぼ均一にするということは、0.9≦γ≦1を満たすことになるとみなされる。これを(式2)に代入すると、以下の(式3)の関係式が得られる。
If this (formula 2) is represented by a graph, it is represented by the curve shown in FIG. 13B. As shown in FIG. 13B, it can be seen that the larger the value of a, the larger the radius of curvature R is required. At this time, making the distances between the
0.9≦β−α/sin{arctan[α/(β−1)]}≦1・・・(式3) 0.9 ≦ β−α / sin {arctan [α / (β−1)]} ≦ 1 (Formula 3)
したがって、この(式3)を満たすようにツェナーダイオード20Eの端面20aの曲率半径Rを設計することで、各エミッタ130とツェナーダイオード20Eとの間の距離をほぼ均一にすることができる。例えば、図13Bに示すように、α=0.5の場合は、β≧2.2となるように、また、α=1の場合は、β≧6となるように、また、α
1.5の場合は、β≧13となるように設計すればよい。
Therefore, by designing the radius of curvature R of the
In the case of 1.5, the design should be such that β ≧ 13.
ここで、本変形例では、実施の形態1と同様に、5本のエミッタ130のエミッタ間隔は200μmであるので、a=400μmとなる。このとき、仮にc=600μmにすると、α=c/a=1.5となるので、β≧13を満たすとよい。つまり、β=R/c≧13より、R≧13×r=13×600μ=7800μmとなる。
Here, in this modified example, as in the first embodiment, the emitter spacing of the five
そこで、本変形例では、曲率半径R=1cm(10,000μm)の端面20aを有するツェナーダイオード20Eを作製した。なお、円弧状の端面20aは、ウェハから素子分離して個片化した後に、例えば、素子の端面に集束イオンビーム加工を施すことで作製することができる。
Therefore, in this modification, a
なお、本変形例に係る半導体レーザ装置2Eと図6に示される半導体レーザ装置2とは、ツェナーダイオード20の形状は同様の構成である。
The
(実施の形態2の変形例6)
次に、実施の形態2の変形例6に係る半導体レーザ装置2Fについて、図14を用いて説明する。図14は、実施の形態2の変形例6に係る半導体レーザ装置2Fの主要部の構成を示す斜視図である。
(
Next, a
図14に示すように、本変形例に係る半導体レーザ装置2Fでは、図9に示される変形例2に係る半導体レーザ装置2Bと同様に、1つのツェナーダイオード20Fが半導体レーザアレイ素子10の後方に配置されている。
As shown in FIG. 14, in the
本変形例に係る半導体レーザ装置2Fと図9に示される変形例2に係る半導体レーザ装置2Bとは、ツェナーダイオードの形状が異なる。
The
具体的には、本変形例におけるツェナーダイオード20Fは、長尺状であり、半導体レーザアレイ素子10の前方と直交する方向を横方向とすると、ツェナーダイオード20Fの横方向の長さが、半導体レーザアレイ素子10の横方向の長さよりも長くなっている。つまり、ツェナーダイオード20Fの素子幅は、半導体レーザアレイ素子10の素子幅よりも長くなっている。つまり、半導体レーザアレイ素子10の横方向の長さ(素子幅)をW1とし、ツェナーダイオード20Fの横方向の長さ(素子幅)をW2とすると、W1≦W2の関係式を満たしている。本変形例では、実施の形態1と同様に、半導体レーザアレイ素子10の横方向の長さW1が1200μmであるので、ツェナーダイオード20Fの横方向の長さW2は1500μmとした。
Specifically, the
また、ツェナーダイオード20Fは、ツェナーダイオード20Fの素子幅方向(横方向)の両端部の各々が、半導体レーザアレイ素子10の素子幅方向(横方向)の両端部の各々からはみ出すように配置されている。
Further, the
このように、本変形例に係る半導体レーザ装置2Fによれば、ツェナーダイオード20Fの横方向の長さが半導体レーザアレイ素子10の横方向の長さよりも長くなっているので、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130とツェナーダイオード20Fとの間の斜め方向の抵抗成分の違いを抑制することができる。これにより、各エミッタ130について、各エミッタ130とツェナーダイオード20Fとの間の抵抗成分を均一化できるので、半導体レーザ装置2F全体の耐サージ性を向上させることができる。
Thus, according to the
なお、本変形例に係る半導体レーザ装置2Fと図6に示される半導体レーザ装置2とは、ツェナーダイオード20の形状は同様の構成である。
The
(実施の形態2の変形例7)
次に、実施の形態2の変形例7に係る半導体レーザ装置2Gについて、図15を用いて説明する。図15は、実施の形態2の変形例7に係る半導体レーザ装置2Gの主要部の構成を示す斜視図である。
(Modification 7 of Embodiment 2)
Next, a
図15に示すように、本変形例に係る半導体レーザ装置2Gでは、図9に示される変形例2に係る半導体レーザ装置2Bと同様に、1つのツェナーダイオード20Gが半導体レーザアレイ素子10の後方に配置されている。
As shown in FIG. 15, in the
本変形例に係る半導体レーザ装置2Gと図9に示される変形例2に係る半導体レーザ装置2Bとは、ツェナーダイオードと半導体レーザアレイ素子10との距離が異なる。
The distance between the Zener diode and the semiconductor
具体的には、本変形例に係る半導体レーザ装置2Gでは、図9に示される変形例2に係る半導体レーザ装置2Bと比べて、ツェナーダイオード20Gと半導体レーザアレイ素子10との距離を縮めている。この場合、図15に示すように、ツェナーダイオード20Gと半導体レーザアレイ素子10とを近接させて配置してもよいし、あるいは、ツェナーダイオード20Gと半導体レーザアレイ素子10とを密着させて配置してもよい。
Specifically, in the
このようにすることで、半導体レーザアレイ素子10の各エミッタ130とツェナーダイオード20Gとの間の斜め方向の抵抗成分の違いを抑制することができる。これにより、各エミッタ130について、各エミッタ130とツェナーダイオード20Gとの間の抵抗成分を均一化することができるので、半導体レーザ装置2G全体の耐サージ性を向上させることができる。
By doing in this way, the difference of the resistance component of the diagonal direction between each
なお、本変形例における半導体レーザ装置20Gは、図9に示される変形例2に係る半導体レーザ装置2Bに対して、ツェナーダイオード20Gと半導体レーザアレイ素子10との距離が異なるだけではなく、ツェナーダイオード20Gの形状も異なる。具体的には、ツェナーダイオード20Gの素子幅を半導体レーザアレイ素子10の素子幅と略同一にしている。ツェナーダイオード20Gの素子幅は、半導体レーザアレイ素子10の素子幅と同一でなくてもよい。
The
また、本変形例では、ツェナーダイオード20Gと半導体レーザアレイ素子10とを近接又は密着させている。この場合、半導体レーザアレイ素子10の第2端面(後端面)からレーザ光が漏れてツェナーダイオード20Gに入射すると、ツェナーダイオード20Gが誤動作するおそれがある。また、ツェナーダイオード20G内に吸収されたレーザ光によって電子・正孔対が形成されて電流が流れることがあるが、この電流は無効電流である。つまり、ツェナーダイオード20Gにレーザ光が吸収されることは、半導体レーザアレイ素子10の効率が下がることと等価である。
In the present modification, the
このため、図16Aに示すように、ツェナーダイオード20Gの半導体レーザアレイ素子10側の側面には、レーザ光の入射を抑制する光入射防止膜21を形成するとよい。光入射防止膜21としては、アルミナ(Al2O3)とアモルファスシリコンとを光学長λ/4で2ペア積層した干渉膜からなる高反射膜(反射率>90%)を用いることができる。なお、λは、半導体レーザアレイ素子10の中心波長である。
For this reason, as shown in FIG. 16A, a light
なお、ツェナーダイオード20Gと半導体レーザアレイ素子10とを密着させる場合は、リーク電流を抑制するために、光入射防止膜21は絶縁性を有するとよい。この場合、光入射防止膜21として、例えばアルミナ(Al2O3)と酸化チタン(TiO2)との多層膜を用いてもよい。
In the case where the
また、半導体レーザアレイ素子10の発光点となるエミッタ130の高さがツェナーダイオード20Gの上面の高さより高い場合には、ツェナーダイオード20Gの上面に照射されるレーザ光が多くなる。そこで、図16Bに示すように、光入射防止膜21は、ツェナーダイオード20Gの上面に形成しておくとよい。
When the height of the
また、光入射防止膜21は、ツェナーダイオード20Gの上面及び端面(側面)のいずれか一方ではなく、ツェナーダイオード20Gの上面及び端面の両方に形成されていてもよい。この場合、ツェナーダイオード20Gの半導体レーザアレイ素子10に対向する端面だけではなく、この端面とは反対側の端面にも形成してもよい。このように、ツェナーダイオード20Gの表面に光入射防止膜21を形成することで、ツェナーダイオード20Gに入射するレーザ光をより効果的に遮断することができる。
Further, the light
このように形成される光入射防止膜21については、本変形例に限らず、実施の形態1及び実施の形態2の他の変形例にも適用してもよい。これにより、ツェナーダイオードに入射するレーザ光をより効果的に遮断することができ、ツェナーダイオードの誤動作を抑制することができる。
The light
なお、本変形例に係る半導体レーザ装置2Gと図6に示される半導体レーザ装置2とは、ツェナーダイオード20の位置及び形状は同様の構成である。
Note that the position and shape of the
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係るプロジェクタ200について、図17を用いて説明する。図17は、実施の形態3に係るプロジェクタ200の模式図である。
(Embodiment 3)
Next,
図17に示すように、プロジェクタ200は、半導体レーザ装置を用いた画像表示装置の一例である。本実施の形態におけるプロジェクタ200では、光源として、例えば、赤色のレーザ光を出射する半導体レーザ装置201R、青色のレーザ光を出射する半導体レーザ装置201G及び緑色のレーザ光を出射する半導体レーザ装置201Bが用いられる。また、半導体レーザ装置201R、半導体レーザ装置201G及び半導体レーザ装置201Bとしては、例えば、上記実施の形態1又は2における半導体レーザ装置が用いられる。
As shown in FIG. 17, the
プロジェクタ200は、レンズ210R、レンズ210G及びレンズ210Bと、ミラー220R、ダイクロイックミラー220G及びダイクロイックミラー220Bと、空間変調素子230と、投射レンズ240とを備える。
The
レンズ210R、レンズ210G及びレンズ210Bは、例えばコリメートレンズであり、それぞれ、半導体レーザ装置201R、半導体レーザ装置201G及び半導体レーザ装置201Bの前方に配置される。
The
ミラー220Rは、半導体レーザ装置201Rから出射した赤色のレーザ光を反射する。ダイクロイックミラー220Gは、半導体レーザ装置201Gから出射した緑色のレーザ光を反射し、かつ、半導体レーザ装置201Rから出射した赤色のレーザ光を透過する。ダイクロイックミラー220Bは、半導体レーザ装置201Bから出射した青色のレーザ光を反射し、かつ、半導体レーザ装置201Rから出射した赤色のレーザ光を透過するとともに半導体レーザ装置201Bから出射した青色のレーザ光を透過する。
The
空間変調素子230は、プロジェクタ200に入力される入力画像信号にしたがって、半導体レーザ装置201Rからの赤色のレーザ光、半導体レーザ装置201Gからの緑色のレーザ光及び半導体レーザ装置201Bからの青色のレーザ光を用いて、赤色画像、緑色画像及び青色画像を形成する。空間変調素子230としては、例えば液晶パネル又はMEMS(マイクロエレクトリックメカニカルシステム)を用いたDMD(デジタルミラーデバイス)等を用いることができる。
The
投射レンズ240は、空間変調素子230で形成された画像をスクリーン250に投影する。
The
このように構成されたプロジェクタ200では、半導体レーザ装置201R、半導体レーザ装置201G及び半導体レーザ装置201Bから出射したレーザ光は、レンズ210R、レンズ210G及びレンズ210Bでほぼ平行光にされた後、ミラー220R、ダイクロイックミラー220G及びダイクロイックミラー220Bに入射する。
In the
ミラー220Rは、半導体レーザ装置201Rから出射した赤色のレーザ光を45°方向に反射する。ダイクロイックミラー220Gは、ミラー220Rで反射された半導体レーザ装置201Rからの赤色のレーザ光を透過するとともに、半導体レーザ装置201Gから出射した緑色のレーザ光を45°方向に反射する。ダイクロイックミラー220Bは、ミラー220Rで反射された半導体レーザ装置201Rからの赤色のレーザ光及びダイクロイックミラー220Gで反射された半導体レーザ装置201Gからの緑色のレーザ光を透過するとともに、半導体レーザ装置201Bから出射した青色のレーザ光を45°方向に反射する。
The
ミラー220R、ダイクロイックミラー220G及びダイクロイックミラー220Bによって反射した、赤色、緑色及び青色のレーザ光は、時分割(例えば120Hz周期で赤→緑→青が順次切り替わる)で空間変調素子230に入射する。この場合、空間変調素子230では、赤色のレーザ光が入射されたときは赤色用の画像を表示し、緑色のレーザ光が入射されたときは緑色用の画像を表示し、青色のレーザ光が入射されたときは青色用の画像を表示する。
The red, green, and blue laser beams reflected by the
このように、空間変調素子230によって空間変調を受けた赤色、緑色及び青色のレーザ光は、赤色画像、緑色画像及び青色画像となって、投射レンズ240を通して、スクリーン250に投影される。この場合、時分割でスクリーン250に投影された赤色画像、緑色画像及び青色画像の各々は、単色であるが、高速に切り替わるため、人間の目には、これの画像が混ざった色の画像、すなわちカラー画像として認識される。
As described above, the red, green, and blue laser lights that have undergone spatial modulation by the
以上、本実施の形態におけるプロジェクタ200では、半導体レーザ装置201R、半導体レーザ装置201G及び半導体レーザ装置201Bとして、上記実施の形態1〜5における半導体レーザアレイ素子又は半導体レーザ装置が用いられている。つまり、スペックル雑音を目立たせることなく、かつ、色純度を低下することなく、複数のレーザ光を出射することができる半導体レーザ装置が用いられている。
As described above, in the
これにより、スクリーン250の中央部ではスペックル雑音が発生しない。また、仮にレーザ光が干渉してスペックル雑音が発生しても、スクリーン250の中央部から離れた位置で発生する。したがって、スクリーン250に投影された画像を見る人にとって、スペックル雑音が感じにくい。しかも、色純度が高くなるので、スクリーン250に投影された画像の鮮やかさを劣化させることもない。
Thereby, speckle noise does not occur at the center of the
(変形例)
以上、本開示に係る半導体レーザ装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Modification)
Although the semiconductor laser device according to the present disclosure has been described based on the embodiments, the present disclosure is not limited to the above embodiments.
例えば、上記実施の形態1及び2では、1つの半導体レーザアレイ素子に複数の発光部(エミッタ)が形成されたモノリシックの半導体レーザ素子を用いることで、マルチエミッタ型の半導体レーザ装置を構成したが、図18に示すように、1つの半導体レーザアレイ素子に1つの発光部(エミッタ)が形成された半導体レーザ素子10Aを複数用いてハイブリッド構造とすることで、マルチエミッタ型の半導体レーザ装置1Aを構成してもよい。つまり、複数の半導体レーザ素子10Aによって構成されたマルチチップアレイとしてもよい。このようなマルチチップアレイを用いる場合、各半導体レーザ素子を別々の半導体組成で作製することで、各半導体レーザ素子を異なる波長で発振させることができる。例えば、プロジェクタ用赤色光源の場合、5つの半導体レーザ素子の発振波長を、656nm、658nm、660nm、662nm、664nmにすることで、5つの半導体レーザ素子の発振波長を全て660nmにする場合と比べて、スペクトルの幅を広げることができ、干渉性を低下させることができる。この結果、スペックルノイズの発生を抑制することができ、良好な映像を得ることができる。そして、このようなマルチチップアレイの半導体レーザ装置1Aにおいても、複数の半導体レーザ素子10Aが実装されたサブマウント40にツェナーダイオード20を実装することで、耐サージ性を向上させることができる。
For example, in the first and second embodiments, a multi-emitter semiconductor laser device is configured by using a monolithic semiconductor laser element in which a plurality of light emitting portions (emitters) are formed in one semiconductor laser array element. As shown in FIG. 18, a multi-emitter
また、上記実施の形態1及び2では、赤色のレーザ光を出射する半導体レーザアレイ素子10を用いたが、上記実施の形態1及び2において、青色のレーザ光を出射する半導体レーザアレイ素子を用いてもよい。青色のレーザ光を出射する半導体レーザアレイ素子は、例えば、基板120としてGaN基板を用いて、レーザアレイ部110をAlxGayIn1−x−yN(但し、0≦x,y≦1、0≦x+y≦1である。)で表されるIII族窒化物半導体からなる半導体材料によって構成すればよい。具体的には、基板120としてn型GaN基板を用い、第1クラッド層111としてn−Al0.2Ga0.8Nを用い、第1ガイド層112としてu−GaNを用い、活性層113としてu−In0.18Ga0.82Nを用い、第2ガイド層114としてu−GaNを用い、第2クラッド層115としてp−Al0.2Ga0.8Nを用い、コンタクト層116としてp−GaNを用いることができる。
In the first and second embodiments, the semiconductor
また、上記実施の形態1及び2において、緑色のレーザ光を出射する半導体レーザアレイ素子を用いてもよい。緑色のレーザ光を出射する半導体レーザアレイ素子は、例えば、基板120としてGaN基板を用いて、レーザアレイ部110をAlxGayIn1−x−yN(但し、0≦x,y≦1、0≦x+y≦1である。)で表されるIII族窒化物半導体からなる半導体材料によって構成すればよい。具体的には、基板120としてn型GaN基板を用い、第1クラッド層111としてn−Al0.2Ga0.8Nを用い、第1ガイド層112としてu−GaNを用い、活性層113としてu−In0.3Ga0.7Nを用い、第2ガイド層114としてu−GaNを用い、第2クラッド層115としてp−Al0.2Ga0.8Nを用い、コンタクト層116としてp−GaNを用いることができる。
In the first and second embodiments, a semiconductor laser array element that emits green laser light may be used. A semiconductor laser array element that emits green laser light uses, for example, a GaN substrate as the
また、上記実施の形態1及び2では、リッジ部140を有するリッジ導波路型構造を有する半導体レーザアレイ素子10を用いたが、これに限らない。
In the first and second embodiments, the semiconductor
具体的には、図19に示すように、リッジ部が形成されていない半導体レーザアレイ素子10Bであってもよい。半導体レーザアレイ素子10Bでは、分割された第1電極151a及び151のみでエミッタ130を形成している。このように構成される半導体レーザアレイ素子10Bは、エミッタ130の水平方向の屈折率差が、電流注入による利得によって生じる屈折率虚部の差で与えられるので、利得導波型と称される。利得導波型の半導体レーザアレイ素子は、屈折率導波型の半導体レーザアレイ素子に比べて、構造が簡単で、レーザアレイ部110を低コストで作製することができる。
Specifically, as shown in FIG. 19, a semiconductor
また、リッジ部が形成されていない半導体レーザアレイ素子の他の例としては、図20に示される構造の半導体レーザアレイ素子10Cであってもよい。半導体レーザアレイ素子10Cでは、第2クラッド層115を分割した後に、隣り合う第2クラッド層115の間に埋め込み層117を形成している。埋め込み層117は、第2クラッド層115とは異なる導電型で、かつ、第2クラッド層115よりも低い屈折率を有する。なお、コンタクト層116は、第2クラッド層115及び埋め込み層117にわたって第2クラッド層115及び埋め込み層117の全面に形成される。また、第1電極151もコンタクト層116の全面に形成される。第2クラッド層115(例えばp型半導体層)と埋め込み層117(例えばn型半導体層)との導電型が異なることにより、動作状態では、pn接合に逆バイアスが印加され、埋め込み層117には電流は流れず、注入電流は、第2クラッド層115のみに狭窄される。これにより、活性層113で発生した光は、基板水平方向においては、第2クラッド層115と埋め込み層117との屈折率差によって閉じ込められる。つまり、本変形例における半導体レーザアレイ素子10Cは、上記実施の形態1における半導体レーザアレイ素子10と同様に、屈折率導波型である。このように構成される半導体レーザアレイ素子10Cは、コンタクト層116と第1電極151との接触面積が大きいため、低コンタクト抵抗(言い換えれば低電圧動作)が可能になる。
As another example of the semiconductor laser array element in which the ridge portion is not formed, the semiconductor
なお、図20に示される本変形例の半導体レーザアレイ素子10Cにおいて、埋め込み層117としては、実施の形態1の赤色のレーザ光を発する半導体レーザアレイ素子に適用する場合は、n−(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pとすることができる。また、青色のレーザ光を発する半導体レーザアレイ素子に適用する場合、及び、緑色のレーザ光を発する半導体レーザアレイ素子に適用する場合、埋め込み層117は、n−GaNとすることができる。
In the semiconductor
また、リッジ部が形成されていない半導体レーザアレイ素子として、図19及び図20に示される半導体レーザアレイ素子10B及び10Cを例示したが、リッジ部が形成されていない半導体レーザアレイ素子は、これら以外に、垂直共振器型面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)等であってもよい。
Further, the semiconductor
また、上記実施の形態1及び2において、リッジ部140の数は5つとしたが、これに限らない。例えば、リッジ部140の数は、6つ以上あってもよい。つまり、エミッタ130の数も5つに限らない。例えば、リッジ部140及びエミッタ130の数は、20個であってもよい。これにより、1Wを大きく超える高出力(例えば100W級)の半導体レーザアレイ素子を実現することができる。
In the first and second embodiments, the number of the
また、上記実施の形態3では、上記実施の形態1及び2における半導体レーザ装置をプロジェクタの光源に用いる場合を例示したが、上記実施の形態1及び2における半導体レーザ装置は、プロジェクタの光源に限らず、他の機器の光源に用いてもよい。例えば、レーザ加工装置の光源に用いることができる。 In the third embodiment, the case where the semiconductor laser device in the first and second embodiments is used as the light source of the projector is exemplified. However, the semiconductor laser device in the first and second embodiments is limited to the light source of the projector. Instead, you may use for the light source of another apparatus. For example, it can be used as a light source of a laser processing apparatus.
また、上記実施の形態1及び2に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態1及び2における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, the configurations and functions in each of the first and second embodiments can be arbitrarily set without departing from the gist of the present disclosure, and the modes obtained by making various modifications conceived by those skilled in the art with respect to the first and second embodiments. A form realized by combination is also included in the present disclosure.
本開示に係る半導体レーザ装置は、プロジェクタ等の画像表示装置又はレーザ加工装置等の種々の機器の光源として利用することができ、特に、比較的に高い光出力を必要とする機器の光源として有用である。 The semiconductor laser device according to the present disclosure can be used as a light source of various devices such as an image display device such as a projector or a laser processing device, and is particularly useful as a light source of a device that requires a relatively high light output. It is.
1、1A、2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、201R、201G、201B 半導体レーザ装置
10、10B、10C 半導体レーザアレイ素子
10a 第1端面
10b 第2端面
10A 半導体レーザ素子
20、20E、20F、20G ツェナーダイオード
20E ツェナーダイオード
20a 端面
21 光入射防止膜
30、30D 表面電極
40 サブマウント
50 ヒートシンクブロック
50A 金属ブロック
60 パッケージ台
61a、61b リードピン
62 低融点ガラス
70 キャップ
71 窓ガラス
81、82、83 ワイヤ
110 レーザアレイ部
111 第1クラッド層
112 第1ガイド層
113 活性層
114 第2ガイド層
115 第2クラッド層
116 コンタクト層
117 埋め込み層
120 基板
130 エミッタ
140 リッジ部
151、151a 第1電極
152 第2電極
160 絶縁層
200 プロジェクタ
210R、210G、210B レンズ
220R ミラー
220G、220B ダイクロイックミラー
230 空間変調素子
240 投射レンズ
250 スクリーン
1, 1A, 2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G, 201R, 201G, 201B
Claims (12)
前記基台の上方に配置され、レーザ光を出射する複数の発光部を有するレーザ素子部と、
前記基台の上方に配置され、前記レーザ素子部と電気的に接続されたツェナーダイオードと、を備える
半導体レーザ装置。 The base,
A laser element unit disposed above the base and having a plurality of light emitting units for emitting laser light;
A Zener diode disposed above the base and electrically connected to the laser element unit. A semiconductor laser device.
前記レーザ素子部と前記ツェナーダイオードとは、前記表面電極を介して並列接続されている
請求項1記載の半導体レーザ装置。 Furthermore, a surface electrode formed on the upper surface of the base,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the laser element section and the Zener diode are connected in parallel via the surface electrode.
前記ツェナーダイオードは、前記レーザ素子部の前記側方に配置されている
請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。 When the emission direction of the laser beam emitted from the laser element portion is the front, and the direction orthogonal to the front is the side,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the Zener diode is disposed on the side of the laser element unit.
請求項3記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the Zener diode is disposed on both sides of the side of the laser element portion.
前記ツェナーダイオードは、前記レーザ素子部の前記後方に配置されている
請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。 When the emission direction of the laser light emitted from the laser element portion is the front and the direction opposite to the front is the rear,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the Zener diode is disposed behind the laser element unit.
請求項5記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 5, wherein an end surface of the Zener diode on the laser element portion side is arcuate.
請求項5記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 5, wherein a length of the Zener diode in a direction orthogonal to the front is longer than a direction orthogonal to the front of the laser element unit.
前記ツェナーダイオードは、分離された複数の前記表面電極に応じて複数配置されている
請求項2記載の半導体レーザ装置。 The surface electrode is electrically separated into a plurality corresponding to each of the plurality of light emitting portions or corresponding to some of the plurality of light emitting portions,
The semiconductor laser device according to claim 2, wherein a plurality of the Zener diodes are arranged according to the plurality of separated surface electrodes.
請求項1〜8の何れか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the laser element unit and the Zener diode are connected in parallel by a metal block disposed on the side opposite to the base.
請求項1〜9の何れか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the laser element unit is a semiconductor laser array element having the plurality of light emitting units on the same substrate.
請求項1〜9の何れか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the laser element unit is configured by a plurality of semiconductor laser elements.
請求項1〜11の何れか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the laser element unit and the Zener diode are housed in one package.
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