JP2022089985A - Semiconductor laser device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor laser device with a high coherence reduction effect inexpensively and easily.
SOLUTION: A semiconductor laser device comprises: a plate-like semiconductor laser chip 5 on which a plurality of light-emitting regions extending in a light travelling direction are arranged at an interval in a direction perpendicular to the travelling direction; a submount 3 bonded with the semiconductor laser chip 5; and a heat sink 2 bonded with a surface of the submount 3 opposite to a surface bonded with the semiconductor laser chip 5. A heat resistance of a heat transfer path connecting between each of the plurality of light-emitting regions and the heat sink 2 monotonously decreases or monotonously increases as it goes from one end side toward the other end side in the arrangement direction of the plurality of light-emitting regions.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

本願は、半導体レーザ装置に関するものである。 The present application relates to a semiconductor laser device.

プロジェクタ装置、プロジェクションテレビなどのカラー画像を表示する装置では、光源としてR(赤)、G(緑)、B(青)の3つの色の光源が必要とされる。この光源として、発光効率の高い半導体レーザ装置を用いる場合がある。レーザ光は、その単色性から、再現色域が広くなる特長を有しているが、位相が揃っているため、コヒーレンスが高く、投写面での斑点模様の出現、いわゆるスペックルノイズの原因となることがある。 In a device for displaying a color image such as a projector device and a projection television, a light source having three colors of R (red), G (green), and B (blue) is required as a light source. As this light source, a semiconductor laser device having high luminous efficiency may be used. Laser light has the feature of widening the reproduction color gamut due to its monochromaticity, but because it has the same phase, it has high coherence and causes the appearance of speckle patterns on the projection surface, so-called speckle noise. May become.

コヒーレンスの低減には、肉眼では同色と認識できる程度に波長の異なるレーザ光を同時に発生させることが考えられる。そこで、1つの基板上に、仕様の異なる複数の活性層を形成し、波長の異なるレーザ光を発生させる半導体レーザ装置(例えば、特許文献1、2参照。)の技術を応用することが考えられる。しかし、性質の異なる複数の活性層を形成するためには、素子形成プロセスの複雑化が伴い、コスト上昇および歩留まりの悪化が懸念される。 In order to reduce coherence, it is conceivable to simultaneously generate laser beams having different wavelengths so that they can be recognized by the naked eye as having the same color. Therefore, it is conceivable to apply the technique of a semiconductor laser device (see, for example, Patent Documents 1 and 2) in which a plurality of active layers having different specifications are formed on one substrate to generate laser light having different wavelengths. .. However, in order to form a plurality of active layers having different properties, the element forming process becomes complicated, and there is a concern that the cost increases and the yield deteriorates.

それに対して、同仕様の活性層を配列し、配列方向の中央側の活性層に接する部分よりも、両端側の活性層が接する部分の方に熱伝導率が高い材質を用いたヒートシンクを有する半導体レーザ装置が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。この構成では、素子形成プロセスの複雑化を伴うことがなく、動作時に、中央側の活性層と両端側の活性層との間で温度差が生じるため、中央側の活性層と両端側の活性層とで、波長の異なるレーザ光を発生させることができる。 On the other hand, the active layers of the same specifications are arranged, and a heat sink using a material having a higher thermal conductivity is provided in the portion in contact with the active layers on both ends than in the portion in contact with the active layer on the central side in the arrangement direction. A semiconductor laser device has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In this configuration, the element forming process is not complicated, and a temperature difference occurs between the active layer on the central side and the active layer on both ends during operation. Therefore, the active layer on the central side and the activity on both ends are active. Laser light having different wavelengths can be generated between the layers.

特開2004-47096号公報(段落0025~0034、図3~図6)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-47096 (paragraphs 0025 to 0034, FIGS. 3 to 6) 特開2007-95736号公報(段落0026~0037、図1~図4)JP-A-2007-95736 (paragraphs 0026 to 0037, FIGS. 1 to 4) 再公表特許WO2015/063973(段落0020~0030、図3~図5)Republished patent WO2015 / 063973 (paragraphs 0020 to 0030, FIGS. 3 to 5)

しかしながら、熱伝導率の異なる材質を合わせて部材を形成することはコスト増を招くことになる。あるいは、熱伝導率の異なる材質で安価に部材を形成できた場合でも、中央側と両端側との間で、熱伝導率が異なるように構成すると、中央から同じ距離にある活性層は、同じ温度になり、同じ波長のレーザ光を発生させることになる。つまり、複数の活性層のうちの一部は、同じ波長のレーザ光を発生させることになり、コヒーレンスの低減効果が低かった。 However, forming a member by combining materials having different thermal conductivity leads to an increase in cost. Alternatively, even if the members can be inexpensively formed of materials having different thermal conductivity, if the thermal conductivity is configured to be different between the center side and both end sides, the active layers at the same distance from the center are the same. It becomes the temperature and generates laser light of the same wavelength. That is, a part of the plurality of active layers generates laser light having the same wavelength, and the effect of reducing coherence is low.

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、安価かつ容易に、コヒーレンス低減効果の高い半導体レーザ装置を得ることを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and an object thereof is to obtain a semiconductor laser device having a high coherence reducing effect inexpensively and easily.

本願に開示される半導体レーザ装置は、光の進行方向に沿って延在する複数の発光領域が、前記進行方向に垂直な方向に間隔をあけて配列された板状の半導体レーザチップと、前記半導体レーザチップに接合されたサブマウントと、前記サブマウントの前記半導体レーザチップが接合された面の反対側の面に接合されたヒートシンクと、を備え、前記複数の発光領域のそれぞれと前記ヒートシンクを結ぶ伝熱経路の熱抵抗が、前記複数の発光領域の配列方向における一端側から他端側に向かうにつれ、単調減少または単調増加していることを特徴とする。 The semiconductor laser apparatus disclosed in the present application includes a plate-shaped semiconductor laser chip in which a plurality of light emitting regions extending along the traveling direction of light are arranged at intervals in a direction perpendicular to the traveling direction. A submount bonded to a semiconductor laser chip and a heat sink bonded to a surface of the submount opposite to the surface to which the semiconductor laser chip is bonded are provided, and each of the plurality of light emitting regions and the heat sink are provided. It is characterized in that the heat resistance of the heat transfer path to be connected is monotonically decreased or monotonically increased from one end side to the other end side in the arrangement direction of the plurality of light emitting regions.

本願に開示される半導体レーザ装置によれば、配列方向に沿って、発光領域ごとの温度が変化するため、安価かつ容易に、コヒーレンス低減効果の高い半導体レーザ装置を得ることができる。 According to the semiconductor laser device disclosed in the present application, since the temperature of each light emitting region changes along the arrangement direction, a semiconductor laser device having a high coherence reducing effect can be easily obtained inexpensively.

図1A~図1Cは、それぞれ、実施の形態1にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図と、半導体レーザチップの光進行方向に垂直な断面図とサブマウントへの対向面内の処理領域を示す平面図である。1A to 1C are a cross-sectional view perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus according to the first embodiment, a sectional view perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser chip, and in the plane facing the submount, respectively. It is a top view which shows the processing area. 図2Aと図2Bは、それぞれ、実施の形態1の変形例にかかる半導体レーザ装置を構成する半導体レーザチップの光進行方向に垂直な断面図と、サブマウントへの対向面内の処理領域を示す平面図である。2A and 2B show a cross-sectional view perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser chip constituting the semiconductor laser apparatus according to the modification of the first embodiment, and a processing region in the surface facing the submount, respectively. It is a plan view. 図3A~図3Cは、それぞれ、実施の形態2にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図と、サブマウントの半導体レーザチップへの対向面内の処理領域を示す平面図と光進行方向に垂直な断面図である。3A to 3C are a cross-sectional view perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus according to the second embodiment, a plan view showing a processing region in a plane facing the semiconductor laser chip of the submount, and optical traveling, respectively. It is a cross-sectional view perpendicular to a direction. 図4Aと図4Bは、それぞれ、実施の形態2の変形例にかかる半導体レーザ装置を構成するサブマウントの半導体レーザチップへの対向面内の処理領域を示す平面図と光進行方向に垂直な断面図である。4A and 4B are a plan view showing a processing region in a plane facing the semiconductor laser chip of the submount constituting the semiconductor laser apparatus according to the modification of the second embodiment and a cross section perpendicular to the optical traveling direction, respectively. It is a figure. 実施の形態3にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing which is perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態3の変形例にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing which is perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus which concerns on the modification of Embodiment 3. FIG. 実施の形態4にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing which is perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施の形態5にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing which is perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus which concerns on Embodiment 5. FIG. 実施の形態5の変形例にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing which is perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus which concerns on the modification of Embodiment 5. 実施の形態6にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing which is perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus which concerns on Embodiment 6. 図11Aと図11Bは、それぞれ、実施の形態7にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図と、サブマウントのヒートシンクへの対向面内の処理領域を示す平面図である。11A and 11B are a cross-sectional view perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus according to the seventh embodiment and a plan view showing a processing region in a surface facing the heat sink of the submount, respectively. 図12Aと図12Bは、それぞれ、実施の形態7の2つの変形例にかかる半導体レーザ装置を構成するサブマウントのヒートシンクへの対向面内の処理領域を示す平面図である。12A and 12B are plan views showing a processing region in a plane facing the heat sink of the submount constituting the semiconductor laser apparatus according to the two modifications of the seventh embodiment, respectively. 実施の形態8にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing which is perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser apparatus which concerns on Embodiment 8. FIG.

実施の形態1.
図1と図2は、実施の形態1にかかる半導体レーザ装置の構成について説明するためのものであり、図1は半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(図1A)と、半導体レーザチップの光進行方向に垂直な断面図(図1B)と、半導体レーザチップのサブマウントへの対向面に設けた、接合材が付着しないように、表面処理を施した処理領域を示す平面図(図1C)である。また、図2は変形例の説明として、図1Bに対応する半導体レーザチップの光進行方向に垂直な断面図(図2A)と、図1Cに対応する半導体レーザチップのサブマウントへの対向面に設けた、接合材が付着しないように、表面処理を施した処理領域を示す平面図(図2B)である。なお、以降の実施の形態も含め、図において、半導体レーザにおける光の進行方向をy方向、光進行方向に延びる複数の活性層が配列される配列方向をx方向、半導体層の積層方向をz方向として説明する。
Embodiment 1.
1 and 2 are for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the first embodiment, and FIG. 1 shows a cross-sectional view (FIG. 1A) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device and a semiconductor laser. A cross-sectional view (FIG. 1B) perpendicular to the optical traveling direction of the chip and a plan view (FIG. 1B) showing a surface-treated region provided on the surface facing the submount of the semiconductor laser chip so that the bonding material does not adhere. FIG. 1C). Further, FIG. 2 shows a cross-sectional view (FIG. 2A) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser chip corresponding to FIG. 1B and a surface facing the submount of the semiconductor laser chip corresponding to FIG. 1C as an explanation of a modification. FIG. 2B is a plan view (FIG. 2B) showing a treated area that has been surface-treated so that the provided bonding material does not adhere. In addition, in the figure including the following embodiments, the traveling direction of the light in the semiconductor laser is the y direction, the arrangement direction in which a plurality of active layers extending in the light traveling direction are arranged is the x direction, and the stacking direction of the semiconductor layers is z. Explained as a direction.

半導体レーザ装置1は、図1Aに示すように、半導体レーザチップ5の複数の活性層4a~4c(まとめて活性層群4と称する。)が形成されている上面電極52t側に、サブマウント3、ヒートシンク2を順次積層して構成したものである。 As shown in FIG. 1A, the semiconductor laser device 1 has a submount 3 on the upper surface electrode 52t side on which a plurality of active layers 4a to 4c (collectively referred to as active layer group 4) of the semiconductor laser chip 5 are formed. , The heat sink 2 is sequentially laminated and configured.

半導体レーザチップ5は、光進行方向(y方向)に沿って延在する半導体層(詳細は、省略)を積層した積層体51が、下面電極52bと上面電極52tに挟まれるように構成したものである。積層体51の最下面(下面電極52b側)には、例えば、(001)面を主面とするGaAs基板が配置され、そこを起点として、クラッド層、量子井戸を形成する活性層群4等が、結晶成長、あるいはエッチング等により、所定の形態をなすように形成されている。そこで、本願では、結晶成長の方向を基準とし、図中上方にある電極を下面電極52b、下方にある電極を上面電極52tと表すことにする。上面電極52t、および下面電極52bは、外部から電流を流すために、例えば、導電体であるAu、Ge、Zn、Pt、Ti等の金属で形成されている。さらに、その外側には、他部材との接合、あるいは表面保護のために、めっき層53t、53bが形成されている。なお、積層体51の光進行方向における両端面は、例えば、劈開により形成されている。 The semiconductor laser chip 5 is configured such that a laminated body 51 in which semiconductor layers extending along the optical traveling direction (y direction) are laminated (details are omitted) is sandwiched between the lower surface electrode 52b and the upper surface electrode 52t. Is. On the lowermost surface (lower surface electrode 52b side) of the laminated body 51, for example, a GaAs substrate having the (001) plane as the main surface is arranged, and the clad layer, the active layer group 4 and the like forming a quantum well are formed from the GaAs substrate. However, it is formed so as to form a predetermined form by crystal growth, etching, or the like. Therefore, in the present application, the upper electrode in the figure is referred to as the lower surface electrode 52b, and the lower electrode is referred to as the upper surface electrode 52t, with reference to the direction of crystal growth. The upper surface electrode 52t and the lower surface electrode 52b are made of, for example, a metal such as Au, Ge, Zn, Pt, or Ti, which are conductors, in order to allow an electric current to flow from the outside. Further, plating layers 53t and 53b are formed on the outside thereof for bonding with other members or for surface protection. Both end faces of the laminated body 51 in the light traveling direction are formed by cleavage, for example.

なお、結晶成長は、例えば、有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)があげられるが、それに限ることはなく、様々な方法で形成してよいことは言うまでもない。一方、活性層群4を構成する3つの活性層4a~4cは、それぞれ同じ仕様で光進行方向(y方向)に延びるストライプ状をなし、光進行方向(y方向)および積層体51の積層方向(z方向)に垂直な方向(x方向)において、等間隔に配置されている。各活性層4a~4cの、劈開による両端面間はストライプ状の共振器を構成し、上面電極52tと下面電極52bを介して電流注入されることで得られた発光は、共振器内で増幅され、レーザ発振に至る。そのため、各活性層4a~4cの領域は、ストライプ状発光領域とも称される発光領域となる。共振器長は150μmから300μmとされることが多いが、この範囲に限るものではない。 The crystal growth is, for example, an organic metal vapor deposition method (MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition), but the crystal growth is not limited to this, and it goes without saying that the crystal growth may be formed by various methods. On the other hand, the three active layers 4a to 4c constituting the active layer group 4 each have a striped shape extending in the light traveling direction (y direction) with the same specifications, and are in the light traveling direction (y direction) and the stacking direction of the laminated body 51. They are arranged at equal intervals in the direction (x direction) perpendicular to (z direction). A striped resonator is formed between both end faces of each active layer 4a to 4c due to cleavage, and the light emitted by injecting a current through the upper surface electrode 52t and the lower surface electrode 52b is amplified in the resonator. And leads to laser oscillation. Therefore, the regions of the active layers 4a to 4c are light emitting regions, which are also referred to as striped light emitting regions. The cavity length is often 150 μm to 300 μm, but is not limited to this range.

サブマウント3は、例えば、AlN(窒化アルミニウム)焼結体のような基材31の両面にメタライズ層32e、32cを形成した伝熱部材である。また、ヒートシンク2は、Cu(銅)またはAl(アルミニウム)などで形成された放熱部品である。そして、半導体レーザチップ5は、活性層群4が配置されている上面電極52t側がサブマウント3のメタライズ層32eに対向し、はんだなどの接合材6により、固定されている。サブマウント3は、半導体レーザチップ5との対向面3fe(図3)側に形成されたメタライズ層32eの反対側に形成されたメタライズ層32cがヒートシンク2に対向し、はんだなどの接合材7により、固定されている。 The submount 3 is a heat transfer member in which metallized layers 32e and 32c are formed on both surfaces of a base material 31 such as an AlN (aluminum nitride) sintered body. Further, the heat sink 2 is a heat dissipation component made of Cu (copper), Al (aluminum), or the like. The semiconductor laser chip 5 has the upper surface electrode 52t on which the active layer group 4 is arranged facing the metallized layer 32e of the submount 3 and is fixed by a bonding material 6 such as solder. In the submount 3, the metallized layer 32c formed on the opposite side of the metallized layer 32e formed on the facing surface 3fe (FIG. 3) side to the semiconductor laser chip 5 faces the heat sink 2, and the bonding material 7 such as solder is used. , Is fixed.

ここで、本実施の形態1においては、図1B、図1Cに示すように、半導体レーザチップ5のサブマウント3への対向面5ftの一部に、接合材6が付着しないように表面処理を施した処理領域R5tが形成されている。処理領域R5tは、各活性層4a~4cのそれぞれを対向面5ftに投影した領域P4a~P4cに対応して設定した。投影した領域は、活性層4a~4cそれぞれの直上の領域でもあり、処理領域R5tの設定対象である領域P4a~P4cは、活性層4a~4cのそれぞれとヒートシンク2との間を最短で結ぶ直線が通る領域である。 Here, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1B and 1C, surface treatment is performed so that the bonding material 6 does not adhere to a part of the surface 5ft facing the submount 3 of the semiconductor laser chip 5. The treated treatment area R5t is formed. The processing region R5t was set corresponding to the regions P4a to P4c in which each of the active layers 4a to 4c was projected onto the facing surface 5ft. The projected region is also a region directly above each of the active layers 4a to 4c, and the regions P4a to P4c to which the processing region R5t is set are straight lines connecting each of the active layers 4a to 4c and the heat sink 2 at the shortest distance. This is the area through which.

そのような領域P4a~P4bのうち、活性層4aに対応する領域P4aに対しては、進行方向における3か所に処理領域R5tを分散配置し、活性層4bに対応する領域P4bに対しては、進行方向における2か所に処理領域R5tを分散配置した。そして、活性層4cに対応する領域P4cに対しては、処理領域R5tを配置しなかった。つまり、処理領域R5tを設定した面積(または、光の進行方向における範囲)が、P4a>P4b>P4cの関係になるように処理領域R5tの配置を調整した。 Among such regions P4a to P4b, the treatment regions R5t are dispersedly arranged at three locations in the traveling direction for the region P4a corresponding to the active layer 4a, and the region P4b corresponding to the active layer 4b is dispersed. , The processing areas R5t were distributed and arranged at two places in the traveling direction. Then, the processing region R5t was not arranged for the region P4c corresponding to the active layer 4c. That is, the arrangement of the processing region R5t was adjusted so that the area (or the range in the traveling direction of the light) in which the processing region R5t was set had a relationship of P4a> P4b> P4c.

そして、接合材6として、例えばAuSn(金錫)はんだを用いた場合を想定し、めっき層53tの処理領域R5t以外の部分はAuめっきとし、処理領域R5t部分はNi(ニッケル)めっきで形成するようにした。このように、処理領域R5tを有する半導体レーザチップ5を、接合材6を用いてサブマウント3に接合すると、処理領域R5t以外の部分では、サブマウント3と対向面5ftとの間に接合材6が介在して、強固な伝熱経路が形成される。一方、AuSnはんだはNiに濡れないため、処理領域R5t部分では、対向面5ftと(硬化後の)接合材6との間には接合関係が形成されず、単に接しているだけの状態になる。場合によっては、処理領域R5t部分の中には、接合材6との間に隙間が発生している可能性もある。 Assuming that, for example, AuSn (gold tin) solder is used as the bonding material 6, the portion of the plating layer 53t other than the processing region R5t is formed by Au plating, and the treatment region R5t portion is formed by Ni (nickel) plating. I did it. As described above, when the semiconductor laser chip 5 having the processing region R5t is bonded to the submount 3 by using the bonding material 6, the bonding material 6 is formed between the submount 3 and the facing surface 5ft in the portion other than the processing region R5t. Intervenes to form a strong heat transfer path. On the other hand, since AuSn solder does not get wet with Ni, a bonding relationship is not formed between the facing surface 5ft and the bonding material 6 (after curing) in the processing region R5t portion, and the solder is merely in contact with each other. .. In some cases, there may be a gap between the treated area R5t and the bonding material 6.

このように構成した半導体レーザ装置1の動作について説明する。上面電極52tと下面電極52bを介して半導体レーザチップ5に電流注入すると、各活性層4a~4cの端面からレーザ光が出射される。このとき、活性層4a~4cでは、それぞれ熱が発生し、温度が上昇するが、温度上昇によって、ヒートシンク2との間に生じた温度差がドライビングフォースとなってヒートシンク2に放熱され、熱が奪われる(冷却される)。各活性層4a~4cで発生する熱量と、放熱で奪われる熱量が釣り合うまで、温度上昇は続き、釣り合うと、温度は一定になる。 The operation of the semiconductor laser device 1 configured in this way will be described. When a current is injected into the semiconductor laser chip 5 via the upper surface electrode 52t and the lower surface electrode 52b, laser light is emitted from the end faces of the active layers 4a to 4c. At this time, heat is generated in each of the active layers 4a to 4c and the temperature rises. However, due to the temperature rise, the temperature difference generated between the active layers 4a and 4c becomes a driving force and is dissipated to the heat sink 2, and the heat is dissipated. Deprived (cooled). The temperature rise continues until the amount of heat generated in each of the active layers 4a to 4c and the amount of heat taken away by heat dissipation are balanced, and when the amount is balanced, the temperature becomes constant.

このとき、活性層4a~4cのそれぞれからヒートシンク2に向けての放熱では、領域P4a~P4cを通り抜ける経路が、ヒートシンク2への最短経路となる。しかし、上述したように、処理領域R5tの配置によって、活性層4a、4b、4cは、それぞれ最短経路に位置する領域P4a、P4b、P4cにおける接合材6との接合面積が異なっている。処理領域R5tが配置された部分では、対向面5ftと接合材6との間での接合がないため、接合がある場合に比べて熱抵抗が高くなる。つまり、処理領域R5tは、各活性層4a~4cからヒートシンク2への伝熱経路を分断する分断領域として機能する。 At this time, in the heat dissipation from each of the active layers 4a to 4c toward the heat sink 2, the path passing through the regions P4a to P4c becomes the shortest path to the heat sink 2. However, as described above, depending on the arrangement of the treated region R5t, the active layers 4a, 4b, and 4c have different bonding areas with the bonding material 6 in the regions P4a, P4b, and P4c located in the shortest path, respectively. In the portion where the processing region R5t is arranged, since there is no bonding between the facing surface 5ft and the bonding material 6, the thermal resistance is higher than when there is bonding. That is, the processing region R5t functions as a division region that divides the heat transfer path from each of the active layers 4a to 4c to the heat sink 2.

もちろん、処理領域R5tの外側の、対向面5ftと接合材6との間での接合が形成されている部分を迂回する伝熱経路もあるが、その場合は経路長が長くなるため、やはり熱抵抗が高くなる。熱抵抗が高くなると、発生した熱量と放熱で奪われる熱量が釣り合うために必要な温度差が大きくなる。つまり、処理領域R5tを配置された面積が大きいほど、熱抵抗が高く(放熱性が低く)なり、高温になる。逆に言えば、処理領域R5tの配置される面積が小さく、熱抵抗が低い(放熱性が高い)ほど、温度を低く保つことができる。 Of course, there is also a heat transfer path that bypasses the portion where the joint is formed between the facing surface 5ft and the bonding material 6 outside the processing region R5t, but in that case, the path length becomes long, so that heat is also generated. The resistance increases. As the thermal resistance increases, the temperature difference required to balance the amount of heat generated and the amount of heat taken away by heat dissipation increases. That is, the larger the area where the processing region R5t is arranged, the higher the thermal resistance (lower the heat dissipation) and the higher the temperature. Conversely, the smaller the area where the processing region R5t is arranged and the lower the thermal resistance (higher heat dissipation), the lower the temperature can be kept.

処理領域R5tにより、対向面5ftと接合材6との接合が阻害されている面積は、大きい順に活性層4a、活性層4b、活性層4cとなり、放熱性の高い順は、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなる。そのため、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなり、活性層4aの温度が最も高くなる。半導体レーザでは、温度が上昇すると発振波長が長くなるという特徴がある。よって、活性層4a~4c毎に比較すると、波長の長い順は、活性層4a、活性層4b、活性層4cとなる。このようにして、活性層4a~4cのそれぞれから、異なる発振波長を得ることができ、効果的にコヒーレンスの低減が可能になる。 The area in which the bonding between the facing surface 5ft and the bonding material 6 is hindered by the treatment region R5t is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c in descending order, and the active layer 4c and the active layer are in descending order of heat dissipation. It becomes a layer 4b and an active layer 4a. Therefore, the temperature during operation is the active layer 4c <active layer 4b <active layer 4a, and the temperature of the active layer 4a is the highest. A semiconductor laser has a feature that the oscillation wavelength becomes longer as the temperature rises. Therefore, when compared for each active layer 4a to 4c, the order of the longest wavelength is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c. In this way, different oscillation wavelengths can be obtained from each of the active layers 4a to 4c, and coherence can be effectively reduced.

なお、処理領域R5tは、図1Cで示したような、領域P4a~P4c内に収まる配置に限る必要はない。例えば、図2A、図2Bに示す変形例のように、領域P4a~P4cの領域からはみ出してもよい。さらには、処理領域R5tは、領域P4a~P4cのそれぞれの中で分散されておらず、まとまって配置されていてもよい。あるいは、点状あるいは、まだら模様のように配置されていてもよい。その場合においても、領域P4a~P4cのそれぞれで、処理領域R5tが配置された面積が異なるようにすればよい。 The processing region R5t does not have to be limited to the arrangement within the regions P4a to P4c as shown in FIG. 1C. For example, as in the modified examples shown in FIGS. 2A and 2B, the regions may extend beyond the regions P4a to P4c. Further, the processing region R5t may not be dispersed in each of the regions P4a to P4c, but may be arranged together. Alternatively, they may be arranged in a dotted pattern or a mottled pattern. Even in that case, the area where the processing region R5t is arranged may be different in each of the regions P4a to P4c.

また、上記例では、接合材6として、AuSnはんだを用い、めっき層53tの処理領域R5t以外の部分はAuめっきとし、処理領域R5t部分はNiめっきで形成する例を示したが、これに限ることはない。例えば、処理領域R5tにAl(アルミニウム)等のはんだが付着しない金属膜、あるいはSi(シリコン)のような絶縁膜を設けてもよく、それ以外の領域をAuに代えてCu(銅)にしてもよい。 Further, in the above example, AuSn solder is used as the bonding material 6, the portion of the plating layer 53t other than the processing region R5t is formed by Au plating, and the treatment region R5t portion is formed by Ni plating. There is no such thing. For example, a metal film such as Al (aluminum) to which solder does not adhere or an insulating film such as Si (silicon) may be provided in the processing region R5t, and the other region may be Cu (copper) instead of Au. May be good.

さらには、接合材6として、例えば、エポキシ樹脂のようないわゆる樹脂系の接着剤を用いる場合、処理領域R5t以外の面粗度を処理領域R5tよりも粗くすることで、接合材6が付着しないようにしてもよい。なお、以降の実施形態においても、イメージしやすい「付着しない」、「接合性がない」、「濡れない」との表現を用いるが、実質的には、「付着性が低い」、「接合性が低い」、あるいは「濡れ性が低い」場合であっても、熱抵抗は増大する。したがって、以降の実施形態において、「付着しない」、「接合性がない」あるいは、「濡れない」との記載は、「付着性が低い」、「接合性が低い」、あるいは「濡れ性が低い」と読み替えてもよい。つまり、処理領域R5tでは、それ以外の部分と比べて、接合材6との付着性、接合性、あるいは濡れ性が低い材料、あるいは面状態となるならば、接合材6の種類、材料あるいは面の状態の組み合わせは任意とする。 Furthermore, when a so-called resin-based adhesive such as an epoxy resin is used as the bonding material 6, the surface roughness other than the treated area R5t is made coarser than that of the treated area R5t so that the bonding material 6 does not adhere. You may do so. In the following embodiments, the expressions "non-adhesive", "non-adhesive", and "non-wet" are used, which are easy to imagine, but practically, "low adhesiveness" and "adhesiveness" are used. Thermal resistance increases even when "low" or "low wettability". Therefore, in the following embodiments, the description of "non-adhesive", "non-adhesive" or "not wet" means "low adhesiveness", "low adhesiveness" or "low wettability". May be read as. That is, in the treated region R5t, if the material has lower adhesiveness, bondability, or wettability with the bonding material 6 than the other portions, or if it is in a surface state, the type, material, or surface of the bonding material 6 The combination of states is arbitrary.

実施の形態2.
上記実施の形態1においては、活性層ごとに動作時の温度を異ならせるために、半導体レーザチップのサブマウントとの対向面に、接合材が付着しない領域を設けた例について説明した。本実施の形態2においては、サブマウントの半導体レーザチップとの対向面に、接合材が付着しない領域を設けた例について説明する。図3A~図3Cは、実施の形態2にかかる半導体レーザ装置の構成について説明するためのものであり、図3Aは半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(図1A対応)、図3Bはサブマウントの半導体レーザチップへの対向面に設定した、接合材が付着しないように、表面処理を施した処理領域を示す平面図、図3Cはサブマウントの光進行方向に垂直な断面図である。また、図4は変形例の説明として、図3Bに対応するサブマウントの半導体レーザチップへの対向面に設定した、接合材が付着しないように、表面処理を施した処理領域を示す平面図(図4A)と、図3Cに対応するサブマウントの光進行方向に垂直な断面図である(図4B)である。
Embodiment 2.
In the first embodiment, an example in which a region where the bonding material does not adhere is provided on the surface facing the submount of the semiconductor laser chip in order to make the operating temperature different for each active layer has been described. In the second embodiment, an example in which a region where the bonding material does not adhere is provided on the surface of the submount facing the semiconductor laser chip will be described. 3A to 3C are for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the second embodiment, and FIGS. 3A is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 1A) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device, FIG. 3B. Is a plan view showing a treated area that has been surface-treated so that the bonding material does not adhere, which is set on the surface facing the semiconductor laser chip of the submount, and FIG. 3C is a cross-sectional view perpendicular to the optical traveling direction of the submount. be. Further, FIG. 4 is a plan view showing a treated area which has been surface-treated so that the bonding material does not adhere to the surface facing the semiconductor laser chip of the submount corresponding to FIG. 3B as an explanation of a modification. 4A) and 3C are cross-sectional views perpendicular to the optical traveling direction of the submount corresponding to FIG. 3C (FIG. 4B).

なお、本実施の形態2および以降の実施の形態にかかる半導体レーザ装置において、表面処理を除く半導体レーザチップそのもの、およびヒートシンクについては、同様の構成である。また、その他の部材(サブマウント、接合材)についても、同様な部分については、説明を省略する。 In the semiconductor laser apparatus according to the second embodiment and the subsequent embodiments, the semiconductor laser chip itself excluding the surface treatment and the heat sink have the same configuration. Further, with respect to other members (sub-mounts, joining materials), the same parts will not be described.

本実施の形態2にかかる半導体レーザ装置1においても、図3Aに示すように、半導体レーザチップ5は、はんだなどの接合材6によりサブマウント3に固定され、サブマウント3は、はんだなどの接合材7によりヒートシンク2に固定されている。ここで、図3B、図3Cに示すように、サブマウント3の半導体レーザチップ5への対向面3feを構成するメタライズ層32eの一部に、接合材6が付着しないように表面処理を施した処理領域R3eが形成されている。処理領域R3eは、対向面3feのうち、半導体レーザチップ5が接合された際の各活性層4a~4cを投影した領域P4a~P4cに対応して設定した。対向面3feにおける領域P4a~P4cも、活性層4a~4cのそれぞれとヒートシンク2との間を最短で結ぶ直線が通る領域である。 In the semiconductor laser apparatus 1 according to the second embodiment, as shown in FIG. 3A, the semiconductor laser chip 5 is fixed to the submount 3 by a bonding material 6 such as solder, and the submount 3 is bonded to solder or the like. It is fixed to the heat sink 2 by the material 7. Here, as shown in FIGS. 3B and 3C, a surface treatment was applied to a part of the metallized layer 32e constituting the facing surface 3fe of the submount 3 to the semiconductor laser chip 5 so that the bonding material 6 does not adhere to the metallized layer 32e. The processing region R3e is formed. The processing region R3e was set corresponding to the regions P4a to P4c of the facing surfaces 3fe on which the active layers 4a to 4c when the semiconductor laser chip 5 was bonded were projected. The regions P4a to P4c on the facing surface 3fe are also regions through which a straight line connecting each of the active layers 4a to 4c and the heat sink 2 passes at the shortest.

そのような領域P4a~P4bのうち、活性層4aに対応する領域P4aに対しては、進行方向における3か所に処理領域R3eを分散配置し、活性層4bに対応する領域P4bに対しては、進行方向における2か所に処理領域R3eを分散配置した。そして、活性層4cに対応する領域P4cに対しては、処理領域R3eを配置しなかった。つまり、処理領域R3eを設定した面積が、P4a>P4b>P4cの関係になるように処理領域R3eの配置を調整した。 Of such regions P4a to P4b, the treatment regions R3e are dispersedly arranged at three locations in the traveling direction for the region P4a corresponding to the active layer 4a, and the region P4b corresponding to the active layer 4b is dispersed. , The processing areas R3e were distributed and arranged at two places in the traveling direction. Then, the processing region R3e was not arranged for the region P4c corresponding to the active layer 4c. That is, the arrangement of the processing area R3e was adjusted so that the area in which the processing area R3e was set had a relationship of P4a> P4b> P4c.

そして、接合材6として、例えば実施の形態1で例示したようなAuSn(金錫)はんだを用いた場合を想定し、メタライズ層32eの処理領域R3e以外の部分はAuが表面を覆い、処理領域R3e部分はNiが表面を覆うようにした。このように、処理領域R3eを有するサブマウント3に、接合材6を用いて半導体レーザチップ5を接合すると、処理領域R3e以外の部分では、半導体レーザチップ5と対向面3feとの間に接合材6が介在して、強固な伝熱経路が形成される。一方、AuSnはんだはNiに濡れないため、処理領域R3e部分では、対向面3feと(硬化後の)接合材6との間には接合関係が形成されず、単に接しているだけの状態になる。場合によっては、処理領域R3e部分の中には、接合材6との間に隙間が発生している可能性もある。 Assuming that AuSn (gold tin) solder as exemplified in the first embodiment is used as the joining material 6, Au covers the surface of the metallized layer 32e other than the processing region R3e, and the treatment region. The surface of the R3e portion was covered with Ni. In this way, when the semiconductor laser chip 5 is bonded to the submount 3 having the processing region R3e using the bonding material 6, the bonding material is formed between the semiconductor laser chip 5 and the facing surface 3fe in the portion other than the processing region R3e. 6 intervenes to form a strong heat transfer path. On the other hand, since AuSn solder does not get wet with Ni, a bonding relationship is not formed between the facing surface 3fe and the bonding material 6 (after curing) in the processing region R3e portion, and the solder is merely in contact with each other. .. In some cases, there may be a gap between the treated area R3e and the bonding material 6.

このように構成した半導体レーザ装置1を動作させると、実施の形態1で説明したように、各活性層4a~4cが発熱するが、ヒートシンク2に向けての放熱では、対向面3fc上の領域P4a~P4cを通り抜ける経路も、ヒートシンク2への最短経路となる。そして、ここでも、処理領域R3eは、各活性層4a~4cからヒートシンク2への伝熱経路を分断する分断領域として機能する。 When the semiconductor laser device 1 configured in this way is operated, as described in the first embodiment, the active layers 4a to 4c generate heat, but in the heat dissipation toward the heat sink 2, the region on the facing surface 3fc is generated. The path passing through P4a to P4c is also the shortest path to the heat sink 2. And here, too, the processing region R3e functions as a division region that divides the heat transfer path from each of the active layers 4a to 4c to the heat sink 2.

また、処理領域R3eにより、対向面3feと接合材6との接合が阻害されている面積は、大きい順に活性層4a、活性層4b、活性層4cとなり、放熱性の高い順は、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなる。そのため、実施の形態1と同様に、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなり、活性層4aの温度が最も高くなる。よって、波長の長い順は、活性層4a、活性層4b、活性層4cとなる。このようにして、活性層4a~4cのそれぞれから、異なる発振波長を得ることができ、効果的にコヒーレンスを低減することが可能になる。 Further, the areas where the bonding between the facing surface 3fe and the bonding material 6 is hindered by the treated region R3e are the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c in descending order, and the active layer 4c in descending order of heat dissipation. , The active layer 4b and the active layer 4a. Therefore, as in the first embodiment, the operating temperature is the active layer 4c <active layer 4b <active layer 4a, and the temperature of the active layer 4a is the highest. Therefore, the order of the longest wavelength is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c. In this way, different oscillation wavelengths can be obtained from each of the active layers 4a to 4c, and coherence can be effectively reduced.

なお、処理領域R3eは、図3Bで示したような、領域P4a~P4c内に収まる配置に限る必要はない。例えば、図4A、図4Bに示す変形例のように、領域P4a~P4cの領域からはみ出してもよい。さらには、処理領域R3eは、領域P4a~P4cのそれぞれの中で分散されておらず、まとまって配置されていてもよい。あるいは、点状あるいは、まだら模様のように配置されていてもよい。その場合においても、領域P4a~P4cのそれぞれで、処理領域R3eが配置された面積が異なるようにすればよい。 The processing region R3e does not have to be limited to the arrangement within the regions P4a to P4c as shown in FIG. 3B. For example, as in the modified examples shown in FIGS. 4A and 4B, the region may extend beyond the regions P4a to P4c. Further, the processing region R3e may not be dispersed in each of the regions P4a to P4c, but may be arranged together. Alternatively, they may be arranged in a dotted pattern or a mottled pattern. Even in that case, the area where the processing region R3e is arranged may be different in each of the regions P4a to P4c.

さらに、実施の形態1で説明した対向面5ftへの処理領域R5tと併用すると、その部分では、接合材6が付着しない材料で接合材6を挟むことになる。このような場合、接合条件によっては、処理領域R5tと処理領域R3eで挟まれた部分(相対する部分で同様に表面処理された部分)から接合材6が抜けて空間となり、熱抵抗がさらに高くなって、温度差をさらにつけることができる場合がある。 Further, when used in combination with the processing region R5t on the facing surface 5ft described in the first embodiment, the joining material 6 is sandwiched between the materials to which the joining material 6 does not adhere in that portion. In such a case, depending on the joining conditions, the joining material 6 is removed from the portion sandwiched between the processing region R5t and the processing region R3e (the portion similarly surface-treated at the opposite portion) to form a space, and the thermal resistance is further increased. Therefore, it may be possible to further increase the temperature difference.

また、上記例では、接合材6として、AuSnはんだを用い、メタライズ層32eの処理領域R3e以外の部分の表面はAuとし、処理領域R3e部分はNiで形成する例を示したが、これに限ることはない。例えば、処理領域R3eにAl、あるいはSiのような絶縁膜を設けてもよく、それ以外の領域をAuに代えてCuにしてもよい。さらには、処理領域R3eとそれ以外の部分とで面粗度を変えるようにしてもよい。つまり、本実施の形態2においても、処理領域R3eでは、それ以外の部分と比べて、接合材6が付着しない、または接合材6と接合しない材料、あるいは面状態となるならば、接合材6の種類、材料あるいは面の状態の組み合わせは任意とする。 Further, in the above example, AuSn solder is used as the bonding material 6, the surface of the portion of the metallized layer 32e other than the processing region R3e is Au, and the treatment region R3e portion is formed of Ni. There is no such thing. For example, an insulating film such as Al or Si may be provided in the processing region R3e, and the other region may be Cu instead of Au. Further, the surface roughness may be changed between the processing region R3e and the other portion. That is, also in the second embodiment, if the treated area R3e is in a material or surface state in which the joining material 6 does not adhere or is not joined to the joining material 6 as compared with the other parts, the joining material 6 is formed. The combination of the type, material or surface condition of is arbitrary.

実施の形態3.
上記実施の形態1または2においては、活性層ごとに動作時の温度を異ならせるために、半導体レーザチップとサブマウントとの間に、接合材が付着しない領域を設けた例について説明した。本実施の形態3においては、配列方向において、熱伝導率が異なる基材を有するサブマウントを用いた例について説明する。図5と図6は実施の形態3にかかる半導体レーザ装置の構成について説明するためのもので、図5は半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(図1A対応)であり、図6は変形例にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(同)である。
Embodiment 3.
In the first or second embodiment, an example in which a region to which the bonding material does not adhere is provided between the semiconductor laser chip and the submount in order to make the operating temperature different for each active layer has been described. In the third embodiment, an example using a submount having substrates having different thermal conductivitys in the arrangement direction will be described. 5 and 6 are for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the third embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 1A) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device, and FIG. Is a cross-sectional view (same as above) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device according to the modified example.

本実施の形態3にかかる半導体レーザ装置1においても、図5に示すように、半導体レーザチップ5は、はんだなどの接合材6によりサブマウント3に固定され、サブマウント3は、はんだなどの接合材7によりヒートシンク2に固定されている。そして、本実施の形態3での特徴的な構成として、サブマウント3は、性質の異なる部分基材31a~31cが、活性層4a~4cの配列方向に沿って並ぶように配列した基材31を用いるようにした。部分基材31a~31cのそれぞれは、図で示した断面形状が光進行方向(y方向)に沿って続く直方体をなし、他の実施の形態と同様、メタライズ層32eとメタライズ層32cに挟まれている。 In the semiconductor laser apparatus 1 according to the third embodiment, as shown in FIG. 5, the semiconductor laser chip 5 is fixed to the submount 3 by a bonding material 6 such as solder, and the submount 3 is bonded to solder or the like. It is fixed to the heat sink 2 by the material 7. Then, as a characteristic configuration in the third embodiment, the submount 3 is a base material 31 in which the partial base materials 31a to 31c having different properties are arranged so as to be arranged along the arrangement direction of the active layers 4a to 4c. Was used. Each of the partial base materials 31a to 31c forms a rectangular parallelepiped in which the cross-sectional shape shown in the figure continues along the light traveling direction (y direction), and is sandwiched between the metallized layer 32e and the metallized layer 32c as in other embodiments. ing.

活性層4aとヒートシンク2を結ぶ直線は、部分基材31aを通り、活性層4bとヒートシンク2を結ぶ直線は、部分基材31bを通り、活性層4cとヒートシンク2を結ぶ直線は、部分基材31cを通るように配置している。そして、部分基材31a~31cは、それぞれ空隙率の異なるAlNの焼結体で構成され、基材31中、部分基材31aが最も空隙率が高く、部分基材31cが最も空隙率が低くなるように設定した。その結果、基材31中、部分基材31aが最も熱伝導率が低く、部分基材31cが最も熱伝導率が高くなっている。 The straight line connecting the active layer 4a and the heat sink 2 passes through the partial base material 31a, the straight line connecting the active layer 4b and the heat sink 2 passes through the partial base material 31b, and the straight line connecting the active layer 4c and the heat sink 2 is the partial base material. It is arranged so as to pass through 31c. The partial base materials 31a to 31c are each composed of AlN sintered bodies having different porosities. Among the base materials 31, the partial base material 31a has the highest porosity and the partial base material 31c has the lowest porosity. It was set to be. As a result, among the base materials 31, the partial base material 31a has the lowest thermal conductivity, and the partial base material 31c has the highest thermal conductivity.

このため、放熱性の高い順は、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなり、実施の形態1あるいは2と同様に、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなり、活性層4aの温度が最も高くなる。よって、波長の長い順は、活性層4a、活性層4b、活性層4cとなり、活性層4a~4cのそれぞれから、異なる発振波長を得ることができ、効果的にコヒーレンスを低減することが可能になる。 Therefore, the order of highest heat dissipation is the active layer 4c, the active layer 4b, and the active layer 4a, and the operating temperature is the active layer 4c <active layer 4b <active layer 4a, as in the first or second embodiment. , The temperature of the active layer 4a becomes the highest. Therefore, the order of the longest wavelength is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c, and different oscillation wavelengths can be obtained from each of the active layers 4a to 4c, and coherence can be effectively reduced. Become.

なお、熱伝導率の異なる部分基材の組合せは、図5で示したような、活性層4a~4cごとに異なる性質の部分基材31a~31cを配置する形態に限る必要はない。例えば、図6に示す変形例のように、断面形状が台形のように傾斜を有し、互いに熱伝導率が異なる部分基材31dと31e(部分基材31eの方が熱伝導率が高い)を厚み方向で合わせるように組み合わせてもよい。 The combination of the partial base materials having different thermal conductivity is not limited to the form in which the partial base materials 31a to 31c having different properties are arranged for each of the active layers 4a to 4c as shown in FIG. For example, as in the modified example shown in FIG. 6, the partial base materials 31d and 31e have a trapezoidal cross-sectional shape and different thermal conductivity from each other (the partial base material 31e has a higher thermal conductivity). May be combined so as to match in the thickness direction.

この場合、活性層4a~4cのそれぞれで、ヒートシンク2への伝熱経路において、サブマウント3内での部分基材31dの伝熱長さと31eの伝熱長さの比が異なることになる。そして、活性層4aが熱伝導率の高い部分基材31eの比が最も低く、活性層4cが熱伝導率の高い部分基材31eの比が最も高くなる。よって、図5の例と同様に、放熱性の高い順は、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなり、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなる。 In this case, in each of the active layers 4a to 4c, the ratio of the heat transfer length of the partial base material 31d and the heat transfer length of 31e in the submount 3 is different in the heat transfer path to the heat sink 2. The active layer 4a has the lowest ratio of the partial base material 31e having a high thermal conductivity, and the active layer 4c has the highest ratio of the partial base material 31e having a high thermal conductivity. Therefore, as in the example of FIG. 5, the order of high heat dissipation is the active layer 4c, the active layer 4b, and the active layer 4a, and the operating temperature is the active layer 4c <active layer 4b <active layer 4a.

上記例では、部分基材31a~31eをすべて同じ材質(AlN)で、空隙率が異なることによって熱伝導率が異なるようにした例を示したが、これに限ることはない。例えば、Si(窒化ケイ素)、Al(アルミナ)等、材質本来の熱伝導率が異なる部材を組み合わせるようにしてもよい。さらには、各活性層4a~4cそれぞれからヒートシンク2への熱抵抗が異なる組み合わせであれば、部分基材の数、形状は任意である。 In the above example, the partial base materials 31a to 31e are all made of the same material (AlN), and the thermal conductivity is different due to the different porosity, but the present invention is not limited to this. For example, members having different thermal conductivitys inherent in the materials such as Si 3 N 4 (silicon nitride) and Al 2 O 3 (alumina) may be combined. Further, the number and shape of the partial base materials are arbitrary as long as the combination has different thermal resistance from each of the active layers 4a to 4c to the heat sink 2.

実施の形態4.
上記実施の形態3では、サブマウント内に熱伝導率の異なる部分基材の配置により、活性層ごとの温度を異ならせる例について説明した。本実施の形態4においては、サブマウントの厚み方向の中間部分に、配列方向に延びる空洞を設ける例について説明する。図7は実施の形態4にかかる半導体レーザ装置の構成について説明するためのもので、半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図である。
Embodiment 4.
In the third embodiment, an example in which the temperature of each active layer is made different by arranging the partial base materials having different thermal conductivity in the submount has been described. In the fourth embodiment, an example in which a cavity extending in the arrangement direction is provided in the middle portion in the thickness direction of the submount will be described. FIG. 7 is for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment, and is a cross-sectional view perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device.

本実施の形態4にかかる半導体レーザ装置1においても、図7に示すように、半導体レーザチップ5は、はんだなどの接合材6によりサブマウント3に固定され、サブマウント3は、はんだなどの接合材7によりヒートシンク2に固定されている。そして、本実施の形態4での特徴的な構成として、サブマウント3の厚み方向(z方向)の中間部分に、配列方向(x方向)に延びるとともに、活性層4a~4cに対する位置によって厚み(ta、tb)の異なる空洞3scを形成するようにした。 In the semiconductor laser apparatus 1 according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, the semiconductor laser chip 5 is fixed to the submount 3 by a bonding material 6 such as solder, and the submount 3 is bonded to solder or the like. It is fixed to the heat sink 2 by the material 7. Then, as a characteristic configuration in the fourth embodiment, the submount 3 extends in the arrangement direction (x direction) in the middle portion in the thickness direction (z direction), and the thickness (depending on the position with respect to the active layers 4a to 4c) ( The cavities 3sc with different ta and tb) were formed.

活性層4aとヒートシンク2を結ぶ直線上にある空洞3scの厚みtaは、活性層4bとヒートシンク2を結ぶ直線上にある空洞3scの厚みtbより厚く、活性層4cとヒートシンク2を結ぶ直線上には空洞3scがない。空洞部分は熱抵抗が高いため、放熱性の高い順は、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなり、上記各実施の形態と同様に、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなって、活性層4aの温度が最も高くなる。よって、波長の長い順は、活性層4a、活性層4b、活性層4cとなり、活性層4a~4cのそれぞれから、異なる発振波長を得ることができ、効果的にコヒーレンスを低減することが可能になる。 The thickness ta of the cavity 3sc on the straight line connecting the active layer 4a and the heat sink 2 is thicker than the thickness tb of the cavity 3sc on the straight line connecting the active layer 4b and the heat sink 2, and is on the straight line connecting the active layer 4c and the heat sink 2. Has no cavity 3sc. Since the cavity portion has high thermal resistance, the order of high heat dissipation is the active layer 4c, the active layer 4b, and the active layer 4a. <It becomes the active layer 4a, and the temperature of the active layer 4a becomes the highest. Therefore, the order of the longest wavelength is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c, and different oscillation wavelengths can be obtained from each of the active layers 4a to 4c, and coherence can be effectively reduced. Become.

なお、空洞3scは、活性層群4の光の進行方向(y方向)における長さにわたって続いていてもよいが、光の進行方向に沿って、複数配置するようにしてもよい。あるいは、活性層4a~4cごとに、光の進行方向における位置に応じて、厚み(z方向)または幅(x方向)(形態)の異なる空洞3scを形成するようにしてもよい。つまり、活性層4a~4cごとに、あるいは配列方向における位置に応じて、空隙の厚みまたは幅(形態)の異なる、厚み方向に垂直な空洞3scを形成すればよい。 The cavities 3sc may continue for a length in the traveling direction (y direction) of the light of the active layer group 4, but a plurality of cavities 3sc may be arranged along the traveling direction of the light. Alternatively, each active layer 4a to 4c may form a cavity 3sc having a different thickness (z direction) or width (x direction) (morphology) depending on the position in the traveling direction of light. That is, the cavities 3sc perpendicular to the thickness direction may be formed with different thicknesses or widths (morphologies) of the voids for each of the active layers 4a to 4c or depending on the position in the arrangement direction.

実施の形態5.
上記実施の形態4では、サブマウントに厚み方向に垂直な方向の空洞を形成することで、活性層ごとの温度を異ならせる例について説明した。本実施の形態5においては、サブマウントに活性層の配置に応じて厚み方向に延びる空洞を設ける例について説明する。図8と図9は実施の形態5にかかる半導体レーザ装置の構成について説明するためのもので、図8は半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(図1A対応)であり、図9は変形例にかかる半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(同)である。
Embodiment 5.
In the fourth embodiment, an example in which the temperature of each active layer is made different by forming a cavity in the submount in the direction perpendicular to the thickness direction has been described. In the fifth embodiment, an example in which the submount is provided with a cavity extending in the thickness direction according to the arrangement of the active layer will be described. 8 and 9 are for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the fifth embodiment, and FIG. 8 is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 1A) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device, and FIG. Is a cross-sectional view (same as above) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device according to the modified example.

本実施の形態5にかかる半導体レーザ装置1においても、図8に示すように、半導体レーザチップ5は、はんだなどの接合材6によりサブマウント3に固定され、サブマウント3は、はんだなどの接合材7によりヒートシンク2に固定されている。そして、本実施の形態5での特徴的な構成として、サブマウント3の活性層4a~4cの配置に応じて、厚み方向(z方向)に延びる複数の空洞3stを形成するようにした。 In the semiconductor laser apparatus 1 according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, the semiconductor laser chip 5 is fixed to the submount 3 by a bonding material 6 such as solder, and the submount 3 is bonded to solder or the like. It is fixed to the heat sink 2 by the material 7. Then, as a characteristic configuration in the fifth embodiment, a plurality of cavities 3st extending in the thickness direction (z direction) are formed according to the arrangement of the active layers 4a to 4c of the submount 3.

具体的には、活性層4aからの最短経路の両側には、深めの空洞3stが形成され、活性層4bと活性層4cとの間には、浅めの空洞3stが形成されている。これにより、活性層4a~4cのそれぞれからヒートシンク2への最短経路については、差は生じない。しかし、それぞれの最短経路の配列方向(x方向)における側方に関しては、活性層4aからの最短経路の両側の空洞3stの(厚み方向:z方向の)長さが最も長く、活性層4cからの最短経路の両側の空洞3stの長さが最も短くなっている。 Specifically, deep cavities 3st are formed on both sides of the shortest path from the active layer 4a, and shallow cavities 3st are formed between the active layer 4b and the active layer 4c. As a result, there is no difference in the shortest path from each of the active layers 4a to 4c to the heat sink 2. However, with respect to the side in the arrangement direction (x direction) of each shortest path, the length (thickness direction: z direction) of the cavities 3st on both sides of the shortest path from the active layer 4a is the longest, and from the active layer 4c. The length of the cavity 3st on both sides of the shortest path is the shortest.

上記各実施の形態1~4では、最短経路での熱抵抗の差で温度差を生じさせることを説明した。しかし、発熱源(各活性層4a~4c)よりも吸熱源(ヒートシンク2)の面積の方が広い場合は、吸熱源への最短経路だけではなく、最短経路に垂直な方向での熱の流れも重要である。レーザアレイのように、発熱源が配列方向に並んでおり、配列方向における発熱源と吸熱源の寸法が異なっている場合、配列方向での熱の流れが重要である。 In the above-mentioned first to fourth embodiments, it has been described that the temperature difference is caused by the difference in thermal resistance in the shortest path. However, when the area of the heat absorbing source (heat sink 2) is larger than that of the heat generating source (each active layer 4a to 4c), not only the shortest path to the heat absorbing source but also the heat flow in the direction perpendicular to the shortest path. It is also important. When the heat generation sources are arranged in the arrangement direction and the dimensions of the heat generation source and the heat absorption source in the arrangement direction are different, such as in a laser array, the heat flow in the arrangement direction is important.

配列方向の熱の流れやすさのよい順は、空洞3stの配置により、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなり、上記各実施の形態と同様に、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなって、活性層4aの温度が最も高くなる。よって、波長の長い順は、活性層4a、活性層4b、活性層4cとなり、活性層4a~4cのそれぞれから、異なる発振波長を得ることができ、効果的にコヒーレンスを低減することが可能になる。 The order of ease of heat flow in the arrangement direction is the active layer 4c, the active layer 4b, and the active layer 4a due to the arrangement of the cavity 3st. When the active layer 4b <active layer 4a, the temperature of the active layer 4a becomes the highest. Therefore, the order of the longest wavelength is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c, and different oscillation wavelengths can be obtained from each of the active layers 4a to 4c, and coherence can be effectively reduced. Become.

なお、厚み方向に延びる空洞3stの数、あるいは深さ、さらには、配列方向における幅の組合せは、任意であり、例えば、図9に示すように、深さと幅がそれぞれ異なる空洞3stを設けても良い。さらには、活性層群4の光の進行方向における長さにわたって続いていてもよいが、光の進行方向に沿って、複数配置するようにしてもよい。つまり、配列方向における位置に応じて、空隙の厚みまたは幅(形態)の異なる、空洞3stを形成すればよい。 The number or depth of the cavities 3st extending in the thickness direction, and the combination of the widths in the arrangement direction are arbitrary. For example, as shown in FIG. 9, the cavities 3st having different depths and widths are provided. Is also good. Further, the active layer group 4 may be continued over the length in the traveling direction of the light, but a plurality of active layer groups 4 may be arranged along the traveling direction of the light. That is, it suffices to form the cavity 3st having a different thickness or width (morphology) of the void depending on the position in the arrangement direction.

実施の形態6.
上記実施の形態4、5では、サブマウントの内部構造によって、活性層ごとの温度を異ならせる例について説明した。本実施の形態6においては、サブマウントの厚みを配列方向によって変化させる例について説明する。図10は実施の形態6にかかる半導体レーザ装置の構成について説明するためのもので、半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(図1A対応)である。
Embodiment 6.
In the above embodiments 4 and 5, an example in which the temperature of each active layer is different depending on the internal structure of the submount has been described. In the sixth embodiment, an example in which the thickness of the submount is changed depending on the arrangement direction will be described. FIG. 10 is for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the sixth embodiment, and is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 1A) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device.

本実施の形態6にかかる半導体レーザ装置1においても、図10に示すように、半導体レーザチップ5は、はんだなどの接合材6によりサブマウント3に固定され、サブマウント3は、はんだなどの接合材7によりヒートシンク2に固定されている。そして、本実施の形態6での特徴的な構成として、配列方向に沿って厚みが変化するサブマウント3を用いるようにした。厚みは、活性層4aに対応する側から活性層4cに対応する側に向かって、単調に減少し、光進行方向に垂直な断面形状は、メタライズ層32e側の面に対して、メタライズ層32c側の面が一定の傾斜を有する三角形をなしている。 In the semiconductor laser apparatus 1 according to the sixth embodiment, as shown in FIG. 10, the semiconductor laser chip 5 is fixed to the submount 3 by a bonding material 6 such as solder, and the submount 3 is bonded to solder or the like. It is fixed to the heat sink 2 by the material 7. Then, as a characteristic configuration in the sixth embodiment, the submount 3 whose thickness changes along the arrangement direction is used. The thickness decreases monotonically from the side corresponding to the active layer 4a toward the side corresponding to the active layer 4c, and the cross-sectional shape perpendicular to the light traveling direction is the metallized layer 32c with respect to the surface on the metallized layer 32e side. The side faces form a triangle with a constant slope.

これにより、活性層4a~4cのそれぞれとヒートシンク2間の距離は、活性層4aが最も長く、活性層4cが最も短くなる。このため、放熱性の高い順は、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなり、上記各実施の形態と同様に、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなり、活性層4aの温度が最も高くなる。よって、波長の長い順は、活性層4a、活性層4b、活性層4cとなり、活性層4a~4cのそれぞれから、異なる発振波長を得ることができ、効果的にコヒーレンスを低減することが可能になる。 As a result, the distance between each of the active layers 4a to 4c and the heat sink 2 is the longest in the active layer 4a and the shortest in the active layer 4c. Therefore, the order of highest heat dissipation is the active layer 4c, the active layer 4b, and the active layer 4a, and the operating temperature is the active layer 4c <active layer 4b <active layer 4a, as in each of the above embodiments. The temperature of the active layer 4a becomes the highest. Therefore, the order of the longest wavelength is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c, and different oscillation wavelengths can be obtained from each of the active layers 4a to 4c, and coherence can be effectively reduced. Become.

一方の面に対し他方の面が傾斜するサブマウント形状は、例えば研磨などの方法を用いて容易に所望の形状を得ることができる。なお、本例では、サブマウント3の断面形状が3角形の例を示したが、単調変化する限り、一方の端部にもある程度の厚みがある台形になってもよい。 As for the submount shape in which the other surface is inclined with respect to one surface, a desired shape can be easily obtained by using a method such as polishing. In this example, the cross-sectional shape of the submount 3 is triangular, but as long as it changes monotonically, one end may be trapezoidal with a certain thickness.

なお、一方の面に対して他方の面が傾斜する形状は、半導体レーザ装置1の製造にとっては、必ずしも好ましい形態ではない。上述した他の実施の形態における一方の面と他方の面が平行なサブマウント3を使用する場合、例えば、ヒートシンク2とサブマウント3との接合と、サブマウント3と半導体レーザチップ5との接合を特段の備えがなくても同時に実行可能である。しかし、本実施の形態6にかかる半導体レーザ装置1のように、一方の面と他方の面が傾いているサブマウント3を使用して、単純に同時接合を行う場合、例えば、半導体レーザチップ5は、傾いたメタライズ層32e上に載置されることになる。すると、接合材6、7が固化するまでの間、半導体レーザチップ5は、メタライズ層32e上でずり落ちてしまい、位置ずれが生じる可能性がある。 The shape in which the other surface is inclined with respect to one surface is not always a preferable form for manufacturing the semiconductor laser device 1. When the submount 3 in which one surface and the other surface are parallel in the other embodiment described above is used, for example, the bonding between the heat sink 2 and the submount 3 and the bonding between the submount 3 and the semiconductor laser chip 5 are used. Can be executed at the same time without any special preparation. However, in the case of simply performing simultaneous bonding using the submount 3 in which one surface and the other surface are inclined as in the semiconductor laser device 1 according to the sixth embodiment, for example, the semiconductor laser chip 5 Will be placed on the tilted metallized layer 32e. Then, the semiconductor laser chip 5 may slide down on the metallized layer 32e until the bonding materials 6 and 7 are solidified, resulting in misalignment.

そのため、本実施の形態においては、接合材7に用いるはんだ材を接合材6に用いるはんだ材より融点の高いものを選定し、一度ヒートシンク2に接合材7を用いてサブマウント3を接合する。その後、メタライズ層32eが水平になるようにヒートシンク2を傾け、接合材7の融点より低く、接合材6の融点より高い温度で、接合材6を用いて半導体レーザチップ5を接合する。このように製造工程にひと手間かかるため、一般的には部材が傾くような形態を用いることは敬遠されるが、研磨等の簡単な手法でサブマウント3を形成できるので、安価かつ容易に、コヒーレンス低減効果の高い半導体レーザ装置1を得ることができる。 Therefore, in the present embodiment, the solder material used for the joining material 7 is selected to have a higher melting point than the solder material used for the joining material 6, and the submount 3 is once joined to the heat sink 2 using the joining material 7. After that, the heat sink 2 is tilted so that the metallized layer 32e is horizontal, and the semiconductor laser chip 5 is bonded using the bonding material 6 at a temperature lower than the melting point of the bonding material 7 and higher than the melting point of the bonding material 6. Since the manufacturing process takes a lot of time and effort in this way, it is generally avoided to use a form in which the member is tilted, but since the submount 3 can be formed by a simple method such as polishing, it is inexpensive and easy. It is possible to obtain a semiconductor laser device 1 having a high coherence reducing effect.

実施の形態7.
本実施の形態7にかかる半導体レーザ装置では、サブマウントとヒートシンクとの接合面における接合材の付着領域を制御することで、活性層ごとの温度に変化をつけるようにした。図11Aと図11Bは、実施の形態7にかかる半導体レーザ装置の構成について説明するためのものであり、図11Aは半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(図1A対応)、図11Bはサブマウントのヒートシンクへの対向面に設定した、接合材が付着しないように、表面処理を施した処理領域を示す平面図である。また、図12は2種類の変形例の説明として、第一変形例の図11Bに対応するサブマウントのヒートシンクへの対向面に設定した、接合材が付着しないように、表面処理を施した処理領域を示す平面図(図12A)と、第二変形例の図11Bに対応するサブマウントのヒートシンクへの対向面に設定した、接合材が付着しないように、表面処理を施した処理領域を示す平面図(図12B)である。
Embodiment 7.
In the semiconductor laser apparatus according to the seventh embodiment, the temperature of each active layer is changed by controlling the adhesion region of the bonding material on the bonding surface between the submount and the heat sink. 11A and 11B are for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the seventh embodiment, and FIG. 11A is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 1A) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device, FIG. 11B. Is a plan view showing a treated area which has been surface-treated so that the bonding material does not adhere to the surface facing the heat sink of the submount. Further, FIG. 12 shows, as an explanation of the two types of deformation examples, a treatment set on the surface of the submount corresponding to FIG. 11B of the first deformation example facing the heat sink, which is subjected to surface treatment so that the bonding material does not adhere. A plan view (FIG. 12A) showing the region and a treated region set on the surface facing the heat sink of the submount corresponding to FIG. 11B of the second modification, which has been surface-treated so that the bonding material does not adhere, are shown. It is a plan view (FIG. 12B).

本実施の形態7にかかる半導体レーザ装置1においても、図11Aに示すように、半導体レーザチップ5は、はんだなどの接合材6によりサブマウント3に固定され、サブマウント3は、はんだなどの接合材7によりヒートシンク2に固定されている。ここで、図11Bに示すように、サブマウント3のヒートシンク2への対向面3fcを構成するメタライズ層32cの一部に、接合材7が付着しないように表面処理を施した処理領域R3cが形成されている。処理領域R3cは、対向面3fcのうち、半導体レーザチップ5が接合された際の各活性層4a~4cを投影した領域P4a~P4cに対応し、配列方向における一方に偏るように設定した。具体的には、活性層4cよりも外側で、かつ半導体レーザチップ5を投影した領域P5よりも内側に位置する光の進行方向に平行なラインから活性層群4が存在する側の全領域に処理領域R3cを設定した。 In the semiconductor laser apparatus 1 according to the seventh embodiment, as shown in FIG. 11A, the semiconductor laser chip 5 is fixed to the submount 3 by a bonding material 6 such as solder, and the submount 3 is bonded to solder or the like. It is fixed to the heat sink 2 by the material 7. Here, as shown in FIG. 11B, a treated region R3c that has been surface-treated so that the joining material 7 does not adhere is formed on a part of the metallized layer 32c constituting the facing surface 3fc of the submount 3 with respect to the heat sink 2. Has been done. The processing region R3c corresponds to the regions P4a to P4c on which the active layers 4a to 4c when the semiconductor laser chip 5 is bonded are projected from the facing surface 3fc, and is set so as to be biased to one side in the arrangement direction. Specifically, from a line parallel to the traveling direction of light located outside the active layer 4c and inside the region P5 on which the semiconductor laser chip 5 is projected, to the entire region on the side where the active layer group 4 exists. The processing area R3c was set.

そして、接合材7として、例えば実施の形態1の接合材6として例示したAuSnはんだを用いた場合を想定し、メタライズ層32cの処理領域R3c以外の部分はAuが表面を覆い、処理領域R3c部分はNiが表面を覆うようにした。このように、処理領域R3cを有するサブマウント3に、接合材7を用いてヒートシンク2を接合すると、処理領域R3c以外の部分では、ヒートシンク2と対向面3fcとの間に接合材7が介在して、強固な伝熱経路が形成される。一方、AuSnはんだはNiに濡れないため、処理領域R3c部分では、対向面3fcと(硬化後の)接合材7との間には接合関係が形成されず、単に接しているだけの状態になる。場合によっては、処理領域R3c部分の中には、接合材7との間に隙間が発生する可能性もある。 Assuming that the AuSn solder exemplified as the bonding material 6 of the first embodiment is used as the bonding material 7, Au covers the surface of the metallized layer 32c other than the processing area R3c, and the processing area R3c portion. Made Ni cover the surface. In this way, when the heat sink 2 is joined to the submount 3 having the processing region R3c by using the bonding material 7, the bonding material 7 is interposed between the heat sink 2 and the facing surface 3fc in the portion other than the processing region R3c. Therefore, a strong heat transfer path is formed. On the other hand, since AuSn solder does not get wet with Ni, a bonding relationship is not formed between the facing surface 3fc and the bonding material 7 (after curing) in the processing region R3c portion, and the solder is merely in contact with each other. .. In some cases, a gap may be generated between the treated area R3c portion and the bonding material 7.

この例では、活性層4a~4cのそれぞれとヒートシンク2との最短経路では、接合材7と対向面3fcとの間で接合が行われている領域がなく、接合が形成されている部分と比べて熱抵抗が高い。そのため、最短経路での伝熱よりも、接合材7と対向面3fcとが接合された領域を経由する迂回経路での伝熱が優勢になり、迂回経路での放熱性が活性層4a~4cごとの放熱性に大きく影響を与える。 In this example, in the shortest path between each of the active layers 4a to 4c and the heat sink 2, there is no region where the bonding material 7 and the facing surface 3fc are bonded, as compared with the portion where the bonding is formed. High thermal resistance. Therefore, the heat transfer in the detour route via the region where the bonding material 7 and the facing surface 3fc are joined becomes predominant over the heat transfer in the shortest path, and the heat dissipation in the detour route is the active layers 4a to 4c. It greatly affects the heat dissipation of each.

接合が形成されている部分(領域R3c以外)が、活性層4cを投影した領域P4cよりも外側に位置するので、活性層4aの迂回経路の長さが最も長く、活性層4cの迂回経路の長さが最も短くなる。このため、放熱性の高い順は、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなり、上記各実施の形態と同様に、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなって、活性層4aの温度が最も高くなる。よって、波長の長い順は、活性層4a、活性層4b、活性層4cとなり、活性層4a~4cのそれぞれから、異なる発振波長を得ることができ、効果的にコヒーレンスを低減することが可能になる。 Since the portion where the junction is formed (other than the region R3c) is located outside the region P4c on which the active layer 4c is projected, the length of the detour route of the active layer 4a is the longest, and the detour route of the active layer 4c The length is the shortest. Therefore, the order of highest heat dissipation is the active layer 4c, the active layer 4b, and the active layer 4a, and the operating temperature is the active layer 4c <active layer 4b <active layer 4a, as in each of the above embodiments. Therefore, the temperature of the active layer 4a becomes the highest. Therefore, the order of the longest wavelength is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c, and different oscillation wavelengths can be obtained from each of the active layers 4a to 4c, and coherence can be effectively reduced. Become.

なお、処理領域R3cは、図11Bで示したような、領域P4a~P4cすべてが収まるように配置する必要はなく、例えば、領域P4cは一部のみ、あるいは全く収まっておらず、一部の活性層は、最短経路が主になるようにしてもよい。あるいは、例えば、図12Aに示す変形例のように、光進行方向に沿って、処理領域R3cが形成されていない部分があってもよい。さらには、図12Bに示す第二の変形例のように、領域P4a~P4cに応じて、処理領域R3cが形成されていない面積を変化させるようにしてもよい。つまりは、配列方向における一方側に処理領域R3cの配置(面積)が偏るようにすればよい。 The processing region R3c does not need to be arranged so that all the regions P4a to P4c are contained as shown in FIG. 11B. For example, the region P4c is partially or not contained at all and is partially active. The layer may be mainly composed of the shortest path. Alternatively, for example, as in the modified example shown in FIG. 12A, there may be a portion where the processing region R3c is not formed along the light traveling direction. Further, as in the second modification shown in FIG. 12B, the area where the processing region R3c is not formed may be changed according to the regions P4a to P4c. That is, the arrangement (area) of the processing region R3c may be biased to one side in the arrangement direction.

あるいは、接合材7が付着しない処理領域の配置対象を、ヒートシンク2のサブマウント3への対向面2fsにしてもよい。さらには、ヒートシンク2の対向面2fsと、サブマウント3の対向面3fcの双方に、接合材7が付着しない処理領域を配置するようにしてもよい。この場合、接合条件によっては、対向面2fsでの処理領域と対向面3fcの処理領域R3cで挟まれた部分から接合材7が抜けて空間となり、熱抵抗がさらに高くなって、温度差をさらにつけることができる場合がある。 Alternatively, the object of arrangement of the processing region to which the joining material 7 does not adhere may be the facing surface 2fs of the heat sink 2 to the submount 3. Further, a processing region to which the joining material 7 does not adhere may be arranged on both the facing surface 2fs of the heat sink 2 and the facing surface 3fc of the submount 3. In this case, depending on the joining conditions, the joining material 7 escapes from the portion sandwiched between the processing region on the facing surface 2fs and the processing region R3c on the facing surface 3fc to form a space, the thermal resistance becomes higher, and the temperature difference is further increased. It may be possible to attach it.

また、上記例では、接合材7として、AuSnはんだを用い、メタライズ層32c(対向面2fsでの処理領域も含む)の処理領域R3c以外の部分の表面はAuとし、処理領域R3c部分はNiで形成する例を示したが、これに限ることはない。例えば、処理領域R3cにAl、あるいはSiのような絶縁膜を設けてもよく、それ以外の領域をAuに代えてCuにしてもよい。さらには、処理領域R3cとそれ以外の部分とで面粗度を変えるようにしてもよい。つまり、本実施の形態7においても、処理領域R3cでは、それ以外の部分と比べて、接合材7が付着しない、または接合材7と接合しない材料、あるいは面状態となるならば、接合材7の種類、材料あるいは面の状態の組み合わせは任意とする。 Further, in the above example, AuSn solder is used as the bonding material 7, the surface of the portion of the metallized layer 32c (including the processing region on the facing surface 2fs) other than the processing region R3c is Au, and the treatment region R3c portion is Ni. An example of formation is shown, but it is not limited to this. For example, an insulating film such as Al or Si may be provided in the processing region R3c, and the other region may be Cu instead of Au. Further, the surface roughness may be changed between the processing region R3c and the other portion. That is, even in the seventh embodiment, if the treated region R3c is in a material or surface state in which the joining material 7 does not adhere or is not joined to the joining material 7 as compared with other parts, the joining material 7 is formed. The combination of the type, material or surface condition of is arbitrary.

実施の形態8.
上記各実施の形態においては、半導体レーザチップ、サブマウント、ヒートシンクのいずれかの形態、あるいは、表面処理を施す領域の配置によって、活性層ごとに温度差をつける例を示した。本実施の形態8においては、半導体レーザチップとサブマウント、およびヒートシンクの配列方向における位置関係で、活性層ごとに温度差をつける例について説明する。図13は実施の形態8にかかる半導体レーザ装置の構成について説明するためのもので、半導体レーザ装置の光進行方向に垂直な断面図(図1A対応)である。
Embodiment 8.
In each of the above embodiments, an example is shown in which a temperature difference is applied to each active layer depending on the form of a semiconductor laser chip, a submount, or a heat sink, or the arrangement of a region to be surface-treated. In the eighth embodiment, an example in which a temperature difference is provided for each active layer in the positional relationship between the semiconductor laser chip, the submount, and the heat sink in the arrangement direction will be described. FIG. 13 is for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the eighth embodiment, and is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 1A) perpendicular to the optical traveling direction of the semiconductor laser device.

本実施の形態8にかかる半導体レーザ装置1においても、図13に示すように、半導体レーザチップ5は、はんだなどの接合材6によりサブマウント3に固定され、サブマウント3は、はんだなどの接合材7によりヒートシンク2に固定されている。ただし、本実施の形態8での特徴的な構成として、半導体レーザチップ5は、サブマウント3に対して、配列方向(x方向)で一部をはみ出させて接合され、さらに、サブマウント3も、ヒートシンク2に対して同じ方向に一部をはみ出させて接合されている。 In the semiconductor laser apparatus 1 according to the eighth embodiment, as shown in FIG. 13, the semiconductor laser chip 5 is fixed to the submount 3 by a bonding material 6 such as solder, and the submount 3 is bonded to solder or the like. It is fixed to the heat sink 2 by the material 7. However, as a characteristic configuration in the eighth embodiment, the semiconductor laser chip 5 is joined to the submount 3 with a part protruding from the submount 3 in the arrangement direction (x direction), and further, the submount 3 is also joined. , Partially protrudes from the heat sink 2 in the same direction and is joined.

このような配列方向でのはみ出しを生じる接合の結果、活性層4aの直上(図中下方に投影した領域:P4aに相当)には、放熱に寄与するサブマウント3が存在しない。また、活性層4bの直上(同:P4bに相当)には、サブマウント3は存在するが、ヒートシンク2は存在しない。それに対して、活性層4cの直上(同:P4cに相当)には、サブマウント3とヒートシンク2が存在する。 As a result of the joining that causes protrusion in the arrangement direction, the submount 3 that contributes to heat dissipation does not exist directly above the active layer 4a (the region projected downward in the figure: corresponding to P4a). Further, the submount 3 exists immediately above the active layer 4b (corresponding to P4b), but the heat sink 2 does not exist. On the other hand, the submount 3 and the heat sink 2 are present directly above the active layer 4c (corresponding to P4c).

つまり、活性層4aの放熱経路は、半導体レーザチップ5内での配列方向への伝熱と、対向面5ftからの放射、または半導体レーザ装置1が封止されている図示しない封止体を構成する樹脂中への伝熱となり、ヒートシンク2へ直接連なる伝熱経路がない。また、活性層4bの直上には、サブマウント3が接合されているが、領域P4bに相当する部分にヒートシンク2が存在せず、ヒートシンク2への放熱には、サブマウント3内の配列方向の伝熱が必要となる。 That is, the heat dissipation path of the active layer 4a constitutes a heat transfer in the arrangement direction in the semiconductor laser chip 5, radiation from the facing surface 5ft, or a sealed body (not shown) in which the semiconductor laser device 1 is sealed. The heat is transferred to the resin, and there is no heat transfer path directly connected to the heat sink 2. Further, although the submount 3 is bonded directly above the active layer 4b, the heat sink 2 does not exist in the portion corresponding to the region P4b, and the heat radiation to the heat sink 2 is in the arrangement direction in the submount 3. Heat transfer is required.

このため、放熱性の高い順は、活性層4c、活性層4b、活性層4aとなり、上記各実施の形態と同様に、動作時の温度は活性層4c<活性層4b<活性層4aとなって、活性層4aの温度が最も高くなる。よって、波長の長い順は、活性層4a、活性層4b、活性層4cとなり、活性層4a~4cのそれぞれから、異なる発振波長を得ることができ、効果的にコヒーレンスを低減することが可能になる。 Therefore, the order of highest heat dissipation is the active layer 4c, the active layer 4b, and the active layer 4a, and the operating temperature is the active layer 4c <active layer 4b <active layer 4a, as in each of the above embodiments. Therefore, the temperature of the active layer 4a becomes the highest. Therefore, the order of the longest wavelength is the active layer 4a, the active layer 4b, and the active layer 4c, and different oscillation wavelengths can be obtained from each of the active layers 4a to 4c, and coherence can be effectively reduced. Become.

なお、上記例では、活性層4aの直上領域において半導体レーザチップ5がサブマウント3から完全にはみ出るように、サブマウント3に対する半導体レーザチップ5のはみだし量Wを設定した。さらに、活性層4bの直上領域においてサブマウント3がヒートシンク2から完全にはみ出るように、ヒートシンク2に対するサブマウント3のはみだし量Wを設定した。しかし、これに限ることはなく、ある活性層の直下領域の一部が配列方向においてはみ出るようにしてもよく、一端側の活性層から他端側の活性層に向かい、偏った伝熱経路が形成されるのであれば、はみだし量W、Wの設定は任意である。 In the above example, the protrusion amount W5 of the semiconductor laser chip 5 with respect to the submount 3 is set so that the semiconductor laser chip 5 completely protrudes from the submount 3 in the region directly above the active layer 4a. Further, the protrusion amount W3 of the submount 3 with respect to the heat sink 2 was set so that the submount 3 completely protrudes from the heat sink 2 in the region directly above the active layer 4b. However, the present invention is not limited to this, and a part of the region directly under the active layer may protrude in the arrangement direction, and a biased heat transfer path may be formed from the active layer on one end side to the active layer on the other end side. If it is formed, the amount of protrusion W 5 and W 3 can be set arbitrarily.

なお、上述した各実施の形態においては、活性層群4を構成する活性層の数が3の場合について説明したが、これに限ることはない。上記各実施の形態においては、部材構成、表面処理、部材位置関係の少なくともいずれかを配列方向の一方側に偏らせることで、配列方向の一端側から他端側に向けて、活性層ごとの放熱性が一方向(低下または向上)に変化するようにした。これにより、少なくとも2つ以上の活性層があれば、異なる波長が発振されてコヒーレンスを低減することが可能となる。また、活性層の数だけ、異なる波長のレーザ光を発振できるので、コヒーレンス低減としての無駄な活性層がなく、安価かつ容易に、コヒーレンス低減効果の高い半導体レーザ装置1を得ることができる。 In each of the above-described embodiments, the case where the number of active layers constituting the active layer group 4 is 3 has been described, but the present invention is not limited to this. In each of the above embodiments, by biasing at least one of the member configuration, the surface treatment, and the member positional relationship to one side in the arrangement direction, each active layer is directed from one end side to the other end side in the arrangement direction. The heat dissipation is changed in one direction (decreased or improved). As a result, if there are at least two or more active layers, different wavelengths can be oscillated to reduce coherence. Further, since laser light having different wavelengths can be oscillated by the number of active layers, there is no useless active layer for reducing coherence, and the semiconductor laser apparatus 1 having a high coherence reducing effect can be easily obtained inexpensively.

一方、実施の形態1、2、または7のように、接合材の付着性を低下させるための表面処理を行う領域を調整する例では、マスキング等の技術で自在に領域調整ができ、部材構成や形態を変化させる場合と異なり、容易にバリエーションの変更も可能である。そのため、表面処理領域の分布で放熱性を変化させる場合は、活性層ごとの放熱性を、必ずしも、配列方向の一方側に偏らせる必要はない。例えば、ある活性層が同じ温度になるような形態にしたとすれば、一部の活性層の波長が同じになり、コヒーレンス低減効果は薄れるが、容易に実現できるので、総合的に見れば、安価かつ容易に、コヒーレンス低減効果の高い半導体レーザ装置1を得ることができる。 On the other hand, in the example of adjusting the region where the surface treatment for reducing the adhesiveness of the joining material is performed as in the first, second, or seventh embodiments, the region can be freely adjusted by a technique such as masking, and the member configuration. It is possible to easily change the variation, unlike the case of changing the form. Therefore, when the heat dissipation property is changed by the distribution of the surface treatment region, it is not always necessary to bias the heat dissipation property of each active layer to one side in the arrangement direction. For example, if a certain active layer is formed to have the same temperature, the wavelengths of some of the active layers will be the same, and the coherence reduction effect will be diminished, but it can be easily realized. A semiconductor laser device 1 having a high coherence reducing effect can be easily obtained at low cost.

さらに、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Further, although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are specific embodiments. It is not limited to the application of, but can be applied to the embodiment alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not exemplified are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.

以上のように、実施の形態1、2、7それぞれ、またはそれらの組合せにかかる半導体レーザ装置1によれば、光の進行方向(y方向)に沿って延在する複数の(同じ仕様の)発光領域(活性層4a~4c)が、進行方向に垂直な方向(配列方向:x方向)に間隔をあけて配列された板状の半導体レーザチップ5と、半導体レーザチップ5に接合されたサブマウント3と、サブマウント3の半導体レーザチップ5が接合された面(対向面3fe)の反対側の面(対向面3fc)に接合されたヒートシンク2と、を備え、半導体レーザチップ5とサブマウント3との対向面のそれぞれ(対向面5ft、対向面3fe)、およびサブマウント3とヒートシンク2との対向面のそれぞれ(対向面3fc、対向面2fs)の少なくともいずれかには、複数の発光領域(活性層4a~4c)の配列方向(x方向)における位置(とくに個々の領域P4a~P4c)に応じて、進行方向(y方向)における設定範囲を変え、接合に用いる接合材(接合材6、または接合材7)の付着性を低下させた処理領域(例えば、処理領域R5t、処理領域R3e、処理領域R3c等)が設けられているように構成したので、表面処理という容易に設定対象を調整できる手法により、配列方向に沿って、接合部分での熱抵抗に変化が生じ、同じ仕様の活性層4a~4cに対して温度差をつけて波長をずらすことができるため、安価かつ容易に、コヒーレンス低減効果の高い半導体レーザ装置1を得ることができる。 As described above, according to the semiconductor laser apparatus 1 according to each of the first, second, and seventh embodiments, or a combination thereof, a plurality of (with the same specifications) extending along the traveling direction (y direction) of the light. A plate-shaped semiconductor laser chip 5 in which light emitting regions (active layers 4a to 4c) are arranged at intervals in a direction perpendicular to the traveling direction (arrangement direction: x direction) and a sub bonded to the semiconductor laser chip 5. The mount 3 is provided with a heat sink 2 bonded to a surface (opposing surface 3fc) opposite to the surface (facing surface 3fe) to which the semiconductor laser chip 5 of the submount 3 is bonded, and the semiconductor laser chip 5 and the submount are provided. A plurality of light emitting regions are provided on at least one of each of the facing surfaces of 3 (facing surface 5ft, facing surface 3fe) and each of the facing surfaces of the submount 3 and the heat sink 2 (facing surface 3fc, facing surface 2fs). The setting range in the traveling direction (y direction) is changed according to the position (particularly, each region P4a to P4c) in the arrangement direction (x direction) of (active layers 4a to 4c), and the bonding material used for bonding (bonding material 6). Or, since the treatment area (for example, the treatment area R5t, the treatment area R3e, the treatment area R3c, etc.) having reduced the adhesiveness of the bonding material 7) is provided, the setting target of surface treatment can be easily set. By the adjustable method, the thermal resistance at the joint portion changes along the arrangement direction, and the wavelength can be shifted by giving a temperature difference to the active layers 4a to 4c having the same specifications, so that it is inexpensive and easy. , A semiconductor laser device 1 having a high coherence reducing effect can be obtained.

とくに、半導体レーザチップ5とサブマウント3との対向面どうし(対向面3fcと対向面2fs)、サブマウント3とヒートシンク2との対向面どうし(対向面3fcと対向面2fs)、のいずれかは、相対する同じ部分に、処理領域が設けられているようにすれば、より確実に熱抵抗に差を生じさせることができる。 In particular, any one of the facing surfaces of the semiconductor laser chip 5 and the submount 3 (facing surface 3fc and facing surface 2fs) and the facing surfaces of the submount 3 and the heat sink 2 (facing surface 3fc and facing surface 2fs) is If the processing regions are provided in the same portions facing each other, the difference in thermal resistance can be more reliably generated.

また、接合材6または接合材7は金錫はんだであり、処理領域の表面には、ニッケル、アルミニウム、または絶縁膜の層が形成されていれば、特殊な材料を必要とせず、金錫はんだが処理領域に付着することがなく、確実に熱抵抗に差を生じさせることができる。 Further, the bonding material 6 or the bonding material 7 is gold-tin solder, and if a layer of nickel, aluminum, or an insulating film is formed on the surface of the treated area, no special material is required and gold-tin solder is used. Does not adhere to the treated area and can surely cause a difference in thermal resistance.

あるいは、上記各実施の形態(とくに、実施の形態3~6、8それぞれ、またはそれらの組合せ)にかかる半導体レーザ装置1によれば、光の進行方向(y方向)に沿って延在する複数の(同じ仕様の)発光領域(活性層4a~4c)が、進行方向に垂直な方向(配列方向:x方向)に間隔をあけて配列された板状の半導体レーザチップ5と、半導体レーザチップ5に接合されたサブマウント3と、サブマウント3の半導体レーザチップ5が接合された面(対向面3fe)の反対側の面(対向面3fc)に接合されたヒートシンク2と、を備え、複数の発光領域のそれぞれ(活性層4a~4c)とヒートシンク2を結ぶ伝熱経路の熱抵抗が、複数の発光領域(活性層4a~4c)の配列方向(x方向)における一端側から他端側に向かうにつれ、単調減少または単調増加しているように構成すれば、同じ仕様の活性層4a~4cのそれぞれを異なる温度にして、波長をずらすことができるので、安価かつ容易に、コヒーレンス低減効果の高い半導体レーザ装置1を得ることができる。 Alternatively, according to the semiconductor laser apparatus 1 according to each of the above embodiments (particularly, each of embodiments 3 to 6, 8 or a combination thereof), a plurality of extending along the traveling direction (y direction) of light. The plate-shaped semiconductor laser chip 5 and the semiconductor laser chip in which the light emitting regions (active layers 4a to 4c) of the above are arranged at intervals in the direction perpendicular to the traveling direction (arrangement direction: x direction). A plurality of submounts 3 bonded to the submount 3 and a heat sink 2 bonded to the opposite surface (facing surface 3fc) of the surface (facing surface 3fe) to which the semiconductor laser chip 5 of the submount 3 is bonded are provided. The thermal resistance of the heat transfer path connecting each of the light emitting regions (active layers 4a to 4c) and the heat sink 2 is from one end side to the other end side in the arrangement direction (x direction) of the plurality of light emitting regions (active layers 4a to 4c). By configuring the active layers 4a to 4c having the same specifications to have different temperatures and shifting the wavelengths, the coherence reduction effect can be achieved inexpensively and easily. High-quality semiconductor laser device 1 can be obtained.

とくに、サブマウント3は、配列方向(x方向)に沿って、熱伝導率の異なる基材(部分基材31a~31c)を並べて形成したので、容易に熱抵抗を単調変化させることができる。 In particular, since the submount 3 is formed by arranging base materials (partial base materials 31a to 31c) having different thermal conductivitys along the arrangement direction (x direction), the thermal resistance can be easily changed monotonically.

あるいは、サブマウント3は、熱伝導率の異なる基材(部分基材31dと31e)を厚み方向(z方向)に重ねて形成され、配列方向に沿って、重ねた基材の厚みの割合が変化しているように構成すれば、容易に熱抵抗を単調変化させることができる。 Alternatively, the submount 3 is formed by stacking base materials having different thermal conductivity (partial base materials 31d and 31e) in the thickness direction (z direction), and the ratio of the thickness of the stacked base materials is set along the arrangement direction. If it is configured to change, the thermal resistance can be easily changed monotonically.

さらに、サブマウント3は、配列方向に沿って厚みが変化しているように構成すれば、研磨等の簡単な加工により、容易に熱抵抗を単調変化させることができる。 Further, if the submount 3 is configured so that the thickness changes along the arrangement direction, the thermal resistance can be easily changed monotonically by simple processing such as polishing.

また、サブマウント3には、配列方向における位置に応じて形態が異なる、厚み方向の中間部分において半導体レーザチップ5への対向面3feに平行に進む空洞3sc、あるいは、複数の発光領域(活性層4a~4c)のそれぞれを投影した領域P4a~P4cの中間部分において半導体レーザチップ5への対向面3feから反対側の面(対向面3fc)に向かって進み、光の進行方向に沿って延在する空洞3st、が形成されているように構成すれば、サブマウント3内での横方向(xy面内)での熱伝導の阻害、あるいは、熱経路の迂回により、容易に熱抵抗を単調変化させることができる。 Further, the submount 3 has a cavity 3sc or a plurality of light emitting regions (active layer) that advance in parallel to the facing surface 3fe with respect to the semiconductor laser chip 5 in the intermediate portion in the thickness direction, which has a different form depending on the position in the arrangement direction. In the intermediate portion of the regions P4a to P4c where each of 4a to 4c) is projected, the surface 3fe facing the semiconductor laser chip 5 is directed toward the opposite surface (facing surface 3fc) and extends along the traveling direction of light. If the cavity 3st is configured to be formed, the heat resistance can be easily changed monotonically by the inhibition of heat conduction in the lateral direction (in the xy plane) in the submount 3 or by the bypass of the heat path. Can be made to.

また、半導体レーザチップ5は、サブマウント3に対して、一端側からはみ出す偏った位置に接合され、かつ、サブマウント3は、ヒートシンク2に対して、一端側からはみ出す偏った位置に接合されているように構成すれば、部材自体の構成を変化させることなく、接合位置を調整するだけで、容易に熱抵抗を単調変化させることができる。 Further, the semiconductor laser chip 5 is bonded to the submount 3 at a biased position protruding from one end side, and the submount 3 is bonded to the heat sink 2 at a biased position protruding from one end side. If it is configured as such, the thermal resistance can be easily monotonically changed only by adjusting the joining position without changing the configuration of the member itself.

1:半導体レーザ装置、 2:ヒートシンク、 2fs:対向面、 3:サブマウント、 31:基材、 31a~31e:部分基材、 32c、32e:メタライズ層、 3fc:対向面、 3fe:対向面、 3sc:空洞、 3st:空洞、 4:活性層群、4a~4c:活性層(発光領域)、 5:半導体レーザチップ、 5ft:対向面、 51:積層体、 52b:下面電極、 52t:上面電極、 53b、53t:めっき層、 6,7:接合材、 P4a~P4b:領域、 R3c:処理領域、 R3e:処理領域、 R5t:処理領域、 W:はみだし量、 W:はみだし量。 1: Semiconductor laser device, 2: Heat sink, 2fs: Facing surface, 3: Submount, 31: Substrate, 31a to 31e: Partial substrate, 32c, 32e: Metallized layer, 3fc: Facing surface, 3fe: Facing surface, 3sc: Cavity, 3st: Cavity, 4: Active layer group, 4a-4c: Active layer (light emitting region), 5: Semiconductor laser chip, 5ft: Facing surface, 51: Laminated body, 52b: Bottom electrode, 52t: Top electrode , 53b, 53t: Plating layer, 6, 7: Bonding material, P4a to P4b: Area, R3c: Processing area, R3e: Processing area, R5t: Processing area, W 3 : Overhang amount, W 5 : Overhang amount.

Claims (8)

光の進行方向に沿って延在する複数の発光領域が、前記進行方向に垂直な方向に間隔をあけて配列された板状の半導体レーザチップと、
前記半導体レーザチップに接合されたサブマウントと、
前記サブマウントの前記半導体レーザチップが接合された面の反対側の面に接合されたヒートシンクと、を備え、
前記複数の発光領域のそれぞれと前記ヒートシンクを結ぶ伝熱経路の熱抵抗が、前記複数の発光領域の配列方向における一端側から他端側に向かうにつれ、単調減少または単調増加していることを特徴とする半導体レーザ装置。
A plate-shaped semiconductor laser chip in which a plurality of light emitting regions extending along the traveling direction of light are arranged at intervals in a direction perpendicular to the traveling direction.
The submount bonded to the semiconductor laser chip and
A heat sink bonded to a surface opposite to the surface to which the semiconductor laser chip of the submount is bonded is provided.
It is characterized in that the thermal resistance of the heat transfer path connecting each of the plurality of light emitting regions and the heat sink is monotonically decreased or monotonically increased from one end side to the other end side in the arrangement direction of the plurality of light emitting regions. Semiconductor laser device.
前記ヒートシンクの厚さは、前記複数の発光領域の配列方向における一端側から他端側にかけて一定になっていることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the thickness of the heat sink is constant from one end side to the other end side in the arrangement direction of the plurality of light emitting regions. 前記サブマウントは、前記配列方向に沿って、熱伝導率の異なる基材を並べて形成されたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1 or 2, wherein the submount is formed by arranging substrates having different thermal conductivitys along the arrangement direction. 前記サブマウントは、熱伝導率の異なる基材を厚み方向に重ねて形成され、前記配列方向に沿って、重ねた基材の厚みの割合が変化していることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。 The submount is formed by stacking base materials having different thermal conductivitys in the thickness direction, and the ratio of the thicknesses of the stacked base materials changes along the arrangement direction according to claim 1 or 2. The semiconductor laser device according to 2. 前記サブマウントは、前記配列方向に沿って厚みが変化していることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 4, wherein the submount has a thickness that changes along the arrangement direction. 前記サブマウントには、前記配列方向における位置に応じて形態が異なる、厚み方向の中間部分において前記半導体レーザチップへの対向面に平行に進む空洞、あるいは、前記複数の発光領域のそれぞれを投影した領域の中間部分において前記半導体レーザチップへの対向面から反対側の面に向かって進み、前記光の進行方向に沿って延在する空洞、が形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 On the submount, a cavity that advances parallel to the surface facing the semiconductor laser chip at an intermediate portion in the thickness direction, which has a different morphology depending on the position in the arrangement direction, or each of the plurality of light emitting regions is projected. From claim 1, a cavity is formed in the middle portion of the region, which advances from the surface facing the semiconductor laser chip toward the surface opposite to the surface and extends along the traveling direction of the light. 4. The semiconductor laser device according to any one of 4. 前記半導体レーザチップは、前記サブマウントに対して、前記一端側からはみ出す偏った位置に接合され、かつ、前記サブマウントは、前記ヒートシンクに対して、前記一端側からはみ出す偏った位置に接合されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser chip is bonded to the submount at a biased position protruding from the one end side, and the submount is bonded to the heat sink at a biased position protruding from the one end side. The semiconductor laser apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the semiconductor laser apparatus is provided. 前記半導体レーザチップは、前記複数の発光領域のうちのひとつから前記サブマウントに向かう投影領域の少なくとも一部が前記サブマウントからはみ出るまで、前記サブマウントに対して前記配列方向において偏った位置に接合されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser chip is joined at a position biased in the arrangement direction with respect to the submount until at least a part of the projection region toward the submount from one of the plurality of light emitting regions protrudes from the submount. The semiconductor laser apparatus according to claim 7, wherein the semiconductor laser apparatus is used.
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