JP2023089299A - レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1A及び図2Aに示すように、本実施形態に係るレーザ装置100では、パッケージ10の基体11に2つ以上の貫通孔が設けられており、これら2つ以上の貫通孔に2つ以上のリード端子14が挿入されている。パッケージ10には、2つ以上のレーザ素子20と、導電性を有する1つ又は2つ以上の中継部材30が配置されている。本実施形態では、レーザ素子20はサブマウント21を介してパッケージ10に配置されている。ここで、第1ワイヤ41が、2つ以上のレーザ素子20のうちの1つと、1つの中継部材30とを接続し、又は、2つ以上のレーザ素子20のうちの1つと、2つ以上の中継部材30のうちの1つとを接続している。また、第2ワイヤ42が、2つ以上のリード端子14のうちの1つと、第1ワイヤ41が接続された中継部材30とを接続している。そして、第2ワイヤ42が、第1ワイヤ41よりも短い。なお、中継部材30のうち、第1ワイヤ41と第2ワイヤ42の両方が接続されているものを中継部材30aといい、第1ワイヤ41と第2ワイヤ42以外のワイヤ40が接続されている中継部材30を中継部材30bという。また、レーザ素子20のうち、第1ワイヤ41により中継部材30aと接続されているレーザ素子20をレーザ素子20aといい、その他のレーザ素子20をレーザ素子20bという。
図1A及び図2Aに示すように、パッケージ10は、2つ以上の貫通孔が設けられた基体11と、2つ以上の貫通孔に挿入された2つ以上のリード端子14とを有する。本実施形態では、基体11は、基部12と、基部12の上面に固定された枠体13とを有する。2つ以上のレーザ素子20と1つ又は2つ以上の中継部材30は、枠体13の内側において、基部12の上面に配置されている。枠体13を構成する4つの側壁のうち、対向する2つの側壁には貫通孔が設けられており、貫通孔を塞ぐようにリード端子14が挿入されている。本実施形態では、対向する2つの側壁のうち、片側の側壁に4つずつ貫通孔が設けられており、それぞれの貫通孔にリード端子14が挿入されている。基部12として、銅等を用いることができる。基部12として熱伝導率が比較的高い材料を用いることにより、レーザ素子20からの熱を放熱しやすくすることができる。枠体13として、鉄、鉄ニッケル合金等を用いることができる。このような材料の表面にメッキを施したものを用いることにより、図3に示すように、後述する蓋体50と枠体13とを溶接により固定することができる。この結果、蓋体50とパッケージ10とにより構成される空間を気密封止しやすくなる。これらの理由から、基部12と枠体13とは異なる材料により構成することが好ましい。基部12と枠体13とを同じ材料により構成してもよい。また、図2Aに示すように、枠体13は、例えば、本体部13aと、本体部13aよりも厚みが大であり、リード端子14が固定される板状部13bとを有する構造とすることができる。
図1A及び図2Aに示すように、2つ以上のレーザ素子20は、パッケージ10に配置されている。本実施形態では、レーザ素子20は、枠体13の内側において、基部12の上面に配置されている。レーザ素子20の数は、例えば4~30程度とすることができる。レーザ素子20の数が多い場合は、本実施形態のパッケージ10のように、基体11の下面を平坦な面とすることが好ましい。これにより、レーザ素子20からの熱を放熱しやすくすることができる。レーザ素子20は、例えば、行列状に配置することができる。本実施形態では、レーザ素子20は5列4行で配置されている。レーザ素子20には各種のレーザ素子を用いることができるが、本実施形態では、GaN系半導体レーザ素子を用いている。GaN系半導体レーザ素子は発振波長を例えば350nm~600nmとすることができる。GaN系半導体レーザ素子を、例えばYAG蛍光体と組み合わせる場合、GaN系半導体レーザ素子の発振波長は好ましくは430nm~460nmとすることができる。GaN系半導体レーザ素子が出射するレーザ光によって集塵が発生するため、GaN系半導体レーザ素子は、パッケージ10により気密封止されることが好ましい。一方で、この場合、気密封止空間を満たす気体は流動しにくいため、気密封止をしない場合と比較して、リード端子14からの熱の気体への放散がより弱くなると考えられる。レーザ素子20それぞれの出力は、例えば0.5W~10W、好ましくは3W~8Wとすることができる。高出力のレーザ素子20の場合には、ワイヤ40の溶断電流値近傍の電流値をワイヤ40に流すことがあるため、ワイヤ40が特に溶断しやすい。高出力のレーザ素子20とは、例えば出力が2W以上のものをいう。本実施形態では、各行に配置されたレーザ素子20が直列接続されている。2つの行に配置されたレーザ素子20を直列接続してもよい。各行のレーザ素子20に印加する電圧は、例えば5V~50V、好ましくは15V~30Vとすることができる。
図1A及び図2Aに示すように、導電性を有する1つ又は2つ以上の中継部材30は、パッケージ10に配置されている。本実施形態では、中継部材30は、枠体13の内側において、基部12の上面に配置されている。そして、中継部材30は、リード端子14が挿入されている側壁に隣接して配置されている。換言すると、中継部材30は、レーザ素子20が配置された各行の両端に配置されている。本実施形態では、2つ以上の中継部材30がパッケージ10に配置されているが、中継部材30を1つとすることもできる。この場合、例えば、レーザ素子20を1行に配置し、上面視において、レーザ素子20が配置された行の左端に中継部材30を配置することができる。
本実施形態では、図1A及び図2Aに示すように、中継部材30は、ワイヤ40によりリード端子14と接続されている。ここで、上面視において、左端の列に配置された中継部材30が中継部材30aであり、右端の列に配置された中継部材30が中継部材30bである。図1Cは、図1Aのうち、中継部材aの周辺を拡大した図である。図2Bは、図2Aのうち、中継部材aの周辺を拡大した図である。図1C及び図2Bに示すように、左端の列の中継部材30aには、レーザ素子20aと中継部材30aとを接続する第1ワイヤ41が接続されている。さらに、中継部材30aには、リード端子14と、第1ワイヤ41が接続された中継部材30aとを接続する第2ワイヤ42が接続されている。一方で、図1Aに示すように、右端の列の中継部材30bには、第1ワイヤ41と第2ワイヤ42とは接続されていない。つまり、中継部材30bは、ワイヤ40によりサブマウント21と接続されているため、第1ワイヤ41と第2ワイヤ42は接続されていない。図1Cに示すように、1つのサブマウント21に1つのレーザ素子20を配置する場合は、サブマウント21の上面のうち一方側(例えば左側)の領域にレーザ素子20を配置し、他方側(例えば右側)の領域をワイヤボンディング領域とすることができる。これにより、レーザ装置100には、中継部材30aと中継部材30bとが配置されることになる。
第2ワイヤ42の長さは、第1ワイヤ41の長さの45%~90%とすることが好ましい。これにより、第2ワイヤ42を溶断しにくくしつつ、リード端子14と中継部材aとを第2ワイヤ42で接続しやすくすることができる。
本実施形態では、図3に示すように、蓋体50が、枠体13の開口を塞ぐように枠体13の上面に固定されている。蓋体50は、支持部50aと、支持部50aに設けられた透光部50bとを有する。支持部50aとしては、例えば、鉄、ニッケル鉄合金等を用いることができる。これにより、蓋体50を枠体13に溶接しやすくすることができる。
図1A~図2Bに基づいて、本実施例について説明する。
10 パッケージ
11 基体
12 基部
13 枠体
13a 本体部
13b 板状部
14 リード端子
20 レーザ素子
20a レーザ素子
20b レーザ素子
21 サブマウント
22 反射部材
30 中継部材
30a 中継部材
30b 中継部材
40 ワイヤ
41 第1ワイヤ
42 第2ワイヤ
50 蓋体
50a 支持部
50b 透光部
Claims (10)
- それぞれが、導電性を有し、第1方向に並べて配置される複数の導電部材と、
それぞれが、前記複数の導電部材のいずれかの導電部材の上面に配置される2つ以上のレーザ素子と、
前記2つ以上のレーザ素子がそれぞれ前記導電部材を介して配置される上面を有する基部と、前記2つ以上のレーザ素子がその内側に配置される枠体と、前記枠体に設けられ前記2つ以上のレーザ素子と電気的に接続する導通部と、を有するパッケージと、
それぞれが、前記レーザ素子と、前記レーザ素子が配置される前記導通部材の隣に配置される前記導電部材と、に接続される複数の第1ワイヤと、
それぞれが、前記導通部と、前記導通部から最も近い位置に配置される前記導電部材と、に接続される複数の第2ワイヤと、を有し、
前記複数の第2ワイヤの本数が、前記複数の第1ワイヤの本数よりも少ない、レーザ装置。 - 前記第2ワイヤは、前記第1ワイヤよりも短い、請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記複数の第1ワイヤは、前記レーザ素子の共振器長方向に沿って、前記レーザ素子に接続される、請求項1又は2に記載のレーザ装置。
- 前記複数の第1ワイヤは、上面視で、前記共振器長方向に沿って略等間隔に接続されていることを特徴とする請求項3に記載のレーザ装置。
- 前記2つ以上のレーザ素子はそれぞれ、上面視で、前記第1方向に関し、前記導電部材の上面の中央よりも一方側に寄せた位置に配置される、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のレーザ装置。
- 前記複数の導通部材は、前記レーザ素子が配置される第1導通部材と、前記レーザ素子が配置されない第2導通部材と、を有し、
前記第1導通部材と前記第2導通部材は、実質的に同一の導通部材である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のレーザ装置。 - 前記複数の導通部材は、上面視において、長手方向と短手方向を有する矩形の形状を有しており、
上面視で、前記第1導通部材が配置される向きと前記第2導通部材が配置される向きが異なる、請求項6に記載のレーザ装置。 - 前記2つ以上のレーザ素子はそれぞれ、2W以上の出力で駆動される高出力のレーザ素子である、請求項1から7のいずれか一項に記載のレーザ装置。
- 前記導通部は、前記枠体の側壁に設けられた貫通孔に挿入されるリード端子であり、
前記リード端子は、前記導通部材と前記レーザ素子とを接続するワイヤと同じ仕様のワイヤを用いて前記導通部材と前記リード端子とを接続した場合に、当該ワイヤの溶断電流値が、前記レーザ素子と接続するワイヤの溶断電流値よりも低くなるリード端子である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のレーザ装置。 - 前記第1ワイヤ及び前記第2ワイヤは、同じ直径のワイヤであり、
前記第2ワイヤの長さは、前記第1ワイヤの長さの45%~90%である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のレーザ装置。
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