JP2804544B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2804544B2 JP2804544B2 JP1274630A JP27463089A JP2804544B2 JP 2804544 B2 JP2804544 B2 JP 2804544B2 JP 1274630 A JP1274630 A JP 1274630A JP 27463089 A JP27463089 A JP 27463089A JP 2804544 B2 JP2804544 B2 JP 2804544B2
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- semiconductor laser
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光情報処理，レーザプリンタ，レーザ加工
等に利用される半導体レーザに関し、特に高出力化が可
能な半導体レーザに関する。
等に利用される半導体レーザに関し、特に高出力化が可
能な半導体レーザに関する。
半導体レーザの応用範囲の拡大に伴って、その高出力
化が要求されている。半導体レーザにあってはそのレー
ザ光出射端面に高密度にレーザ光が存在するので、半導
体レーザにおける最大光出力は、端面の光学的破壊（ca
tastrophic optical damage:COD）と、接合温度の上昇
による光出力の熱飽和とにより制限される。
化が要求されている。半導体レーザにあってはそのレー
ザ光出射端面に高密度にレーザ光が存在するので、半導
体レーザにおける最大光出力は、端面の光学的破壊（ca
tastrophic optical damage:COD）と、接合温度の上昇
による光出力の熱飽和とにより制限される。
CODを防止するための半導体レーザとして、LOC（larg
e optical cavity）構造レーザ，窓構造レーザ等が公知
である。LOC構造レーザは、活性層に隣接するかまたは
その近傍に光ガイド層を設け、端面における光密度の低
下を図る半導体レーザである。窓構造レーザは、端面近
傍に出射されるレーザ光のエネルギよりもバンドギャッ
プが大きい材料を用いることにより、端面における光吸
収をなくす半導体レーザである。
e optical cavity）構造レーザ，窓構造レーザ等が公知
である。LOC構造レーザは、活性層に隣接するかまたは
その近傍に光ガイド層を設け、端面における光密度の低
下を図る半導体レーザである。窓構造レーザは、端面近
傍に出射されるレーザ光のエネルギよりもバンドギャッ
プが大きい材料を用いることにより、端面における光吸
収をなくす半導体レーザである。
ところが、LOC構造レーザでは、端面における光密度
の低下と共に活性層への光の閉じ込めも劣化するので、
光出力の熱飽和が生じやすいという難点がある。
の低下と共に活性層への光の閉じ込めも劣化するので、
光出力の熱飽和が生じやすいという難点がある。
また、窓構造レーザは構造が複雑であり、その製造時
に複数回のエピタキシャル結晶成長を必要とするので製
造工程が煩雑であるという難点がある。
に複数回のエピタキシャル結晶成長を必要とするので製
造工程が煩雑であるという難点がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、共
振器端面近傍に接する領域と共振端面近傍以外に接する
領域とにおいて、ヒートシンクの構成を異ならせること
により、上述したような難点を解消して、容易にCODを
防止でき、高出力化を図れる半導体レーザを提供するこ
とを目的とする。
振器端面近傍に接する領域と共振端面近傍以外に接する
領域とにおいて、ヒートシンクの構成を異ならせること
により、上述したような難点を解消して、容易にCODを
防止でき、高出力化を図れる半導体レーザを提供するこ
とを目的とする。
本発明に係る半導体レーザは、レーザチップにジャン
クションダウンにてヒートシンクを取付けてある半導体
レーザにおいて、前記ヒートシンクは、前記レーザチッ
プの共振器の両端面近傍領域に接する一対の第１部分
と、前記両端面近傍領域の間の領域に接し、且つ前記一
対の第１部分に挟まれた第２部分とから構成されてお
り、前記一対の第１部分を、前記第２部分より熱伝導率
が大きい材料で構成するか、または前記第２部分より幅
を大きくすることにより、前記第１部分での放熱性を前
記第２部分での放熱性よりも大きくしたことを特徴とす
る。
クションダウンにてヒートシンクを取付けてある半導体
レーザにおいて、前記ヒートシンクは、前記レーザチッ
プの共振器の両端面近傍領域に接する一対の第１部分
と、前記両端面近傍領域の間の領域に接し、且つ前記一
対の第１部分に挟まれた第２部分とから構成されてお
り、前記一対の第１部分を、前記第２部分より熱伝導率
が大きい材料で構成するか、または前記第２部分より幅
を大きくすることにより、前記第１部分での放熱性を前
記第２部分での放熱性よりも大きくしたことを特徴とす
る。
本発明の半導体レーザにあっては、共振器の両端面近
傍（以下第１領域という）に接するヒートシンクの第１
部分は、共振器の両端面近傍の間（以下第２領域とい
う）に接するヒートシンクの第２部分に比べて、熱伝導
率が大きいか、または熱伝導に関与する面積が相対的に
広くなっている。従って、第１領域では第２領域に比べ
て放熱性が良好である。バンドギャップは温度上昇によ
り狭くなり、またレーザ光の大部分は第２領域から発生
するので、第１領域のバンドギャップは第２領域のバン
ドギャップに相当するレーザ光のエネルギよりも大きく
なり、端面部における光吸収は起こりにくく、CODの発
生が防止される。
傍（以下第１領域という）に接するヒートシンクの第１
部分は、共振器の両端面近傍の間（以下第２領域とい
う）に接するヒートシンクの第２部分に比べて、熱伝導
率が大きいか、または熱伝導に関与する面積が相対的に
広くなっている。従って、第１領域では第２領域に比べ
て放熱性が良好である。バンドギャップは温度上昇によ
り狭くなり、またレーザ光の大部分は第２領域から発生
するので、第１領域のバンドギャップは第２領域のバン
ドギャップに相当するレーザ光のエネルギよりも大きく
なり、端面部における光吸収は起こりにくく、CODの発
生が防止される。
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体
的に説明する。
的に説明する。
第１図は本発明に係る半導体レーザの実施例の構成を
示す模式図であり、図中１は銅製のステムである。ステ
ム１上にはヒートシンク２が載置され、該ヒートシンク
２上にはDH構造を有するブロードエリア型のレーザチッ
プ３がジャンクションダウンで載置されている。レーザ
チップ３の共振方向は、図中左右方向であり、その共振
器長は500μm,ストライプ幅は80μm,発振波長は830nmで
ある。
示す模式図であり、図中１は銅製のステムである。ステ
ム１上にはヒートシンク２が載置され、該ヒートシンク
２上にはDH構造を有するブロードエリア型のレーザチッ
プ３がジャンクションダウンで載置されている。レーザ
チップ３の共振方向は、図中左右方向であり、その共振
器長は500μm,ストライプ幅は80μm,発振波長は830nmで
ある。
ヒートシンク２は大きく３つの部分から構成されてお
り、レーザチップ３の共振器の両端面近傍（第１領域）
に接する第１部分であるダイヤモンド製ヒートシンク21
（熱伝導率:20W/cm℃）と、レーザチップ３の共振器の
両端面近傍の間（第２領域）に接し、これらのダイヤモ
ンド製ヒートシンク21,21に挟まれた第２部分であるcBN
（cubicboron nitride）製ヒートシンク22（熱伝導率:6
W/cm℃）と、ダイヤモンド製ヒートシンク21及びcBN製
ヒートシンク22に挟まれたSiO2膜23（熱伝導率:0.02W/c
m℃）とから、ヒートシンク２は構成されている。ヒー
トシンク２の高さ（図中Ｈ）は300μｍ、ヒートシンク
２の幅（図面に垂直方向の長さ）は750μｍであり、ま
たヒートシンク２の全長は500μｍ程度であって、各ダ
イヤモンド製ヒートシンク21の長さ（図中L1）は50μ
ｍ、cBN製ヒートシンク22の長さ（図中L2）は400μｍ、
SiO2膜23膜23の長さ（図中L3）は数μｍである。
り、レーザチップ３の共振器の両端面近傍（第１領域）
に接する第１部分であるダイヤモンド製ヒートシンク21
（熱伝導率:20W/cm℃）と、レーザチップ３の共振器の
両端面近傍の間（第２領域）に接し、これらのダイヤモ
ンド製ヒートシンク21,21に挟まれた第２部分であるcBN
（cubicboron nitride）製ヒートシンク22（熱伝導率:6
W/cm℃）と、ダイヤモンド製ヒートシンク21及びcBN製
ヒートシンク22に挟まれたSiO2膜23（熱伝導率:0.02W/c
m℃）とから、ヒートシンク２は構成されている。ヒー
トシンク２の高さ（図中Ｈ）は300μｍ、ヒートシンク
２の幅（図面に垂直方向の長さ）は750μｍであり、ま
たヒートシンク２の全長は500μｍ程度であって、各ダ
イヤモンド製ヒートシンク21の長さ（図中L1）は50μ
ｍ、cBN製ヒートシンク22の長さ（図中L2）は400μｍ、
SiO2膜23膜23の長さ（図中L3）は数μｍである。
なお、第１領域と第２領域との間に温度差を発生し易
くするために、低熱伝導率を有するSiO2膜23を設けてい
るわけであり、必ずしもSiO2膜23は設けなくてもよい。
なお、ステム１に電流を流せるように、ヒートシンク２
の表面にはメタライズ処理が施されている。
くするために、低熱伝導率を有するSiO2膜23を設けてい
るわけであり、必ずしもSiO2膜23は設けなくてもよい。
なお、ステム１に電流を流せるように、ヒートシンク２
の表面にはメタライズ処理が施されている。
第２図は、上述した構成をなす本発明の半導体レーザ
において、発熱量を5.4Wとした場合の接合温度の分布を
示しており、また第３図は、この場合のバンドギャップ
の分布を示している。第１領域では第２領域に比べて、
放熱性に優れているので、第１領域側の接合温度は第２
領域側の接合温度より約20℃低くなる（第２図参照）。
一般的に半導体のバンドギャップは温度上昇により狭く
なり、第２領域側のバンドギャップは第１領域側のバン
ドギャップより約1.3×10-2eV（波長に換算すると約5n
m）だけ低くなる（第３図参照）。そしてレーザ光の大
部分は面積が広い第２領域から発生されるので、第１領
域におけるバンドギャップはレーザ光のエネルギより大
きくなる。この結果、共振器の端面部において光吸収は
起こりにくくなり、CODを防止することができる。
において、発熱量を5.4Wとした場合の接合温度の分布を
示しており、また第３図は、この場合のバンドギャップ
の分布を示している。第１領域では第２領域に比べて、
放熱性に優れているので、第１領域側の接合温度は第２
領域側の接合温度より約20℃低くなる（第２図参照）。
一般的に半導体のバンドギャップは温度上昇により狭く
なり、第２領域側のバンドギャップは第１領域側のバン
ドギャップより約1.3×10-2eV（波長に換算すると約5n
m）だけ低くなる（第３図参照）。そしてレーザ光の大
部分は面積が広い第２領域から発生されるので、第１領
域におけるバンドギャップはレーザ光のエネルギより大
きくなる。この結果、共振器の端面部において光吸収は
起こりにくくなり、CODを防止することができる。
第４図は本発明の別の実施例におけるヒートシンク２
の斜視図である。前述の実施例では、第１部分と第２部
分とにおいて熱伝導率が異なる材料を用いて本発明の目
的を達成したが、この別の実施例では、第１部分と第２
部分とにおいてその熱伝導に関与する寸法、つまり相対
的な面積に差を与えた構成としている。
の斜視図である。前述の実施例では、第１部分と第２部
分とにおいて熱伝導率が異なる材料を用いて本発明の目
的を達成したが、この別の実施例では、第１部分と第２
部分とにおいてその熱伝導に関与する寸法、つまり相対
的な面積に差を与えた構成としている。
この実施例のヒートシンク２は、第１領域に接する銅
製（熱伝導率:4W/cm℃）の第１部分24と、第２領域に接
し、これらの第１部分24,24に挟まれた同じく銅製の第
２部分25と、第１部分24及び第２部分25に挟まれたSiO2
膜23とから構成されている。第１部分24の幅は900μｍ
であって第２部分25の幅は300μｍであり、第１部分24
において熱伝導に関与する寸法を、第２部分25のそれよ
りも長くしている。即ち、第２部分25に比べて第１部分
24の熱伝導に関与する相対的な面積を広くしている。な
お、２つの第１部分24の幅を同じにする必要はなく、共
振器の後側端面側に対応する第１部分24の幅を実施例よ
り長くしてもよい。
製（熱伝導率:4W/cm℃）の第１部分24と、第２領域に接
し、これらの第１部分24,24に挟まれた同じく銅製の第
２部分25と、第１部分24及び第２部分25に挟まれたSiO2
膜23とから構成されている。第１部分24の幅は900μｍ
であって第２部分25の幅は300μｍであり、第１部分24
において熱伝導に関与する寸法を、第２部分25のそれよ
りも長くしている。即ち、第２部分25に比べて第１部分
24の熱伝導に関与する相対的な面積を広くしている。な
お、２つの第１部分24の幅を同じにする必要はなく、共
振器の後側端面側に対応する第１部分24の幅を実施例よ
り長くしてもよい。
従ってこの実施例においても、第１部分24では第２部
分25に比べて、放熱性に優れることになり、前述の実施
例と同様に、レーザ光は共振器端面近傍において吸収さ
れにくく、CODを防止することができる。前述の実施例
と同様のレーザチップを用い、発熱量を同じく5.4Wとし
て、接合温度を測定した場合、第１領域における接合温
度は第２領域における接合温度に比べて、約５℃低くな
る。
分25に比べて、放熱性に優れることになり、前述の実施
例と同様に、レーザ光は共振器端面近傍において吸収さ
れにくく、CODを防止することができる。前述の実施例
と同様のレーザチップを用い、発熱量を同じく5.4Wとし
て、接合温度を測定した場合、第１領域における接合温
度は第２領域における接合温度に比べて、約５℃低くな
る。
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、上述した２つの実施例を併用した構成を有する半導
体レーザも可能である。また、レーザチップとしてブロ
ードエリアレーザに限定されることはなく、各種の半導
体レーザへの応用が可能である。
く、上述した２つの実施例を併用した構成を有する半導
体レーザも可能である。また、レーザチップとしてブロ
ードエリアレーザに限定されることはなく、各種の半導
体レーザへの応用が可能である。
以上詳述した如く、本発明では、共振器近傍領域とそ
うでない領域とにおいてヒートシンクの材料または放熱
に関与する面積を変化させているので、レーザチップに
特別な加工を施すこと無く容易にCODを防止することが
でき、半導体レーザの高出力化を図ることが可能であ
る。
うでない領域とにおいてヒートシンクの材料または放熱
に関与する面積を変化させているので、レーザチップに
特別な加工を施すこと無く容易にCODを防止することが
でき、半導体レーザの高出力化を図ることが可能であ
る。
第１図は本発明に係る半導体レーザの一実施例の構成を
示す模式図、第２図は接合温度の分布を示すグラフ、第
３図はバンドギャップの分布を示すグラフ、第４図は本
発明に係る半導体レーザの別の実施例におけるヒートシ
ンクの斜視図である。 １……ステム、２……ヒートシンク、３……レーザチッ
プ、21……ダイヤモンド製ヒートシンク、22……cBN製
ヒートシンク、24……第１部分、25……第２部分
示す模式図、第２図は接合温度の分布を示すグラフ、第
３図はバンドギャップの分布を示すグラフ、第４図は本
発明に係る半導体レーザの別の実施例におけるヒートシ
ンクの斜視図である。 １……ステム、２……ヒートシンク、３……レーザチッ
プ、21……ダイヤモンド製ヒートシンク、22……cBN製
ヒートシンク、24……第１部分、25……第２部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (1)
- 【請求項１】レーザチップにジャンクションダウンにて
ヒートシンクを取付けてある半導体レーザにおいて、 前記ヒートシンクは、前記レーザチップの両端面近傍領
域に接する一対の第１部分と、前記両端面近傍領域の間
の領域に接し、且つ前記一対の第１部分に挟まれた第２
部分とから構成されており、前記一対の第１部分を、前
記第２部分より熱伝導率が大きい材料で構成するか、ま
たは前記第２部分より幅を大きくすることにより、前記
第１部分での放熱性を前記第２部分での放熱性よりも大
きくしたことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1274630A JP2804544B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1274630A JP2804544B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03136287A JPH03136287A (ja) | 1991-06-11 |
| JP2804544B2 true JP2804544B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=17544386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1274630A Expired - Fee Related JP2804544B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2804544B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5414181A (en) * | 1977-07-04 | 1979-02-02 | Fujitsu Ltd | Semiconductor laser unit |
| JPS60175476A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-09 | Toshiba Corp | 集積化半導体装置の製造方法 |
| JPS61187288A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-20 | Fujikura Ltd | ストライプ型半導体レ−ザの製造方法 |
| JPS63144588A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体チツプレ−ザ用サブマウント |
| JPS6439670U (ja) * | 1987-04-21 | 1989-03-09 |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP1274630A patent/JP2804544B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03136287A (ja) | 1991-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |