JP5071037B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子を備えた半導体レーザ装置に関し、特に、半導体レーザ素子からの発光を波長変換する波長変換部材を備えた半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device including a semiconductor element, and more particularly to a semiconductor laser device including a wavelength conversion member that converts the wavelength of light emitted from the semiconductor laser element.
半導体レーザ装置の1つとして、ステムに固定した半導体レーザ素子を、金属製のキャップにより覆って封止したものが知られている(例えば、特許文献1〜8参照。)。キャップには、レーザ光を通過させるための開口部が形成され、その開口部には、レーザ光を透過可能で且つ開口部を封止する透光部材(例えばガラス板)が固定されている。
半導体レーザ装置に、半導体レーザ素子からのレーザ光を波長変換する波長変換部材を設けることにより、半導体レーザ素子と異なる波長のレーザ光を発する半導体レーザ装置を得ることができる。波長変換部材の一例としては、ガラス材料に蛍光体を分散させたものが挙げられる。このような波長変換部材を透光部材の代わりに使用して、開口部を封止できるが、実際にはいくつかの問題を生じる。 By providing the semiconductor laser device with a wavelength conversion member that converts the wavelength of the laser light from the semiconductor laser element, a semiconductor laser device that emits laser light having a wavelength different from that of the semiconductor laser element can be obtained. As an example of the wavelength conversion member, a material in which a phosphor is dispersed in a glass material can be given. Although such a wavelength conversion member can be used in place of the translucent member to seal the opening, in practice, several problems arise.
波長変換部材に含まれる蛍光体は、光の一部を散乱する。散乱された光がキャップに照射されると、キャップが光を吸収して、レーザ装置の光取出し効率が低下する問題がある。 The phosphor contained in the wavelength conversion member scatters part of the light. When the scattered light is applied to the cap, there is a problem that the cap absorbs the light and the light extraction efficiency of the laser device is lowered.
また、ガラス材料に蛍光体を分散させた波長変換部材の表面には、部分的に蛍光体が露出している。蛍光体とキャップとの界面は密着しにくいため、波長変換部材をキャップに固定する際に蛍光体とキャップとの界面で十分な気密性が保持できず、キャップ内の密封性が低下する恐れがある。 Further, the phosphor is partially exposed on the surface of the wavelength conversion member in which the phosphor is dispersed in the glass material. Since the interface between the phosphor and the cap is difficult to adhere, sufficient airtightness cannot be maintained at the interface between the phosphor and the cap when the wavelength conversion member is fixed to the cap, and the sealing inside the cap may be deteriorated. is there.
そこで、本発明では、波長変換部材を備えた半導体レーザ装置であって、波長変換部材による散乱光の悪影響を抑え、且つキャップ内の密封性に優れたものを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device provided with a wavelength conversion member that suppresses the adverse effect of scattered light from the wavelength conversion member and has excellent sealing performance in the cap.
本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子を覆うキャップとを備えており、前記キャップは、半導体レーザ素子のレーザ光が通過する開口部を有し、半導体レーザ装置は、前記開口部を上側から覆ってふさぐガラス部材と、該ガラス部材の上に位置し前記レーザ光を吸収して異なる波長の蛍光を発光する蛍光体を含有した波長変換部材と、前記ガラス部材と前記波長変換部材との間に配置された反射膜とを有し、前記反射膜の外縁が、前記波長変換部材の外縁と前記キャップの外縁とを結ぶ線よりも外側まで延在していることを特徴とする。
The semiconductor laser device of the present invention includes a semiconductor laser element and a cap that covers the semiconductor laser element. The cap has an opening through which the laser light of the semiconductor laser element passes. A glass member that covers and covers the opening from above, a wavelength conversion member that is located on the glass member and that contains a phosphor that absorbs the laser light and emits fluorescence of different wavelengths, the glass member, and the glass member It possesses a reflection film disposed between the wavelength converting member, the outer edge of the reflection film, that extends to the outside than the line connecting the outer edge of the outer edge and the cap of the wavelength conversion member Features.
本発明の半導体レーザ装置では、反射膜の上側に波長変換部材を、ガラス部材の下側に半導体レーザ素子及びキャップを配置している。よって、波長変換部材からの散乱光は反射膜によって反射されるので、キャップに照射されることを抑制できる。
また、開口部はガラス部材によって封止できるので、キャップ内の密封性を高くすることができる。
In the semiconductor laser device of the present invention, the wavelength conversion member is disposed above the reflective film, and the semiconductor laser element and the cap are disposed below the glass member. Therefore, since the scattered light from the wavelength conversion member is reflected by the reflective film, it can be suppressed that the cap is irradiated.
Moreover, since an opening part can be sealed with a glass member, the sealing performance in a cap can be made high.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語)を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating specific directions and positions (for example, “up”, “down”, “right”, “left” and other terms including those terms) are used as necessary. . The use of these terms is to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the technical scope of the present invention is not limited by the meaning of these terms. Moreover, the part of the same code | symbol which appears in several drawing shows the same part or member.
<実施の形態1>
図1〜図3は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置1を示している。図1に示すように、円盤状のステム60の上側を円筒状のキャップ10が覆っている。キャップ10の上面14には、ガラス部材と波長変換部材30とが固定されている。この波長変換部材30は、半導体レーザ素子2からのレーザ光Lを吸収して異なる波長の蛍光を発光する蛍光体を含有している。なお、ステム60の下方には、外部電源との接続に使用するリードが突出している。
<
1 to 3 show a
図2及び図2の一部を拡大した図3に示すように、半導体レーザ装置1の内部には、ステム60の上方に突出したステム60のブロック部62に半導体レーザ素子2が固定されている。半導体レーザ素子2は、ブロック部62と共に、キャップ10によって覆われている。
キャップ10には、半導体レーザ素子1からのレーザ光Lを通過させる開口部12が設けられている。そして、本実施の形態では、開口部12がガラス部材20によって上側から覆われて、封止されている。
なお、本発明において、開口部12をガラス部材20でふさぐ形態としては、図2及び図3のように、キャップ10の上側から開口部12をガラス部材20で覆う以外にも、図4のように開口部12にガラス部材20を嵌め込む形態や、図5のようにキャップ10の内側から開口部12を覆う形態にすることもできる。
As shown in FIG. 2 and an enlarged view of FIG. 2, the
The
In addition, in this invention, as a form which closes the
図3に拡大して示しているように、ガラス部材20と波長変換部材30との間には、反射膜40が配置されている。この反射膜40の機能は以下のとおりである。
レーザ光Lが波長変換部材30を通過するとき、一部のレーザ光Lは、波長変換部材30に照射され波長が変換されると共に、波長変換部材30の蛍光体によって散乱されて進行方向を変える。そして、散乱光の一部は、キャップ10の方向に向かう。散乱光がキャップ10に到達すれば、散乱光はキャップ10に吸収されて、結果的には半導体レーザ装置1の光取出し効率が低くなる恐れがある。しかしながら、本実施の形態によれば、波長変換部材30とキャップ10との間に反射膜40が配置されているので、散乱光の多くは、キャップ10に到達する前に、反射膜40によって反射される。よって、半導体レーザ素子2の動作は安定し、半導体レーザ装置1の光取出し効率は高くなる。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, a
When the laser light L passes through the
図3に示すような連続する反射膜40は、レーザ光Lを透過し波長変換部材30で波長変換された光を反射する、いわゆる波長選択性の膜から形成することができる。散乱光の多くは波長変換部材30によって波長変換されているので、反射膜40によって効果的に反射することができる。よって、キャップ10に到達する散乱光を低減する効果が高い。なお、波長変換されていない散乱光(レーザ光と同じ波長を有している)は、反射膜40を透過してしまう。
The
波長選択性を有する反射膜40としては、Si、Ti、Zr、Nb、Ta、Al及びMgよりなる群から選択された少なくとも一種の酸化物、窒化物又はフッ化物のいずれかから選択された少なくとも2つを繰り返し積層した誘電体多層膜を利用することができる。誘電体多層膜は、積層する膜厚を調節することにより、所望の波長の光を選択的に反射できるので、本実施の形態の反射膜40には好適である。
As the
図3に詳細に示しているように、本実施の形態では、ガラス部材20は、接合層50によってキャップ10の上面に接合されている。接合層50は、様々な接着材等から形成することができるが、特に、低融点ガラス又は化学変化層のいずれかから形成するのが好ましい。本明細書において、「低融点ガラス」とは、SnO−P2O5系、CuO−P2O5系、Bi2O3系等のことを意味している。また、「化学変化層」とは、金属とガラスとを接着するための部材から成る層を指しており、具体的には、Zn、Ca、Ba、Mg、Pb、Al、In、Siよりなる群から選択される少なくとも一種を含む層等から成る層が挙げられる。
As shown in detail in FIG. 3, in the present embodiment, the
接合層50を低融点ガラス又は化学変化層から形成すると、ガラス部材40とキャップ部材10との密着性を高くできる利点がある。しかしながら、それらの材料から成る接合層50は光の吸収率が高いため、波長変換部材30によって散乱された散乱光が接合層50に到達すると、散乱光の多くが吸収されてしまう。しかしながら、本実施の形態のように、波長変換部材30と接合層50との間に反射層40を配置することにより、散乱光の多くを接合層50に達する前に反射できる。よって、本実施の形態の半導体レーザ装置1は、接合層50による光吸収の問題が起こりにくい構造を有しているので、低融点ガラス又は化学変化層を接合層50として使用するのに適している。
When the
反射層40は、より多くの散乱光を反射できるように広く形成するのが好ましい。キャップ10に到達する散乱光を抑制する観点からすると、反射膜40の外縁が、波長変換部材30の外縁とキャップ10の外縁とを結ぶ線B−Bよりも外側まで伸びているのが好ましい(図3参照)。これにより、キャップ10方向に向かう散乱光は、反射膜40によって効率よく反射できる。
また、接合層50に到達する散乱光を抑制する観点からすると、反射膜40の外縁が、波長変換部材30の外縁と接合層50の外縁とを結ぶ線C−Cよりも外側まで伸びているのが好ましい(図3参照)。これにより、接合層50に向かう散乱光は、反射膜40によって効率よく反射できる。
The
Further, from the viewpoint of suppressing scattered light reaching the
以下に、各構成を詳細に説明する。
(半導体レーザ素子2)
半導体レーザ素子2としては、特に限定せず、n型半導体層とp型半導体層との間に活性層を形成し、この活性層が多重量子井戸構造、または単一量子井戸構造をなすものである。また、青色系半導体レーザ素子であれば、III−V族窒化物半導体より形成されるのが好ましい。
また、半導体レーザ素子2に代えて、端面発光型ダイオードも使用することができる。端面発光型ダイオードとは、発光ダイオードを構造面から分類した場合の一種であり、半導体レーザと同じように活性層の端面から光を取り出すものをいう。これは、活性層の屈折率を高くして光導波作用を起こさせることで、端面から光を出力させることを可能にしている。端面発光型ダイオードであれば、光出力面積を絞ることで、出力光をキャップ10の開口部12内へ導波させることが可能である。
Below, each structure is demonstrated in detail.
(Semiconductor laser element 2)
The
Instead of the
(キャップ10)
キャップ10には、ステムとの溶接が可能なステンレス鋼、コバール、Fe−Ni合金、Ni、Cuなどの材料が好適である。
(Cap 10)
The
(ガラス部材20)
ガラス部材20には、Al2O3、SiO2、ZrO2、ZnO、ZnSe、AlN、GaNなどを含有するものが好適である。
(Glass member 20)
The
(波長変換部材30)
波長変換部材30には、透光性の母材に蛍光体の粒子を分散させたものが適している。
透光性の母材としては、セラミックス、ガラスや樹脂などの透光性材料が利用できるが、特に、ガラスは、樹脂に比べて、放熱性、耐光性、耐熱性及び耐候性の点で優れているので、母材に適している。
母材に適したガラスとしては、Al2O3、SiO2、ZrO2、ZnO、ZnSe、AlN、GaNなどを含有するものが好適である。
(Wavelength conversion member 30)
For the
As the translucent base material, translucent materials such as ceramics, glass and resin can be used. In particular, glass is superior in heat dissipation, light resistance, heat resistance and weather resistance compared to resin. It is suitable for the base material.
As the glass suitable for the base material, a glass containing Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , ZnO, ZnSe, AlN, GaN or the like is preferable.
波長変換部材30に分散される蛍光体としては、半導体レーザ素子からのレーザ光を吸収して、異なる波長の光に波長変換するものが選択される。例えば、半導体レーザ素子2に発光スペクトルのピーク波長が365nm〜470nmの範囲のものを使用した場合には、蛍光体には、銅で付括された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付括されたYAG系蛍光体およびLAG系蛍光体が挙げられる。特に、高輝度かつ長時間の使用時においては、(Re1−xSmx)3(Al1−yGay)5O12:Ce(0≦x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y、Gd、La、Luからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。)等が好ましい。またYAG、LAG、BAM、BAM:Mn、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN、CASBN及びCaAlSiN3:Euからなる群から選択される少なくとも1種を含む蛍光体を使用することができる。
As the phosphor dispersed in the
(反射膜40)
反射膜40には、波長選択性の膜が利用される。例えば、Si、Ti、Zr、Nb、Ta、Al及びMgよりなる群から選択された少なくとも一種の酸化物、窒化物又はフッ化物のいずれかから選択された少なくとも2つを繰り返し積層した誘電体多層膜が好適である。
(Reflective film 40)
As the
(接合層50)
接合層50には、低融点ガラス又は化学変化層が適している。
低融点ガラスとしては、SnO−P2O5系、CuO−P2O5系、Bi2O3系等が使用でき、特にBi2O3系が好適である。
また、化学変化層としては、Zn、Ca、Ba、Mg、Pb、Al、In、Siよりなる群から選択される少なくとも一種を含む層等が使用できる。特にCa、Ba、Alを含む膜が好適である。
(Junction layer 50)
For the
As the low melting point glass, SnO—P 2 O 5 series, CuO—P 2 O 5 series, Bi 2 O 3 series and the like can be used, and Bi 2 O 3 series is particularly preferable.
Further, as the chemical change layer, a layer containing at least one selected from the group consisting of Zn, Ca, Ba, Mg, Pb, Al, In, and Si can be used. A film containing Ca, Ba, and Al is particularly preferable.
<実施の形態2>
本実施の形態では、反射膜40に穴42が形成されている点で実施の形態1と異なる(図6〜6参照)。それ以外の構成は、実施の形態1と同様である。
<
The present embodiment is different from the first embodiment in that a
図6に示すように、反射膜40の穴42は、レーザ光が通過する位置(すなわち開口部12の位置)に形成されている。本明細書において「穴42」とは、反射膜40が形成されておらず、レーザ光が通過可能な部分を指している。すなわち、穴42の位置には何も形成されていなくてもよいし、又は、レーザを透過する透光材料が形成されていてもよい。
As shown in FIG. 6, the
本実施の形態では、反射膜40に穴42が形成されているので、反射膜40の材料に、レーザ光と散乱光の両方を反射する材料を使用することができる。波長変換部材30の蛍光体によって散乱される散乱光の多くは、蛍光体によって波長変換されている。しかしながら、散乱光の一部は、波長変換されずに散乱された光(すなわち、半導体レーザ素子2からのレーザ光と同じ波長の光)も含んでいる。本実施の形態では、波長変換された散乱光も、波長変換されなかった散乱光も、すべて反射できる点で有利である。また、反射膜40として、反射率の高い金属膜を使用できる点でも有利である。
In the present embodiment, since the
散乱光の反射効率を高める観点からすると、反射膜40の穴42は小さいのが好ましい。しかしながら、反射膜40の穴42が小さすぎれば、レーザ光Lの一部が反射膜40を通過できずに反射される。反射されたレーザ光Lは、キャップ10や接合層50に吸収され、結果として光取出し効率が低下するという問題が生じる。よって、反射膜40の穴42は、レーザ光Lが通過できる範囲で小さくするのが好ましい。
From the viewpoint of increasing the reflection efficiency of scattered light, the
また、反射膜40の穴42の好ましい寸法は、キャップ10の開口部12の寸法との関係でも表すことができる。
図7に示すように、レーザ光Lは、半導体レーザ素子2の出射端面2aから広がり角Rで広がっている。よって、キャップ10の開口部12の寸法d1と、反射膜40の穴42の寸法d2とが等しい場合でも、開口部12を通過したレーザ光Lの一部が、穴42を通過できなくなる恐れがある。そのため、開口部12の寸法とd1と穴42の寸法d2との関係は、レーザ光Lの広がりの程度によって、以下のように設定すると好ましい。
Further, the preferable dimension of the
As shown in FIG. 7, the laser light L spreads from the emission end face 2 a of the
まず、キャップ10の開口部12の寸法d1が
d1≦{(Y+α)×tan(R/2+β)}×2・・・式1
を満たす場合には、反射膜40の穴42の寸法d2は、d2>d1であるのが好ましい(図8参照)。
そして、
d1>{(Y+α)×tan(R/2+β)}×2・・・式2
を満たす場合には、d2≦d1であるのが好ましい(図9参照)。
ここで、式1及び式2において、
d1:キャップ10の開口部12の寸法(mm)
d2:反射膜40の穴42の寸法(mm)
Y:半導体レーザ素子2の出射端面2aからキャップ10の内面16までの距離(mm)(図7参照)
R:レーザ光Lの広がり角(°)
α:寸法公差(mm)
β:寸法公差(°)
である。なお、実際に半導体レーザ装置1を製造する際の公差は、αが0.2〜0.3mm、βが5〜10°と見積もることができる。
また、本明細書において「レーザ光Lの広がり角R」とは、ピーク強度の1/e2における全角のことを指している。
First, the dimension d 1 of the
When satisfying, it is preferable that the dimension d 2 of the
And
d 1 > {(Y + α) × tan (R / 2 + β)} × 2
When satisfying, it is preferable that d 2 ≦ d 1 (see FIG. 9).
Here, in
d 1 : dimension (mm) of the
d 2 : dimension (mm) of the
Y: Distance (mm) from the emitting
R: spread angle of laser beam L (°)
α: Dimensional tolerance (mm)
β: Dimensional tolerance (°)
It is. It should be noted that the tolerance when actually manufacturing the
Further, in this specification, “the spread angle R of the laser beam L” refers to the full angle at 1 / e 2 of the peak intensity.
上記の式1を満たす場合には、キャップ10の開口部12の寸法d1は、レーザ光Lを通過させることのできる限界の寸法にほぼ等しくなる。よって、反射膜40の穴42の寸法d2は、図8のように、開口部12の寸法d1よりも大きくするのがよい。
When the
上記の式2を満たす場合には、キャップ10の開口部12の寸法d1は、レーザ光Lを通過させるのに必要な寸法よりも大きくなる。よって、反射膜40の穴42の寸法d2を開口部12の寸法d1以下にして、反射膜40が、波長変換部材30の蛍光体によって散乱される散乱光を効果的に反射できるようにするのが好ましい。
すなわち、図9に示すように、反射膜40の穴42の寸法d2がキャップ10の開口部12の寸法d1よりも小さいと、穴42を通過してキャップ10の内部方向に進行した散乱光が、開口部12周囲のキャップ10に到達しにくくなるので好ましい。これにより、キャップ10による光の吸収を抑制して、半導体レーザ装置1の光取出し効率を高めることができる。
When the
That is, as shown in FIG. 9, when the dimension d 2 of the
また、図10及び図11のように、キャップ10の開口部12の形状が、下に狭くなるじょうご状であると、波長変換部材30による散乱光をじょうご状になった開口部12の内面で遮断できるので、キャップ10内部に散乱光が戻るのを抑制できる利点がある。開口部12が下に狭くなるじょうご状であるので、キャップ10の開口部12の寸法は、キャップ10の内面16側(寸法d3)で小さく、上面14側(寸法d4)で大きい。このような開口部12では、開口部12の寸法d3、d4と反射膜40の穴42の寸法d2との関係は、以下のように設定すると好ましい。
As shown in FIGS. 10 and 11, when the shape of the
まず、キャップ10の開口部12内面16側の寸法d3が
d3≦{(Y+α)×tan(R/2+β)}×2・・・式3
を満たし、さらに開口部12上面14側の寸法d4が
d4≦{(Z+α)×tan(R/2+β)}×2・・・式4
を満たす場合には、反射膜40の穴42の寸法d2は、d2>d4であるのが好ましい(図10参照)。
First, the dimension d 3 on the
Further, the dimension d 4 on the
When satisfying, it is preferable that the dimension d 2 of the
また、式3を満たし、さらに開口部12上面14側の寸法d4が
d4>{(Z+α)×tan(R/2+β)}×2・・・式5
を満たす場合には、反射膜40の穴42の寸法d2は、d2≦d4であるのが好ましい(図11参照)。
In addition, Expression 3 is satisfied, and the dimension d 4 on the
When satisfying the above, it is preferable that the dimension d 2 of the
そして、キャップ10の開口部12内面16側の寸法d3が
d3>{(Y+α)×tan(R/2+β)}×2・・・式6
を満たす場合には、反射膜40の穴42の寸法d2は、d2≦d4であるのが好ましい(図11参照)。
ここで、式3〜式6において、
d2:反射膜40の穴42の寸法(mm)
d3:キャップ10の開口部12の内面側の寸法(mm)
d4:キャップ10の開口部12の上面側の寸法(mm)
Y:半導体レーザ素子2の出射端面2aからキャップ10の内面16までの距離(mm)(図7参照)
Z:半導体レーザ素子2の出射端面2aからキャップ10の開口部12の上面側までの距離(mm)(図7参照)
R:レーザ光Lの広がり角(°)
α:寸法公差(mm)
β:寸法公差(°)
である。なお、実際に半導体レーザ装置1を製造する際の公差は、αが0.2〜0.3mm、βが5〜10°と見積もることができる。
また、本明細書において「レーザ光Lの広がり角R」とは、ピーク強度の1/e2における全角のことを指している。
Then, the dimension d 3 on the
When satisfying the above, it is preferable that the dimension d 2 of the
Here, in Formula 3 to Formula 6,
d 2 : dimension (mm) of the
d 3 : dimension (mm) on the inner surface side of the
d 4 : Dimensions on the upper surface side of the
Y: Distance (mm) from the emitting
Z: distance (mm) from the
R: spread angle of laser beam L (°)
α: Dimensional tolerance (mm)
β: Dimensional tolerance (°)
It is. It should be noted that the tolerance when actually manufacturing the
Further, in this specification, “the spread angle R of the laser beam L” refers to the full angle at 1 / e 2 of the peak intensity.
上記の式3を満たす場合、キャップ10の開口部12の内面16側の寸法d3はレーザ光Lを通過させることのできる限界の寸法にほぼ等しくなる。式3に加えて式4を満たす場合には、キャップ10の開口部12の上面14側の寸法d4も、レーザ光Lを通過させることのできる限界の寸法にほぼ等しくなる。よって、反射膜40の穴42の寸法d2は、図10のように、開口部12の上面14側の寸法d4よりも大きくするのがよい。
When Expression 3 is satisfied, the dimension d 3 on the
上記の式3を満たし、且つ式5を満たす場合には、キャップ10の開口部12の内面16側の寸法d3はレーザ光Lを通過させることのできる限界の寸法にほぼ等しいが、キャップ10の開口部12の上面14側の寸法d4は、レーザ光Lを通過させるのに必要な寸法よりも大きくなる。よって、反射膜40の穴42の寸法d2を開口部12の上面14側の寸法d4以下にして、反射膜40が、波長変換部材30の蛍光体によって散乱される散乱光を効果的に反射できるようにするのが好ましい。
すなわち、図11に示すように、反射膜40の穴42の寸法d2がキャップ10の開口部12の上面14側の寸法d4よりも小さいと、穴42を通過してキャップ10の内部方向に進行した散乱光が、開口部12周囲のキャップ10に到達しにくくなるので好ましい。これにより、キャップ10による光の吸収を抑制して、半導体レーザ装置1の光取出し効率を高めることができる。
When Expression 3 is satisfied and Expression 5 is satisfied, the dimension d 3 on the
That is, as shown in FIG. 11, when the dimension d 2 of the
上記の式6を満たす場合、
キャップ10の開口部12の内面16側の寸法d3はレーザ光Lを通過させるのに必要な寸法よりも大きくなる。そして、開口部12は下に狭くなったじょうご状であるので、キャップ10の開口部12の上面14側の寸法d4は寸法d3よりも大きくなり、その結果、寸法d4はレーザ光Lを通過させるのに必要な寸法よりも大きいと考えられる。よって、式3及び式5を満たす場合と同様に、反射膜40の穴42の寸法d2を開口部12の上面14側の寸法d4以下にして、反射膜40が、波長変換部材30の蛍光体によって散乱される散乱光を効果的に反射できるようにするのが好ましい(図11参照)。
If the above equation 6 is satisfied,
The
本実施の形態では、反射膜40の材料に、上述のような誘電体多層膜の他に、金属膜を使用することができる。特に、Ag、Al及びAuから成る群から選択される少なくとも1つを含む金属膜は、幅広い波長域において高い反射率を有するので、半導体レーザ装置1の光取出し効率を高めることができるので好ましい。
In the present embodiment, a metal film can be used as the material of the
上記の式1、式3及び式4には、キャップ10の開口部12の各寸法d1、d3及びd4の下限が含まれていないが、実際に半導体レーザ装置1を製造する場合には、
d1≧{(Y−α)×tan(R/2−β)}×2・・・式7
d3≧{(Y−α)×tan(R/2−β)}×2・・・式8
d4≧{(Z−α)×tan(R/2−β)}×2・・・式9
と設定するのが好ましい。d1、d3及びd4がこの寸法より小さいと、レーザ光Lの一部がキャップ10の開口部12を通過できない恐れがあるので好ましくない。
Although the
d 1 ≧ {(Y−α) × tan (R / 2−β)} × 2 Expression 7
d 3 ≧ {(Y−α) × tan (R / 2−β)} × 2 Equation 8
d 4 ≧ {(Z−α) × tan (R / 2−β)} × 2 Equation 9
Is preferably set. If d 1 , d 3 and d 4 are smaller than this dimension, it is not preferable because a part of the laser beam L may not pass through the
なお、図7〜図11では、ガラス部材20をキャップ10の上面14に固定して、キャップ10の上側から開口部12をガラス部材20で覆っているが、それ以外にも、図4のように開口部12にガラス部材20を嵌め込む形態や、図5のようにキャップ10の内側から開口部12を覆う形態にすることもできる。
7 to 11, the
本発明の半導体レーザ装置1は、プロジェクタ、高輝度が必要な特殊検査器、自動車のヘッドライト、各種照明等に用いることができる。
The
1 半導体レーザ装置
2 半導体レーザ素子
10 キャップ
12 開口部
14 キャップの上面
16 キャップの内面
20 ガラス部材
30 波長変換部材
40 反射膜
42 穴
50 接合層
60 ステム
62 ブロック部
64 リード
d1 キャップの開口部の寸法
d2 反射膜の穴の寸法
d3 キャップの開口部の内面側の寸法
d4 キャップの開口部の外面側の寸法
L レーザ光
R レーザ光の広がり角
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記キャップは、半導体レーザ素子のレーザ光が通過する開口部を有し、
前記開口部を上側から覆ってふさぐガラス部材と、該ガラス部材の上に位置し前記レーザ光を吸収して異なる波長の光を発光する波長変換部材と、を有し、
前記ガラス部材と前記波長変換部材との間に反射膜を有し、前記反射膜の外縁が、前記波長変換部材の外縁と前記キャップの外縁とを結ぶ線よりも外側まで延在していることを特徴とする半導体レーザ装置。 A semiconductor laser device comprising a semiconductor laser element and a cap covering the semiconductor laser element,
The cap has an opening through which the laser beam of the semiconductor laser element passes,
A glass member that covers and covers the opening from above, and a wavelength conversion member that is positioned on the glass member and absorbs the laser light to emit light of different wavelengths,
The have a reflective film between the glass member and the wavelength conversion member, the outer edge of the reflection film, that extends between the outer edge of the wavelength conversion member to the outside than the line connecting the outer edge of the cap A semiconductor laser device.
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