JP5522977B2 - 多波長半導体レーザ装置 - Google Patents

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Description

この発明は、波長の異なる光を放射する複数のレーザダイオードを有する多波長半導体レーザ装置に関するものである。
ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（Ｂｌｕｅ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）などの光ディスクは、大容量の記録媒体として現在盛んに利用されている。これらの光ディスクの記録・再生に用いられるレーザダイオード（以下、ＬＤという）の発振波長はそれぞれ異なり、ＣＤ用ＬＤの発振波長は７８０ｎｍ帯（赤外）、ＤＶＤ用ＬＤの発振波長は６５０ｎｍ帯（赤色）、ＢＤ用ＬＤの発振波長は４０５ｎｍ帯（青紫色）である。したがって、１つの光ディスク装置でＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの情報を取り扱うためには、赤外、赤色、青紫色の３つの光源が必要となる。
波長の異なるレーザダイオードチップを横に並べて多波長半導体レーザ装置を構成した場合、各レーザダイオードチップの発光点間の距離が長くなり、光学設計が困難になる。そのため、従来の多波長半導体レーザ装置として、ヒートシンク上に設置された青紫色ＬＤ上に赤色ＬＤと赤外ＬＤを接着して並置することにより、１つの光ディスク装置でＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの情報を取り扱うことができるようにしたものがある（例えば、特許文献１ 参照）。
特開２００６−５９７４１号公報
しかしながら、特許文献１に記載の多波長レーザ装置においては、赤外ＬＤと赤色ＬＤが青紫色ＬＤ上に接着して配置されているため、赤外ＬＤおよび赤色ＬＤが動作時に発する熱をヒートシンクに効率的に放熱することができないという問題があった。また、アセンブリプロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという問題があった。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、各レーザダイオードチップの発光点間の距離が短く光学設計が容易で放熱特性に優れ、且つ製造が容易な多波長半導体レーザ装置を提供するものである。
この発明に係る多波長半導体レーザ装置は、貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、前記ステムの上面に載置されたブロックと、発振波長の異なる複数のレーザダイオードと、一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、前記ブロックには底面と２つの側面を有する溝が形成され、前記２つの側面は、前記底面から溝の開口方向に向かって広がっていて、前記複数のレーザダイオードは、前記溝の底面および２つの側面のうち、２面以上に配置されていて、前記複数のレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とするものである。
また、この発明に係る多波長半導体レーザ装置は、貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、前記ステムの上面に載置されたブロックと、発振波長の異なる２つのレーザダイオードと、一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、前記ブロックには２つの側面を有する断面Ｖ字型の溝が形成され、前記２つのレーザダイオードは、前記溝の両側面上にひとつづつ配置されていて、前記２つのレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とするものである。
また、この発明に係る多波長半導体レーザ装置は、貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、前記ステムの上面に載置されたブロックと、発振波長の異なる複数のレーザダイオードと、一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、前記ブロックには３つの側面を有する矩形状の突起部が形成され、前記複数のレーザダイオードは、前記突起部の３つの側面にひとつづつ配置されていて、前記複数のレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とするものである。
また、この発明に係る多波長半導体レーザ装置は、貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、前記ステムの上面に載置され、第１の側面と第２の側面を有する突起部が形成されているブロックと、発振波長の異なる複数のレーザダイオードと、一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、前記ブロックには前記第１の側面と交差する第１の平面と前記第２の側面と交差する第２の平面とが形成され、前記レーザダイオードは、第１の側面、第２の側面、第１の平面、第２の平面のうち２つ以上の面に配置されていて、複数のレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、各レーザダイオードチップの発光点間の距離が短く光学設計が容易で放熱特性に優れ、且つ製造が容易な多波長半導体レーザ装置を得ることができる。
この発明の一実施の形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す概略斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す概略上面図である。 この発明のもう一つの実施の形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す概略斜視図である。 この発明のもう一つの実施の形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す概略上面図である。 この発明のもう一つの実施の形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す概略上面図である。 この発明のもう一つの実施の形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す概略上面図である。 この発明のもう一つの実施の形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す概略上面図である。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る多波長半導体レーザ装置の斜視図である。また、図２は、本実施の形態１に係る多波長半導体レーザ装置の上面図である。本実施の形態における多波長半導体レーザ装置は、金属板材を円板状に成形したステム１０１と、ステム１０１の上面に底面が載置された円柱状のブロック１０３と、ブロック１０３の側面に形成された断面がコの字型の溝１０５の底面１０７上と側面１０９上に設置されたＬＤ１１１と、ステム１０１を貫通して設けられたリードピン１１３と、ＬＤ１１１とリードピン１１３を繋ぐボンディングワイヤ１１５と、ステム１０１に接合された接地ピン１１７とを備えている。
ブロック１０３は、銅合金等の熱伝導率の高い金属材料で形成されており、ブロック１０３の側面に形成された溝１０５の方向は、溝１０５の底面１０７上と側面１０９上に設置するＬＤ１１１の光の出射方向（共振器方向）と一致するように形成されている。本実施の形態では、溝１０５は、その断面形状が開口方向に向かって広がっている。すなわち、溝１０５の底面１０７の幅Ｌ１より溝の開口の最上部の幅Ｌ２の方が大きくなっているので、ＬＤ１１１のダイボンドおよびワイヤボンディングがより容易となる。
３つのＬＤ１１１は、ブロック１０３に形成された溝１０５の底面１０７上および側面１０９上にそれぞれはんだ付けされている。ＬＤ１１１の、溝１０５の底面１０７上および側面１０９上の設置は、サブマウントを介して設置してもよい。これらのＬＤ１１１は、各ＬＤ１１１から放出されるレーザ光が、溝１０５の方向と平行な方向に放射されるように配置されている。なお、３つのＬＤ１１１の発振波長は、それぞれ７８０ｎｍ帯（赤外）、６５０ｎｍ帯（赤色）、４０５ｎｍ帯（青紫色）であり、設置順は特に限定されない。
リードピン１１３は、絶縁体を介してステム１０１を貫通しており、ブロック１０３の溝１０５に設置された各ＬＤ１１１と対向する位置に配置されている。リードピン１１３と各ＬＤ１１１のｐ側電極（図示せず）がボンディングワイヤ１１５で電気的に接続される。
接地ピン１１７は、ステム１０１と溶接で接合されており、ステム１０１およびブロック１０３を介して各ＬＤ１１１のｎ側電極（図示せず）と電気的に接続されている。
このように多波長半導体レーザ装置を構成することにより、３つのＬＤ１１１をブロック１０３に直接あるいはサブマウントを介してはんだ付けするので、このブロック１０３を介して各ＬＤ１１１の動作時に生じる熱を効率的に外部に放熱することができる。
さらに、リードピン１１３を、ブロック１０３の溝１０５に設置された各ＬＤ１１１と対向する位置に配置することにより、リードピン１１３と各ＬＤ１１１とのワイヤボンディングが容易になるので、従来技術に比べてアセンブリプロセスが容易になり、多波長半導体レーザ装置の製造コストを低くすることができる。
本実施の形態では、ブロック１０３に形成した溝１０５を、その断面形状が開口方向に向かって広がった形状としたが、本発明はこの形状に限定されるものではなく、溝１０５の対向する側面１０９が互いに平行な面、すなわち図２におけるＬ１、Ｌ２がＬ１＝Ｌ２であってもよく、さらにはＬ１＞Ｌ２であっても構わない。特に、本実施の形態のように溝１０５の断面形状が開口方向に向かって広がった形状（Ｌ１＜Ｌ２）とすることにより、ＬＤ１１１のダイボンドおよびワイヤボンディングをより容易に行うことができる。
また、本実施の形態では、ブロック１０３を円柱に溝１０５を形成した形状としたが、本発明はこの形状に限定されるものではなく、断面が多角形の多角柱状に溝を形成したものであっても構わない。
また、本実施の形態では、ステム１０１とは別形成したブロック１０３を、ステム１０１上に載置したが、ステム１０１とブロック１０３を金型加工などにより一体成型にて形成してもよい。
本実施の形態によれば、多波長半導体レーザ装置を、ブロック１０３と、発振波長の異なる複数のＬＤ１１１を有し、ブロック１０３には底面１０７と２つの側面１０９を有する断面コの字型の溝１０５が所定の方向に形成され、ＬＤ１１１が、該ＬＤの発するレーザ光の出射方向が前記所定の方向に沿うように溝１０５の底面１０７上および側面１０９上に配置されるように構成したので、各ＬＤ１１１の発光点間の距離が短く光学設計が容易で放熱特性に優れ、且つ製造が容易な多波長半導体レーザ装置を得ることができる。
実施の形態２．
図３は本発明の他の実施の形態２の多波長半導体レーザ装置の斜視図を示す。また、図４は本実施の形態２の多波長半導体レーザ装置の上面図を示す。本実施の形態２における多波長半導体レーザ装置は、複数のＬＤの１つを２波長ＬＤで構成したものである。
本実施の形態２に係る多波長半導体レーザ装置は、金属板材を円板状に成形したステム１０１と、ステム１０１の上面に底面が載置された円柱状のブロック１０３と、ブロック１０３の側面に形成された断面がＶの字型の溝２０５の２つの側面２０９上に設置された２つのＬＤ１１１と、ステム１０１を貫通して設けられたリードピン１１３と、ＬＤ１１１とリードピン１１３を繋ぐボンディングワイヤ１１５と、ステム１０１に接合された接地ピン１１７とを備えている。
ブロック１０３は、銅合金等の熱伝導率の高い金属材料で形成されており、ブロック１０３の側面に形成された溝２０５の方向は、溝２０５の２つの側面２０９上に設置するＬＤ１１１の共振器方向と一致するように形成されている。本実施の形態２では、溝２０５は、その断面形状が開口方向に向かってＶ字状に広がっており、ＬＤ１１１のダイボンドおよびワイヤボンディングがより容易となる。
２つのＬＤ１１１は、ブロック１０３に形成された溝２０５の２つの側面２０９上にそれぞれはんだ付けされている。ＬＤ１１１の、溝２０５の側面２０９上の設置は、実施の形態１と同様、サブマウントを介して設置してもよい。これらのＬＤ１１１は、各ＬＤ１１１から放射されるレーザ光が、溝２０５の方向と平行な方向に放射されるように配置されている。２つのＬＤ１１１のうち、一方は発振波長が７８０ｎｍ帯（赤外）と６５０ｎｍ帯（赤色）のレーザ光を放射することのできる２波長ＬＤであり、他方は発振波長が４０５ｎｍ帯（青紫色）の青紫ＬＤである。設置順は特に限定されない。
リードピン１１３は、絶縁体を介してステム１０１を貫通しており、ブロック１０３の溝２０５に設置された各ＬＤ１１１と対向する位置に配置されている。リードピン１１３と各ＬＤ１１１のｐ側電極（図示せず）がボンディングワイヤ１１５で電気的に接続される。
接地ピン１１７は、ステム１０１と溶接で接合されており、ステム１０１およびブロック１０３を介して各ＬＤ１１１のｎ側電極（図示せず）と電気的に接続されている。
このように多波長半導体レーザ装置を構成することにより、２つのＬＤ１１１の両方をブロック１０３に直接あるいはサブマウントを介してはんだ付けするので、このブロック１０３を介して各ＬＤ１１１の動作時に生じる熱を効率的に外部に放熱することができる。
さらに、リードピン１１３を、ブロック１０３の溝２０５に設置された各ＬＤ１１１と対向する位置に配置することにより、リードピン１１３と各ＬＤ１１１とのワイヤボンディングが容易になるので、従来技術に比べてアセンブリプロセスが容易になり、多波長半導体レーザ装置の製造コストを低くすることができる。
特に、ブロック１０３に形成した溝２０５は、その断面形状が開口方向に向かって広がったＶ字形状となっているので、ＬＤ１１１のダイボンドおよびワイヤボンディングをより容易に行うことができる。
また、本実施の形態２では、ブロック１０３を円柱に溝２０５を形成した形状としたが、本発明はこの形状に限定されるものではなく、本実施の形態１と同様に断面が多角形の多角柱状に溝を形成したものであっても構わない。
また、３つのボンディングワイヤ１１５は、接続するリードピン１１３との接続位置をそれぞれずらしてもよく、また、リードピン１１３の長さを変えてもよい。ボンディングワイヤ１１５のリードピン１１３との接続位置をずらす、あるいはリードピン１１３の長さを変えることによりワイヤボンディングをより容易に行うことができる。
本実施の形態２によれば、多波長半導体レーザ装置を、ブロック１０３と、発振波長の異なる複数のＬＤ１１１を有し、ブロック１０３には２つの側面２０９を有する断面Ｖ字型の溝２０５が所定の方向に形成され、ＬＤ１１１が、該ＬＤの発するレーザ光の出射方向が前記所定の方向に沿うように溝２０５の両側面２０９上に配置されるように構成したので、各ＬＤ１１１の発光点間の距離が短く光学設計が容易で放熱特性に優れ、且つ製造が容易な多波長半導体レーザ装置を得ることができる。
実施の形態３．
図５は本発明の他の実施の形態の多波長半導体レーザ装置の上面図を示す。本実施の形態３に係る多波長半導体レーザ装置は、金属板材を円板状に成形したステム１０１と、ステム１０１の上面に底面が載置され、断面が矩形状の突起部３０１を有するブロック１０３と、突起部３０１の上面３０３上と側面３０５上に設置されたＬＤ１１１とを備えている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
突起部３０１の上面３０３上と側面３０５上に設置されたＬＤ１１１は、そのレーザ光の出射方向が同一の方向となるように配置されている。また、ＬＤ１１１は、実施の形態１と同様、サブマウントを介して設置してもよい。
このように多波長半導体レーザ装置を構成することにより、３つのＬＤ１１１を、ブロック１０３に形成された矩形状の突起部３０１に直接あるいはサブマウントを介してはんだ付けするので、このブロック１０３を介して各ＬＤ１１１の動作時に生じる熱を効率的に外部に放熱することができる。
本実施の形態３によれば、多波長半導体レーザ装置を、ブロック１０３と、発振波長の異なる複数のＬＤ１１１を有し、ブロック１０３には矩形状の突起部３０１が形成され、ＬＤ１１１が突起部３０１の上面３０３上および側面３０５上に配置されるように構成したので、各ＬＤ１１１の発光点間の距離が短く光学設計が容易で放熱特性に優れ、且つ製造が容易な多波長半導体レーザ装置を得ることができる。したがってこのような多波長半導体レーザ装置であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
実施の形態４．
図６は本発明の他の実施の形態の多波長半導体レーザ装置の上面図を示す。本実施の形態４に係る多波長半導体レーザ装置は、金属板材を円板状に成形したステム１０１と、ステム１０１の上面に底面が載置されたブロック１０３と、ブロック１０３の平面４０１上と平面４０１に形成された突起部４０３の側面４０５上に設置されたＬＤ１１１とを備えている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
ブロック１０３の平面４０１上と突起部４０３の側面４０５上に設置されたＬＤ１１１は、そのレーザ光の出射方向が同一の方向となるように配置されている。また、ＬＤ１１１は、実施の形態１と同様、サブマウントを介して設置してもよい。
このように多波長半導体レーザ装置を構成することにより、３つのＬＤ１１１を、ブロック１０３の平面４０１上と突起部４０３の側面４０５上に直接あるいはサブマウントを介してはんだ付けするので、このブロック１０３を介して各ＬＤ１１１の動作時に生じる熱を効率的に外部に放熱することができる。
本実施の形態４によれば、多波長半導体レーザ装置を、ブロック１０３と、発振波長の異なる複数のＬＤ１１１を有し、ブロック１０３が平面４０１と突起部４０３を有し、ＬＤ１１１が、平面４０１上および突起部４０３の側面４０５上に配置されるように構成したので、各ＬＤ１１１の発光点間の距離が短く光学設計がより容易で放熱性に優れ、且つ製造が容易な多波長半導体レーザ装置を得ることができる。したがってこのような多波長半導体レーザ装置であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
実施の形態５．
図７は本発明の他の実施の形態の多波長半導体レーザ装置の上面図を示す。本実施の形態５に係る多波長半導体レーザ装置は、金属板材を円板状に成形したステム１０１と、ステム１０１の上面に底面が載置されたブロック１０３と、ブロック１０３の平面４０１上と平面４０１に形成された突起部４０３の２つ側面４０５に設置されたＬＤ１１１とを備えている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
ブロック１０３の平面４０１上と突起部４０３の２つ側面４０５に設置されたＬＤ１１１は、そのレーザ光の出射方向が同一の方向となるように配置されている。また、ＬＤ１１１は、実施の形態１と同様、サブマウントを介して設置してもよい。
このように多波長半導体レーザ装置を構成することにより、３つのＬＤ１１１を、ブロック１０３の平面４０１上と突起部４０３の２つの側面４０５上に直接あるいはサブマウントを介してはんだ付けするので、このブロック１０３を介して各ＬＤ１１１の動作時に生じる熱を効率的に外部に放熱することができる。
本実施の形態５によれば、多波長半導体レーザ装置を、ブロック１０３と、発振波長の異なる複数のＬＤ１１１を有し、ブロック１０３が平面４０１と突起部４０３を有し、ＬＤ１１１が、平面４０１上および突起部４０３の２つの側面４０５上に配置されるように構成したので、各ＬＤ１１１の発光点間の距離が短く光学設計がより容易で放熱性に優れ、且つ製造が容易な多波長半導体レーザ装置を得ることができる。したがってこのような多波長半導体レーザ装置であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、図面および明細書では本発明の典型的な好ましい実施形態を開示しており、特定の用語を使用しているが、それらは一般的かつ記述的な意味合いでのみ使用しており、本明細書に記載の特許請求の範囲を限定することを目的とするものではないことは言うまでもない。
１０３ ブロック
１０５ 溝
１０７ 底面
１０９ 側面
１１１ レーザダイオード
２０５ 溝
２０９ 側面
３０１ 突起部
３０３ 上面
３０５ 側面
４０１ 平面
４０３ 突起部
４０５ 側面

Claims (7)

  1. 貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、
    前記ステムの上面に載置されたブロックと、
    発振波長の異なる複数のレーザダイオードと、
    一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、
    前記ブロックには底面と２つの側面を有する溝が形成され、
    前記２つの側面は、前記底面から溝の開口方向に向かって広がっていて、
    前記複数のレーザダイオードは、前記溝の底面および２つの側面のうち、２面以上に配置されていて、前記複数のレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、
    前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
  2. 貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、
    前記ステムの上面に載置されたブロックと、
    発振波長の異なる２つのレーザダイオードと、
    一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、
    前記ブロックには２つの側面を有する断面Ｖ字型の溝が形成され、
    前記２つのレーザダイオードは、前記溝の両側面上にひとつづつ配置されていて、前記２つのレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、
    前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
  3. 貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、
    前記ステムの上面に載置されたブロックと、
    発振波長の異なる複数のレーザダイオードと、
    一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、
    前記ブロックには３つの側面を有する矩形状の突起部が形成され、
    前記複数のレーザダイオードは、前記突起部の３つの側面にひとつづつ配置されていて、前記複数のレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、
    前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
  4. 貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、
    前記ステムの上面に載置され、第１の側面と第２の側面を有する突起部が形成されているブロックと、
    発振波長の異なる複数のレーザダイオードと、
    一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、
    前記ブロックには前記第１の側面と交差する第１の平面と前記第２の側面と交差する第２の平面とが形成され、
    前記レーザダイオードは、第１の側面、第２の側面、第１の平面、第２の平面のうち２つ以上の面に配置されていて、複数のレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、
    前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
  5. 前記第１の平面と前記第２の平面に２つのレーザダイオードがひとつづつ配置されていることを特徴とする請求項４に記載の多波長半導体レーザ装置。
  6. 前記第１の側面と前記第２の側面に２つのレーザダイオードがひとつづつ配置されていることを特徴とする請求項４に記載の多波長半導体レーザ装置。
  7. 貫通した複数のリードピンが設けられているステムと、
    前記ステムの上面に載置されたブロックと、
    ２波長レーザダイオードと、
    前記２波長レーザダイオードとは発振波長の異なるレーザダイオードと、
    一端が前記レーザダイオードに他端が前記リードピンに接続されている複数のボンディングワイヤとを有し、
    前記ブロックには２つの側面を有する断面Ｖ字型の溝が形成され、
    前記２つのレーザダイオードは、前記溝の両側面上にひとつづつ配置されていて、前記２つのレーザダイオードは同じ方向にレーザ光を出射し、
    前記複数のリードピンは対応するレーザダイオードと対向する位置に配置されていることを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
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