JP6722474B2 - Multi-wavelength laser light source module and multi-wavelength laser light source module with multiplexer - Google Patents

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Description

本発明は、複数の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ光源ユニットを実装したマルチ波長レーザ光源モジュール、及び合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールに関する。 The present invention relates to a multi-wavelength laser light source module mounted with a semiconductor laser light source unit that emits laser light of a plurality of wavelengths, and a multi-wavelength laser light source module with a multiplexer.

従来光通信に分野では、複数の波長の光の合波にアレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ＝Array Wave-Guide Grating）が多く用いられている。一方、投射型の小型レーザディスプレイにおいては、携帯端末や車に使用するために、小型化された光源モジュールが用いられることが好ましい。光源モジュールには、半導体レーザ素子が用いられる。 Conventionally, in the field of optical communication, an array waveguide-guide grating (AWG) is often used to combine lights of a plurality of wavelengths. On the other hand, in the projection type small laser display, it is preferable to use a downsized light source module for use in a mobile terminal or a car. A semiconductor laser element is used for the light source module.

このような半導体レーザ素子を用いたレーザ光源モジュールは、小型化されるので、放熱は十分でなく光源モジュールが冷却されにくい。
また、レーザ光源モジュールでは、波長が異なる複数のレーザ光を１つの点光源とするために、レーザ光の発光点同士を互いに近づけている。このため、複数の半導体レーザ素子もお互いに近づけて高密度に実装しなければならず、レーザ光源モジュールでは、半導体レーザ素子の発する熱が局所的に集まりやすく、放熱し難い構成となっていた。 Since the laser light source module using such a semiconductor laser device is miniaturized, heat radiation is not sufficient and the light source module is hard to be cooled.
Further, in the laser light source module, in order to use a plurality of laser lights having different wavelengths as one point light source, the light emitting points of the laser lights are close to each other. For this reason, a plurality of semiconductor laser elements must be mounted close to each other and mounted at a high density, and in the laser light source module, heat generated by the semiconductor laser elements is likely to be locally collected and is difficult to dissipate.

レーザ光源モジュールの一例として、各半導体レーザ素子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が知られている（特許文献１）。
この多波長半導体レーザ装置では、ブロックと、発振波長の異なる複数の半導体レーザ素子とを有し、上記ブロックには底面と２つの側面を有する断面コの字型の溝が所定の方向に形成され、半導体レーザ素子は、レーザ光の出射方向が所定の方向に沿うように溝の底面上および側面上に配置される。 As an example of the laser light source module, there is known a multi-wavelength semiconductor laser device in which the distance between the light emitting points of each semiconductor laser element is short, the optical design is easy, the heat dissipation characteristic is excellent, and the manufacturing is easy (Patent Document 1).
This multi-wavelength semiconductor laser device has a block and a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths, and the block has a U-shaped groove having a bottom surface and two side surfaces formed in a predetermined direction. The semiconductor laser element is arranged on the bottom surface and the side surface of the groove so that the emission direction of the laser light is along a predetermined direction.

特開２０１０−２８７６１３号公報JP, 2010-287613, A

上記構成では、半導体レーザ素子の発する熱を柱形状のブロックを経由して外部に放熱することができるので、レーザ光源モジュールは優れた放熱特性を備える。しかし、レーザ光源モジュールを小型化して、半導体レーザ素子を高密度で実装した場合、放熱効率がよりいっそう高くなることが好ましい。 In the above configuration, the heat generated by the semiconductor laser element can be radiated to the outside via the pillar-shaped block, so that the laser light source module has excellent heat radiation characteristics. However, when the laser light source module is miniaturized and the semiconductor laser elements are mounted at high density, it is preferable that the heat radiation efficiency is further improved.

そこで、本発明は、上記構成とは異なる新たな構成により、レーザ光源モジュールを小型化しても、放熱効率が高い構成のマルチ波長レーザ光源モジュール及び合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a multi-wavelength laser light source module and a multi-wavelength laser light source module with a multiplexer that have high heat dissipation efficiency even if the laser light source module is downsized by a new configuration different from the above configuration. With the goal.

本発明の一態様は、複数の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ光源ユニットを実装したマルチ波長レーザ光源モジュールである。当該マルチ波長レーザ光源モジュールは、
熱伝導材料で構成され、柱形状を成し、前記柱形状の一方の端の壁面から前記柱形状の延在方向に延びる孔が設けられたホルダーと、
前記孔に配置され、前記孔の壁面と対向し、熱を前記壁面に伝達する熱伝達面を備える、熱伝導材料で構成された複数の熱伝導ブロックと、
前記ホルダーの前記柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、前記熱伝導ブロックに接合される複数の半導体レーザ光源ユニットと、を備える。
前記ホルダーは、前記柱形状の延在方向に延びる前記ホルダーの中心軸の周りの周方向に離間した複数の位置に、前記中心軸に向かって突出し、突出する両側の壁の間の前記周方向に沿った長さが前記中心軸から離れるほど長くなる断面形状の突出部分を備え、
前記ホルダーに設けられた前記孔には、前記突出部分うちの前記周方向に隣り合う突出部分に区画されて、前記熱伝導ブロックのそれぞれを収納保持する収納空間が設けられ、
前記ホルダーの前記突出部分の側壁が前記熱伝導ブロックの前記熱伝達面と対向し、
前記熱伝導ブロックは、前記熱伝達面が前記突出部分の側壁と対向するように配置されることにより、前記収納空間内に位置決めされる。
前記半導体レーザ光源ユニットは、前記熱伝導ブロック上に、例えばダイボンディングで接合されることが好ましい。また前記熱伝達面も前記ホルダーと例えばダイボンディングで接合されることが好ましい。 One aspect of the present invention is a multi-wavelength laser light source module mounted with a semiconductor laser light source unit that emits laser light of a plurality of wavelengths. The multi-wavelength laser light source module,
A holder formed of a heat conductive material, forming a pillar shape, and provided with a hole extending from the wall surface at one end of the pillar shape in the extending direction of the pillar shape,
A plurality of heat conducting blocks formed of a heat conducting material, the heat conducting blocks being arranged in the holes, facing the wall surface of the holes, and having a heat transfer surface for transferring heat to the wall surfaces;
A plurality of semiconductor laser light source units bonded to the heat conduction block so that laser light is emitted in the extending direction of the pillar shape of the holder.
The holder protrudes toward the central axis at a plurality of positions spaced in the circumferential direction around the central axis of the holder extending in the extending direction of the pillar shape, and the circumferential direction between the protruding walls on both sides. A protruding portion having a cross-sectional shape, the length of which increases as the distance from the central axis increases,
The hole provided in the holder is provided with a storage space that is partitioned into projecting portions of the projecting portions that are adjacent to each other in the circumferential direction and that stores and holds each of the heat conduction blocks.
A side wall of the protruding portion of the holder faces the heat transfer surface of the heat conduction block,
The heat transfer block is positioned in the storage space by arranging the heat transfer surface so as to face the side wall of the protruding portion .
It is preferable that the semiconductor laser light source unit is bonded onto the heat conduction block by, for example, die bonding. Further, it is preferable that the heat transfer surface is also joined to the holder by, for example, die bonding.

前記マルチ波長レーザ光源モジュールの一形態として、
前記複数の熱伝導ブロックのそれぞれには、前記ホルダーの前記柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、波長が互いに異なるレーザ光を出射する半導体レーザ光源ユニットが１つずつ接合され、
前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれの発光点の位置は、前記熱伝導ブロックが前記半導体レーザ光源ユニットと接合する接合面の位置に比べて前記柱形状の前記中心軸に近く、前記接合面の位置は、前記熱伝達面の少なくとも一部の面の位置に比べて前記中心軸に近い、ことが好ましい。
前記熱伝導ブロックのそれぞれには、例えば、前記半導体レーザ光源ユニットが１つずつダイボンディングされる。 As one form of the multi-wavelength laser light source module,
A semiconductor laser light source unit that emits laser light having different wavelengths is bonded to each of the plurality of heat conduction blocks so that the laser light is emitted in the extending direction of the pillar shape of the holder.
The position of the light emitting point of each of the semiconductor laser light source units is closer to the central axis of the pillar shape than the position of the joint surface where the heat conduction block is joined to the semiconductor laser light source unit, and the position of the joint surface is It is preferable that it is closer to the central axis than the position of at least a part of the surface of the heat transfer surface.
For example, one of the semiconductor laser light source units is die-bonded to each of the heat conduction blocks.

その際、前記熱伝導ブロックそれぞれの前記熱伝達面の、前記柱形状の周方向における位置は、前記柱形状の延在方向からみて、前記熱伝導ブロックのそれぞれに設けられた前記半導体レーザ光源ユニットの発光点の前記周方向の両側の場所にある、ことが好ましい。 At that time, the position of the heat transfer surface of each of the heat conduction blocks in the circumferential direction of the pillar shape is the semiconductor laser light source unit provided in each of the heat conduction blocks when viewed from the extending direction of the pillar shape. It is preferable that the light emitting points are located on both sides in the circumferential direction.

前記熱伝導ブロックの前記延在方向からみた断面形状は、前記中心軸から遠ざかるに連れて前記熱伝導ブロックの幅が広がる形状であり、前記孔の前記延在方向からみた形状は、前記熱伝導ブロックの前記断面形状に対応する形状である、ことが好ましい。
また、１つの点光源としてレーザ光を出射するように、前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれの発光点の位置を接近させる、ことが好ましい。
また、前記収納空間は、前記中心軸から遠ざかるにつれて前記収納空間の前記周方向に沿った長さが長くなる形状をなし、前記熱伝導ブロックの前記半導体レーザ光源ユニットと接合する接合面から延びる側壁は、前記収納空間の形状に対応した前記熱伝達面を備える、ことが好ましい。 The cross-sectional shape of the heat conduction block viewed from the extending direction is a shape in which the width of the heat conduction block widens as the distance from the central axis increases, and the shape of the hole viewed from the extension direction is the heat conduction block. It is preferable that the shape is a shape corresponding to the cross-sectional shape of the block.
Further, it is preferable that the positions of the light emitting points of the semiconductor laser light source units are close to each other so that laser light is emitted as one point light source.
In addition, the storage space has a shape in which a length of the storage space along the circumferential direction increases as the storage space moves away from the central axis, and a side wall extending from a joint surface of the heat conduction block that is joined to the semiconductor laser light source unit. Preferably includes the heat transfer surface corresponding to the shape of the storage space.

本発明の一態様も、複数の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ光源ユニットを実装したマルチ波長レーザ光源モジュールである。当該マルチ波長レーザ光源モジュールは、One aspect of the present invention is also a multi-wavelength laser light source module mounted with a semiconductor laser light source unit that emits laser light of a plurality of wavelengths. The multi-wavelength laser light source module,
熱伝導材料で構成され、柱形状を成し、前記柱形状の一方の端の壁面から前記柱形状の延在方向に延びる孔が設けられたホルダーと、A holder formed of a heat conductive material, forming a pillar shape, and provided with a hole extending from the wall surface at one end of the pillar shape in the extending direction of the pillar shape,
前記孔に配置され、前記孔の壁面と対向し、熱を前記壁面に伝達する熱伝達面を備える、熱伝導材料で構成された１つの熱伝導ブロックと、One heat-conducting block made of a heat-conducting material, which is arranged in the hole and has a heat-transfer surface that faces the wall surface of the hole and transfers heat to the wall surface;
前記ホルダーの前記柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、前記熱伝導ブロックの、前記柱形状の延在方向に延びる前記ホルダーの中心軸の周りの周方向に離間した複数の位置に接合される複数の半導体レーザ光源ユニットと、を備える。A plurality of positions spaced apart in the circumferential direction around the central axis of the holder extending in the extending direction of the pillar shape of the heat conduction block so that laser light is emitted in the extending direction of the pillar shape of the holder. And a plurality of semiconductor laser light source units bonded to the.
前記熱伝導ブロックは、前記周方向に離間した複数の位置に、前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれを配置するための前記柱形状の延在方向に延びる複数の溝と、前記溝それぞれの前記周方向の両側に設けられた、前記中心軸に直交する放射方向に延びる突出部分と、を備え、The heat conduction block has a plurality of grooves extending in the pillar-shaped extending direction for disposing the semiconductor laser light source units at a plurality of positions spaced in the circumferential direction, and a plurality of grooves in the circumferential direction of each of the grooves. Provided on both sides, a protruding portion extending in a radial direction orthogonal to the central axis,
前記突出部分は、前記突出部分の前記周方向の両側の側壁の間の前記周方向に沿った長さが、前記中心軸から離れるにつれて長くなる断面形状をなし、The projecting portion has a cross-sectional shape in which the length along the circumferential direction between the side walls on both sides in the circumferential direction of the projecting portion becomes longer as the distance from the central axis increases,
前記突出部分の突出先端面は、前記ホルダーの前記孔の壁面と対向する前記熱伝達面になっており、前記熱伝達面が前記ホルダーの前記孔の壁面と対向するように配置されることにより、前記熱伝導ブロックが前記ホルダーの前記孔の空間内で位置決めされる。The projecting tip surface of the projecting portion is the heat transfer surface that faces the wall surface of the hole of the holder, and the heat transfer surface is arranged so as to face the wall surface of the hole of the holder. The heat conducting block is positioned in the space of the hole of the holder.

前記熱伝導ブロックの前記半導体レーザ光源ユニットと接合する接合面の位置は、前記熱伝達面の位置に比べて、前記中心軸に近い、ことが好ましい。 It is preferable that the position of the joint surface of the heat conduction block that is joined to the semiconductor laser light source unit is closer to the central axis than the position of the heat transfer surface.

また、前記マルチ波長レーザ光源モジュールは、筐体で覆われたパッケージであって、
前記ホルダーは、前記筐体である、ことが好ましい。 Further, the multi-wavelength laser light source module is a package covered with a housing,
It is preferable that the holder is the housing.

本発明の他の一態様は、合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールである。当該合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールは、
前記マルチ波長レーザ光源モジュールと、
前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれから出射したレーザ光を合波して点光源として出射する合波器と、
前記半導体レーザ光源ユニットと前記合波器の間に設けられ、前記レーザ光を前記合波器に入射させる結合レンズと、を有する。
前記合波器は、前記レーザ光の入射口と、前記レーザ光の入射口に入射した前記レーザ光をガイドする、壁面が前記レーザ光を全反射するように反射膜が前記壁面に設けられた連続孔で構成された複数の光導波路と、前記光導波路が１つに結合することにより、前記レーザ光を合波する結合部と、合波されたレーザ光を出射する出射口と、を備える。 Another aspect of the present invention is a multi-wavelength laser light source module with a multiplexer. The multi-wavelength laser light source module with the multiplexer,
The multi-wavelength laser light source module,
A multiplexer that multiplexes laser light emitted from each of the semiconductor laser light source units and emits as a point light source,
A coupling lens that is provided between the semiconductor laser light source unit and the multiplexer and that makes the laser light incident on the multiplexer.
The multiplexer guides the laser light incident port and the laser light incident on the laser light incident port, and a reflection film is provided on the wall surface so that the wall surface totally reflects the laser light. A plurality of optical waveguides formed of continuous holes, a coupling portion that combines the laser light by combining the optical waveguides into one, and an emission port that emits the combined laser light. ..

本発明の他の一態様も、合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールである。当該合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールは、
前記マルチ波長レーザ光源モジュールと、
前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれから出射したレーザ光を合波して点光源として出射する合波器と、
前記半導体レーザ光源ユニットと前記合波器の間に設けられ、前記レーザ光を前記合波器に入射させる結合レンズと、を有する。
前記合波器は、コア及びクラッドで構成され、入射した前記レーザ光それぞれを伝送する複数の光ファイバ素線と、前記光ファイバ素線のそれぞれを集め、前記コア同士が当接するようにレーザ光を近接させて出射させる出射端部と、を有する。 Another aspect of the present invention is also a multi-wavelength laser light source module with a multiplexer. The multi-wavelength laser light source module with the multiplexer,
The multi-wavelength laser light source module,
A multiplexer that multiplexes laser light emitted from each of the semiconductor laser light source units and emits as a point light source,
A coupling lens that is provided between the semiconductor laser light source unit and the multiplexer and that makes the laser light incident on the multiplexer.
The multiplexer is composed of a core and a clad, and collects a plurality of optical fiber strands that transmit each of the incident laser beams and each of the optical fiber strands so that the cores contact each other. And an emission end portion for emitting light in close proximity to each other.

上述のマルチ波長レーザ光源モジュール、合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュール、及び半導体レーザ光源ユニットの冷却方法によれば、レーザ光源モジュールを小型化しても、放熱効率が高くすることができる。 According to the multi-wavelength laser light source module, the multi-wavelength laser light source module with a multiplexer, and the method for cooling the semiconductor laser light source unit described above, the heat radiation efficiency can be increased even if the laser light source module is downsized.

第１実施形態の合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールの外観斜視図である。It is an appearance perspective view of a multiwavelength laser light source module with a multiplexer of a 1st embodiment. 図１に示すマルチ波長レーザ光源モジュールの一部分の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a part of the multi-wavelength laser light source module shown in FIG. 1. （ａ）は、第１実施形態で用いる半導体レーザ光源ユニットが接合した熱伝導ブロックの外観斜視図であり、（ｂ）は、第１実施形態の半導体レーザ光源ユニットの分解斜視図である。(A) is an external perspective view of the heat conduction block to which the semiconductor laser light source unit used in the first embodiment is joined, and (b) is an exploded perspective view of the semiconductor laser light source unit of the first embodiment. 第１実施形態で用いる合波器の一例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an example of the multiplexer used in 1st Embodiment. 第２実施形態の合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールの一部分の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a part of multiwavelength laser light source module with a multiplexer of 2nd Embodiment. 図５に示す合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールの熱伝導ブロックから半導体レーザ光源ユニットを分離した斜視図である。FIG. 6 is a perspective view in which a semiconductor laser light source unit is separated from a heat conduction block of the multi-wavelength laser light source module with a multiplexer shown in FIG. 5.

以下、本発明のマルチ波長レーザ光源モジュール、及び合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールについて添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a multi-wavelength laser light source module and a multi-wavelength laser light source module with a multiplexer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールの外観斜視図であり、図２は、図１に示す合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールの一部分の分解斜視図であり、図３（ａ）は、第１実施形態で用いる半導体レーザ光源ユニットが接合した熱伝導ブロックの外観斜視図であり、図３（ｂ）は、第１実施形態の半導体レーザ光源ユニットの分解斜視図である。 (First embodiment)
1 is an external perspective view of a multi-wavelength laser light source module with a multiplexer according to the first embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a part of the multi-wavelength laser light source module with a multiplexer shown in FIG. 3A is an external perspective view of the heat conduction block to which the semiconductor laser light source unit used in the first embodiment is joined, and FIG. 3B is an exploded perspective view of the semiconductor laser light source unit of the first embodiment. It is a figure.

図１に示す合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュール１０は、マルチ波長レーザ光源モジュール１２と、合波器１４と、を備える。
マルチ波長レーザ光源モジュール１２は、１つの半導体レーザ光源ユニット１６が１つの熱伝導ブロック１８に接合された組立体２０が３セットあり、この３セットの組立体２０がホルダー２２に固定されるように構成されている。 The multi-wavelength laser light source module 10 with a multiplexer shown in FIG. 1 includes a multi-wavelength laser light source module 12 and a multiplexer 14.
The multi-wavelength laser light source module 12 has three sets of assemblies 20 in which one semiconductor laser light source unit 16 is joined to one heat conduction block 18, and these three sets of assemblies 20 are fixed to a holder 22. It is configured.

ホルダー２２は、半導体レーザ光源ユニット１６を含んだ組立体２０を固定する部材であり、半導体レーザ光源ユニット１６を固定する部材である。ホルダー２２は、例えば銅やアルミニウムあるいは銅タングステン合金等の熱伝導材料で構成され、柱形状を成している。本実施形態で用いるホルダー２２の熱伝導材は、熱伝導率が１７０〜２３０（Ｗ／ｍ／Ｋ）、あるいは２００（Ｗ／ｍ／Ｋ）以上であることが好ましく、例えば２００〜４００（Ｗ／ｍ／Ｋ）であることがより好ましい。ホルダー２２には、柱形状の一方の端の壁面から柱形状の延在方向、すなわち、図２中のｘ方向に延びる孔２２ａが設けられている。この孔２２ａに、半導体レーザ光源ユニット１６を含んだ組立体２０を挿入して孔２２ａの壁面（孔２２ａを囲む壁面）に組立体２０を固定することにより、半導体レーザ光源ユニット１６をホルダー２２内に固定することができる。 The holder 22 is a member for fixing the assembly 20 including the semiconductor laser light source unit 16, and is a member for fixing the semiconductor laser light source unit 16. The holder 22 is made of a heat conductive material such as copper, aluminum or a copper tungsten alloy, and has a pillar shape. The heat conductive material of the holder 22 used in the present embodiment preferably has a thermal conductivity of 170 to 230 (W/m/K), or 200 (W/m/K) or more, for example, 200 to 400 (W. /M/K) is more preferable. The holder 22 is provided with a hole 22a extending from the wall surface at one end of the pillar shape in the pillar extending direction, that is, in the x direction in FIG. By inserting the assembly 20 including the semiconductor laser light source unit 16 into the hole 22a and fixing the assembly 20 to the wall surface of the hole 22a (wall surface surrounding the hole 22a), the semiconductor laser light source unit 16 is held in the holder 22. Can be fixed to.

熱伝導ブロック１８は、ホルダー２２に設けられた孔２２ａに挿入されて配置される。熱伝導ブロック１８は、孔２２ａの壁面（孔２２ａを囲む壁面）と対向し、熱を壁面に伝達する熱伝達面１８ａ，１８ｂを備える。熱伝導ブロック１８の熱伝達面１８ａ，１８ｂは、孔２２ａの壁面と直接接し、熱伝達面１８ａ，１８ｂ以外の部分と孔２２ａの壁面とが接合して固定される構成でもよいし、熱伝達面１８ａ，１８ｂは、熱伝導性が良いはんだ材（接着材）からなる接合層を介して孔２２ａの壁面と対向するように固定される構成であってもよい。熱伝導ブロック１８は、銅あるいはアルミニウムあるいは銅タングステン合金等の熱伝導材料で構成されている。熱伝導ブロック１８の熱伝導材料は、熱伝導率が１７０〜２３０（Ｗ／ｍ／Ｋ）、あるいは２００（Ｗ／ｍ／Ｋ）以上であることが好ましく、例えば２００〜４００（Ｗ／ｍ／Ｋ）であることが好ましい。 The heat conduction block 18 is inserted and arranged in a hole 22 a provided in the holder 22. The heat conduction block 18 includes heat transfer surfaces 18a and 18b that face the wall surface of the hole 22a (wall surface surrounding the hole 22a) and transfer heat to the wall surface. The heat transfer surfaces 18a and 18b of the heat conduction block 18 may be in direct contact with the wall surfaces of the holes 22a, and the portions other than the heat transfer surfaces 18a and 18b and the wall surfaces of the holes 22a may be fixed together. The surfaces 18a and 18b may be fixed so as to face the wall surface of the hole 22a via a bonding layer made of a solder material (adhesive material) having good thermal conductivity. The heat conduction block 18 is made of a heat conduction material such as copper, aluminum or copper tungsten alloy. The heat conductive material of the heat conductive block 18 preferably has a thermal conductivity of 170 to 230 (W/m/K) or 200 (W/m/K) or more, for example, 200 to 400 (W/m/K). K) is preferred.

半導体レーザ光源ユニット１６は、ホルダー２２の柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、熱伝導ブロック１８と接合して、ホルダー２２内に配置される。半導体レーザ光源ユニット１６は、ＣｏＳ（Chip on Submount）型半導体レーザ素子で構成される。具体的には、半導体レーザ光源ユニット１６は、半導体レーザ素子１６ａと、サブマウント１６ｂと、電極１６ｃ，１６ｄと、を含み、さらに、結合レンズ１６ｅを含む。半導体レーザ光源ユニット１６は、熱伝導ブロック１８と、ダイボンダを用いてダイボンディングにより接合されることが好ましい。以降、接合という場合、ダイボンダを用いてダイボンディングにより接合することを含む。ダイボンディングでは、熱伝導性が良いはんだ材（接着材）、例えば、ＡｕＳｎ（金錫）合金やＳｎＡｇＣｕ（錫銀銅）合金のはんだ材（接着材）を用いることが好ましい。 The semiconductor laser light source unit 16 is arranged inside the holder 22 so as to be joined to the heat conduction block 18 so that the laser light is emitted in the extending direction of the pillar shape of the holder 22. The semiconductor laser light source unit 16 is composed of a CoS (Chip on Submount) type semiconductor laser element. Specifically, the semiconductor laser light source unit 16 includes a semiconductor laser element 16a, a submount 16b, electrodes 16c and 16d, and further includes a coupling lens 16e. The semiconductor laser light source unit 16 is preferably joined to the heat conduction block 18 by die bonding using a die bonder. Hereinafter, the term "joining" includes joining by die bonding using a die bonder. In the die bonding, it is preferable to use a solder material (adhesive material) having good thermal conductivity, for example, a solder material (adhesive material) of AuSn (gold tin) alloy or SnAgCu (tin silver silver copper) alloy.

半導体レーザ素子１６ａは、シングル横モード型であり、例えば１００ｍＷ以上の高出力のレーザ光を発光する。半導体レーザ素子１６ａは、シングル横モード型であるが、シングル横モード型に限定されず、マルチ横モード型であってもよい。ホルダー２２に固定される３つの半導体レーザ素子１６ａは、お互いに波長が異なるレーザ光を発光する。レーザ光は、例えば、６３８ｎｍ、５２０ｎｍ及び４５０ｎｍ等の赤、緑、及び青の三波長の光である。シングル横モード型の半導体レーザ素子１６ａの場合、例えば、発散全角ＦＡＨＭ（Full Angle at Half Maximum）＝２５°のファスト軸ＦＡ（Fast Axis）に沿った発光点（エミッタ）幅は約１．５μｍ以下、例えば１μｍであり、ＦＡＨＭ＝１０°のスロー軸ＳＡ（Slow Axis）に沿った発光点幅は約５μｍであり、ビーム品質指数エムスクエアＭ２は、大よそ１．２である。 The semiconductor laser device 16a is a single transverse mode type, and emits a high-power laser beam of 100 mW or more, for example. The semiconductor laser device 16a is a single lateral mode type, but is not limited to the single lateral mode type, and may be a multi lateral mode type. The three semiconductor laser elements 16a fixed to the holder 22 emit laser beams having different wavelengths. The laser light is, for example, light of three wavelengths of red, green, and blue such as 638 nm, 520 nm, and 450 nm. In the case of the single transverse mode type semiconductor laser device 16a, for example, the emission point (emitter) width along the fast axis FA (Fast Axis) of divergence full angle FAHM (Full Angle at Half Maximum)=25° is about 1.5 μm or less. Is about 1 μm, the emission point width along the slow axis SA (Slow Axis) of FAHM=10° is about 5 μm, and the beam quality index M square M 2 is about 1.2.

サブマウント１６ｂは、半導体レーザ素子１６ａを載置する部材であり、材料として窒化アルミニウムが用いられることが好ましい。
電極１６ｃ，１６ｄは、熱伝導ブロック１８に載置され、図示されない電源に接続されて、半導体レーザ素子１６ａに電力を供給する。
結合レンズ１６ｅは、半導体レーザ素子１６ａと後述する合波器１４との間に設けられ、発光したレーザ光のそれぞれを後述する合波器１４の入射口１４ａに入射させるものである。 The submount 16b is a member on which the semiconductor laser element 16a is placed, and it is preferable to use aluminum nitride as a material.
The electrodes 16c and 16d are placed on the heat conduction block 18 and connected to a power source (not shown) to supply power to the semiconductor laser element 16a.
The coupling lens 16e is provided between the semiconductor laser element 16a and the multiplexer 14 to be described later, and causes each of the emitted laser beams to enter the entrance 14a of the multiplexer 14 to be described later.

第１実施形態の３つの半導体レーザ光源ユニット１６は、図２に示されるように、柱形状の延在方向に延びる中心軸Ａｘｉｓの周りに間隔をあけて、好ましくは周方向に等間隔（１２０度間隔）で、配置される。半導体レーザ光源ユニット１６によるレーザ光の発光時、熱伝導ブロック１８には、熱伝導ブロック１８の、半導体レーザ光源ユニット１６と接する接合面１８ｃから熱伝達面１８ａ，１８ｂに向かって温度が低くなる温度勾配が設けられる。接合面１８ｃから熱伝達面１８ａ，１８ｂに向かって半導体レーザ素子１６ａが発する熱が温度勾配に沿って流れるので、ホルダー２２に向かって効率よく熱が流れ、ホルダー２２から外部に放熱される。したがって、本実施形態のレーザ光源モジュールを小型化しても、放熱効率が高い。 As shown in FIG. 2, the three semiconductor laser light source units 16 of the first embodiment are spaced at intervals around the central axis Axis extending in the extending direction of the columnar shape, preferably at equal intervals (120) in the circumferential direction. Are arranged at intervals of degrees. When the semiconductor laser light source unit 16 emits a laser beam, the temperature of the heat conduction block 18 decreases from the joint surface 18c of the heat conduction block 18 in contact with the semiconductor laser light source unit 16 to the heat transfer surfaces 18a and 18b. A gradient is provided. Since the heat generated by the semiconductor laser device 16a flows from the joining surface 18c toward the heat transfer surfaces 18a and 18b along the temperature gradient, the heat efficiently flows toward the holder 22 and is radiated from the holder 22 to the outside. Therefore, even if the laser light source module of this embodiment is downsized, the heat dissipation efficiency is high.

本実施形態では、図１に示すように、合波器１４が、３つの結合レンズ１６ｅのレーザ光の出射方向前方に設けられている。図４は、第１実施形態で用いる合波器１４の一例の構成を示す図である。合波器１４は、レーザ光の入射口１４ａと、３つのレーザ光のそれぞれをガイドする、壁面がレーザ光を全反射するように反射膜が壁面に設けられた連続孔で構成された３つの光導波路１４ｂと、光導波路１４ｂが１つに結合することにより、異なる波長のレーザ光を合波する結合部１４ｃと、合波されたレーザ光を出射する出射口１４ｄと、を有する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the multiplexer 14 is provided in front of the three coupling lenses 16e in the laser beam emission direction. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an example of the multiplexer 14 used in the first embodiment. The multiplexer 14 has three entrances 14a for the laser light and three continuous holes each for guiding each of the three laser lights and having a reflection film provided on the wall so that the wall totally reflects the laser light. It has an optical waveguide 14b, a coupling portion 14c that combines laser lights of different wavelengths by combining the optical waveguides 14b into one, and an emission port 14d that emits the combined laser light.

なお、図１、２、４に示す合波器１４の光導波路の断面寸法は、理解し易いように、拡大して描かれている。
レーザ光は、シングル横モード型なので、合波器１４の光導波路１４ｂの断面形状は、特に制限されず、円形状あるいは矩形形状であってもよい。実用化レベルでは、例えば数μｍ程度の辺を備える矩形形状、あるいは数μｍ程度の直径の円形形状である。 Note that the cross-sectional dimensions of the optical waveguide of the multiplexer 14 shown in FIGS. 1, 2, and 4 are enlarged and drawn for easy understanding.
Since the laser light is a single transverse mode type, the cross-sectional shape of the optical waveguide 14b of the multiplexer 14 is not particularly limited and may be circular or rectangular. At a practical level, for example, it has a rectangular shape with sides of about several μm or a circular shape with a diameter of about several μm.

なお、合波器１４の光導波路１４ｂは中空の連続孔で構成された形態であるが、中空の連続孔で構成された光導波路１４ｂの代わりに、コア及びクラッドで構成され、レーザ光それぞれを入射させて伝送する複数の光ファイバ素線を用いることもできる。この場合、光ファイバ素線のそれぞれを集め、コア同士が当接するようにレーザ光を近接させて出射させる出射端部を有することが好ましい。
すなわち、シングル横モード型の場合、光ファイバ素線の開口径ＮＡは、０．１２〜０．２５であって、コア径が３〜７μｍのものであることが好ましい。光ファイバ素線は、低融点無機ガラスあるいは樹脂を材質とするものを用いることが好ましい。３つの発光点は、正三角形の頂点に位置するように設けられ、この状態でバンドルされた３つの光ファイバ素線の隣り合うコアが互いに当接するように、コア間の距離は１０μｍ以下、特に７μｍ以下になっていることが好ましい。 Although the optical waveguide 14b of the multiplexer 14 is formed by a hollow continuous hole, the optical waveguide 14b is formed by a core and a clad instead of the optical continuous waveguide 14b formed by a continuous hollow hole. It is also possible to use a plurality of optical fiber strands that are incident and transmitted. In this case, it is preferable to have an emission end portion that collects each of the optical fiber strands and causes the laser light to be emitted in close proximity so that the cores contact each other.
That is, in the case of the single transverse mode type, it is preferable that the opening diameter NA of the optical fiber element wire is 0.12 to 0.25 and the core diameter is 3 to 7 μm. As the optical fiber element, it is preferable to use one made of low melting point inorganic glass or resin. The three light emitting points are provided so as to be located at the vertices of an equilateral triangle, and the distance between the cores is 10 μm or less, in particular, so that adjacent cores of the three optical fiber strands bundled in this state abut each other. It is preferably 7 μm or less.

なお、マルチ波長レーザ光源モジュール１０は、図２に示すように、熱伝導ブロック１８を複数備える場合、複数の熱伝導ブロック１８ａのそれぞれには、ホルダー２２の柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、波長が互いに異なるレーザ光を出射する半導体レーザ光源ユニット１６が接合される。このとき、半導体レーザ素子１６ａそれぞれの発光点１６ｆの位置は、熱伝導ブロック１８が半導体レーザ光源ユニット１６と接合する接合面１８ｃの位置に比べて、ホルダー２２の柱形状の中心軸Ａｘｉｓに近く、接合面１６ａの位置は、熱伝達面１８ａ，１８ｂの少なくとも一部の面の位置に比べて中心軸Ａｘｉｓに近いことが好ましい。このような形態により、３つの半導体レーザ素子１６ａの発光点１６ｆの位置を互いに近づけつつ、例えば、３つの発光点を直径１００μｍの１つの円内に入るように接近させることができ、合波器１４を使わなくても、そのまま、３つの発光点１６ｆを一つの光源としてレーザ光を出射させることもできる。このように、半導体レーザ素子１６ａ同士が中心軸Ａｘｉｓに近づいて半導体レーザ素子１６ａの発する熱が局所的に集中しても、熱伝導ブロック１８ａの機能により半導体レーザ素子１６ａの発する熱の放熱性を向上させることができる。 In addition, when the multi-wavelength laser light source module 10 includes a plurality of heat conduction blocks 18 as shown in FIG. 2, a laser beam is applied to each of the plurality of heat conduction blocks 18 a in a column-shaped extending direction of the holder 22. The semiconductor laser light source unit 16 that emits laser beams having different wavelengths is joined so as to emit. At this time, the position of the light emitting point 16f of each of the semiconductor laser elements 16a is closer to the pillar-shaped central axis Axis of the holder 22 than the position of the joint surface 18c where the heat conduction block 18 is joined to the semiconductor laser light source unit 16, The position of the joint surface 16a is preferably closer to the central axis Axis than the position of at least a part of the heat transfer surfaces 18a and 18b. With such a configuration, the positions of the light emitting points 16f of the three semiconductor laser elements 16a can be brought close to each other and, for example, the three light emitting points can be brought close to each other within one circle having a diameter of 100 μm. Even if 14 is not used, the laser light can be emitted as it is with the three light emitting points 16f as one light source. As described above, even if the semiconductor laser elements 16a approach each other along the central axis Axis and the heat generated by the semiconductor laser element 16a is locally concentrated, the function of the heat conduction block 18a improves the heat radiation performance of the heat generated by the semiconductor laser element 16a. Can be improved.

また、熱伝導ブロック１８それぞれの熱伝達面１８ａ，１８ｂの、ホルダー２２の外周に沿った周方向、すなわち図２中のθ方向における位置は、ホルダー２２の柱形状の延在方向からみて、熱伝導ブロック１８のそれぞれに設けられた半導体レーザ素子１６ａの発光点１６ｆの周方向の両側の場所にあることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子１６ａが発する熱を効率よく周方向の両側の熱伝達面１８ａ，１８ｂからホルダー２２に移動させることができる。 Further, the positions of the heat transfer surfaces 18a and 18b of the heat conduction blocks 18 in the circumferential direction along the outer circumference of the holder 22, that is, in the θ direction in FIG. It is preferable that the light emitting points 16f of the semiconductor laser elements 16a provided on the respective conductive blocks 18 are located on both sides in the circumferential direction. As a result, the heat generated by the semiconductor laser element 16a can be efficiently transferred from the heat transfer surfaces 18a and 18b on both sides in the circumferential direction to the holder 22.

熱伝導ブロック１８の延在方向からみた断面形状は、中心軸Ａｘｉｓから遠ざかるに連れて熱伝導ブロック１８の幅が広がる形状であり、ホルダー２２に設けられる孔２２ａの延在方向（ｘ方向）からみた断面形状は、熱伝導ブロック１８の断面形状に対応する形状であることが好ましい。このため、熱伝導ブロック１８を孔２２ａの所定の位置に位置ずれすることなく位置決めできるので、３つの半導体レーザ素子１６ａの発光点１６ｆの位置を正確に位置決めすることができる。 The cross-sectional shape of the heat-conducting block 18 as viewed from the extending direction is such that the width of the heat-conducting block 18 widens as it moves away from the central axis Axis, and from the extending direction (the x-direction) of the hole 22a provided in the holder 22. The viewed cross-sectional shape is preferably a shape corresponding to the cross-sectional shape of the heat conduction block 18. Therefore, the heat conduction block 18 can be positioned at a predetermined position of the hole 22a without being displaced, so that the light emitting points 16f of the three semiconductor laser elements 16a can be accurately positioned.

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールの一部分の分解斜視図であり、図６は、図５に示す合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールの熱伝導ブロックから半導体レーザ光源ユニットを分離した斜視図である。
図５に示す合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュール１１０は、組立体１２０がホルダー１２２から取り出されている状態にある。合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュール１１０は、マルチ波長レーザ光源モジュール１１２と、合波器１１４と、を備える。マルチ波長レーザ光源モジュール１１２は、４つの半導体レーザ光源ユニット１１６が１つの熱伝導ブロック１１８に接合された組立体１２０が、ホルダー１２２の孔１２２ａに挿し込んで固定されるように構成される。 (Second embodiment)
FIG. 5 is an exploded perspective view of a part of the multi-wavelength laser light source module with a multiplexer according to the second embodiment, and FIG. 6 is a schematic view of the heat conduction block of the multi-wavelength laser light source module with a multiplexer shown in FIG. It is the perspective view which separated the laser light source unit.
The multi-wavelength laser light source module 110 with a multiplexer shown in FIG. 5 is in a state where the assembly 120 is taken out from the holder 122. The multi-wavelength laser light source module 110 with a multiplexer includes a multi-wavelength laser light source module 112 and a multiplexer 114. The multi-wavelength laser light source module 112 is configured such that an assembly 120 in which four semiconductor laser light source units 116 are bonded to one heat conduction block 118 is inserted into a hole 122a of a holder 122 and fixed.

ホルダー１２２は、孔１２２ａの形状が異なる以外、ホルダー１２と同様の構成を有するので孔１２２ａ以外の説明は省略する。ホルダー１２２は柱形状を成している。ホルダー１２２には、柱形状の延在方向（図５のｘ方向）の一方の端の壁面から延在方向に延びる孔１２２ａが設けられている。孔１２２ａの延在方向と直交する断面形状は円形状である。 Since the holder 122 has the same configuration as the holder 12 except that the shape of the hole 122a is different, the description of the parts other than the hole 122a will be omitted. The holder 122 has a pillar shape. The holder 122 is provided with a hole 122a extending in the extending direction from the wall surface at one end of the column shape in the extending direction (x direction in FIG. 5). The cross-sectional shape orthogonal to the extending direction of the hole 122a is circular.

熱伝導ブロック１１８は、第１実施形態の複数の熱伝導ブロック１８と異なり１つである。熱伝導ブロック１１８は、ホルダー１２２に設けられた孔１２２ａに挿入されて配置される。熱伝導ブロック１１８は、孔１２２ａの壁面（孔１２２ａを囲む壁面）と対向し、熱を壁面に伝達する熱伝達面１１８ａを備える。熱伝導ブロック１１８の熱伝達面１１８ａは、孔１２２ａの壁面と直接接し、熱伝達面１１８ａ以外の部分と孔１２２ａの壁面とがはんだで固定される構成でもよいし、熱伝達面１１８ａは、はんだからなる接合層を介して孔１２２ａの壁面と対向するように固定される構成であってもよい。熱伝導ブロック１１８は、銅あるいはアルミニウムあるいは銅タングステン合金等の熱伝導材料で構成されている。熱伝導ブロック１１８の熱伝導材料は、熱伝導率が１７０〜２３０（Ｗ／ｍ／Ｋ）、あるいは２００（Ｗ／ｍ／Ｋ）以上であることが好ましく、例えば２００〜４００（Ｗ／ｍ／Ｋ）であることが好ましい。 The heat conduction block 118 is one unlike the plurality of heat conduction blocks 18 of the first embodiment. The heat conduction block 118 is inserted and arranged in the hole 122 a provided in the holder 122. The heat conduction block 118 includes a heat transfer surface 118a that faces a wall surface of the hole 122a (a wall surface surrounding the hole 122a) and transfers heat to the wall surface. The heat transfer surface 118a of the heat conduction block 118 may be in direct contact with the wall surface of the hole 122a, and the portion other than the heat transfer surface 118a and the wall surface of the hole 122a may be fixed by solder, or the heat transfer surface 118a may be soldered. The structure may be fixed so as to face the wall surface of the hole 122a via a bonding layer made of. The heat conduction block 118 is made of a heat conduction material such as copper, aluminum or copper tungsten alloy. The heat conductive material of the heat conductive block 118 preferably has a thermal conductivity of 170 to 230 (W/m/K) or 200 (W/m/K) or more, for example, 200 to 400 (W/m/K). K) is preferred.

４つの半導体レーザ光源ユニット１１６は、ホルダー１２２の柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、熱伝導ブロック１１８と接合して、ホルダー２２内に配置される。４つの半導体レーザ光源ユニット１１６は、ＣｏＳ（Chip on Submount）型半導体レーザ素子で構成され、それぞれ、半導体レーザ素子１１６ａと、サブマウント１１６ｂと、電極１１６ｃ，１１６ｄとを含み、さらに、結合レンズ１１６ｅを含む。 The four semiconductor laser light source units 116 are arranged inside the holder 22 so as to be bonded to the heat conduction block 118 so that the laser light is emitted in the extending direction of the pillar shape of the holder 122. Each of the four semiconductor laser light source units 116 is configured by a CoS (Chip on Submount) type semiconductor laser element, includes a semiconductor laser element 116a, a submount 116b, electrodes 116c and 116d, and further includes a coupling lens 116e. Including.

４つの半導体レーザ素子１１６ａは、互いに異なる波長のレーザ光を出射する。４つのレーザ光は、例えば、６３８ｎｍ、５２０ｎｍ及び４５０ｎｍ等の赤、緑、及び青の三波長の光と、７００ｎｍ超の波長を有する赤外光（近赤外光、中赤外光、遠赤外光を含む）である。４つの半導体レーザ素子１１６ａが、１つの熱伝導ブロック１１８に接合するように設けられている。半導体レーザ素子１１６ａは、１つの熱伝導ブロック１１８の外周にθ方向に間隔をあけて、好ましくは等間隔で、配置されている。半導体レーザ素子１１６ａは、シングル横モード型であり、１００ｍＷ以上の高出力のレーザ光を発光する。半導体レーザ素子１１６ａは、シングル横モード型であるが、シングル横モード型に限定されず、マルチ横モード型であってもよい。シングル横モード型の半導体レーザ素子１１６ａの場合、例えば、発散全角ＦＡＨＭ（Full Angle at Half Maximum）＝２５°のファスト軸ＦＡ（Fast Axis）に沿った発光点（エミッタ）幅は約１．５μｍ以下、例えば１μｍであり、ＦＡＨＭ＝１０°のスロー軸ＳＡ（Slow Axis）に沿った発光点幅は約５μｍであり、ビーム品質指数エムスクエアＭ２は、大よそ１．２である。 The four semiconductor laser elements 116a emit laser lights having different wavelengths. The four laser beams are, for example, light of three wavelengths of red, green, and blue such as 638 nm, 520 nm, and 450 nm, and infrared light having a wavelength of more than 700 nm (near infrared light, mid-infrared light, far infrared light). Including outside light). Four semiconductor laser elements 116a are provided so as to be bonded to one heat conduction block 118. The semiconductor laser elements 116a are arranged on the outer periphery of one heat conduction block 118 at intervals in the θ direction, preferably at equal intervals. The semiconductor laser element 116a is a single transverse mode type, and emits a high output laser beam of 100 mW or more. The semiconductor laser device 116a is of single lateral mode type, but is not limited to single lateral mode type and may be of multiple lateral mode type. In the case of the single lateral mode type semiconductor laser device 116a, for example, the emission point (emitter) width along the fast axis FA (Fast Axis) of divergence full angle FAHM (Full Angle at Half Maximum)=25° is about 1.5 μm or less. Is about 1 μm, the emission point width along the slow axis SA (Slow Axis) of FAHM=10° is about 5 μm, and the beam quality index M square M 2 is about 1.2.

サブマウント１１６ｂと、電極１１６ｃ，１１６ｄ、結合レンズ１１６ｅは、第１実施形態のサブマウント１６ｂと、電極１６ｃ，１６ｄ、結合レンズ１６ｅと同様の構成を有するので、これらの説明は省略する。 The submount 116b, the electrodes 116c and 116d, and the coupling lens 116e have the same configurations as the submount 16b, the electrodes 16c and 16d, and the coupling lens 16e of the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

第２実施形態の半導体レーザ光源ユニット１１６は、熱伝導ブロック１１８の柱形状の側面の外周上に設けられ、熱伝達面１１８ａの、孔１２２ａの内周に沿った周方向、すなわち図５に示すθ方向の位置は、隣り合う半導体レーザ光源ユニット１１６，１１６の間に位置している。このような形態においても、半導体レーザ素子１１６ａによるレーザ光の発光時、熱伝導ブロック１１８には、熱伝導ブロック１１８の、半導体レーザ光源ユニット１１６と接する接合面から熱伝達面１１８ａに向かって温度が低くなる温度勾配が設けられる。このため、半導体レーザ素子１１６aが発する熱は、周方向の両側にある熱伝達面１１８ａからホルダー１２２に効率よく伝達される。 The semiconductor laser light source unit 116 of the second embodiment is provided on the outer periphery of the pillar-shaped side surface of the heat conduction block 118, and is shown in the circumferential direction of the heat transfer surface 118a along the inner periphery of the hole 122a, that is, shown in FIG. The position in the θ direction is located between the adjacent semiconductor laser light source units 116, 116. Even in such a configuration, when the semiconductor laser element 116a emits laser light, the temperature of the heat conduction block 118 increases from the joint surface of the heat conduction block 118, which is in contact with the semiconductor laser light source unit 116, toward the heat transfer surface 118a. A lowering temperature gradient is provided. Therefore, the heat generated by the semiconductor laser element 116a is efficiently transferred to the holder 122 from the heat transfer surfaces 118a on both sides in the circumferential direction.

図５に示すように、第２実施形態の、半導体レーザ光源ユニット１１６と接合する熱伝導ブロック１１８の接合面の位置は、熱伝達面１１８ａの位置に比べて、中心軸Ａｘｉｓに近いことが好ましい。
また、半導体レーザ光源ユニット１１６と接合する、熱伝導ブロック１１８の接合面は、熱伝導ブロック１１８の柱形状の延在方向に延びる溝の底面にあることが好ましい。４つの半導体レーザ光源ユニット１１６は熱伝導ブロック１１８の溝の底面で接合するので、４つの半導体レーザ素子１１６ａの発光点１１６ｆの位置を正確に位置決めすることができる。 As shown in FIG. 5, in the second embodiment, the position of the joint surface of the heat conduction block 118 joined to the semiconductor laser light source unit 116 is preferably closer to the central axis Axis than the position of the heat transfer surface 118a. ..
Further, the joint surface of the heat conduction block 118, which is joined to the semiconductor laser light source unit 116, is preferably on the bottom surface of the groove extending in the extending direction of the column shape of the heat conduction block 118. Since the four semiconductor laser light source units 116 are joined at the bottom surface of the groove of the heat conduction block 118, the positions of the light emitting points 116f of the four semiconductor laser elements 116a can be accurately positioned.

第１実施形態では、合波器１４を用いて複数のレーザ光の点光源を形成するが、合波器１４を用いなくてよい場合もある。例えば、図１中において、３つの半導体レーザ素子１６ａの発光点１６ｆの離間距離を１００μｍ以下に近づける場合、実質的に３つの発光点１６ｆを１つの点光源として機能させることができるので、合波器１４を用いる必要がなくなる。 In the first embodiment, the multiplexer 14 is used to form a plurality of point light sources of laser light. However, the multiplexer 14 may not be used in some cases. For example, in FIG. 1, when the distances between the light emitting points 16f of the three semiconductor laser elements 16a are close to 100 μm or less, the three light emitting points 16f can substantially function as one point light source. It is not necessary to use the container 14.

以上のように、第１実施形態、第２実施形態の半導体レーザ光源ユニット１６，１１６は、ホルダー２２，１２２の柱形状の延在方向に延びる中心軸Ａｘｉｓの周りに間隔をあけて配置され、半導体レーザ光源ユニット１６，１１６によるレーザ光の発光時、半導体レーザ光源ユニット１６，１１６の熱を、熱伝導ブロック１８，１１８の、半導体レーザ光源ユニット１６，１１６と接する接合面から熱伝達面１８ａ，１８ｂに向かって流し、ホルダー２２，１２２の外周から放射させることにより、半導体レーザ光源ユニット１６，１１６を冷却する。このため、レーザ光源モジュール１０，１１０を小型化しても、放熱効率を高くすることができる。 As described above, the semiconductor laser light source units 16 and 116 of the first and second embodiments are arranged around the central axis Axis extending in the extending direction of the columnar shape of the holders 22 and 122 with a space therebetween. When the semiconductor laser light source units 16 and 116 emit laser light, the heat of the semiconductor laser light source units 16 and 116 is transferred from the joint surface of the heat conduction blocks 18 and 118, which is in contact with the semiconductor laser light source units 16 and 116, to the heat transfer surface 18a, The semiconductor laser light source units 16 and 116 are cooled by flowing them toward 18b and radiating them from the outer periphery of the holders 22 and 122. Therefore, even if the laser light source modules 10 and 110 are downsized, the heat radiation efficiency can be increased.

第１実施形態及び第２実施形態で示されるマルチ波長レーザ光源モジュールは、筐体で覆われた立体形状のパッケージ、例えば円柱形状の金属カンで周りが覆われたΦ３ｍｍ、Φ５．６ｍｍ、Φ９ｍｍ等のコンパクトな立体形状のカン型パッケージとすることができる。この場合、ホルダー２２，１２２は、パッケージの筐体であることが好ましい。このような立体形状のパッケージは、熱伝達性がよく、より多い高出力（大電流で高発熱）のレーザ光源ユニットを実装することができる。特に、第１実施形態及び第２実施形態で示されるマルチ波長レーザ光源モジュールをコンパクトな立体形状のカン型パッケージとして、時計型あるいはめがね型ウェアラブル端末、レーザ表示装置を備えた玩具ロボット等のデバイスへ実装される場合、このマルチ波長レーザ光源モジュールは、デバイスへの実装のし易さ、放熱に対する設計の容易さ、デバイスの形態に合わせた形状変更の容易さの点で優れている。 The multi-wavelength laser light source module shown in the first and second embodiments is a three-dimensional package covered with a case, for example, Φ3 mm, Φ5.6 mm, Φ9 mm, etc., which is covered with a cylindrical metal can. Can be made into a compact can-shaped package. In this case, the holders 22 and 122 are preferably package housings. Such a three-dimensional package has a good heat transfer property and can mount a larger number of high-power (high-current, high-heat) laser light source units. In particular, the multi-wavelength laser light source module shown in the first and second embodiments is used as a compact three-dimensional can-shaped package for a device such as a watch-type or spectacle-type wearable terminal, a toy robot having a laser display device. When mounted, this multi-wavelength laser light source module is excellent in that it is easy to mount on a device, is easy to design for heat dissipation, and is easy to change the shape according to the form of the device.

以上、本発明のマルチ波長レーザ光源モジュール、及び合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュールについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 Above, the multi-wavelength laser light source module of the present invention, and a multiplexer with a multi-wavelength laser light source has been described in detail module, the present invention is not limited to the above embodiments without departing from the scope and spirit of the present invention, various Of course, improvements and changes may be made.

１０，１１０ 合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュール
１２，１１２ マルチ波長レーザ光源モジュール
１４，１１４ 合波器
１４ａ 入射口
１４ｂ 光導波路
１４ｃ 結合部
１４ｄ 出射口
１６，１１６ 半導体レーザ光源ユニット
１６ａ，１１６ａ 半導体レーザ素子
１６ｂ，１１６ｂ サブマウント
１６ｃ，１６ｄ，１１６ｃ，１１６ｄ 電極
１６ｅ，１１６ｅ 結合レンズ
１６ｆ，１１６ｆ 発光点
１８，１１８ 熱伝導ブロック
１８ａ，１８ｂ，１１８ａ 熱伝達面
１８ｃ 接合面
２０，１２０ 組立体
２２，１２２ ホルダー
２２ａ，１２２ａ 孔 10,110 Multi-wavelength laser light source module with multiplexer 12,112 Multi-wavelength laser light source module 14,114 Multiplexer 14a Input port 14b Optical waveguide 14c Coupling part 14d Emission port 16,116 Semiconductor laser light source unit 16a, 116a Semiconductor laser Element 16b, 116b Submount 16c, 16d, 116c, 116d Electrode 16e, 116e Coupling lens 16f, 116f Light emitting point 18,118 Heat conduction block 18a, 18b, 118a Heat transfer surface 18c Bonding surface 20,120 Assembly 22,122 Holder 22a, 122a holes

Claims (11)

複数の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ光源ユニットを実装したマルチ波長レーザ光源モジュールであって、
熱伝導材料で構成され、柱形状を成し、前記柱形状の一方の端の壁面から前記柱形状の延在方向に延びる孔が設けられたホルダーと、
前記孔に配置され、前記孔の壁面と対向し、熱を前記壁面に伝達する熱伝達面を備える、熱伝導材料で構成された複数の熱伝導ブロックと、
前記ホルダーの前記柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、前記熱伝導ブロックに接合される複数の半導体レーザ光源ユニットと、を備え、
前記ホルダーは、前記柱形状の延在方向に延びる前記ホルダーの中心軸の周りの周方向に離間した複数の位置に、前記中心軸に向かって突出し、突出する両側の壁の間の前記周方向に沿った長さが前記中心軸から離れるほど長くなる断面形状の突出部分を備え、
前記ホルダーに設けられた前記孔には、前記突出部分うちの前記周方向に隣り合う突出部分に区画されて、前記熱伝導ブロックのそれぞれを収納保持する収納空間が設けられ、
前記ホルダーの前記突出部分の側壁が前記熱伝導ブロックの前記熱伝達面と対向し、
前記熱伝導ブロックは、前記熱伝達面が前記突出部分の側壁と対向するように配置されることにより、前記収納空間内に位置決めされる、ことを特徴とするマルチ波長レーザ光源モジュール。 A multi-wavelength laser light source module mounted with a semiconductor laser light source unit for emitting laser light of a plurality of wavelengths,
A holder formed of a heat conductive material, forming a pillar shape, and provided with a hole extending from the wall surface at one end of the pillar shape in the extending direction of the pillar shape,
A plurality of heat conducting blocks formed of a heat conducting material, the heat conducting blocks being arranged in the holes, facing the wall surface of the holes, and having a heat transfer surface for transferring heat to the wall surfaces;
A plurality of semiconductor laser light source units bonded to the heat conduction block so that laser light is emitted in the extending direction of the pillar shape of the holder,
The holder protrudes toward the central axis at a plurality of positions spaced in the circumferential direction around the central axis of the holder extending in the extending direction of the pillar shape, and the circumferential direction between the protruding walls on both sides. A protruding portion having a cross-sectional shape, the length of which increases as the distance from the central axis increases,
The hole provided in the holder is provided with a storage space that is partitioned into projecting portions of the projecting portions that are adjacent to each other in the circumferential direction and that stores and holds each of the heat conduction blocks.
A side wall of the protruding portion of the holder faces the heat transfer surface of the heat conduction block,
The multi-wavelength laser light source module according to claim 1, wherein the heat transfer block is positioned in the storage space by disposing the heat transfer surface so as to face the side wall of the protruding portion . 前記複数の熱伝導ブロックのそれぞれには、前記ホルダーの前記柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、波長が互いに異なるレーザ光を出射する半導体レーザ光源ユニットが１つずつ接合され、
前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれの発光点の位置は、前記熱伝導ブロックが前記半導体レーザ光源ユニットと接合する接合面の位置に比べて前記柱形状の前記中心軸に近く、前記接合面の位置は、前記熱伝達面の少なくとも一部の面の位置に比べて前記中心軸に近い、請求項１に記載のマルチ波長レーザ光源モジュール。 A semiconductor laser light source unit that emits laser light having different wavelengths is bonded to each of the plurality of heat conduction blocks so that the laser light is emitted in the extending direction of the pillar shape of the holder.
The position of the light emitting point of each of the semiconductor laser light source units is closer to the central axis of the pillar shape than the position of the joint surface where the heat conduction block is joined to the semiconductor laser light source unit, and the position of the joint surface is The multi-wavelength laser light source module according to claim 1, wherein the multi-wavelength laser light source module is closer to the central axis than positions of at least a part of the heat transfer surface. 前記熱伝導ブロックそれぞれの前記熱伝達面の、前記柱形状の周方向における位置は、前記柱形状の延在方向からみて、前記熱伝導ブロックのそれぞれに設けられた前記半導体レーザ光源ユニットの発光点の前記周方向の両側の場所にある、請求項２に記載のマルチ波長レーザ光源モジュール。 The position of the heat transfer surface of each of the heat conduction blocks in the circumferential direction of the pillar shape is the light emitting point of the semiconductor laser light source unit provided in each of the heat conduction blocks when viewed from the extending direction of the pillar shape. 3. The multi-wavelength laser light source module according to claim 2, wherein the multi-wavelength laser light source module is located on both sides in the circumferential direction. 前記熱伝導ブロックの前記延在方向からみた断面形状は、前記中心軸から遠ざかるに連れて前記熱伝導ブロックの幅が広がる形状であり、前記孔の前記延在方向からみた形状は、前記熱伝導ブロックの前記断面形状に対応する形状である、請求項２または３に記載のマルチ波長レーザ光源モジュール。 The cross-sectional shape of the heat conduction block viewed from the extending direction is a shape in which the width of the heat conduction block widens with increasing distance from the central axis, and the shape of the hole viewed from the extending direction is the heat conduction The multi-wavelength laser light source module according to claim 2, which has a shape corresponding to the cross-sectional shape of the block. １つの点光源としてレーザ光を出射するように、前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれの発光点の位置を接近させた、請求項２〜４のいずれか１項に記載のマルチ波長レーザ光源モジュール。 The multi-wavelength laser light source module according to any one of claims 2 to 4, wherein the positions of the light emitting points of the semiconductor laser light source units are close to each other so that laser light is emitted as one point light source. 前記収納空間は、前記中心軸から遠ざかるにつれて前記収納空間の前記周方向に沿った長さが長くなる形状をなし、The storage space has a shape in which the length along the circumferential direction of the storage space increases as the storage space moves away from the central axis.
前記熱伝導ブロックの前記半導体レーザ光源ユニットと接合する接合面から延びる側壁は、前記収納空間の形状に対応した前記熱伝達面を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチ波長レーザ光源モジュール。The multi-wavelength according to any one of claims 1 to 5, wherein a sidewall of the heat conduction block that extends from a joint surface that joins the semiconductor laser light source unit includes the heat transfer surface that corresponds to the shape of the storage space. Laser light source module. 複数の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ光源ユニットを実装したマルチ波長レーザ光源モジュールであって、A multi-wavelength laser light source module mounted with a semiconductor laser light source unit for emitting laser light of a plurality of wavelengths,
熱伝導材料で構成され、柱形状を成し、前記柱形状の一方の端の壁面から前記柱形状の延在方向に延びる孔が設けられたホルダーと、A holder formed of a heat conductive material, forming a pillar shape, and provided with a hole extending from the wall surface at one end of the pillar shape in the extending direction of the pillar shape,
前記孔に配置され、前記孔の壁面と対向し、熱を前記壁面に伝達する熱伝達面を備える、熱伝導材料で構成された１つの熱伝導ブロックと、One heat-conducting block made of a heat-conducting material, which is arranged in the hole and has a heat-transfer surface that faces the wall surface of the hole and transfers heat to the wall surface;
前記ホルダーの前記柱形状の延在方向にレーザ光が出射するように、前記熱伝導ブロックの、前記柱形状の延在方向に延びる前記ホルダーの中心軸の周りの周方向に離間した複数の位置に接合される複数の半導体レーザ光源ユニットと、を備え、A plurality of positions spaced apart in the circumferential direction around the central axis of the holder extending in the extending direction of the pillar shape of the heat conduction block so that laser light is emitted in the extending direction of the pillar shape of the holder. And a plurality of semiconductor laser light source units bonded to
前記熱伝導ブロックは、前記周方向に離間した複数の位置に、前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれを配置するための前記柱形状の延在方向に延びる複数の溝と、前記溝それぞれの前記周方向の両側に設けられた、前記中心軸に直交する放射方向に延びる突出部分と、を備え、The heat conduction block has a plurality of grooves extending in the pillar-shaped extending direction for disposing the semiconductor laser light source units at a plurality of positions spaced in the circumferential direction, and a plurality of grooves in the circumferential direction of each of the grooves. Provided on both sides, a protruding portion extending in a radial direction orthogonal to the central axis,
前記突出部分は、前記突出部分の前記周方向の両側の側壁の間の前記周方向に沿った長さが、前記中心軸から離れるにつれて長くなる断面形状をなし、The projecting portion has a cross-sectional shape in which the length along the circumferential direction between the side walls on both sides in the circumferential direction of the projecting portion becomes longer as the distance from the central axis increases,
前記突出部分の突出先端面は、前記ホルダーの前記孔の壁面と対向する前記熱伝達面になっており、前記熱伝達面が前記ホルダーの前記孔の壁面と対向するように配置されることにより、前記熱伝導ブロックが前記ホルダーの前記孔の空間内で位置決めされる、ことを特徴とするマルチ波長レーザ光源モジュール。The projecting tip surface of the projecting portion is the heat transfer surface that faces the wall surface of the hole of the holder, and the heat transfer surface is arranged so as to face the wall surface of the hole of the holder. The multi-wavelength laser light source module, wherein the heat conduction block is positioned in the space of the hole of the holder. 前記熱伝導ブロックの前記半導体レーザ光源ユニットと接合する接合面の位置は、前記熱伝達面の位置に比べて、前記中心軸に近い、請求項７に記載のマルチ波長レーザ光源モジュール。 The multi-wavelength laser light source module according to claim 7 , wherein a position of a bonding surface of the heat conduction block, which is bonded to the semiconductor laser light source unit, is closer to the central axis than a position of the heat transfer surface. 前記マルチ波長レーザ光源モジュールは、筐体で覆われた立体形状のパッケージであって、
前記ホルダーは、前記筐体である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチ波長レーザ光源モジュール。 The multi-wavelength laser light source module is a three-dimensional package covered with a housing,
The multi-wavelength laser light source module according to claim 1, wherein the holder is the housing. 請求項１〜４及び請求項６〜９のいずれか１項に記載のマルチ波長レーザ光源モジュールと、
前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれから出射したレーザ光を合波して点光源として出射する合波器と、
前記半導体レーザ光源ユニットと前記合波器の間に設けられ、前記レーザ光を前記合波器に入射させる結合レンズと、を有し、
前記合波器は、前記レーザ光の入射口と、前記入射口に入射した前記レーザ光をガイドする、壁面が前記レーザ光を全反射するように反射膜が前記壁面に設けられた連続孔で構成された複数の光導波路と、前記光導波路が１つに結合することにより、前記レーザ光を合波する結合部と、合波されたレーザ光を出射する出射口と、を備える、ことを特徴とする合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュール。 A multi-wavelength laser light source module according to any one of claims 1 to 4 and claims 6 to 9,
A multiplexer that multiplexes laser light emitted from each of the semiconductor laser light source units and emits as a point light source,
A coupling lens that is provided between the semiconductor laser light source unit and the multiplexer, and that makes the laser light enter the multiplexer.
The multiplexer is an entrance for the laser light, and guides the laser light incident on the entrance, and is a continuous hole provided with a reflection film on the wall so that the wall totally reflects the laser light. A plurality of configured optical waveguides, a coupling portion that multiplexes the laser light by coupling the optical waveguides into one, and an emission port that emits the combined laser light. A multi-wavelength laser light source module with a multiplexer. 請求項１〜４及び請求項６〜９のいずれか１項に記載のマルチ波長レーザ光源モジュールと、
前記半導体レーザ光源ユニットそれぞれから出射したレーザ光を合波して点光源として出射する合波器と、
前記半導体レーザ光源ユニットと前記合波器の間に設けられ、前記レーザ光を前記合波器に入射させる結合レンズと、を有し、
前記合波器は、コア及びクラッドで構成され、入射した前記レーザ光それぞれを伝送する複数の光ファイバ素線と、前記光ファイバ素線のそれぞれを集め、前記コア同士が当接するようにレーザ光を近接させて出射させる出射端部と、を有する、ことを特徴とする合波器付きマルチ波長レーザ光源モジュール。 A multi-wavelength laser light source module according to any one of claims 1 to 4 and claims 6 to 9,
A multiplexer that multiplexes laser light emitted from each of the semiconductor laser light source units and emits as a point light source,
A coupling lens that is provided between the semiconductor laser light source unit and the multiplexer, and that makes the laser light enter the multiplexer.
The multiplexer is composed of a core and a clad, and collects a plurality of optical fiber strands that transmit each of the incident laser beams and each of the optical fiber strands so that the cores contact each other. A multi-wavelength laser light source module with a multiplexer, comprising:
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