JP6764415B2 - ダイオードレーザの製造方法とダイオードレーザ - Google Patents
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Description
a.第一の面に、少なくとも1つのp型コンタクトとして形成される第一の接触領域を有し、第一の面と反対の第二の面に、少なくとも1つのn型コンタクトとして形成される第二の接触領域を有する、少なくとも1つのレーザバーを提供するステップと、
b.第一の端面領域を有する熱伝導体を提供するステップと、
c.第二の端面領域を有するカバーを提供するステップと、
d.切断面において複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所を有する第二の金属層を提供するステップと、
e.熱伝導体とカバーとの間にレーサバーを配置するステップであって、第一の接触領域は第一の熱伝導体の第一の端面領域に面し、第二の接触領域はカバーの第二の端面領域に面しており、第二の金属層は第二の端面領域と第二の接触領域との間の少なくとも特定の部分に配置されるようなステップと、
f.カバーを熱伝導体の方向に圧迫する成分を有する少なくとも1つの力を生成するステップであって、第一の接触領域はこの力の効果を受けて第一の端面領域に平らに押し付けられ、第二の金属層は隆起箇所の領域内の少なくとも特定の部分において塑性変形するようなステップと、
g.熱伝導体に関するカバーの機械的接続を確立するステップと、
を特徴とする、ダイオードレーザの製造方法により解決される。
本発明による方法は、有利な点として、高い動作電流用として設計されたダイオードレーザを製造するために使用できる。この方法は、レーザバーおよび/または熱伝導体もしくはカバーの接触領域の不均一性を許容できる。これによってレーザの生産歩留まりを高めることができる。レーザバーの、熱伝導体に面するp型接触領域は、組立後に特に良好な均一性を有する。その結果、レーザバーのスマイル値を可能なかぎり低くすることができ、それによってこれはビーム整形に特に適している。さらに、p側金属層のはんだ材料の移動の問題を回避できる。レーザバーの組立には、機械的応力がほとんど関わらない。そのため、非常に優れた電気光学特性、例えば高い偏光係数、レーザ光の均一な近接場光分布、および急峻な電力−電流特性を実現できる。さらに、p側の電流供給を改善できる。
本発明によるダイオードレーザは、レーザバーをビーム源として有する、レーザ光放出のための装置である。レーザバーは端面発光ダイオードレーザバーとして既知の方法で形成され、1つのエミッタまたは、好ましくは、y方向に相互に関してそれぞれずらして配置されてもよい複数のエミッタを含んでいてもよい。レーザバーは好ましくは、y方向の幅が0.3mm〜12mmであってもよい。それは好ましくは、1〜49のエミッタを有していてもよい。レーザバーのz方向の厚さは好ましくは、0.05mm〜0.2mmであってもよい。レーザバーのエミッタのx方向の長さは好ましくは、0.5mm〜6mmであってもよい。発せられたレーザ光の中心光線の方向は、x方向であってもよい。方向x、y、およびzは、相互に直角であってもよい。レーザバーは、1つまたは複数の量子井戸とのp−n接合として、既知のエピタキシャル生成された層の連続体を有していてもよい。エピタキシャル層は基板よりかなり薄くてもよい。エピタキシャル層は例えば、3μm〜20μmの厚さであってもよい。基板は例えば、50μm〜200μmの厚さであってもよい。個々のエミッタは好ましくは、ブロードストライプエミッタとして、またはリッジ導波路として、または台形レーザとして形成されてもよい。また、複数の層連続体があってもよく、すなわち、複数のp−n接合部が電気的に直列に配置される。このようなバーはまた、ナノスタックとも呼ばれる。この場合、複数のエミッタはz方向に次々に積み上げられる。
図1、図2、および図3における第一の例示的実施形態に基づいて本発明を説明する。図1は、ダイオードレーザ1の組立前の、第一の例示的実施形態による動作の原理を正面図で示す。提供されたレーザバー3は、複数のエミッタ6を有し、これは第一の面7にp型コンタクト(アノード)として形成された第一の接触領域8と、第一の面と反対の第二の面9にn型コンタクト(カソード)として形成された第二の接触領域10を有することを示している。レーザバーには厚さのばらつきと曲率がある。これらの特徴は、本発明の動作の原理を説明するために大きく誇張さている。また、第一の端面領域12を有する、提供された熱伝導体11も示されている。第一の端面領域は、インジウムの第一の金属層16(クロスハッチングで示される)でコーティンクされている。また、第二の端面領域15を有する、提供されたカバー14も示されている。この面にはわずかな不均一性があり、これは誇張して示されている。第二の端面領域には、インジウムの第二の金属層17(クロスハッチングで示されている)が堆積され、これは複数の隆起箇所19と複数の陥凹箇所20を有する。第二の金属層はその結果、カバーと共に提供されてもよい。陥凹箇所20には層材料がない。レーザバーは、熱伝導体11とカバー14との間に配置され、第一の接触領域8は熱伝導体の第一の端面領域12に面し、第二の接触領域10はカバーの第二の端面領域15に面しており、第二の金属層17は、第二の端面領域15と第二の接触領域10との間の少なくとも特定の部分に配置される。第二の金属層は、この例において、第二の接触領域からy方向に突出しないように提供されている。しかしながら、1部分において、それは接触領域を超えて−xの方向に突出しており、これは以下に説明する図3からわかる。
2 レーザ光
3 レーザバー
4 基板
5 エピタキシャル層
6 エミッタ
7 第一の面
8 第一の接触領域
9 第二の面
10 第二の接触領域
11 熱伝導体
12 第一の端面領域
13 ファイバコア(コア)
14 カバー
15 第二の端面領域
16 第一の金属層
17 第二の金属層
18 基底領域
19 隆起箇所
20 陥凹箇所
21 平均等高線
22 法線方向に接続された箇所
23 法線方向に中断された箇所
24 力
25 ドーム
26 畝状部
27 高平部
28 窪み
29 凹み
30 水盤状部
31 接合剤
Claims (9)
- ダイオードレーザ(1)の製造方法において、
a.複数のエミッタを有し、第一の面に、少なくとも1つのp型コンタクトとして形成される第一の接触領域(8)を有し、前記第一の面と反対の第二の面に、少なくとも1つのn型コンタクトとして形成される第二の接触領域(10)を有する、少なくとも1つのレーザバー(3)を提供するステップと、
b.第一の端面領域(12)を有する熱伝導体(11)を提供するステップと、
c.第二の端面領域(15)を有するカバー(14)を提供するステップと、
d.第一の金属層(16)を提供するステップであって、前記第一の端面領域(12)と前記第一の接触領域(8)との間の少なくとも特定の部分に配置され、前記第一の層(16)は3μm未満の均一な層厚を有し、それにより前記第一の金属層(16)は前記第一の端面領域(12)に押し付けられる、ステップと、
e.切断面において複数の隆起箇所(19)と複数の陥凹箇所(20)を有する第二の金属層(17)を提供するステップであって、前記第二の金属層(17)はガルバニックコーティング、蒸着またはスパッタリングによって形成され、前記隆起箇所(19)にて5μm〜15μmの厚みを有し、それによって前記第二の金属層(17)は前記第二の端面領域(15)に押し付けられる、ステップと、
f.前記熱伝導体(11)と前記カバー(14)との間に前記レーサバーを配置するステップであって、前記第一の接触領域(8)は前記熱伝導体の前記第一の端面領域(12)に面し、前記第二の接触領域(10)は前記カバーの前記第二の端面領域(15)に面しており、前記第二の金属層(17)は前記第二の端面領域(15)と前記第二の接触領域(10)との間の少なくとも特定の部分に配置されるようなステップと、
g.前記カバー(14)を前記熱伝導体(11)の方向に圧迫する成分を有する少なくとも1つの力(24)を生成するステップであって、前記第一の接触領域(8)は前記力の効果を受けて前記第一の端面領域(12)に平らに押し付けられ、前記第二の金属層(17)は前記隆起箇所(19)の領域内の少なくとも特定の部分において塑性変形するようなステップと、
h.前記熱伝導体(11)に関する前記カバー(14)の機械的接続を確立するステップと、
i.前記第二の金属層(17)の空隙にエポキシ樹脂を充填するステップと、
を特徴とする、ダイオードレーザ(1)の製造方法。 - 前記第二の金属層の前記塑性変形が、室温で、および/または前記第二の金属層の液相温度未満および/または固相温度未満で起こることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記塑性変形は、体積圧縮を発生させずに起こること、および/または前記変形中に、前記第二の金属層の厚さは、前記隆起箇所における少なくとも特定の部分で減少することを特徴とする、請求項1〜2の何れか1項に記載の方法。
- 前記隆起箇所に関して、前記第二の金属層は前記第一の金属層より厚くされることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記第二の金属層の体積充填度は、2%〜95%、および/または5%〜50%であることを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。
- 前記隆起箇所の最小構造サイズは10μm〜1000μmであること、および/または前記第二の金属層は底面積Aの上に、平均等高線の起伏部を有し、前記平均等高線の全長Lの前記底面積Aに対する比L/Aは1000m/m2〜100,000m/m2であることを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の方法。
- 複数のエミッタを含み、p型コンタクトとして形成される第一の接触領域と、n型コンタクトとして形成され、法線nと面積内容Aを有する第二の接触領域を有する少なくとも1つの端面発光レーザバーと、
第一の端面領域を有する熱伝導体と、
前記第一の端面領域と前記第一の接触領域との間に配置された第一の金属層であって、前記第一の層は3μm未満の均一な層厚を有し、それにより前記第一の金属層は前記第一の端面領域(12)に押し付けられる、第一の金属層と、
第二の端面領域を有するカバーと、
第二の金属層であって、前記第二の金属層(17)は、切断面において複数の隆起箇所と複数の陥凹箇所を有し、前記隆起箇所にて5μm〜15μmの厚みを有し、それによって前記第二の金属層は前記第二の端面領域(15)に押し付けられる、と、を含み、
前記レーザバーは、前記熱伝導体と前記カバーとの間に配置され、
前記第二の金属層は、前記第二の端面領域と前記第二の接触領域との間の少なくとも特定の部分に配置され、
前記第二の金属層における空隙がエポキシ樹脂で満たされており、
前記カバーは、前記熱伝導体に機械的に接続され、前記第一の接触領域は、表面積にわたり、前記第一の端面領域に熱的および電気的に接続され、前記第二の接触領域は、前記第二の金属層により前記第二の端面領域に電気的に接続され、前記第二の金属層は、前記第二の接触領域が法線nの方向に前記第二の端面領域に連続的に接続される接続箇所(22)を有し、また、空隙によって、前記第二の接触領域が法線nの方向に前記第二の端面領域に連続的に接続されない中断箇所(23)も有し、前記中断箇所の総面積は面積内容Aの少なくとも20%であるダイオードレーザ。 - 前記カバーは、前記第二の接触領域からの熱放散に貢献するものとして提供されること、および/または前記カバーは、電気的絶縁性の接合剤によって、前記熱伝導体に熱的および機械的に接続されることを特徴とする、請求項7に記載のダイオードレーザ。
- コーティングプロセスを含めて製造された、突起付構造を有する第二の金属層の、ダイオードレーザのためのクランプ接続を生成するための使用において、前記突起付構造のカバレッジ密度は、前記層の面積1平方ミリメートルあたり少なくとも突起1つであり、前記突起箇所にて5μm〜15μmの厚みを有し、前記第二の金属層における空隙がエポキシ樹脂で満たされており、前記第二の金属層は、レーザバーの第二のn側接触領域とカバーの第二の端面領域との間に配置され、前記第二の金属層は、前記第二の接触領域または前記第二の端面領域(15)に提供され、第一の金属層が熱伝導体の第一の端面領域と前記レーザバーのp側接触領域との間に配置され、前記第一の金属層は錫、鉛、インジウムおよびカドミウムの少なくとも1つを有して前記第一の端面領域(12)に押し付けられて3μm未満の均一な厚みを有する使用。
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