JPH07193338A - 非モノリシックレーザーアレイ - Google Patents
非モノリシックレーザーアレイInfo
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- JPH07193338A JPH07193338A JP6278747A JP27874794A JPH07193338A JP H07193338 A JPH07193338 A JP H07193338A JP 6278747 A JP6278747 A JP 6278747A JP 27874794 A JP27874794 A JP 27874794A JP H07193338 A JPH07193338 A JP H07193338A
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー素子の正確な位置決めおよび分離を
可能にし、かつ少ない熱的、光学的、および電気的漏話
を可能にすることである。 【構成】 本発明の非モノリシックレーザーアレイは、
複合支持体に取の付けられたレーザー素子から成ってい
る。複合支持体は低熱拡散率領域と、低熱拡散率領域を
取り囲み、レーザー素子取付け面を有する高熱拡散率領
域から成っている。高熱拡散率領域はレーザー素子内に
発生した熱を外へ伝導するのに対し、低熱拡散率領域は
レーザー素子間の熱的漏話を減少させる作用をする。さ
らに支持体はレーザー素子へ（から）電流を流す導体の
働きもする。
可能にし、かつ少ない熱的、光学的、および電気的漏話
を可能にすることである。 【構成】 本発明の非モノリシックレーザーアレイは、
複合支持体に取の付けられたレーザー素子から成ってい
る。複合支持体は低熱拡散率領域と、低熱拡散率領域を
取り囲み、レーザー素子取付け面を有する高熱拡散率領
域から成っている。高熱拡散率領域はレーザー素子内に
発生した熱を外へ伝導するのに対し、低熱拡散率領域は
レーザー素子間の熱的漏話を減少させる作用をする。さ
らに支持体はレーザー素子へ（から）電流を流す導体の
働きもする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非モノリシックレーザ
ーアレイに関するものである。
ーアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザープリンタや光メモリなどの多く
の装置の性能は、独立に制御されるレーザー素子から成
るレーザーアレイによって向上させることができる。た
とえば、レーザー素子から成るレーザーアレイを使用す
るレーザープリンタは、単一レーザー素子のみを使用す
るプリンタよりも高い印刷速度とすぐれたスポット鮮鋭
度をもつことができる。多くのアプリケーションにおい
て、レーザーアレイのレーザー素子の位置および方位を
正確に定めることが重要である。
の装置の性能は、独立に制御されるレーザー素子から成
るレーザーアレイによって向上させることができる。た
とえば、レーザー素子から成るレーザーアレイを使用す
るレーザープリンタは、単一レーザー素子のみを使用す
るプリンタよりも高い印刷速度とすぐれたスポット鮮鋭
度をもつことができる。多くのアプリケーションにおい
て、レーザーアレイのレーザー素子の位置および方位を
正確に定めることが重要である。
【０００３】モノリシックレーザーアレイは、通例、同
じ波長の光線を出力する。一般に、その波長は狭い範囲
内で変えることができるだけである。しかし、カラー印
刷を含む幾つかのアプリケーションにおいては、広い範
囲（たとえば、赤外線から可視光）にわたる多くの波長
を出力することが望ましい。カラー印刷の場合、これに
より、レーザー出力特性を感光体レスポンスウィンドウ
に適合させることができ、あるいは重なり合ったレーザ
ー光線をダイクロイックフィルタを使用して分離するこ
とができる。また、幾つかのアプリケーションにおいて
は、異なる偏光またはスポットプロフィールをもつ多数
のレーザー光線を放射することが望ましいことがある。
最後に、ほとんどの場合、レーザー素子間の電気的、光
学的、および熱的漏話が少ないことが望ましい。
じ波長の光線を出力する。一般に、その波長は狭い範囲
内で変えることができるだけである。しかし、カラー印
刷を含む幾つかのアプリケーションにおいては、広い範
囲（たとえば、赤外線から可視光）にわたる多くの波長
を出力することが望ましい。カラー印刷の場合、これに
より、レーザー出力特性を感光体レスポンスウィンドウ
に適合させることができ、あるいは重なり合ったレーザ
ー光線をダイクロイックフィルタを使用して分離するこ
とができる。また、幾つかのアプリケーションにおいて
は、異なる偏光またはスポットプロフィールをもつ多数
のレーザー光線を放射することが望ましいことがある。
最後に、ほとんどの場合、レーザー素子間の電気的、光
学的、および熱的漏話が少ないことが望ましい。
【０００４】現在のモノリシックレーザーアレイに比べ
ると、非モノリシックレーザーアレイはより広い範囲の
レーザー光線の特性（波長や偏光など）を与えることが
でき、そして電気的、光学的、および熱的漏話をより少
なくすることができる。従って、非モノリシックレーザ
ーアレイのほうが好ましいことが多い。
ると、非モノリシックレーザーアレイはより広い範囲の
レーザー光線の特性（波長や偏光など）を与えることが
でき、そして電気的、光学的、および熱的漏話をより少
なくすることができる。従って、非モノリシックレーザ
ーアレイのほうが好ましいことが多い。
【０００５】非モノリシックレーザーアレイは、一般
に、支持体に取り付けられた複数の個別レーザーダイオ
ードから成っている。多くのアプリケーションにおい
て、出力レーザー光線を正確に間隔をおいて配置しなけ
ればならないので、支持体は非モノリシックレーザーア
レイの長所を損なわないようにしながら、レーザー素子
を正確に配置することができなければならない。
に、支持体に取り付けられた複数の個別レーザーダイオ
ードから成っている。多くのアプリケーションにおい
て、出力レーザー光線を正確に間隔をおいて配置しなけ
ればならないので、支持体は非モノリシックレーザーア
レイの長所を損なわないようにしながら、レーザー素子
を正確に配置することができなければならない。
【０００６】従来の非モノリシックレーザーアレイは、
通例、平坦な支持体を使用している。これらの平坦レー
ザーアレイには、放射されたレーザー光線をどれだけ近
い間隔で配置することができるかに関して大きな問題が
ある。これは、レーザー素子が形成されたウェーハを切
断する際に損傷を避けるため、レーザー素子のレーザー
ストライプ（レーザー光線の発生源）が一般にレーザー
素子の中央に置かれることが理由である。従って、従来
は、レーザーストライプを共通平坦基板上に置く場合に
は、レーザーストライプをレーザー素子の幅より狭い任
意の間隔で配置することは容易でなかった。
通例、平坦な支持体を使用している。これらの平坦レー
ザーアレイには、放射されたレーザー光線をどれだけ近
い間隔で配置することができるかに関して大きな問題が
ある。これは、レーザー素子が形成されたウェーハを切
断する際に損傷を避けるため、レーザー素子のレーザー
ストライプ（レーザー光線の発生源）が一般にレーザー
素子の中央に置かれることが理由である。従って、従来
は、レーザーストライプを共通平坦基板上に置く場合に
は、レーザーストライプをレーザー素子の幅より狭い任
意の間隔で配置することは容易でなかった。
【０００７】米国特許第５，９０１，３２５号は、レー
ザー素子が近接した間隔で配置された非平坦・非モノリ
シックレーザーアレイを開示している。図１に、非モノ
リシックレーザーアレイの支持体１０の簡単な斜視図を
示す。支持体１０（スペーサ１２と共に）は、レーザー
素子１４を数ミクロン以内の間隔を置いて配置すること
ができるが、レーザー素子間隔の完全な制御（レーザー
素子が所望の場所にどれほど近いか）を行っていない。
またレーザー素子の方位も精密に制御されていない。
ザー素子が近接した間隔で配置された非平坦・非モノリ
シックレーザーアレイを開示している。図１に、非モノ
リシックレーザーアレイの支持体１０の簡単な斜視図を
示す。支持体１０（スペーサ１２と共に）は、レーザー
素子１４を数ミクロン以内の間隔を置いて配置すること
ができるが、レーザー素子間隔の完全な制御（レーザー
素子が所望の場所にどれほど近いか）を行っていない。
またレーザー素子の方位も精密に制御されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、電気的、光学
的、および（または）熱的漏話が過大でなく、非モノリ
シックレーザーアレイのレーザー素子を近接して正確な
間隔で配置することを可能にする方法および装置が要望
されている。上記の方法および装置がさらにレーザー素
子の方位を正確に定めることができれば、よりいっそう
望ましい。
的、および（または）熱的漏話が過大でなく、非モノリ
シックレーザーアレイのレーザー素子を近接して正確な
間隔で配置することを可能にする方法および装置が要望
されている。上記の方法および装置がさらにレーザー素
子の方位を正確に定めることができれば、よりいっそう
望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザー素子
の正確な位置決めおよび分離を可能にし、かつ熱的、光
学的、および電気的漏話を少なくすることができる支持
体に取り付けられたレーザー素子から成る非モノリシッ
クレーザーアレイを提供する。本発明は、非常に広範囲
の分離にわたって使用できるが、レーザー素子を約２５
０ミクロン以下に分離する場合に特に有用である。
の正確な位置決めおよび分離を可能にし、かつ熱的、光
学的、および電気的漏話を少なくすることができる支持
体に取り付けられたレーザー素子から成る非モノリシッ
クレーザーアレイを提供する。本発明は、非常に広範囲
の分離にわたって使用できるが、レーザー素子を約２５
０ミクロン以下に分離する場合に特に有用である。
【００１０】支持体はスペーサが突き出た本体をもつ複
合構造である。支持体は低熱拡散率領域と、その低熱拡
散率領域を取り囲み、レーザー素子取付け面を形成して
いる１個またはそれ以上の高熱拡散率領域から成ってい
る。従って、レーザー素子の水平方向の分離はスペーサ
の厚さによって支配される。
合構造である。支持体は低熱拡散率領域と、その低熱拡
散率領域を取り囲み、レーザー素子取付け面を形成して
いる１個またはそれ以上の高熱拡散率領域から成ってい
る。従って、レーザー素子の水平方向の分離はスペーサ
の厚さによって支配される。
【００１１】もし本体および（または）スペーサが絶縁
物であれば、必要なとき電流がレーザー素子へ流れるよ
うに、本体および（または）スペーサの１つまたはそれ
以上の外面にわたって導電性層をデポジットすることが
できる。都合のよいことに、支持体に接合されるレーザ
ー素子の取付け面は電気入力端子である。レーザー素子
の他の端子は電線を通して対応する電流源に接続されて
いる。従って、支持体は２個のレーザー素子へ電流を伝
える。
物であれば、必要なとき電流がレーザー素子へ流れるよ
うに、本体および（または）スペーサの１つまたはそれ
以上の外面にわたって導電性層をデポジットすることが
できる。都合のよいことに、支持体に接合されるレーザ
ー素子の取付け面は電気入力端子である。レーザー素子
の他の端子は電線を通して対応する電流源に接続されて
いる。従って、支持体は２個のレーザー素子へ電流を伝
える。
【００１２】レーザー素子を通る電流によって発生した
熱はスペーサの高熱拡散率領域を通って本体へ伝わる。
本体はヒートシンクであることが好ましい。スペーサの
低熱拡散率領域はレーザー素子間の熱の流れを減らす熱
障壁になる。このように、スペーサはレーザー素子間の
熱的漏話を減らすまたは除去するほか、レーザー素子の
自己加熱（レーザードループを引き起こす）を減らす作
用もする。
熱はスペーサの高熱拡散率領域を通って本体へ伝わる。
本体はヒートシンクであることが好ましい。スペーサの
低熱拡散率領域はレーザー素子間の熱の流れを減らす熱
障壁になる。このように、スペーサはレーザー素子間の
熱的漏話を減らすまたは除去するほか、レーザー素子の
自己加熱（レーザードループを引き起こす）を減らす作
用もする。
【００１３】本発明の他の特徴は、添付図面を参照して
以下の説明を読まれれば明らかになるであろう。
以下の説明を読まれれば明らかになるであろう。
【００１４】
【実施例】最初に熱拡散率と熱伝導率の２つの特性につ
いて説明する。熱拡散率は熱を伝達する材料の能力を表
すのに対し、熱伝導率は熱拡散率と熱容量の積である。
次に説明する複合構造の目的は熱を発生するレーザー素
子からの熱伝達を最適にすることにあるので、熱拡散率
が最も重要な特性である。
いて説明する。熱拡散率は熱を伝達する材料の能力を表
すのに対し、熱伝導率は熱拡散率と熱容量の積である。
次に説明する複合構造の目的は熱を発生するレーザー素
子からの熱伝達を最適にすることにあるので、熱拡散率
が最も重要な特性である。
【００１５】次に説明する実施例に使用した典型的なレ
ーザー素子は、図２に示すように、半導体ダイオードレ
ーザー２０である。ダイオードレーザー２０は、或る電
気的な型（たとえばｎ型）にドーピングされた基板２２
と、その上に全面成長させた複数区間のエピタキシャル
層２４から成っている。エピタキシャル層２４は５つの
層２４ａ〜２４ｅから成っている。層２４ａと２４ｂは
ｎ型であり、層２４ｄと２４ｅはｐ型であり、層２４ｃ
はドーピングされていない。さまざまな層２４ａ〜２４
ｅは再結合するキャリヤと、その結果放射されたフォト
ンを閉じ込める作用をする。エピタキシャル層２４の上
に電極層２８が形成されている。必要なとき入力電流を
閉じ込めるため、電極層２８をパターニングすることが
できる、またはエピタキシャル層２４内の材料を部分修
正することができる（たとえば、層の秩序を乱すこと、
すなわち逆ドーピングによって）。基板２２の底面全体
に第２電極層３０が形成されている。ダイオードレーザ
ー２０は、電極層２８，３０を通して印加された電流に
よって光を放射するように構成されている。
ーザー素子は、図２に示すように、半導体ダイオードレ
ーザー２０である。ダイオードレーザー２０は、或る電
気的な型（たとえばｎ型）にドーピングされた基板２２
と、その上に全面成長させた複数区間のエピタキシャル
層２４から成っている。エピタキシャル層２４は５つの
層２４ａ〜２４ｅから成っている。層２４ａと２４ｂは
ｎ型であり、層２４ｄと２４ｅはｐ型であり、層２４ｃ
はドーピングされていない。さまざまな層２４ａ〜２４
ｅは再結合するキャリヤと、その結果放射されたフォト
ンを閉じ込める作用をする。エピタキシャル層２４の上
に電極層２８が形成されている。必要なとき入力電流を
閉じ込めるため、電極層２８をパターニングすることが
できる、またはエピタキシャル層２４内の材料を部分修
正することができる（たとえば、層の秩序を乱すこと、
すなわち逆ドーピングによって）。基板２２の底面全体
に第２電極層３０が形成されている。ダイオードレーザ
ー２０は、電極層２８，３０を通して印加された電流に
よって光を放射するように構成されている。
【００１６】周知のように、ダイオードレーザー２０は
動作するために光反射器が必要である（通例はへき開面
として具体化される）。ダイオードレーザー２０の光反
射器は誘導放射のためキャビティを形成しているへき開
面３２（１つのみを示す）を使用して得られる。動作
中、レーザー光線３６はへき開面３２から放射される。
動作するために光反射器が必要である（通例はへき開面
として具体化される）。ダイオードレーザー２０の光反
射器は誘導放射のためキャビティを形成しているへき開
面３２（１つのみを示す）を使用して得られる。動作
中、レーザー光線３６はへき開面３２から放射される。
【００１７】レーザー出力の最大間隔および位置決め精
度を達成するため、電極層２８が支持体に電気的に接触
した状態でレーザー素子２０が支持体に取り付けられて
いる（以下、説明する）。エキタキシャル層２４ａ〜２
４ｅの厚さと電極層２８の厚さを制御するほうが基板の
厚さを制御するより容易であるので、これは有利であ
る。さらにエキタキシャル層２４ａ〜２４ｅと電極層２
８は非常に薄い（全部で約２μｍ）ので、このやり方で
取り付けると、レーザー光線出力が支持体に非常に近接
する。従って、レーザー光線間の間隔は本質的に支持体
の厚さに等しい。最後にレーザー素子をこのやり方で取
り付けると、熱を発生するエピタキシャル層が支持体に
良好に熱的に接触した状態に置かれるので、熱伝達が向
上する。
度を達成するため、電極層２８が支持体に電気的に接触
した状態でレーザー素子２０が支持体に取り付けられて
いる（以下、説明する）。エキタキシャル層２４ａ〜２
４ｅの厚さと電極層２８の厚さを制御するほうが基板の
厚さを制御するより容易であるので、これは有利であ
る。さらにエキタキシャル層２４ａ〜２４ｅと電極層２
８は非常に薄い（全部で約２μｍ）ので、このやり方で
取り付けると、レーザー光線出力が支持体に非常に近接
する。従って、レーザー光線間の間隔は本質的に支持体
の厚さに等しい。最後にレーザー素子をこのやり方で取
り付けると、熱を発生するエピタキシャル層が支持体に
良好に熱的に接触した状態に置かれるので、熱伝達が向
上する。
【００１８】次に図３について説明する。本発明の第１
実施例による非モノリシックレーザーアレイでは、２個
のレーザー素子２０ａ，２０ｂが支持体１０２に取り付
けられている。支持体１０２は低熱拡散率芯１０４と、
低熱拡散率芯１０４を取り囲んでいる導電性高熱拡散率
部分１０６（図３に示した部分１０６ａ，１０６ｂ）か
ら成るＴ形複合構造である。レーザー素子は、（１）支
持体に熱的に接触した状態で、かつ（２）電極層２８が
高熱拡散率部分１０６と電気的に接触した状態で支持体
に取り付けられている。実例として、芯１０４はシリコ
ンであってもよく、高熱拡散率部分１６は銅、金、また
はアルミニウムであってもよい。
実施例による非モノリシックレーザーアレイでは、２個
のレーザー素子２０ａ，２０ｂが支持体１０２に取り付
けられている。支持体１０２は低熱拡散率芯１０４と、
低熱拡散率芯１０４を取り囲んでいる導電性高熱拡散率
部分１０６（図３に示した部分１０６ａ，１０６ｂ）か
ら成るＴ形複合構造である。レーザー素子は、（１）支
持体に熱的に接触した状態で、かつ（２）電極層２８が
高熱拡散率部分１０６と電気的に接触した状態で支持体
に取り付けられている。実例として、芯１０４はシリコ
ンであってもよく、高熱拡散率部分１６は銅、金、また
はアルミニウムであってもよい。
【００１９】動作中、電流源１０８ａ，１０８ｂから対
応するレーザー素子２０ａ，２０ｂへ電流が印加され
る。高熱拡散率部分１０６は２つの電流源の共通導体の
役目を果たす。ここでレーザー素子２０ａのみについて
検討すると、電流源１０８ａから導電性層３０（図２参
照）に印加された電流は、レーザー素子２０ａを通って
光を放射させ、レーザー素子２０ａから電極層２８を通
って支持体１０２へ流れ、支持体１０２を通って電流源
１０８ａへ戻る。レーザー素子２０ｂも電流源１０８ｂ
に対し同様に作用する。
応するレーザー素子２０ａ，２０ｂへ電流が印加され
る。高熱拡散率部分１０６は２つの電流源の共通導体の
役目を果たす。ここでレーザー素子２０ａのみについて
検討すると、電流源１０８ａから導電性層３０（図２参
照）に印加された電流は、レーザー素子２０ａを通って
光を放射させ、レーザー素子２０ａから電極層２８を通
って支持体１０２へ流れ、支持体１０２を通って電流源
１０８ａへ戻る。レーザー素子２０ｂも電流源１０８ｂ
に対し同様に作用する。
【００２０】レーザー素子を通って流れる電流は熱を発
生する。その熱は高熱拡散率部分１０６へ流れるので、
レーザー素子が冷却される。これにより、レーザードル
ープが減少し、かつ熱が逃げる機会が減少する。高熱拡
散率部分１０６を通って流れる熱は適当なヒートシンク
によって容易に除去される。低熱拡散率部分１０４はレ
ーザー素子間の熱の流れを減らす熱障壁となるので、熱
的漏話が減少する。
生する。その熱は高熱拡散率部分１０６へ流れるので、
レーザー素子が冷却される。これにより、レーザードル
ープが減少し、かつ熱が逃げる機会が減少する。高熱拡
散率部分１０６を通って流れる熱は適当なヒートシンク
によって容易に除去される。低熱拡散率部分１０４はレ
ーザー素子間の熱の流れを減らす熱障壁となるので、熱
的漏話が減少する。
【００２１】以下説明する別の実施例はすべて電気的お
よび熱的に同様に作用するので、上に述べた電気的およ
び熱的な作用の説明を繰り返す必要はないであろう。
よび熱的に同様に作用するので、上に述べた電気的およ
び熱的な作用の説明を繰り返す必要はないであろう。
【００２２】本発明の非モノリシックレーザーアレイの
原理は、図３に示した実施例以外の多くの実施例におい
て実施することができる。たとえば、図４に、特定のア
プリケーションにおいて非常に望ましいと思われる代替
実施例の非モノリシックレーザーアレイ１５０を示す。
レーザーアレイ１５０では、２個のレーザー素子２０
ｃ，２０ｄが高熱拡散率支持体１５２に取り付けられて
いる。支持体１５２はシリコン内芯１５４と、それを取
り囲んでいるダイヤモンド外芯１５６から成っている。
ダイヤモンドは絶縁物質であるから、レーザー素子２０
ｃ，２０ｄに電流路を与えるため、ダイヤモンド外芯１
５６の少なくとも一部分に導電性層１５８がデポジット
されている。電線１６０はレーザー素子と導電性層１５
８を電流源（図４には図示してない）に接続する。この
ダイヤモンド／シリコン複合構造は非常に有効な支持構
造になる。
原理は、図３に示した実施例以外の多くの実施例におい
て実施することができる。たとえば、図４に、特定のア
プリケーションにおいて非常に望ましいと思われる代替
実施例の非モノリシックレーザーアレイ１５０を示す。
レーザーアレイ１５０では、２個のレーザー素子２０
ｃ，２０ｄが高熱拡散率支持体１５２に取り付けられて
いる。支持体１５２はシリコン内芯１５４と、それを取
り囲んでいるダイヤモンド外芯１５６から成っている。
ダイヤモンドは絶縁物質であるから、レーザー素子２０
ｃ，２０ｄに電流路を与えるため、ダイヤモンド外芯１
５６の少なくとも一部分に導電性層１５８がデポジット
されている。電線１６０はレーザー素子と導電性層１５
８を電流源（図４には図示してない）に接続する。この
ダイヤモンド／シリコン複合構造は非常に有効な支持構
造になる。
【００２３】図５に、図４に示した構造に類似した代替
実施例の非モノリシックレーザーアレイ１７０を示す。
レーザーアレイ１７０では、２個のレーザー素子２０
ｅ，２０ｆが高熱拡散率複合シート１７２に取り付けら
れている。複合シート１７２は、外面に薄い導電性層を
もつ２枚のダイヤモンドシート１７６と、その間にはさ
まれたシリコン芯１７４から成っている。図４に示すよ
うに、レーザー素子は、薄い導電性層に電気的に接触し
た状態で、かつダイヤモンドシート１７６に熱的に接触
した状態で取り付けられる。銅ヒートシンク１７８は複
合シート１７２のための熱シンクになる。
実施例の非モノリシックレーザーアレイ１７０を示す。
レーザーアレイ１７０では、２個のレーザー素子２０
ｅ，２０ｆが高熱拡散率複合シート１７２に取り付けら
れている。複合シート１７２は、外面に薄い導電性層を
もつ２枚のダイヤモンドシート１７６と、その間にはさ
まれたシリコン芯１７４から成っている。図４に示すよ
うに、レーザー素子は、薄い導電性層に電気的に接触し
た状態で、かつダイヤモンドシート１７６に熱的に接触
した状態で取り付けられる。銅ヒートシンク１７８は複
合シート１７２のための熱シンクになる。
【００２４】図６に、さらに別の非モノリシックレーザ
ーアレイ２００を示す。レーザーアレイ２００では、２
個のレーザー素子２０ｇ，２０ｈが支持体２０４の脚部
２０２ａ，２０２ｂに取り付けられている。脚部間のギ
ャップ２０６の中に、低熱拡散率物質を充填することが
できる。
ーアレイ２００を示す。レーザーアレイ２００では、２
個のレーザー素子２０ｇ，２０ｈが支持体２０４の脚部
２０２ａ，２０２ｂに取り付けられている。脚部間のギ
ャップ２０６の中に、低熱拡散率物質を充填することが
できる。
【００２５】説明した諸実施例は広範囲のレーザー素子
間隔にわたってうまく機能するが、レーザー素子間隔が
約２５０μｍ以下のとき特に有用である。これは、レー
ザー素子間隔が減少するとレーザー素子間を熱絶縁する
必要性が増すからである。
間隔にわたってうまく機能するが、レーザー素子間隔が
約２５０μｍ以下のとき特に有用である。これは、レー
ザー素子間隔が減少するとレーザー素子間を熱絶縁する
必要性が増すからである。
【００２６】具体化する特定の実施例のさまざまな要素
を構成する材料は、その特定要素の目標を達成するよう
に選定すべきである。
を構成する材料は、その特定要素の目標を達成するよう
に選定すべきである。
【００２７】熱的性質によって材料を選定する表を以下
に示す。 各種材料の３００°Ｋにおける熱的性質 材料 熱容量 熱伝導率 熱拡散率 (J/cm3/°K) (W/cm/°K) (cm2 /sec) Al 2.43 2.37 0.98 Cu 3.43 3.98 1.16 Au 2.48 3.15 1.27 Pt 2.84 0.73 0.26 Ag 2.48 4.27 1.72 Si 1.63 1.41 0.86 ダイヤモンド(CVD) 1.82 12.00 6.59 ダイヤモンド(type IIa) 1.82 20.00 10.99 Ni 3.94 0.63 0.16 Sn 1.25 0.73 0.59 In 1.71 0.86 0.50
に示す。 各種材料の３００°Ｋにおける熱的性質 材料 熱容量 熱伝導率 熱拡散率 (J/cm3/°K) (W/cm/°K) (cm2 /sec) Al 2.43 2.37 0.98 Cu 3.43 3.98 1.16 Au 2.48 3.15 1.27 Pt 2.84 0.73 0.26 Ag 2.48 4.27 1.72 Si 1.63 1.41 0.86 ダイヤモンド(CVD) 1.82 12.00 6.59 ダイヤモンド(type IIa) 1.82 20.00 10.99 Ni 3.94 0.63 0.16 Sn 1.25 0.73 0.59 In 1.71 0.86 0.50
【００２８】記載したいろいろな実施例は多くのやり方
で製作することができる。たとえば、低熱拡散率材料の
上に高熱拡散率材料をコーティングすることができる。
また低熱拡散率材料の上に高熱拡散率材料を接着するこ
とができる（たとえばエポキシ樹脂を用いて）。あるい
は２つの高熱拡散率層を空気または低熱拡散率材料によ
って（図６のように）物理的に分離することができる。
で製作することができる。たとえば、低熱拡散率材料の
上に高熱拡散率材料をコーティングすることができる。
また低熱拡散率材料の上に高熱拡散率材料を接着するこ
とができる（たとえばエポキシ樹脂を用いて）。あるい
は２つの高熱拡散率層を空気または低熱拡散率材料によ
って（図６のように）物理的に分離することができる。
【００２９】低熱拡散率材料に対する高熱拡散率材料の
コーティングは、金属の電気メッキまたは電着、蒸着、
またはスパッタリングなど、幾つかのやり方で、あるい
はシリコン、ニッケル、またはプラチナ上のＣＶＤダイ
ヤモンド成長などの物質成長によって達成することがで
きる。電気メッキを使用する場合は、ボイドの無い密な
膜を生成する条件のもとでプロセスを実施しなければな
らない。シリコンＴ形サブマウントの上に約１０μｍの
厚さまで銅、銀、および金をうまく電気メッキできた
（約４８分のデポジッション時間）。
コーティングは、金属の電気メッキまたは電着、蒸着、
またはスパッタリングなど、幾つかのやり方で、あるい
はシリコン、ニッケル、またはプラチナ上のＣＶＤダイ
ヤモンド成長などの物質成長によって達成することがで
きる。電気メッキを使用する場合は、ボイドの無い密な
膜を生成する条件のもとでプロセスを実施しなければな
らない。シリコンＴ形サブマウントの上に約１０μｍの
厚さまで銅、銀、および金をうまく電気メッキできた
（約４８分のデポジッション時間）。
【００３０】シリコンＴ形サブマウント（図４参照）の
上に金属を電着する場合には、ハンダ（たとえば、Ｓ
ｎ：Ａｇ＝９５：５）を使用してサブマウントを銅ヒー
トシンクにハンダ付けした後、電着を実施するのが最良
である。蒸発したＣｒ：Ａｕを用いてハンダ付けするた
め、逆Ｔ形の底面の準備を行う。次にシリコンＴ形サブ
マウントの側面をスパッタさけたＮｉ：Ｐｔで被覆す
る。次に電着を実施し、続いてシリコン逆Ｔ形サブマウ
ントに薄いＮｉ：Ｐｔ層をスパッタリングする。最後
に、シリコン逆Ｔ形サブマウントにＩｎ（インジウム）
を蒸着する。また高熱拡散率要素を製作するのに、無電
解触媒金属皮膜を使用することもできよう。シリコンサ
ブマウントの上に直接成長させたＣＶＤダイヤモンドも
可能である。
上に金属を電着する場合には、ハンダ（たとえば、Ｓ
ｎ：Ａｇ＝９５：５）を使用してサブマウントを銅ヒー
トシンクにハンダ付けした後、電着を実施するのが最良
である。蒸発したＣｒ：Ａｕを用いてハンダ付けするた
め、逆Ｔ形の底面の準備を行う。次にシリコンＴ形サブ
マウントの側面をスパッタさけたＮｉ：Ｐｔで被覆す
る。次に電着を実施し、続いてシリコン逆Ｔ形サブマウ
ントに薄いＮｉ：Ｐｔ層をスパッタリングする。最後
に、シリコン逆Ｔ形サブマウントにＩｎ（インジウム）
を蒸着する。また高熱拡散率要素を製作するのに、無電
解触媒金属皮膜を使用することもできよう。シリコンサ
ブマウントの上に直接成長させたＣＶＤダイヤモンドも
可能である。
【００３１】また、いろいろな要素を一緒にハンダ付け
することも可能である。ハンダを使用する場合には、レ
ーザー素子を所定の場所にハンダ付けするときの問題を
避けるため（以下参照）、Ｉｎ−Ｓｎなどの高溶融温度
ハンダを使用することが有益である。
することも可能である。ハンダを使用する場合には、レ
ーザー素子を所定の場所にハンダ付けするときの問題を
避けるため（以下参照）、Ｉｎ−Ｓｎなどの高溶融温度
ハンダを使用することが有益である。
【００３２】いろいろな支持体に対するレーザー素子の
取付けは、Ｉｎなどの低温ハンダを使用して実施するの
が最良である。最初に、ハンダ付けする前に、ハンダ付
けに使用するインジウムパレットを希塩酸溶液に浸して
酸化物を除去する。次に、ニッケルの薄層のスパッタデ
ポジッション、続いてプラチナの薄層のスパッタ・デポ
ジッションによってハンダ付けするため、スペーサの取
付け面の準備を行う。次にタングステンボートからイン
ジウムパレットの蒸発を用いて、スペーサの上にハンダ
をデポジットする。その目的は、平坦化および湿潤化す
る程度に厚く、しかし僅かな材料の流れを許す程度に薄
い膜をデポジットすることである。妥当なＩｎ膜の厚さ
は約２〜2.5 μｍである。次にレーザー素子をスペーサ
のインジュウム層に近づけて、整合する。次に目視によ
って、スペーサの温度をインジウムハンダの溶融温度よ
り上に高め、そして真空コレットを使用してレーザー素
子２０をその場所に押し込む。次に真空を解放する。し
かしコレットによる物理的圧力は維持する。次に加熱源
をオフにし、レーザー素子に冷却窒素ガス流を当てる。
ハンダが凝固したら、レーザー素子上の圧力を解放す
る。そのあと室温まで冷却し続ける。
取付けは、Ｉｎなどの低温ハンダを使用して実施するの
が最良である。最初に、ハンダ付けする前に、ハンダ付
けに使用するインジウムパレットを希塩酸溶液に浸して
酸化物を除去する。次に、ニッケルの薄層のスパッタデ
ポジッション、続いてプラチナの薄層のスパッタ・デポ
ジッションによってハンダ付けするため、スペーサの取
付け面の準備を行う。次にタングステンボートからイン
ジウムパレットの蒸発を用いて、スペーサの上にハンダ
をデポジットする。その目的は、平坦化および湿潤化す
る程度に厚く、しかし僅かな材料の流れを許す程度に薄
い膜をデポジットすることである。妥当なＩｎ膜の厚さ
は約２〜2.5 μｍである。次にレーザー素子をスペーサ
のインジュウム層に近づけて、整合する。次に目視によ
って、スペーサの温度をインジウムハンダの溶融温度よ
り上に高め、そして真空コレットを使用してレーザー素
子２０をその場所に押し込む。次に真空を解放する。し
かしコレットによる物理的圧力は維持する。次に加熱源
をオフにし、レーザー素子に冷却窒素ガス流を当てる。
ハンダが凝固したら、レーザー素子上の圧力を解放す
る。そのあと室温まで冷却し続ける。
【００３３】上に述べたハンダ付け手順は、個々のアプ
リケーションおよび材料に適合するように修正すること
がきる。しかし、すべての場合において、満足のいく、
信頼性の高い、熱的および電気的な接合を確保するた
め、表面の準備を注意深く実施すべきである。
リケーションおよび材料に適合するように修正すること
がきる。しかし、すべての場合において、満足のいく、
信頼性の高い、熱的および電気的な接合を確保するた
め、表面の準備を注意深く実施すべきである。
【００３４】以上の説明から、この分野の専門家には本
発明の原理の多くの修正および変更は自明であろう。従
って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定めるべ
きである。
発明の原理の多くの修正および変更は自明であろう。従
って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定めるべ
きである。
【図１】従来の非モノリシックレーザーアレイの斜視図
である。
である。
【図２】例示したいろいろな実施例の非モノリシックレ
ーザーアレイに使用できるレーザー素子の斜視図であ
る。
ーザーアレイに使用できるレーザー素子の斜視図であ
る。
【図３】本発明の原理による第１実施例の非モノリシッ
クレーザーアレイの斜視図である。
クレーザーアレイの斜視図である。
【図４】本発明の原理による第２実施例の非モノリシッ
クレーザーアレイの平面図である。
クレーザーアレイの平面図である。
【図５】本発明の原理による第３実施例の非モノリシッ
クレーザーアレイの平面図である。
クレーザーアレイの平面図である。
【図６】本発明の原理による第４実施例の非モノリシッ
クレーザーアレイの平面図である。
クレーザーアレイの平面図である。
１０ 支持体 １２ スペーサ １４ レーザー素子 ２０ 半導体ダイオードレーザー（レーザー素子） ２２ 基板 ２４ エピタキシャル層 ２８，３０ 電極層 ３２ へき開面 ３６ レーザー光線 １０２ 支持体 １０４ 低熱拡散率芯 １０６ 高熱拡散率部分 １０８ 電流源 １５０ 非モノリシックレーザーアレイ １５２ 高熱拡散率支持体 １５４ シリコン内芯 １５６ ダイヤモンド外芯 １５８ 導電性層 １６０ 電線 １７０ 非モノリシックレーザーアレイ １７２ 高熱拡散率複合シート １７４ シリコン芯 １７６ ダイヤモンドシート １７８ 銅シートシンク ２００ 非モノリシックレーザーアレイ ２０２ 脚部 ２０４ 支持体 ２０６ ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーラン エフ チュング アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94552 カストロ ヴァリー コロンビア ドライヴ 16848 (72)発明者 ジー エイ ネイヴィル コーネル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クーパーティノ アンソン アベ ニュー 10386 (72)発明者 アール ドナルド インリング アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94117 サン フランシスコ ロイド ス トリート 42 (72)発明者 ローゼ エム ドナルドソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95051 サンタ クララ 109 ターステナ プレイス 3715 (72)発明者 トーマス エル パオリ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロス アルトス サイプレス ド ライヴ 420
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも２つの取付け面をもつ導電性
高熱拡散率領域と、前記取付け面の間に少なくとも一部
分が置かれた低熱拡散率領域とから成る複合支持体と、 レーザー素子間の分離が前記高熱拡散率領域の厚さと前
記取付け面の間に置かれた前記低熱拡散率領域の部分の
厚さによって支配されるように、各レーザー素子が対応
する取付け面に取り付けられ、前記レーザー素子が対応
する取付け面に電気的および熱的に接触している少なく
とも２個のレーザー素子とから成り、 前記低熱拡散率領域は少なくとも一方のレーザー素子が
光を放射しているときレーザー素子間の熱の流れを妨げ
ること、および前記高熱拡散率領域は前記光を放射して
いるレーザー素子内に発生した熱を前記素子の外へ伝導
することを特徴とするレーザーアレイ。 - 【請求項２】 ２つの導電性表面をもつ高熱拡散率領域
と、前記２つの表面の間に少なくとも一部分が置かれた
低熱拡散率領域とから成る複合支持体と、 レーザー素子間の分離が前記高熱拡散率領域の厚さと前
記高拡散率領域の間に置かれた前記低熱拡散率領域の部
分の厚さによって支配されるように、各レーザー素子が
対応する前記導電性表面に取り付けられ、前記レーザー
素子が前記導電性表面に電気的および熱的に接触してい
る少なくとも２個のレーザー素子とから成り、 前記低熱拡散率領域は少なくとも一方のレーザー素子が
光を放射しているときレーザー素子間の熱の流れを妨げ
ること、および前記高熱拡散率領域は前記光を放射して
いるレーザー素子内に発生した熱を前記素子の外へ伝導
することを特徴とするレーザーアレイ。 - 【請求項３】 ギャップで分離された２つの脚部が基部
から突き出ていて、各脚部が電流を伝導できる外面を有
している高熱拡散率支持体と、 各レーザー素子が対応する脚部の外面に電気的および熱
的に接触するように、かつ２個のレーザー素子間の分離
が前記２つの脚部の幅と前記ギャップの幅によって支配
されるように、各レーザー素子が個々の対応する脚部に
取り付けられている少なくとも２個のレーザー素子とか
ら成り、 前記ギャップは一方のレーザー素子が光を放射している
ときレーザー素子間の熱の流れを妨げること、および前
記光を放射しているレーザー素子に対応する脚部は前記
光を放射しているレーザー素子内に発生した熱を前記素
子の外へ伝導することを特徴とするレーザーアレイ。 - 【請求項４】 少なくとも２つの表面をもつ第１領域を
形成している導電性高熱拡散率材料と、前記２つの表面
の間に少なくとも一部分が置かれた第２領域を形成して
いる低熱拡散率材料とから成る複合支持体と、 レーザー素子間の分離が前記第１領域の厚さと前記２つ
の表面の間に置かれた前記第２領域の厚さによって支配
されるように、各レーザー素子が前記表面の１つに熱的
に接触している少なくとも２個のレーザー素子とから成
り、 前記低熱拡散率材料は少なくとも一方のレーザー素子が
光を放射しているときレーザー素子間の熱の流れを妨げ
ること、および前記高熱拡散率材料は前記光を放射して
いるレーザー素子内に発生した熱を前記素子の外へ伝導
することを特徴とするレーザーアレイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/156229 | 1993-11-22 | ||
| US08/156,229 US5355382A (en) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | Composite laser array support |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193338A true JPH07193338A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3621137B2 JP3621137B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=22558671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27874794A Expired - Lifetime JP3621137B2 (ja) | 1993-11-22 | 1994-11-14 | 非モノリシックレーザーアレイ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5355382A (ja) |
| JP (1) | JP3621137B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018511186A (ja) * | 2015-03-27 | 2018-04-19 | ジャビル インク | チップオンサブマウントモジュール |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469454A (en) * | 1994-05-02 | 1995-11-21 | University Of Central Florida | Mode locked laser diode in a high power solid state regenerative amplifier and mount mechanism |
| JPH08111562A (ja) * | 1994-10-11 | 1996-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | アレイ型半導体レーザ装置，及びその製造方法 |
| JPH0997943A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-04-08 | Denso Corp | スタック型半導体レーザ |
| US9310167B1 (en) * | 1995-11-28 | 2016-04-12 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Compact infrared countermeasure emitter |
| US5832016A (en) * | 1997-01-29 | 1998-11-03 | Northrop Grumman Corporation | Slab laser assembly |
| US6396864B1 (en) | 1998-03-13 | 2002-05-28 | Jds Uniphase Corporation | Thermally conductive coatings for light emitting devices |
| WO2003068291A1 (en) | 2002-02-11 | 2003-08-21 | Medela Holding Ag | Lubricated breastshield |
| US7268005B2 (en) * | 2002-10-30 | 2007-09-11 | Finisar Corporation | Apparatus and method for stacking laser bars for uniform facet coating |
| JP4148321B2 (ja) * | 2003-10-24 | 2008-09-10 | パイオニア株式会社 | 半導体レーザ装置及び製造方法 |
| JP4544892B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2010-09-15 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JP5522977B2 (ja) * | 2009-06-09 | 2014-06-18 | 三菱電機株式会社 | 多波長半導体レーザ装置 |
| CN107810377B (zh) | 2015-06-10 | 2020-06-19 | 康宁股份有限公司 | 耐热串扰的流动反应器 |
| US10183269B2 (en) | 2015-06-10 | 2019-01-22 | Corning Incorporated | Continuous flow reactor with tunable heat transfer capability |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR910004265B1 (ko) * | 1987-03-26 | 1991-06-25 | 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 반도체 레이저 장치와 그 제조 방법 및 그것을 사용한 광 헤드 |
| US5106429A (en) * | 1989-02-24 | 1992-04-21 | Golden Aluminum Company | Process of fabrication of aluminum sheet |
| US5086431A (en) * | 1990-12-21 | 1992-02-04 | Santa Barbara Research Center | Increased intensity laser diode source configuration |
| US5099488A (en) * | 1991-03-27 | 1992-03-24 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Ribbed submounts for two dimensional stacked laser array |
| US5305344A (en) * | 1993-04-29 | 1994-04-19 | Opto Power Corporation | Laser diode array |
-
1993
- 1993-11-22 US US08/156,229 patent/US5355382A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-11-14 JP JP27874794A patent/JP3621137B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018511186A (ja) * | 2015-03-27 | 2018-04-19 | ジャビル インク | チップオンサブマウントモジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3621137B2 (ja) | 2005-02-16 |
| US5355382A (en) | 1994-10-11 |
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