JPH0758411A - レーザアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層された支持体の突出部材の突出部に配置
されるレージング要素から成る非モノリシックレーザア
レイを提供する。 【構成】 レーザアレイ１０は、各々が第１及び第２導
電層を備えた少なくとも２つの突出部材、並びに、第３
導電層を備えた少なくとも１つのスペーサを有する熱伝
導性積層支持体１６と、各々が２つの電気端子を有する
少なくとも２つのレージング要素と、各レージング要素
の第２端子を対応する突出部材上の第１導電層と電気接
続する第１導体と、対応する突出部材上の各第１導電層
と電気接続される第２導体と、から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非モノリシックレーザ
アレイ、それらの製造及び組み立てに関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ及び光メモリ等の多くの
レーザ方式装置は、個々に制御されたレージング要素の
アレイを組み込むことによって改良される。例えば、レ
ージング要素（素子）のアレイを用いるレーザプリンタ
は、単一のレージング要素だけを用いるプリンタよりも
印刷速度が速くスポットが鋭い。

【０００３】モノリシックレーザアレイは、通常、１波
長で光を出力する。一般的に、その波長は小さい範囲で
変化することしかできない。しかしながら、カラー印刷
を含む多くの使用では、広範囲、例えば、赤外線から可
視光線まで、に及ぶ多数の波長を出力するのが望まし
い。カラー印刷では、これによって、レーザ特性を受光
体（例えば、感光体）レスポンスウインドウと一致させ
たり、ダイクロイックフィルタを用いて走査した後に重
なり合っているレーザビームを分離したりすることが可
能になる。レージング要素のアレイを用いて多数の波長
を出力するときは、レージング要素同士の間での電気
的、光学的、及び熱的クロストーク（漏話）が少ないの
が殆ど常に望ましい。

【０００４】現行のモノリシックレーザアレイと比べ
て、非モノリシックレーザアレイはより広範囲のレーザ
ビーム特性（波長、偏光及びスポットサイズ等）と、よ
り少ないクロストークを提供できる。非モノリシックレ
ーザアレイは、通常、支持体に配置された複数の個々の
レーザダイオードで構成される。レーザ印刷等の使用に
おいて、出力レーザビームは空間的に正確に分離されな
ければならない。従って、非モノリシックアレイのレー
ジング要素は、レージング要素の正確な位置決めが行わ
れるように支持されなければならない。

【０００５】先行技術の非モノリシック半導体レーザア
レイは、通常、それらのレージング要素を平らな（プレ
ーナ）支持体に沿って配する。レージング要素の位置合
わせには、支持体上のレージング要素の外部操作を含
む。こうしたレーザアレイは幾つかの問題を抱えてい
る。第１に、レーザ出力を正確に位置合わせするのが難
しい。第２に、特に２個より多い要素を含むアレイで
は、エッジ効果がレージング要素同士の間の最小限の間
隔を制限するために、接近して間隔が置かれたレージン
グ要素を達成することは困難である。

【０００６】従って、熱的、光学的、電気的の内少なく
とも１つのクロストークが過度にならずに、非モノリシ
ックレーザアレイにおいて、レージング要素を接近し
て、正確に間隔を置くことを可能にする方法及び装置が
必要である。こうした方法及び装置は、レージング要素
を正確に方向付けることを許容するならば更に望まし
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、積層
された支持体の突出部材の突出部に配置されるレージン
グ要素から成る非モノリシックレーザアレイを提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】本発明は、積層さ
れた支持体の突出部材の突出部に配置されるレージング
要素から成る非モノリシックレーザアレイを提供する。
突出部材はスペーサによって分離される。突出部材及び
スペーサの寸法、特にそれらの厚さは、レージング要素
の相対的空間位置と共に、正確に制御される。

【０００９】積層された支持体は、突出部材及びスペー
サ上に導電層を有することによって、導電層を必要に応
じてレージング要素へ接続する伝導ワイヤによって、レ
ージング要素へ電流を流す。

【００１０】突出部材及びスペーサは、酸化ベリリウム
(BeO) 又はダイアモンド等の熱伝導性だが、電気絶縁の
物質から構成される。熱を取り除くために、積層された
支持体は熱伝導ヒートシンク上にうまく配置される。

【００１１】積層された支持体は、複数のレーザが各突
出部に配置するように実施されることが可能である。そ
のような場合には、導電経路は各レーザ源の各突出部材
に設けられる。次に、これらの導電経路の各々が伝導ワ
イヤを介してレーザ源へ接続される。対応するスペーサ
上の導電層が共同帰線を提供する。

【００１２】レーザアレイは、各々が第１導電層及び第
２導電層を備えた少なくとも２つの突出部材と、前記２
つの突出部材の間に配置され、前記第２導電層と接する
第３導電層を備えた少なくとも１個のスペーサとを有す
る熱伝導性積層支持体、を備え、各々が２つの電気端子
を有する少なくとも２つのレージング要素を備え、前記
レージング要素の各々が前記突出部材の内の対応する突
出部材に配置されて、前記２つの電気端子の内の第１電
気端子が前記対応する突出部材の前記第２導電層と電気
接触され、各前記レージング要素の第２端子を前記対応
する突出部材上の前記第１導電層と電気接続する第１導
体と、前記レージング要素の各々を別個にアドレスする
ために、前記対応する突出部材上の各第１導電層と電気
接続される第２導体と、を含む。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の原理に従った第１実施例の
非モノリシックレーザアレイ１０を示す。レーザアレイ
１０において、レージング要素１２ａ乃至１２ｄが、積
層された支持体１６での対応する突出部材１４ａ乃至１
４ｄの突出部に配置される。積層された支持体１６は、
レージング要素１２ａ乃至１２ｄを除く、図１の全ての
要素を参照する。

【００１４】各突出部材の下には、対応するスペーサで
ある、スペーサ１８ａ乃至１８ｄがある。突出部材及び
スペーサは、熱伝導性で、電気絶縁性の本体である、本
体２０ａ乃至２０ｈ、及び対応する伝導層（以下に記載
される）を含む。レーザアレイ１０の本体は酸化ベリリ
ウム(BeO) から成る。もう１つの物質としてダイアモン
ドもよい。

【００１５】レージング要素によって生成される熱は、
突出部によって積層された支持体の残りの部分へと伝導
される。熱は、積層された支持体から、外部ヒートシン
ク（図示せず）へと伝導される。積層された支持体の熱
伝導率及び質量によって、レージング要素同士の間の熱
的クロストークは減少する。

【００１６】各突出部材の上表面の全てではないが殆ど
の上には、上部導電層である層２２ａ乃至２２ｄがあ
る。各突出部材は、また、各突出部の底部から側部（図
１の右側）へと上へ延び、且つ、レージング要素を配置
する突出部分へと延びる、もう１つの導電層である層２
４ａ乃至２４ｄも有する。図１に示されるように、絶縁
間隙が層２２ａ乃至２２ｄの間とそれらに対応する層２
４ａ乃至２４ｄの間に存在する。各スペーサの上表面及
び底表面の上には、導電層である導電層２６ａ乃至２６
ｈがある。

【００１７】導電層は幾つかの機能を実行する。第１
に、はんだ付けによって積層された支持体１６の組み立
てを可能にする。導電層は、また、外部電流源とレージ
ング要素の間での電気通信を可能にする。

【００１８】電気通信は、図１に示されるような積層さ
れた支持体１６を構成することによって達成される。図
示されるように、積層された支持体１６は各スペーサ及
び各突出部材の上部で、左側の表面が露出されるように
配される。これによって、各上表面の導電層にワイヤ
（導線）２８ａ乃至２８ｇがはんだ付けされるのを可能
にする。更に、各突出部材は右側に上部導電層２２（層
２２ａ乃至２２ｄ）の露出された部分を有する。それら
の露出された部分から、ワイヤ３０ａ乃至３０ｄがレー
ジング要素の上部端子へと接続する。

【００１９】外部電流源（図示せず）は、対応するワイ
ヤの対２８ａ乃至２８ｈへ電流を供給することでレージ
ング要素を駆動する。例えば、電流がワイヤ２８ａ及び
２８ｂへ入力されると仮定する。電流は、２８ａへ流
れ、導電層２２ａ及びワイヤ３０ａを通って、レージン
グ要素１２ａへと流れる。次に、電流はレージング要素
１２ａへ流れレージング要素を（発光させ）、導電層２
４ａを通って、導電層２６ａ、ワイヤ２８ｂへと流れ
る。ワイヤ２８ｂ、２８ｄ、２８ｆ及び２８ｈが接地さ
れるならば、導電層２６ａ、２６ｃ、２６ｅ及び２６ｇ
はレージング要素同士の間の電気的クロストークを減少
するための接地平面としてはたらく。

【００２０】突出部材及びスペーサの寸法が正確に制御
できるために、レージング要素１２ａ乃至１２ｄの底部
表面の相対的位置も制御できる。特に、突出部材及びス
ペーサの厚みが正確に制御されるならば、レージング要
素同士の間の分離は正確に制御される。更に、光がレー
ジング要素の底部の近くから発せられる、或いは、発光
領域の位置が厳密に制御されるならば、出力される光の
相対的空間位置は正確に制御される。

【００２１】本発明の原理は、各突出部上に１個より多
いレージング要素を有する構造体へと容易に拡張され
る。例えば、図２及び図３は、突出部１１４ａ乃至１１
４ｄのそれぞれの上に４個のレージング要素のモノリシ
ックレーザアレイ１１２ａ乃至１１２ｄを有するレーザ
アレイ１１０を示す。レーザアレイ１１０を含む要素
は、各要素の前へ１が付けられるのを除けば、レーザア
レイ１０の対応する要素と同じ参照番号が付けられる。

【００２２】図２に示されるように、レーザアレイ１１
０及びその積層された構造体１１６は、レーザアレイ１
０及びその積層された構造体１６と非常に似ている。し
かしながら、レーザアレイ１１０において、レーザアレ
イ１０の導電層２６ｂ、２６ｄ、２６ｆ、２６ｈに対応
する要素は用いられない。必要に応じて図１、図２及び
図３を参照すると、個々のレージング要素１２ａ乃至１
２ｄはモノリシックアレイ１１２ａ乃至１１２ｄと置換
され、突出部材１４ａ乃至１４ｄは突出部材１１４ａ乃
至１１４ｄと置換され、個々のワイヤ２８ａ、２８ｃ、
２８ｅ及び２８ｇは各々が４本のワイヤから成るワイヤ
束１２８ａ、１２８ｃ、１２８ｅ及び１２８ｇと置換さ
れ、個々のワイヤ３０ａ乃至３０ｄは各々が４本のワイ
ヤから成るワイヤ束１３０ａ乃至１３０ｄと置換され
る。更に、突出部材１４ａ乃至１４ｄの上部の単一の導
電層２２ａ乃至２２ｄは、突出部材１１４ａ乃至１１４
ｄの上部のパターン化された導電経路１２２ａ乃至１２
２ｄと置換される。

【００２３】図１を参照すると、レーザアレイ１０にお
いて、各スペーサの底部にある導電層２６ｂ、２６ｄ、
２６ｆ、２６ｈは、積層された支持体を互いにはんだ付
けするのを助けるはたらきしかしない。積層された支持
体がはんだ付けされるのでなく互いに接合されるなら
ば、層２６ｂ、２６ｄ、２６ｆ、２６ｈは取り除かれ
る。積層された支持体１１０が熱伝導エポキシによって
互いに接着されるならば、層２６ｂ、２６ｄ、２６ｆ、
２６ｈに対応する要素は必要とされない。また、層２６
ｂ、２６ｄ、２６ｆのそれぞれからパターン化された導
電経路２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄを絶縁するために、層
２６ｂ、２６ｄ、２６ｆ及び２６ｈの代わりに他の手段
が用いられてもよい。

【００２４】図３は、レーザアレイ１１０を明確にする
助けとなる。モノリシックレーザアレイ１１２ａは、突
出部材１１４ａの突出部分に配置する。突出部材１１４
ａの上には、互いに絶縁されている導電経路１２２ａ’
乃至１２２ａ"" がある。モノリシックレーザアレイ１
１２ａは、各々が端子１２９’乃至１２９""を備える４
つのレージング要素を有する。ワイヤ１３０ａ’乃至１
３０ａ""は、各導電経路１２２ａ’乃至１２２ａ""をそ
れぞれ対応する端子１２９’乃至１２９""へ接続する。
各導電経路１２２ａ’乃至１２２ａ""の他端部（図３の
左側）は、ケーブル１２８ａの個々の接合ワイヤと接続
する。モノリシックレーザアレイ１１２ａの共通接続部
は、支持体１１８ａの上部導電層１２６ａと接続するワ
イヤ１２８ｂによって提供される。上部導電層１２６ａ
は、レージングアレイ１１２ａの共通端子と接続する導
電経路１２４ａと接続する。

【００２５】レーザアレイ１１０の残りの部分は、図２
及び図３に示されるような突出部材、レーザアレイ１１
２、スペーサ、及びワイヤを互いに積層することによっ
て形成される。従って、ケーブル１２８ｃの個々のワイ
ヤは、共通接続部が導電層１２６ｃによって設けられ
た、アレイ１１２ｂの個々のレーザ要素と接続する個々
の導電経路と接続する。ケーブル１２８ｅの個々のワイ
ヤは、共通接続部が導電層１２６ｅによって設けられ
た、アレイ１１２ｃの個々のレーザ要素と接続する個々
の導電経路と接続する。ケーブル１２８ｇの個々のワイ
ヤは、共通接続部が導電層１２６ｇによって設けられ
た、アレイ１１２ｄの個々のレーザ要素と接続する個々
の導電経路と接続する。

【００２６】

【発明の効果】本発明は上記より構成され、積層された
支持体の突出部材の突出部に配置されるレージング要素
から成る非モノリシックレーザアレイを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従った非モノリシックレーザア
レイのスケール化されていない側面図である。

【図２】複数のモノリシックレーザ要素を組み込んでい
る、本発明の原理に従った第２の実施例のレーザアレイ
のスケール化されていない側面図である。

【図３】図２のレーザアレイのスケール化されていない
上面図である。

【符号の説明】

１０ レーザアレイ １２ レージング要素 １４ 突出部材 １６ 支持体 １８ スペーサ ２０ 本体 ２２、２４、２６ 導電層 ２８、３０ ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムス ジェイ．アペル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14618 ブライトン ブラッドフォード ロード 87

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザアレイであって、 各々が第１導電層及び第２導電層を備えた少なくとも２
   つの突出部材と、前記２つの突出部材の間に配置され、
   前記第２導電層と接する第３導電層を備えた少なくとも
   １個のスペーサとを有する熱伝導性積層支持体、 を備え、 各々が２つの電気端子を有する少なくとも２つのレージ
   ング要素を備え、前記レージング要素の各々が前記突出
   部材の内の対応する突出部材に配置されて、前記２つの
   電気端子の内の第１電気端子が前記対応する突出部材の
   前記第２導電層と電気接触され、 各前記レージング要素の第２端子を前記対応する突出部
   材上の前記第１導電層と電気接続する第１導体と、 前記レージング要素の各々を別個にアドレスするため
   に、前記対応する突出部材上の各第１導電層と電気接続
   される第２導体と、 を含むレーザアレイ。