JPS5853877A - 半導体レ−ザ−の結露抑止装置 - Google Patents
半導体レ−ザ−の結露抑止装置Info
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- JPS5853877A JPS5853877A JP56152398A JP15239881A JPS5853877A JP S5853877 A JPS5853877 A JP S5853877A JP 56152398 A JP56152398 A JP 56152398A JP 15239881 A JP15239881 A JP 15239881A JP S5853877 A JPS5853877 A JP S5853877A
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- Japan
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- semiconductor laser
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/02218—Material of the housings; Filling of the housings
- H01S5/0222—Gas-filled housings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0225—Out-coupling of light
- H01S5/02257—Out-coupling of light using windows, e.g. specially adapted for back-reflecting light to a detector inside the housing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体レーザーを冷却して使う際の発生する
結露を抑止するガラス窓の構成に関するものである。
結露を抑止するガラス窓の構成に関するものである。
半導体レーザーは小型安価で、高速直接変調が可能なた
め、レーザープリンターなど幅広く利用されている。半
導体レーザー実用上の最大問題点は、温度に対して発光
光量が大きく変動することである。通常の半導体レーザ
ーにおいては室温２０℃から４０℃へ昇温することによ
り電流一定時には光量が半分に低下することも稀な例で
はない。
め、レーザープリンターなど幅広く利用されている。半
導体レーザー実用上の最大問題点は、温度に対して発光
光量が大きく変動することである。通常の半導体レーザ
ーにおいては室温２０℃から４０℃へ昇温することによ
り電流一定時には光量が半分に低下することも稀な例で
はない。
従って一定光量を維持するために、半導体レーザ一部の
局所冷却及び電流増加の方法が採用されている。半導体
レーザーの局所冷却の簡便な方法は第１図及び＠２図に
示した方法によるものである。
局所冷却及び電流増加の方法が採用されている。半導体
レーザーの局所冷却の簡便な方法は第１図及び＠２図に
示した方法によるものである。
＠２図＃［１図を上部から見たときの拡大断面図である
。図中１は市販半導体レーザーであり、適当な半導体レ
ーザーホルダー５を介して、ペルチェ冷却素子６及び放
熱フィン８が取りつけられる。
。図中１は市販半導体レーザーであり、適当な半導体レ
ーザーホルダー５を介して、ペルチェ冷却素子６及び放
熱フィン８が取りつけられる。
ベルチェ冷却素子に直流電流を印加することによリ、環
境温度ＴｏＫ対し、冷却面は（Ｔｏ−ΔＴｌ）℃、放熱
面は（Ｔｏ十△Ｔ２）℃となり、半導体レーザーの光量
低下は防止することが出来る。ところがこのような方法
で、冷却を実現したとき、冷却面には結露が発生する。
境温度ＴｏＫ対し、冷却面は（Ｔｏ−ΔＴｌ）℃、放熱
面は（Ｔｏ十△Ｔ２）℃となり、半導体レーザーの光量
低下は防止することが出来る。ところがこのような方法
で、冷却を実現したとき、冷却面には結露が発生する。
（日本機械学会発行伝熱工学資料（１９６６年発行）に
よれば、１気圧３５℃、相対湿度５０チ、６０％、８０
チの環境条件のもとでは、各々２５℃、２６℃、３１℃
が露点となり、これ以下に冷却されたときには結露水滴
発生に紋る。）ペルチェ冷却素子に大電流を流すことに
より、確かに第２図の発光チップ９を望ましい温度２０
℃にすることは可能である。第２図に示した構造を簡単
に説明する。発光チップ９はベース１４上の適当なスタ
ンドに取りつけられている。これは、発光チップ９から
二方向に出るレーザ光中、一方のレーザー光は、光量測
定用フォトダイオードデテクター１２に入るようにする
ためである。発光チップ９に対するリード線はレーザカ
ソードリード２と共通リード４であり、フォトダイオー
ドデテクター１２に対するリード線は、７オトダイオー
ドアノードリード６と共通リード４である。発光チッー
ブ９を保護するためキャップ１１が設置され、実、利用
のレーザ光はガラス窓１０を通り外部に出射される。キ
ャップ１１内は通常窒素ガスが封入され、発光チップ９
の酸化防止等の役割をはたす。
よれば、１気圧３５℃、相対湿度５０チ、６０％、８０
チの環境条件のもとでは、各々２５℃、２６℃、３１℃
が露点となり、これ以下に冷却されたときには結露水滴
発生に紋る。）ペルチェ冷却素子に大電流を流すことに
より、確かに第２図の発光チップ９を望ましい温度２０
℃にすることは可能である。第２図に示した構造を簡単
に説明する。発光チップ９はベース１４上の適当なスタ
ンドに取りつけられている。これは、発光チップ９から
二方向に出るレーザ光中、一方のレーザー光は、光量測
定用フォトダイオードデテクター１２に入るようにする
ためである。発光チップ９に対するリード線はレーザカ
ソードリード２と共通リード４であり、フォトダイオー
ドデテクター１２に対するリード線は、７オトダイオー
ドアノードリード６と共通リード４である。発光チッー
ブ９を保護するためキャップ１１が設置され、実、利用
のレーザ光はガラス窓１０を通り外部に出射される。キ
ャップ１１内は通常窒素ガスが封入され、発光チップ９
の酸化防止等の役割をはたす。
ペース１４、レーザカソードリード２、フォトダイオー
ドアノードリード５、共通リード４及びキャップ１１は
通常電気伝導の良好な銅等の金属であり、金メッキされ
ている。従ってペース１４を冷却したとき、キャップ１
１もほぼ同等温度に冷却され、発光チップ９の冷却に寄
与することは言うまでもない。ところで冷却能力の点か
ら、第１図は十分であるが喧述の結露発生に対しては不
完全である。発光チップ９が２０℃に降温化されたとき
には周壁キャップ１１も２０℃程度となり、ガラス窓１
０ともども結露発生に致りうる。（キャップ直径はφ５
Ｍ程度、ガラス窓直径はφ３ｍ程度である）結露はレー
ザー光の吸収、即ち光量低下や指向性をそこない、解消
しなければならない問題点である。
ドアノードリード５、共通リード４及びキャップ１１は
通常電気伝導の良好な銅等の金属であり、金メッキされ
ている。従ってペース１４を冷却したとき、キャップ１
１もほぼ同等温度に冷却され、発光チップ９の冷却に寄
与することは言うまでもない。ところで冷却能力の点か
ら、第１図は十分であるが喧述の結露発生に対しては不
完全である。発光チップ９が２０℃に降温化されたとき
には周壁キャップ１１も２０℃程度となり、ガラス窓１
０ともども結露発生に致りうる。（キャップ直径はφ５
Ｍ程度、ガラス窓直径はφ３ｍ程度である）結露はレー
ザー光の吸収、即ち光量低下や指向性をそこない、解消
しなければならない問題点である。
以上のような状況のもとて従来採用されていた結露抑止
、冷却方法は第５図の構造によるものである。第６図の
大きな特徴はキャップ１１、ベース１４内部にペルチェ
冷却素子６を組込み、冷却面に発光チップ９、フォトダ
イオードデテクター１２を設け、放熱面にペース１４を
置き、ペース１４に更に放熱フィン８を取り付けたこと
にある。
、冷却方法は第５図の構造によるものである。第６図の
大きな特徴はキャップ１１、ベース１４内部にペルチェ
冷却素子６を組込み、冷却面に発光チップ９、フォトダ
イオードデテクター１２を設け、放熱面にペース１４を
置き、ペース１４に更に放熱フィン８を取り付けたこと
にある。
このとき、放熱面及びペース１４は周囲環境温度’ｒｏ
よりム高＜ Ｔｏ十△Ｔ２度となる。このためキャップ
１１はＴ０＋ΔＴ２程度に致り、低温化による結縛発生
はほぼ完全に防止できる。しかし発光チップ９の周囲が
環境温度より更に高温にあること、レーザカソードリー
ド２、フォトダイオードアノードリード３が高温にあり
、金線で発光チップ９、フォトダイオードデテクタ１２
に結除されていることにより、発光チップの冷却、降温
化の点からは不十分である。更に本構成では発光チップ
９の劣化あるいはペルチェ冷却素子の故障に対し、両者
一体化構成のため両者とも゛廃棄される点も欠点として
あげられる。
よりム高＜ Ｔｏ十△Ｔ２度となる。このためキャップ
１１はＴ０＋ΔＴ２程度に致り、低温化による結縛発生
はほぼ完全に防止できる。しかし発光チップ９の周囲が
環境温度より更に高温にあること、レーザカソードリー
ド２、フォトダイオードアノードリード３が高温にあり
、金線で発光チップ９、フォトダイオードデテクタ１２
に結除されていることにより、発光チップの冷却、降温
化の点からは不十分である。更に本構成では発光チップ
９の劣化あるいはペルチェ冷却素子の故障に対し、両者
一体化構成のため両者とも゛廃棄される点も欠点として
あげられる。
本発明の目的は、冷却能力を損うことなく、レーザー光
−出射領域のガラス窓１０の結露を抑止する点にある。
−出射領域のガラス窓１０の結露を抑止する点にある。
本発明仲、ガラス窓１０が露点以下に冷却されなければ
上述の問題点は解消するという観点から、キャップ１１
部分の構成を上記目的に合致するよう変更したことにお
る。
上述の問題点は解消するという観点から、キャップ１１
部分の構成を上記目的に合致するよう変更したことにお
る。
本発明は第４図の構成例に示しつる。第４区の構成は第
２図の構成にほぼ同等であり、異る点は結寓抑止キャッ
プ１５を、従来構造半導体レーザーキャップ１１上に取
りつけた点にある。結露抑止キャップ１５は、従来キャ
ップ１１に対して、接着剤あるいはネジ止め後の接着剤
にて一着され、封入窒素ガスを封止され、つる形状関係
にある。一方ガラス窓取り付は部分の形状は、−例とし
ては第４図１５に示されるような従来キャップ１１より
も大きな直径を有するものである。本結露抑止キャーツ
ブ１５の材料は従来キャップ１１に比較して低い熱伝導
率であることが望ましい。従来キャップ１１は、前述の
ように素材が純銅に近い材料であり、この点から黄銅の
ように熱伝導率が１／３の素材であれば良い。又ガラス
窓は結露抑止キャップ１５のレーザー光出射・口の大面
径部全面にとりつけるものとする。このような構成にお
いて、従来例第２図に同様に、ベルチェ冷却索子８を動
作させたとき、発光チップ部分９は同様に十分に冷却さ
れる。このとき、キャップ１１は第２図における降温程
度に冷却されるが、一方結露抑止キャップ１５は、キャ
ップ１１との間の熱伝導が上述結合状態のため悪いこと
、素材の熱伝導率が低いこと、及び段つきシャフト形状
のため放熱面積が広いことなどの理由により、降温化が
抑制される。又、ガラス窓１０の熱伝導率は、結露抑止
キャップ１５の数分の１であり（黄銅のときには約１／
７）更にガラス窓領域を広くとりつるため、レーザー光
の出射口であるガラス窓中央部の降温化は十分抑制され
、周囲環境温度に近い温度となりつる。従ってたとえ結
露抑止キャップ１５が結露発生状態に々ったとしても、
ガラス窓の結露領域は、結露抑止キャップ１５円筒部端
面に駆足されることとなり、冷却効率を十分高めた状態
で、かつ結露発生による悪影響を抑止した形で、半導体
レーザーを点灯することができる。
２図の構成にほぼ同等であり、異る点は結寓抑止キャッ
プ１５を、従来構造半導体レーザーキャップ１１上に取
りつけた点にある。結露抑止キャップ１５は、従来キャ
ップ１１に対して、接着剤あるいはネジ止め後の接着剤
にて一着され、封入窒素ガスを封止され、つる形状関係
にある。一方ガラス窓取り付は部分の形状は、−例とし
ては第４図１５に示されるような従来キャップ１１より
も大きな直径を有するものである。本結露抑止キャーツ
ブ１５の材料は従来キャップ１１に比較して低い熱伝導
率であることが望ましい。従来キャップ１１は、前述の
ように素材が純銅に近い材料であり、この点から黄銅の
ように熱伝導率が１／３の素材であれば良い。又ガラス
窓は結露抑止キャップ１５のレーザー光出射・口の大面
径部全面にとりつけるものとする。このような構成にお
いて、従来例第２図に同様に、ベルチェ冷却索子８を動
作させたとき、発光チップ部分９は同様に十分に冷却さ
れる。このとき、キャップ１１は第２図における降温程
度に冷却されるが、一方結露抑止キャップ１５は、キャ
ップ１１との間の熱伝導が上述結合状態のため悪いこと
、素材の熱伝導率が低いこと、及び段つきシャフト形状
のため放熱面積が広いことなどの理由により、降温化が
抑制される。又、ガラス窓１０の熱伝導率は、結露抑止
キャップ１５の数分の１であり（黄銅のときには約１／
７）更にガラス窓領域を広くとりつるため、レーザー光
の出射口であるガラス窓中央部の降温化は十分抑制され
、周囲環境温度に近い温度となりつる。従ってたとえ結
露抑止キャップ１５が結露発生状態に々ったとしても、
ガラス窓の結露領域は、結露抑止キャップ１５円筒部端
面に駆足されることとなり、冷却効率を十分高めた状態
で、かつ結露発生による悪影響を抑止した形で、半導体
レーザーを点灯することができる。
本発明の要点は、高温環境の本とに置かれた半導体レー
ザー中発光チップ部分９を２０℃程度に−酵却する際に
、ガラス窓１０の部分に結露が発生しない構成にある。
ザー中発光チップ部分９を２０℃程度に−酵却する際に
、ガラス窓１０の部分に結露が発生しない構成にある。
このためガラスｇ１０が、環境温度に維持されると良い
。従ってこの効果を増すためには、冷却面ペース１４は
良熱伝導性の銅製、キャップ１１には黄銅、アルミニウ
ム、セラミックス等を利用し、結露抑止キャップ１５に
黄銅、ガラス、セラミックス、合成樹脂を使うことも出
来る。父本発明実施例第４図においては、第２図におけ
る窓ガオス１０を取りのぞいているが、除去しなければ
ならぬ必要がない限り、取り付けられた状態、即ち従来
キャップ１１に対する窓ガラスと結露抑止キャップ１５
に対する窓ガラス装着の二重窓ガラス状態であってもか
まわない。
。従ってこの効果を増すためには、冷却面ペース１４は
良熱伝導性の銅製、キャップ１１には黄銅、アルミニウ
ム、セラミックス等を利用し、結露抑止キャップ１５に
黄銅、ガラス、セラミックス、合成樹脂を使うことも出
来る。父本発明実施例第４図においては、第２図におけ
る窓ガオス１０を取りのぞいているが、除去しなければ
ならぬ必要がない限り、取り付けられた状態、即ち従来
キャップ１１に対する窓ガラスと結露抑止キャップ１５
に対する窓ガラス装着の二重窓ガラス状態であってもか
まわない。
本発明によれば、熱伝導の低い結露抑止キャップ１５を
、従来市販品半導体レーザーのキャップ１１の上に設け
、ガラス窓１０領域を広く与えたがため冷却化によるガ
ラス窓１０上の結露発生を結露発生抑止キャップ１５円
筒部端面に限定することが出来る。父本発明はｔａ２図
従来例と第４図本発明例を比較すると知れるように、大
量に生産され、安価に販売されている半導体レーザー中
、従来ガラス窓（第２図１０）を、結露抑止キャップ１
５に移動しただけであり、生産ラインの大幅変更を必要
とせず、安価な供給が期待しづる。更に又、本発明例＠
４図と従来例第３図を比較すると、部品の互換性の点に
おいて本長所を有する。
、従来市販品半導体レーザーのキャップ１１の上に設け
、ガラス窓１０領域を広く与えたがため冷却化によるガ
ラス窓１０上の結露発生を結露発生抑止キャップ１５円
筒部端面に限定することが出来る。父本発明はｔａ２図
従来例と第４図本発明例を比較すると知れるように、大
量に生産され、安価に販売されている半導体レーザー中
、従来ガラス窓（第２図１０）を、結露抑止キャップ１
５に移動しただけであり、生産ラインの大幅変更を必要
とせず、安価な供給が期待しづる。更に又、本発明例＠
４図と従来例第３図を比較すると、部品の互換性の点に
おいて本長所を有する。
即ち発光チップが劣化寿命に紋ったときには、本発明で
はベース１４による交換が可能であり、ベルチェ冷却素
子乙の寿命時にはこの部分のみの交換が可能である。こ
の点において第６図例ではいずれかの不調時には、両者
ともどもの交換が必要となり、本発明のほうがすぐれて
いる。
はベース１４による交換が可能であり、ベルチェ冷却素
子乙の寿命時にはこの部分のみの交換が可能である。こ
の点において第６図例ではいずれかの不調時には、両者
ともどもの交換が必要となり、本発明のほうがすぐれて
いる。
第１図は従来利用されて来た半導体レーザーの冷却方法
を示す側面図である。 第２図は、第１図を上から見た拡大断面因である。 ＠６図は従来実施の一例を示す縦断面図である。 第４図は本発明の実施例を示す縦断面図でおる。 特許出願人の名称 日立工機株式会社 オｔ（ｆＪ ７３ｒｆＪ 犀
を示す側面図である。 第２図は、第１図を上から見た拡大断面因である。 ＠６図は従来実施の一例を示す縦断面図である。 第４図は本発明の実施例を示す縦断面図でおる。 特許出願人の名称 日立工機株式会社 オｔ（ｆＪ ７３ｒｆＪ 犀
Claims (1)
- （１） レーザー光出射発光チップ、この部分を保護
するキャップ、チップの冷却手段及び出射口窓ガラス部
よりなる半導体レーザーにおいて、保護キャップ外周部
に、蟲該キャップよりも熱伝導率の低い円筒形第２キヤ
ツプを装着し、この第２キヤツプのレーザー光出射口に
ガラス窓を取り付け、従来出射口窓ガラスは必要に応じ
、取りつけ自在となしたことを特徴とする半導体レーザ
ーの結露抑止装置。 ＋２１ 保護キャップ外周部に轟該キャップよりも熱
伝導率の低い段付き円筒形第２キヤツプを装着し、この
段付き円筒形第２キヤツプの大直径レーザー出射口側面
に大直径のガラス窓を取り付け、従来出射口窓ガラスは
必要に応じ、取りつけ自在となしたことを特徴とする特
許請求範囲第１項記載の半導体レーザーの結露抑止装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56152398A JPS5853877A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 半導体レ−ザ−の結露抑止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56152398A JPS5853877A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 半導体レ−ザ−の結露抑止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5853877A true JPS5853877A (ja) | 1983-03-30 |
Family
ID=15539636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56152398A Pending JPS5853877A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 半導体レ−ザ−の結露抑止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853877A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5923583A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-07 | Canon Inc | レ−ザユニツト |
| JPH01227486A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-09-11 | Philips Gloeilampenfab:Nv | レーザダイオードモジュール |
| JPH0428279A (ja) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JPH0428280A (ja) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1981
- 1981-09-26 JP JP56152398A patent/JPS5853877A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5923583A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-07 | Canon Inc | レ−ザユニツト |
| JPH01227486A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-09-11 | Philips Gloeilampenfab:Nv | レーザダイオードモジュール |
| JPH0428279A (ja) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JPH0428280A (ja) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
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