JPS59151484A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS59151484A JPS59151484A JP58024733A JP2473383A JPS59151484A JP S59151484 A JPS59151484 A JP S59151484A JP 58024733 A JP58024733 A JP 58024733A JP 2473383 A JP2473383 A JP 2473383A JP S59151484 A JPS59151484 A JP S59151484A
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- heat sink
- joined
- laser device
- substrate
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- 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
- H01S5/0235—Method for mounting laser chips
- H01S5/02375—Positioning of the laser chips
-
- 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
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
この発明は、光通信や光情報処理の光信号源として用い
られる半導体レーザ装置に関するものである。
られる半導体レーザ装置に関するものである。
この種半導体レーザ装置においては、半導体レーザ素子
に電流が印加されることによりレーザ発振が行なわれる
ものであるが、とのレーザ発振の出力特性は、該半導体
レーザ素子から発生する熱により制限を受けるものであ
る。
に電流が印加されることによりレーザ発振が行なわれる
ものであるが、とのレーザ発振の出力特性は、該半導体
レーザ素子から発生する熱により制限を受けるものであ
る。
すなわち半導体レーザ素子の温度上昇はレーザ発振出力
を低下させる要因となるもので、従来の半導体レーザ装
置においては半導体レーザ素子の温度上昇を抑えてレー
ザ発伽出力を向上させる為に、該半導体レーザ素子に放
熱用のヒートシンクが接合されているものである。
を低下させる要因となるもので、従来の半導体レーザ装
置においては半導体レーザ素子の温度上昇を抑えてレー
ザ発伽出力を向上させる為に、該半導体レーザ素子に放
熱用のヒートシンクが接合されているものである。
この様に半導体レーザ素子に、ヒートシンクが接合され
た従来の半導体レーザ装置を第１図に示すと、図におい
て（１）は半導体レーザ素子で、基板（′Ｘａ）と、こ
の基板（１ａ）の−主面上に形成されたし′〒ザ発伽部
（１ｂ）と、電極（図示せず）、によって構成されてお
り、上記レーザ、発弗部（１ｂ）の出力端向（ＩＣ）か
らレーザ発振出力が得られるものである。
た従来の半導体レーザ装置を第１図に示すと、図におい
て（１）は半導体レーザ素子で、基板（′Ｘａ）と、こ
の基板（１ａ）の−主面上に形成されたし′〒ザ発伽部
（１ｂ）と、電極（図示せず）、によって構成されてお
り、上記レーザ、発弗部（１ｂ）の出力端向（ＩＣ）か
らレーザ発振出力が得られるものである。
（２）は金・シリコンからなる接合材（３）によって上
記半導体レーザ素子（１）の基板（ｌａ）の裏面と一面
が接合された直方体形状のヒートシンクで、シリコンか
ら形成されでいる。
記半導体レーザ素子（１）の基板（ｌａ）の裏面と一面
が接合された直方体形状のヒートシンクで、シリコンか
ら形成されでいる。
この様に構成された半導体レーザ装置において、その放
熱作用について説明すると、半導体レーザ素子（１）の
レーザ発振部（１ｂ）で発生した熱は基板（１ａ）内を
伝わり、該基板（１ａ）の裏面から接合材（３）を介し
てヒートシンク（２）に伝えられ、さらにヒートシンク
（２）から外部へ放熱されることにより半導体し一ザ素
子（１）の温度上昇を防止しているものである。
熱作用について説明すると、半導体レーザ素子（１）の
レーザ発振部（１ｂ）で発生した熱は基板（１ａ）内を
伝わり、該基板（１ａ）の裏面から接合材（３）を介し
てヒートシンク（２）に伝えられ、さらにヒートシンク
（２）から外部へ放熱されることにより半導体し一ザ素
子（１）の温度上昇を防止しているものである。
しかるに上記半導体レーザ装置のレーザ出力特性は、第
２図のグラフで示す曲線Ｂの様に低い出力しか得られな
いものであった。図において縦軸はレーザ発振出力を示
し、横軸は印加電流を示すものである。また、しきい値
電流（Ｉｔ、）値か、ら立ち上がった曲線Ａは半導体レ
ーザ素子で発生する熱−ザ発振出力特性を示すものであ
る。この第２図から明らかな様に従来の半導体レーザ装
置においては、出力を上げるために印加電流：を増大さ
せていっても、ある電流値（ここではａ点の電流値）か
らは出力の向上が計れなく、シかも上記出力の □
上限値は非常に低い値を示すという欠点があった。
２図のグラフで示す曲線Ｂの様に低い出力しか得られな
いものであった。図において縦軸はレーザ発振出力を示
し、横軸は印加電流を示すものである。また、しきい値
電流（Ｉｔ、）値か、ら立ち上がった曲線Ａは半導体レ
ーザ素子で発生する熱−ザ発振出力特性を示すものであ
る。この第２図から明らかな様に従来の半導体レーザ装
置においては、出力を上げるために印加電流：を増大さ
せていっても、ある電流値（ここではａ点の電流値）か
らは出力の向上が計れなく、シかも上記出力の □
上限値は非常に低い値を示すという欠点があった。
この様に従来の半導体レーザ素子の出力が低く抑えられ
ている原因は、半導体レーザ素子から発生する熱が充分
放熱されていない仁とによるもので、このことは該半導
体レーザ装置の発熱部であるレーザ発振部（１ｂ）と放
熱用のヒートシンク（２）との間に基板（１ａ）が介在
するので伝熱距締が長くな□ること、およびレーザ発振
部（１ｂ）の熱をヒートシンク（２）に伝える伝熱部分
が基板（１ａ）の裏面のみであるので発熱部に比して伝
熱面構が少ないことに起因するものと考えられる。
・一方、伝熱距離を短かくして放熱特性を向上させ
る手段として、半導体レーザ素子（１）のレーザ発振部
（１ｂ）側の面をヒートシンク（２）に接合して発熱部
であるレーザ発振部（１ｂ）を放熱用のヒートシンク（
３）に近づける方法が考えられるが、この場合に門いて
はレーザ発振部（１ｂ）の出力端面（ＩＣ）がヒートシ
ンク（２）とほぼ接する状態で接合される為、上船接合
において接合面からはみ出た接合材（３）が出力端面（
ＩＣ）を遮蔽してレーザ発振出力を防害するという欠点
があった。
ている原因は、半導体レーザ素子から発生する熱が充分
放熱されていない仁とによるもので、このことは該半導
体レーザ装置の発熱部であるレーザ発振部（１ｂ）と放
熱用のヒートシンク（２）との間に基板（１ａ）が介在
するので伝熱距締が長くな□ること、およびレーザ発振
部（１ｂ）の熱をヒートシンク（２）に伝える伝熱部分
が基板（１ａ）の裏面のみであるので発熱部に比して伝
熱面構が少ないことに起因するものと考えられる。
・一方、伝熱距離を短かくして放熱特性を向上させ
る手段として、半導体レーザ素子（１）のレーザ発振部
（１ｂ）側の面をヒートシンク（２）に接合して発熱部
であるレーザ発振部（１ｂ）を放熱用のヒートシンク（
３）に近づける方法が考えられるが、この場合に門いて
はレーザ発振部（１ｂ）の出力端面（ＩＣ）がヒートシ
ンク（２）とほぼ接する状態で接合される為、上船接合
において接合面からはみ出た接合材（３）が出力端面（
ＩＣ）を遮蔽してレーザ発振出力を防害するという欠点
があった。
ことにより、半導体レーザ素子で発生する熱を効率良く
ヒートシンクに伝達するようにして、半導体レーザ装置
の出力の向上を計ろうとするものである。
ヒートシンクに伝達するようにして、半導体レーザ装置
の出力の向上を計ろうとするものである。
以下乙の発明の一実施例を第８図および第４図に基づい
て説明すると、図において（４）はシリコンからなるヒ
ートシンク（２）上面の所定の部位を反応性イオンエツ
チングによって所定の深さにエツチングして形成された
凹部からなる被接合部で、底面（４ａ）およびこの底面
（４ａ）に連らなる垂直な８側面（４ｂ）、（４ｃ）、
（４ｄ）を有しており、この被接合部（４）ノ底面（４
ａ）および８側面（４ｂ） 、（４ｃ）、Ｃ４６）に金
・シリコンからなる接合材（３）によって前記従来装置
と同様の半導体レーザ素子の基板（１ａ）の底面及びレ
ーザ発振部の出力端面（ＩＣ）側側面を除く８側面が接
合されているものであり、被接合部（４）の側方開口面
にレーザ発振部（１ｂ）の出力端面（１ｃ）が位置する
様に半導体レーザ素子（１）がヒートシンク（２）にｌ
′１５１Ｒされるものである。又＃接合部（４）と半導
体レーザ集子（１）との接合は基板（１ａ）のみで接合
されているので、ヒートシンク（２）との電気的短絡が
防止されてかヒートシンク（２）と接合されており、さ
らに発熱部である半導体レーザ素子［１）のレーザ発振
部（１ｂ）の近くにまでヒートシンク（２）が接合され
ているので、従来の半導体レーザ装置に比べて伝熱面積
および伝熱距離が改鋳されたものとなっている。またこ
の様な半導体レーザ装置について％ｉｔＴ紀従来装置と
同様にレーザ発振出力特性を調査したところ、前記第２
図における曲線Ｃの特性が得られ、前記従来装置のレー
ザ発振出力特性である曲線Ｂに比べてレーザ発振出力の
向上が見られ、この発明になる半導体シー４Ｆ装置の伝
熱面積および伝熱距離の改善効果が上記レーザ発振出力
特性の向上に寄与しているものである。
て説明すると、図において（４）はシリコンからなるヒ
ートシンク（２）上面の所定の部位を反応性イオンエツ
チングによって所定の深さにエツチングして形成された
凹部からなる被接合部で、底面（４ａ）およびこの底面
（４ａ）に連らなる垂直な８側面（４ｂ）、（４ｃ）、
（４ｄ）を有しており、この被接合部（４）ノ底面（４
ａ）および８側面（４ｂ） 、（４ｃ）、Ｃ４６）に金
・シリコンからなる接合材（３）によって前記従来装置
と同様の半導体レーザ素子の基板（１ａ）の底面及びレ
ーザ発振部の出力端面（ＩＣ）側側面を除く８側面が接
合されているものであり、被接合部（４）の側方開口面
にレーザ発振部（１ｂ）の出力端面（１ｃ）が位置する
様に半導体レーザ素子（１）がヒートシンク（２）にｌ
′１５１Ｒされるものである。又＃接合部（４）と半導
体レーザ集子（１）との接合は基板（１ａ）のみで接合
されているので、ヒートシンク（２）との電気的短絡が
防止されてかヒートシンク（２）と接合されており、さ
らに発熱部である半導体レーザ素子［１）のレーザ発振
部（１ｂ）の近くにまでヒートシンク（２）が接合され
ているので、従来の半導体レーザ装置に比べて伝熱面積
および伝熱距離が改鋳されたものとなっている。またこ
の様な半導体レーザ装置について％ｉｔＴ紀従来装置と
同様にレーザ発振出力特性を調査したところ、前記第２
図における曲線Ｃの特性が得られ、前記従来装置のレー
ザ発振出力特性である曲線Ｂに比べてレーザ発振出力の
向上が見られ、この発明になる半導体シー４Ｆ装置の伝
熱面積および伝熱距離の改善効果が上記レーザ発振出力
特性の向上に寄与しているものである。
なお、上記実施例では被接合部（４）の底面（４ａ）に
連らなる８側面（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）が、該底
面（４ａ）に対して畢直に形成されたものであったが、
この８側面（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）は第５図に示
す様にその上部をテーパ状に加工して底面（４ａ）より
上方開口面を広くしたものであっても同様の効果を奏し
、この様にすることによりさらに該凹部からなる被接合
部（４）示すものであり凹部からなる被接合部（４）に
連結して補助凹部（６）を形成し、さらに被接合部（４
）の底面（５ａ）の周囲にＲ（６）を設けることにより
、半導体レーザ集子（１）とヒートシンク（２）との接
合作業が容易となるものである。すなわち、上記補助凹
部（５）と溝（６１を設けること□により、第７図に示
す様にヒートシンク＋２）に形成された被接合部（４）
に半導体レーザ素子（１）を挿入し、次に補助凹部（５
）に接合材（３）を仮置する接合準備作業を蹄ない、後
は上記ヒートシンク（３）の下面を一定淵度で加熱する
ことのみで、溶８巾した上記接合材（３）が上記溝（６
）および半導体レーザ素子（１）と被接合部（４）のす
き間にまわり込んで接合が行なわれるものである。−万
、余剰の接合材（３）は溝（６）内に収納され、レーザ
発振部（１ｂ）に付着せず、態影響を及ぼさないもので
ある。
連らなる８側面（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）が、該底
面（４ａ）に対して畢直に形成されたものであったが、
この８側面（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）は第５図に示
す様にその上部をテーパ状に加工して底面（４ａ）より
上方開口面を広くしたものであっても同様の効果を奏し
、この様にすることによりさらに該凹部からなる被接合
部（４）示すものであり凹部からなる被接合部（４）に
連結して補助凹部（６）を形成し、さらに被接合部（４
）の底面（５ａ）の周囲にＲ（６）を設けることにより
、半導体レーザ集子（１）とヒートシンク（２）との接
合作業が容易となるものである。すなわち、上記補助凹
部（５）と溝（６１を設けること□により、第７図に示
す様にヒートシンク＋２）に形成された被接合部（４）
に半導体レーザ素子（１）を挿入し、次に補助凹部（５
）に接合材（３）を仮置する接合準備作業を蹄ない、後
は上記ヒートシンク（３）の下面を一定淵度で加熱する
ことのみで、溶８巾した上記接合材（３）が上記溝（６
）および半導体レーザ素子（１）と被接合部（４）のす
き間にまわり込んで接合が行なわれるものである。−万
、余剰の接合材（３）は溝（６）内に収納され、レーザ
発振部（１ｂ）に付着せず、態影響を及ぼさないもので
ある。
なお、上記第８図ないし第７図で示したそれぞれの実施
例は、半導体レーザ素子Ｂｔ＞の４面、すなわち裏面と
８側面がヒートシンク（２）に接合されたものであるが
、半導体レーザ素子ｌ）の接合面は都合により例えばそ
の裏面と１側面の計２面であつにヒートシンクが接合さ
れる半導体レーザ装置Ｎ゛において半導体レーザ素子の
基板の少なくとも２面が接合される被接合部を有したヒ
ートシンクとしたので、半導体レーザ素子とヒートシン
クの接合面積が増加し、さらに半導体レーザ素子の発熱
部分とヒートシンクとの伝熱距離が短くなり、半導体レ
ーザ素子の温度上昇を抑えることが出来るので半導体レ
ーザ装置の出力の向上が図れるという効果があるもので
ある。
例は、半導体レーザ素子Ｂｔ＞の４面、すなわち裏面と
８側面がヒートシンク（２）に接合されたものであるが
、半導体レーザ素子ｌ）の接合面は都合により例えばそ
の裏面と１側面の計２面であつにヒートシンクが接合さ
れる半導体レーザ装置Ｎ゛において半導体レーザ素子の
基板の少なくとも２面が接合される被接合部を有したヒ
ートシンクとしたので、半導体レーザ素子とヒートシン
クの接合面積が増加し、さらに半導体レーザ素子の発熱
部分とヒートシンクとの伝熱距離が短くなり、半導体レ
ーザ素子の温度上昇を抑えることが出来るので半導体レ
ーザ装置の出力の向上が図れるという効果があるもので
ある。
第１図は従来の半導体レーザ装置の斜視図、第２図は半
導体レーザ装置のレーザ発振出力特性を示すグラフ、第
３図および第４図はこの発明の一実施例を示す斜視図、
第６図は仁の発明の他の実施例を示す斜視図、第６図お
よび第７図はこの発明のさらに他の実施例を示す斜視図
である。 図において電１）は半導体レーザ素子、 （ｌａ）は
基板、（ｌｂ）はレーザ発振部、（１ｃ）は出力端面、
（２）はヒートシンク、（３）は接合材、（４）は被接
合部、（５）は補助凹部である。 、１ 出願人 工業技術院長 石 坂 誠 −第１図 自ｆｆＱＩ？！ 第３図 第４・図 クマ −一 − Ｉｔ Ｅｐｍ電流 第５図
導体レーザ装置のレーザ発振出力特性を示すグラフ、第
３図および第４図はこの発明の一実施例を示す斜視図、
第６図は仁の発明の他の実施例を示す斜視図、第６図お
よび第７図はこの発明のさらに他の実施例を示す斜視図
である。 図において電１）は半導体レーザ素子、 （ｌａ）は
基板、（ｌｂ）はレーザ発振部、（１ｃ）は出力端面、
（２）はヒートシンク、（３）は接合材、（４）は被接
合部、（５）は補助凹部である。 、１ 出願人 工業技術院長 石 坂 誠 −第１図 自ｆｆＱＩ？！ 第３図 第４・図 クマ −一 − Ｉｔ Ｅｐｍ電流 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．１）基板の一生面にレーザ発振部が形成された半導
体レーザ素子、この半導体に一ザ集子の基板の少なくと
も２面と接合される被接合部を有するヒートシンクを備
えた半導体レーザ装置６゜（２）被接合部は底面とこの
底面に連らなる８側面を有した凹部とし、かつこの凹部
の側方−ロ面に半導体レーザ素子のレーザ発振部の出力
端面が位置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体レーザ装置。 （３）凹部の上方開口面は該凹部の底面より広く形成さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導
体レーザ装置。 ＋４）基板の一生表面にレーザ発振部が形成された半導
体レーザ素子、この半導体レーザ素子の基板の少なくと
も２自と接合される被接合部およびこの被接合部に連ら
なり、接合材が入れられる補助四部を有するヒートシン
クを備えた半導体レーザ装置。 （５）被接合部は底面とこの底面に連らなる８側面−一
。 妃有した凹部とし、かつこの凹部の側方開口面に菫導体
レーザ素子のレーザ発振部の出力端面が位−シたことを
特徴とする特許゛請求の範囲第４項記載の半導体レーザ
装置。 （６）凹部の上方開口面は該凹部の底面より広く形成さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の半導
体レーザ装装置 □
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58024733A JPS59151484A (ja) | 1983-02-18 | 1983-02-18 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58024733A JPS59151484A (ja) | 1983-02-18 | 1983-02-18 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59151484A true JPS59151484A (ja) | 1984-08-29 |
| JPS6364076B2 JPS6364076B2 (ja) | 1988-12-09 |
Family
ID=12146347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58024733A Granted JPS59151484A (ja) | 1983-02-18 | 1983-02-18 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59151484A (ja) |
Cited By (14)
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-
1983
- 1983-02-18 JP JP58024733A patent/JPS59151484A/ja active Granted
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