KR20040005701A

KR20040005701A - 합파 레이저광원 및 노광장치

Info

Publication number: KR20040005701A
Application number: KR1020030046845A
Authority: KR
Inventors: 오카자키요지; 나가노카즈히코; 쿠라마치테루히코
Original assignee: 후지 샤신 필름 가부시기가이샤
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2004-01-16
Also published as: CN1249528C; KR100615898B1; US7068690B2; US20040008744A1; JP2004096088A; CN1523450A

Abstract

(과제) 고출력이 얻어지는 저비용의 합파 레이저광원을 얻는다.

(해결수단) 복수의 반도체 레이저(LD1∼LD7)로부터 각각 출사된 레이저빔(B1∼B7)을, 예를 들면 콜리메이터렌즈(11∼17) 및 집광렌즈(20)로 이루어지는 집광광학계로 집광한 후에 멀티모드 광섬유(30)에 결합시켜서 합파한다. 그리고 반도체 레이저로서, 칩상태의 싱글캐비티 질화물계 화합물 반도체 레이저(LD1∼LD7)를 사용하여, 이들을 서브마운트(9)를 개재해서 Cu 또는 Cu합금제 방열블록(1O)상에 실장한다. 또 서브마운트(9)는 열팽창계수가 3.5∼6.0×10^-6/℃인 재료를 사용해서 200∼400㎛의 두께로 형성하고, 이 서브마운트(9)에 대해서 반도체 레이저(LD1∼LD7)는 양자의 접착면내에서 AuSn 공정점 땜납 및 메탈라이즈층을 복수로 분할하여 정크션다운구조로 분할 접착한다.

Description

합파 레이저광원 및 노광장치{LASER LIGHT SOURCE FOR MULTIPLEXING LASER BEAM AND EXPOSURE DEVICE}

본 발명은 합파 레이저광원에 관한 것으로, 특히 상세하게는, 복수의 반도체 레이저로부터 출사된 레이저빔을 광섬유를 이용해서 합파하는 합파 레이저광원에 관한 것이다.

또 본 발명은 상술한 바와 같은 합파 레이저광원을 노광용 광원으로서 사용하는 노광장치에 관한 것이다.

종래, 자외영역의 레이저빔을 발생시키는 장치로서, 반도체 레이저 여기고체 레이저로부터 출사된 적외광을 자외영역의 제3고주파로 변환하는 파장변환 레이저나, 엑시머 레이저나, Ar레이저가 실용적으로 제공되고 있다.

또한 최근, 예를 들면 1998년 발행된 Jpn.Appl.phys.Lett.,Vol.37.p.L1020에 나타내어져 있듯이, 400nm근방의 파장의 레이저빔을 출사하는 GaN계 반도체 레이저도 제공되고 있다.

이러한 파장의 레이저빔을 출사하는 광원은 350∼420nm의 자외영역을 포함한 소정의 파장영역(이하 「자외영역」이라고 한다)에 감도를 갖는 감광재료를 노광하는 노광장치에 있어서, 노광용 광원으로서 적용하는 것도 고려되고 있다. 그 경우의 노광용 광원은 당연히 감광재료를 감광시키기에 충분한 출력을 갖는 것이 요구된다.

그러나, 상기 엑시머 레이저는 장치가 대형이며, 가격이나 보수관리비용도 높다라는 문제가 있다.

또, 적외광을 자외영역의 제3고주파로 변환하는 파장변환 레이저는 파장변환 효율이 매우 낮으므로, 고출력을 얻는 것은 매우 곤란하게 되었다. 현재로서는 30W의 반도체 레이저로 고체레이저 매질을 여기해서 10W의 기본파(파장 1064nm)를 발진시켜서, 그것을 3W의 제2고주파(파장 532nm)로 변환하고, 이들 양자의 합주파인 1W의 제3고주파(파장 355nm)를 얻는다라는 것이 현재의 실용레벨이다. 그 경우의 반도체 레이저의 전기-광효율은 50%정도이며, 그리고 자외광으로의 변환효율은1.7%정도로 매우 낮은 것으로 되어 있다. 그리고 이러한 파장변환 레이저는 고가인 광파장 변환소자를 사용하기 때문에 가격이 상당히 높은 것으로 되어 있다.

또 Ar레이저는 전기-광효율이 0.005%로 매우 낮고, 수명이 1000시간정도로 매우 짧다라는 문제가 있다.

한편, GaN계 반도체 레이저에 대해서는 저전위의 GaN결정기판이 얻어지지 않으므로, ELOG라는 성장방법에 의해 약 5㎛정도의 저전위영역을 만들어 내고, 그 위에 레이저영역을 형성해서 고출력화와 고신뢰성을 실현하는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 이렇게 해서 제작되는 GaN계 반도체 레이저에 있어서도 대면적에 걸쳐서 저전위의 기판을 얻는 것이 어려우므로, 500mW∼1W급의 고출력인 것은 아직 상품화되지 않고 있다.

또, 반도체 레이저의 고출력화의 다른 시도로서, 예를 들면 1개로 1OOmW의 빛을 출력하는 캐비티를 100개 형성함으로써 1OW의 출력을 얻는 것도 고려되고 있지만, 100개 정도의 다수의 캐비티를 고수율로 제작하는 것은 거의 현실성이 없다고 할 수 있다. 특히, 싱글캐비티의 경우에서도 99%이상의 고수율화는 곤란한 GaN계 반도체 레이저에 있어서는 더욱 그렇다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여, 고출력이 얻어지는 저비용의 합파 레이저광원을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 상술한 바와 같은 합파 레이저광원을 사용함으로써, 고강도의 레이저광으로 감광재료를 노광할 수 있는 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 합파 레이저광원을 나타내는 평면도.

도2는 상기 합파 레이저광원을 구성하는 반도체 레이저의 부분을 나타내는 사시도.

도3은 상기 합파 레이저광원을 구비한 자외광 고휘도 합파 섬유모듈을 나타내는 평면도.

도4는 상기 자외광 고휘도 합파 섬유모듈의 측면도.

도5는 상기 자외광 고휘도 합파 섬유모듈의 부분정면도.

도6의 (1)은 상기 합파 레이저광원에 이용되는 콜리메이터렌즈의 측면도, (2)는 동 정면도.

도7의 (1)은 상기 합파 레이저광원에 이용된 집광렌즈의 측면도, (2)는 동 정면도.

도8은 상기 합파 레이저광원을 복수 사용하는 광원장치의 사시도.

도9는 본 발명의 제2실시형태에 따른 합파 레이저광원을 나타내는 평면도.

도10은 상기 합파 레이저 광원에 이용된 반도체 레이저에 있어서의 발광점 이동량을 종래의 반도체 레이저에 있어서의 발광점 이동량과 비교해서 나타내는 그래프.

도11은 본 발명의 제3실시형태에 따른 합파 레이저광원을 나타내는 평면도.

도12는 본 발명의 일실시형태에 따른 노광장치의 사시도.

도13은 상기 노광장치의 일부를 나타내는 사시도.

도14는 상기 노광장치의 일부를 나타내는 정면도.

도15는 상기 노광장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도.

도16은 상기 노광장치에 있어서의 화상노광에 관한 처리의 흐름을 나타내는 플로챠트.

도17은 도1의 합파 레이저광원에 이용된 반도체 레이저의 실장구조를 나타내는 정면도.

도18은 도17의 구조의 일부를 나타내는 사시도.

도19는 도1의 합파 레이저광원에 이용된 반도체 레이저에 있어서의 서브마운트의 열팽창계수와, 발광점에 작용하는 응력의 관계를 나타내는 그래프.

도20은 도1의 합파 레이저광원에 이용된 반도체 레이저에 있어서의 서브마운트의 열팽창계수와, 발광점에 작용하는 응력의 관계를 나타내는 그래프.

도21은 본 발명의 합파 레이저광원에 이용될 수 있는 레이저장치의 측면도.

도22는 도21의 레이저장치의 정면도.

도23은 도21의 레이저장치의 평면도.

(부호의 설명)

9:서브마운트 10:히트블록

11∼17:콜리메이터렌즈 20:집광렌즈

30,170,251:멀티모드 광섬유 30a:멀티모드 광섬유의 코어

50:콜리메이터렌즈 어레이 110A:화상노광장치

120:광원유닛 121:합파 섬유모듈

130:노광헤드 14O:노광헤드 이동부

150:드럼 250,270:합파 광학계

261:마이크로렌즈 어레이 262,H11∼H15:집광렌즈

41O':레이저장치 412:레이저다이오드칩

504,506,509:Au/Pt/Ti 메탈라이즈층 505, 508:Au/Ni 도금층

507,511:공정점 AuSn땜납

LD∼LD7,LD11∼LD15,LD21∼LD28:GaN계 반도체 레이저

B1∼B7,B11∼B15,B21∼B28:레이저빔 B,B10,B20:합파된 레이저빔

F:기록매체

본 발명에 의한 합파 레이저광원은 복수의 반도체 레이저와, 1개의 멀티모드 광섬유와, 상기 복수의 반도체 레이저로부터 각각 출사된 레이저빔을 집광한 후에 상기 멀티모드 광섬유에 결합시키는 집광광학계를 구비해서 이루어지는 합파 레이저광원에 있어서, 상기 반도체 레이저로서, 칩상태의 싱글캐비티 질화물계 화합물반도체 레이저가 이용되며, 이 반도체 레이저가 서브마운트를 통해 Cu 또는 Cu합금제 방열블록 상에 실장되고, 상기 서브마운트는 열팽창계수가 3.5∼6.0×10^-6/℃인 재료를 이용해서 200∼400㎛의 두께로 형성되고, 이 서브마운트에 대해서 상기 반도체 레이저가 양자의 접착면내에서 AuSn 공정점 땜납 및 메탈라이즈층을 복수로 분할해서 정크션다운구조로 분할접착되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또 상기 질화물계 화합물반도체 레이저로서는 GaN계 반도체 레이저소자가 바람직하게 이용되며, 그 경우는 상기 서브마운트가 AlN으로 형성되는 것이 바람직하다.

또 상기 서브마운트도 상기 Cu 또는 Cu합금제 방열블록에 대해서 AuSn 공정점 땜납에 의해 접착되어 있는 것이 바람직하다.

또 상술한 구성에 있어서는, 복수의 반도체 레이저가 각각의 활성층과 평행한 방향으로 발광점이 1열로 배열되도록 설치되며, 집광광학계가 상기 발광점의 배열방향의 개구지름이 상기 방향에 직각인 방향의 개구지름보다 작게 형성되어 각반도체 레이저마다 설치된 복수의 콜리메이터렌즈, 및 이들 콜리메이터렌즈로 평행광화된 복수의 레이저빔을 각각 집광해서 상기 멀티모드 광섬유의 끝면에서 수속(收束)시키는 집광렌즈로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 복수의 콜리메이터렌즈는 서로 일체화되어, 렌즈 어레이로서 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수의 반도체 레이저를 실장하는 블록은 복수로 분할되고, 서로 접합되어 일체화되어 있는 것이 바람직하다.

또 복수의 반도체 레이저는 1열로 배열해서 배치할 경우에는 3∼10개, 더욱 바람직하게는 6개 또는 7개 설치되는 것이 바람직하다. 또, 이 반도체 레이저로서는 발광폭이 1.5∼5㎛, 더욱 바람직하게는 2∼3㎛의 것이 이용되는 것이 바람직하다. 그리고 이 반도체 레이저로서는 GaN계 반도체 레이저가 이용되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 멀티모드 광섬유로서는 코어지름이 50㎛이하이고, NA(개구수)가 0.3이하의 것이 이용되는 것이 바람직하다. 또한, 이 멀티모드 광섬유로서는 코어지름×NA의 값이 7.5㎛이하의 것이 이용되는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 합파 레이저광원에 있어서, 복수의 반도체 레이저는 레이저빔의 조사를 받는 측에서 본 상태로 2차원적으로 배열고정되어 멀티모드 광섬유로의 광입력을 보다 높게 하는 구조로 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 합파 레이저광원은 상술한 멀티모드 광섬유를 1개만 사용해서 구성되어 있어도 좋지만, 바람직하게는, 상기 멀티모드 광섬유를 복수개 사용하여,이들 멀티모드 광섬유의 각각에 복수의 반도체 레이저 및 집광광학계를 조합해서, 각 멀티모드 광섬유로부터 고출력의 레이저빔을 출사하도록 구성할 수도 있다. 그렇게 할 경우, 복수의 멀티모드 광섬유는 적어도 출사단부에서 1차원 어레이상, 또는, 번들상으로 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 노광장치는 상기한 바와 같이 복수의 멀티모드 광섬유가 1차원 어레이상, 또는, 번들상으로 배치되어 이루어지는 본 발명의 합파 레이저광원을 노광용 광원으로서 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도1은, 본 발명의 제1실시형태에 의한 합파 레이저광원의 평면형상을 나타내는 것이다. 도시되는 바와 같이 이 합파 레이저광원은 구리로 이루어지는 히트블록(방열블록)(1O)상에 서브마운트(9)를 개재해서 배열 고정된 일례로서 7개의 칩상태의 횡싱글모드 싱글캐비티 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)와, 각 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)에 대해서 각각 설치된 콜리메이터렌즈(11∼17)와, 1개의 집광렌즈(20)와, 1개의 멀티모드 광섬유(30)로 구성되어 있다.

또, 이 도1은, 본 실시형태의 합파 레이저광원의 기본구성을 나타내는 것으로, 콜리메이터렌즈(11∼17) 및 집광렌즈(20)의 형상은 개략적으로 나타내어져 있다. 또, 이들의 설치상태의 상세에 대해서는 후술한다. 또, 히트블록(10)에 대한 서브마운트(9) 및 GaN계 반도체 레이저(LD∼LD7)의 설치상태를 도 2에 나타낸다. 이 GaN계 반도체 레이저(LD∼LD7)의 실장에 관해서는, 나중에 상세하게 설명한다.

GaN계 반도체 레이저(LD∼LD7)는, 발진파장이 예를 들면 모두 공통인 405nm이며, 최대출력도 모두 공통인 30mW이다. 이들 GaN계 반도체 레이저(LD∼LD7)로부터 발산광상태로 출사된 레이저빔(B1∼B7)은 각각 콜리메이터렌즈(11∼17)에 의해 평행광화된다.

평행광화된 레이저빔(B1∼B7)은, 집광렌즈(20)에 의해 집광되고, 멀티모드 광섬유(30)의 코어(30a)의 입사 끝면상에서 수속된다. 본 예에서는 콜리메이터렌즈(11∼17) 및 집광렌즈(20)에 의해 집광광학계가 구성되며, 이것과 멀티모드 광섬유(30)에 의해 합파광학계가 구성되어 있다. 즉, 집광렌즈(20)에 의해 상술한 바와 같이 집광된 레이저빔(B1∼B7)이 이 멀티모드 광섬유(30)의 코어(30a)에 입사해서 전파되고, 1개의 레이저빔(B)으로 합파되어 멀티모드 광섬유(30)로부터 출사된다. 또 멀티모드 광섬유(30)로서는 스텝 인덱스형의 것, 그레이티드 인덱스형의 것 및 이들의 복합형의 것이 모두 적용가능하다.

다음에, 이 합파 레이저광원으로 이루어지는 자외광 고휘도 합파 섬유모듈에 대해서 상세하게 설명한다. 도3, 4 및 5는 각각 이 자외광 고휘도 합파 섬유모듈의 평면형상, 측면형상 및 부분 정면형상을 나타내는 것이다. 또, 이들의 도에서는, 콜리메이터렌즈(11∼17) 및 집광렌즈(20)의 형상이나 설치상태가 상세하게 나타내어져 있다.

본 예에 있어서 모듈을 구성하는 광학요소는, 상방이 개구된 상자형 패키지(40)내에 수용되며, 이 패키지(40)의 상기 개구가 패키지덮개(41)에 의해 폐쇄됨으로써, 상기 패키지(40) 및 패키지덮개(41)가 이루는 폐쇄공간내에 밀폐유지된다.

패키지(40)의 저면에는 베이스판(42)이 고정되며, 이 베이스판(42)의 상면에 상기 히트블록(10)이 설치되며, 그리고 이 히트블록(10)에 콜리메이터렌즈(11∼17)를 유지하는 콜리메이터렌즈 홀더(44)가 고정되어 있다. 또한, 베이스판(42)의 상면에는 집광렌즈(20)를 유지하는 집광렌즈 홀더(45)와, 멀티모드 광섬유(30)의 입사 단부를 유지하는 섬유홀더(46)가 고정되어 있다. 또 GaN계 반도체 레이저(LD∼LD7)에 구동전류를 공급하는 배선류(47)는 패키지(40)의 횡벽면에 형성된 개구를 통해서 패키지외부로 인출되어 있다.

또 도3에 있어서는, 도면의 번잡화를 피하기 위해서, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7) 중 1개의 GaN계 반도체 레이저(LD7)에만 번호가 붙여져 있고, 마찬가지로 콜리메이터렌즈(11∼17) 중 1개의 콜리메이터렌즈(17)에만 번호가 붙여져 있다.

도5는 상기 콜리메이터렌즈(11∼17)의 설치부분의 정면형상을 나타낸 것이다. 여기에 나타내어지듯이 각 콜리메이터렌즈(11∼17)는 비구면 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 가늘고 길게 잘라낸 형태로 된 것이며, 예를 들면 수지 또는 광학유리를 몰드성형함으로써 형성된다. 도6의 (1) 및 (2)에는 각각, 이들을 대표해서 1개의 콜리메이터렌즈(17)의 확대측면형상 및 정면형상이 주요부의 치수(단위는 ㎜)와 함께 나타내어져 있다.

도5 및 6에 나타내는 바와 같이 콜리메이터렌즈(11∼17)는 GaN계 반도체 레이저(LD∼LD7)의 발광점의 배열방향(도5의 좌우방향)의 개구지름이 배열방향에 직각인 방향(도5의 상하방향)의 개구지름보다 작게 형성되고, 상기 발광점의 배열방향에 밀접하게 배치되어 있다.

한편, GaN계 반도체 레이저(LD∼LD7)로서는, 발광폭이 약 1㎛이며, 활성층과 평행한 방향, 직각인 방향의 퍼짐각이 일례로서 각각 10°, 30°의 상태로 각각 레이저빔(B1∼B7)을 출사하는 것이 이용되고 있다. 이들 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)는 활성층과 평행한 방향으로 발광점이 1열로 배열되도록 배치되어 있다.

따라서, 각 발광점에서 출사된 레이저빔(B1∼B7)은 상술한 바와 같이 가늘고 긴 형상으로 된 각 콜리메이터렌즈(11∼17)에 대해서 퍼짐각 최대의 방향이 개구지름 최대방향과 일치하고, 퍼짐각 최소의 방향이 개구지름 최소방향과 일치하는 상태로 입사하게 된다. 즉, 가늘고 긴 형상으로 된 각 콜리메이터렌즈(11∼17)는 입사하는 레이저빔(B1∼B7)의 타원형의 단면형상에 대응해서, 비유효부분을 최대한 적게 해서 사용되게 된다. 본 실시형태에서는 구체적으로 콜리메이터렌즈(11∼17)의 개구지름은 수평방향, 수직방향으로 각각 1.1㎜, 4.6㎜이며, 이들에 입사하는 레이저빔(B1∼B7)의 수평방향, 수직방향의 빔지름은 각각 0.9㎜, 2.6㎜이다. 또, 콜리메이터렌즈(11∼17)의 각 초점거리 f₁=3㎜, NA=0.6, 렌즈배치피치=1.25㎜이다.

또 도7의 (1) 및 (2)는 각각, 집광렌즈(20)의 확대측면형상 및 정면형상을 주요부의 치수(단위는 ㎜)도 넣어서 나타내는 것이다. 여기에 나타내듯이 집광렌즈(20)도 비구면 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 가늘고 길게 베어내어 콜리메이터렌즈(11∼17)의 배열방향 즉 수평방향으로 길게, 배열방향과 직각인 방향으로 짧은 형상으로 되어 있다. 그리고 상기 집광렌즈(20)의 초점거리 f₂=23㎜, NA=0.2이다. 이 집광렌즈(20)도, 예를 들면 수지 또는 광학 유리를 몰드성형함으로써 형성된다.

한편, 멀티모드 광섬유(30)로서는, 미츠비시 덴센고교 가부시키가이샤 제의 스텝인덱스형 광섬유를 기본으로 해서, 코어지름=50㎛, NA=0.2, 끝면코트의 투과율=99.5%이상의 것이 사용되고 있다. 본 예의 경우, 앞에 서술한 코어지름×NA의 값은 10㎛이다.

본 실시형태의 구성에 있어서는, 레이저빔(B1∼B7)의 멀티모드 광섬유(30)로의 결합효율이 0.9가 된다. 따라서, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 각 출력이 30mW일 때에는, 출력 190mW(=30mW×0.9×7)의 합파 레이저빔(B)이 얻어지게 된다.

이상 설명한 자외광 고휘도 합파 섬유모듈은 도8에 나타낸 바와 같이, 멀티모드 광섬유(30)의 출사단부를 1차원 어레이상으로 배치해서, 이들 멀티모드 광섬유(30)의 각각으로부터 고휘도의 자외광 레이저빔(B)을 출사하는 광원장치를 구성할 수 있다. 구체적으로는, 출력 190mW의 합파 레이저빔(B)을 출사시키는 멀티모드 광섬유(30)를 53개 나란히 배열함으로써 10W의 초고출력이며 또한 고광밀도{10W/(125㎛×53개)=1.5W/㎜}를 실현할 수 있고, 에너지효율도 GaN계 반도체 레이저의 발광 효율과 동등한 대략 15%라는 높은 값을 실현할 수 있다. 동일한 구성에서, 횡멀티모드의 출력 1OOmW의 반도체 레이저를 사용함으로써, 섬유출력 630mW가 얻어지며, 고광밀도 {10W/(125㎛×16개)=5W/㎜}를 실현할 수 있다.

또, 상기 멀티모드 광섬유(30)의 출사단부를 번들상으로 배치해서 광원장치를 구성하는 것도 가능하다. 이러한 광원장치는, 1차원 또는 2차원 공간 광변조소자와 조합해서, 화상노광장치에 바람직하게 이용될 수 있는 것으로 된다. 이러한 화상노광장치에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.

다음에 도17 및 18을 참조하여, 서브마운트(9)를 이용한 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 실장에 대해서 상세하게 설명한다. 도17은, 질화물계 화합물 반도체 레이저인 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7) 중 1개의 GaN계 반도체 레이저(LD1)가 Cu방열블록(10)상에 실장된 상태를 나타내는 정면도이다. 또, 여기에서는 1개의 GaN계 반도체 레이저(LD1)로 대표해서 실장을 설명하지만, 이것은 다른 GaN계 반도체 레이저(LD2∼LD7)에 대해서도 마찬가지이다.

먼저 도18에 나타낸 바와 같이, AlN서브마운트(9)의 하측표면에 Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(504)이 형성되고, 또 그 상측표면에는 Au/Ni 도금층(505) 및 단차를 갖는 Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(506)이 형성된다. 여기에서, 본 발명에서의 서브마운트의 두께는 상기 각 층(504∼506)은 포함하지 않는 두께, 즉 도18의 d치수이다.

상기한 바와 같이 단차를 갖는 Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(506)은, 예를 들면 일률적으로 두껍게 상기 메탈라이즈층(506)을 형성한 후, 낮게 하는 부분을 이온밀링과 같은 드라이 프로세스 혹은 에천트(식각제)에 의한 웨트 프로세스에 의해 제거하는 방법이나, 또는 낮게 하는 쪽의 층높이 만큼 메탈라이즈한 후, 낮게 하는 부분을 마스킹한 후에 다시 메탈라이즈하는 방법 등을 적용해서 형성할 수 있다.

계속해서 Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(506)의 높은 부분과 낮은 부분에, 각각 패드상의 공정점 AuSn땜납(507,507)을 배치한다. 이들 패드상 공정점 AuSn땜납(507,507)은 예를 들면 150×500㎛의 크기로 형성되어, 예를 들면 서로 10㎛의 간격을 두고 배치된다. 그리고 이들 공정점 AUSn땜납(507,507)상에 일례로서 대략 400×600×100㎛의 사이즈의 칩상 GaN계 반도체 레이저(LD1)를 배치하고, 330℃로 가열해서 공정점 AuSn땜납(507,507)을 융해시킴으로써, 상기 GaN계 반도체 레이저(LD1)를 AlN서브마운트(9)에 접착고정한다.

계속해서, 상측표면에 Au/Ni 도금층(508) 및 Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(509)이 형성되어 있는 Cu방열블록(10)상에 공정점 AuSn땜납(511)을 배치하고, 그 위에 Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(504)을 아래로 해서 AlN서브마운트(9)를 배치하고, 310℃로 가열해서 공정점 AuSn땜납(511)을 융해시킴으로써, AlN서브마운트(9)를 Cu방열블록(10)에 접착고정한다. 이상에 의해, GaN계 반도체 레이저(LD1)가 AlN서브마운트(9)를 개재해서 Cu방열블록(10)에 실장된다.

또, AuSn땜납의 융해점은 Au와 Sn의 조성비에 따라서 변화된다. 그래서 AlN서브마운트(9)의 Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(506,504)의 막두께를 서로 독립적으로 제어함과 아울러, 공정점 AuSn땜납(507,511)의 융해시의 온도를 제어함으로써, 공정점 AuSn땜납(507)이 융해된 후의 상태, 공정점 AuSn땜납(511)이 융해된 후의 상태에서의 각 Au조성비를 공정점 조성보다 수%정도 높은 조성으로 함으로써, 공정점 AuSn땜납(507,511)의 융해후의 융해온도에 차이를 갖게 할 수 있다.

이러한 융해온도차를 생기게 함으로써, AlN서브마운트(9)에 GaN계 반도체 레이저(LD1)를 접착할 때와, AlN서브마운트(9)를 Cu방열블록(10)에 접착할 때에 같은공정점 AuSn땜납을 사용해도, 서로 융해온도차를 두고(후자의 접착시의 쪽이 낮게)실장하는 것이 가능해진다. 그러면, 발광점위치가 경시적으로 변동하기 쉬운 저융점 땜납을 사용하지 않아도 되므로, 발광점위치 변동을 억제하는데 유리하게 된다.

또 본 실시형태에 있어서 GaN계 반도체 레이저(LD1)는 Al₂O₃로 이루어지는 기판측이 위에 위치하는 방향으로 배치되고, 소자형성면측(pn접합측)이 Cu방열블록(10)에 고정되어서, 소위 정크션다운구조로 실장이 이루어진다.

또 이 구조에 있어서, GaN계 반도체 레이저(LD1)의 발광점은, 도17에 있어서 개략 Q로 나타내는 위치에 있다. 그리고 공정점 AuSn땜납(507), Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(506) 및 Au/Ni 도금층(505)에는, 이들을 분할하는 홈(512)이 형성되고, GaN 계 반도체 레이저(LD1)는 그 발광부의 바로 아래에 상기 홈(512)이 위치하도록 접착된다. 즉, GaN계 반도체 레이저(LD1)의 발광부는 직접 서브마운트측에 접착하지 않으므로, 새로운 응력저감이 실현된다. 또 상기 홈(512)이 형성되어 있으면, GaN계 반도체 레이저(LD1)의 발광 끝면이 AlN서브마운트(9)의 끝면보다 안쪽에 위치하는 경우라도, 발광빔이 AlN서브마운트(9)에 의해 가려지는 것을 방지할 수 있다.

또, GaN계 반도체 레이저(LD1)의 n측 전극(513a)을 Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(506)의 높은 부분에 대면하는 위치에 형성함과 아울러, Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(506)의 높은 부분과 낮은 부분을 서로 절연된 상태로 형성해서, 이들 양 부분에 각각 n측 전극, p측 전극(513b)을 도통시키도록 해도 좋다.

본 실시형태에서는, 가격이 낮고 열전도성도 높은 Cu로 형성된 방열블록(10)을 사용하고 있으므로, GaN계 반도체 레이저(LD1)가 발하는 열을 양호하게 방열할 수 있고, 그리고 저렴하게 제작할 수 있게 된다.

또 본 실시형태의 합파 레이저광원에서는, AlN서브마운트(9)에 대해서 GaN계 반도체 레이저(LD1)가 정크션다운구조로 고정되어 있는 것에 의해, GaN계 반도체 레이저(LD1)의 기판측을 AlN서브마운트(9)에 고정하는 경우와 비교해서 상기 GaN계 반도체 레이저(LD1)의 발광부가 서브마운트(9)에, 나아가서는 방열블록(10)에 대해서 보다 근접해서 위치하므로, 이 점에서도 양호하게 방열이 이루어지는 것으로 된다.

또 AuSn 공정점 땜납(507)은 경시위치변화 특성이 우수하므로, 그것에 의해 GaN계 반도체 레이저(LD1)와 AlN서브마운트(9)가 접착되어 있는 본 실시형태의 합파 레이저광원은, GaN계 반도체 레이저(LD1)의 발광점위치의 경시적 변동을 효과적으로 방지할 수 있는 것으로 된다.

도10의 a는, 상기한 바와 같이 실장된 GaN계 반도체 레이저(LD1)를 -40∼80℃의 조건하에서 경시시험을 실시했을 때의, 발광점위치의 상하방향 이동량을 측정한 결과를 나타내는 것이다. 또 도 10의 가로축은 땜납재질에 의한 발광점위치 이동량의 정규확률분포(%)를 나타내며, 세로축이 발광점위치의 이동량을 나타내고 있다. 또, AuSn 공정점 땜납(507) 대신에 저융점 땜납을 사용한 경우의 발광점위치의 이동량을 도 10의 b로 나타내고 있다. 여기에 나타내어져 있는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 GaN계 반도체 레이저(LD1)에서는, 저융점 땜납을 사용한 것과 비교해서 발광점위치 이동량이 매우 적게 억제되고 있다.

다음에 도19는, GaN계 반도체 레이저(LD1)를 실장했을 때에 열변형에 의해 GaN계 반도체 레이저(LD1)의 발광점에 작용하는 응력이 서브마운트의 열팽창계수에 따라 어떻게 변화되는지를 계산기에 의한 시뮬레이션으로 구한 결과를 나타낸 것이다. 이 시뮬레이션에 있어서는, AlN서브마운트(9), Cu방열블록(10), Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(504,506,509), Au/Ni 도금층(505,508), 공정점 AuSn땜납(507,511)에 추가해서 GaN계 반도체 레이저(LD1)의 기판, 하부 클래드층, 발광층, 상부 발광층, 절연막 전체에 대해서 두께, 열팽창계수(AlN서브마운트(9)의 열팽창계수는 제외함) 및 영률을 구하여, 이들의 수치를 사용했다.

도19에 나타내는 바와 같이, 서브마운트의 열팽창계수가 3.5∼6.0×10^-6/℃의 범위에 있는 경우는 상기 응력이 약 32MPa이하와, GaN계 반도체 레이저(LD1)를 실사용함에 있어서 특별히 문제가 없는 범위로 억제된다. 이 점을 감안하여 본 발명에서는 서브마운트를 열팽창계수가 3.5∼6.0×10^-6/℃의 범위에 있는 재료로 형성하는 것이다.

또, 서브마운트의 열팽창계수가 4.0∼5.4×10^-6/℃의 범위에 있으면, 상기 응력은 약 29.5MPa이하가 되므로 보다 바람직하고, 서브마운트의 열팽창계수가 4.4∼4.8×10^-6/℃의 범위에 있으면, 상기 응력은 대략 28MPa가 되므로 더욱 바람직하다. 본 실시형태에서 서브마운트에 이용하고 있는 AlN의 열팽창계수는 4.5×10^-6/℃이며, 상기의 가장 바람직한 범위에 있다.

또 도20은, GaN계 반도체 레이저(LD1)를 실장했을 때에 열변형에 의해 GaN계 반도체 레이저(LD1)의 발광점에 작용하는 응력이 상기 AlN서브마운트(9)의 두께에 따라 어떻게 변화하는지를 마찬가지로 계산기에 의한 시뮬레이션으로 구한 결과를 나타내는 것이다. 이 시뮬레이션에 있어서도, AlN서브마운트(9), Cu방열블록(10), Au/Pt/Ti 메탈라이즈층(504,506,509), Au/Ni 도금층(505,508), 공정점 AuSn땜납(507,511)에 추가해서, GaN계 반도체 레이저(LD1)의 기판, 하부 클래드층, 발광층, 상부 발광층, 절연막의 전체에 대해서 두께, 열팽창계수 및 영률을 구하여, 이들의 수치를 사용했다.

도20에 나타내는 바와 같이, AlN서브마운트(9)의 두께가 200∼400㎛의 범위에 있는 경우에는 상기 응력이 약 34MPa이하와, GaN계 반도체 레이저(LD1)를 실사용함에 있어서 특별히 문제가 없는 범위로 억제된다. 이 값을 초과하는 응력이 GaN계 반도체 레이저(LD1)의 발광점에 작용하면, 거기에 응력이 발생하기 쉬워진다. 이 점을 감안하여 본 발명에서는, 서브마운트의 두께를 200∼400㎛의 범위로 설정하는 것이다. 또, AlN서브마운트(9)의 두께가 250∼350㎛의 범위에 있으면 상기 응력은 약 32MPa이하가 되므로 보다 바람직하다.

또 AlN서브마운트(9)는 Cu방열블록(10)으로부터 큰 압축응력을 받는다. AlN 서브마운트(9)는 GaN계 반도체 레이저(LD1)로부터의 압축응력도 받지만, 그것은 일반적으로는 Cu방열블록(10)으로부터 받는 압축응력보다 작은 것으로 되어 있다.

본 발명의 합파 레이저광원과 같이, 복수의 반도체 레이저로부터 각각 출사된 레이저빔을 집광한 후에 멀티모드 광섬유에 결합시키는 구성에 있어서는, 발광점위치의 경시적 변동이 있으면, 그것에 의해서 결합효율이 저하해 버린다. 그래서, 발광점위치의 경시적 변동을 상술한 바와 같이 해서 억제할 수 있으면, 결합효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 도9를 참조해서 본 발명의 제2실시형태에 의한 합파 레이저광원에 대해서 설명한다. 또 이 도9에 있어서, 도1중의 요소와 같은 요소에는 같은 번호를 붙여 이들에 대한 설명은 특별히 필요가 없는 한 생략한다.

이 제2실시형태의 합파 레이저광원은 도1에 나타낸 합파 레이저광원과 비교하면, 개별로 형성된 7개의 콜리메이터렌즈(11∼17) 대신에, 7개의 렌즈요소(50a)를 갖는 콜리메이터렌즈 어레이(50)가 이용된 점이 기본적으로 다른 것이다. 그리고 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 실장은, 앞에 설명한 제1실시형태와 마찬가지로 이루어진다.

상술한 바와 같은 형상으로 된 7개의 콜리메이터렌즈(11∼17)를 사용하는 경우도 그것들을 서로 밀접 배치하고, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 배치피치를 작게 해서 공간이용효율을 높일 수 있지만, 상술한 콜리메이터렌즈 어레이(50)를 사용함으로써, 그 효과를 보다 한층 향상시키는 것이 가능하다. 또, 그렇게 해서 공간이용효율이 높아지면, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7), 집광광학계 및 멀티모드 광섬유(30)의 조립위치 정밀도를 비교적 완화시킬 수 있다라는 효과도 얻어진다. 이하, 그 이유에 대해서 상세하게 설명한다.

도9중에 나타낸 바와 같이, 콜리메이터렌즈 어레이(50)의 각 렌즈요소(50a)의 (도1의 구성에 있어서는 각 콜리메이터렌즈(11∼17)의)초점거리 및 개구수를 각각 f₁, NA₁, 집광렌즈(20)의 초점거리를 f₂, 멀티모드 광섬유(30)의 개구수를 NA₂, 공간이용효율을 η으로 한다. 또 이 공간이용 효율 η은 레이저빔(B1)과 레이저빔(B7) 사이의 공간내에서 7개의 레이저빔(B1∼B7)의 광로가 차지하는 비율로 규정하는 것이며, 도9의 경우와 같이 7개의 레이저빔(B1∼B7)의 광로가 서로 완전밀접하는 상태가 η=1이다.

상기의 조건하에서는, 렌즈계의 배율a, 즉 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 각 발광점에 있어서의 빔스폿 지름에 대한, 멀티모드 광섬유(30)의 코어 끝면상에서의 빔스폿 지름의 비는 하기식으로 주어진다. 또 N은 합파 개수이다.

이 식으로부터 알 수 있듯이, 공간이용 효율η이 보다 클 수록 배율M은 저하된다. 그리고 배율a가 보다 작을 수록, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7), 집광광학계 및 멀티모드 광섬유(30)의 상대위치관계가 어긋났을 때, 레이저빔(B1∼B7)이 멀티모드 광섬유(30)의 코어 끝면상에서 움직이는 거리가 작게 된다. 그래서, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7), 집광광학계 및 멀티모드 광섬유(30)의 조립위치 정밀도를 비교적 완만하게 해도 레이저빔(B1∼B7)을 멀티모드 광섬유(30)의 코어(30a)에 정상적으로 입사시키는 것이 가능하게 된다. 이렇게 조립위치 정밀도를 완만하게 할 수 있으면, 더욱 합파 개수를 늘리는 것도 가능하게 되고, 고출력화할 수 있다. 이것은, 상기 공간이용 효율η이 크면 배율M이 저하하는 것에 의해, 합파 개수를 늘림으로써 배율M이 증대하는 것을 보완해서 합파 개수를 많이 설정할 수 있기 때문이다.

이상, 합파 개수를 7개로 한 2가지의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명의 합파 레이저광원에 있어서의 합파 개수는 이 7개에 한정되는 것이 아니고, 2개이상의 어느 수가 선택되어도 좋다. 단 바람직한 합파 개수는, 앞에 서술한 바와 같다.

또, 앞에 서술한 제1 및 2실시형태, 및 하기 제3실시형태에 있어서와 같이, 복수의 반도체 레이저를 히트블록 등의 지지부재에 1열로 나란히 배열하여 고정하는 경우에는, 각각 복수의 반도체 레이저를 고정한 그 지지부재를 복수 적층한 구조를 채용하고, 다수의 반도체 레이저를 2차원적으로 배열시킬 수 있다.

이상과 같이 해서 다수의 반도체 레이저를 레이저빔의 조사를 받는 측에서 본 상태로 2차원적으로 배열하면, 다수의 반도체 레이저를 고밀도로 배치할 수 있기 때문에, 1개의 멀티모드 광섬유에 의해 다수의 레이저빔을 입사시킬 수 있게 되어 보다 고출력의 합파 레이저빔을 얻을 수 있다.

다음에, 도11을 참조해서 본 발명의 제3실시형태에 대해서 설명한다. 이 제3실시형태의 합파 레이저광원도, 서로 같은 파장의 복수의 레이저빔을 합파하도록 한 것이며, 구리로 이루어지는 히트블록(260)상에 배열고정된 8개의 칩상태의 GaN계 반도체 레이저(LD21∼LD28)와, 합파 광학계(270)로 구성되어 있다.

GaN계 반도체 레이저(LD21∼LD28)는 발진파장이 예를 들면 모두 공통인400nm이며, 출력도 모두 공통인 50mW이다. 그리고 이들 GaN계 반도체 레이저(LD21∼LD28)로부터 발산광상태로 출사된 레이저빔(B21∼B28)은 마이크로렌즈 어레이(261)에 의해 평행광화된다.

이 마이크로렌즈 어레이(261)에 의해 평행광으로 된 레이저빔(B21∼B28)은, 1개의 집광렌즈(262)에 의해 집광되고, 멀티모드 광섬유(251)의 코어(251a)의 일단면상에서 수속된다. 멀티모드 광섬유(251)는 마이크로렌즈 어레이(261) 및 집광렌즈(262)와 함께 합파 광학계(270)를 구성하고 있다. 즉, 집광렌즈(262)에 의해 상술한 바와 같이 집광된 레이저빔(B21∼B28)이 이 멀티모드 광섬유(251)의 코어(251a)에 입사해서 전파되고, 1개의 레이저빔(B20)에 합파되어서 멀티모드 광섬유(251)로부터 출사된다.

이 구성에 있어서는, 마이크로렌즈 어레이(261)의 각 렌즈의 NA(개구수)를 0.5로 하고, 집광렌즈(262)에 의한 각 빔의 집속각α=2.75°로 하면, 레이저빔(B21∼B28)의 코어(251a)상에서의 수속스폿지름은 약 1.4㎛가 된다. 그리고 GaN계 반도체 레이저(LD21∼LD28)의 출력이 모두 50mW일 때, 합파된 레이저빔(B20)의 출력은 400mW가 된다.

또 본 실시형태에서는, 8개의 칩상태의 GaN계 반도체 레이저(LD21∼LD28)를 서브마운트(9)를 개재해서 히트블록(260)상에 실장하고 있다. 이 실장도, 앞에 설명한 제1실시형태와 마찬가지로 이루어진다.

다음에, 도23, 24 및 25를 참조해서, 본 발명의 합파 레이저광원에 이용되는 레이저장치(410')에 대해서 설명한다. 도23, 24 및 25는 각각, 이레이저장치(410')의 측면형상, 정면형상 및 평면형상을 나타내는 것이다. 이 레이저장치(410')는 싱글캐비티 레이저다이오드칩(412)이 일례로서 가로로 10개 병설되며, 그것이 상하로 2단 배치되어 이루어진다. 즉 여기에서는, 히트블록(411)상에 다른 히트블록(411')이 적층되어 고정되며, 각 히트블록(411,411')에 각각 10개의 싱글캐비티 레이저다이오드칩(412)과 1개의 합성수지 또는 유리로 이루어지는 콜리메이터렌즈 어레이(414)가 고정되어 있다.

싱글캐비티 레이저다이오드칩(412)은 일례로서 GaN계 레이저 다이오드로 이루어지는 발진파장이 405nm의 것이고, 각각으로부터 출력30mW의 레이저빔(412B)이 출사된다.

한편 히트블록(411)은, 레이저 다이오드칩(412)을 고정하는 수평한 레이저 고정면(411a)과, 레이저 다이오드칩(412)을 고정한 부분보다 전방측(레이저빔(412B)의 출사방향)에 형성된 렌즈규정면(411b)과, 상기 발광점(412a)으로부터 발산광상태로 출사되는 레이저빔(412B)이 가려지는 것을 회피하는 오목부(411c)를 갖고 있다. 또 히트블록(411')은 히트블록(411)과 마찬가지로 레이저빔(412B)의 케라레를 회피하는 오목부(411c)를 갖는 것외에, 하단의 히트블록(411)에 고정되는 레이저 다이오드칩(412)과의 간섭을 피하기 위한 오목부(411d)를 갖고 있다.

상기 레이저 고정면(411a)은 평면도가 0.5㎛이하인 고평탄면으로 가공되어 있다. 레이저 다이오드칩(412)은, 열확산성을 확보해서 그 온도상승을 억제하기 위해서 각각 레이저 고정면(411a)에 땜납재를 이용해서 고정된다.

상기 렌즈규정면(411b)은 레이저 다이오드칩(412)의 각 발광점(412a)으로부터 소정거리 떨어져서 상기 레이저 다이오드칩(412)의 발광축(O)에 수직으로 형성되어 있다. 또 이 렌즈규정면(411b)도 평면도가 0.5㎛이하인 고평탄면으로 가공되어 있다.

또 콜리메이터렌즈 어레이(414)는 10개의 콜리메이터렌즈(414a)가 1열로 일체적으로 고정되어서 이루어지는 것이다. 본 예에 있어서 1개의 콜리메이터렌즈(414a)는, 축대칭 렌즈의 광축을 포함하는 일부를 가늘고 길게 잘라낸 형상으로 되며, 그 초점거리 f는 0.9㎜, 유효 높이는 1.3㎜이며, 레이저빔(412B)의 단면형상에 맞춰서 종횡비가 예를 들면 3:1로 되어 있다.

또한 콜리메이터렌즈 어레이(414)는 10개의 콜리메이터렌즈(414a)가 배열된 부분으로부터 좌우로 연장된 부분을 가지며, 이 부분의 후방끝면은 고평탄면으로 가공되어서, 히트블록(411,411')으로의 설치 끝면(414b)으로 되어 있다. 콜리메이터렌즈 어레이(414)는 이들 2개소의 설치 끝면(414b)을 상기 렌즈규정면(411b)에 접착제를 사용해서 접착하는 등에 의해, 히트블록(411,411')에 고정된다.

그 때, 레이저 다이오드칩(412)의 발광축(O)과, 각 콜리메이터렌즈(414a)의 광축이 일치하는 상태로 콜리메이터렌즈 어레이(414)를 위치맞춤할 필요가 있다. 본 예의 경우는, 콜리메이터렌즈 어레이(414)의 설치 끝면(414b)을 렌즈규정면(411b)에 밀착시키면서, 이 콜리메이터렌즈 어레이(414)를 렌즈 광축에 수직인 면내에서 상하 좌우로 움직여서, 상술한 위치맞춤을 정확하고 간단하게 행할 수 있다.

히트블록(411,411')에 있어서의 콜리메이터렌즈 어레이(414)의 고정위치와 렌즈규정면(411b)의 위치관계는, 상기와 같이 해서 콜리메이터렌즈 어레이(414)가 히트 블록(411, 411')에 고정되었을 때, 각 콜리메이터렌즈(414a)의 초점위치가 레이저 다이오드칩(412)의 각 발광점(412a)에 오도록 설정되어 있다. 그래서, 콜리메이터렌즈 어레이(414)가 히트블록(411,411')에 고정되면, 콜리메이터렌즈(414a)의 광축방향위치는 자동적으로 적정한 위치, 즉 발산광인 레이저빔(412B)을 정확하게 평행광화하는 위치에 설정되게 된다.

또 콜리메이터렌즈 어레이(414)를 히트블록(411,411')에 고정하기 위해서는, 상기한 바와 같이 콜리메이터렌즈 어레이(414)의 설치 끝면(414b)을 히트블록(411,411')의 렌즈규정면(411b)에 고착하는 것외에, 이들의 면과는 다른 면끼리를 고착하도록 해도 좋다. 예를 들면, 히트블록(411,411')에 도21에 있어서 오른쪽으로 연장된 마운트부를 형성해 두고, 콜리메이터렌즈 어레이(414)의 광축에 평행한 면, 예를 들면 도21중의 하단면을 그 마운트부의 표면에 고착해도 좋다.

여기서 본 예에서는, 히트블록(411,411')의 렌즈규정면(411b)이 전술한 바와 같은 고평탄면으로 되어 있으므로, 이 히트블록(411, 411')에 콜리메이터렌즈 어레이(414)를 고정할 때의 상기 어레이(414)의 이동을 억제해서, 정확하게 상기 위치맞춤을 행하는 것이 가능하게 된다.

또, 히트블록(411,411')의 레이저 고정면(411a)도 전술한 바와 같은 고평탄면으로 되어 있으므로, 레이저 다이오드칩(412)을 히트블록(411,411')에 고정할 때의 상기 칩(412)의 이동을 억제해서 그것을 정확한 위치에 고정할 수 있다.

이상 설명한 레이저장치(410')는 도21에 나타내어져 있듯이, 복수의 레이저빔(412B)을 1개로 합파해서 고강도의 레이저빔을 얻기 위해서 사용되고 있다. 즉, 이 레이저장치(410')의 히트블록(411)은 베이스판(421)상에 고정되며, 상기 베이스판(421)상에는 또한 집광렌즈(420)를 유지하는 집광렌즈 홀더(422)와, 멀티모드 광섬유(430)의 입사 단부를 유지하는 섬유홀더(423)가 고정되어 있다.

상기의 구성에 있어서, 콜리메이터렌즈 어레이(414)의 각 콜리메이터렌즈(414a)에 의해 평행광으로 된 10개(상하 합계 20개)의 레이저빔(412B)은 집광렌즈(420)에 의해 집광되고, 멀티모드 광섬유(430)의 코어(도시생략)의 입사끝면상에서 수속된다. 이들 레이저빔(412B)은 멀티모드 광섬유(430)의 코어에 입사해서 전파되고, 1개의 레이저빔에 합파되어서 멀티모드 광섬유(430)로부터 출사된다. 또 멀티모드 광섬유(430)로서는, 스텝 인덱스형의 것, 그레이티드 인덱스형의 것 및 이들의 복합형의 것이 모두 적용가능하다.

본 예에 있어서, 집광렌즈(420)는 폭이 6㎜, 유효높이가 1.8㎜, 초점거리가 14㎜의 렌즈이다. 또 멀티모드 광섬유(430)는 코어지름이 50㎛, NA(개구수)가 0.2인 것이다. 20개의 레이저빔(412B)은 집광렌즈(420)에 의해 집광되어 멀티모드 광섬유(430)의 코어 끝면에 집광스폿지름 약 30㎛로 수속된다. 이들 레이저빔(412B)의 섬유결합에 있어서의 손실, 및 콜리메이터렌즈(414a) 및 집광렌즈(42O)를 투과할 때의 손실의 합계는 20%이다. 그 경우, 각 레이저빔(412B)의 출력이 30mW이면, 480mW의 고출력, 고휘도의 합파레이저빔이 얻어지게 된다.

또, 상기와 같은 구성의 레이저 다이오드칩(412)을 10개 병설하여 이들을 상하로 3단 적층한 구성으로 하면, 720mW의 고출력, 고휘도의 합파 레이저빔을 얻을 수 있다.

다음에 도12∼16을 참조해서, 도3∼5에 나타낸 자외광 고휘도 합파 섬유모듈을 이용한 화상노광장치에 대해서 설명한다.

도12는, 이 화상노광장치(110A)의 전체형상을 나타내는 것이다. 도시한 바와 같이 이 화상노광장치(110A)는 복수의 레이저빔을 생성하는 광원유닛(120)과 광원유닛(120)에서 생성된 복수의 레이저빔을 집광하는 노광헤드(130)와, 노광헤드(130)를 부주사방향을 따라 이동시키는 노광헤드 이동부(140)와, 화상이 기록되는 기록매체(F)가 장착되며 또한 상기 기록매체(F)가 주주사방향으로 이동하도록 도12의 화살표 R방향으로 회전구동되는 드럼(150)과, 주로 광원유닛(120)의 냉각용 바람(이하, 「냉각풍」이라 함)을 생성하는 냉각용 블로어(160)를 포함해서 구성되어 있다.

또 기록매체(F)는, 드럼(150)에 감을 수 있는 가요성 기록재료이며, 구체적으로는 감광 또는 감열성의 필름, 감광 또는 감열성의 인쇄용 쇄판 등이다. 또, 이렇게 기록매체(F)를 드럼(150)에 감는 형태가 아닌, 드럼(150)자체가 감광 또는 감열성을 갖는 경우에도, 본 발명은 마찬가지로 적용가능하다.

광원유닛(120)에는, 도3∼5에 나타낸 자외광 고휘도 합파 섬유모듈(이하, 간단히 합파 섬유모듈이라 함)(121)이 표면에 배치되고, 이면에 방열핀(123)(도13도 참조)이 설치된 광원기판(124)과, 광원기판(124)의 일단부에 수직으로 부착됨과 아울러 SC형 광커넥터(125A)의 어댑터가 복수(합파 섬유모듈(121)과 동수) 설치된 어댑터기판(125)과, 광원기판(124)의 타단부에 수평으로 부착됨과 아울러 기록매체(F)에 기록하는 화상의 화상데이터에 따라 합파 섬유모듈(121)을 구동하는 LD드라이버회로(126)(도15도 참조)가 설치된 LD 드라이버기판(127)이 구비되어 있다.

합파 섬유모듈(121)에 접속된 광섬유(30)의 타단부에는 각각 SC형 광커넥터(125A)의 플러그가 설치되어 있고, 상기 플러그는 어댑터기판(125)에 설치된 어댑터의 한쪽의 삽입구에 끼워맞춰져 있다. 따라서, 각 합파 섬유모듈(121)로부터 출사된 레이저빔은 광섬유(30)에 의해 어댑터기판(125)에 설치되어 있는 어댑터의 대략 중앙위치까지 전송된다.

또, LD드라이버기판(127)에 설치되어 있는 LD드라이버회로(126)에 있어서의 합파 섬유모듈(121)의 구동용 신호의 출력단자는 합파 섬유모듈(121)에 개별로 접속되어 있고, 각 합파 섬유모듈(121)은 LD드라이버회로(126)에 의해 각각 개별로 구동이 제어된다.

한편, 노광헤드(130)에는 상기 복수의 합파 섬유모듈(121)로부터 출사된 각 레이저빔(B)을 모아서 출사하는 섬유어레이부(131)가 구비되어 있다. 이 섬유어레이부(131)에는 각각 어댑터기판(125)에 설치된 복수의 어댑터의 다른쪽의 삽입구에, 일단부에 설치된 SC형 광커넥터의 플러그가 끼워맞춰진 복수의 멀티모드 광섬유(170)에 의해, 각 합파 섬유모듈(121)로부터 출사된 레이저빔(B)이 전송된다.

도14에는, 섬유어레이부(131)를 도12의 화살표A방향으로 본 상태가 나타내어져 있다. 도14에 나타내듯이 이 섬유어레이부(131)는 각각 편면에 합파섬유모듈(121)수의 반수의 V자홈이 서로 인접해서 설치된 2개의 기대(131A)가, 상기 V자홈이 대향하도록 배치됨과 아울러, 각 V자홈에 대해서 각 광섬유(170)의 타단부가 1개씩 끼워넣어져 구성되어 있다. 따라서, 섬유어레이부(131)로부터는, 각합파 섬유모듈(121)로부터 출사된 복수의 레이저빔이 소정 간격마다 동시에 출사되게 된다.

또, 도12에 나타낸 바와 같이 노광헤드(130)에는 섬유 어레이부(131)측으로부터 콜리메이터렌즈(132), 개구부재(133), 및 결상렌즈(134)가 순서대로 배열되어 있다. 또 개구부재(133)는 개구부가 섬유어레이부(131)의 레이저빔 출사구에서 볼 때 원거리(far field)의 위치가 되도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 섬유어레이부(131)에 있어서의 복수의 광섬유(170)의 출사단에서 출사된 모든 레이저빔(B)에 대해서 동등한 광량제한 효과를 줄 수 있다.

한편, 노광헤드 이동부(140)에는 길이방향이 부주사방향을 따르도록 배치된 볼나사(141) 및 2개의 레일(142)이 구비되어 있고, 볼나사(141)를 회전구동하는 부주사모터(143)(도15을 참조)를 작동시킴으로써, 일부가 볼나사(141)에 나사결합된 노광헤드(130)를 레일(142)에 안내된 상태로 부주사방향으로 이동시킬 수 있다.

또, 드럼(150)은 주주사모터(151)(도15도 참조)를 작동시킴으로써 도12의 화살표 R방향으로 회전되어, 이것에 의해 주주사가 이루어진다.

한편, 냉각용 블로어(160)는 도12 및 도13에 나타낸 바와 같이, 상기 냉각용블로어(160)에 의해 생성된 냉각풍의 풍향이 광원기판(124)에 설치된 방열핀(123) 및 모든 광섬유(30)의 쌍방에 닿는 방향이 되도록 배치되어 있다. 따라서, 냉각용블로어(160)에 의해 생성된 냉각풍에 의해 각 합파 섬유모듈(121)의 구동시에 있어서의 온도상승을 억제할 수 있음과 아울러, 각 광섬유(30)를 강제적으로 진동시킬 수 있다.

다음에 도15를 참조해서 이 화상노광장치(110A)의 제어계의 구성에 대해서 설명한다. 도15에 나타낸 바와 같이 상기 제어계는 화상데이터에 따라 각 합파 섬유모듈(121)을 구동하는 LD드라이버회로(126)와, 주주사모터(151)를 구동하는 주주사모터 구동회로(181)와, 부주사모터(143)를 구동하는 부주사모터 구동회로(182)와, 냉각용 블로어(160)를 구동하는 냉각용 블로어 구동회로(183)와, LD드라이버회로(126)와, 주주사모터 구동회로(181), 부주사모터 구동회로(182) 및 냉각용 블로어 구동회로(183)를 제어하는 제어회로(180)를 구비하고 있다. 여기서 제어회로(180)에는 기록매체(F)에 기록하는 화상을 나타내는 화상데이터가 공급된다.

다음에, 이상과 같이 구성된 화상노광장치(110A)의 작용에 대해서, 도16에 나타내는 플로챠트를 참조하면서 설명한다. 또 도16은 화상노광장치(110A)에 의해 화상기록을 행할 때의 처리의 흐름을 나타내는 플로챠트이다.

먼저, 기록매체(F)에 기록하는 화상을 담지한 화상데이터를, 화상기록시에 상기 화상의 화상데이터를 일시적으로 기억하는 도시가 생략된 화상메모리로부터 제어회로(180)에 전송한다.(단계S100). 제어회로(180)는 전송되어 온 화상데이터 및 기록화상의 미리 정해진 해상도를 나타내는 해상도 데이터에 기초해서 조정된 신호를 LD드라이버회로(126), 주주사모터 구동회로(181), 및 부주사모터구동회로(182)에 공급한다.

계속해서, 제어회로(180)는 냉각용 블로어(160)의 구동을 개시하도록 냉각용 블로어 구동회로(183)를 제어한다(단계S102). 이것에 의해, 냉각용 블로어(160)에 의해 생성된 냉각풍에 의한 각 합파 섬유모듈(121)의 냉각동작이 개시됨과 아울러, 각 광섬유(30)의 진동이 개시된다.

여기서, 각 광섬유(30)의 진동을 광섬유(30)로부터 출사된 빛의 광량변동을 1주주사시간 동안에 랜덤화시킬 수 있는 진동으로 함으로써, 기록매체(F)상에 기록 되는 화상의 얼룩을 저감할 수 있다. 그래서 본 실시형태에서는, 이러한 진동으로 할 수 있는 풍량이며, 또한 본래의 목적인 방열핀(123)의 냉각에 필요로 되는 풍량을 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션 등에 의해 미리 얻어 두고, 이 풍량이 되도록 냉각용 블로어 구동회로(183)가 냉각용 블로어(160)의 구동을 제어하고 있다.

다음에 주주사모터 구동회로(181)는 제어회로(180)로부터 공급된 신호에 기초하여 상기 해상도 데이터에 따른 회전속도로 드럼(150)을 도12의 화살표 R방향으로 회전시키도록 주주사모터(151)를 제어하고(단계S104), 부주사모터 구동회로(182)는 상기 해상도 데이터에 따라서 부주사모터(143)에 의한 노광헤드(130)의 부주사방향에 대한 이송간격을 설정한다(단계S106).

다음에 LD드라이버회로(126)는 화상데이터에 따라서 각 합파 섬유모듈(121)의 구동을 제어한다(단계S1O8).

각 합파 섬유모듈(121)로부터 출사된 레이저빔(B)은 광섬유(30), SC형 광 커넥터(125A), 및 광섬유(170)를 개재해서 섬유 어레이부(131)로부터 출사되고, 콜리메이터렌즈(132)에 의해 평행광속으로 된 후, 개구부재(133)에 의해 광량이 제한되며, 결상렌즈(134)를 통해 드럼(150)상의 기록매체(F)에 집광된다.

이 경우, 기록매체(F)에는, 각 합파 섬유모듈(121)로부터 출사된 복수의 레이저빔(B)에 따라 복수의 빔스폿이 형성된다. 이들 빔스폿에 의해, 노광헤드(130)가 상기 단계S106에서 설정된 이송간격의 피치로 부주사방향으로 보내짐과 아울러, 상기 단계S104에 의해 개시된 드럼(150)의 회전에 의해, 해상도가 상기 해상도 데이터에 의해 나타내어지는 해상도로 되는 2차원화상이 기록매체(F)상에 노광, 기록된다(단계S110).

기록매체(F)상으로의 2차원화상의 기록이 종료되면, 주주사모터 구동회로(181)는 주주사모터(151)의 회전구동을 정지하고(단계S112), 제어회로(180)는 냉각용 블로어(160)의 구동을 정지하도록 냉각용 블로어 구동회로(183)를 제어하고(단계S114), 그 후에 본 처리를 종료한다.

본 처리에 의해, 기록매체(F)로의 소정 해상도에 의한 2차원화상의 기록이 이루어짐과 아울러, 이 화상기록동안에는 냉각용 블로어(160)가 구동되므로, 광섬유(30)가 불규칙적으로 진동되어, 광섬유(30)를 전파하는 레이저빔에 대해서 백색 노이즈적인 잡음을 겹치게 할 수 있어, 그 결과, 기록된 2차원화상에 스와스(swath)자국이나 비트(beat)자국 등의 화상얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 합파 레이저광원은 복수의 반도체 레이저로부터 각각 출사된 레이저빔을 집광해서 멀티모드 광섬유에 결합시키는 매우 간단한 구성의 것으로, 특별히 제작이 곤란한 요소도 필요로 하지 않으므로, 저비용으로 형성할 수 있게 된다.

그것에 더해서 본 발명의 합파 레이저광원은 비용이 낮고 열전도성도 높은 Cu 또는 Cu합금으로 형성된 방열블록을 이용하고 있으므로, 반도체 레이저가 발하는 열을 양호하게 방열할 수 있고, 그리고 저렴하게 제작가능하게 된다.

또 본 발명의 합파 레이저광원은 서브마운트에 대해서 반도체 레이저가 정크션다운구조로 고정되어 있는 것에 의해, 반도체 레이저의 기판측을 서브마운트에 고정하는 경우와 비교해서 상기 레이저의 발광부가 서브마운트에, 나아가서는 방열블록에 대해서 보다 근접해서 위치하므로, 이 점에서도 양호하게 방열이 이루어지는 것으로 된다. 또, 서브마운트의 두께조정은 칩기판의 두께조정보다 용이하게 할 수 있으므로 서브마운트의 두께정밀도를 1㎛이하로 함으로써, 또한 칩을 정크션다운구조로 실장함으로써, 칩마다의 발광점 높이편차도 억제할 수 있으므로, 광섬유로의 고효율 결합도 가능해진다.

또 AuSn 공정점 땜납은 경시 위치변화 특성이 우수하므로, 그것에 의해 반도체 레이저와 서브마운트가 접착되어 있는 본 발명의 합파 레이저광원은 반도체 레이저의 발광점위치의 경시적 변동을 효과적으로 억제할 수 있는 것으로 된다.

또한 본 발명의 합파 레이저광원에 있어서는, 서브마운트가, 열팽창계수가 3.5∼6.0×10^-6/℃인 재료를 이용해서 200∼400㎛의 두께로 형성되어 있는 것에 의해, 땜납접착시의 열변형에 의해 반도체 레이저가 열화되는 것도 방지가능하게 된다. 그 이유에 대해서는, 상술한 본 발명의 실시형태에 따라 상세하게 설명된다.

또한 본 발명의 합파 레이저광원은 서브마운트와 반도체 레이저의 양자의 접착면내에서 AuSn 공정점 땜납이 복수로 분할되어 있으므로, 이 접착부에서 발생하는 응력을 작게 억제하는 것도 가능하게 되어 있다.

또 본 발명의 합파 레이저광원에 있어서, 특히 복수의 반도체 레이저가 각각의 활성층과 평행한 방향으로 발광점이 1열로 배열되도록 설치되고, 집광광학계가 상기 발광점의 배열방향의 개구지름이 상기 방향에 직각인 방향의 개구지름보다 작게 형성되고, 각 반도체 레이저마다 설치된 복수의 콜리메이터렌즈, 및 이들 콜리메이터렌즈로 평행광화된 복수의 레이저빔을 각각 집광해서 상기 멀티모드 광섬유의 끝면에서 수속시키는 집광렌즈로 구성된 경우에는, 복수의 반도체 레이저의 배치피치를 보다 짧게 해서, 보다 고밀도로 배치할 수 있게 된다. 이렇게 복수의 반도체 레이저를 보다 고밀도로 배치해 두면, 복수의 레이저빔의 광섬유 끝면에서의 위치어긋남이 보다 작게 억제되게 되므로, 복수의 반도체 레이저, 멀티모드 광섬유 및 집광광학계의 조립위치 정밀도를 비교적 완화할 수 있다라는 효과가 얻어지며, 또한, 이 조립위치 정밀도를 완화할 수 있다라는 점에서, 합파개수를 보다 많게 해서 고출력화할 수 있다. 그 이유는, 후술하는 실시형태에 따라 상세하게 설명한다.

또, 상술한 바와 같은 복수의 콜리메이터렌즈가 서로 일체화되어 렌즈 어레이로서 구성되는 경우에는, 복수의 콜리메이터렌즈가 1개씩 별개로 형성되는 경우와 비교해서, 각 렌즈의 주변부에 큰 비유효영역이 생기게 되는 것을 피할 수 있으므로, 각 렌즈를 서로 보다 근접시켜서 배치가능하게 된다. 그러면, 복수의 반도체레이저를 보다 더욱 고밀도로 배치할 수 있으므로, 상기의 조립위치 정밀도를 완화할 수 있는 결과, 합파개수를 보다 많게 해서 고출력화할 수 있다라는 효과가 더욱 현저한 것으로 된다.

또한 이 경우에는 콜리메이터렌즈의 위치조정작업이 1개의 렌즈 어레이의 위치를 조정하는 것만으로도 가능하므로, 이 작업이 간소화된다.

또, 인쇄, 의료용 화상의 분야나, PCB(프린트 서킷 보드), PDP(플라즈마 디스플레이), LCD(액정 디스플레이) 등에 의한 화상을 감광재료에 노광할 경우 등에 있어서는, 상기 멀티모드 광섬유로서 코어지름이 50㎛이하의 것을 이용하면, 노광스폿을 미세한 것으로 해서 고정밀의 화상을 노광할 수 있게 된다. 또, 이 멀티모드 광섬유의 NA가 0.3이하이면, 상술한 바와 같은 고정밀화상을 노광함에 있어서 충분한 초점심도가 확보되어 선명도가 높은 화상을 노광할 수 있게 된다.

또, 멀티모드 광섬유로서 코어지름×NA의 값이 10㎛이하인 것을 이용하는 경우, 이들의 조합으로서는 예를 들면 50㎛×0.2, 40㎛×0.25, 30㎛×0.3, 25㎛×0.3 등을 들 수 있다. 또, 여기에서는, 광섬유의 NA가 0.3을 넘으면 그 제작이 어려워 지므로, 상기 값으로 하고 있다. 이러한 특성의 멀티모드 광섬유를 사용하면, 그 NA와 같은 정도의 NA의 콜리메이터렌즈로 각 반도체 레이저로부터의 레이저빔을 평행광화할 수 있고, NA=0.3의 집광렌즈로 25㎛이하의 스폿에 합파 레이저빔을 집광시키는 것도 가능하게 된다. 그것에 의해, 고해상도와 충분한 초점심도를 확보할 수 있게 된다.

한편, 상기 복수의 반도체 레이저를 실장하는 블록이 복수로 분할되고, 서로접합되어 일체화되어 있는 경우에는, 1개의 블록에 반도체 레이저를 모두 실장하는 경우와 비교해서, 실장의 수율을 향상시킬 수 있다. 예를 들면 1개의 반도체 레이저의 실장수율이 98%인 경우, 6개의 반도체 레이저를 1개의 블록에 모두 실장할 경우의 전체의 실장수율은 86%(=0.98⁶×10O)이며, 반면, 2개의 블록을 접합하는 수율은 거의 100%를 실현할 수 있으므로, 3개씩 2개의 블록에 실장할 경우의 전체의 실장수율은 94%(=0.98³×100)로 향상된다.

또 본 발명의 합파 레이저광원에 있어서, 반도체 레이저가 3개이상 설치되면, 종래 알려져 있는 편광 합파에서는 2개의 반도체 레이저로부터의 레이저빔만 합파할 수 있는 것에 반해, 그것을 상회하는 고출력의 합파빔을 얻는 것이 가능하게 된다. 단, 1개의 반도체 레이저의 실장수율이 보통 그 정도이듯이 98%라고 하면, 반도체 레이저를 10개 설치할 경우에는, 실장수율이 82%까지 저하한다. 그 이상의 수율 저하는 현실상 피해야만 하므로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서는 이 반도체 레이저의 수의 상한을 10개로 한다.

또한, 반도체 레이저의 수가 10개 1열로 나란히 배치되는 경우, 화상형성용의 코어지름 50㎛이하이며 NA 0.3이하, 또는 코어지름×NA=10㎛이하의 멀티모드 광섬유를 사용했을 때, 요구되는 실장 정밀도는 O.1㎛미만으로 매우 엄격한 값으로 되어 버리지만, 1열로 배열되는 반도체 레이저의 수를 6개 또는 7개로 해둠으로써, 요구되는 실장 정밀도는 0.3∼1㎛미만으로 현저하게 완화된다. 또한, 반도체 레이저의 수가 6개 또는 7개인 경우는, 3개인 경우와 비교해서 2배이상의 고출력을 얻을 수 있다.

또 반도체 레이저로서 발광폭이 1.5㎛이상인 것을 적용함으로써, 예를 들면 그것이 GaN계 반도체 레이저인 경우는, 완전단일 횡모드구조인 것의 최대출력(30mW정도)과 비교해서, 높은 출력(50mW이상)을 얻을 수 있다. 한편, 반도체 레이저로서 발광폭이 5㎛이하인 것을 적용함으로써, 화상형성용의 코어지름 50㎛이하이며 NA 0.3이하, 또는 코어지름×NA=10㎛이하의 멀티모드 광섬유에 대해서 반도체 레이저가 3개이상인 집광 결합계를 구성할 수 있게 된다. 또, 반도체 레이저로서 발광폭이 2∼3㎛인 것을 적용함으로써, 상기 화상형성용 광학계에 있어서 반도체 레이저가 6개 또는 7개인 집광 결합계를 구성할 수 있게 된다.

또 복수의 반도체 레이저를 레이저빔의 조사를 받는 측에서 본 상태로 2차원적으로 배열하면, 다수의 반도체 레이저를 고밀도로 배치할 수 있기 때문에, 1개의 멀티모드 광섬유에 의해 다수의 레이저빔을 입사시킬 수 있게 되어, 보다 고출력의 합파 레이저빔을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 합파 레이저광원이, 복수의 멀티모드 광섬유를 적어도 출사단부에서 1차원 어레이상, 또는 번들상으로 배치해서 이루어지는 경우에는, 이들 광섬유로부터 고출력의 레이저빔을 1차원 또는 2차원으로 정열한 상태로 출사시킬 수 있다. 그렇게 하면, 정렬되어 출사되는 복수의 레이저빔의 각각을 변조부가 라인상, 또는 2차원상으로 배치되어서 이루어지는 GLV나 DMD 등의 공간 광변조소자의 각 변조부에 입사시키고, 화상노광 등을 위해 효율 좋게 변조시킬 수 있다.

그래서, 상술한 바와 같이 구성된 합파 레이저광원을 노광용 광원으로서 이용하는 본 발명의 노광장치는 상기 공간 광변조소자를 아울러 이용하여 2차원으로 정렬해서 출사하는 레이저빔을 그대로 감광재료에 2차원상으로 조사함으로써, 또는 1차원 또는 2차원으로 정렬해서 출사하는 레이저빔을 감광재료에 조사함과 아울러 감광재료를 레이저빔에 대해서 상대적으로 부주사 이동시킴으로써, 상기 감광재료에 2차원화상을 노광할 수 있는 것으로 된다.

Claims

복수의 반도체 레이저;

1개의 멀티모드 광섬유; 및

상기 복수의 반도체 레이저로부터 각각 출사된 레이저빔을 집광한 후에 상기 멀티모드 광섬유에 결합시키는 집광광학계를 구비해서 이루어지는 합파 레이저광원에 있어서,

상기 반도체 레이저로서, 칩상태의 싱글캐비티 질화물계 화합물 반도체 레이저가 이용되며,

이 반도체 레이저가 서브마운트를 통해 Cu 또는 Cu합금제 방열블록 상에 실장되고,

상기 서브마운트는 열팽창계수가 3.5∼6.0×10^-6/℃인 재료를 이용해서 200∼400㎛의 두께로 형성되고,

이 서브마운트에 대해서 상기 반도체 레이저가 양자의 접착면내에서 AuSn 공정점 땜납 및 메탈라이즈층을 복수로 분할해서 정크션다운구조로 분할접착되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항에 있어서, 상기 반도체 레이저의 발광부의 바로아래에 상기 AuSn 공정점 땜납 및 메탈라이즈층을 분할하는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 합파레이저광원.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서브마운트가 AlN으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서브마운트가 상기 Cu 또는 Cu합금제 방열블록에 대해서 AuSn 공정점 땜납에 의해 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 반도체 레이저는 각각의 활성층과 평행한 방향으로 발광점이 1열로 배열되도록 설치되며,

상기 집광광학계는 상기 발광점의 배열방향의 개구지름이 상기 방향에 직각인 방향의 개구지름보다 작게 형성되어 각 반도체 레이저마다 설치된 복수의 콜리메이터렌즈 및 이들 콜리메이터렌즈로 평행광화된 복수의 레이저빔을 각각 집광해서 상기 멀티모드 광섬유의 끝면에서 수속시키는 집광렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제5항에 있어서, 상기 복수의 콜리메이터렌즈가 일체화되어 렌즈 어레이로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 반도체 레이저를 실장하는 블록이 복수로 분할되고, 서로 접합되어 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 레이저로서 GaN계 반도체 레이저가 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멀티모드 광섬유로서 코어지름이 50㎛이하이고, NA(개구수)가 0.3이하인 것이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멀티모드 광섬유로서 코어지름×NA의 값이 10㎛이하인 것이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 레이저가 3∼10개 1열로 나란히 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제11항에 있어서, 상기 반도체 레이저가 6개 또는 7개, 1열로 나란히 설치되고 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 레이저로서 발광폭이 1.5∼5㎛인 것이 이용되고 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제13항에 있어서, 상기 반도체 레이저로서 발광폭이 2∼3㎛인 것이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 반도체 레이저가 레이저빔의 조사를 받는 측에서 본 상태로 2차원적으로 배열고정되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멀티모드 광섬유가 복수, 적어도 출사단부에서 1차원 어레이상으로 배치되며, 이들 멀티모드 광섬유의 각각에 상기 복수의 반도체 레이저 및 집광광학계가 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멀티모드 광섬유가 복수, 적어도 출사단부에서 번들상으로 배치되며, 이들 멀티모드 광섬유의 각각에 상기 복수의 반도체 레이저 및 집광광학계가 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 합파 레이저광원.
제16항 또는 제17항에 기재된 합파 레이저광원을 노광용 광원으로서 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.