WO2011111328A1 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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WO2011111328A1
WO2011111328A1 PCT/JP2011/001133 JP2011001133W WO2011111328A1 WO 2011111328 A1 WO2011111328 A1 WO 2011111328A1 JP 2011001133 W JP2011001133 W JP 2011001133W WO 2011111328 A1 WO2011111328 A1 WO 2011111328A1
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heat sink
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semiconductor laser
forming member
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竹中　義彰
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パナソニック株式会社
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    • H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device optically coupled to an optical fiber.
  • semiconductor laser bar manufacturers in which a plurality of emitters (light emitting portions) are arranged in a one-dimensional manner, have been commercialized by semiconductor laser device manufacturers.
  • a method is known in which laser light emitted from these emitters is coupled to an optical fiber so as to be easily used as excitation light or processing of a solid state laser (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 12 shows a conventional semiconductor laser device.
  • the semiconductor laser device includes a semiconductor laser device 101 for emitting laser light, a heat sink 102 for cooling the semiconductor laser device 101, and a metal plate 103 fixed and installed after achieving electrical insulation with respect to the heat sink 102. Have.
  • the metal wire 104 is bonded to the semiconductor laser device 101 and the metal plate 103, and the semiconductor laser device 101 and the metal plate 103 are electrically connected.
  • the electrode plate 106 is for supplying power to the inside of the substantially box-shaped package 105.
  • the insulating member 107 electrically insulates the package 105 and the electrode plate 106, and the metal member 108 connects the metal plate 103 and the electrode plate 106.
  • the rod lens 109 collimates the laser beam emitted from the semiconductor laser element 101, and the lens fixing base 110 holds the rod lens 109.
  • the fiber array 111 is a bundle of optical fibers for guiding the laser light collimated by the rod lens 109 to the outside of the package 105, and the optical fiber 112 guides the laser light to the outside of the package 105. It is for.
  • the lid 113 is for sealing the package 105, and the sealing member 114 hermetically seals the package 105 and the lid 113.
  • the sealing material 115 is for sealing the package 105 and the optical fiber 112 in an airtight manner.
  • the electrical input supplied from the power supply device passes from the package 105 through the heat sink 102, to the anode side of the semiconductor laser device 101, and from the electrode plate 106 through the metal member 108, the metal plate 103, and the metal wire 104 to the semiconductor laser device. It is supplied to the cathode side of 101. As described above, when the electrical input is applied to the semiconductor laser device 101, the semiconductor laser device 101 emits a laser beam.
  • the emitted laser light is collimated by the rod lens 109 and then enters the fiber array 111. Then, the laser light is guided to the outside of the package 105 through the optical fiber 112 and used as excitation light of a solid state laser or a direct processing light source.
  • the semiconductor laser device 101 When power is supplied to the semiconductor laser device 101, it is photoelectrically converted to cause laser oscillation, and part of the power is consumed by the resistance component of the semiconductor laser device 101 to generate heat. Further, the inside of the package 105 is heated by absorbing a part of the laser light and the scattered light thereof.
  • the bottom of the package 105 is cooled by a cooling medium or a Peltier element or the like. As a result, it has been attempted to cool the heat sink 102, the semiconductor laser element 101, and the inside of the package 105 to prevent the temperature rise due to the above-described heat generation.
  • the conventional semiconductor laser device As the output of the semiconductor laser device 101 is increased, a large electric input is required, and the amount of heat generation is also increased. As a result, the cooling capacity of the semiconductor laser module is insufficient, and the case temperature of the semiconductor laser device 101 rises. As a result, there is a problem that the reliability of the semiconductor laser device 101 is lowered due to the temperature rise, or the beam quality is deteriorated due to the positional change of the rod lens 109 due to the temperature rise inside the package 105.
  • the present invention increases the cooling capacity of the semiconductor laser module to suppress the temperature rise of the semiconductor laser device, and provides a highly reliable and high quality semiconductor laser device.
  • a semiconductor laser device comprises a housing, a heat sink provided in the housing and having a cooling medium passage inside, and a laser emitting unit directly or indirectly attached to the heat sink,
  • the wall surface of the housing is cooled to the outside of the housing from a first through hole for supplying the cooling medium from the outside of the housing to the cooling medium passage of the heat sink, and the cooling medium passage of the heat sink
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage of the heat sink and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing can be suppressed. As a result, the temperature rise of the semiconductor laser device can be suppressed, and a high-reliability, high-quality semiconductor laser device can be realized.
  • the semiconductor laser device of the present invention comprises a housing, a heat sink provided in the housing and having a cooling medium passage inside, a laser emitting portion directly or indirectly attached to the heat sink, and the housing
  • the first through hole and the second through hole are provided in the wall surface of the housing facing the flat member, and the inside of the first through hole is provided with a flat member provided outside one of the wall surfaces.
  • a first flow path forming member provided with a flow path for supplying the cooling medium to the cooling medium passage of the heat sink is provided, and inside the second through hole, the cooling medium is discharged from the cooling medium passage of the heat sink
  • Providing a hole, and forming a second channel of the flat member The corresponding position may be configured to provide a fourth through hole for discharging the cooling medium from the cooling medium passage of the heatsink.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage of the heat sink and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing can be suppressed. As a result, the temperature rise of the semiconductor laser device can be suppressed, and a high-reliability, high-quality semiconductor laser device can be realized.
  • a semiconductor laser device includes a housing, a heat sink provided in the housing and having a cooling medium passage inside, and a laser emitting unit directly or indirectly attached to the heat sink, A first flow passage forming member provided with a first through hole and a second through hole on a wall surface of the body, and a flow passage for supplying a cooling medium to the heat sink inside the first through hole And a second flow path forming member provided with a flow path for discharging the cooling medium from the heat sink inside the second through hole, and the first flow path forming member and the second flow path forming At least one of the members is configured to have a stepped portion engaged with the first through hole portion or the second through hole portion of the corresponding housing.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage of the heat sink and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing can be suppressed. As a result, the temperature rise of the semiconductor laser device can be suppressed, and a high-reliability, high-quality semiconductor laser device can be realized.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a
  • FIG. 7 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partially cutaway perspective view showing a conventional semiconductor laser device.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
  • the semiconductor laser device 1 for emitting laser light, the heat sink 2 for cooling the semiconductor laser device 1, and the heat sink 2 are fixed in an electrically insulated state.
  • a metal plate 3 installed.
  • the semiconductor laser device 1 is directly attached to the upper surface of the heat sink 2.
  • a plate having both conductivity and thermal conductivity is interposed between the two to make the semiconductor laser device 1 a heat sink. It may be attached to the upper surface of 2 indirectly.
  • the metal wire 4 is bonded to the semiconductor laser element 1 and the metal plate 3.
  • the substantially box-shaped package 5 used as an example of a housing has a bottom surface and an outer peripheral side surface, and the upper surface is in an open state.
  • an electrode plate 6 for supplying power to the inside of the package 5, an insulating member 7 for electrically insulating the package 5 and the electrode plate 6, and a metal plate 3. And a metal member 8 for connecting the electrode plate 6 to the electrode plate 6.
  • the semiconductor laser device further includes a rod lens 9, a lens fixing base 10, a fiber array 11, and an optical fiber 12.
  • the rod lens 9 collimates the laser light emitted from the semiconductor laser element 1.
  • the lens fixing base 10 holds the rod lens 9.
  • the fiber array 11 is formed by bundling optical fibers in order to guide the laser light collimated by the rod lens 9 to the outside of the package 5.
  • the optical fiber 12 is for guiding laser light to the outside of the package 5 and is an output portion of the semiconductor laser device.
  • the lid 13 seals the top opening of the package 5, and the sealing member 14 hermetically seals between the package 5 and the lid 13.
  • the lid 13 is mounted on the top opening of the package 5 while the sealing member 14 is mounted on the outer periphery of the top opening of the package 5 and the top of the sealing member 14 is crushed in this state. Airtightness can be achieved in the configured housing.
  • the sealing member 15 is for sealing the package 5 and the optical fiber 12 in an airtight manner, which also serves to keep the package 5 airtight.
  • the first through holes 16 and the second through holes 17 are formed penetrating the bottom of the package 5 in the vertical direction.
  • the cooling medium passage 2 a is provided in the heat sink 2, and the first through hole 16 and the second through hole 17 are connected to the cooling medium passage 2 a, and the first through hole 16 is formed.
  • the inflowing coolant flows out of the second through hole 17 out of the package 5 after passing through the coolant passage 2a.
  • the first seal member 18 is provided to prevent the coolant from flowing out into the package 5.
  • the first seal member 18 is provided on the bottom surface of the package 5 at the outer periphery of the first through hole 16, that is, at the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the first through hole 16. It is pushed to the 5 side.
  • the second seal member 19 is also provided to prevent the coolant from flowing out into the package 5.
  • the second seal member 19 is provided on the bottom surface of the package 5 at the outer periphery of the second through hole 17, that is, at the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the second through hole 17. It is pushed to the 5 side.
  • the electric power supplied from the power supply device is from the package 5 of the semiconductor laser device through the heat sink 2 and the anode side of the semiconductor laser device 1 is from the electrode plate 6 through the metal member 8, the metal plate 3 and the metal wire 4.
  • the cathode side of the semiconductor laser device 1 is supplied as the negative side. As a result, a current flows through the semiconductor laser device 1 and this current is converted into light and a laser beam is emitted.
  • the emitted laser light is collimated by the rod lens 9 and efficiently enters the fiber array 11, and is guided to the outside of the package 5 through the optical fiber 12, and the excitation light of the solid state laser or the direct light as the output light of the semiconductor laser module It is used as a processing light source.
  • the semiconductor laser device 1 when power is supplied to the semiconductor laser device 1, the power is photoelectrically converted to cause laser oscillation, and a part of the power is consumed by the resistance component of the semiconductor laser device 1, thereby the semiconductor laser device 1 itself It also generates fever. As the temperature of the semiconductor laser device 1 rises, the current flowing therein is not confined in the area where the photoelectric conversion is efficiently performed, so that the laser oscillation efficiency is lowered. In addition, when the temperature rises, the power required to obtain the same light output also increases, and the rate at which the semiconductor laser device 1 is deteriorated also increases, so the life becomes short.
  • the cooling capacity of the heat sink 2 for cooling the semiconductor laser element 1 is enhanced to suppress the temperature rise of the semiconductor laser element 1. That is, the cooling medium is directly introduced into the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 formed in a portion close to the semiconductor laser device 1 through the first through holes 16 and the second through holes 17 provided in the package 5. By flowing, the temperature rise of the semiconductor laser device 1 is suppressed.
  • the cooling capacity of the heat sink 2 is improved, and the temperature rise of the semiconductor laser device 1 can be suppressed, so that a semiconductor laser device with higher reliability and quality and higher output can be realized.
  • the semiconductor laser device of the present invention includes the housing 5, the heat sink 2 provided in the housing 5 and having the cooling medium passage 2 a inside, and the laser emitting portion directly or indirectly attached to the heat sink 2 It has one.
  • a first through hole 16 and a second through hole 17 are provided on the wall surface of the case 5 of the semiconductor laser device, and the outer periphery of the first through hole 16 in the case 5 is provided with a first through hole 16 and a second through hole 17.
  • the first seal member 18 is disposed on the outer periphery of the second through hole 17 and the second seal member 19 is disposed on the outer periphery of the second through hole 17.
  • the first through holes 16 supply the cooling medium to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 from the outside of the housing 5.
  • the second through holes 17 discharge the cooling medium from the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 to the outside of the housing 5.
  • the laser emission unit 1 also includes a semiconductor laser device 1.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 5 can be suppressed.
  • the temperature rise of the semiconductor laser device 1 can be suppressed, and a semiconductor laser device with high reliability and high quality can be realized.
  • FIGS. 2 to 5 are partially cutaway perspective views showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
  • a first flow path forming member 21 and a second flow path forming member 22 are provided in a housing, for example, a substantially box-shaped package 20.
  • the plane member 23 is provided on the bottom surface side of the package 20, and the third through holes 24 and the fourth through holes 25 correspond to the first through holes 16 and the second through holes 17, respectively. It is provided.
  • the first seal member 26 is provided between the heat sink 2 and the first flow path forming member 21, and the cooling medium flowing through the first through hole 16 and the second through hole 17 flows out into the package 20. To prevent.
  • the second seal member 27 is provided between the heat sink 2 and the second flow path forming member 22 to prevent the coolant from flowing out into the package 20.
  • the third seal member 28 is provided between the first flow path forming member 21 and the third through hole 24 to prevent the coolant from flowing out of the package.
  • the fourth seal member 29 is provided between the second flow passage forming member 22 and the fourth through hole 25 to prevent the coolant from flowing out of the package.
  • the fifth seal member 30 is provided on the outer periphery of the third seal member 28 between the package 20 and the flat member 23, and maintains the airtightness inside the package 20.
  • the sixth seal member 31 is provided on the outer periphery of the fourth seal member 29 between the package 20 and the flat member 23 and maintains the airtightness of the inside of the package 20.
  • the semiconductor laser device of the second embodiment includes the package 20, the heat sink 2, the semiconductor laser element 1 which is the laser emitting unit 1, and the plane member 23.
  • the heat sink 2 is provided in the package 20 and has the cooling medium passage 2 a inside.
  • the semiconductor laser device 1 is attached directly or indirectly to the heat sink 2, and the flat member 23 is provided outside the bottom surface of the package 20.
  • first through hole 16 and a second through hole 17 are provided on the wall surface of the package 20 facing the flat member 23.
  • a cylindrical first flow passage forming member 21 provided with a flow passage for supplying a cooling medium to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 is provided inside the first through hole 16.
  • a second flow path forming member 22 having a flow path for discharging the cooling medium from the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 is provided inside the second through hole 17.
  • a third through hole 24 for supplying a cooling medium to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 is provided at a position corresponding to the first flow passage forming member 21 of the plane member 23.
  • a fourth through hole 25 for discharging the cooling medium from the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 is also provided at a position corresponding to the second flow passage forming member 22 of the plane member 23.
  • the semiconductor laser device of the present invention includes a housing 20, a heat sink 2 provided in the housing 20 and having a cooling medium passage inside, and a laser emitting portion 1 attached directly or indirectly to the heat sink And a flat member 23 provided outside one of the wall surfaces of the housing 20.
  • a first through hole 16 and a second through hole 17 are provided on the wall surface of the housing 20 facing the flat member 23. Inside the first through hole 16, a first flow path forming member 21 is provided. A second flow path forming member 22 is provided inside the second through hole 17.
  • the first flow path forming member 21 is provided with a flow path for supplying the cooling medium to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2.
  • the second flow passage forming member 22 includes a flow passage for discharging the cooling medium to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2.
  • a third through hole 24 for supplying a cooling medium to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 is provided at a position corresponding to the first flow passage forming member 21 of the plane member 23.
  • a fourth through hole 25 for discharging the cooling medium from the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 is provided at a position of the flat member 23 corresponding to the second flow passage forming member 22.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 20 can be suppressed.
  • the temperature rise of the semiconductor laser device 1 can be suppressed, and a semiconductor laser device with high reliability and high quality can be realized.
  • the cooling medium flows through the first through holes 16 and the second through holes 17 in the package 5 to supply the cooling medium to the heat sink 2.
  • the material of the package 5 copper or copper alloy which is excellent in both corrosion resistance and conductivity is generally used.
  • the first flow path forming member 21 through which the cooling medium flows, the second flow path forming member 22 and the plane member 23 have high corrosion resistance but low conductivity.
  • stainless steel or a resin member is used.
  • stainless steel, resin, and aluminum alloy can be easily made of a mold, a die cast, a cast such as a lost wax, etc., and mass production can significantly reduce the processing cost.
  • the sealing members 26, 27, 28, 29 can prevent the coolant from flowing out, and the sealing members 30, 31 can ensure the airtightness of the inside of the package 20.
  • the sealing members 30, 31 for securing the inside of the package 20 may be provided between the heat sink 2 and the package 20 as the sealing members 32, 33 shown in FIG. . That is, the seal members 30 and 31 may be provided on the outer periphery of the seal members 27 and 28.
  • the semiconductor laser device of the present invention is provided with the first seal member 26, the second seal member 27, the third seal member 28, and the fourth seal member 29, and the case 20 and the plane are provided.
  • the fifth seal member 30 is provided on the outer periphery of the third seal member 28 between the members 23, and the sixth seal member 31 is provided on the outer periphery of the fourth seal member 29 between the housing 20 and the flat member 23.
  • the first seal member 26 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the first flow path forming member 21.
  • the second seal member 27 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the second flow path forming member 22.
  • the third seal member 28 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the first flow path forming member 21.
  • the fourth seal member 29 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the second flow path forming member 22.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 20 can be suppressed. Furthermore, by providing double sealing members, the outflow of the cooling medium can be prevented, and the airtightness of the inside of the package 20 can be secured.
  • the first seal member 26, the second seal member 27, the third seal member 28, and the fourth seal member 29 are provided, and the housing 20 and the heat sink are provided.
  • the fifth seal member 32 is provided on the outer periphery of the first seal member 26 between the two
  • the sixth seal member 33 is provided on the outer periphery of the second seal member 27 between the housing 20 and the heat sink 2
  • the first seal member 26 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the first flow path forming member 21.
  • the second seal member 27 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the second flow path forming member 22.
  • the third seal member 28 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the first flow path forming member 21.
  • the fourth seal member 29 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the second flow path forming member 22.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 20 can be suppressed. Furthermore, by providing double sealing members, the outflow of the cooling medium can be prevented, and the airtightness of the inside of the package 20 can be secured.
  • the housing 20 is formed of a metal containing aluminum as a main component, and the first flow path forming member 21, the second flow path forming member 22 and the flat member 23 are formed of a member having better corrosion resistance than aluminum. To be configured.
  • the semiconductor laser device 1 Is efficiently cooled by the cooling medium, and the temperature rise is suppressed.
  • first flow passage forming member 21, the second flow passage forming member 22 and the flat member 23 are formed of stainless steel or resin.
  • the first flow path forming member 21, the second flow path forming member 22 and the flat surface member 23 can be easily formed of a mold, die casting, casting such as lost wax, etc.
  • the processing cost can be significantly reduced.
  • the fifth seal member 34 for securing the airtightness of the inside of the package 20 is the third seal member 28 and the fourth seal.
  • the structure may be provided between the package 20 and the planar member 23 so as to surround the member 29 simultaneously. That is, the semiconductor laser device of the present invention is provided with the first seal member 26, the second seal member 27, the third seal member 28, and the fourth seal member 29, and the housing 20 and the heat sink A fifth seal member 34 surrounding the first seal member 26 and the second seal member 27 is provided between the two.
  • the first seal member 26 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the first flow path forming member 21.
  • the second seal member 27 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the second flow path forming member 22.
  • the third seal member 28 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the first flow path forming member 21.
  • the fourth seal member 29 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the second flow path forming member 22.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 20 can be suppressed. Furthermore, by providing double sealing members, the outflow of the cooling medium can be prevented, and the airtightness of the inside of the package 20 can be secured.
  • the fifth seal member 35 for ensuring the airtightness of the inside of the package 20 is the first seal member 26 and the second seal. It may be provided between the heat sink 2 and the package 20 so as to surround the member 27 simultaneously. That is, the semiconductor laser device of the present invention is provided with the first seal member 26, the second seal member 27, the third seal member 28, and the fourth seal member 29, and the case 20 and the plane are provided. A third seal member 28 and a fifth seal member 35 surrounding the fourth seal member 29 are provided between the members 23.
  • the first seal member 26 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the first flow path forming member 21.
  • the second seal member 27 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the second flow path forming member 22.
  • the third seal member 28 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the first flow path forming member 21.
  • the fourth seal member 29 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the second flow path forming member 22.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 20 can be suppressed. Furthermore, by providing double sealing members, the outflow of the cooling medium can be prevented, and the airtightness of the inside of the package 20 can be secured.
  • the first flow path forming member 21, the second flow path forming member 22 and the plane member 23 are made of a highly corrosion resistant member, and the package 20 is manufactured.
  • a structure using a highly conductive member is employed.
  • members of different materials suitable for each application are used in the required parts. As a result, it is inexpensive as a material, and mass production processing becomes easy. Therefore, the cost can be reduced because the cost and the reliability of the semiconductor laser module including the semiconductor laser device can be ensured and the cost can be reduced.
  • a cooling medium can be supplied to the cooling medium passage of the heat sink, and this can be effectively cooled, and as a result, the temperature rise inside the housing can be suppressed. Furthermore, by providing the sealing member in a double manner, the outflow of the cooling medium can be prevented, and the airtightness inside the package can be secured.
  • Third Embodiment 6 and 7 are partially cutaway perspective views showing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.
  • the first seal member 36 of the semiconductor laser device of the third embodiment is provided between the heat sink 2, the first flow path forming member 21 and the package 20, and the cooling medium is a package 20.
  • the inside of the package 20 is kept airtight while being prevented from flowing into the inside.
  • the second seal member 37 is provided between the heat sink 2, the second flow path forming member 22 and the package 20 to prevent the cooling medium from flowing out into the package 20 and the inside of the package 20. Maintain the air tightness of
  • the first seal member 36 is provided between the package 20, the heat sink 2 and the first flow path forming member 21, and the package 20, the heat sink 2 and the second flow path
  • a second seal member 37 is provided between the forming members 22.
  • the third seal member 28 is provided on the outer periphery of the joint portion of the flat member 23 and the first flow passage forming member 21, and the flat member 23 and the second flow passage forming member
  • the fourth seal member 29 is provided on the outer periphery of the joint portion 22, and the structure of the seal member for securing the airtightness of the package 20 is different from the second embodiment.
  • any one of the following seal members is required. That is, the fifth seal member 30 and the sixth seal member 31 shown in FIG. 2, the fifth seal member 32 and the sixth seal member 33 shown in FIG. 3, the fifth seal member 34 shown in FIG. A fifth sealing member 35 shown in 5 is required.
  • the first seal member 36 sets the heat sink 2, the package 20 and the first flow path forming member 21 between the heat sink 2 and the second seal member 37. Between the package 20 and the second flow path forming member 22 is sealed. That is, in the semiconductor laser device of the present invention, the first seal member 36 is provided between the housing 20, the heat sink 2 and the first flow path forming member 21, and the housing 20, the heat sink 2 and the second flow path forming A second seal member 37 is provided between the members 22.
  • the third seal member 28 is provided on the outer periphery of the joint between the planar member 23 and the first flow path forming member 21, and the planar member 23 and the second flow path forming member 22 are coupled
  • a fourth seal member 29 is provided on the outer periphery of the portion.
  • the third seal member 38 and the fourth seal member 39 for preventing the outflow of the cooling medium and ensuring the airtightness of the inside of the package 20 are planar members 23,
  • the structure may be provided between each of the package 20 and the first flow path forming member 21 or the second flow path forming member 22. That is, the semiconductor laser device of the present invention is provided with the first seal member 26 and the second seal member 27, and the third laser is formed between the housing 20, the flat member 23 and the first flow path forming member 21.
  • the seal member 38 is provided, and the fourth seal member 39 is provided between the housing 20, the flat member 23, and the second flow path forming member 22.
  • first seal member 26 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the first flow path forming member 21.
  • second seal member 27 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the second flow path forming member 22.
  • FIGS. 8, 9 and 10 are partially cutaway perspective views showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the semiconductor laser device according to the fourth embodiment shown in FIG. 8 includes a substantially box-shaped package 40, a first flow path forming member 41 provided in the package 40, and a second flow path provided in the package 40.
  • a forming member 42, a first seal member 43, a second seal member 44, a third seal member 45, and a fourth seal member 46 are provided.
  • the first seal member 43 is a seal member provided between the heat sink 2 and the first flow path forming member 41 for preventing the cooling medium from flowing out into the package 40.
  • the second seal member 44 is provided between the heat sink 2 and the second flow path forming member 42 and is a seal member for preventing the cooling medium from flowing out into the inside of the package 40.
  • the third seal member 45 is provided between the package 40 and the first flow path forming member 41, and is a seal member for keeping the inside of the package 40 airtight.
  • the fourth seal member 46 is provided between the package 40 and the second flow path forming member 42, and is a seal member for keeping the inside of the package 40 airtight.
  • the semiconductor laser device of the fourth embodiment is provided in a housing, for example, a package 40, and the heat sink 2 provided in the package 40 and having a cooling medium passage inside and directly or indirectly attached to the heat sink 2.
  • the laser emitting portion for example, the semiconductor laser device 1 is provided, and the wall surface of the package 40 is provided with a first through hole 16 and a second through hole 17.
  • a first flow path forming member 41 having a flow path for supplying a cooling medium to the heat sink 2 is provided inside the first through hole 16, and a heat sink is provided inside the second through hole 17.
  • a second flow path forming member 42 provided with a flow path for discharging the cooling medium from 2 is provided.
  • the corresponding first through hole 16 of the package 40 is provided in at least one of the first flow path forming member 41 and the second flow path forming member 42. Stepped parts 16a and 17a engaged with the part or the second through hole 17 are formed.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 40 can be suppressed. Further, by providing the step portions 16a and 17a and the seal member, the outflow of the cooling medium can be prevented as described later, and the airtightness of the inside of the housing 40 can be secured.
  • each of the flow path forming members 21 and 22 is prevented from being separated from the casing 20.
  • the flat member 23 to support is needed.
  • the flat member 23 also needs a seal structure for securing the airtightness inside the package 20.
  • the semiconductor laser device of the fourth embodiment at least one of the flow path forming members 41 and 42 is engaged with the corresponding through holes 16 and 17 of the package 40 as shown in FIG.
  • the step portions 41a and 42a are formed to extend outward.
  • the step portions 16a and 17a are formed in the through holes 16 and 17 so as to engage with the step portions 41a and 42a of the flow path forming members 41 and 42.
  • the step portions 41a and 42a are engaged with the step portions 16a and 17a without the flow path forming members 41 and 42 being separated from the through holes 16 and 17 of the package 40.
  • the sealing members 45 and 46 for securing the airtightness of the inside of the package 40 between the package 40 and the flow path forming members 41 and 42, respectively, the need for the flat member 23 is eliminated. Thereby, the semiconductor laser device can be manufactured at low cost.
  • the housing 40 is formed of a metal containing aluminum as a main component, and the first flow path forming member 41 and the second flow path forming member 42 are formed of a member having better corrosion resistance than aluminum. .
  • the semiconductor laser device 1 is efficiently cooled. It is cooled by the medium and the temperature rise is suppressed.
  • first flow path forming member 41 and the second flow path forming member 42 are formed of stainless steel or resin. With this configuration, the first flow path forming member 41 and the second flow path forming member 42 can be easily formed of a mold, a die cast, a casting such as a lost wax, etc. Can be significantly cheaper.
  • the sealing members 45 and 46 for securing the inside of the package 40 are heat sinks 2 around the flow path forming members 41 and 42 as the sealing members 47 and 48 of the semiconductor laser device shown in FIG. And the package 40 may be provided.
  • the first seal member 43 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the first flow path forming member 41, and the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the second flow path forming member 42 is A second seal member 44 is provided, a third seal member 47 is provided on the outer periphery of the first seal member 43, and a fourth seal member 48 is provided on the outer periphery of the second seal member 44.
  • the first seal member 43 and the second seal member 44 may be disposed between the housing 40 and the heat sink 2.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 40 can be suppressed. Furthermore, by providing the step portions 16a and 17a and the seal member, the flow of the cooling medium can be prevented, and the airtightness of the inside of the housing 40 can be secured. At the same time, it is not necessary to arrange the planar member 23, and the semiconductor laser device can be manufactured inexpensively.
  • the fifth seal member 49 for securing the airtightness of the inside of the package 40 is formed so as to surround the flow path forming members 41 and 42.
  • the structure may be provided between the heat sink 2 and the package 20.
  • the semiconductor laser device of the present invention is provided with the first seal member 43 and the second seal member 44, and the first seal member 43 and the second seal member are provided between the housing 40 and the heat sink 2.
  • a fifth seal member 49 surrounding the portion 44 is provided.
  • the first seal member 43 is provided on the outer periphery of the joint portion of the heat sink 2 and the first flow path forming member 41.
  • the second seal member 44 is provided on the outer periphery of the joint between the heat sink 2 and the second flow path forming member 42.
  • the cooling medium can be supplied to the cooling medium passage 2 a of the heat sink 2 and can be cooled effectively, and as a result, the temperature rise inside the housing 40 can be suppressed. Furthermore, by providing the step portions 16a and 17a and the seal member, the flow of the cooling medium can be prevented, and the airtightness of the inside of the housing 40 can be secured. At the same time, it is not necessary to arrange the planar member 23, and the semiconductor laser device can be manufactured inexpensively.
  • the flat member 23 provided to support the flow path forming members 41 and 42 and to ensure the airtightness inside the package 40 is disposed. There is no need, and the price can be reduced accordingly. Thus, the semiconductor laser device can be manufactured at lower cost.
  • FIG. 11 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the first seal member 50 is provided between the heat sink 2, the first flow path forming member 41 and the package 40.
  • the second seal member 51 is provided between the heat sink 2, the second flow path forming member 42 and the package 40.
  • the sealing members 50 and 51 prevent the cooling medium from flowing out into the package 40 and keep the inside of the package 40 airtight.
  • the semiconductor laser device of the fifth embodiment is different from that of the fourth embodiment in that the seal members 45 and 46, the seal members 47 and 48, or the seal member 49 used only for securing the airtightness of the package 40 are used. It is a point which did not require it.
  • the seal members 45 and 46, the seal members 47 and 48, or the seal member 49 are shown in FIG. It is necessary to be disposed at the predetermined position shown in FIG. 9 and FIG.
  • the first seal member 50 makes the heat sink 2
  • the second seal member 51 makes the heat sink 2
  • the package It is set as the structure which seals between 40 and the 2nd flow-path formation members 42, respectively.
  • the first seal member 50 is provided between the housing 40, the heat sink 2 and the first flow path forming member 41, and the housing 40, the heat sink 2 and the second flow path forming
  • the second seal member 51 is provided between the members 42.
  • the seal members 45 and 46, the seal members 47 and 48, or the seal member 49 used only to ensure the airtightness inside the package 40. There is no need for At the same time, the structure for holding the seal members 45 and 46, the seal members 47 and 48, or the seal member 49 is not necessary, and the cost can be reduced accordingly, so that the semiconductor device can be manufactured more inexpensively.
  • the cooling medium passage of the semiconductor laser device of the present invention is not limited to the direction shown in FIGS. 1 to 11, and a direction perpendicular to this direction may be used.
  • the passages may be orthogonal or intersecting.
  • it is effective to increase the cooling capacity of the semiconductor laser device and to increase the laser output power, if at least a part of the cooling medium passage is formed in the vicinity immediately below the laser emitting unit.
  • the semiconductor laser device of the present invention has a structure in which the cooling medium is directly flowed to the heat sink inside the housing to enhance the cooling capacity. Therefore, while being able to ensure reliability and quality, a higher power semiconductor laser device can be mounted. Therefore, it is useful for a laser device that uses semiconductor laser light directly for processing, a laser device that uses semiconductor laser light as excitation light, and the like.

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Abstract

本発明の半導体レーザ装置は、パッケージ（５）内部のヒートシンク（２）に直接冷却媒体を流し、かつパッケージ（５）内部の気密性を確保する構造としたものである。このため、半導体レーザ素子（１）およびパッケージ（５）内部の温度上昇を抑制でき、半導体レーザ装置の信頼性や品質を確保できるとともに、より高出力の半導体レーザ素子（１）を搭載することが可能となる。

Description

半導体レーザ装置
　本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に光ファイバと光学的に結合される半導体レーザ装置に関する。
　近年、電気入力に対するレーザ発振出力の変換効率の高さから半導体レーザ装置を固体レーザの励起光として、あるいは直接加工光源として利用するニーズが高まっている。
　また、半導体レーザ装置メーカからは、複数のエミッタ（発光部）を一次元状に配置した半導体レーザバーが商品化されている。これらのエミッタから出射されるレーザ光を、固体レーザの励起光あるいは加工用として使用しやすいように光ファイバに結合する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　図１２は従来の半導体レーザ装置を示している。半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１０１と、半導体レーザ素子１０１を冷却するヒートシンク１０２と、ヒートシンク１０２に対して電気的絶縁を図った上で固定設置された金属板１０３と、を備えている。
　また、金属ワイヤ１０４は、半導体レーザ素子１０１と金属板１０３にボンディングされ、半導体レーザ素子１０１と金属板１０３が、電気的に接続されている。電極板１０６は、略箱形のパッケージ１０５内部に電力を供給するためのものである。
　さらに、絶縁部材１０７は、パッケージ１０５と電極板１０６とを電気的に絶縁し、金属部材１０８は、金属板１０３と電極板１０６とを接続する。ロッドレンズ１０９は、半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光をコリメートし、レンズ固定台１１０は、ロッドレンズ１０９を保持する。
　また、ファイバアレイ１１１は、ロッドレンズ１０９によりコリメートされたレーザ光をパッケージ１０５の外に導光するための光ファイバを束ねたもので、光ファイバ１１２は、パッケージ１０５外部にレーザ光を導光するためのものである。
　さらに、蓋１１３は、パッケージ１０５を封止するためのもので、シール部材１１４は、パッケージ１０５と蓋１１３を気密封止する。また、シール材１１５は、パッケージ１０５と光ファイバ１１２を気密封止するためのものである。
　以上のように構成された半導体レーザモジュールについてその動作を説明する。
　電源装置から供給される電気入力は、パッケージ１０５からヒートシンク１０２を通り、半導体レーザ素子１０１のアノード側に、また、電極板１０６から金属部材１０８、金属板１０３、金属ワイヤ１０４を通り、半導体レーザ素子１０１のカソード側に供給される。このように電気入力が半導体レーザ素子１０１に印加されることにより、半導体レーザ素子１０１がレーザ光を出射する。
　出射されたレーザ光は、ロッドレンズ１０９によりコリメートされた後に、ファイバアレイ１１１に入射する。そして、レーザ光は、光ファイバ１１２を通してパッケージ１０５の外に導光され、固体レーザの励起光や直接加工光源として利用される。
　ところで、半導体レーザ素子１０１に電力が供給されると、光電変換されてレーザ発振するとともに、一部の電力は半導体レーザ素子１０１の抵抗成分で消費されて発熱する。また、レーザ光やその散乱光の一部が吸収されることにより、パッケージ１０５内部は加熱される。
　そこで、パッケージ１０５の底面を、冷却媒体あるいはペルチェ素子等により冷却する。これにより、ヒートシンク１０２、半導体レーザ素子１０１およびパッケージ１０５内部を冷却し、上述の発熱による温度上昇を防止することが試みられている。
　しかしながら、従来の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子１０１が高出力化するに伴い、大きい電気入力が必要となり発熱量も増大する。これにより、半導体レーザモジュールの冷却能力が不足し、半導体レーザ素子１０１のケース温度が上昇する。その結果、温度上昇による半導体レーザ素子１０１の信頼性の低下、またはパッケージ１０５内部の温度上昇に伴うロッドレンズ１０９の位置変動によるビーム品質の劣化等が生じるという課題を有していた。
特開平５－９３８２８号公報
　本発明は、半導体レーザモジュールの冷却能力を増大させて半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置を提供する。
　本発明の半導体レーザ装置は、筐体と、上記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、上記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、上記筐体の壁面には、上記筐体の外から上記ヒートシンクの上記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第１の貫通孔と、上記ヒートシンクの上記冷却媒体通路から上記筐体の外に冷却媒体を排出するための第２の貫通孔と、を設け、上記筐体内における上記第１の貫通孔の外周には、第１のシール部材を、上記第２の貫通孔の外周には、第２のシール部材を、それぞれ配置した構成からなる。
　この構成により、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
　また、本発明の半導体レーザ装置は、筐体と、筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、筐体を構成する一つの壁面外に設けた平面部材とを備え、平面部材に対向する筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、第１の貫通孔の内側には、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、第２の貫通孔の内側には、ヒートシンクの冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、平面部材の第１の流路形成部材に対応する位置には、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第３の貫通孔を設け、平面部材の第２の流路形成部材に対応する位置には、ヒートシンクの冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための第４の貫通孔を設けた構成としてもよい。
　この構成により、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
　また、本発明の半導体レーザ装置は、筐体と、筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、第１の貫通孔の内側に、ヒートシンクに冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、第２の貫通孔の内側に、ヒートシンクから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、第１の流路形成部材および第２の流路形成部材のうちの少なくとも一方には、それに対応する筐体の第１の貫通孔部分または第２の貫通孔部分に係合する段差部を形成した構成からなる。
　この構成により、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図７は、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図９は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図１１は、本発明の実施の形態５にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。 図１２は、従来の半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図１に示すように、本実施の形態１の半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子１を冷却するヒートシンク２と、ヒートシンク２上に電気的絶縁状態で固定設置された金属板３と、を備えている。なお、本実施の形態１では、半導体レーザ素子１をヒートシンク２の上面に直接取り付けているが、この両者間に導電性と、熱伝導性を兼ね備えた板を介在させ、半導体レーザ素子１をヒートシンク２の上面に間接的に取り付けても良い。また、金属ワイヤ４は、半導体レーザ素子１と金属板３にボンディングされている。さらに、筐体の一例として用いた略箱形のパッケージ５は、底面と、外周側面を有し、上面は開口状態となっている。
　また、本実施の形態１の半導体レーザ装置は、パッケージ５内部に電力を供給するための電極板６と、パッケージ５と電極板６を電気的に絶縁するための絶縁部材７と、金属板３と電極板６とを接続する金属部材８と、を備えている。さらに、半導体レーザ装置は、ロッドレンズ９と、レンズ固定台１０と、ファイバアレイ１１と、光ファイバ１２と、を備えている。ここで、ロッドレンズ９は、半導体レーザ素子１から出射されたレーザ光をコリメートする。レンズ固定台１０は、ロッドレンズ９を保持する。ファイバアレイ１１は、ロッドレンズ９によりコリメートされたレーザ光をパッケージ５の外に導光するために光ファイバを束ねて形成したものである。光ファイバ１２は、パッケージ５外部にレーザ光を導光するためのもので、半導体レーザ装置の出力部である。また、蓋１３は、パッケージ５の上面開口部を封止し、シール部材１４はパッケージ５と蓋１３間を気密封止する。
　すなわち、パッケージ５の上面開口部外周縁にシール部材１４を装着し、その状態でシール部材１４の上面を押しつぶしながら、パッケージ５の上面開口部に蓋１３を装着すれば、パッケージ５と蓋１３により構成された筐体内の気密が図れるものである。
　次に、シール部材１５は、パッケージ５と光ファイバ１２を気密封止するためのもので、これもパッケージ５内の気密保持を図るものである。第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７は、パッケージ５の底面を上下方向に貫通して形成されている。
　すなわち、ヒートシンク２内には、冷却媒体通路２ａが設けられており、前記第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７はこの冷却媒体通路２ａに連結され、前記第１の貫通孔１６から流入した冷却媒体は、冷却媒体通路２ａを通過後、第２の貫通孔１７からパッケージ５外へと流出するようになっている。
　また、第１のシール部材１８は、冷却媒体がパッケージ５内部に流出するのを防止するために設けたものである。この第１のシール部材１８は、パッケージ５の底面上で、第１の貫通孔１６の外周部分、すなわちヒートシンク２と第１の貫通孔１６との結合部外周に設けられ、ヒートシンク２により、パッケージ５側へと押し付けられている。
　同様に第２のシール部材１９も、冷却媒体がパッケージ５内部に流出するのを防止するために設けたものである。この第２のシール部材１９は、パッケージ５の底面上で、第２の貫通孔１７の外周部分、つまりヒートシンク２と第２の貫通孔１７との結合部外周に設けられ、ヒートシンク２により、パッケージ５側へと押し付けられている。
　以上のように構成された半導体レーザ装置を含む半導体レーザモジュールについて、その動作を説明する。
　電源装置の供給する電気入力は、半導体レーザ装置のパッケージ５からヒートシンク２を通り、半導体レーザ素子１のアノード側をプラス側として、電極板６から金属部材８、金属板３および金属ワイヤ４を通り、半導体レーザ素子１のカソード側をマイナス側として供給される。これにより、半導体レーザ素子１に電流が流れ、この電流が光に変換されてレーザ光が出射される。
　出射されたレーザ光は、ロッドレンズ９によりコリメートされて効率よくファイバアレイ１１に入射し、光ファイバ１２を通してパッケージ５の外に導光され、半導体レーザモジュールの出力光として固体レーザの励起光や直接加工光源として利用される。
　ところで、半導体レーザ素子１に電力が供給されると、その電力が光電変換されてレーザ発振するとともに、半導体レーザ素子１の抵抗成分により、その一部の電力が消費されて、半導体レーザ素子１自体の発熱も発生する。半導体レーザ素子１は温度が上昇するほど、内部に流れる電流を効率よく光電変換される領域に閉じ込められなくなるのでレーザ発振効率が低下する。また、温度が上昇すると、同一の光出力を得るのに必要な電力も増加し、半導体レーザ素子１が劣化していく割合も増えるので、寿命が短くなったりする。
　したがって、半導体レーザ素子１を高出力化すると、それにともない電気入力も増大するため発熱量は増大することになる。
　そこで、本実施の形態１の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子１を冷却するヒートシンク２の冷却能力を高めて、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制する構成としたものである。すなわち、パッケージ５に設けられた、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７とを通して、半導体レーザ素子１に近い部分に形成された、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａ内に直接冷却媒体を流すことにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制する構成としたものである。
　これにより、ヒートシンク２の冷却能力が向上し、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制することができるので、信頼性や品質が確保され、かつ、より高出力な半導体レーザ装置を実現することができる。
　すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体５と、筐体５内に設けられ、内部に冷却媒体通路２ａを有するヒートシンク２と、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部１と、を備えている。そして、半導体レーザ装置の筐体５の壁面には、第１の貫通孔１６と、第２の貫通孔１７と、を設け、筐体５内における第１の貫通孔１６の外周には、第１のシール部材１８を、第２の貫通孔１７の外周には、第２のシール部材１９を、それぞれ配置している。ここで、第１の貫通孔１６は、筐体５の外からヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給する。第２の貫通孔１７は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから筐体５の外に冷却媒体を排出する。また、レーザ出射部１は、半導体レーザ素子１を含んでいる。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体５内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子１を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
　（実施の形態２）
　図２から図５は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図２に示すように、筐体、例えば略箱形のパッケージ２０には、第１の流路形成部材２１および第２の流路形成部材２２がそれぞれ設けられている。また、平面部材２３は、パッケージ２０の底面側に設けられ、第３の貫通孔２４および第４の貫通孔２５が、それぞれ第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７に対応した位置に設けられている。第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１との間に設けられ、第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７を流れる冷却媒体がパッケージ２０内部に流出するのを防止している。同様に、第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２との間に設けられ、冷却媒体がパッケージ２０内部に流出するのを防止している。第３のシール部材２８は、第１の流路形成部材２１と第３の貫通孔２４との間に設けられ、冷却媒体のパッケージ外部への流出を防止している。第４のシール部材２９は、第２の流路形成部材２２と第４の貫通孔２５との間に設けられ、冷却媒体のパッケージ外部への流出を防止している。
　また、第５のシール部材３０は、パッケージ２０と平面部材２３との間の第３のシール部材２８の外周に設けられ、パッケージ２０内部の気密性を保っている。第６のシール部材３１は、パッケージ２０と平面部材２３との間の第４のシール部材２９の外周に設けられ、パッケージ２０内部の気密性を保っている。
　すなわち、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０と、ヒートシンク２と、レーザ出射部１である半導体レーザ素子１と、平面部材２３と、を備えている。ここで、ヒートシンク２は、パッケージ２０内に設けられ、内部に冷却媒体通路２ａを有する。半導体レーザ素子１は、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられ、平面部材２３は、パッケージ２０を構成する底面外に設けられている。
　また、平面部材２３に対向するパッケージ２０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７が、設けられている。第１の貫通孔１６の内側には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための流路を備えた円筒状の第１の流路形成部材２１が設けられている。第２の貫通孔１７の内側には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材２２が設けられている。
　さらに、平面部材２３の第１の流路形成部材２１に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための第３の貫通孔２４が設けられている。また、平面部材２３の第２の流路形成部材２２に対応する位置には、同様にヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための第４の貫通孔２５が設けられている。
　すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体２０と、筐体２０内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンク２と、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部１と、筐体２０を構成する一つの壁面外に設けた平面部材２３とを備えている。
　そして、平面部材２３に対向する筐体２０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７を設けている。第１の貫通孔１６の内側には、第１の流路形成部材２１を設けている。第２の貫通孔１７の内側には、第２の流路形成部材２２を設けている。ここで、第１の流路形成部材２１は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための流路を備えている。第２の流路形成部材２２は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を排出するための流路を備えている。
　また、平面部材２３の第１の流路形成部材２１に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための第３の貫通孔２４を設けている。平面部材２３の第２の流路形成部材２２に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための第４の貫通孔２５を設けている。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子１を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
　以下、本実施の形態２の半導体レーザ装置の特徴点について、実施の形態１の半導体レーザ装置と比較して説明する。
　図１で示した実施の形態１に示すような構成を用いる場合、ヒートシンク２に冷却媒体を供給するために、パッケージ５における第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７に冷却媒体が流される。それと同時に半導体レーザ素子１のアノード側に電力を供給するために、パッケージ５の材料には耐食性、導電性ともに優れている銅あるいは銅合金に金メッキを施したものが一般的に使用される。
　しかし、銅は材料としても高価であり、かつ安価に量産加工することが難しい上、金メッキを施すと更にコストが上昇する。
　そこで、本実施の形態２の半導体レーザ装置では、冷却媒体が流れる第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３には、耐食性は高いが導電性が低い部材、例えばステンレスや樹脂部材が使用される。一方、冷却媒体が接触しないパッケージ２０には、耐食性は低いが導電性が高い部材、例えばアルミニウム合金が使用される。
　また、ステンレス、樹脂、アルミニウム合金は、容易に金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。また、シール部材２６、２７、２８、２９により冷却媒体の流出を防止し、シール部材３０、３１によりパッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
　なお、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのシール部材３０、３１が、図３に示すシール部材３２、３３のように、ヒートシンク２とパッケージ２０との間に設けられる構造であってもよい。すなわち、シール部材２７、２８の外周にシール部材３０、３１が設けられるようにしても良い。
　すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０と平面部材２３の間の第３のシール部材２８の外周に第５のシール部材３０を設け、筐体２０と平面部材２３の間の第４のシール部材２９の外周に第６のシール部材３１を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
　また、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０とヒートシンク２の間の第１のシール部材２６の外周に第５のシール部材３２を設け、筐体２０とヒートシンク２の間の第２のシール部材２７の外周に第６のシール部材３３を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
　また、筐体２０はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する構成としている。
　この構成により、冷却媒体が流入または流出する通路を形成している第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３が腐食することがないので、半導体レーザ素子１が効率よく冷却媒体で冷却され、温度上昇が抑制される。
　また、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３は、ステンレスまたは樹脂で形成する構成としている。
　この構成により、容易に第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３を金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。
　また、図４に示すように、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０内部の気密性を確保するための第５のシール部材３４が、第３のシール部材２８および第４のシール部材２９を同時に囲むようにパッケージ２０と平面部材２３との間に設けられる構造としても良い。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０とヒートシンク２の間に第１のシール部材２６および第２のシール部材２７を囲む第５のシール部材３４を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
　さらに、図５に示すように、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０内部の気密性を確保するための第５のシール部材３５が、第１のシール部材２６および第２のシール部材２７を同時に囲むようにヒートシンク２とパッケージ２０との間に設ける構造としても良い。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０と平面部材２３の間に第３のシール部材２８および前記第４のシール部材２９を囲む第５のシール部材３５を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
　以上のように、本実施の形態２の半導体レーザ装置によれば、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３を耐食性の高い部材を用い、パッケージ２０を導電性の高い部材を用いる構成にする。この構成により、それぞれの用途に適した異なる材質の部材を必要とされる部分に用いる。これにより、材料としても安価で、量産加工が簡便となる。そのため、その分低価格化できるため、半導体レーザ装置を含む半導体レーザモジュールの信頼性や品質を確保し、かつコストを安くすることができる。
　また、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ内部の気密性を確保することができる。
　（実施の形態３）
　図６、図７は、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図６に示すように、本実施の形態３の半導体レーザ装置の第１のシール部材３６は、ヒートシンク２、第１の流路形成部材２１およびパッケージ２０の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ２０内部に流出することを防止するとともにパッケージ２０内部の気密性を保っている。また、同様に、第２のシール部材３７は、ヒートシンク２、第２の流路形成部材２２およびパッケージ２０の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ２０内部に流出することを防止するとともにパッケージ２０内部の気密性を保っている。
　すなわち、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、パッケージ２０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材２１の間に第１のシール部材３６を設け、パッケージ２０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材２２の間に第２のシール部材３７を設けている。そして、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に第３のシール部材２８を設け、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に第４のシール部材２９を設けたものであり、実施の形態２とは、パッケージ２０の気密性を確保するシール部材の構造が異なる。
　具体的には、実施の形態２に示すような半導体レーザ装置の構成を用いる場合、パッケージ２０内部の気密性を確保するためには、下記のいずれかのシール部材が必要である。すなわち、図２に示す第５のシール部材３０および第６のシール部材３１、図３に示す第５のシール部材３２および第６のシール部材３３、図４に示す第５のシール部材３４、図５に示す第５のシール部材３５が必要である。
　そこで、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、第１のシール部材３６によりヒートシンク２、パッケージ２０および第１の流路形成部材２１の間を、並びに、第２のシール部材３７によりヒートシンク２、パッケージ２０および第２の流路形成部材２２の間をそれぞれ封止する構成としたものである。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体２０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材２１の間に第１のシール部材３６を設け、筐体２０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材２２の間に第２のシール部材３７を設けている。そして、本発明の半導体レーザ装置は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に第３のシール部材２８を設け、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に第４のシール部材２９を設けた構成としている。
　この構成により、少ないシール部材３６、３７で冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせることができる。
　なお、図７に示す半導体レーザ装置のように、冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性を確保するための第３のシール部材３８および第４のシール部材３９を、平面部材２３、パッケージ２０および第１の流路形成部材２１または第２の流路形成部材２２のそれぞれの間に設ける構造であってもよい。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、を設け、筐体２０、平面部材２３および第１の流路形成部材２１の間に第３のシール部材３８を設け、筐体２０、平面部材２３および第２の流路形成部材２２の間に第４のシール部材３９を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
　この構成により、少ないシール部材３８、３９で冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせることができる。
　以上のように、本実施の形態３の半導体レーザ装置を使用すれば、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのみに使用されているシール部材３０、３１、シール部材３２、３３、または、シール部材３４、３５の使用をする必要がなくなる。それとともに、シール部材３０、３１、シール部材３２、３３、または、シール部材３４、３５を保持する構造も必要としないため、その分低価格化できるため、半導体レーザ装置をより安価に作成することができる。
　（実施の形態４）
　図８、図９、図１０は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図８に示す本実施の形態４の半導体レーザ装置は、略箱形のパッケージ４０と、パッケージ４０に設けられた第１の流路形成部材４１と、パッケージ４０に設けられた第２の流路形成部材４２と、第１のシール部材４３と、第２のシール部材４４と、第３のシール部材と４５、第４のシール部材４６と、を備えている。ここで、第１のシール部材４３は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ４０内部に流出させないためのシール部材である。第２のシール部材４４は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の間に設けられ、冷却媒体を前記パッケージ４０内部に流出させないためのシール部材である。また、第３のシール部材４５は、パッケージ４０と第１の流路形成部材４１の間に設けられ、パッケージ４０内部の気密性を保つためのシール部材である。第４のシール部材４６は、パッケージ４０と第２の流路形成部材４２の間に設けられ、パッケージ４０内部の気密性を保つためのシール部材である。
　すなわち、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、筐体、例えばパッケージ４０と、パッケージ４０内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンク２と、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部、例えば半導体レーザ素子１と、を備え、パッケージ４０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７を設けている。第１の貫通孔１６の内側には、ヒートシンク２に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材４１が設けられ、第２の貫通孔１７の内側には、ヒートシンク２から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材４２が設けられている。そして、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２のうちの少なくとも一方には、それに対応するパッケージ４０の第１の貫通孔１６部分または第２の貫通孔１７部分に係合する段差部１６ａ、１７ａを形成した構成としている。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、後述するように冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。
　以下に本実施の形態４の半導体レーザ装置の特徴点について具体的に説明する。半導体レーザ装置において、実施の形態２、３に示すような円筒状の流路形成部材２１、２２を用いると、筐体２０からの流路形成部材２１、２２の離脱防止のために、それぞれを支える平面部材２３が必要になる。それと共に、平面部材２３において、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのシール構造も必要となる。
　そこで、本実施の形態４の半導体レーザ装置においては、流路形成部材４１、４２の少なくとも一方には、それに対応するパッケージ４０の貫通孔１６、１７の部分に係合する、図８に示すような外広がりの段差部４１ａ、４２ａを形成した。勿論、貫通孔１６、１７部分にも、流路形成部材４１、４２の段差部４１ａ、４２ａが係合する外広がりの段差部１６ａ、１７ａを形成した。これにより、流路形成部材４１、４２がパッケージ４０の貫通孔１６、１７から離脱することなく、その段差部４１ａ、４２ａが、段差部１６ａ、１７ａに係号する。
　また、パッケージ４０と流路形成部材４１、４２、それぞれの間にパッケージ４０内部の気密性を確保するためのシール部材４５、４６を設けることで、平面部材２３の必要がなくなる。これにより、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
　また、筐体４０はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、第１の流路形成部材４１と第２の流路形成部材４２は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する構成としている。
　この構成により、冷却媒体が流入または流出する通路を形成している第１の流路形成部材４１、第２の流路形成部材４２が腐食することがないので、半導体レーザ素子１が効率よく冷却媒体で冷却され、温度上昇が抑制される。
　また、第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２は、ステンレスまたは樹脂で形成する構成としている。この構成により、容易に第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２を金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。
　なお、パッケージ４０内部の気密性を確保するためのシール部材４５、４６を、図９に示す半導体レーザ装置のシール部材４７、４８のように、それぞれ流路形成部材４１、４２の周りのヒートシンク２とパッケージ４０の間に設ける構造であってもよい。
　本発明の半導体レーザ装置は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の結合部外周に第１のシール部材４３を設け、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の結合部外周に第２のシール部材４４を設け、第１のシール部材４３の外周に第３のシール部材４７を設け、第２のシール部材４４の外周に第４のシール部材４８を設けた構成としている。なお、第１のシール部材４３および第２のシール部材４４は、筐体４０とヒートシンク２の間に配置されていてもよい。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。それと共に、平面部材２３を配置する必要がなくなり、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
　なお、図１０に示すように、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、パッケージ４０内部の気密性を確保するための第５のシール部材４９を、流路形成部材４１、４２を囲むように、ヒートシンク２とパッケージ２０の間に設ける構造であってもよい。
　すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材４３と、第２のシール部材４４と、を設け、筐体４０とヒートシンク２の間に第１のシール部材４３および第２のシール部材４４を囲む第５のシール部材４９を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材４３は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材４４は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の結合部外周に設けられている。
　この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。それと共に、平面部材２３を配置する必要がなくなり、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
　以上のように、本実施の形態４の半導体レーザ装置によれば、流路形成部材４１、４２を支えるとともに、パッケージ４０内部の気密性を確保するために備えられている平面部材２３を配置する必要がなく、その分低価格化できる。これにより、半導体レーザ装置をより安価に作成することができる。
　（実施の形態５）
　図１１は、本発明の実施の形態５にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図１１に示す半導体レーザ装置において、第１のシール部材５０は、ヒートシンク２、第１の流路形成部材４１およびパッケージ４０の間に設けられている。第２のシール部材５１は、ヒートシンク２、第２の流路形成部材４２およびパッケージ４０の間に設けられている。そして、シール部材５０、５１は、冷却媒体をパッケージ４０内部に流出することを防止するとともにパッケージ４０内部の気密性を保っている。
　本実施の形態５の半導体レーザ装置が実施の形態４と異なるのは、パッケージ４０の気密性を確保するためのみに使用していたシール部材４５、４６、シール部材４７、４８またはシール部材４９を必要としない構成とした点である。
　実施の形態４に示すような半導体レーザ装置の構成を用いる場合、パッケージ４０内部の気密性を確保するためにはシール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９が、図８、図９、図１０に示す所定の位置に配置されることが必要である。
　そこで、本実施の形態５の半導体レーザ装置は、第１のシール部材５０によりヒートシンク２、パッケージ４０および第１の流路形成部材４１の間を、並びに第２のシール部材５１によりヒートシンク２、パッケージ４０および第２の流路形成部材４２の間をそれぞれ封止する構成としている。
　すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体４０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材４１の間に第１のシール部材５０を設け、筐体４０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材４２の間に第２のシール部材５１を設けた構成としている。
　この構成により、第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７にそれぞれ１つのシール部材５０、５１を配置することにより、冷却媒体の流出の防止とパッケージ４０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせたものである。
　以上のように、本実施の形態５の半導体レーザ装置によれば、パッケージ４０内部の気密性を確保するためのみに使用されているシール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９の必要がなくなる。それとともに、シール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９を保持する構造も必要ないため、その分低価格化できるため、半導体装置をより安価に作成することができる。
　なお、実施の形態１から５において、本発明の半導体レーザ装置の冷却媒体通路は、図１から図１１に示した方向に限るわけではなく、この方向に垂直な方向でもよく、複数の冷却媒体通路が直交または交差していてもよい。また、この冷却媒体通路は、少なくともその一部がレーザ発行部の直下近傍に形成された方が半導体レーザ装置の冷却能力を高め、レーザ出力の高出力化を図るのに効果的である。
　本発明の半導体レーザ装置は、筐体内部のヒートシンクに直接冷却媒体を流し冷却能力を高める構造を備えている。そのため、信頼性や品質を確保できるとともに、より高出力の半導体レーザ素子を搭載することができる。したがって、半導体レーザ光を直接加工に使用するレーザ装置や半導体レーザ光を励起光とするレーザ装置などに有用である。
　１　　半導体レーザ素子（レーザ出射部）
　２　　ヒートシンク
　２ａ　　冷却媒体通路
　３　　金属板
　４　　金属ワイヤ
　５，２０，４０　　パッケージ（筐体）
　６　　電極板
　７　　絶縁部材
　８　　金属部材
　９　　ロッドレンズ
　１０　　レンズ固定台
　１１　　ファイバアレイ
　１２　　光ファイバ
　１３　　蓋
　１４，１５　　シール部材
　１６　　第１の貫通孔
　１６ａ，１７ａ，４１ａ，４２ａ　　段差部
　１７　　第２の貫通孔
　１８，２６，３６，４３，５０　　第１のシール部材
　１９，２７，３７，４４，５１　　第２のシール部材
　２１，４１　　第１の流路形成部材
　２２，４２　　第２の流路形成部材
　２３　　平面部材
　２４　　第３の貫通孔
　２５　　第４の貫通孔
　２８，３８，４５，４７　　第３のシール部材
　２９，３９，４６，４８　　第４のシール部材
　３０，３２，３４，３５，４９　　第５のシール部材
　３１，３３　　第６のシール部材

Claims (17)

  1. 筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、
    前記筐体の壁面には、前記筐体の外から前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第１の貫通孔と、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から前記筐体の外に冷却媒体を排出するための第２の貫通孔と、を設け、前記筐体内における前記第１の貫通孔の外周には、第１のシール部材を、前記第２の貫通孔の外周には、第２のシール部材を、それぞれ配置した半導体レーザ装置。
  2. 筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、前記筐体を構成する一つの壁面外に設けた平面部材とを備え、
    前記平面部材に対向する前記筐体の前記壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、前記第１の貫通孔の内側には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、前記第２の貫通孔の内側には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、前記平面部材の前記第１の流路形成部材に対応する位置には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第３の貫通孔を設け、前記平面部材の前記第２の流路形成部材に対応する位置には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための第４の貫通孔を設けた半導体レーザ装置。
  3. 前記筐体はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、前記第１の流路形成部材、前記第２の流路形成部材および前記平面部材は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する請求項２に記載の半導体レーザ装置。
  4. 前記第１の流路形成部材、前記第２の流路形成部材および前記平面部材は、ステンレスまたは樹脂で形成する請求項３に記載の半導体レーザ装置。
  5. 前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間の前記第３のシール部材の外周に第５のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間の前記第４のシール部材の外周に第６のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  6. 前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第１のシール部材の外周に第５のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第２のシール部材の外周に第６のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  7. 前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間に前記第１のシール部材および前記第２のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  8. 前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間に前記第３のシール部材および前記第４のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  9. 前記筐体、前記ヒートシンクおよび第１の流路形成部材の間に第１のシール部材を設け、前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第２の流路形成部材の間に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  10. 前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体、前記平面部材および前記第１の流路形成部材の間に第３のシール部材を設け、前記筐体、前記平面部材および前記第２の流路形成部材の間に第４のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  11. 筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、
    前記筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、前記第１の貫通孔の内側に、前記ヒートシンクに冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、前記第２の貫通孔の内側に、前記ヒートシンクから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、前記第１の流路形成部材および前記第２の流路形成部材のうちの少なくとも一方には、それに対応する前記筐体の前記第１の貫通孔部分または前記第２の貫通孔部分に係合する段差部を形成した半導体レーザ装置。
  12. 前記筐体は、アルミニウムを主成分とする金属で形成し、前記第１の流路形成部材と前記第２の流路形成部材は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材からなる請求項１１記載の半導体レーザ装置。
  13. 前記第１の流路形成部材および前記第２の流路形成部材は、ステンレスまたは樹脂からなる請求項１２記載の半導体レーザ装置。
  14. 前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記第１のシール部材の外周に第３のシール部材を設け、前記第２のシール部材外周に第４のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  15. 前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第１のシール部材の外周に第３のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第２のシール部材の外周に第４のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  16. 前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間に前記第１のシール部材および前記第２のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
  17. 前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第１の流路形成部材の間に第１のシール部材を設け、前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第２の流路形成部材の間に第２のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
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