JP2008311556A - 半導体レーザ装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高出力化することの可能な半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】基板１０上に互いに並列配置された複数のリッジ部１３を有する半導体レーザアレイ１０と、ヒートシンク２０と、半導体レーザアレイ１０とヒートシンク２０との間に設けられた半田層３０および応力緩和層３１とを備える。ヒートシンク２０は、リッジ部１３の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する。応力緩和層３１は、リッジ部１３の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有し、かつ半導体レーザアレイ１０との対向領域の一部に配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は複数の帯状導波路を並列に配列してなる半導体レーザアレイを備えた半導体レーザ装置およびその半導体レーザ装置を内蔵する表示装置に関する。

帯状導波路の幅、すなわちストライプ幅を広げた、いわゆるブロードエリア型の半導体レーザは、小型・高信頼性で低コストの高出力レーザ光源として、ディスプレイ，印刷機器，光ディスク初期化装置、材料の加工または医療などさまざまな分野に利用されている。一般に、ブロードエリア型と呼ばれる半導体レーザでは、ストライプ幅が少なくとも５μｍ以上で、そのほとんどは１０μｍ以上、最大で数百μｍ程度となっている。

特に、プロジェクションディスプレイなどの分野においては、高出力のレーザ光を１次元配列して射出することが要求されている。そのため、例えば、複数の帯状導波路を１次元配列して半導体レーザアレイを構成し、各帯状導波路に対応して射出される複数のレーザ光を照明レンズなどで平行光化することが有効である。

ところで、このようなブロードエリア型の半導体レーザアレイでは、各帯状導波路を近づけ過ぎると、互いに干渉し合ってＮＦＰ（Near Field Pattern）が不均一となったり、蓄熱によってエネルギー変換効率や、光出力、寿命が低下するなどレーザ特性に悪影響が生じることが知られている。そのため、通常、各導波路は十分な間隔を開けて、帯状導波路の形成されていない領域の幅が帯状導波路の幅よりも広くなるように配置されている。

また、半導体レーザアレイがエネルギー変換効率の低い材料からなる場合には、各導波路の間隔を開けただけでは、半導体レーザアレイの熱を十分に放散させることができないので、放熱性の良いヒートシンクを、サブマウントを介して半導体レーザアレイの下に配置することが一般的に行われている（特許文献１，２）。

特開平０１-１８１４９０号公報 特開平０８-２２８０４４号公報

しかし、サブマウントに一般的に用いられるＡｌＮ（窒化アルミニウム）の熱伝導率は２３０Ｗ／ｍＫであり、ヒートシンクに一般的に用いられるＣｕ（銅）の熱伝導率（３９０Ｗ／ｍＫ）よりも大幅に小さい。このため、半導体レーザアレイに大きな電流を流すと、熱飽和が生じ易く、サブマウントが半導体レーザアレイの高出力化を妨げる要因となっている。

そこで、サブマウントを用いずに半導体レーザアレイを直接ヒートシンクに接合することが考えられる。しかし、この方法では、半導体レーザアレイとヒートシンクとが半田層を介して接合されるので、半導体レーザアレイ（例えば６ｐｐｍ／Ｋ）とヒートシンク（例えば１７ｐｐｍ／Ｋ）との熱膨張係数の違いによって、圧縮歪が半導体レーザアレイに印加されてしまい、レーザ特性や信頼性に悪影響を及ぼす。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高出力化することの可能な半導体レーザ装置を提供することにある。

本発明の半導体レーザ装置は、基板上に互いに並列配置された複数の帯状導波路を有する半導体レーザアレイと、ヒートシンクと、半導体レーザアレイとヒートシンクとの間に設けられた半田層および応力緩和層とを備えたものである。ここで、ヒートシンクは、帯状導波路の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有している。応力緩和層は、帯状導波路の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有し、かつ半導体レーザアレイとの対向領域の一部に配置されている。本発明の表示装置は、上記半導体レーザ装置を備えたものである。

本発明の半導体レーザ装置および表示装置では、帯状導波路の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有する応力緩和層が半導体レーザアレイとの対向領域の一部に配置されている。これにより、半導体レーザアレイがヒートシンクから圧縮歪を受ける一方で、半導体レーザアレイが応力緩和層から延伸歪を受けるので、ヒートシンクから受ける圧縮歪が応力緩和層から受ける延伸歪によって減殺され、半導体レーザアレイ全体にかかる応力が緩和される。

本発明の半導体レーザ装置および表示装置によれば、ヒートシンクから受ける圧縮歪が応力緩和層から受ける延伸歪によって減殺され、半導体レーザアレイ全体にかかる応力が緩和されるようにしたので、サブマウントを用いずに半導体レーザアレイをヒートシンクに接合することが可能となる。これにより、放熱性が向上するので、半導体レーザアレイを高出力化することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置１の概略構成を表すものである。図２は、図１の半導体レーザアレイ１０の一部を拡大して表したものである。図３は、図１の半導体レーザ装置１のうち半導体レーザアレイ１０近傍の上面を拡大して表したものである。図４は、図３の半導体レーザ装置１をＡ−Ａ矢視方向で切断したときの断面構成を表すものである。なお、図１〜図４は、模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。

この半導体レーザ装置１は、半導体レーザアレイ１０と、ヒートシンク２０とを備えたものである。半導体レーザアレイ１０とヒートシンク２０との間には、半田層３０が挿入されており、半田層３０により半導体レーザアレイ１０とヒートシンク２０とが互いに接合されている（図１、図４参照）。

半導体レーザアレイ１０は、図２に示したように、基板１１上に、互いに並列配置された複数のリッジ部１３（帯状導波路）を有する半導体層１２を備えたものであり、いわゆる端面発光型のレーザである。

基板１１は例えばｎ型ＧａＡｓからなり、半導体層１２は例えばＡｌＧａＩｎＰ系の半導体からなる。従って、半導体レーザアレイ１０は各発光スポット１２Ａから赤色のレーザ光を射出することが可能である。なお、上記ｎ型ＧａＡｓ（さらには以下の述べるｎ型クラッド層およびｎ型ガイド層）に含まれるｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。

半導体層１２は、例えば、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層（いずれも図示せず）を基板１１側からこの順に積層して形成されている。また、ｐ型コンタクト層およびｐ型クラッド層の一部には、レーザ光の射出方向（軸方向、ｙ軸方向）に延在するストライプ状のリッジ部（突条部）１３が形成されている。ここで、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層に含まれるｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。

ここで、ｎ型クラッド層は例えばｎ型ＡｌＩｎＰからなり、ｎ型ガイド層は例えばｎ型ＡｌＩｎＰからなる。活性層は、例えばアンドープのＧａＩｎＰからなる。この活性層のうちリッジ部１３に対向する領域が発光領域１２Ｂ（図４参照）となる。この発光領域１２Ｂは、対向するリッジ部１３の底部（ｐ型クラッド層の部分）と同等の大きさのストライプ幅を有しており、リッジ部１３で狭窄された電流が注入される電流注入領域に対応している。また、発光領域１２Ｂの両端は、発光領域１２Ｂのうち各リッジ部１３の延在方向において互いに対向する一対のへき開面１６に露出しており、この露出部分が発光スポット１２Ａとなる（図２参照）。ｐ型ガイド層は例えばｐ型ＡｌＩｎＰからなり、ｐ型クラッド層１５は例えばｐ型ＡｌＩｎＰからなる。コンタクト層は例えばｐ型ＧａＡｓからなり、リッジ部１７の上部に設けられている。

なお、以下では、上記半導体層１２に含まれる各層を積層した方向を縦方向（ｚ軸方向）と称し、レーザ光の射出方向（軸方向、ｙ軸方向）および縦方向に垂直な方向を横方向（ｘ軸方向）と称する。

半導体層１２のうち各リッジ部１３の上面には電極１４が設けられており、基板１１の裏面のうち各リッジ部１３との対向部分を含む領域に電極１５がそれぞれ別個に設けられている。また、半導体層１２は、各リッジ部１３の延在方向（ｙ軸方向）において互いに対向する一対のへき開面１６を有している。この一対のへき開面１６のうち一方（図２の奥側）には高反射率の反射膜（図示せず）が設けられており、他方（図２の手前側）には低反射率の反射膜（図示せず）が設けられている。そして、低反射率の反射膜が設けられたへき開面１６のうち各リッジ部１３直下に対応する部分が上記した発光スポット１２Ａとなる。

ここで、電極１４は、例えば、チタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層および金（Ａｕ）層をｐ型コンタクト層側からこの順に積層したものであり、ｐ型コンタクト層と電気的に接続されている。電極１５は、例えば、Ａｕとゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層およびＡｕ層とを基板１１の裏面側からこの順に積層した構造を有しており、基板１１と電気的に接続されている。

ヒートシンク２０は、半導体レーザアレイ１０から発せられる熱を放散させるものであり、例えば各リッジ部１３の熱膨張係数（およそ６ｐｐｍ／Ｋ）よりも大きな熱膨張係数を有する金属材料、例えばＣｕ（銅）（およそ１７ｐｐｍ／Ｋ）からなる。また、半田層３０は、半導体レーザアレイ１０をヒートシンク２０に直接接合するものであり、例えば各リッジ部１３の熱膨張係数（およそ６ｐｐｍ／Ｋ）よりも大きな熱膨張係数を有するＡｕＳｎ（およそ１７．５ｐｐｍ／Ｋ）などからなる。

また、この半導体レーザ装置１では、図１に示したように、ヒートシンク２０上において半導体レーザアレイ１０の後方（光射出側とは反対側）に電極部材４０が設けられており、この電極部材４０とヒートシンク２０との間に、絶縁材料からなる絶縁板４１が挿入されている。この電極部材４０は、例えば銅（Ｃｕ）からなり、絶縁性の固定部材４２によってヒートシンク２０に固定されている。この電極部材４０には、半導体レーザアレイ１０側の上面が切り欠かれた段部４０Ａが設けられており、段部４０Ａと半導体レーザアレイ１０の各電極１４とがワイヤ４３を介して電気的に接続されている。また、段部４０Ａの上には、所定の空隙を介してワイヤ４３を覆い隠す保護部材４４が設けられている。

ところで、本実施の形態では、図３、図４に示したように、半導体レーザアレイ１０とヒートシンク２０との間に設けられた半田層３０中に、応力緩和層３１が埋め込まれている。具体的には、応力緩和層３１は、図３に示したように、半田層３０のうちヒートシンク２０側の半田層３０Ａと半導体レーザアレイ１側の半田層３０Ｂとの間に挟まれている。

この応力緩和層３１は、半導体レーザアレイ１０との対向領域の一部に配置されている。具体的には、応力緩和層３１は、リッジ部１３の延在方向に延在する複数の櫛歯を有する櫛状の形状となっており、各櫛歯の先端部分が半導体レーザアレイ１０の各リッジ部１３との対向領域を含む領域に配置されている。つまり、応力緩和層３１の櫛歯の部分は、各リッジ部１３の延在方向の長さよりも長くなっている。なお、応力緩和層３１の厚さは０．１μｍ以上５０μｍ以下となっていることが好ましい。また、応力緩和層３１の櫛歯の部分（半導体レーザアレイ１０と対向する部分）の幅Ｗは、以下の式（１）を満たすことが好ましい。また、応力緩和層３１の各櫛歯の幅Ｗは互いに等しくなっていることが好ましいが、半導体レーザアレイ１０の中央部分から端部に向かって広くなったり、狭くなったりするなど、互いに異なっていてもよい。

Ｐ−Ｄ＜Ｗ＜Ｐ…（１）

ここで、Ｐは各リッジ部１３の中央線同士の間隔であり、Ｄはリッジ部１３の幅である。

この応力緩和層３１は、例えば各リッジ部１３の熱膨張係数（およそ６ｐｐｍ／Ｋ）よりも小さな熱膨張係数を有する材料、例えば、グラファイトシートの加工により、またはＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition；化学気相成長)法により形成されたグラファイト（およそ１ｐｐｍ／Ｋ）、焼結されたＡｉＮ（およそ４．２ｐｐｍ／Ｋ）、ＣＶＤ法により形成されたダイヤモンド（およそ２．０ｐｐｍ／Ｋ）、焼結されたＳｉＣ（およそ３．０ｐｐｍ／Ｋ）、またはＳｉ（およそ３．０ｐｐｍ／Ｋ）を含んで構成されている。

なお、以下に参考として、各材料の熱膨張係数と、一部の材料の熱伝導率を表１に示す。

このような構成の半導体レーザ装置１は、例えば次のようにして製造することができる。なお、半導体レーザアレイ１０は公知の方法により形成することが可能であることから、その製造方法についての説明を省略し、以下では、ヒートシンク２０上に半導体レーザアレイ１０を実装する方法について主に説明する。

まず、例えば蒸着法により、ヒートシンク２０上に半田層３０Ａを３μｍ程度形成する（図５（Ａ）参照）。次に、例えば、半田層３０Ａ上に櫛状の開口部を有するマスク（図示せず）を形成したのち、ＣＶＤ法により、厚さ１μｍ程度の櫛状のグラファイト層を形成し、マスクを除去する。これにより、半田層３０Ａ上に応力緩和層３１が形成される（図５（Ｂ）参照）。このように応力緩和層３１を櫛状に成型することにより、これ以降の工程において櫛歯同士の間隔がずれるのを抑制することができる。

次に、半田層３０Ａおよび応力緩和層３１のうち応力緩和層３１の各櫛歯の先端部分を含む帯状の部分の上に、半田層３０Ｂを厚さ３μｍ程度のせる（図５（Ｃ）参照）。

次に、半田層３０Ｂの上に半導体レーザアレイ１０をのせたのち、半導体レーザアレイ１０側から圧力をかけると共に、半田層３０Ａ，３０Ｂの温度が半田層３０Ａ，３０Ｂの融点を超える程度までヒートシンク２０側から昇温することにより、ヒートシンク２０と半導体レーザアレイ１０とを接着する。このようにして、本実施の形態の半導体レーザ装置１が製造される。

次に、本実施の形態の半導体レーザ装置１の作用および効果について説明する。

本実施の形態の半導体レーザ装置１では、各電極１４，１５との間に所定の電圧が印加されると、各リッジ部１３により電流狭窄され、活性層の電流注入領域に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の反射膜（図示せず）により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして各発光スポット１２Ａから外部に射出される。

ところで、本実施の形態では、各リッジ部１３の熱膨張係数（およそ６ｐｐｍ／Ｋ）よりも小さな熱膨張係数を有する応力緩和層３１が、半導体レーザアレイ１０との対向領域の一部に配置されている。具体的には、応力緩和層３１における各櫛歯の先端部分が半導体レーザアレイ１０の各リッジ部１３との対向領域を含む領域に配置されるように、半田層３０内に埋め込まれている。これにより、半導体レーザアレイ１０がヒートシンク２０から圧縮歪を受ける一方で、半導体レーザアレイ１０が応力緩和層３１から延伸歪を受けるので、ヒートシンク２０から受ける圧縮歪が応力緩和層３１から受ける延伸歪によって減殺され、半導体レーザアレイ１０全体にかかる応力を緩和することができる。その結果、本実施の形態のようにサブマウントを用いずに半導体レーザアレイ１０をヒートシンクに接合することが可能となり、放熱性が向上するので、半導体レーザアレイ１０を高出力化することができる。

なお、応力緩和層３１を半導体レーザアレイ１０との対向領域の全体に渡って配置した場合には、ヒートシンク２０から受ける圧縮歪が半導体レーザアレイ１０に及ぶのを防止することができるが、その代わりに半導体レーザアレイ１０は応力緩和層３１から延伸歪を受けることになり、レーザ特性や信頼性に悪影響が生じてしまう。一方、本実施の形態では、応力緩和層３１を半導体レーザアレイ１０との対向領域の一部にだけ配置し、ヒートシンク２０から受ける圧縮歪を応力緩和層３１から受ける延伸歪によって減殺しているので、レーザ特性や信頼性に悪影響が生じるような応力が半導体レーザアレイ１０にかかることはない。

また、本実施の形態において、応力緩和層３１をグラファイトにより構成した場合には、グラファイトの熱異方性（表１参照）により、半導体レーザアレイ１０（より具体的には各発光領域１２Ｂ）から発せられた熱を積層方向だけでなく、積層面内方向にも効果的に放散させることができる。つまり、応力緩和層３１は放熱性の観点において障害となることはない。これにより、半導体レーザ装置１において熱が局所的に蓄積されることがなくなるので、排熱性が向上する。

［第１の変形例］
上記実施の形態では、応力緩和層３１を半導体レーザアレイ１０の各リッジ部１３との対向領域を含む領域に配置していたが、例えば、図６に示したように、応力緩和層３１を半導体レーザアレイ１０のうち各リッジ部１３との対向領域以外の領域に配置することも可能である。このとき、応力緩和層３１の櫛歯の部分（半導体レーザアレイ１０と対向する部分）の幅Ｗは、以下の式（２）を満たすことが好ましい。

０＜Ｗ＜Ｐ−Ｄ…（２）

このようにした場合には、各発光領域１２Ｂから発せられた熱が各リッジ部１３の脇に設けられた応力緩和層３１に引き込まれるようになるので、応力緩和層３１を半導体レーザアレイ１０の各リッジ部１３との対向領域を含む領域に配置した場合と比べて、各発光領域１２Ｂから発せられた熱をより一層、積層面内方向に放散させることが可能となる。これにより、排熱性がより一層向上する。
［第２の変形例］

また、上記実施の形態では、応力緩和層３１を半田層３０内に埋め込んでいたが、例えば、図７，図８に示したように、ヒートシンク２０の表面上に設けてもよい。なお、この場合には、応力緩和層３１とヒートシンク２０との密着性を良くするために、例えばＮｉ層などをこれらの間に挿入してもよい。
［第３の変形例］

また、上記実施の形態では、櫛状の応力緩和層３１を１つ配置していたが、例えば、図９に示したように、互いに分離独立した複数の応力緩和層３１を並列配置してもよい。

［実施例］
次に、上記実施例ならびに第１および第２の変形例を代表して、第１の変形例に係る半導体レーザ装置１の実施例について説明する。本実施例では、応力緩和層３１の幅Ｗおよび厚さＹを、以下の式（３），（４）を満たすように設定した。

−ε２＜ε（Ｗ，Ｙ）＜＋ε１…（３）
ε（Ｗ，Ｙ）＝（Ｘ／２＋１／２）×{（κ−α）×ΔＴ×（Ｐ−Ｗ）＋[γ×（Ｙ／（Ｙ＋Ｚ））−α]×ΔＴ×Ｗ}／Ｐ…（４）

なお、式（４）において、（κ−α）×ΔＴ×（Ｐ−Ｗ）はヒートシンク２０による歪量を表しており、[γ×（Ｙ／（Ｙ＋Ｚ））−α]×ΔＴ×Ｗは応力緩和層３１による歪量を表している。また、式（４）において、{（κ−α）×ΔＴ×（Ｐ−Ｗ）＋[γ×（Ｙ／（Ｙ＋Ｚ））−α]×ΔＴ×Ｗ}／Ｐが、１つのリッジ部１３により形成されるレーザ構造において蓄積される歪量を表している。また、式（４）において、（Ｘ／２＋１／２）は、半導体レーザアレイ１０の端部から中心部までに含まれるリッジ部１３の数である。従って、式（４）は、半導体レーザアレイ１０に蓄積される歪量を表している。

ここで、＋ε１は、半導体レーザアレイ１０から出力される光の波長範囲を１０ｎｍとした場合に半導体レーザアレイ１０に蓄積される圧縮歪の上限値である。なおプラス符号は、応力が圧縮方向であることを意味している。−ε２は、半導体レーザアレイ１０から出力される光の波長範囲を１０ｎｍとした場合に半導体レーザアレイ１０に蓄積される延伸歪の上限値である。なおマイナス符号は、応力が延伸方向であることを意味している。ε（Ｗ，Ｙ）は、半導体レーザアレイ１０に蓄積される歪量を表しており、この歪量が応力緩和層３１の幅Ｗおよび厚さＹの関数となっている。ΔＴは、半田層３０の融点と常温（例えば２５℃）との差である。Ｐは、各リッジ部１３の中央線同士の間隔である。Ｘは、半導体レーザアレイ１０におけるリッジ部１３の総数である。Ｙは、応力緩和層３１の厚さである。Ｚは、応力緩和層３１と半導体レーザアレイ１０との距離である。αは、リッジ部１３の熱膨張係数（半導体レーザアレイ１０の基板１０の熱膨張係数とほぼ同一）である。βは、ヒートシンク２０の熱膨張係数である。γは、応力緩和層３１の熱膨張係数である。κは、半田層３０の熱膨張係数である。

そして、本実施例では、半導体レーザアレイ１０の基板をＧａＡｓで構成すると共に活性層をＧａＩｎＰで構成し、各パラメータを以下のように設定した。

ε１＝５．０×１０^−３
ε２＝２．６×１０^−３
ΔＴ＝２８０℃−２５℃＝２５５℃
Ｐ＝４００μｍ
Ｘ＝２５
０．１≦Ｙ≦５０μｍ
Ｚ＝３μｍ
２２７μｍ＜Ｗ＜２８１μｍ
α＝６．０ｐｐｍ／Ｋ
β＝１７．０ｐｐｍ／Ｋ
γ＝１．０ｐｐｍ／Ｋ
κ＝１７．５ｐｐｍ／Ｋ

これにより、ヒートシンク２０から受ける圧縮歪を応力緩和層３１から受ける延伸歪によって減殺し、半導体レーザアレイ１０全体にかかる応力を緩和することができた。その結果、半導体レーザアレイ１０から出力される光の波長範囲を１０ｎｍ以内とすることができた。また、本実施例では、サブマウントを用いずに半導体レーザアレイ１０をヒートシンクに接合したので、放熱性が向上し、半導体レーザアレイ１０を高出力化することができた。

［適用例］
次に、上記実施例等の半導体レーザ装置１を、例えば、図１０に示したようなプロジェクション型の表示装置１００に適用した場合について説明する。

本適用例に係る表示装置１００は、半導体レーザ装置１、照明レンズ２、ＧＬＶ(Grating Light Valve)３、投影レンズ４、走査ミラー５、スクリーン６を備えたものである。ここで、照明レンズ２は、半導体レーザ装置１から射出された１次元状のレーザ光を平行光化すると共に、ＧＬＶ３に入射させるものである。ＧＬＶ３は、ＭＥＭＳの要素技術を用いて作られたものであり、画素信号に応じてミラーの反射率を変え、光変調を行うものである。投影レンズ４は、複数のレンズ等からなり、ＧＬＶ３での反射により変調された画像光を、走査ミラー５を介してスクリーン６上に投影して画像を表示させるものである。走査ミラー５は、画像光をスクリーン６上で走査して画像を表示させるものである。

このような構成の表示装置１００において、上記実施例等の半導体レーザ装置１を用いた場合には、半導体レーザ装置１から高出力のレーザ光を出力することができるので、高輝度な画像を表示することができる。

本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略構成図である。 図１の半導体レーザアレイの斜視図である。 図１の半導体レーザ装置における半導体レーザアレイ近傍の上面図である。 図３のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図である。 図１の半導体レーザ装置の製造工程を説明するための上面図である。 一変形例に係る半導体レーザ装置の断面構成図である。 他の変形例に係る半導体レーザ装置の断面構成図である。 その他の変形例に係る半導体レーザ装置の断面構成図である。 その他の変形例に係る半導体レーザ装置の断面構成図である。 一適用例に係る表示装置の概略構成図である。

符号の説明

１…半導体レーザ装置、２…照明レンズ、３…ＧＬＶ、４…投影レンズ、５…走査ミラー、６…スクリーン、１０…半導体レーザアレイ、１１…基板、１２…半導体層、１２Ａ…発光スポット、１２Ｂ…発光領域、１３…リッジ部、１４，１５…電極、２０…ヒートシンク、３０，３０Ａ，３０Ｂ…半田層、３１…応力緩和層、４０…電極部材、４０Ａ…段部、４１…絶縁板、４２…固定部材、４３…ワイヤ、４４…保護部材、１００…表示装置。

Claims (9)

1. 基板上に互いに並列配置された複数の帯状導波路を有する半導体レーザアレイと、
   ヒートシンクと、
   前記半導体レーザアレイと前記ヒートシンクとの間に設けられた半田層および応力緩和層と
   を備え、
   前記ヒートシンクは、前記 帯状導波路の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有し、
   前記応力緩和層は、前記帯状導波路の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有し、かつ前記半導体レーザアレイとの対向領域の一部に配置されている
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記応力緩和層は、前記半導体レーザアレイとの対向領域において、前記帯状導波路の延在方向に延在している
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記応力緩和層は、前記帯状導波路の形成されていない領域との対向領域内に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
4. 前記応力緩和層は、前記帯状導波路の形成されている領域との対向領域を含む領域に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
5. 前記応力緩和層は、前記半田層内に埋め込まれている
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
6. 前記応力緩和層は、前記ヒートシンクに接している
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
7. 前記応力緩和層の幅Ｗおよび厚さＹは、以下の式（１），（２）を満たす
   ことを特徴とする請求項１記載のアレイ型半導体レーザ。
   −ε２＜ε（Ｗ，Ｙ）＜＋ε１…（１）
   ε（Ｗ，Ｙ）＝ΔＴ×（Ｘ／２＋１／２）×{（κ−α）×（Ｐ−Ｗ）＋[γ×（Ｙ／（Ｙ＋Ｚ））−α]×Ｗ}／Ｐ…（２）
   ＋ε１：前記半導体レーザアレイから出力される光の波長範囲を所定の値とした場合に前記半導体レーザアレイに蓄積される圧縮歪の上限値
   −ε２：前記半導体レーザアレイから出力される光の波長範囲を所定の値とした場合に前記半導体レーザアレイに蓄積される延伸歪の上限値
   ε（Ｗ，Ｙ）：前記半導体レーザアレイの中心部の応力
   ΔＴ：前記半田層の融点と常温との差
   Ｐ：前記各導波路の中央線同士の間隔
   Ｘ：前記導波路の総数
   Ｙ：前記応力緩和層の厚さ
   Ｚ：前記応力緩和層と前記半導体レーザアレイとの距離
   α：前記前記帯状導波路の熱膨張係数
   β：前記ヒートシンクの熱膨張係数
   γ：前記応力緩和層の熱膨張係数
   κ：前記半田層の熱膨張係数
8. 前記応力緩和層は、グラファイトからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
9. 半導体レーザ装置を備えた表示装置であって、
   前記半導体レーザ装置は、
   基板上に互いに並列配置された複数の帯状導波路を有する半導体レーザアレイと、
   ヒートシンクと、
   前記半導体レーザアレイと前記ヒートシンクとの間に設けられた半田層および応力緩和層と
   を有し、
   前記ヒートシンクは、前記 帯状導波路の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有し、
   前記応力緩和層は、前記帯状導波路の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有し、かつ前記半導体レーザアレイとの対向領域の一部に配置されている
   ことを特徴とする表示装置。

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