JP5764152B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Description
まず、図1〜図3を参照して、本実施形態に係る半導体レーザ装置100の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る半導体レーザ装置100の構成を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る半導体レーザ装置100の構成を示す側面図である。図3は、図2に示す半導体レーザ装置100のA−A断面図である。
次に、図4を参照して、半導体レーザユニット110の構成について説明する。図4は、本実施形態に係る半導体レーザユニット110の構成を示す上面図である。半導体レーザ装置100が備える4つの半導体レーザユニット110(半導体レーザユニット110−1〜110−4)は、いずれも図4に示す半導体レーザユニット110と、同様の構成である。
半導体レーザユニット110は、矩形板状のサブマウント112(基板)および半導体レーザダイオード(半導体レーザダイオードチップ)LD1〜LD10を備えている。半導体レーザダイオードLD1〜LD10は、各々が独立したチップ上に形成されている。半導体レーザダイオードLD1〜LD10は、サブマウント112の表面上において、当該サブマウント112の後端部に沿って、図中y軸方向に、等間隔且つ直線状に、1列に並んだ状態に配置されている。すなわち、半導体レーザダイオードLD1〜LD10は、サブマウント112の表面上において、半導体レーザダイオード列をなしている。
半導体レーザユニット110は、さらに、F軸コリメートレンズFAC1〜FAC10、S軸コリメートレンズSAC1〜SAC10、およびミラーM1〜M10を備えている。すなわち、半導体レーザユニット110においては、1つの半導体レーザダイオードに対し、レーザビームの伝搬経路上に、順に、F軸コリメートレンズ、S軸コリメートレンズ、およびミラーが、それぞれ1つずつ直線状に並べて配置されている。これらの部材は、何れも、直接、又は、不図示のマウントを介してサブマウント112の表面上に設置される。そして、これらの部材は、半導体レーザユニット110において、導光装置を構成する。この導光装置は、半導体レーザダイオードLD1〜LD10から出射されたx軸方向(第1の水平方向)に伝搬する複数のレーザビームの間隔をより密にして、y軸方向(第2の水平方向)に伝搬させる機能を有する。
図1〜図3の半導体レーザ装置100において、注目すべきは、複数の半導体レーザユニット110を備えていることに応じて、支持部材120に対し、複数の冷却路122(冷却路122−1〜122−5)が形成されている点である。特に、複数の冷却路122は、その配置に関し、以下の工夫点を有する。
次に、図5を参照して、半導体レーザ装置100の変形例について説明する。図5は、本実施形態の変形例に係る半導体レーザ装置100の構成を示す側面図である。
次に、図6を参照して、半導体レーザ装置100における、冷却液の流れの一例を説明する。図6は、本実施形態に係る半導体レーザ装置100における、冷却液の流れの一例を示す。
次に、図7および図8を参照して、半導体レーザ装置100における、複数層のレーザビームを波長合成する構成の一例を説明する。
第2層(半導体レーザユニット110−2):λ2
第3層(半導体レーザユニット110−3):λ3
第4層(半導体レーザユニット110−4):λ4
そして、各層の波長選択ビームスプリッタ116を、以下のように構成する。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本実施形態の半導体レーザ装置100は、4つの半導体レーザユニット110(半導体レーザユニット110−1〜110−4)を備えているが、これに限らない。すなわち、半導体レーザ装置100は、3つ以下の半導体レーザユニット110を備えてもよく、4つ以上の半導体レーザユニット110を備えてもよい。
本実施形態の半導体レーザ装置100において、各半導体レーザユニット110は、10個の半導体レーザダイオードを備えているが、これに限らない。すなわち、各半導体レーザユニット110は、9つ以下の半導体レーザダイオードを備えてもよく、11個以上の半導体レーザダイオードを備えてもよい。
本実施形態の半導体レーザ装置100において、支持部材120に形成すべき冷却路122は、サブマウント112に対して上下対称であり、かつ、半導体レーザダイオード列に沿って延伸するものであれば、どのような配置・形状であってもよい。
110(110−1〜110−4) 半導体レーザユニット
112 サブマウント(基板)
118 ヒートパイプ
120 支持部材
122(122−1〜122−5) 冷却路
602 注入パイプ
604 排出パイプ
LD1〜LD10 半導体レーザダイオード
FAC1〜FAC10 F軸コリメートレンズ
SAC1〜SAC10 S軸コリメートレンズ
M1〜M10 ミラー
Claims (6)
- 半導体レーザダイオード列が基板の表面上に形成されている複数の半導体レーザユニットと、
前記基板を支持する支持部材と
を備え、
前記支持部材は、
前記半導体レーザダイオード列に沿って延伸する複数の冷却路が形成されており、
前記基板における、前記半導体レーザダイオード列よりも前記支持部材側の部分を第1の部分とし、当該第1の部分の反対側の部分を第2の部分とした場合に、前記第2の部分に、前記半導体レーザユニットの導光装置を構成する部材が配置されており、
前記支持部材には、凹状の複数の切り欠き部が上下方向に並ぶように形成され、
前記半導体レーザユニットは、前記切り欠き部に前記基板の前記第1の部分が差し込まれることにより、上下方向に積層された状態に配置され、
前記冷却路は、隣り合う前記切り欠き部同士の間に形成されている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記半導体レーザダイオード列を構成する複数の半導体レーザダイオードの各々から、前記冷却路までの最短距離が互いに等しい
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。 - 前記基板は、
前記第1の部分が、前記第2の部分よりも、高い熱伝導率を有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。 - 前記基板は、
前記第1の部分に、ヒートパイプが設けられている
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ装置。 - 前記半導体レーザダイオード列は、出射されるレーザビームの波長が互いに同一である、複数の半導体ダイオードから構成されている
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 - 前記複数の半導体レーザユニットに対応する複数の前記半導体レーザダイオード列は、出射されるレーザビームの波長が互いに異なる
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体レーザ装置。
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