(57)【要約】【課題】  レーザ光の中心軸が基板側に傾斜した半導体レーザチップを高出力動作に適したジャンクションダウン方式でパッケージに組立てる場合に、レーザ光の中心軸がパッケージのステム主面に対して正確に垂直となる半導体レーザ装置を実現する。【解決手段】  半導体レーザチップ１を搭載するサブマウント5に、その断面形状においてステム9から離れるに従ってステム主面25に平行方向の幅が減少するような傾斜面51を設け、この傾斜面51の上の固着面4に半導体レーザチップ1を設置し、固着面4の延長面23とステム主面25とがなすサブマウント5の側から見た角度α1が90°より小さくなる方向に固着面4を傾ける。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有し、該ダブルへテロ構造中の活性層から出射されるレーザ光の中心軸がレーザ共振器端面における垂線に対して基板側に傾斜した半導体レーザチップ、該半導体レーザチップの活性層側の表面が固着された半導体レーザチップ搭載用構造体、および該半導体レーザチップ搭載用構造体が設置されたステムとを少なくとも含み、レーザ光の出射方向がステム主面に対して概略垂直方向になるように上記半導体レーザチップ搭載用構造体がステム主面上に設置された半導体レーザ装置であって、上記半導体レーザチップと上記半導体レーザチップ搭載用構造体とが固着された固着面の延長面とステム主面とがなす上記半導体レーザチップ搭載用構造体側から見た角度が９０°より小さくなる方向に上記固着面を傾けることにより、レーザ光の中心軸がステム主面に対して垂直になるようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
半導体レーザチップ搭載用構造体は、サブマウント、および該サブマウントを搭載したヒートシンクから成り、上記サブマウントは上記半導体レーザチップの活性層に垂直でかつレーザ光の中心軸を含む断面において、ステムから離れるに従ってステム主面に平行方向の幅が減少するような傾斜面を有し、該傾斜面を固着面としたことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
半導体レーザチップ搭載用構造体は、サブマウント、および該サブマウントを搭載したヒートシンクから成り、該ヒートシンクは上記半導体レーザチップの活性層に垂直でかつレーザ光の中心軸を含む断面において、ステムから離れるに従ってステム主面に平行方向の幅が減少するような傾斜面を有し、該傾斜面上に設置されたサブマウントの表面を固着面としたことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
半導体レーザチップ搭載用構造体は、ヒートシンクのみから成り、該ヒートシンクは、上記半導体レーザチップの活性層に垂直でかつレーザ光の中心軸を含む断面において、ステムから離れるに従ってステム主面に平行方向の幅が減少するような傾斜面を有し、該傾斜面を固着面としたことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
傾斜面とステム主面における垂線とのなす角度が０．５〜５°であることを特徴とする上記請求項２〜請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
ステム主面の一部領域に傾斜面を有する凹部を形成し、該傾斜面上に半導体レーザチップ搭載用構造体を設置したことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
ステム主面の一部領域に傾斜面を有する凸部を形成し、該傾斜面上に半導体レーザチップ搭載用構造体を設置したことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
傾斜面とステム主面における垂線とのなす角度が０．５〜５°であることを特徴とする上記請求項６、または請求項７に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有し、該ダブルへテロ構造中の活性層から出射されるレーザ光の中心軸がレーザ共振器端面における垂線に対して基板側に傾斜した半導体レーザチップ、該半導体レーザチップの活性層側の表面が固着された半導体レーザチップ搭載用構造体、および該半導体レーザチップ搭載用構造体が設置されたステムとを少なくとも含み、レーザ光の出射方向がステム主面に対して概略垂直方向になるように上記半導体レーザチップ搭載用構造体がステム主面上に設置された半導体レーザ装置であって、上記ステム主面はステム下面に対し傾斜させ、上記傾斜したステム主面上に半導体レーザチップ搭載用構造体を設置して、上記半導体レーザチップと上記半導体レーザチップ搭載用構造体とが固着された固着面の延長面とステム下面とがなす上記半導体レーザチップ搭載用構造体側から見た角度が９０°より小さくなる方向に上記固着面を傾けることにより、レーザ光の中心軸がステム下面に対して垂直になるようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１０】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有し、上記ダブルへテロ構造中の活性層から出射されるレーザ光の中心軸がレーザ共振器端面における垂直方向に対して基板側に傾斜した半導体レーザチップ、該半導体レーザチップの基板側の表面が固着された半導体レーザチップ搭載用構造体、および上記半導体レーザチップ搭載用構造体が設置されたステムとを少なくとも含み、レーザ光の出射方向がステム主面に対して概略垂直方向になるように半導体レーザチップ搭載用構造体がステム主面上に設置された半導体レーザ装置であって、ステム主面の一部領域に傾斜面を有する凹部を形成し、上記傾斜面上に上記半導体レーザチップ搭載用構造体を設置し、上記半導体レーザチップと上記半導体レーザチップ搭載用構造体との固着面の延長面と上記ステム主面とがなす上記半導体レーザチップ搭載用構造体側から見た角度が９０°より大きくなる方向に上記固着面を傾けることにより、レーザ光の中心軸がステム主面に対して垂直になるようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１１】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有し、上記ダブルへテロ構造中の活性層から出射されるレーザ光の中心軸がレーザ共振器端面における垂直方向に対して基板側に傾斜した半導体レーザチップ、該半導体レーザチップの基板側の表面が固着された半導体レーザチップ搭載用構造体、および上記半導体レーザチップ搭載用構造体が設置されたステムとを少なくとも含み、レーザ光の出射方向がステム主面に対して概略垂直方向になるように上記半導体レーザチップ搭載用構造体がステム主面上に設置された半導体レーザ装置であって、ステム主面の一部領域に傾斜面を有する凸部を形成し、上記傾斜面上に上記半導体レーザチップ搭載用構造体を設置し、上記半導体レーザチップと上記半導体レーザチップ搭載用構造体との固着面の延長面と上記ステム主面とがなす上記半導体レーザチップ搭載用構造体側から見た角度が９０°より大きくなる方向に上記固着面を傾けることにより、レーザ光の中心軸がステム主面に対して垂直になるようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１２】
傾斜面とステム主面のなす角度が０．５〜５°であることを特徴とする上記請求項１０、または請求項１１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有し、該ダブルへテロ構造中の活性層から出射されるレーザ光の中心軸がレーザ共振器端面における垂線に対して基板側に傾斜した半導体レーザチップ、該半導体レーザチップの基板側の表面が固着された半導体レーザチップ搭載用構造体、および該半導体レーザチップ搭載用構造体が設置されたステムとを少なくとも含み、レーザ光の出射方向がステム主面に対して概略垂直方向になるように上記半導体レーザチップ搭載用構造体がステム主面上に設置された半導体レーザ装置であって、上記ステム主面はステム下面に対し傾斜させ、上記傾斜したステム主面上に半導体レーザチップ搭載用構造体を設置して、上記半導体レーザチップと上記半導体レーザチップ搭載用構造体とが固着された固着面の延長面とステム下面とがなす上記半導体レーザチップ搭載用構造体側から見た角度が９０°より大きくなる方向に上記固着面を傾けることにより、レーザ光の中心軸がステム下面に対して垂直になるようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１４】
ステム主面とステム下面のなす角度が０．５〜５°であることを特徴とする上記請求項９、または請求項１３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１５】
半導体レーザチップ搭載用構造体は、サブマウント、および該サブマウントを搭載するヒートシンクのうち少なくとも一つから成ることを特徴とする請求項９〜請求項１４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
サブマウントの材料としてシリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド（Ｃ）、銅タングステン（ＣｕＷ）のうち少なくとも一種類、ヒートシンクの材料として銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）のうちの少なくとも一種類を用いることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報処理装置の光源等に用いられる半導体レーザ装置（以下、半導体レーザと称する）に関するものであり、特にその半導体レーザチップ（以下、レーザチップと称する）を設置、収納するパッケージにおいて、レーザチップから出射されるレーザ光の中心軸（遠視野像における光強度分布の中心軸。以下、レーザ光軸という。）のパッケージ主面に対して垂直方向における傾斜を低減可能な半導体レーザの組立構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体レーザのパッケージに用いられる組立構造において、レーザチップが搭載されるサブマウント、及びヒートシンク等の組立部材の形状は、直方体（立方体を含む、以下同様）で、その隣接する構成面は互いに直角をなしているため、レーザチップを設置する面はパッケージ主面に対して垂直となる。
【０００３】
従って、上記組立部材により、レーザ光軸がレーザ共振器端面の垂直方向から傾斜したレーザチップをパッケージのステム上に組立てた場合、レーザ光軸もパッケージ主面の垂直方向から傾斜するという問題があった。
【０００４】
このようなレーザ光軸がパッケージ主面から傾斜した半導体レーザを光ディスク書込装置の光ピックアップ等の光源として用いた場合、半導体レーザと光学系との光結合効率が悪くなり、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等の光ディスク書込用等の高出力動作が不可欠な用途においては、書込みに必要な十分な高い光密度がディスク面で安定して得られなくなり、書込みエラーが発生する等の問題があった。
【０００５】
一方、レーザチップの活性層側表面をヒートシンクから離し、その基板側をヒートシンクに固着して設置した従来のジャンクションアップ方式による組立構造の半導体レーザにおいて、ヒートシンクのレーザチップ搭載面を斜めにカットして、レーザチップとヒートシンクとの固着面の延長面と、上記ステム主面とがなすヒートシンク側から見た角度を９０°より大きくすることにより、上記レーザ光の光軸の傾斜を補償するキャンパッケージの構造が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１３８７８１号公報（第３頁、第１図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記、従来の半導体レーザの組立構造においては、レーザチップとヒートシンクとの固着面の延長面と、ステム主面とがなすヒートシンク側の角度を９０°より大きくしていたため、レーザ光軸がレーザ共振器端面の垂直方向に対し基板寄りに傾斜したレーザチップを、活性層に近い側のレーザチップ表面をヒートシンクに固着するジャンクションダウン方式の組立構造を用いた半導体レーザに適用した場合、レーザ光軸のステム主面の垂線に対する傾斜が一層大きくなるという問題が生じる。
【０００８】
この発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、大電流で駆動され発熱量の多い高出力半導体レーザに適した放熱性の良いジャンクションダウン方式の組立構造による半導体レーザに適用可能であり、かつキャンパッケージのステム主面に対して正確に垂直なレーザ光軸を有する半導体レーザの組立構造を実現することを目的とするものである。
【０００９】
また、この発明の第２の目的は、従来の組立装置、工程をそのまま使うことが可能で、組立部材の変更等による組立コストの大きな増大を生ずることなく、ジャンクションアップ、またはジャンクションダウンのいずれの組立方式においても、光学的基準面であるステム主面に対して垂直なレーザ光を実現できる半導体レーザの組立構造を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る半導体レーザにおいては、レーザ光軸がレーザ共振器端面における垂線に対して基板側に傾斜したレーザチップと、その活性層側の表面が固着されたレーザチップ搭載用構造体をパッケージのステム上に設置するに際し、レーザ光軸がステム主面に対して垂直になるように、レーザチップとレーザチップ搭載用構造体とが固着された固着面の延長面とステム主面とがなすレーザチップ搭載用構造体側から見た角度が９０°より小さくなる方向に上記固着面を傾けるようにした。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、活性層から出射されるレーザ光軸がレーザ共振器端面における垂線に対して基板側に傾斜したレーザチップを、その活性層側の表面がレーザチップ搭載用構造体に固着された所謂ジャンクションダウンの形態で組立てる場合において、レーザ光軸の傾斜が、レーザチップ搭載用構造体及びステムの構造により補償され、レーザ光軸がパッケージの光学的基準面であるステム主面、または下面に対して正確に垂直な半導体レーザを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明を実施するための実施の形態においては、ＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた６６０ｎｍ帯の光ディスク書込用高出力半導体レーザ（以下高出力レーザと称する）について説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１の（ａ）は、この発明を実施するための実施の形態１におけるキャンパッケージ（封止用のキャップは図示せず）のステム上に組立てられた半導体レーザの斜視図、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）の半導体レーザをレーザチップ１、サブマウント５、及びヒートシンク７ａを含み、ステム主面２５に垂直なＡ−Ａ面で切断した断面図である。図中、同一の符号は、同一の構成要素を示す。
【００１４】
図１に示す本実施の形態１による半導体レーザにおいて、レーザチップ搭載用構造体（以下、チップ搭載用構造体という）はサブマウント５、及びこのサブマウント５を搭載したヒートシンク７ａから構成され、サブマウント５は、レーザチップ１の活性層３に垂直でかつレーザ光軸２１を含む断面において、ステム９から離れるに従ってステム主面２５に平行方向の幅が減少するような傾斜面５１を有しており、この傾斜面５１の上の一部をなしている固着面４に活性層３側の表面が接するようにレーザチップ１が固着して設置されている。
【００１５】
なお、サブマウント５は、その形状が直方体（立方体を含む、以下同様））であり、ヒートシンク７ａの上の一部をなしている設置面６において、ヒートシンク７ａに固着して設置されている。
また、上記ヒートシンク７ａは、その形状が直方体であり、レーザ光の出射方向が、ステム主面２５に対して概略垂直方向、すなわちステム９の上方になるような形態で、ステム主面２５の上の設置面８において、ステム主面２５に固着して設置されている。
【００１６】
ここに、レーザチップ１は、例えば半導体基板であるＧａＡｓ基板（以下、基板と称する）２上に、ＡｌＧａＩｎＰ（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）系材料によるダブルへテロ構造から形成された活性層３を含み、レーザチップ１の基板２の側の表面、及び活性層３の側の表面にはそれぞれ、金属薄膜及び金メッキ等からなる電極（図１中省略）が形成されている。
【００１７】
また、ヒートシンク７ａの材料としては、できるだけ熱伝導率が良く、また加工の容易な材料を用いる必要があり、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一種類を用いることができる。
【００１８】
レーザチップ１のダブルへテロ構造中の活性層３から出射されるレーザ光軸２１は、レーザ共振器端面２０における垂線２２に対し角度θだけ基板２の側に傾斜している。この角度θは、レーザチップの内部構造、材料や製造プロセス等に依存するが、本実施の形態１に係る高出力レーザの場合は、０．５°〜５°程度である。
【００１９】
上記レーザ光軸２１の傾斜の原因は、活性層３の上下の半導体層における実効的な屈折率分布の非対称性によるものであり、高出力レーザにおいては、高出力化及び高出力動作時の特性の安定化のために、設計上、活性層周辺で屈折率分布を非対称にする場合が多い（例えば  “  Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ  ９８０−ｎｍ  Ｒｉｄｇｅ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ    ａｎ  Ａｓｙｍｍｅｔｉｃａｌｌｙ    Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｅｌｄ  Ｎｏｒｍａｌ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｌａｙｅｒ”，  Ｋ．Ｓｈｉｇｉｈａｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  ＩＥＥＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＱＵＡＮＴＵＭ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＳ，  ＶＯＬ．  ３８，Ｎｏ．８，ＰＰ．１０８１  １０８８を参照）。
【００２０】
図１の（ａ）、及び（ｂ）において、レーザチップ１は、その活性層３側の表面が、サブマウント５、及びヒートシンク７ａからなるチップ搭載用構造体のサブマウント５上の固着面４において、ＡｕＳｎ（金スズ）等の半田材により、ジャンクションダウン方式で固着されている。さらに、このサブマウント５は銀（Ａｇ）等の金属からなるヒートシンク７ａ上に、同じくＡｕＳｎ等の半田材を用いて固着されている。
【００２１】
ここで、チップ搭載用構造体を構成するサブマウント５の形状は従来のような板状の直方体ではなく、レーザチップ１の活性層３に垂直でかつレーザ光軸２１を含む断面において、ステム９から離れるにつれてステム主面２５に平行方向における幅（厚さ）が減少するような傾斜面５１を有しており、そのステム主面２５における垂線に対する傾斜角度βは、上記レーザ光軸２１の傾斜する角度θと同じ値（β＝θ）とする。この傾斜面５１上の固着面４にレーザチップ１が固着されているので、レーザチップ１全体が実効的に反時計廻りの方向に傾斜することになる。
【００２２】
これにより、レーザチップ１の固着面４の延長面２３も、角度θと同角度だけヒートシンク７ａ側に傾斜し、上記延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７ａ側から見た角度α１は９０°より小さい角度、すなわちα１＝（９０−θ）°となる。
この結果、図１の（ｂ）に示すように、レーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜はパッケージ外部から見ると、見かけ上レーザ光の中心軸２１がステム主面２５に対し正確に垂直方向になるように補償される。
【００２３】
なお、レーザ光軸２１の傾斜する角度θは、本実施の形態１に係る高出力レーザの場合は、０．５°〜５°程度であるので、傾斜面５１とステム主面２５における垂線のなす角度βも０．５°〜５°とするのが良い。また、実際の上記α１の値としては、例えばレーザ光軸２１の傾斜する角度をθ＝３°とするとα１＝（９０−θ）°＝８７°となる。
【００２４】
実際の高出力レーザの製品においては、θは構造設計パラメータや製造プロセスにより、素子毎に一定の範囲でばらつくため、そのばらつきの中心値に合わせて、上記、α１（すなわち、サブマウントの傾斜角度β）を設定すれば、レーザ光軸２１がステム主面２５に対し正確に垂直になる様に補償された半導体レーザを高い歩留まりで得ることができる。
【００２５】
なお、上記サブマウント５の材料として、基板２と熱膨張係数ができるだけ近く、かつ、熱伝導率の高い、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド（Ｃ）、銅タングステン（ＣｕＷ）のうち少なくとも一種類を用いることにより、良好な温度特性、及び信頼性を有し、かつレーザ光軸２１がステム主面２５に対して正確に垂直となる半導体レーザを実現することができる。
【００２６】
また、ヒートシンク７ａの材料として、熱伝導率が高く、加工の容易な銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一種類の材料を用いることにより、低コストで、良好な温度特性を有し、レーザ光軸２１がステム主面２５に対して正確に垂直となる半導体レーザを実現することができる。
【００２７】
このようなレーザ光軸がステム主面に対して正確に垂直な半導体レーザを実現することにより、半導体レーザ応用機器において半導体レーザと光学系との光結合効率を高めることができるため、動作電流が低く光学系の安定性が高い、すなわち、信頼性及び製造歩留まりの高い光ディスク書込用の光ピックアップ等を実現できるというメリットが生じる。
【００２８】
実施の形態２．
図２は実施の形態２による半導体レーザの構造を示す断面図である。  本実施の形態２では、図１の（ａ）、及び（ｂ）の実施の形態１と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２９】
上記実施の形態１においてはサブマウント５に傾斜面５１を設けたが、本実施の形態２においては、図２に示すようにサブマウント５は板状の直方体であり、ヒートシンク７ｂは、レーザチップ１の活性層３に垂直でかつレーザ光軸２１を含む断面において、ステムから離れるに従ってステム主面２５に平行方向の幅が減少するような傾斜面７１を有している。この傾斜面７１上の一部をなす設置面６にサブマウント５を設置し、サブマウント５上の表面の固着面４に活性層３側の表面が接するようにレーザチップ１を設置したものである。
【００３０】
ここで、ヒートシンク７ｂの傾斜面７１において、その傾斜角度βは、前記レーザ光軸２１の傾斜角θと同じ値（β＝θ）に設定している。この傾斜面上の一部の設置面６に直方体のサブマウント５が設置されているため、上記実施の形態１と同様、レーザチップ１は実効的に反時計廻りの方向に傾斜することになる。
【００３１】
これにより、レーザチップ１の固着面４の延長面２３も、θと同角度だけヒートシンク７ｂ側に傾斜し、上記延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７ｂ側から見た角度α１は９０°より小さい角度、すなわちα１＝９０−θとなる。この結果、図２に示すように、レーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜角θはパッケージ外部から見ると見かけ上補償され、レーザ光軸２１はステム主面２５に対し正確に垂直になる。
【００３２】
なお、レーザ光軸２１の傾斜角θは、本実施の形態１に係る高出力レーザの場合は、０．５°〜５°程度であるので、傾斜面７１とステム主面２５における垂線のなす角度βも０．５°〜５°とするのが良い。また、実際の上記α１の値としては、例えばレーザ光軸２１の傾斜する角度をθ＝３°とするとα１＝（９０−θ）°＝８７°となる。
【００３３】
また、上記実施の形態１では、サブマウント５はＡｌＮ（窒化アルミニウム）等のセラミックやシリコン等の硬度が高く加工しにくい材料でできているため、傾斜面を形成するのにコストがかかるが、本実施の形態２によれば、ヒートシンク７ｂとして加工のし易い銀、銅、鉄等の金属を用いているので、金型による整形法等、量産に向いた安価な方法で傾斜面７１を形成できるため、低コストでレーザ光軸２１がステム主面２５に対して垂直となる半導体レーザを実現できるというメリットがある。
【００３４】
実施の形態３．
図３は実施の形態３による半導体レーザの構造を示す断面図である。本実施の形態３では、図１の（ａ）、及び（ｂ）の実施の形態１と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３５】
上記、実施の形態２においては、ヒートシンク７ｂのサブマウント５が設置される側の面全体を傾斜面としていたが、本実施の形態３では、ヒートシンク７ｃの断面形状において、すなわち、レーザチップ１の活性層３に垂直でかつレーザ光軸２１を含む断面において、ステム９から離れるに従って、ステム主面２５に平行方向の幅が減少するような傾斜面７２が、サブマウント７ｂが設置される側の面の上方の一部領域に形成されている。この傾斜面７２上の一部である設置面６に、レーザチップ１の活性層３側の表面が固着面４で固着されたサブマウント５を設置したものである。
【００３６】
本実施の形態３においては、ヒートシンク７ｃの傾斜面７２の傾斜角βは、レーザ光軸２１の傾斜角θと同じ角度に設定されおり、またサブマウント５は板状の直方体である。従って、図３から分かるように、レーザチップ１のサブマウント５上の固着面４の延長面２３は、ヒートシンク７ｃ側にθと同角度だけ傾斜し、上記延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７ｃ側から見た角度α１は９０°より小さい角度、すなわちα１＝（９０−θ）°となる。
【００３７】
この傾斜面７２上の設置面６にレーザチップ１を搭載した直方体のサブマウント５が設置されているため、上記実施の形態１及び２と同様、レーザチップ１は実効的に反時計廻りの方向に傾斜することになる。この結果、図３に示すように、レーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜はパッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光はステム主面２５に対し正確に垂直方向に出射するようになる。
【００３８】
なお、レーザ光軸２１の傾斜角θは、本実施の形態３に係る高出力レーザの場合は、０．５°〜５°程度であるので、傾斜面７１とステム主面２５における垂線のなす角度βも０．５°〜５°とすれば良い。また、実際の上記α１の値は、例えばレーザ光軸２１の傾斜角をθ＝３°とするとα１＝（９０−θ）°＝８７°となる。
【００３９】
本実施の形態３によれば、既存形状の直方体のヒートシンクをレーザチップのレーザ光軸の傾斜する角度θに合わせて、機械的な研磨等の加工法により種々の角度の傾斜面７２を持ったヒートシンクを容易に製作できる。従って、半導体レーザの製造ロット毎の分布の中心地に対応して、傾斜面７２の傾斜角度βを選択することにより、レーザ光軸２１がステム主面２５に対して正確に垂直になるよう補償された半導体レーザを低コストで製作できるというメリットがある。
【００４０】
実施の形態４．
図４は実施の形態４による半導体レーザの構造を示す断面図である。本実施の形態４では、図１の（ａ）、及び（ｂ）の実施の形態１と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
上記実施の形態２では、ヒートシンク７ｂに傾斜面７１を設け、また上記実施の形態３ではヒートシンク７ｃに傾斜面７２を設け、傾斜面７１又は７２の上に、サブマウント５を設置したが、本実施の形態４では図４に示すように、ヒートシンク７ａは実施の形態１と同様に直方体で形成し、このヒートシンク７ａとサブマウント５の間に傾斜面７３を有する凸部を形成するくさび型の部材１１ｄを設け、この傾斜面７３上にサブマウント５を設置し、このサブマウント５上の一部をなす固着面４において、レーザチップ１を活性層３側の表面が接するように固着したものである。
【００４２】
傾斜面７３を有するくさび型の部材１１ｄは、レーザチップ１の活性層３に垂直でかつレーザ光軸２１を含む断面において、ステム９から離れるに従ってステム主面２５に平行方向の幅が減少するような傾斜面７３を有し、この傾斜面７３の傾斜角βは、レーザ光軸２１の傾斜する角度θと同じ値に設定されている。
【００４３】
従って、実施の形態２及び実施の形態３と同様、レーザチップの固着面４の延長面２３は、レーザ光軸２１の傾斜する角度θと同角度だけヒートシンク７ａ側に傾斜し、上記延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７ａ側から見た角度α１は９０°より小さい角度、すなわちα１＝（９０−θ）°となる。これにより、実施の形態１〜実施の形態３と同様、レーザ光軸２１は見かけ上ステム主面２５に対し正確に垂直になるように補償される。
【００４４】
上記のように、本実施の形態４では、ヒートシンク７ａの一部に傾斜面を有する凸部を設ける方法として、くさび型の部材１１ｄを用意し、これをヒートシンク７ａとサブマウント５の間に挟んで固定している。この方法によれば、種々の傾斜角度βを持ったくさび型の部材１１ｄを用意することにより、個々のレーザチップ１におけるレーザ光軸２１の傾斜角度θのばらつきに対応して、レーザ光軸２１がステム主面２５に対してより正確に垂直になるように補償できるというメリットがある。
【００４５】
また、ヒートシンク７ａとサブマウント５の間に傾斜面を有する凸部を設ける他の方法として、銀、銅、鉄等の金属材料によるヒートシンク７ａを金型による整形法などにより一体構造として加工して、ヒートシンク７ａの一部を突出させて凸部１１ｄを形成しても良い。この方法によれば、半導体レーザとしての組立部材の数が少なくて済み、また組立工程も短縮されるため、光軸２１がステムの主面２５に対して垂直な半導体レーザを低コストで大量に作製できるというメリットがある。
【００４６】
実施の形態５．
図５は実施の形態５による半導体レーザの構造を示す断面図である。本実施の形態５では、図１の（ａ）、及び（ｂ）の実施の形態１、及び図２に示す実施の形態２と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
上記実施の形態１〜４においては、ヒートシンクとレーザチップの熱膨張係数の差によるストレスによって生じる半導体レーザの信頼性への悪影響を低減するため、チップ搭載用構造体を構成するヒートシンクとレーザチップの間に、熱膨張係数がレーザチップに近いサブマウントを介在させた構造としていた。しかし、本実施の形態５では、ヒートシンクとして、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）のようにレーザチップと熱膨張係数が近く、かつ熱伝導率の高い材料を用いることにより、サブマウントを使用せずに直接ヒートシンクにレーザチップを固着し、半導体レーザとしての信頼性上の悪影響を避けるようにしている。
【００４８】
本実施の形態５においては、図５に示すように、チップ搭載用構造体を構成するヒートシンク７ｂは、図２の実施の形態２と同様に、レーザチップ１の活性層３に垂直でかつレーザ光軸２１を含む断面において、ステム９から離れるに従ってステム主面２５に平行方向の幅が減少するような傾斜面７１を有しており、この傾斜面７１の一部をなす固着面４の上に、レーザチップ１をサブマウントを介さずに活性層３側の表面が接するように直接固着したものである。
【００４９】
ここで、傾斜面７１のステム主面に垂直方向からの傾斜角βは、レーザ光軸２１の傾斜角θと同じ値（β＝θ）になるように設定されている。この傾斜面７１上の固着面４にレーザチップ１が固着されているため、上記実施の形態１〜４と同様、レーザチップ１は実効的に反時計廻りの方向に傾斜することになる。
【００５０】
これにより、レーザチップ１の固着面４の延長面２３も、θと同角度だけヒートシンク７ａ側に傾斜し、上記延長面２３（すなわち傾斜面７１）とステム主面２５のなすヒートシンク７ｂ側から見た角度α１は９０°より小さい角度、すなわちα１＝（９０−θ）°となる。ここで、レーザ光軸２１の傾斜する角度θは、本実施の形態５に係る高出力レーザの場合は、０．５°〜５°程度であるので、傾斜面７１とステム主面２５における垂線のなす角度βも０．５°〜５°としている。また、実際の上記角度α１の値としては、例えばレーザ光軸２１の傾斜角をθ＝３°とするとα１＝（９０−θ）°＝８７°となる。
【００５１】
この結果、図５に示すように、レーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜はパッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光はステム主面２５に対し正確に垂直方向に出射するようになる。
【００５２】
なお、本実施の形態５では、チップ搭載用構造体を構成するヒートシンクとサブマウントのうち、サブマウントを省略できるので、低コストでステムの主面２５に対してレーザ光軸２１が正確に垂直になるように補償された半導体レーザを作製できるというメリットがある。
【００５３】
実施の形態６．
図６は実施の形態６による半導体レーザの構造を示す断面図である。本実施の形態６では、図１の（ａ）、及び（ｂ）の実施の形態１、図３に示す実施の形態３、及び図５に示す実施の形態５と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５４】
上記、実施の形態５においては、ヒートシンク７ｂのサブマウント５が固着される側の面全体を傾斜面としていたが、本実施の形態６では、図３の実施の形態３と同様、ヒートシンク７ｃの断面形状においてステム９から離れるに従ってステム主面２５に平行方向の幅が減少するように、傾斜面７２はサブマウント７ｃが固着される側の面の上方の一部に形成されている。このヒートシンク７ｃ上の傾斜面７２の一部である固着面４に、レーザチップ１を活性層３側の表面を固着して設置したものである。
【００５５】
ここで、傾斜面７２のステム主面２５における垂線に対する傾斜角βは、レーザ光軸２１の傾斜する角度θと同じ値、すなわちβ＝θになるように設定しておく。この傾斜面７２上の固着面４にレーザチップ２が固着されているため、上記実施の形態２〜５と同様、レーザチップ１は実効的に反時計廻りの方向に傾斜することになる。
【００５６】
これにより、レーザチップ１の固着面４の延長面２３も、θと同角度だけヒートシンク７ｃ側に傾斜し、上記延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７ｃ側から見た角度α１は９０°より小さい角度、すなわちα１＝（９０−θ）°となる。
【００５７】
ここで前記のように、レーザ光軸２１の傾斜角θは、本実施の形態６に係る高出力レーザの場合は、０．５°〜５°程度であるので、傾斜面７２とステム主面２５における垂線のなす角度βも０．５°〜５°としている。また、実際の上記α１の値としては、例えばレーザ光軸２１の傾斜角をθ＝３°とするとα１＝（９０−θ）°＝８７°となる。
【００５８】
この結果、図６に示すように、レーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜はパッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光軸２１はステム主面２５に対し正確に垂直になる。
【００５９】
本実施の形態６では、実施の形態５同様、チップ搭載用構造体を構成するヒートシンクとサブマウントのうち、サブマウントを省略できるので、低コストでステム主面２５に対して、レーザ光軸２１が正確に垂直になるよう補償された半導体レーザを作製できるというメリットがある。
【００６０】
また、レーザチップを搭載したチップ搭載用構造体において、上記実施の形態２及び３では、レーザチップ１とサブマウント５の間で固着し、しかもサブマウント５をヒートシンク７ｂまたは７ｃに設置するのに両者を固着するため、固着する箇所を２箇所必要としていたが、本実施の形態６では、固着箇所がヒートシンク７ｃとレーザチップ１の間の１箇所に低減されるので、固着に用いられる半田材の厚さの変動等によるレーザチップ１の傾斜角のばらつきが少なくなり、ステムの主面２５に対して、レーザ光軸２１がより正確にステム主面２５に対して垂直な半導体レーザを作製できるというメリットがある。
【００６１】
これに加え、既存型式のヒートシンクを、レーザチップのレーザ光軸の傾斜角度θに合わせて、機械的な研磨等の加工法により、種々の角度の傾斜部を持ったヒートシンクを容易に製作できるので、半導体レーザの製造ロット毎のばらつきに対応して、レーザ光軸が正確にステム主面に対して垂直な半導体レーザを低コストで作製できるという、実施の形態３と同様なメリットを合わせ持つ。
【００６２】
なお、上記実施の形態２〜６において、レーザチップ１の活性層３から出射されるレーザ光軸２１は、レーザ共振器端面２０における垂直線２２から傾斜角θだけ基板２の側に傾斜しており、通常ＡｌＧａＩｎＰ系材料による高出力レーザにおいては、この傾斜角θは０．５°〜５°程度であるので、ヒートシンク７ｂ、７ｃ、及び、くさび型の部材１１ｄにおける傾斜面７１、７２、７３とステム主面２５における垂線とがなす角度も、それぞれ０．５°〜５°にすれば良い。
【００６３】
実施の形態７．
図７は実施の形態７による半導体レーザの構造を示す構成図であり、図の（ａ）はその断面図、（ｂ）はステム９のみを示す上面図である。
本実施の形態では、図１の（ａ）、及び（ｂ）の実施の形態１、及び図２〜図６の実施の形態２〜６と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
上記実施の形態１〜６においては、チップ搭載用構造体を構成するサブマウント又はヒートシンクを改良して、レーザチップを実質的に傾斜させることにより、レーザ光軸をステム主面に対して正確に垂直になるように補償したものであるが、図７に示す本実施の形態７では、従来の直方体の形状のサブマウント５とヒートシンク７ａによりチップ搭載用構造体を形成し、これをステム主面２５の一部に形成された傾斜面１２ｇを有する凹部１３ｇに設置して、同様な効果を得るようにしたものである。
【００６５】
本実施の形態７においては、図７に示すように、ステム主面２９の一部領域に、ステム主面２５上をレーザチップ１から離れる方向に進むにつれて、その位置がステム主面２５より低くなるような傾斜面１２ｇを有する凹部１３ｇが形成されている。この傾斜面１２ｇの上に、直方体のヒーシンク７ａ、及びレーザチップ１がその活性層２側を固着面４において固着された直方体のサブマウント５からなるチップ搭載用構造体が設置されている。
【００６６】
図７において、凹部１３ｇにおける傾斜面１２ｇのステム主面２５に対する傾斜角βは、レーザチップ１におけるレーザ光軸２１の傾斜角度θと同じ値（β＝θ）に設定されており、またヒートシンク７ａ及び、サブマウント５は直方体であるので、レーザチップ１のサブマウント５の上の固着面４の延長面２３は、ヒートシンク７ａ側にθと同角度だけ傾斜し、該延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７ａ側から見た角度α１は９０°より小さい角度、すなわちα１＝（９０−θ）°となる。すなわち、レーザチップ１は実効的に反時計廻りの方向に角度θだけ、傾斜することになる。
【００６７】
この結果、図７に示すように、レーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜はパッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光軸２１はステム主面２５に対し正確に垂直方向になるように改善される。
【００６８】
なお、本実施の形態７において、レーザチップ１の活性層３から出射されるレーザ光軸２１は、レーザ共振器端面２０における垂線２２から傾斜角θだけ基板２の側に傾斜おり、通常ＡｌＧａＩｎＰ系材料による高出力レーザにおいては、この傾斜する角度θは、０．５°〜５°であるので、ステム主面２５に形成した凹部の傾斜面１２ｇのステム主面２５に対する傾斜角度βも０．５°〜５°にすればよい。
【００６９】
本実施の形態７によれば、傾斜面１２ｇを有する凹部１３ｇは、ステム主面２５に特別な加工を施すことなく、ステム９の作製工程において金型による整形法等を用いてステム９の中に作り込むことができるので、低コストでレーザ光軸２１がステム主面２５に対して正確に垂直となる半導体レーザを作製できるというメリットがある。
【００７０】
なお、本実施の形態７においては、レーザチップ１はサブマウント５を介して、ヒートシンク７ａに設置される場合について示したが、実施の形態５及び実施の形態６と同様に、レーザチップ１を直接ヒートシンク７ａに設置しても同様な効果が得られる。
【００７１】
また、本実施の形態７においては、サブマウント５及びヒートシンク７ａは直方体の場合について説明したが、それぞれ立方体でも良く、またサブマウントとして板状の平行平板を用いても同様な効果が得られる。
【００７２】
実施の形態８
図８は実施の形態８による半導体レーザの構造を示す構成図であり、図の（ａ）は断面図、（ｂ）はステム９のみを示す上面図である。本実施の形態では、図１の（ａ）及び（ｂ）の実施の形態１、及び図４及び図７の実施の形態４及び７と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７３】
上記実施の形態７では、ステム主面２５の一部に傾斜面１２ｇを有する凹部を形成し、この傾斜面１２ｇ上に従来の直方体の部材からなるサブマウント５、ヒートシンク７ａにより形成されたチップ搭載用構造体を設置することにより、レーザ光軸２１がステム主面２５に対し正確に垂直になるようにしたが、本実施の形態８のように、ステム９の一部に傾斜面１２ｈを有する凸部１１ｈを形成しても、同様な効果が得られる。
【００７４】
本実施の形態８においては、図８に示すように、ステム主面２５の一部領域に、レーザチップ１の活性層３に垂直でかつレーザ光軸２１を含む断面において、ステム主面２５上をレーザチップ１に近い方向に進むにつれてその位置がステム主面２５より高くなるような傾斜面１２ｈを有するくさび型の凸部１１ｈが形成されている。
【００７５】
この凸部１１ｈの形成方法として、例えばステム９が金属製の枠に低融点ガラスが融着されたハーメチックシールで構成されている場合には、その作製工程においてステム主面２５を形成する金属製の枠の表面を金型による整形法等により隆起させることにより、容易にステム主面２５上に凸部１１ｈを一体構造として作り込むことができる。
【００７６】
傾斜面１２ｈの上に、それぞれ直方体の部材からなるヒーシンク７ａ及びサブマウント５からなるチップ搭載用構造体、及び上記サブマウント５上の固着面４において活性層２側が接するように固着されたレーザチップ１が設置されている。
【００７７】
図８において、凸部１１ｈのステム主面２５に対する傾斜角βは、レーザチップ１におけるレーザ光軸２１の傾斜する角度θと同じ値（β＝θ）に設定されており、またヒートシンク７ａ及び、サブマウント５は直方体であるので、レーザチップ１のサブマウント５の上の固着面４の延長面２３は、ヒートシンク７ａ側にθと同角度だけ傾斜する。従って上記延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７ａ側から見た角度α１は９０°より小さい角度、すなわちα１＝（９０−θ）°となる。すなわち、レーザチップ１は実効的に反時計廻りの方向に角度θだけ傾斜することになる。
【００７８】
この結果、図８に示すようにレーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜はパッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光軸２１はステム主面２５に対し正確に垂直方向になるように改善される。
【００７９】
なお、本実施の形態８において、レーザチップ１の活性層３から出射されるレーザ光軸２１は、レーザ共振器端面２０における垂直線２２から傾斜角θだけ基板２の側に傾斜おり、通常ＡｌＧａＩｎＰ系材料による高出力レーザにおいては、この傾斜角θは、０．５°〜５°であるので、ステム主面２５に形成した凸部の傾斜面のステム主面に対する傾斜角度βは０．５°〜５°にすればよい。
【００８０】
また、本実施の形態８によれば、傾斜面１２ｈを有する凸部１１ｈは、ステム主面２５に特別な加工を施すことなく、ステム９の作製工程において金型等を用いて主面２５の上に、一体構造として作り込むことができるので、低コストでステム主面２５に対して正確に垂直に出射する半導体レーザを作製できるというメリットがある。
【００８１】
なお、本実施の形態８においては、傾斜面１２ｈを有する凸部１１ｈは、ステム主面２５の上にステム９の一体構造として形成された例を示したが、ステム９とは別に、傾斜面１２ｈを有するくさび型部材を用意してステム主面上に設置し、凸部１１ｈとしても良い。
【００８２】
また、本実施の形態８においては、レーザチップ１はサブマウント５を介して、ヒートシンク７に設置された場合について示したが、サブマウントを用いずにレーザチップ１を直接ヒートシンク７ａに設置しても同様な効果が得られる。
【００８３】
また、本実施の形態８においては、サブマウント５及びヒートシンク７ａは直方体の場合について説明したが、それぞれ立方体を用いても良く、またサブマウントとして薄い板状の平行平板を用いても同様な効果が得られる。
【００８４】
実施の形態９
図９は実施の形態９による半導体レーザの構造を示す構成図である。図中、図１、４、７、及び８に示す実施の形態１、４、７、及び８と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８５】
上記実施の形態１〜８においては、ステムのレーザチップを搭載する側のステム主面を光学的基準面として、レーザ光軸がこの基準面に正確に垂直になるように補償することを目的にしていたが、半導体レーザ応用機器の光学系の設計によっては、ステムの下面（以下ステム下面）を光ピックアップ等の光応用機器における光学系の基準面として用いることも可能である。本実施の形態９では、ステム主面を光学的基準面としたステム下面２６に対して傾斜させ、この傾斜したステム主面２５ｂの上にサブマウント５及びヒートシンク７ａからなるチップ搭載用構造体を搭載することにより、レーザ光軸２１がこの基準面に正確に垂直になるようにしたものである。
【００８６】
本実施の形態９においては、図９に示すように、ステム主面２５ｂは、光学的基準面であるステム下面２６に対し、βの角度で傾斜したものを用いる。その傾斜方向は、ステム主面２５ｂ上で、レーザチップ１からヒートシンク７ａに向かう方向（図９の左方）に行くほど、ステム主面２５ｂが下面に近づく、すなわち左方ほどステム主面２５ｂが下がる方向である。その傾斜角βはレーザチップ１におけるレーザ光軸２１の傾斜する角度θと同じ値（β＝θ）に設定する。
【００８７】
上記傾斜したステム主面２５ｂの上に、それぞれ直方体のヒーシンク７ａ及びサブマウント５からなるチップ搭載用構造体が設置され、さらにサブマウント５上の固着面４において、レーザチップ１がその活性層３側の表面を接する様に固着して設置されている。上記チップ搭載用構造体は、レーザチップ１のレーザ光軸２１が、ステム主面２５ｂの概略垂直方向（上方）になるような形態で、ステム主面２５ｂの上に設置されている。
【００８８】
レーザチップ１は直方体のサブマウント５、及びヒートとシンク７ａを介して、β（＝θ）の角度だけ傾斜したステム主面２５ｂ上に設置されているため、レーザチップ１とサブマウント５の固着面４の延長面２３と、ステム下面２６とがなすヒートシンク７ａ側から見た角度α１は、９０°より小さい角度、すなわちα１＝（９０−θ）°となる。すなわち、レーザチップ１は実効的に反時計廻りの方向に角度θだけ傾斜することになる。
【００８９】
この結果、図９に示すようにレーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜はパッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光軸２１は光学的基準面となるステム下面２６に対し正確に垂直方向になるように改善される。
【００９０】
本実施の形態９によれば、傾斜したステム主面２５ｂを有するステム９ｂは、特別な加工や部品を追加することなく、その作製工程において金型等を用いて容易に作製できるので、低コストでレーザ光軸が光学的基準面となるステム下面２６に対して正確に垂直となる半導体レーザを歩留まり良く作製できるというメリットがある。
【００９１】
なお、本実施の形態９においては、レーザチップ１はサブマウント５を介してヒートシンク７ａに設置された場合について示したが、レーザチップ１を直接ヒートシンク７ａに設置しても同様な効果が得られる。
【００９２】
また、本実施の形態９においては、サブマウント５及びヒートシンク７ａは直方体の場合について説明したが、それぞれ立方体を用いても良く、またサブマウント５として板状の平行平板を用いても同様な効果が得られる。
【００９３】
実施の形態１０
図１０は実施の形態１０による半導体レーザの構造を示す構成図であり、図の（ａ）は断面図、（ｂ）はステム９のみを示す上面図である。図中、図７の実施の形態７と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００９４】
上記実施の形態７（図７）においては、レーザ光軸２１が基板２の側に傾斜したレーザチップ１が活性層３側の表面をサブマウント５に接する様に固着された所謂ジャンクションダウン方式の形態によりレーザチップ１がチップ搭載用構造体に設置され、このチップ搭載用構造体を、ステム主面２５に設けられた傾斜部１２ｇを有する凹部１３ｇに設置した場合について説明したが、本実施の形態１０では、図１０に示すように、レーザチップ１の基板２側がサブマウント５に固着された、所謂ジャンクションアップ方式の形態で組立てられた半導体レーザに関し、そのレーザ光軸２１を正確にステム主面２５に垂直方向にする組立構造について説明する。
【００９５】
本実施の形態１０においては、図１０に示すように、ステム９の一部領域に、ステム主面２５上をヒートシンク７ａ側からレーザチップ１に近づく方向に進むにつれて、その位置がステム主面２５より低くなるような傾斜面１２ｊを有する凹部１３ｊがステム９に形成されている。この傾斜面１２ｊの上に、それぞれ直方体のヒーシンク７ａ、およびサブマウント５からなるチップ搭載用構造体が設置され、上記サブマウント５上の固着面４において、レーザチップ１がその基板２の側が接するように固着して設置されている。
【００９６】
また、上記チップ搭載用構造体の一部であるヒートシンク７ａは、レーザ光の出射方向がステム主面２５に対し概略垂直方向となるような形態で、すなわちステム９の上方となるように、上記傾斜面１２ｊの上に設置されている。
【００９７】
図１０において、凹部１３ｊの傾斜面１２ｊのステム主面２５に対する傾斜角βは、レーザチップ１におけるレーザ光軸２１の傾斜する角度θと同じ値（β＝θ）に設定されており、またヒートシンク７ａ、及びサブマウント５は直方体であるので、レーザチップ１のサブマウント５の上の固着面４の延長面２３は、ヒートシンク７ａの反対側に角度θと同角度だけ傾斜し、この延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７ａ側から見た角度α２は９０°より大さい角度、すなわちα２＝（９０＋θ）°となる。すなわち、レーザチップ１は実効的に時計廻りの方向に角度θだけ、傾斜することになる。
【００９８】
これにより、図１０に示すように、ジャンクションアップ方式でサブマウント５に設置された半導体レーザにおいても、レーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における垂線に対する基板側への傾斜は、パッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光軸２１はステム主面２５に対し正確に垂直方向になるように改善される。
【００９９】
また、本実施の形態１０によれば、傾斜面１２ｊを有する凹部１３ｊは、ステム主面２５に特別な加工を施すことなく、ステム９の作製工程において金型等を用いてステム９の中に作り込むことができるので、低コストでレーザ光軸２１がステム主面２５に対して正確に垂直になるよう補償された半導体レーザを作製できるというメリットがある。
【０１００】
なお、本実施の形態１０においては、レーザチップ１はサブマウント５を介して、ヒートシンク７に設置される場合について示したが、サブマウント５を用いずにレーザチップ１を直接ヒートシンク７ａに設置しても同様な効果が得られる。
【０１０１】
実施の形態１１
図１１は実施の形態１１による半導体レーザの構造を示す構成図であり、図の（ａ）は断面図、（ｂ）はステム９のみを示す上面図である。図中、図８の実施の形態８と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１０２】
上記実施の形態８（図８）においては、レーザ光軸２１が基板２側に傾斜したレーザチップ１がその活性層３側をサブマウント５に固着された、すなわちジャンクションダウン方式により組立てられたチップ搭載用構造体を、凸部１１ｈの傾斜面１２ｈ上に設置して作製した半導体レーザについて説明したが、本実施の形態１１においては、図１１に示すように、レーザチップ１の基板２側の面がサブマウント５に固着された、すなわちジャンクションダウンアップ方式で組立てられた半導体レーザに関し、そのレーザ光軸を正確にステム主面２５に垂直方向にする構造について説明する。
【０１０３】
本実施の形態１１においては、図１１に示すように、ステム９の一部領域に、レーザチップ１の活性層３に垂直でかつレーザ光軸２１を含む断面において、ステム主面２５上をヒートシンク７ａからレーザチップ１に近づく方向に進むにつれて、その位置がステム主面２５近づくような、すなわち高さが低くなるような傾斜面１２ｋを有するくさび型の断面形状の凸部１１ｋが形成されている。  
このくさび型の断面形状の凸部１１ｋは、図８に示す実施の形態８と同様に、ステム９の作製工程において、金型による整形法等を用いてステム主面２５の一部領域を隆起させた一体構造として作り込むことができる。
【０１０４】
上記、傾斜面１２ｋの上に、それぞれ直方体のヒーシンク７ａ、サブマウント５からなるチップ搭載用構造体が設置され、上記サブマウント５上の固着面４に、レーザチップ１がその基板２の側を接するように、すなわちジャンクションアップ方式で設置されている。
【０１０５】
また、上記チップ搭載用構造体の一部であるヒートシンク７ａは、レーザ光の出射方向がステム主面２５に対し概略垂直方向となるような形態で、すなわちレーザ光の出射方向がステム９の上方となるように、上記傾斜面１２ｋの上に設置されている。
【０１０６】
図１１において、凸部１１ｋのステム主面２５に対する傾斜角βは、レーザチップ１におけるレーザ光軸２１の傾斜する角度θと同じ値（β＝θ）に設定されており、またヒートシンク７ａ及び、サブマウント５は直方体（隣り合う面のなす角度が９０°）であるので、レーザチップ１のサブマウント５における固着面４の延長面２３は、ヒートシンク７ａ側に角度θと同角度だけ傾斜し、該延長面２３とステム主面２５のなすヒートシンク７側から見た角度α２は９０°より大きい角度、すなわちα２＝（９０＋θ）°となる。すなわち、レーザチップ１は実効的に時計廻りの方向に角度θだけ、傾斜することになる。
【０１０７】
この結果、図１１に示すように、ジャンクションアップ方式でサブマウント４に設置されたレーザ光軸２１が基板２側に傾斜した半導体レーザにおいても、レーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における垂線２２に対する基板２側への傾斜は、パッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光軸２１はステム主面２５に対し正確に垂直方向になるように改善される。
【０１０８】
また、本実施の形態１１によれば、傾斜面１２ｋを有する凸部１１ｋは、ステム主面２５に特別な加工を施すことなく、ステム９の作製工程において金型等を用いて主面２５の上に、一体構造として作り込むことができるので、低コストでレーザ光軸２１がステム主面２５に対して正確に垂直になる半導体レーザを作製できるというメリットがある。
【０１０９】
なお、本実施の形態１１においては、傾斜面を有する凸部１１ｋは、ステム主面２５の一部を隆起させた一体構造として説明したが、表面が平坦なステム９の上に、別途作製した断面形状がくさび型をした部材を、ステム主面２５上に設置しても同様な効果が得られるのはいうまでもない。
【０１１０】
また、本実施の形態１１においては、レーザチップ１はサブマウント５を介して、ヒートシンク７ａに設置される場合について示したが、サブマウント５を用いずにレーザチップ１を直接ヒートシンク７ａに設置しても同様な効果が得られる。
【０１１１】
実施の形態１２
図１２は実施の形態１２による半導体レーザの構造を示す断面図である。図中、図９の実施の形態９と同一又は相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１１２】
上記実施の形態９（図９）においては、レーザ光軸２１が基板２側に傾斜したレーザチップ１がジャンクションダウン方式で搭載されたチップ搭載用構造体を、傾斜したステム主面２５ｂ上に設置した場合について説明したが、本実施の形態１２においては、図１２に示すように、レーザチップ１の基板２の側がサブマウント５に固着された、すなわちジャンクションアップ方式でレーザチップ１が搭載されたチップ搭載用構造体に関し、傾斜したステム主面２５ｃを持つステム９ｃを用いて、レーザ光軸２１を、光学的基準面となるステム下面２６に対して正確に垂直にする構成について説明する。
【０１１３】
本実施の形態１２においては、図１２に示すように、ステム主面２５ｃは、光学的基準面となるステム下面２６に対し、βの角度で傾斜している。
その傾斜方向は、ステム主面２５ｃ上を、ヒートシンク６からレーザチップ１に向かう方向（図１２の右方）に行くほど、ステム主面２５ｃがステム下面２６に近づく、すなわち図の右方ほどステム主面２５ｃの位置が下がる方向である。その傾斜角βはレーザ共振器端面２０におけるレーザ光軸２１の傾斜する角度θと同じ値（β＝θ）に設定する。
【０１１４】
上記傾斜した主面２５ｃの上に、それぞれ直方体のヒーシンク７ａ及びサブマウント５からなるチップ搭載用構造体が設置され、さらにサブマウント５上の固着面４において、レーザチップ１がその活性層３側を接するようにして設置されている。
また、上記チップ搭載用構造体は、レーザチップ１のレーザ光軸２１が、ステム主面２５ｃの概略垂直方向、すなわち上方になるような形態で、ステム主面２５ｂの上に設置されている。
【０１１５】
上記のように、レーザチップ１は、それぞれ直方体のサブマウント５、ヒートシンク７ａを介して、β（＝θ）の角度だけ傾斜したステム主面２５ｂ上に設置されている。これにより、レーザチップ１とサブマウント５の固着面４の延長面２３と、ステム下面２６とがなすヒートシンク７ａの側から見た角度α２は、９０°より大きい角度、すなわちα２＝（９０＋θ）°となる。すなわち、レーザチップ１は実効的に時計廻りの方向に角度θだけ傾斜することになる。
【０１１６】
この結果、図１２に示すようにレーザ光軸２１のレーザ共振器端面２０における傾斜はパッケージ外部からみると見かけ上補償され、レーザ光軸２１は光学的基準面となるステム下面２６に対し正確に垂直方向になるように改善される。
【０１１７】
また、本実施の形態１２によれば、傾斜したステム主面２５を有するステム９ｃは、特別な加工や部品を追加することなく、その作製工程において金型等を用いて容易に作製できるので、レーザ光軸が光学的基準面となるステム下面２６に対して正確に垂直となる半導体レーザを低コストで、かつ歩留まり良く作製できるというメリットがある。
【０１１８】
なお、上記実施の形態７〜１２においては、レーザチップ１はサブマウント５を介して、ヒートシンク７ａに設置される場合について示したが、レーザチップ１を直接ヒートシンク７ａに設置しても同様な効果が得られる。
【０１１９】
なお、上記実施の形態１〜１２においては、ＡｌＧａＩｎＰ系材料による光ディスク書込み用高出力レーザのレーザチップを用いた場合について説明したが、ＡｌＧａＡｓ系やＩｎＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＮ（ＧａＮ）系材料等、他の材料で構成されたレーザチップを用いた場合についても適用できるのはいうまでもない。
【０１２０】
また、上記実施の形態１〜７においては、ヒートシンク７ａ、７ｂ、および７ｃはステムと別の独立した部材として説明したが、最初からヒートシンク７ａ、７ｂ、および７ｃがステム９と一体構造として作製されたものであっても、効果は変わらないのはいうまでもない。
【０１２１】
また、上記実施の形態１〜１２においては、レーザチップ、サブマウント、ヒートシンク、ステムをそれぞれ固着する方法については、例えばＡｕＳｉ，  ＡｕＳｎなどの適切な組成比、及び融点を有する合金半田を用いることにより、組立ストレスを抑え、かつ実用的な固着強度を得ることができる。
【０１２２】
また、上記実施の形態２〜４、または実施の形態７〜１２においては、実施の形態１と同様に、サブマウント５の材料として、熱伝導率が高く、基板と熱膨張係数が近い、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド（Ｃ）、銅タングステン（ＣｕＷ）のうち少なくとも一種類を用いることにより、良好な温度特性及び信頼性を有し、かつレーザ光軸が光学的基準面となるステム主面、またはステム下面に対して正確に垂直となる半導体レーザを実現することができる。
【０１２３】
また、上記実施の形態２〜１２においては、実施の形態１と同様に、ヒートシンク７ａ、７ｂ、および７ｃの材料として、熱伝導率が高く、加工の容易な銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一種類の材料を用いることにより、良好な温度特性、及び低コスト化が実現可能で、かつ、レーザ光軸が光学的基準面となるステム主面、またはステム下面に対して正確に垂直となる半導体レーザを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体レーザの構造を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態６による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態７による半導体レーザの構造を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態８による半導体レーザの構造を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態９による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１０による半導体レーザの構造を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態１１による半導体レーザの構造示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態１２による半導体レーザの構造示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  レーザチップ
２  基板
３  活性層
４  レーザチップの固着面
５  サブマウント
６  サブマウントの設置面
７ａ，７ｂ，７ｃ  ヒートシンク
８  ヒートシンクの設置面
９  ステム
１１ｄ  ヒートシンク上の凸部
１１ｈ，１１ｋ  ステム主面上の凸部
１２ｈ，１２ｋ  凸部に形成された傾斜面
１２ｇ，１２ｊ  凹部に形成された傾斜面
１３ｇ，１３ｊ  ステム主面上の凹部
２０  レーザ共振器端面
２１  レーザ光軸
２２  レーザ共振器端面における垂線
２３  レーザチップの固着面の延長面
２５  ステム主面
２６  ステム下面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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