(57)【要約】  【課題】  ＬＤチップが長大化しても、ステムの放熱性を低下させることなく基準面からのＬＤチップの発光点高さを同一に保つことができる半導体レーザ装置を得る。  【解決手段】  ステム１１上に、ＬＤチップ１４が取り付けられたサブマウント１３を備え、パッケージキャップ２０がサブマウント１３およびＬＤチップ１４を囲むように取り付けられた半導体レーザ装置１０において、パッケージキャップ２０に鍔２１を設ける。鍔２１の上面２１ａの構成する平面を、ＬＤチップ１４の発光点の高さｈの基準面３０とする。これによって、ＬＤチップ１４が長大化してもパッケージキャップ２０を長大化したＬＤチップに対応したものと交換するだけで、発光点の高さｈを同一に保つことができる。また、ステム１１は同じものを利用できるため、ステム１１の熱容量および放熱性を低下させることもない。【選択図】      図１
2006332145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムと、このステムの一方の面に設けられたサブマウントと、このサブマウント上に発光点が前記ステムの反対側になるように取り付けられた半導体レーザ素子と、前記サブマウント及び前記半導体レーザ素子を囲むように前記ステムに取り付けられたパッケージキャップとを備えた半導体レーザ装置において、
前記パッケージキャップには、前記ステムに対して略平行な面を構成する底面を備える鍔が設けられ、
前記パッケージキャップの前記鍔の前記底面を基準面として前記半導体レーザの前記発光点の位置が決定されることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記鍔の周面が前記ステムと接触することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記鍔の底面と前記ステムとの間に空間がないことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記鍔の底面が、前記ステムに対して最も離れる点を１点有する形状に隆起したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記鍔の底面が、径方向に切断したときの断面が半円状に隆起した形状であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記鍔の底面が、径方向に切断したときの断面が三角形状に隆起した形状であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記鍔の底面が、突起を形成するように隆起した形状であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記突起が半球状であることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記突起が角錐状または円錐状であることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記パッケージキャップがキャップガラスを備えるものであり、前記キャップガラスがこのキャップガラスと一体成形されたものであることを特徴とする請求項１〜９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、ステムに半導体レーザ素子を配置した半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置は、例えば光ピックアップに搭載され、光ディスクや光磁気ディスクなどに記録されたデータの再生、消去またはデータの記録に使用されている。このうち、記録用の半導体レーザ装置は一般に、ステムと呼ばれる基台の上に突出したブロック部に、半導体レーザ素子（以下ＬＤチップとする）を搭載したサブマウントを配置した構成となっており、レーザ光は半導体レーザ素子の端部の発光点からステムの面に対して垂直上方に出射される。このステムは鉄や鋼などの金属からなり、発熱したＬＤチップを放熱させるためのヒートシンクとしての役割も果たす。また、ステムの上にはパッケージキャップが装着されるのが一般的である。
【０００３】
近年、高密度の光記録のために半導体レーザ装置の出射するレーザ光の短波長化、高出力化が進められており、ＬＤチップのレーザ光出射方向の長さ（共振器長）は高出力化に伴って長くなる傾向にある。ＬＤチップからレーザ光が出射される端面を発光点位置、この発光点位置からステム上面に設定された基準面までの距離を発光点高さと呼ぶが、半導体レーザ装置において、ＬＤチップが長大化してもこの発光点高さを一定にすることが求められる。これは、発光点高さが変わると半導体レーザ装置を搭載する光ピックアップにおいて光学設計の変更が必要となり、全体として大幅な設計変更となるからである。しかし、ＬＤチップが長くなっても従来品と同一の発光点高さであれば、従来品との互換性を有し、さらに光ピックアップの、特に光学設計について設計変更が不必要となるため、大幅なコスト削減を見込むことができる。
【０００４】
このようなＬＤチップの長大化対策が施された半導体レーザ装置として、特許文献１においては図１４に示すようにステム１１１を凹型に掘り込んだ形状の半導体レーザ装置１１０が提案されている。半導体レーザ装置１１０において、ステム１１１を掘り込んだ部分に長大化したＬＤチップ１１４を配置することによって、ステム１１１上面の基準面１３０からの発光点高さｈ１をＬＤチップが長大化する前と同一にすることができる。
【特許文献１】特開２００４−１７９４９４号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、半導体レーザ装置１１０では、ステム１１１を掘り込んでいるためステム１１１の熱容量が小さくなり、放熱性が悪化する原因となる。ＬＤチップの発熱量は高出力化に伴って増大するため、この放熱性の悪化によってＬＤチップ１１４の寿命が低下することが考えられる。
【０００６】
そこで本発明では、ステムの熱容量を小さくすることなく、長大化するＬＤチップに対応して発光点高さを一定に保つことができる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために本発明は、ステムと、このステムの一方の面に設けられたサブマウントと、このサブマウント上に発光点が前記ステムの反対側になるように取り付けられた半導体レーザ素子と、前記サブマウント及び前記半導体レーザ素子を囲むように前記ステムに取り付けられたパッケージキャップとを備えた半導体レーザ装置において、前記パッケージキャップには、前記ステムに対して略平行な面を構成する底面を備える鍔が設けられ、前記パッケージキャップの前記鍔の前記底面を基準面として前記半導体レーザの前記発光点の位置が決定されることを特徴とする。
【０００８】
（２）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記鍔の周面が前記ステムと接触することを特徴とする。
【０００９】
（３）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記鍔の底面と前記ステムとの間に空間がないことを特徴とする。
【００１０】
（４）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記鍔の底面が、前記ステムに対して最も離れる点を１点有する形状に隆起したことを特徴とする。
【００１１】
（５）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記鍔の底面が、径方向に切断したときの断面が半円状に隆起した形状であることを特徴とする。
【００１２】
（６）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記鍔の底面が、径方向に切断したときの断面が三角形状に隆起した形状であることを特徴とする。
【００１３】
（７）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記鍔の底面が、突起を形成するように隆起した形状であることを特徴とする。
【００１４】
（８）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記突起が半球状であることを特徴とする。
【００１５】
（９）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記突起が角錐状または円錐状であることを特徴とする。
【００１６】
（１０）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記パッケージキャップがキャップガラスを備えるものであり、前記キャップガラスがこのキャップガラスと一体成形されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、パッケージキャップの鍔の底面の構成するステムに対して略平行な面を半導体レーザ素子の発光点の基準面とするため、高出力化によって長大化した半導体レーザ素子に対しても、パッケージキャップをその半導体レーザ素子に対応するものに交換するだけでこの基準面から発光点までの距離すなわち発光点高さを一定に保つことができる半導体レーザ装置を得ることができる。従って、この半導体レーザ装置を搭載する光ピックアップなどにおいては、光学設計を変更させることなく長大化した半導体レーザ素子に変更することができるため、コスト削減を図ることができる。また、ステムの形状を変化させる必要がないため、ステムの熱容量および放熱性が変化することもない。
【００１８】
また、本発明によると、鍔の底面を隆起させることにより、鍔が光ピックアップなどと線または点で接触するため、基準面の精度を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図を用いて説明する。図１は第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。
【００２０】
図１に示すように、半導体レーザ装置１０は、円盤状のステム１１と、ステム１１の上面に取り付けられたサブマウント１３と、ステム１１の下面に取り付けられた３本のリード１２と、サブマウント１３を取り囲むように取り付けられたパッケージキャップ２０とを備える。また、サブマウント１３の上部には半導体レーザ素子（以下ＬＤチップとする）１４が、レーザ光の発光点が上部となるように取り付けられている。ステム１１は鉄金属製で、通電により発熱したＬＤチップ１４がこれを介して十分に放熱できる熱容量を有している。パッケージキャップ２０は金属や樹脂などからなるものであり、上面のレーザ光の光路となる部位に非反射コーティングされたガラスや樹脂などからなるキャップガラス２３が取り付けられている。
【００２１】
第１の実施形態において、パッケージキャップ２０には鍔２１が設けられており、鍔２１の上側の底面である上面２１ａは、平面であり、ステム１１に対して略平行である。この上面２１ａをＬＤチップ１４の発光点の位置を決定する基準面、すなわち発光点高さの基準面３０とする。つまり図１において発光点高さはｈである。ここで、周面２１ｂで決定される鍔２１の直径は、光ピックアップ装置など半導体レーザ装置１０を搭載する装置の設計によって任意の値に設定してよい。
【００２２】
また、図２に、図１に示す半導体レーザ装置１０と同じ構成で図１に示す半導体レーザ装置１０よりも長いＬＤチップ１４ａを備えた半導体レーザ装置１０ａの断面図を示す。半導体レーザ装置１０ａにはＬＤチップ１４ａに適合する大きさのパッケージキャップ２０ａが設けられている。この半導体レーザ装置１０ａも、パッケージキャップ２０ａの鍔２１の上面２１ａに発光点高さの基準面が設定されており、鍔２１は発光点高さがｈとなる位置に設けられている。
【００２３】
このように、パッケージキャップ２０の鍔２１の上面２１ａに基準面を設定することにより、半導体レーザ装置１０は、ＬＤチップ１４が長くなってもそのＬＤチップ１４に適合する大きさで、鍔２１が発光点高さをｈとする位置に設けられたパッケージキャップ２０に交換するだけで、ステム１１の形状を変えることなく、つまり放熱性を維持したまま発光点高さをｈとすることができる。これらの半導体レーザ装置１０および１０ａを備える光ピックアップ装置は発光点高さがｈで共通であるため、光学設計を変更する必要がない。
【００２４】
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態について図３を用いて説明する。第２の実施形態は、鍔の形状が異なる以外は第１の実施形態と同じであり、実質上同一の部分には同一の符号を付している。図３は第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。
【００２５】
第２の実施形態では、図３に示すように鍔２１の周面２１ｂがステム１１に接触するように設けられている。これによって、鍔２１の上面２１ａは、光ピックアップ装置などに取り付けられた際に負荷がかかっても鍔２１の周面およびステム１１に支えられるため、基準面３０は安定して平面を保つことができる。
【００２６】
この場合、上面２１ａとステム１１の間の空間部分に、図４に示すように金属や樹脂からなる充填部材２４を充填し、空間をなくしてもよい。これによって、基準面３０はより大きな負荷に対して安定して平面を保つことができる。ここで、充填部材２４はパッケージキャップ２０を構成する素材と同一のものでも異なるものでもよい。また、パッケージキャップ２０と一体に成形されていてもよい。
【００２７】
＜第３の実施形態＞
次に本発明の第３の実施形態について図５を用いて説明する。第３の実施形態は、パッケージキャップに爪部が設けられている点が異なる以外は第１、第２の実施形態と同じであり、実質上同一の部分には同一の符号を付している。図５は第３の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。
【００２８】
第３の実施形態では、図５に示すようにパッケージキャップ２０に、ステム１１と係合する爪部２５が設けられている。爪部２５は２個、パッケージキャップ２０の中心から対称に設けられている。これによって、ステム１１の上方からパッケージキャップ２０をはめ込むと爪部２５が弾性によって一旦広がってステム１１に係合するため、容易にパッケージキャップ２０をステム１１に取り付けることができる。ここで、爪部２５の数は、パッケージキャップ２０をステム１１に安定して固定させるために３個以上が好ましく、パッケージキャップ２０の中心に対して均等に設けられていることがより好ましい。また、爪部２５は全周にわたってステム１１を覆うように設けられていてもよい。
【００２９】
爪部２５は、図６に示すように周面２１ｂがステム１１に接触するように設けられたパッケージキャップ２０であっても周面２１ｂの下端から設けることができる。また、図７に示すように周面２１ｂの外径がステム１１の直径よりも大きく、内径がステム１１の直径よりも小さい場合であっても、周面２１ｂの下方から爪部２５を設けることができる。これらの場合も容易にパッケージキャップ２０をステム１１に取り付けることができる。また、これらの場合には、第２の実施形態と同様に上面２１ａとステム１１の間の空間部分に充填部材を充填してもよい。
【００３０】
なお、第１〜第３の実施形態において、鍔２１の上面２１ａは平面であったが、上面２１ａは、以下に説明するように、基準面３０としてステム１１に対して略平行な面を構成する限り、全体を隆起させた形状や、部分的に隆起させた形状であってもよい。以下、第２の実施形態について適用した例を示すが、第１の実施形態および第３の実施形態についても同様に適用することができる。
【００３１】
鍔２１の上面２１ａは、図８および図９に示すように径方向の断面が半円状すなわちドーナツを水平に半分に切った形に隆起した形状であってもよい。図８は鍔２１の上面２１ａを、径方向の断面が半円状となるように隆起させた半導体レーザ装置の断面図であり、図９はこのパッケージキャップ２０の斜視図である。
【００３２】
この場合、半円の頂点すなわち上面２１ａのステム１１から最も離れる位置を結んでできる円によって基準面３０が構成される。これによって半導体レーザ装置１０は、接する対象物である光ピックアップ装置などと、面ではなく線で接触するため、基準面３０の精度を向上させることができる。
【００３３】
ここで、鍔２１の上面の断面がステム１１に対して最も離れる頂点を一つ持つ形状であり、その頂点を結んでできる面が平面となるものであれば、隆起した部分の断面が図１０および図１１に示すように三角形であってもよく、また四角以上の多角形であってもよい。
【００３４】
また、図１２に示すように鍔２１の上面２１ａを、円柱の一端を半球状にした形状の突起２１ｃとして３箇所、突起２１ｃの光ピックアップ装置に接する点が鋭角三角形、好ましくは正三角形を成すように隆起させてもよい。この場合、突起２１ｃが、対象物に接する点で構成される平面が基準面３０（図１２において、突起２１ｃの頂点を結ぶ三角形を含む平面）である。これによって、点によって基準面３０が決定されるため、基準面３０の精度を向上させることができる。
【００３５】
また、突起２１ｃは円柱の一端を半球状にした形状でなくても、鍔２１の上面２１ａに対して最も離れる頂点を一つ持っていれば、図１３に示すような円錐状や、半球状、角錐状であっても、これらの組み合わせであってもよい。また、突起２１ｃの数は、少なくとも３個の突起２１ｃの接する対象物に接する点が鋭角三角形を成す限りにおいて、４個以上であってもよい。この場合、突起２１ｃは対象物に接する点が正多角形をなすことが好ましい。
【００３６】
また、第１〜第３の実施形態において、パッケージキャップ２０を樹脂からなるものとし、キャップガラス２３と一体成形したものとしてもよい。これにより、キャップガラス２３をパッケージキャップ２０に取り付ける工程が不要となるため、原材料の削減および工程の簡略化によってより安価にパッケージキャップ２０を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、パッケージキャップおよび基準面を有する半導体レーザに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る長大化したＬＤチップを備えた半導体レーザ装置の断面図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図
【図４】鍔の上面とステムの間の空間に充填部材を充填した本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図
【図６】本発明の第３の実施形態の別の態様に係る半導体レーザ装置の断面図
【図７】本発明の第３の実施形態の別の態様に係る半導体レーザ装置の断面図
【図８】径方向の断面が半円状となるように鍔の上面を隆起させた、半導体レーザ装置の一例の断面図
【図９】径方向の断面が半円状となるように鍔の上面を隆起させた、パッケージキャップの一例の斜視図
【図１０】径方向の断面が三角形となるように鍔の上面を隆起させた、半導体レーザ装置の一例の断面図
【図１１】径方向の断面が三角形となるように鍔の上面を隆起させた、パッケージキャップの一例の斜視図
【図１２】円柱の一端を半球状にした形状の突起を形成するように鍔の上面を隆起させた、パッケージキャップの一例の斜視図
【図１３】円錐状の突起を形成するように鍔の上面を隆起させた、パッケージキャップの一例の斜視図
【図１４】従来の、ステムを掘り込んだ形状の半導体レーザ装置の構成を示す概略図
【符号の説明】
【００３９】
１０    半導体レーザ装置
１１    ステム
１３    サブマウント
１４    半導体レーザ素子（ＬＤチップ）
２０    パッケージキャップ
２１    鍔
２１ａ  上面
２１ａ  突起
２３    キャップガラス
２４    充填部材
３０    基準面
【図１】
2006332145.tif 000003
【図２】
2006332145.tif 000004
【図３】
2006332145.tif 000005
【図４】
2006332145.tif 000006
【図５】
2006332145.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006332145.tif 000009
【図８】
2006332145.tif 000010
【図９】
2006332145.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006332145.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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