(57)【要約】【課題】  ペルチェ素子が破損することを抑制できる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る半導体レーザ装置１は、レーザ光を発射する複数の半導体レーザ２と、複数の半導体レーザ２を一方側３１で支持し、熱伝導性及び熱膨張性を有するレーザ支持部３と、レーザ支持部３を冷却すべく、それぞれの吸熱部５３がレーザ支持部３の他方側３２に連結される複数のペルチェ素子５と、各ペルチェ素子５を冷却すべく、各ペルチェ素子５の放熱部５４に連結されるペルチェ冷却部６と、を備え、レーザ支持部３は、熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど吸熱部５３と放熱部５４との温度差が小さくなるように、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝熱する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発射する複数の半導体レーザと、
前記複数の半導体レーザを一方側で支持し、熱伝導性及び熱膨張性を有するレーザ支持部と、
前記レーザ支持部を冷却すべく、それぞれの吸熱部が前記レーザ支持部の他方側に連結される複数のペルチェ素子と、
前記各ペルチェ素子を冷却すべく、前記各ペルチェ素子の放熱部に連結されるペルチェ冷却部と、を備え、
前記レーザ支持部は、熱膨張の起点から離れて配置される前記ペルチェ素子ほど前記吸熱部と前記放熱部との温度差が小さくなるように、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝熱する半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記レーザ支持部は、前記吸熱部が前記放熱部よりも高温になる前記複数のペルチェ素子に対し、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れて配置される前記ペルチェ素子ほど小さくなるように、形成される請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記レーザ支持部は、前記吸熱部が前記放熱部よりも低温になる前記複数のペルチェ素子に対し、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れて配置される前記ペルチェ素子ほど大きくなるように、形成される請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ支持部は、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に熱を伝導する伝熱部と、前記伝熱部よりも熱伝導率が小さい低伝熱部とを備える請求項２又は３記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
レーザ光を発射する複数の半導体レーザと、
前記複数の半導体レーザを一方側で支持し、熱伝導性及び熱膨張性を有するレーザ支持部と、
前記レーザ支持部を冷却すべく、吸熱部が前記レーザ支持部の他方側に連結される一つのペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子を冷却すべく、前記ペルチェ素子の放熱部に連結されるペルチェ冷却部と、を備え、
前記レーザ支持部は、熱膨張の起点から離れる前記ペルチェ素子の領域ほど前記吸熱部と前記放熱部との温度差が小さくなるように、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝熱する半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記レーザ支持部は、前記吸熱部が前記放熱部よりも高温になる前記ペルチェ素子に対し、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れる領域ほど小さくなるように、形成される請求項５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記レーザ支持部は、前記吸熱部が前記放熱部よりも低温になる前記ペルチェ素子に対し、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れる領域ほど大きくなるように、形成される請求項５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、レーザ光を発射する複数の半導体レーザを備える半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザ装置として、半導体レーザと、半導体レーザを支持するレーザ支持部と、レーザ支持部を冷却するペルチェ素子と、ペルチェ素子を冷却するペルチェ冷却部とを備える半導体レーザ装置が知られている（例えば、特許文献１及び２）。斯かる半導体レーザ装置においては、半導体レーザから発する熱がレーザ支持部を経由してペルチェ素子に吸熱されている。
【０００３】
ところで、斯かる半導体レーザ装置においては、半導体レーザが発熱することにより、レーザ支持部が熱膨張する。そして、ペルチェ素子の吸熱部が、熱膨張するレーザ支持部に連結されている一方、ペルチェ素子の放熱部が、変形しないペルチェ冷却部に連結されているため、ペルチェ素子は、レーザ支持部から応力を受ける。特に、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるにつれて、ペルチェ素子は、レーザ支持部から大きな応力を受ける。
【０００４】
また、ペルチェ素子においては、吸熱部と放熱部との温度差が大きくなった場合、吸熱部における熱膨張の度合と放熱部における熱膨張の度合との差が大きくなる。これにより、ペルチェ素子は、吸熱部と放熱部との温度差により、自身で生じる応力も受ける。
【０００５】
したがって、前者のレーザ支持部から受ける応力や後者のペルチェ素子自身で生じる応力により、ペルチェ素子を破損させるという場合があった。特に、前者のレーザ支持部から受ける応力は、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるにつれて、ペルチェ素子へ大きな応力を与えるため、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されているペルチェ素子を破損させる場合が多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５３５５１号公報
【特許文献２】特開平８−２５０７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、ペルチェ素子が破損することを抑制できる半導体レーザ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体レーザ装置は、レーザ光を発射する複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザを一方側で支持し、熱伝導性及び熱膨張性を有するレーザ支持部と、前記レーザ支持部を冷却すべく、それぞれの吸熱部が前記レーザ支持部の他方側に連結される複数のペルチェ素子と、前記各ペルチェ素子を冷却すべく、前記各ペルチェ素子の放熱部に連結されるペルチェ冷却部と、を備え、前記レーザ支持部は、熱膨張の起点から離れて配置される前記ペルチェ素子ほど前記吸熱部と前記放熱部との温度差が小さくなるように、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝熱する。
【０００９】
本発明に係る半導体レーザ装置によれば、複数のペルチェ素子の吸熱部は、レーザ支持部の他方側に連結されているため、発熱する半導体レーザを一方側で支持するレーザ支持部を、冷却する。また、複数のペルチェ素子の放熱部は、ペルチェ冷却部に連結されているため、ペルチェ冷却部に冷却される。
【００１０】
そして、レーザ支持部は、熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど吸熱部と放熱部との温度差が小さくなるように、半導体レーザからペルチェ素子に伝熱する。これにより、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、吸熱部と放熱部との温度差によりペルチェ素子自身で生じる応力が小さくなる。
【００１１】
したがって、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、熱膨張するレーザ支持部から受ける応力が大きくなる一方、ペルチェ素子自身で生じる応力が小さくなる。よって、ペルチェ素子に付加される応力が均衡されるため、ペルチェ素子が破損することを抑制できる。
【００１２】
また、本発明に係る半導体レーザ装置においては、前記レーザ支持部は、前記吸熱部が前記放熱部よりも高温になる前記複数のペルチェ素子に対し、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れて配置される前記ペルチェ素子ほど小さくなるように、形成される、という構成である。
【００１３】
斯かる構成によれば、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、レーザ支持部により伝導される半導体レーザからの熱量が小さいため、レーザ支持部を冷却する熱量が小さくなる。これにより、吸熱部が放熱部よりも高温になる複数のペルチェ素子において、放熱部の温度が、一定である一方、吸熱部の温度は、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、低くなる。
【００１４】
したがって、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、吸熱部と放熱部との温度差が小さくなる。その結果、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、吸熱部と放熱部との温度差によりペルチェ素子自身で生じる応力が小さくなる。
【００１５】
また、本発明に係る半導体レーザ装置においては、前記レーザ支持部は、前記吸熱部が前記放熱部よりも低温になる前記複数のペルチェ素子に対し、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れて配置される前記ペルチェ素子ほど大きくなるように、形成される、という構成でもよい。
【００１６】
斯かる構成によれば、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、レーザ支持部により伝導される半導体レーザからの熱量が大きいため、レーザ支持部を冷却する熱量が大きくなる。これにより、吸熱部が放熱部よりも低温になる複数のペルチェ素子において、放熱部の温度が、一定である一方、吸熱部の温度は、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、高くなる。
【００１７】
したがって、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、吸熱部と放熱部との温度差が小さくなる。その結果、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子ほど、吸熱部と放熱部との温度差によりペルチェ素子自身で生じる応力が小さくなる。
【００１８】
また、本発明に係る半導体レーザ装置においては、前記レーザ支持部は、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に熱を伝導する伝熱部と、前記伝熱部よりも熱伝導率が小さい低伝熱部とを備える、という構成でもよい。
【００１９】
また、本発明に係る半導体レーザ装置は、レーザ光を発射する複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザを一方側で支持し、熱伝導性及び熱膨張性を有するレーザ支持部と、前記レーザ支持部を冷却すべく、吸熱部が前記レーザ支持部の他方側に連結される一つのペルチェ素子と、前記ペルチェ素子を冷却すべく、前記ペルチェ素子の放熱部に連結されるペルチェ冷却部と、を備え、前記レーザ支持部は、熱膨張の起点から離れる前記ペルチェ素子の領域ほど前記吸熱部と前記放熱部との温度差が小さくなるように、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝熱する。
【００２０】
本発明に係る半導体レーザ装置によれば、ペルチェ素子の吸熱部は、レーザ支持部の他方側に連結されているため、発熱する半導体レーザを一方側で支持するレーザ支持部を、冷却する。また、ペルチェ素子の放熱部は、ペルチェ冷却部に連結されているため、ペルチェ冷却部に冷却される。
【００２１】
そして、レーザ支持部は、熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど吸熱部と放熱部との温度差が小さくなるように、半導体レーザからペルチェ素子に伝熱する。これにより、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、吸熱部と放熱部との温度差によりペルチェ素子自身で生じる応力が小さくなる。
【００２２】
したがって、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、熱膨張するレーザ支持部から受ける応力が大きくなる一方、ペルチェ素子自身で生じる応力が小さくなる。よって、ペルチェ素子に付加される応力が均衡されるため、ペルチェ素子が破損することを抑制できる。
【００２３】
また、本発明に係る半導体レーザ装置においては、前記レーザ支持部は、前記吸熱部が前記放熱部よりも高温になる前記ペルチェ素子に対し、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れる領域ほど小さくなるように、形成される、という構成である。
【００２４】
斯かる構成によれば、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、レーザ支持部により伝導される半導体レーザからの熱量が小さいため、レーザ支持部を冷却する熱量が小さくなる。これにより、吸熱部が放熱部よりも高温になるペルチェ素子において、放熱部の温度が、一定である一方、吸熱部の温度は、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、低くなる。
【００２５】
したがって、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、吸熱部と放熱部との温度差が小さくなる。その結果、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、吸熱部と放熱部との温度差によりペルチェ素子自身で生じる応力が小さくなる。
【００２６】
また、本発明に係る半導体レーザ装置においては、前記レーザ支持部は、前記吸熱部が前記放熱部よりも低温になる前記ペルチェ素子に対し、前記半導体レーザから前記ペルチェ素子に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れる領域ほど大きくなるように、形成される、という構成である。
【００２７】
斯かる構成によれば、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、レーザ支持部により伝導される半導体レーザからの熱量が大きいため、レーザ支持部を冷却する熱量が大きくなる。これにより、吸熱部が放熱部よりも低温になるペルチェ素子において、放熱部の温度が、一定である一方、吸熱部の温度は、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、高くなる。
【００２８】
したがって、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、吸熱部と放熱部との温度差が小さくなる。その結果、レーザ支持部の熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど、吸熱部と放熱部との温度差によりペルチェ素子自身で生じる応力が小さくなる。
【発明の効果】
【００２９】
以上の如く、本発明に係る半導体レーザ装置は、ペルチェ素子が破損することを抑制できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置の全体正面図である。
【図２】同実施形態に係る半導体レーザ装置の要部断面図である。
【図３】同実施形態に係るペルチェ素子の全体斜視図である。
【図４】同実施形態に係るペルチェ素子の全体正面図である。
【図５】同実施形態に係るペルチェ素子の電気接続図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る半導体レーザ装置の全体正面図である。
【図７】同実施形態に係る半導体レーザ装置の要部断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係る半導体レーザ装置の全体正面図である。
【図９】同実施形態に係る半導体レーザ装置の要部断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係る半導体レーザ装置の要部断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係る半導体レーザ装置の全体正面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態に係る半導体レーザ装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る半導体レーザ装置における一実施形態について、図１〜図５を参酌して説明する。
【００３２】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る半導体レーザ装置１は、レーザ光を発射する複数の半導体レーザ２と、各半導体レーザ２を上面（一方側）３１で支持するレーザ支持部３とを備えている。また、半導体レーザ装置１は、各半導体レーザ２をレーザ支持部３に連結する板状の連結材４を複数備えている。
【００３３】
そして、半導体レーザ装置１は、上側（一方側）である吸熱部５３がレーザ支持部３の下面（他方側）３２に連結される複数のペルチェ素子５を備えている。また、半導体レーザ装置１は、複数のペルチェ素子５の下側（他方側）である放熱部５４が一定の温度となるように冷却すべく、各ペルチェ素子５の放熱部５４に連結されるペルチェ冷却部６を備えている。
【００３４】
さらに、半導体レーザ装置１は、ペルチェ冷却部６の内部を流通させる冷媒（例えば、冷水）を供給する冷媒供給部７と、各構成２〜６を収容し、ペルチェ冷却部６を固定している装置本体１０とを備えている。なお、本実施形態においては、冷媒供給部７で供給される冷媒の温度は、稼働時の半導体レーザ２の温度よりも、低くなるように設定されている。即ち、各ペルチェ素子５において、吸熱部５３が放熱部５４よりも高温になっている。
【００３５】
複数の半導体レーザ２は、同じ温度の際に、それぞれ同じ波長のレーザ光を発射するように構成されている。また、半導体レーザ２は、レーザ光を発射することに伴って、発熱する。そして、連結材４が熱伝導性を有しているため、半導体レーザ２から発生した熱は、連結材４を経由して、レーザ支持部３に伝導される。
【００３６】
レーザ支持部３は、半導体レーザ２からの熱を各ペルチェ素子５に伝熱すべく、上面３１から下面３２に熱を伝導する伝熱部３３と、伝熱部３３よりも熱伝導率が小さい複数の低伝熱部３４とを備えている。そして、レーザ支持部３の上面３１は、階段状に形成されており、これにより、レーザ支持部３の厚みは、中央から外側に向けて厚くなっている。また、レーザ支持部３は、熱伝導性を有すると共に、熱膨張性を有している。
【００３７】
複数の低伝熱部３４は、伝熱部３３の内部に配置されている。そして、複数の低伝熱部３４は、レーザ支持部３の外側に配置されるほど体積が大きくなるように、形成されている。これにより、レーザ支持部３は、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量が中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さくなるように、形成されている。本実施形態においては、伝熱部３３は、ニッケル・金メッキを施された銅で形成され、低伝熱部３４は、樹脂で形成されている。
【００３８】
ペルチェ素子５は、図２〜図４に示すように、Ｐ型及びＮ型の複数の熱電半導体５１と、複数組のＰ型及びＮ型の熱電半導体５１を電気的に直列接続する複数の電極５２と、熱電半導体５１及び電極５２を挟むように配置され、電気的絶縁性及び熱伝導性を有する吸熱部５３及び放熱部５４とを備えている。本実施形態においては、電極５２は、銅で形成され、吸熱部５３及び放熱部５４は、セラミックの基板で形成されている。
【００３９】
吸熱部５３の上面である吸熱面５３ａは、ハンダにより、レーザ支持部３に連結され、放熱部５４の下面である放熱面５４ａは、ハンダにより、ペルチェ冷却部６に連結されている。これにより、ペルチェ素子５は、吸熱部５３からレーザ支持部３の熱を吸収することで、レーザ支持部３を冷却し、放熱部５４からペルチェ冷却部６に熱を放出している。
【００４０】
ペルチェ素子５は、半導体レーザ２と同数備えられている。そして、ペルチェ素子５は、半導体レーザ２の配置に対応するように、レーザ支持部３の厚み方向でそれぞれ半導体レーザ２と重なるように配置されている。また、複数のペルチェ素子５は、互いに同じ構成である。そして、複数のペルチェ素子５は、図５に示すように、接続線８により、電源９にそれぞれ電気的に直列接続されている。これにより、複数のペルチェ素子５は、同じ冷却能力を有している。
【００４１】
本実施形態に係る半導体レーザ装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る半導体レーザ装置１の作用について説明する。
【００４２】
レーザ光を発射する半導体レーザ２が発熱することにより、その熱を伝導されたレーザ支持部３は、熱膨張する。このとき、レーザ支持部３は、複数のペルチェ素子５のみに固定されている。したがって、レーザ支持部３が、中央を熱膨張の起点として、外側に向けて熱膨張するため、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、熱膨張するレーザ支持部３から受ける応力が大きくなる。
【００４３】
それに対して、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導される熱量が、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さいため、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、レーザ支持部３から吸熱する量が小さくなる。
【００４４】
これにより、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、吸熱部５３の温度が低くなるため、吸熱部５３及び放熱部５４間の温度差が小さくなる。したがって、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、ペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。具体的には、吸熱部５３と放熱部５４との熱膨張の差により熱電半導体５１に生じる応力が小さくなる。
【００４５】
以上により、本実施形態に係る半導体レーザ装置１によれば、複数のペルチェ素子５の吸熱部５３は、レーザ支持部３の下面３２に連結されているため、発熱する半導体レーザ２を上面３１で支持するレーザ支持部３を、冷却する。また、複数のペルチェ素子５の放熱部５４は、ペルチェ冷却部６に連結されているため、ペルチェ冷却部６に冷却される。
【００４６】
そして、レーザ支持部３は、熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど吸熱部５３と放熱部５４との温度が小さくなるように、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝熱する。これにより、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、吸熱部５３と放熱部５４との温度差によりペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。
【００４７】
したがって、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、熱膨張するレーザ支持部３から受ける応力が大きくなる一方、ペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。よって、ペルチェ素子５に付加される応力が均衡されるため、ペルチェ素子５が破損することを抑制できる。
【００４８】
また、本実施形態に係る半導体レーザ装置１によれば、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど、レーザ支持部３により伝導される半導体レーザ２からの熱量が小さいため、レーザ支持部３を冷却する熱量が小さくなる。これにより、吸熱部５３が放熱部５４よりも高温になる複数のペルチェ素子５において、放熱部５４の温度が、一定である一方、吸熱部５３の温度は、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、低くなる。
【００４９】
したがって、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、吸熱部５３と放熱部５４との温度差が小さくなる。その結果、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、吸熱部５３と放熱部５４との温度差によりペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。
【００５０】
また、レーザ支持部３を経由することにより、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導される熱量が、中央から外側に配置されるペルチェ素子５ほど小さいため、複数の半導体レーザ２に温度差が生じることもある。斯かる場合には、半導体レーザ２から発射されるレーザ光の波長に差が生じるため、スペックルノイズ（レーザ光の照射面や観測者の網膜上に光の強弱として現れるノイズ）を低減することができる。
【００５１】
次に、本発明に係る半導体レーザ装置における第２の実施形態について、図６及び図７を参酌して説明する。なお、図６及び図７において、図１〜図５の符号と同一の符号を付した部分は、第１実施形態と同一の構成又は要素を表す。
【００５２】
図６及び図７に示すように、本実施形態に係る半導体レーザ装置１は、第１実施形態に係る半導体レーザ装置１と比較して、レーザ支持部３の構成で相違している。したがって、レーザ支持部３の構成を以下で説明し、それ以外の構成に係る説明は、特に繰り返さない。
【００５３】
レーザ支持部３は、半導体レーザ２の熱を各ペルチェ素子５に伝熱すべく、上面３１から下面３２に熱を伝導する伝熱部３３と、伝熱部３３よりも熱伝導率が小さい複数の低伝熱部３４とを備えている。本実施形態においては、伝熱部３３は、ニッケル・金メッキを施された銅で形成され、低伝熱部３４は、空気層（空隙）で形成されている。
【００５４】
複数の低伝熱部３４は、レーザ支持部３の下面３２に配置されている。そして、複数の低伝熱部３４は、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されるほど体積が大きくなるように、形成されている。これにより、レーザ支持部３は、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量が中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さくなるように、形成されている。
【００５５】
また、各低伝熱部３４は、空気層であるため、伝熱部３３と各ペルチェ素子５とを離間させている。そして、複数の低伝熱部３４は、レーザ支持部３の中央から外側に離れるほど幅が大きくなるように、形成されている。これにより、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、レーザ支持部３との接触面積が小さくなっている。
【００５６】
本実施形態に係る半導体レーザ装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る半導体レーザ装置１の作用について説明する。
【００５７】
レーザ光を発射する半導体レーザ２が発熱することにより、その熱を伝導されたレーザ支持部３は、熱膨張する。このとき、レーザ支持部３は、複数のペルチェ素子５のみに固定されている。したがって、レーザ支持部３は、中央を熱膨張の起点として、外側に向けて熱膨張するため、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、熱膨張するレーザ支持部３から受ける応力が大きくなる。
【００５８】
それに対して、中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、レーザ支持部３との接触面積が小さくなっている。即ち、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れるほど、ペルチェ素子５とレーザ支持部３との接触面積が小さい。したがって、レーザ支持部３の外側に配置されているペルチェ素子５においては、レーザ支持部３から受ける応力が緩和されている。
【００５９】
また、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導される熱量が、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さいため、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、レーザ支持部３から吸熱する量も小さくなる。
【００６０】
これにより、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、上側の吸熱部５３の温度が低くなるため、吸熱部５３及び放熱部５４間の温度差が小さくなる。したがって、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されているペルチェ素子５ほど、ペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。具体的には、吸熱部５３と放熱部５４との熱膨張の差により熱電半導体５１に生じる応力が小さくなる。
【００６１】
以上より、本実施形態に係る半導体レーザ装置１によれば、複数のペルチェ素子５の吸熱部５３は、レーザ支持部３の下面３２に連結されているため、発熱する半導体レーザ２を上面３１で支持するレーザ支持部３を、冷却する。また、複数のペルチェ素子５の放熱部５４は、ペルチェ冷却部６に連結されているため、ペルチェ冷却部６に冷却される。
【００６２】
そして、レーザ支持部３は、熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど吸熱部５３と放熱部５４との温度が小さくなるように、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝熱する。これにより、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、吸熱部５３と放熱部５４との温度差によりペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。
【００６３】
したがって、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、熱膨張するレーザ支持部３から受ける応力が大きくなる一方、ペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。よって、ペルチェ素子５に付加される応力が均衡されるため、ペルチェ素子５が破損することを抑制できる。
【００６４】
また、本実施形態に係る半導体レーザ装置１によれば、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど、レーザ支持部３により伝導される半導体レーザ２からの熱量が小さいため、レーザ支持部３を冷却する熱量が小さくなる。これにより、吸熱部５３が放熱部５４よりも高温になる複数のペルチェ素子５において、放熱部５４の温度が、一定である一方、吸熱部５３の温度は、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、低くなる。
【００６５】
したがって、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、吸熱部５３と放熱部５４との温度差が小さくなる。その結果、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど、吸熱部５３と放熱部５４との温度差によりペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。
【００６６】
また、本実施形態に係る半導体レーザ装置１によれば、複数のペルチェ素子５は、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れるにつれてレーザ支持部３との接触面積が小さくなるように、それぞれレーザ支持部３と連結されている。これにより、レーザ支持部３が熱膨張する際に、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れるにつれて、ペルチェ素子５がレーザ支持部３から受ける応力が大きくなることを抑制できる。したがって、ペルチェ素子５が破損することをさらに抑制できる。
【００６７】
なお、本発明に係る半導体レーザ装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明に係る半導体レーザ装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る各構成や各方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【００６８】
上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、各ペルチェ素子５は、吸熱部５３が放熱部５４よりも高温であって、レーザ支持部３は、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さくなるように、形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。
【００６９】
具体的には、図８及び図９に示すように、本発明に係る半導体レーザ装置１においては、各ペルチェ素子５は、吸熱部５３が放熱部５４よりも低温であって、レーザ支持部３は、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど大きくなるように、形成される、という構成でもよい。図８及び図９に係る低伝熱部３４の体積は、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されるほど、小さい。
【００７０】
斯かる構成によれば、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど、レーザ支持部３により伝導される半導体レーザ２からの熱量が大きいため、レーザ支持部３を冷却する熱量が大きくなる。これにより、吸熱部５３が放熱部５４よりも低温になる複数のペルチェ素子５において、放熱部５４の温度が、一定である一方、吸熱部５３の温度は、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど、高くなる。
【００７１】
したがって、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど、吸熱部５３と放熱部５４との温度差が小さくなる。その結果、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど、吸熱部５３と放熱部５４との温度差によりペルチェ素子５自身で生じる応力が小さくなる。
【００７２】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、レーザ支持部３の低伝熱部３４は、ペルチェ素子５の吸熱部５３の中央に配置されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。
【００７３】
例えば、本発明に係る半導体レーザ装置１は、図１０に示すように、レーザ支持部３の低伝熱部３４は、ペルチェ素子５の吸熱部５３の外側に配置されている、という構成でもよい。要するに、レーザ支持部３の低伝熱部３４は、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れて配置されるペルチェ素子５ほど吸熱部５３と放熱部５４との温度差が小さくなるように、配置されている、という構成であればよい。
【００７４】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、レーザ支持部３は、中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど吸熱部５３と放熱部５４との温度差が小さくなるように、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝熱する、という構成である。具体的には、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量がレーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さくなるように、形成される、という構成である。
【００７５】
しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、図１１に示すように、レーザ支持部３の一端部が、断熱性を有する接続材１１により、装置本体１０に固定されている構成においては、レーザ支持部３の熱膨張の起点は、一端部になる。
【００７６】
したがって、斯かる構成においては、レーザ支持部３は、一端部から離れて配置されるペルチェ素子５ほど吸熱部５３と放熱部５４との温度差が小さくなるように、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝熱する、という構成である。具体的には、レーザ支持部３は、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量がレーザ支持部３の一端部から離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さくなるように、形成される。
【００７７】
図１１に係る低伝熱部３４の体積は、レーザ支持部３の一端部から他端部に離れて配置されるほど、大きい。なお、各ペルチェ素子５の吸熱部５３が放熱部５４よりも低温になる構成においては、レーザ支持部３は、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量がレーザ支持部３の一端部から離れて配置されるペルチェ素子５ほど大きくなるように、形成される。
【００７８】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、レーザ支持部３は、伝熱部３３と低伝熱部３４とを備えることにより、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量がレーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さくなるように、形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。
【００７９】
例えば、図１２に示すように、レーザ支持部３は、中央から外側に向けて区画された複数の伝熱部３ａ〜３ｃを備え、複数の伝熱部３ａ〜３ｃは、中央から外側にいくほど、熱伝導率が小さい材料で形成される、という構成でもよい。具体的には、中央に配置される第１の伝熱部３ａは、その外側に配置される第２の伝熱部３ｂよりも、熱伝導率が大きい材料で形成され、第２の伝熱部３ｂは、その外側に配置される第３の伝熱部３ｃよりも、熱伝導率が大きい材料で形成されている。
【００８０】
斯かる構成によれば、レーザ支持部３は、熱膨張の起点から離れるにつれて上面（一方側）３１から下面（他方側）３２への熱伝導率が小さくなるように、形成されている。したがって、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量は、レーザ支持部３の熱膨張の起点である中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さくなる。なお、各ペルチェ素子５の吸熱部５３が放熱部５４よりも低温になる構成においては、複数の伝熱部３ａ〜３ｃは、中央から外側にいくほど、熱伝導率が大きい材料で形成される。
【００８１】
さらに例えば、レーザ支持部３は、例えば銅で構成される伝熱部３３と、伝熱部３３よりも熱伝導率が大きい例えば銀で構成される高伝熱部とを備えることにより、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量がレーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されるペルチェ素子５ほど小さくなるように、形成される、という構成でもよい。斯かる構成においては、例えば、高伝熱部の体積は、レーザ支持部３の中央から外側に離れて配置されるほど、小さい。
【００８２】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、ペルチェ素子５は、複数備えられている、という構成である。しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る半導体レーザ装置においては、ペルチェ素子５は、一つ備えられ、レーザ支持部３は、半導体レーザ２からペルチェ素子５に伝導する熱量が熱膨張の起点から離れるペルチェ素子の領域ほど小さくなるように、形成される、という構成でもよい。
【００８３】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、複数のペルチェ素子５は、それぞれ直列接続されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る半導体レーザ装置においては、複数のペルチェ素子５は、それぞれ個別に電源９に接続され、それぞれ個別に制御される、という構成でもよい。
【００８４】
そして、複数のペルチェ素子５は、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れるにつれて、半導体レーザ２の温度が高くなるように、それぞれ供給される電力値（電流値、電圧値）を制御されてもよい。また、複数のペルチェ素子５は、レーザ支持部３の熱膨張の起点から離れるにつれて吸熱部５３と放熱部５４との温度差が小さくなるように、それぞれ供給される電力値（電流値、電圧値）を制御されてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、複数のペルチェ素子５は、互いに同じ構成である。しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る半導体レーザ装置においては、複数のペルチェ素子５は、異なる大きさで構成されてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、レーザ支持部３は、熱膨張の起点から離れるにつれて厚みが厚くなるように、形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る半導体レーザ装置においては、レーザ支持部３は、同じ厚みで形成される、という構成でもよい。
【００８７】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置１においては、ペルチェ素子５は、半導体レーザ２と同じ数量を備えられている、という構成である。しかしながら、本発明に係る半導体レーザ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る半導体レーザ装置においては、ペルチェ素子５は、半導体レーザ２と異なる数量を備えられている、という構成でもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１…半導体レーザ装置、２…半導体レーザ、３…レーザ支持部、３ａ…第１の伝熱部、３ｂ…第２の伝熱部、３ｃ…第３の伝熱部、４…連結材、５…ペルチェ素子、６…ペルチェ冷却部、７…冷媒供給部、８…接続線、９…電源、１０…装置本体、１１…接続材、３１…上面（一方側）、３２…下面（他方側）、３３…伝熱部、３４…低伝熱部、５１…熱電半導体、５２…電極、５３…吸熱部、５３ａ…吸熱面、５４…放熱部、５４ａ…放熱面
【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】
2015088682.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015088682.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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