(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体通路が形成された板状のヒートシンクと、
複数の発光領域を有する出射端面が設けられた半導体レーザバーと、を備え、
前記半導体レーザバーは、前記出射端面が前記ヒートシンクの一端面側を向くように、サブマウントを介して前記ヒートシンクの一面側の縁部に配置され、
前記サブマウントには、前記半導体レーザバーの基板よりも線膨張係数が小さく且つヤング率が大きい材料によって形成された支持部材が、前記出射端面と反対側の位置で前記ヒートシンクから離間して配置されており、
前記支持部材は、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ダイヤモンド、及びＢｅＯを除いた材料によって形成されている、半導体レーザユニット。
【請求項２】
前記支持部材は、前記半導体レーザバーから離間して配置されている請求項１に記載の半導体レーザユニット。
【請求項３】
前記サブマウントは、前記半導体レーザバーと前記支持部材とを挟み込むように複数配置されている請求項１又は２に記載の半導体レーザユニット。
【請求項４】
前記半導体レーザバーと前記サブマウントとは、金錫ハンダを用いて接合されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体レーザユニット。
【請求項５】
前記ヒートシンクの他面側には、前記半導体レーザバー及び前記支持部材と対向する位置に、前記ヒートシンクよりも線膨張係数が小さい材料によって形成された補強部材が配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体レーザユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体レーザユニットを前記ヒートシンクの厚さ方向に複数積層してなる半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザユニット及び半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の分野の技術として、例えば特許文献１に記載の半導体レーザ装置がある。この半導体レーザ装置は、スペーサを介して複数の半導体レーザユニットを積層してなる。半導体レーザユニットは、内部に流体通路が形成された液体冷却式のヒートシンクと、多数の発光領域を有する出射端面を備え、ヒートシンクの一面側の縁部に固定された半導体レーザバーとによって構成されている。
【０００３】
また、ヒートシンクの他面側には、半導体レーザバーと対向する位置に、ヒートシンクよりも小さい線膨張係数を有するモリブデン補強体が設けられている。このモリブデン補強体により、半導体レーザユニットの全体の剛性が向上し、ヒートシンクと半導体レーザバーとの線膨張係数の差に起因する半導体レーザバーの厚み方向の湾曲が抑制されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８９５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、ヒートシンクと半導体レーザバーとの線膨張係数の差に起因する半導体レーザバーの湾曲の抑制は、厚み方向について検討されてきた。しかしながら、近年では、半導体レーザバーの高出力化に伴い、半導体レーザバーとヒートシンクとの接合に高融点ハンダが用いられるようになってきている。このような高温での接合条件下では、半導体レーザバーとヒートシンクとの接合の際に半導体レーザバーが光軸方向に湾曲することが看過できない新規の課題となっている。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、半導体レーザバーの光軸方向の湾曲を抑制できる半導体レーザユニット及び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】
一側面に係る半導体レーザユニットは、内部に流体通路が形成された板状のヒートシンクと、複数の発光領域を有する出射端面が設けられた半導体レーザバーと、を備え、半導体レーザバーは、出射端面がヒートシンクの一端面側を向くように、サブマウントを介してヒートシンクの一面側の縁部に配置され、サブマウントには、半導体レーザバーの基板よりも線膨張係数が小さく且つヤング率が大きい材料によって形成された支持部材が、出射端面と反対側の位置に配置されている。
【０００８】
この半導体レーザユニットでは、半導体レーザバーが配置されたサブマウントにおいて、半導体レーザバーの出射端面と反対側の位置に、半導体レーザバーの基板よりも線膨張係数が小さく且つヤング率が大きい材料によって形成された支持部材が配置されている。この支持部材の配置により、半導体レーザバーをサブマウントに接合する際、ヒートシンクと半導体レーザバーとの線膨張係数の差に起因する半導体レーザバーの光軸方向の湾曲と反対向きの変形が半導体レーザバーに作用する。このため、半導体レーザバーをヒートシンクに接合する際の半導体レーザバーの光軸方向の湾曲が抑制され、出射端面の平坦化を実現できる。したがって、出射端面の発光領域を設計通りに位置させることが可能となる。
【０００９】
また、支持部材は、半導体レーザバーから離間して配置されていてもよい。この場合、ヒートシンクと半導体レーザバーとの線膨張係数の差に起因する半導体レーザバーの光軸方向の湾曲と反対向きの変形を半導体レーザバーにより確実に作用させることができる。
【００１０】
また、サブマウントは、半導体レーザバーと支持部材とを挟み込むように複数配置されていてもよい。この場合、使用時に半導体レーザバーで発生する熱を、サブマウントを介して効率良く放熱できる。
【００１１】
また、半導体レーザバーとサブマウントとは、金錫ハンダを用いて接合されていてもよい。低融点ハンダでは、使用時にハンダのマイグレーションが発生することが考えられる。この場合、ハンダが半導体レーザバーの出射端面に移動してくると、発光特性が劣化して半導体レーザユニットの信頼性が低下するおそれがある。したがって、高融点ハンダである金錫ハンダを用いることで、半導体レーザユニットの信頼性を確保できる。
【００１２】
また、ヒートシンクの他面側には、半導体レーザバー及び支持部材と対向する位置に、ヒートシンクよりも線膨張係数が小さい材料によって形成された補強部材が配置されていてもよい。これにより、半導体レーザバーをヒートシンクに接合する際、ヒートシンクと半導体レーザバーとの線膨張係数の差に起因する半導体レーザバーの厚さ方向の湾曲を抑制できる。
【００１３】
また、一側面に係る半導体レーザ装置は、上記半導体レーザユニットをヒートシンクの厚さ方向に複数積層してなる。
【００１４】
この半導体レーザ装置では、半導体レーザバーが配置されたサブマウントにおいて、半導体レーザバーの出射端面と反対側の位置に、半導体レーザバーの基板よりも線膨張係数が小さく且つヤング率が大きい材料によって形成された支持部材が配置されている。この支持部材の配置により、半導体レーザバーをサブマウントに接合する際、ヒートシンクと半導体レーザバーとの線膨張係数の差に起因する半導体レーザバーの光軸方向の湾曲と反対向きの変形が半導体レーザバーに作用する。このため、半導体レーザバーをヒートシンクに接合する際の半導体レーザバーの光軸方向の湾曲が抑制され、出射端面の平坦化を実現できる。したがって、出射端面の発光領域を設計通りに位置させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
この半導体レーザユニット及び半導体レーザ装置によれば、半導体レーザバーの光軸方向の湾曲を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】半導体レーザ装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した半導体レーザ装置を構成する半導体レーザユニットの斜視図である。
【図３】図２に示した半導体レーザユニットの平面図である。
【図４】図２に示した半導体レーザユニットの側面図である。
【図５】比較例に係る半導体レーザユニットを示す図であり、（ａ）はその構成を示す側面図であり、（ｂ）は半導体レーザバーの湾曲の様子を示す図である。
【図６】実施例に係る半導体レーザユニットにおけるレーザモジュールの形成工程を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】実施例に係る半導体レーザユニットにおけるレーザモジュール及び補強部材の組立工程を示す図であり、（ａ）は要部拡大側面図、（ｂ）は要部拡大平面図である。
【図８】レーザモジュールの形成工程における半導体レーザバーの形状計測結果を示す図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）及び（ｃ）は実施例である。
【図９】レーザモジュール及び補強部材の組立工程における半導体レーザバーの形状計測結果を示す図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）及び（ｃ）は実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る半導体レーザユニット及び半導体レーザ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、半導体レーザ装置の一実施形態を示す斜視図である。同図に示すように、半導体レーザ装置１は、複数の半導体レーザユニット２を後述するヒートシンク１１の厚さ方向に積層することによって構成されている。図１では、３体の半導体レーザユニット２によって半導体レーザ装置１が構成されているが、半導体レーザユニット２の積層数は任意に変更可能である。
【００１９】
半導体レーザユニット２の積層には、スペーサ３が用いられている。スペーサ３は、銅（Ｃｕ）などの金属、或いはガラスやセラミックなどの絶縁体によって板状に形成されている。スペーサ３には、ヒートシンク１１の複数の貫通孔１４ａ，１４ｂ、及びヒートシンク１１の内部の流体通路と連通する複数の貫通孔（不図示）が厚さ方向に設けられている。スペーサ３は、半導体レーザユニット２，２間において、後述のレーザモジュール１２と補強部材１３とによって形成される隙間を埋めるように、レーザモジュール１２及び補強部材１３から離間した状態でヒートシンク１１，１１間に介在している。
【００２０】
図２は、図１に示した半導体レーザ装置を構成する半導体レーザユニットの斜視図である。また、図３は半導体レーザユニットの平面図、図４はその側面図である。図２〜図４に示すように、半導体レーザユニット２は、ヒートシンク１１と、レーザモジュール１２と、補強部材１３とによって構成されている。
【００２１】
ヒートシンク１１は、内部に流体通路が形成された液体冷却式のヒートシンクである。ヒートシンク１１は、例えば銅（Ｃｕ）などの高い熱伝導性を有する材料によって、スペーサ３と同程度の厚さの板状に形成されている。ヒートシンク１１には、図３に示すように、スペーサ３の貫通孔に対応する一対の貫通孔１４ａ，１４ｂが設けられている。一方（レーザモジュール１２側）の貫通孔１４ａから流入した冷却媒体は、ヒートシンク１１の内部の流体通路を流通してレーザモジュール１２側に供給され、他方の貫通孔１４ｂから排出されるようになっている。
【００２２】
なお、貫通孔１４ａ，１４ｂの周りには、必要に応じてＯリングを配置してもよい。また、一対の貫通孔１４ａ，１４ｂの間には、これらの貫通孔１４ａ，１４ｂよりも小径の貫通孔１４ｃが設けられている。この中央の貫通孔１４ｃは、半導体レーザユニット２の積層に用いられる貫通孔となっている。貫通孔１４ｃには、例えば半導体レーザユニット２を位置決めする支柱が挿通される。
【００２３】
レーザモジュール１２は、図４に示すように、第１のサブマウント２１と、第２のサブマウント２２と、半導体レーザバー２３と、支持部材２４とを積層することによって構成され、ヒートシンク１１の一面１１ａ側の縁部において、ヒートシンク１１の長手方向の一端面１１ｂと面一に配置されている。レーザモジュール１２の幅は、ヒートシンク１１の幅と等幅、若しくは僅かに小さい幅となっている。
【００２４】
第１のサブマウント２１及び第２のサブマウント２２は、例えば銅タングステン（ＣｕＷ）などの高い通電性及び耐熱性を有する材料によって板状に形成されている。第１のサブマウント２１は、例えば金錫（ＡｕＳｎ）ハンダによってヒートシンク１１の一面１１ａの縁部に固定されている。また、第２のサブマウント２２は、第１のサブマウント２１との間で半導体レーザバー２３及び支持部材２４を挟むように配置されている。第２のサブマウント２２は、例えば金錫ハンダによって半導体レーザバー２３及び支持部材２４に固定されている。第１のサブマウント２１及び第２のサブマウント２２の他の形成材料としては、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銅モリブデン（ＭｏＣｕ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などが挙げられる。
【００２５】
半導体レーザバー２３は、板状をなしている。半導体レーザバー２３の一端面側は、複数の発光領域を有する出射端面２３ａとなっている。出射端面２３ａは、ヒートシンクの一端面１１ｂ側を向くように一端面１１ｂと面一になっている。半導体レーザバー２３は、化合物半導体からなる基板を有しており、発光領域に対応する位置に活性層が位置し、活性層の両側にクラッド層が位置している。基板の材料としては、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ，ＧａＰ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＰなどが挙げられる。本実施形態では、例えば基板の主成分はＧａＡｓであり、活性層には更にＩｎが含まれ、クラッド層には更にＡｌが含まれている。
【００２６】
半導体レーザバー２３を駆動する場合、第１のサブマウント２１と第２のサブマウント２２との間に駆動電流が供給される。上下に隣接する半導体レーザユニット２，２は、レーザモジュール１２における第２のサブマウント２２と補強部材１３とが当接するように積層されており（図１参照）、各半導体レーザユニット２における第１のサブマウント２１及び第２のサブマウント２２は、補強部材１３を介して互いに電気的に接続されている。
【００２７】
したがって、最上層の半導体レーザユニット２における第２のサブマウント２２と、最下層の半導体レーザユニット２における第１のサブマウント２１との間に駆動電圧を印加することで、全ての半導体レーザバー２３に駆動電流が供給され、出射端面２３ａの複数の発光領域からそれぞれレーザ光を出射させることができる。
【００２８】
支持部材２４は、半導体レーザバー２３の基板よりも線膨張係数が小さく且つヤング率が大きい材料によって板状に形成されている。また、支持部材２４の形成材料は、電気絶縁性を有する材料から選択される。このような材料としては、窒化珪素（ＳｉＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、コージライト（２ＭｇＯ−２Ａｌ２Ｏ３−５ＳｉＯ２）、石英（ＳｉＯ２）などが挙げられる。支持部材２４は、図３及び図４に示すように、出射端面２３ａと反対側の位置に配置され、半導体レーザバー２３の他端面２３ｂから離間した状態で第１のサブマウント２１に固定されている。なお、第１のサブマウント２１に対する半導体レーザバー２３及び支持部材２４の固定には、いずれも金錫ハンダが用いられている。
【００２９】
補強部材１３は、ヒートシンク１１よりも線膨張係数が小さい材料によって板状に形成されている。このような材料としては、モリブデン（Ｍｏ）が挙げられる。補強部材１３は、図４に示すように、ヒートシンク１１の他面１１ｃ側において、レーザモジュール１２と対向する位置に固定されている。
【００３０】
補強部材１３におけるヒートシンク１１の長手方向の長さは、レーザモジュール１２における同方向の長さと略同程度となっており、補強部材１３は、ヒートシンク１１を挟んで半導体レーザバー２３及び支持部材２４と対向する位置に固定されている。補強部材１３とヒートシンク１１との固定には、例えば金錫ハンダが用いられている。なお、補強部材１３の形成材料は、モリブデンを主成分としているが、若干の不純物を含有していてもよい。
【００３１】
続いて、上述した構成を有する半導体レーザ装置１の作用効果について説明する。
【００３２】
図５は、比較例に係る半導体レーザユニットを示す図である。図５（ａ）に示す比較例の半導体レーザユニット１０２では、第１のサブマウント１２１と第２のサブマウント１２２との間に支持部材が配置されておらず、半導体レーザバー１２３におけるヒートシンク１１１の長手方向の長さは、第１のサブマウント１２１及び第２のサブマウント１２２における同方向の長さと略同一となっている。ヒートシンク１１１の他面側において、レーザモジュール１１２と対向する位置に補強部材１１３が配置されている点については、本実施形態と同様である。
【００３３】
しかしながら、この半導体レーザユニット１０２では、例えば金錫ハンダを用いてレーザモジュール１１２をヒートシンク１１１の一面１１１ａ側の縁部に接合する際、ヒートシンク１１１と半導体レーザバー１２３との線膨張係数の差に起因して半導体レーザバー１２３が光軸方向に湾曲してしまうことがある。この場合、半導体レーザバー１２３の接合位置がヒートシンク１１１の一面１１１ａ側の縁部であることも影響し、図５（ｂ）に示すように、半導体レーザバー１２３の幅方向の縁部側が、ヒートシンク１１１の一端面１１１ｂと共に中心側よりも大きく後方（出射端面１２３ａの反対面１２３ｂ側）に引っ張られる。
【００３４】
したがって、半導体レーザバー１２３は、全体として出射端面１２３ａ側が凸となるようにアーチ状に湾曲することとなる。このような出射端面１２３ａの湾曲が生じると、出射端面１２３ａの発光領域を設計通りに位置させることが困難となり、発光領域から出射するレーザ光の集光性の低下や発光特性の劣化などが生じるおそれがある。
【００３５】
これに対し、本実施形態に係る半導体レーザユニット２では、上述したように、第１のサブマウント２１において、半導体レーザバー２３の基板よりも線膨張係数が小さく且つヤング率が大きい材料によって形成された支持部材２４が、出射端面２３ａと反対側の位置に配置されている。この半導体レーザユニット２では、図６（ａ）に示すように、Ｈ２雰囲気中において１００ｇ程度の荷重を付加し、金錫ハンダを用いて第１のサブマウント２１上に半導体レーザバー２３及び支持部材２４を接合する。次に、同様の条件で金錫ハンダを用いて半導体レーザバー２３及び支持部材２４上に第２のサブマウント２２を接合し、第１のサブマウント２１及び第２のサブマウント２２で半導体レーザバー２３及び支持部材２４を挟み込んでなるレーザモジュール１２が形成される。
【００３６】
このレーザモジュール１２の形成の際、半導体レーザバー２３の後方に支持部材２４が配置されていることにより、図６（ｂ）に示すように、半導体レーザバー２３には、ヒートシンク１１と半導体レーザバー２３との線膨張係数の差に起因する半導体レーザバー２３の光軸方向の湾曲（図５（ｂ）参照）と反対向きの変形が生じる。すなわち、半導体レーザバー２３の幅方向の中心側が縁部側よりも大きく後方（出射端面２３ａの反対側）に引っ張られ、半導体レーザバー２３は、全体として出射端面２３ａ側が凹となるようにアーチ状に湾曲する。
【００３７】
次に、この半導体レーザユニット２では、図７（ａ）に示すように、Ｈ２雰囲気中において５０ｇ程度の荷重を付加し、金錫ハンダを用いてヒートシンク１１にレーザモジュール１２と補強部材１３とを接合する。ヒートシンク１１に対するレーザモジュール１２及び補強部材１３の接合は、所定の治具を用いて同時に実施することができる。このとき、半導体レーザバー２３には、比較例の場合と同様に、ヒートシンク１１と半導体レーザバー２３との線膨張係数の差に起因して、全体として出射端面２３ａ側が凸となるようにアーチ状の変形が生じようとする。
【００３８】
これに対し、半導体レーザバー２３には、レーザモジュール１２を形成する段階で、全体として出射端面２３ａ側が凹となるようにアーチ状の変形が予め生じている。したがって、これらの変形が互いに相殺され、図７（ｂ）に示すように、ヒートシンク１１に接合されたレーザモジュール１２では、出射端面２３ａの光軸方向に対する半導体レーザバー２３の湾曲が抑制され、出射端面２３ａが平坦化される。出射端面２３ａが平坦化されることで、出射端面２３ａの発光領域を設計通りに位置させることが可能となり、発光領域から出射するレーザ光の集光性や発光特性を向上できる。
【００３９】
また、半導体レーザユニット２では、支持部材２４が半導体レーザバー２３から離間して配置されている。半導体レーザバー２３が支持部材２４に接していると、レーザモジュール１２の形成の際の半導体レーザバー２３の変形が阻害されることが考えられる。したがって、支持部材２４を半導体レーザバー２３から離間して配置することで、ヒートシンク１１と半導体レーザバー２３との線膨張係数の差に起因する半導体レーザバー２３の光軸方向の湾曲と反対向きの変形を半導体レーザバー２３により確実に作用させることができる。
【００４０】
また、半導体レーザユニット２では、第１のサブマウント２１と第２のサブマウント２２とによって、半導体レーザバー２３と支持部材２４とが挟み込まれている。これにより、使用時に半導体レーザバー２３で発生する熱を第１のサブマウント２１及び第２のサブマウント２２を介して効率良く放熱できる。また、半導体レーザユニット２を積層した場合に、第１のサブマウント２１及び第２のサブマウント２２を介して各半導体レーザユニット２の半導体レーザバーに簡単に駆動電圧を印加できる。
【００４１】
また、半導体レーザユニット２では、半導体レーザバー２３及び支持部材２４と第１のサブマウント２１との接合、半導体レーザバー２３及び支持部材２４と第２のサブマウント２２との接合、第１のサブマウント２１とヒートシンク１１との接合、及び補強部材１３とヒートシンク１１との接合に、それぞれ高融点ハンダである金錫ハンダが用いられている。低融点ハンダでは、使用時にハンダのマイグレーションが発生することが考えられる。この場合、ハンダが半導体レーザバー２３の出射端面２３ａに移動してくると、発光特性が劣化して半導体レーザユニット２の信頼性が低下するおそれがある。したがって、高融点ハンダである金錫ハンダを接合に用いることで、半導体レーザユニット２の信頼性を確保できる。
【００４２】
また、半導体レーザユニット２では、ヒートシンク１１の他面１１ｂ側において、半導体レーザバー２３及び支持部材２４と対向する位置に、ヒートシンク１１よりも線膨張係数が小さい材料によって形成された補強部材１３が配置されている。これにより、半導体レーザバー２３をヒートシンク１１に接合する際、ヒートシンク１１と半導体レーザバー２３との線膨張係数の差に起因する半導体レーザバー２３の厚さ方向の湾曲を抑制できる。
【００４３】
以下、半導体レーザユニットの実施例について説明する。
【００４４】
実施例では、半導体レーザユニットにおける各構成要素を以下の寸法・材料によって形成した。寸法の表記は、幅（ヒートシンクの幅方向の長さ）×長さ（ヒートシンクの長手方向の長さ）×厚さである。
・ヒートシンク（Ｃｕ：線膨張係数１６．８×１０−６／℃、ヤング率９８ＧＰａ）／１２ｍｍ×３０ｍｍ×１．１ｍｍ
・半導体レーザバー（ＧａＡｓ基板：線膨張係数５．９×１０−６／℃、ヤング率９８ＧＰａ）／１０ｍｍ×２ｍｍ×０．１４ｍｍ
・第１及び第２のサブマウント（ＣｕＷ：線膨張係数６．５×１０−６／℃、ヤング率３３０ＧＰａ）／１０ｍｍ×４ｍｍ×０．１５ｍｍ、表面にＮｉメッキ２μｍ〜３μｍ／Ａｕメッキ０．１μｍ〜０．３μｍ
・支持部材（ＳｉＮ：線膨張係数２．６×１０−６／℃、ヤング率２９０ＧＰａ）／１０ｍｍ×１．５ｍｍ×０．１４ｍｍ
・補強部材（Ｍｏ：線膨張係数５．１×１０−６／℃、ヤング率３２９ＧＰａ）／１０ｍｍ×４ｍｍ×０．１５ｍｍ
・接合面／金錫ハンダ、半導体レーザバー及び支持部材と第１及び第２のサブマウントとの間：厚さ５μｍ、第１のサブマウントとヒートシンクとの間：厚さ２０μｍ、ヒートシンクと補強部材との間：厚さ２０μｍ、熱圧着温度３００℃
【００４５】
半導体レーザバー及び支持部材の長さ（ヒートシンクの長手方向の長さ）は、サブマウントからはみ出ない範囲で適宜変更してもよい。支持部材の長さを例えば２ｍｍ〜４ｍｍの範囲で変更する場合、第１及び第２のサブマウントの長さを例えば４ｍｍ〜１２ｍｍの範囲で変更し、半導体レーザバーの長さを例えば１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で変更してもよい。
【００４６】
図８は、レーザモジュールの形成工程における半導体レーザバーの形状計測結果を示す図である。この形状計測は、支持部材の形成材料を変えた場合に、レーザモジュール形成時の半導体レーザバーの出射端面の形状をレーザ顕微鏡にて計測したものである。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、支持部材の形成材料の比較例としてジルコニア（ＺｒＯ２：線膨張係数１０．５×１０−６／℃、ヤング率２１０ＧＰａ）を用いた場合、出射端面は、前方に凸となるようにアーチ状に湾曲した。この場合の出射端面の湾曲量（出射端面の両端を結ぶ直線に対する突出量）は、１．５μｍ程度であった。これに対し、図８（ｂ）に示すように、支持部材の形成材料の実施例として炭化珪素（ＳｉＣ：線膨張係数４．５×１０−６／℃、ヤング率３６０ＧＰａ）を用いた場合、ジルコニアの場合に比べて、出射端面の湾曲量が減少し、ほぼフラットな状態となった。
【００４８】
また、図８（ｃ）に示すように、支持部材の形成材料の実施例として窒化珪素（ＳｉＮ：線膨張係数２．６×１０−６／℃、ヤング率２９０ＧＰａ）を用いた場合、出射端面の湾曲の向きが反転し、出射端面は、前方に凹となるようにアーチ状に湾曲した。この場合の出射端面の湾曲量は、−１．５μｍ程度であった。
【００４９】
図９は、レーザモジュール及び補強部材の組立工程における半導体レーザバーの形状計測結果を示す図である。図９（ａ）に示すように、支持部材の形成材料の比較例としてジルコニアを用いた場合、出射端面の湾曲量は、レーザモジュール形成時よりも更に前方に凸となるようにアーチ状に湾曲し、湾曲量は、３．０μｍ程度に増加した。これに対し、図９（ｂ）に示すように、支持部材の形成材料の実施例として炭化珪素を用いた場合、ジルコニアの場合に比べて、出射端面の湾曲量が減少し、湾曲量は、１．８μｍ程度に抑制された。また、図９（ｃ）に示すように、支持部材の形成材料の実施例として窒化珪素を用いた場合、出射端面の湾曲量が更に減少し、湾曲量は、１．０μｍ程度に抑制された。
【００５０】
以上の結果から、サブマウントにおいて半導体レーザバーの出射端面と反対側の位置に、半導体レーザバーの基板よりも線膨張係数が小さく且つヤング率が大きい材料によって形成された支持部材を用いることで、半導体レーザバーの光軸方向の湾曲が抑制されることが確認できた。ＧａＡｓ基板を有する半導体レーザバーに対しては、石英（ＳｉＯ２：線膨張係数０．５×１０−６／℃、ヤング率７０ＧＰａ）、及びコージライト（２ＭｇＯ−２Ａｌ２Ｏ３−５ＳｉＯ２：線膨張係数＜０．１×１０−６／℃、ヤング率１４０ＧＰａ）についても条件を満足する。したがって、一定の湾曲量抑制効果を奏する。
【符号の説明】
【００５１】
１…半導体レーザ装置、２…半導体レーザユニット、１１…ヒートシンク、１１ａ…一面、１１ｂ…一端面、１１ｃ…他面、１３…補強部材、２１…第１のサブマウント、２２…第２のサブマウント、２３…半導体レーザバー、２３ａ…出射端面、２４…支持部材。
【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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