(57)【要約】【課題】複数の半導体レーザからのレーザ光を複雑な光学系を用いることなく簡易に集約する。【解決手段】半導体レーザ光源モジュール２０では、半導体レーザ１１〜１３をヒートシンク１５上に設ける。半導体レーザチップ２の遅相軸（ＳＡ）はヒートシンク１５の表面と垂直である。ヒートシンク１５の冷却面１８には、半導体レーザに対応したシリンドリカルレンズ２１〜２３が設けられ、また、第一の共通シリンドリカルレンズ２４と第二の共通シリンドリカルレンズ２５が設けられている。シリンドリカルレンズ２１〜２３は進相軸（ＦＡ）方向のコリメータとして機能する。第一の共通シリンドリカルレンズ２４は遅相軸（ＳＡ）方向の集光レンズとして機能する。第二の共通シリンドリカルレンズ２５は進相軸（ＦＡ）方向の集光レンズとして機能する。【選択図】図１
2016148020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極と半導体レーザチップが導電性ワイヤーを介して接続されている半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第一の面に対して垂直な第二の面がヒートシンク取り付けられるべき面であり、
半導体レーザチップからのレーザ光は進相軸と遅相軸を有し、
半導体レーザチップからのレーザ光は第二の面に対して平行に出射され、レーザ光の遅相軸が第二の面に対して垂直であるように、半導体レーザチップが導電性マウントに設けられたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１の半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第二の面に垂直にねじ穴が設けられていることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１の半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第二の面に絶縁スペーサが接着されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項４】
請求項１の半導体レーザにおいて、
さらに導電性サブマウントを備え、この導電性サブマウントが前記半導体レーザチップと前記導電性マウントの間に設けられていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項５】
半導体レーザチップ、導電性マウント、及び、電極を備えた半導体レーザにおいて、
導電性マウントの一つの面に半導体レーザチップを接着し、半導体レーザチップ上に電極を接着し、
電極の側面が平坦に設けられ、この側面がボンディングパッドとして用いられることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
請求項５の半導体レーザにおいて、前記電極の側面の幅は０．２ｍｍ以上であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項７】
請求項５の半導体レーザにおいて、
導電性マウントにねじ穴が設けられていることを特徴とする。
【請求項８】
請求項５の半導体レーザにおいて、
導電性マウントに絶縁スペーサが接着されていることを特徴とする半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザに関し、特に高出力のレーザ光を生成できる半導体レーザに関する。本発明は高出力半導体レーザのパッケージに関し、スタックされた半導体レーザチップからの光を高い効率で集光するのに適したパッケージに関する。本発明は半導体レーザの冷却構造に関する。本発明は半導体レーザの給電構造に関する。本発明は半導体レーザの絶縁構造に関する。本発明は半導体レーザ光源モジュールに関し、特に半導体レーザ光源モジュールの集光光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体レーザスタックの各半導体レーザチップに対応して設けられたシリンドリカルレンズと共通の集光レンズを用いて、半導体レーザスタックからのレーザ光をロッド状の固体レーザ媒質の端面に導入する光学系が開示されている。
特許文献２には半導体レーザスタックの各半導体レーザチップに対応して設けられたシリンドリカルレンズと、二つの共通シリンドリカルレンズを用いて、半導体レーザスタックからのレーザ光をディスク状固体レーザ媒質の側面に導入する光学系が開示されている。
特許文献３には半導体レーザチップと反射鏡を集積して、半導体レーザチップからのレーザ光の方向を変える光学系が開示されている。
特許文献４には、ステップミラーを用いて、複数の半導体レーザからのレーザ光を集光して光ファイバに導入する光学系が開示されている。
特許文献５には、Ｃマウントと呼ばれる半導体レーザパッケージが開示されている。また、半導体レーザの取り付け面に対して平行にレーザ光が出射される半導体レーザパッケージが開示されている。
特許文献６には、ヒートシンクに対して垂直にレーザ光が出射される半導体レーザパッケージが開示されている。
特許文献７には、窒化アルミウムサブマウントの表面と裏面に銅メッキを施して、サブマウントの熱膨張率をガリウムヒ素に一致させる手法が開示されている。
特許文献８には、接着剤層（金錫半田）中にグラファイトからなる応力緩和層を設けて、ヒートシンクの熱膨張率をガリウムヒ素に一致させる手法が開示されている。
特許文献９には、複数の半導体レーザをそれぞれ活性層と平行な方向に発光点が一列に並ぶように配置し、半導体レーザごとに設けたコリメータと共通コリメータを用いて、複数の半導体レーザからの光を光ファイバに導入する構造が開示されている。
特許文献１０には、プレスすることによってジオデシックレンズを製造する手法が開示されている。また、研磨によってジオデシックレンズを製造する手法が開示されている。
特許文献１１には、紫外線硬化樹脂を用いてジオデシックレンズを製造する手法が開示されている。
特許文献１２には、セラミクス粉末を焼結して様々な形状の透光性セラミクスを製造する方法が開示されている。
特許文献１３には、セラミクス粉末を焼結して様々な形状の固体レーザ媒質を製造する方法が開示されている。
特許文献１４には、ステップミラーと偏光ビームスプリッタを組み合わせて、複数の半導体レーザからのレーザ光を集光して光ファイバに導入する光学系が開示されている
特許文献１５には、半導体レーザチップと全反射プリズムを集積して、全反射によって半導体レーザチップからのレーザ光の方向を変える光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３２３５９号公報
【特許文献２】特許第５０７０５１９号公報
【特許文献３】特開平０５−３２７１３１号公報
【特許文献４】特表２００８−５０１２３６号公報
【特許文献５】特許第５５４７７４９号公報
【特許文献６】特開平０２−２８１７８２号公報
【特許文献７】特許第５０７５１６５号公報
【特許文献８】特開２００８−３１１５５６号公報
【特許文献９】特開２００２−２０２４４２号公報
【特許文献１０】特開平０１−１０５２０７号公報
【特許文献１１】特開平０３−２００１０６号公報
【特許文献１２】特開平１１−１５７９３３号公報
【特許文献１３】特開２００３−２０２８８号公報
【特許文献１４】米国特許８４３７０８６号明細書
【特許文献１５】米国特許６９７５４６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献４に開示されているような、半導体レーザアレイとステップミラーを用いて、複数の半導体レーザストライプからの光をマルチモード光ファイバに集約する手法は光学系が複雑であり、また、光学アライメントが困難であるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ光源モジュールは、複数の半導体レーザを備え、ヒートシンクの冷却面に対してこれらの半導体レーザからのレーザ光の遅相軸が垂直になるように配列させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記の構成によれば、複数の半導体レーザからのレーザ光は進相軸方向に一列に並ぶ。このため、ステップミラーを用いずとも、複数のシリンドリカルレンズと二つの共通シリンドリカルレンズを用いて、複数の半導体レーザチップからのレーザ光をマルチモード光ファイバに高効率で導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第一実施例の半導体レーザ１０と半導体レーザ光源モジュール２０の構成を示す概略図である。
【図２】光学アライメント基板３０の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第二実施例の半導体レーザ５０と半導体レーザ光源モジュール６０の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第三実施例のサブマウントの接着構造を示す概略図である。
【図５】本発明の第四実施例の半導体レーザ７０と半導体レーザ光源モジュール８０の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第五実施例の半導体レーザ光源９０と９１の構成を示す概略図である。
【図７】半導体レーザ光源モジュール１００を示す概略図である。
【図８】半導体レーザ光源９４を示す概略図である。
【図９】本発明の第六実施例の半導体レーザ光源モジュール１１０の構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の第七実施例の半導体レーザ１２０と半導体レーザ光源モジュール１３０の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の第八実施例の半導体レーザ１４０と半導体レーザ光源モジュール１５０の構成を示す概略図である。
【図１２】半導体レーザ光源モジュール１６０の上面図である。
【図１３】半導体レーザ光源モジュール１６０の側面図である。
【図１４】本発明の第十実施例の固体レーザ光増幅器１７０の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明の第十実施例の固体レーザ媒質１８０、１８２、及び、１８４の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の第十一実施例の半導体レーザ１９０の構成を示す概略図である。
【図１７】半導体レーザ光源モジュール２００を示す概略図である。
【図１８】本発明の第十二実施例の半導体レーザ２１０と半導体レーザ光源モジュール２２０を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して本発明に係わる半導体レーザの実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態により本発明が限定されるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付与している。
【０００９】
［第一実施例］
図１（ａ）は本発明の第一実施例の半導体レーザ１０の構成を示す側面図である。半導体レーザ１０はマウント１、半導体レーザチップ２、サブマウント３、絶縁体ブロック４、及び、電極５を備えている。図１（ａ）に半導体レーザチップ２の進相軸（ＦＡ：Ｆａｓｔ  Ａｘｉｓ）を矢印で示す。進相軸は半導体レーザチップ２の接合面に垂直方向であり、レーザ光１４の拡がり角が大きい方向である。進相軸方向ではレーザ光１４のビーム品質は高い。
【００１０】
マウント１は無酸素銅から成り、金メッキが施されている。マウント１にはねじ穴６（開口部）が設けられている。サブマウント３は銅タングステン合金から成り、金メッキが施されている。絶縁体ブロック４は、アルミナ系セラミクスから成る。電極５は無酸素銅から成り、金メッキが施されている。
【００１１】
図１（ｃ）に半導体レーザチップ２の上面図を示す。半導体レーザチップ２は横モードがマルチモードの単一エミッタのファブリーペロー型共振器を有するブロードエリア半導体レーザチップである。半導体レーザチップ２はガリウムヒ素基板を用いて構成されたものを用いている。
【００１２】
半導体レーザチップ２の寸法としては、一例として、半導体レーザチップ２の幅ｗ２は２５０μｍ、ストライプ１９の幅ｗ１は１００μｍ、共振器長Ｌは４ｍｍである。ｗ１、ｗ２、及び、Ｌは用途に応じて変更することができる。
【００１３】
半導体レーザチップ２からのレーザ光のビームプロファイルは非対称であり、明確な進相軸（ＦＡ：Ｆａｓｔ  Ａｘｉｓ）と遅相軸（ＳＡ：Ｓｌｏｗ  Ａｘｉｓ）を有している。多くの場合、進相軸（ＦＡ）は横モードが単一モードであり、遅相軸（ＳＡ）は横モードが多モードである。
【００１４】
サブマウント３はガリウムヒ素の熱膨張係数とほぼ等しい熱膨張係数を有する銅タングステン合金から成る。マウント１の材料として銅タングステン合金を用いた場合は、サブマウント３を省略することもできる。
【００１５】
マウント１上にはサブマウント３が接着されている。サブマウント３上には半導体レーザチップ２が接着されている。半導体レーザチップ２のレーザダイオード形成面はサブマウント３側に接着されている。いわゆるジャンクションダウン構造である。マウント１の上部には絶縁体ブロック４が接着され、その絶縁体ブロック４上には電極５が接着されている。
【００１６】
便宜上、半導体レーザチップ２が設けられている側をマウント１の第一の面と呼ぶこととする。また、第一の面に対して垂直な面の内、ヒートシンク１５に取り付けられる側の面を第二の面と呼ぶこととする。図１（ａ）では第二の面はマウント１の手前側の面となる。ねじ穴６は第二の面を貫通している。ヒートシンク１５は液冷却（水冷）式、空冷式、及び、ペルチェ素子による冷却方式など、任意のものを用いることができる。
【００１７】
電極５と半導体レーザチップ２はワイヤー９を介して接続されている。半導体レーザチップ２の裏面（レーザダイオード形成面とは反対側の面）にワイヤー９が接着されている。ワイヤー９は金線である。ワイヤー９は複数設けても良いし、リボン状のワイヤーを用いても良い。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、半導体レーザ１０の側面が絶縁スペーサ８を介してヒートシンク１５の冷却面１８にねじ７を用いて取りつけられている。絶縁スペーサ８にはマウント１のねじ穴６に対応した図示しない穴が設けられている。図１（ｂ）は半導体レーザ１０の上面図（マウント１の半導体レーザチップ２を設けた側）から見た図となっている。
【００１９】
図１（ｂ）に半導体レーザチップ２の遅相軸（ＳＡ）を矢印で示す。遅相軸（ＳＡ）は半導体レーザチップ２の接合面に平行方向であり、レーザ光１４の拡がり角が小さい方向である。遅相軸ではレーザ光１４のビーム品質は低い。
【００２０】
なお、マウント１にねじ穴６を設けない構成も可能である。この場合は、接着剤を用いて絶縁スペーサ８を介して半導体レーザ１０をヒートシンク１５に取り付けることができる。マウント１にねじ穴を設けない場合は絶縁スペーサにもねじ穴を設けない構成とすることができる。
【００２１】
半導体レーザ１０から出射されるレーザ光１４は半導体レーザの取り付け面（冷却面１８）に対して平行である。冷却面１８に対して、レーザ光１４の遅相軸（ＳＡ）は垂直となる。このレーザ光の出射方向が半導体レーザ１０を特徴づけている。
【００２２】
ヒートシンク１５は無酸素銅から成り、金メッキが施されている。絶縁スペーサ８はチッ化アルミニウム（ＡｌＮ）から成り、絶縁スペーサ８の両面には金メタライズが施されている。
【００２３】
絶縁スペーサ８は独立した部品として用いることができる。また、絶縁スペーサをマウント１に接着した実施例とすることもできる。絶縁スペーサをマウント１に接着した実施例は、半導体レーザ１０のねじ７による取り付けにあたって、取り付け作業が容易になるという利点がある。
【００２４】
半導体レーザ１０、絶縁スペーサ８、及び、ヒートシンク１５を接着する場合、接着剤としては、金ナノ粒子接着剤、銀ナノ粒子接着剤、銀粒子を樹脂中に分散した接着剤、あるいは、金錫（ＡｕＳｎ）ハンダなどを用いることができる。金ナノ粒子接着剤や銀ナノ粒子接着剤は貴金属ナノ粒子を低温焼結する接着剤である。
【００２５】
図１（ｂ）に示すようにレーザ光１４はヒートシンク１５の表面に対して平行方向に出射する。また、レーザ光１４の遅相軸はヒートシンク１５の表面に対して垂直である。
【００２６】
図１（ｄ）は半導体レーザ光源モジュール２０を示す上面図である。半導体レーザ光源モジュール２０では半導体レーザ１１、１２、及び、１３がヒートシンク１５上に設けられている。半導体レーザ１１、１２、及び、１３は半導体レーザ１０と同様の構造を有している。半導体レーザ１１、１２、及び、１３はヒートシンク１５上にねじ止め、もしくは、接着されている。
【００２７】
図１（ｄ）に示すように、半導体レーザ１１、１２、及び、１３はワイヤー２７と２８によって直列接続されている。ある半導体レーザの電極と隣接する半導体レーザのマウントがワイヤーによって接続されている。また、直列接続された半導体レーザ１１、１２、及び、１３はワイヤー２６と２９によって電源と接続されている。
【００２８】
図１（ｄ）に半導体レーザチップ２の進相軸（ＦＡ）を矢印で示す。半導体レーザチップ２の進相軸（ＦＡ）はヒートシンク１５の表面と平行である。図１（ｄ）においては、半導体レーザ１１、１２、及び、１３はそれぞれの半導体レーザチップの活性層に垂直な方向に発光点が一列に並んだ構成となっている。
【００２９】
ヒートシンク１５の冷却面１８には、半導体レーザ１１、１２、及び、１３に対応してシリンドリカルレンズ２１、２２、及び、２３が設けられている。また、第一の共通シリンドリカルレンズ２４と第二の共通シリンドリカルレンズ２５が設けられている。シリンドリカルレンズ２１、２２、２３、第一の共通シリンドリカルレンズ２４、及び、第二の共通シリンドリカルレンズ２５はヒートシンク１５上に接着されている。
【００３０】
シリンドリカルレンズ２１、２２、及び、２３は進相軸（ＦＡ）方向のコリメータとして機能する。第一の共通シリンドリカルレンズ２４は遅相軸（ＳＡ）方向の集光レンズとして機能する。第二の共通シリンドリカルレンズ２５は進相軸（ＦＡ）方向の集光レンズとして機能する。第一の共通シリンドリカルレンズ２４と第二の共通シリンドリカルレンズ２５の一は入れ替えることもできる。
【００３１】
半導体レーザ１１、１２、１３、シリンドリカルレンズ２１、２１、２３、第一の共通シリンドリカルレンズ２４、及び、第二の共通シリンドリカルレンズ２５から成る光学系は、特許文献１あるいは特許文献２に記載されている光学系と同様の機能を有する。
【００３２】
半導体レーザ光源モジュール２０では、半導体レーザ１１、１２、及び、１３からのレーザ光１４はシリンドリカルレンズ２１、２１、２３、第一の共通シリンドリカルレンズ２４、及び、第二の共通シリンドリカルレンズ２５を経て、光ファイバ１６のコア１７に導入される。
【００３３】
光ファイバ１６は横モードがマルチモードの光ファイバである。コア１７のコア径は５０μｍから１．５ｍｍの範囲である。代表的なコア径としては１００μｍ、あるいは、６００μｍなどを挙げることができる。
【００３４】
半導体レーザ１１、１２、１３からのレーザ光はシリンドリカルレンズ２１、２１、２３によって、それぞれ、進相軸（ＦＡ）方向にコリメートされる。次いで、第一の共通シリンドリカルレンズ２４によって遅相軸（ＳＡ）方向のレーザ光がコア１７に焦点を結ぶ。また、第二の共通シリンドリカルレンズ２５によって進相軸（ＦＡ）方向のレーザ光がコア１７に焦点を結ぶ。
【００３５】
なお、レーザ光１４の導入対象として、光ファイバ１６に代えて、特許文献１に開示されているロッド状の固体レーザ媒質、あるいは、特許文献２に開示されているディスク状の固体レーザ媒質を用いることもできる。
【００３６】
本実施例の半導体レーザ光源モジュール２０はロッド状固体レーザ媒質の端面へのレーザ光導入に適している。本実施例の半導体レーザ光源モジュール２０はディスク状固体レーザ媒質の側面へのレーザ光導入に適している。
【００３７】
本実施例の半導体レーザ１０はマウント１の半導体レーザチップ２の搭載面（第一の面）の側面（第二の面）をヒートシンク１５の冷却面１８に接着している。このため、レーザ光１４の遅相軸（ＳＡ）が冷却面１８に対して垂直にできるという特徴がある。また、半導体レーザモジュール２０において、冷却面１８を基準面として光学系を構築できる。
【００３８】
特許文献６に開示されているような、ヒートシンクに対して垂直方向にレーザ光を取りだす半導体レーザでは、半導体レーザチップの共振器が長くなると、半導体レーザチップのレーザ光出射面とヒートシンクの距離が増加して放熱特性が劣化する。
【００３９】
これに対して、本実施例の半導体レーザ１０では、半導体レーザチップ２として長共振器の構成を採用した場合でも、共振器の側面側から冷却することになるので、マウント１を適切に設計することにより冷却面１８までの距離を短く取ることができる。このため、高い冷却効率を得ることができる。
【００４０】
本実施例の半導体レーザ光源モジュール２０では、ヒートシンク１５の冷却面１８は光学系の基準面としても機能している。したがって光学系のアライメントが容易となり、構造が簡易となる。
【００４１】
図２（ａ）に光学アライメント基板３０を示す。光学アライメント基板３０は銅の薄板をフォトエッチングによって加工したもので、開口部３１、３２、３３、及び、３４を備えている。開口部３１、３２、３３、及び、３４は半導体レーザ１１、シリンドリカルレンズ２１、第一の共通シリンドリカルレンズ２４、及び、第二の共通シリンドリカルレンズ２５に、それぞれ、対応している。光学アライメント基板３０は冷却面１８に接着される。
【００４２】
光学アライメント基板３０の加工はフォトエッチングではなく、切削加工によっておこなっても良い。
【００４３】
図２（ｂ）に示すように、ヒートシンク１５に光学アライメント基板３０を介して半導体レーザ１１、シリンドリカルレンズ２１、第一の共通シリンドリカルレンズ２４、及び、第二の共通シリンドリカルレンズ２５を取り付けることができる。光学アライメント基板３０によって、光学的アライメントを容易に行うことができる。
【００４４】
なお、光学アライメント基板３０による光学アライメントは、半導体レーザ１１、シリンドリカルレンズ２１、第一の共通シリンドリカルレンズ２４、及び、第二の共通シリンドリカルレンズ２５の全部、または、一部に対して行うことができる。
【００４５】
図１においては、光ファイバ１６はヒートシンク１５の外側に設けているが、光ファイバ１６もヒートシンク１５上に設けてもよい。この場合は、光学アライメント基板３０上に光ファイバ１６の位置合わせ用の開口部を設けることができる。
【００４６】
同様に、ロッド状の固体レーザ媒質やディスク状の固体レーザ媒質をヒートシンク１５上に設けてもよい。固体レーザ媒質をヒートシンク１５上に設けた構成では、固体レーザ媒質の冷却も併せて行うことができる。
【００４７】
光学アライメント基板３０には開口部ではなく、窪みを設けてもよい。また、ヒートシンク１５の表面に窪みを設けた構造としてもよい。窪みはフォトエッチングや切削加工によって形成することができる。
【００４８】
あるいは、ヒートシンク１５の表面に銀ナノ粒子接着剤のパターンをスクリーン印刷によって形成しても良い。これらの方法によっても、光学アライメントを容易にすることができる。
【００４９】
［第二実施例］
図３に本発明の第二実施例の半導体レーザ５０と半導体レーザ光源モジュール６０の構成を示す。図３（ａ）は本発明の第二実施例の半導体レーザ５０の構成を示す上面図である。図３（ｂ）は半導体レーザ５０が半導体レーザ光源モジュール６０に搭載された場合の構成を示す側面図である。図３（ｃ）は半導体レーザ光源モジュール６０の構成を示す上面図である。
【００５０】
半導体レーザ４０はマウント５１、サブマウント５３、及び、半導体レーザチップ５２から成る。マウント５１は絶縁性である。マウント５１は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成り、マウント５１の両面には金メタライズが施されている。サブマウント５３は導電性である。サブマウント５３は、銅タングステン合金から成り、金メッキが施されている。半導体レーザチップ５２はガリウムヒ素基板を用いて構成されたものを用いている。
【００５１】
半導体レーザチップ５２は横モードがマルチモードの多エミッタ型であり、一般に半導体レーザアレイとか、レーザーバーと呼ばれているものである。半導体レーザチップ５２からは半導体レーザチップ５２の幅方向に広がったレーザ光５４が出射される。
【００５２】
サブマウント５３上の、半導体レーザチップ５２の側部にはボンディングパッド５５が設けられている。このボンディングパッド５５は、図３（ｃ）に示すように、隣接する半導体レーザの半導体レーザチップを接続するためのものである。
【００５３】
図３（ｂ）に示すようにマウント５１上にはサブマウント５３が接着されている。サブマウント５３上には半導体レーザチップ５２が接着されている。半導体レーザチップ５２のレーザダイオード形成面はサブマウント５３側に接着されている。
【００５４】
マウント５１はヒートシンク５６の冷却面５９に接着されている。レーザ光５４は冷却面５８と平行方向に出射している。ヒートシンク５６は液冷式であり、流路５９を備えている。
【００５５】
図３（ｃ）に示すように、半導体レーザ光源モジュール６０では半導体レーザ６１、６２、及び、６３がヒートシンク５６上に接着されている。半導体レーザ６１、６２、及び、６３は半導体レーザ５０と同様の構造を有している。
【００５６】
半導体レーザ６１、６２、及び、６３はワイヤー６５と６６によって直列接続されている。直列接続された半導体レーザ６１、６２、及び、６３はワイヤー６４によって外部接続端子６８に接続されている。直列接続された半導体レーザ６１、６２、及び、６３はワイヤー６７によって外部接続端子６９に接続されている。
【００５７】
外部接続端子６８と６９は、それぞれ、絶縁体５７と５８によってヒートシンク５６から絶縁されている。
【００５８】
本実施例の半導体レーザ５０は、マウント５１、サブマウント５３、及び、半導体レーザチップ５２の３点から成る。したがって、部品点数が少なく構造が簡易である。サブマウント５３上にはボンディングパッド５５を備えているので、隣接する半導体レーザの半導体レーザチップとワイヤーを介して直接接続ができる。このため、接続の信頼性が高く、かつ、接続構造が簡易である。
【００５９】
サブマウント５３は引き出し電極（ボンディングパッド）を兼ねており、その電気抵抗は低い。本実施例の半導体レーザ５０は半導体レーザチップ５２が引き出し電極ボンディングパッド）を兼ねているのでデバイスの設置面積が小さい。
【００６０】
本実施例の半導体レーザ光源モジュール６０では、複数の半導体レーザ６１、６２、及び、６３が一列に並べられ、ある半導体レーザの半導体レーザチップと隣接する半導体レーザのボンディングパッドがワイヤーを介して接続されている。このため、接続構造が簡易である。なお、ワイヤーに代えて、板状の電極などの導電部材を用いてもよい。
【００６１】
［第三実施例］
図４は本発明の第三実施例のサブマウントの接着構造を示す図である。図４（ａ）に図３に示したサブマウント５３の別の構成例を示す。図４ではサブマウント５３に代えてサブマウント４１を備えている。サブマウント４１はマウント５１と接着層４２を介して接着されている。サブマウント４１は半導体レーザチップ５２１と接着層４２を介して接着されている。
【００６２】
サブマウント４１は無酸素銅（熱膨張率：１６．８ｐｐｍ／Ｋ）に金メッキを施したものである。サブマウント４１はフォトエッチングによって形成した。サブマウント４１の厚さは２０−１００μｍである。
【００６３】
サブマウント４１としては、他の材料を用いることもできる。例えば、銀８５％と銅１５％からなる合金などを用いることができる。
前述の通りマウント５１は窒化アルミニウムから成り、その熱膨張率は４．５ｐｐｍ／Ｋである。マウント５１の厚さは０．２−０．５ｍｍである。
【００６４】
接着層４２と接着層４３は、金ナノ粒子接着剤、銀ナノ接着剤、金錫合金、銀粒子を樹脂中に分散させた接着剤などからなる。接着層４２あるいは接着層４３として用いられる材料の熱膨張率は、金ナノ粒子焼結体は１４．３ｐｐｍ／Ｋ、銀ナノ粒子焼結体は２０ｐｐｍ／Ｋ、銀を樹脂中に分散した接着剤は２２ｐｐｍ／Ｋ、金錫共晶合金（Ａｕ８０−Ｓｎ２０）は１７．５ｐｐｍ／Ｋである。
【００６５】
接着層４２と接着層４３は同種類の接着剤を用いることができる。また、接着層４２と接着層４３に別の種類の接着剤を用いることもできる。
【００６６】
図４（ａ）の構成では、マウント５１は半導体レーザチップ５２より熱膨張率の小さい材料から成り、サブマウント４１は半導体レーザチップ５２より熱膨張率の大きな材料からなる。また、接着層４２と接着層４３も半導体レーザチップ５２より熱膨張率の大きな材料からなる。
【００６７】
これにより、マウント５１の厚さ、接着層４２の厚さ、サブマウント４１の厚さ、接着層４３の厚さを調整して、この積層構造の合成熱膨張率が半導体レーザチップ５２（ガリウムヒ素）の熱膨張率（５．９ｐｐｍ／Ｋ）と一致させることができる。
【００６８】
マウント５１上に接着層４２、サブマウント４１、及び、接着層４３の厚さは、特許文献８に開示されているような、熱膨張率の異なる二つの物質の積層体の合成膨張率が、二つの物質の体積の加重平均になると考えて計算することができる。
【００６９】
また、マウント５１上に接着層４２、サブマウント４１、及び、接着層４３を積層したものを作り、平面方向の熱膨張率を光学的手法（レーザー干渉法）によって測定して、この積層構造の合成熱膨張率をガリウムヒ素の熱膨張率に一致させることもできる。この方法の方が、精度が高い。
【００７０】
上記の構成により、半導体レーザチップと熱膨張率が一致していないサブマウントを用いても、半導体レーザチップに熱歪を与えることを防ぐことができる。サブマウント４１は無酸素銅をフォトエッチングによって形成しているので製造が容易である。また、サブマウント４１を接着剤によって接着しているので製造時間が短くて済む。
【００７１】
特許文献７では窒化アルミウムサブマウントの表面と裏面の双方に銅メッキを施して、合成熱膨張率を半導体チップと一致させる手法が開示されている。しかし、この手法では銅メッキ層の厚さは５０μｍを超えるために、メッキに要する時間が非常に長い。また、サブマウントの表面と裏面の双方に銅メッキを施すので、この点でも製造工程が複雑になる。
【００７２】
これに対して、図４の構成では長時間のメッキ工程が不要なので製造が容易で、製造時間が短いという利点がある。また、マウント５１の片側にサブマウント４１を接着するだけなので、製造工程が簡易となる。
【００７３】
特許文献８には、接着剤層（金錫半田）中に熱膨張率がガリウムヒ素より小さいグラファイトシート（熱膨張率：１ｐｐｍ／Ｋ）からなる応力緩和層を設けて熱膨張率をガリウムヒ素に一致させる手法が開示されている。しかし、グラファイトシートには異方性があり、グラファイトシートに垂直方向の熱伝導率は非常に小さい（５Ｗ／ｍＫ）。このため、放熱性が悪い。また、グラファイトは非常に脆い材料であり接着時に破損が生じる恐れがあった。
【００７４】
これに対して、図４（ａ）の構成ではマウント５１（窒化アルミニウム）の熱膨張率が半導体レーザチップ５２（ガリウムヒ素）より小さいので、サブマウント４１の材料として半導体レーザチップ５２より熱膨張率が大きな銅を用いて、マウントとサブマウントの合成膨張率を半導体レーザチップと一致させることができる。銅はグラファイトのような熱伝導率の異方性がなく、どの方向にも４００Ｗ／ｍＫの高い熱伝導率を示し、高い放熱性が得られる。また、銅はグラファイトのような脆さがなく取り扱いが容易である。
【００７５】
接着層４２や接着層４３としては、は銀ナノ粒子焼結体や金ナノ粒子焼結体が適している。これらは多孔質であり、ヤング率が低い。このため、熱歪による応力を吸収するからである。
【００７６】
図４（ｂ）に図１に示したサブマウント３の別の構成例を示す。サブマウント３に代えてサブマウント４１、接着層４２、及び、接着層４３からなる構成である。サブマウント４１としてモリブテンを用いている。
【００７７】
図４（ｂ）の構成では、マウント１は半導体レーザチップ２より熱膨張率の大きな材料（銅）から成り、サブマウント４１は半導体レーザチップ５２より熱膨張率の小さな材料（モリブテン）からなる。また、接着層４２と接着層４３も半導体レーザチップ５２より熱膨張率の大きな材料からなる。
【００７８】
前述の通り、特許文献８には、接着剤層（金錫半田）中にグラファイトからなる応力緩和層を設ける手法が開示されている。
【００７９】
この手法と比べて、本実施例ではグラファイトに代えてモリブテン（熱膨張率５．１ｐｐｍ／Ｋ）を用いている。モリブテン（熱伝導率：１３８Ｗ／ｍＫ）は、グラファイトの厚み方向の熱伝導率（５Ｗ／ｍＫ）より熱伝導率が高い。また、モリブテンは脆くなく取り扱いが容易である。また、モリブテンはウエットエッチングを用いたフォトエッチングによって加工することができるので生産性が優れている。
【００８０】
本実施例では半導体レーザチップを用いた。しかし、本実施例の手法は半導体レーザチップの実装に限定されず、他の半導体デバイス、例えばＩＧＢＴなどの電力デバイスへ応用することが可能である。また、ディスク状固体レーザ媒質の実装に応用することも可能である。熱歪の影響を防ぐ必要のあるデバイスの実装構造に本実施例の手法は応用可能である。
【００８１】
［第四実施例］
図５に本発明の第四実施例の半導体レーザ７０と半導体レーザ光源モジュール８０の構成を示す。図５（ａ）は本発明の第四実施例の半導体レーザ７０の構成を示す上面図である。半導体レーザ７０はマウント５１、電極７１、半導体レーザチップ５２から成る。図５（ｂ）は半導体レーザ７０（半導体レーザ８３）が半導体レーザ光源モジュール８０に組み込まれた場合のＸ−Ｘ'断面図である。図５（ｃ）は半導体レーザ光源モジュール８０の構成を示す上面図である。
【００８２】
本実施例の半導体レーザ７０はサブマウント５１の代わりに電極７３を用いているのが特徴である。電極７３は無酸素銅から成り、フォトエッチングによって形成されている。電極７２には金メッキが施されている。
【００８３】
電極７１はＬ字を左右反転させた形状を有している。この形状は、半導体レーザチップの長手方向に沿う部分と半導体レーザチップの側部に位置するボンディングパッド７２から成る。ボンディングパッド７２は、図５（ｃ）に示すように、隣接する半導体レーザ５０の半導体レーザチップとワイヤーなどの導電性部材を用いて接続するためのものである。
【００８４】
半導体レーザチップ５２はマウント５１上に接着層７３を用いてジャンクションダウン構造で接着されている。また、電極７１も導電性の接着層７３を用いて接着されている。電極７１は半導体レーザチップ５２の外周部に沿って配置されているので、低い電気抵抗で電極７１と、隣接する半導体レーザの半導体レーザチップ５２を接続することができる。
【００８５】
接着層７３としては、金ナノ粒子接着剤、銀ナノ粒子接着剤、銀粒子を樹脂中に分散させた接着剤、及び、金錫半田などを用いることができる。
【００８６】
電極７３は材料が無酸素銅であることと、フォトエッチングで形成することから、サブマウント５１に比べて安価である。本実施例の半導体レーザ７０では半導体レーザチップ５２はサブマウントを介さずにマウント５１に接着されている。このため、熱抵抗が低く、放熱性が良い。本実施例の半導体レーザ７０は半導体レーザ５０に比べて素子高が低く小型である。本実施例の半導体レーザ７０は、半導体レーザチップ５２の接着と電極７１の接着の焼成工程を一括して行うことが可能であり、製造工程が簡易となる。
【００８７】
図５（ｃ）は半導体レーザ光源モジュール８０の構成を示す上面図である。半導体レーザ光源モジュール８０では半導体レーザ８１、８２、及び、８３がヒートシンク５６上に設けられている。半導体レーザ８１、８２、及び、８３は半導体レーザ７０と同様の構造を有している。半導体レーザ８１、８２、及び、８３はヒートシンク５６上に接着されている。また、シリンドリカルレンズ８４が半導体レーザ８１、８２、及び、８３に対応して設けられている。
【００８８】
半導体レーザ８１、８２、及び、８３はヒートシンク５６の端部８５から離間して設けられている。シリンドリカルレンズ８４は、半導体レーザ８１、８２、及び、８３とヒートシンク５６の端部８５の間に設けられている。シリンドリカルレンズ８４はコリメータとして機能する。
【００８９】
図３の構成ではレーザ光がけられるのを防ぐために、マウント５１をヒートシンク５６の端に寄せる必要があった。このため、流路５９が半導体レーザチップ５２を全てカバーできず、冷却性が悪かった。
【００９０】
これに対して、本実施例ではシリンドリカルレンズ８５をヒートシンク５６の端部８５近傍に設けたので、流路５９が半導体レーザチップ５２を全てカバーできる。
【００９１】
なお、半導体レーザモジュール８０の構成において、半導体レーザ８１、８２、及び、８３に代えて、それぞれ、半導体レーザ６１、６２、及び、６３を用いることができる。
【００９２】
また、シリンドリカルレンズ８５に代えて、スラブ光導波路を用いることもできる。スラブ光導波路によって、レーザ光５４がヒートシンク５６によってけられることを防ぐことができる。
【００９３】
本実施例では、レーザ光をヒートシンク取り付け面に対して平行に出射する半導体レーザ、流路を有する液例ヒートシンク、及び、シリンドリカルレンズやスラブ光導波路などの光学部品を備えている。半導体レーザはヒートシンクの端部から離間して設けられ、ヒートシンクの端部と半導体レーザの間に光学部品が設けられている。そして、ヒートシンクの流路は半導体レーザの発熱部を全てカバーしている。
【００９４】
上記構成によれば、光学部品をヒートシンクの端部に設けたことにより、レーザ光５４がヒートシンク５６によってけられることを防ぐと共に、半導体レーザの冷却効率を向上することが同時に実現できる。
【００９５】
［第五実施例］
図６に本発明の第五実施例の半導体レーザ光源モジュール９０と９１の構成を示す。図６（ａ）は半導体レーザ光源モジュール９０の上面図である。図６（ｂ）は半導体レーザ光源モジュール９０の側面図である。図６（ｃ）は半導体レーザ光源モジュール９１の上面図である。図６（ｄ）は半導体レーザ光源モジュール９１の側面図である。
【００９６】
半導体レーザ光源モジュール９０は半導体レーザ５０と共に反射鏡９２をヒートシンク９６上に設けた構成となっている。半導体レーザチップ５２からのレーザ光５４は反射鏡９２の反射面９３によって反射されて、ヒートシンク９６の冷却面に対して垂直方向に出射する。
【００９７】
ヒートシンク９６は液冷式であり、流路９７を備えている。流路９７は発熱部である半導体レーザチップ５２の下方に位置して、半導体レーザチップ５２を全てカバーしている。これに対して、図３に示したヒートシンク５６の流路５９は半導体レーザチップ５２を全てはカバーしていない。図３の構成ではレーザ光がけられるのを防ぐために、マウント５１をヒートシンク５６の端に寄せる必要があるために、流路５９が半導体レーザチップ５２を全てカバーすることができない。
【００９８】
本実施例の構成では、反射鏡９２によってレーザ光５４を反射させてヒートシンク上方から取り出せるので、流路９７が半導体レーザチップ５２を全てカバーするように配置することが可能となる。
【００９９】
ただし、レーザ光の出射角度はヒートシンク９６の冷却面に対して垂直な場合に限定されることはない。反射鏡９２の反射面９３のヒートシンク９６の冷却面に対する角度を変えることによって、レーザ光５４の出射角度を変えることができる。
【０１００】
反射鏡９２はガラス製のプリズムの一つの面に誘電体多層膜を蒸着して反射面９３を形成した構造である。ただし、反射鏡９２の構造は、ガラス製プリズムを用いた構造に限定されることはなく、他の構造を用いることもできる。
【０１０１】
特許文献６に開示されているような、ヒートシンクに対して垂直方向にレーザ光を取りだす半導体レーザでは、半導体レーザチップの共振器が長くなると、半導体レーザチップのレーザ光出射面とヒートシンクの距離が増加して放熱特性が劣化する。
【０１０２】
これに対して、半導体レーザ光源モジュール９０では、半導体レーザチップ５２の共振器長を長くした場合でも、マウント５１とサブマウント５３の厚さを代える必要が無い。したがって、半導体レーザチップ５２の共振器が長くても放熱性が劣化しない。
【０１０３】
半導体レーザ光源モジュール９１は半導体レーザ７０と共に反射鏡９２をヒートシンク９６上に設けた構成となっている。半導体レーザチップ５２からのレーザ光５４は反射鏡９２の反射面９３によって反射されて、ヒートシンク９６の冷却面に対して垂直方向に出射している。
【０１０４】
図７に半導体レーザ光源モジュール１００を示す。図７（ａ）は半導体レーザ光源モジュール１００の上面図である。図７（ｂ）は半導体レーザ光源モジュール１００の斜視図である。半導体レーザ光源モジュール１００は、ヒートシンク１０６上に、多数の半導体レーザ光源モジュール９０を設けた構造である。半導体レーザ光源モジュール９０は二次元状に配列されている。図７（ｂ）に示すようにレーザ光５４が面状に出射される。
【０１０５】
複数の半導体レーザ光源モジュール９０は互いにワイヤー１０３によって相互接続されている。ヒートシンク１０６上には絶縁体１０１が設けられおり、絶縁体１０１上には外部接続端子１０２が設けられている。ワイヤー１０４と１０５によって、外部から半導体レーザ光源モジュール１００への給電が行われる。
【０１０６】
図７（ａ）の構成における半導体レーザ光源モジュール９０を半導体レーザ光源モジュール９１に代替することができる。図７では、絶縁体１０１上と外部接続端子１０２はワイヤー１０４側のみに設けられているが、ワイヤー１０５側にも設けることができる。
【０１０７】
図７（ａ）の構成では、通常は、全ての反射鏡９２は同じ角度でレーザ光を反射する。しかし、半導体レーザ光源モジュール１００内の複数の反射鏡９２の反射角度を互いに異なるものとしても良い。適切に、反射角度を選ぶことによって、レーザ光の照射特性を変えることができる。例えば、特定個所にレーザ光を集中させることができる。
【０１０８】
図８に半導体レーザ９４を示す。半導体レーザ９４は半導体レーザ光源モジュール９０の変形例である。半導体レーザ９４では、半導体レーザチップ５２と反射鏡９２を共通マウント９５上に搭載した。共通マウント９５の構造はマウント５１の構造に準ずる。
【０１０９】
半導体レーザ９４では、反射鏡９２の高さをマウント９５の厚さ相当分だけ低くすることができる。このため、反射鏡９２を小さくでき、ひいては、半導体レーザ光源モジュールを小型化できる。
【０１１０】
本実施例の半導体レーザ光源モジュールによれば、半導体レーザチップの共振器を長くしても冷却特性が劣化しない。本実施例の半導体レーザ光源によれば、反射鏡によってレーザ光の出射角度を変えることができる。本実施例の半導体レーザ光源は設置面積が小さいので、半導体レーザ光源を二次元配置して半導体レーザ光源モジュールを構築した場合に、より高いエネルギー密度のレーザ光を出力することができる。
【０１１１】
なお、図６及び図７に示した構成において、反射鏡９２に代えて特許文献１５に開示されている全反射プリズムを用いることもできる。全反射プリズムを用いる場合はレーザ光の入射面と出射面に無反射コートを施すことが好ましい。無反射コートを施すことによってレーザ光の損失を低減することができる。
【０１１２】
これに対して、図６の構成においては、反射鏡９２はガラス製のプリズムの一つの面に誘電体多層膜を蒸着することによって反射面９３が形成されている。このため、光学的コートを施す面は一つだけで済む。したがって、製造が容易である。また、ガラス製プリズム中を光が透過しないので、ガラス材料の選択範囲が広くなり、材料コストを低減することができる。さらにはガラス以外の材料を用いることも可能である。
【０１１３】
［第六実施例］
図９に本発明の第六実施例の半導体レーザ光源モジュール１１０の構成を示す。図９（ａ）は半導体レーザ光源モジュール１１０の上面図である。図９（ｂ）は半導体レーザ光源モジュール１１０の側面図である。
【０１１４】
半導体レーザ光源モジュール１１０は、ヒートシンク１０６上に複数の半導体レーザ５０、反射鏡１１１、中継端子１１３、絶縁体１１２を備えている。反射鏡１１１はガラス製のプリズムの二つの面に誘電体多層膜を蒸着して、反射面１１６と１１７を形成した構造である。なお、半導体レーザ５０は半導体レーザ７０によって代替することができる。
【０１１５】
半導体レーザ５０はワイヤー１１６、１１７、１１８、１１９によって直列接続されている。直列された複数の半導体レーザ５０はワイヤー１１４と１１５によって電源に接続されている。中継端子１１３は絶縁体１１２上に設けられており、ワイヤー１１７とワイヤー１１８を電気的に中継している。
図６の場合と同様に、図９においても半導体レーザチップ５２からのレーザ光５４は反射鏡１１１の反射面１１６と１１７によって反射されて、ヒートシンク９６の冷却面に対して垂直方向に出射する。
【０１１６】
本実施例では、反射鏡１１１は二つの反射面１０７と１０８を有し、それぞれの反射面で半導体レーザ５０からのレーザ光を反射する。このため、半導体レーザ光源モジュール１１０は、図６の場合に比べて、より少ない部品点数で構築可能である。
【０１１７】
［第七実施例］
図１０に本発明の第七実施例の半導体レーザ１２０と半導体レーザ光源モジュール１３０の構成を示す。図１０（ａ）は半導体レーザ１２０の上面図である。図１０（ｂ）は半導体レーザ光源モジュール１３０の上面図である。
【０１１８】
図１０（ａ）に示す半導体レーザ１２０は半導体レーザ５０の変形例である。半導体レーザ１２０では、サブマウント５３上に第一のボンディングパッド１２３を設けた。また、サブマウント５３上に絶縁体１２２を介して第二のボンディングパッド１２１を設けた。第一のボンディングパッド１２３は半導体レーザ５０のボンディングパッド５５に対応する。半導体レーザチップ５２と第一のボンディングパッド１２１はワイヤー１２４によって接続されている。
【０１１９】
第一のボンディングパッド１２３はサブマウント５３をそのまま用いている。第二のボンディングパッド１２１は絶縁体１２２上に金属板を接着して形成した。
【０１２０】
図１０（ｂ）に示す半導体レーザ光源モジュール１３０は、ヒートシンク１０６上に、半導体レーザ１３１、１３２、１３３、及び、３つの反射鏡９２を備えている。半導体レーザ１３１、１３２、及び、１３３は半導体レーザ１２０と同様の構造をしている。
【０１２１】
半導体レーザ１３１、１３２、及び、１３３はヒートシンク上にアレイ状に取り付けられている。また、複数の反射鏡９２は半導体レーザ１３１、１３２、及び、１３３に対応して、ヒートシンク上にアレイ状に設けられている。
半導体レーザ１３１、１３２、及び、１３３はワイヤー１３４と１３５によって直列接続されている。直列接続された半導体レーザ１３１、１３２、及び、１３３は、ワイヤー１３６と１３７に電源に接続されている。
【０１２２】
半導体レーザ光源モジュール１３０では、半導体レーザ１３１、１３２、及び、１３３からのレーザ光が反射鏡９２によって反射されて、ヒートシンク１０６の表面に対して、概略、垂直方向に出射する。このため、出射されるレーザ光のビームプロファイルは、特許文献１ないし２に示されている半導体レーザスタックと同様となる。
【０１２３】
このため、半導体レーザ光源モジュール１３０は半導体レーザスタックを代替することができる。半導体レーザ１２０では、第一のボンディングパッド１２３と第二のボンディングパッド１２１をレーザ光５４の出射方向に対して隣接させて配置したので、ワイヤー１３４や１３５を反射鏡９２の側方を通過させて、隣接する半導体レーザ１２０同士を接続できる。
【０１２４】
本実施例によれば、複数の半導体レーザを一つのヒートシンク表面に取り付けるので、取り付け構造が簡易である。本実施例によれば、反射鏡９２によって半導体レーザからのレーザ光をヒートシンク表面に対して垂直方向に出射させることができる。このため、半導体レーザスタックと同様のビームプロファイルを簡易な構造で実現できる。本実施例によれば、隣接する半導体レーザ間を接続するワイヤー（導電部材）を反射鏡９２の側方を通過させるので、給電構造が簡易となる。
【０１２５】
［第八実施例］
図１１に本発明の第八実施例の半導体レーザ１４０と半導体レーザ光源モジュール１５０の構成を示す。図１１（ａ）は半導体レーザ１４０の上面図である。図１１（ｂ）は半導体レーザ光源モジュール１５０の上面図である。
【０１２６】
図１１（ａ）に示す半導体レーザ１４０は半導体レーザ７０の変形例である。半導体レーザ１４０では、電極１４１上に第一のボンディングパッド１４２を設けた。電極１４１は図６における電極７３に対応する。はまた、マウント５１上に絶縁体１２２を介して第二のボンディングパッド１２１を設けた。第一のボンディングパッド１２１は半導体レーザ７０のボンディングパッド７２に対応する。半導体レーザチップ５２と第一のボンディングパッド１２１はワイヤー１２４によって接続されている。
【０１２７】
図１１（ｂ）に示す半導体レーザ光源モジュール１５０は、ヒートシンク１０６上に、半導体レーザ１４１、１４２、１４３、及び、３つの反射鏡９２を備えている。半導体レーザ１４１、１４２、及び、１４３は半導体レーザ１４０と同様の構造をしている。半導体レーザ１４１、１４２、及び、１４３はワイヤー１３４と１３５によって直列接続されている。直列接続された半導体レーザ１４１、１４２、及び、１４３は、ワイヤー１３６と１３７に電源に接続されている。
【０１２８】
半導体レーザ光源モジュール１５０は、特許文献１ないし２に示されている半導体レーザスタックを代替することができる。半導体レーザ１４０では、第一のボンディングパッド１３２と第二のボンディングパッド１２１をレーザ光５４の出射方向に対して隣接させて配置したので、ワイヤー１３４や１３５を反射鏡９２の側方を通過させて、隣接する半導体レーザ１２０同士を接続できる。
【０１２９】
本実施例によれば、半導体レーザの取り付け構造が簡易である。本実施例によれば、半導体レーザスタックと同様のビームプロファイルを簡易な構造で実現できる。本実施例によれば、給電構造が簡易となる。
【０１３０】
［第九実施例］
図１２と図１３に本発明の第九実施例の半導体レーザ光源モジュール１６０の構成を示す。図１２は半導体レーザ光源モジュール１６０の上面図である。図１３は半導体レーザ光源モジュール１６０の側面図である。
【０１３１】
半導体レーザ光源モジュール１６０は半導体レーザ光源モジュール２０の変形例である。本実施例では、シリンドリカルレンズ２１、２２、２３、第一の共通シリンドリカルレンズ２４、第二の共通シリンドリカルレンズ２５に代えて光集積回路１６６を用いている。
【０１３２】
光集積回路１６６は透明基板からなるスラブ光導波路にジオデシックレンズを設けた構成となっている。シリンドリカルレンズ２１、２２、２３、及び、第二共通シリンドリカルレンズ２５に対応してジオデシックレンズ１６１、１６２、１６３、及び、１６５が設けられている。第一の共通シリンドリカルレンズ２４に対応するジオデシックレンズは設けていない。
【０１３３】
半導体レーザ光源モジュール１６０では、半導体レーザチップ２と光集積回路１６６を十分に近接させて、高い結合率でレーザ光１４が光集積回路１６６中に導入されるようにした。このため、遅相軸（ＳＡ）方向の集光レンズである第一の共通シリンドリカルレンズ２４を省略することができる。
【０１３４】
ジオデシックレンズは光導波路に凹凸形状を設けることによって、実質的にレンズとして機能するものである。ジオデシックレンズは公知の技術である。光集積回路１６６では透明基板を空気で囲む構造となっているが、コア層とクラッド層を有する光導波路を形成して、この光導波路にジオデシックレンズを形成することもできる。
【０１３５】
光集積回路１６６はＹＡＧやイットリア（Ｙ２Ｏ３）のセラミクスを用いて形成することができる。ＹＡＧやイットリアの粉末を型に入れた後、焼成することによって、ジオデシックレンズを含む光集積回路１６６を形成することができる。この製法は、工程数が少なく、生産性に優れているという利点がある。
【０１３６】
セラミクス粉末を型に入れて焼成して様々な形状の透光性セラミクスを製造する方法は特許文献１２、１３に開示されている。
【０１３７】
光集積回路１６６を固体レーザ媒質の母体となり得るセラミクスで形成した場合、光集積回路中にレーザ活性種を添加した活性領域を形成することもできる。このような構成にすると、薄膜固体レーザを光集積回路中に含めることもできる。固体レーザ媒質の母体となり得るセラミクスの代表例としてはＹＡＧを挙げることができる。
【０１３８】
光集積回路１６６は他の手法によって製造することもできる。例えば、特許文献１０や特許文献１１に記載されているような手法を用いて製造することができる。
【０１３９】
レーザ光の光学的結合の観点からは、光集積回路１６６の厚さは半導体レーザチップ２のストライプ幅ｗ１より大きく、コア１７の径は光集積回路１６６の厚さより大きいことが望ましい。
【０１４０】
光集積回路１６６はサポート部材１６７によってヒートシンク１６４に取り付けられている。
【０１４１】
本実施例によれば、ジオデシックレンズを集積化した光集積回路によって図１（ｄ）の光学系を集積化できる。このため、製造が容易となる。
【０１４２】
［第十実施例］
図１４に本発明の第十実施例の固体レーザ光増幅器１７０の構成を示す。図１４（ａ）は固体レーザ光増幅器１７０の上面図である。図１４（ｂ）は固体レーザ光増幅器１７０のＸ−Ｘ'断面図である。図１４（ｃ）は固体レーザ光増幅器１７０の光増幅の挙動を示す側面図である。
【０１４３】
図１５に本発明の第十実施例の固体レーザ媒質１８０、１８２、及び、１８４の構成を示す。
【０１４４】
固体レーザ光増幅器１７０はヒートシンク１７９上に、複数の半導体レーザ５０と一つのディスク状（薄膜状）の固体レーザ媒質１７１を備えている。複数の半導体レーザ５０とディスク状固体レーザ媒質１７１は近接して設けられていて、半導体レーザ５０からのレーザ光５４はディスク状固体レーザ媒質１７１に直接導入される。
【０１４５】
ディスク状固体レーザ媒質１７１は活性領域１７２と透明領域１７３を備えている。透明領域１７３は活性領域１７２の周縁部に設けられている。透明領域１７３中にジオデシックレンズ１７４が設けられている。ディスク状固体レーザ媒質１７１のヒートシンク７９と接着される側には高反射率コート１７５が設けられている。また、ディスク状固体レーザ媒質１７１の高反射率コート１７５が設けられたのとは反対側の面には無反射コート１７６が設けられている。
【０１４６】
本実施例では活性領域１７２の直径より半導体レーザ５０のエミッタ幅（発光部幅）は大きい構成となっている。広いエミッタ幅のレーザはより高い出力のレーザ光を出力できる。一方、活性領域１７２は小さい方が励起エネルギー密度が高くなるので、低い閾値で光増幅やレーザ発振を行うことができる。本実施例ではジオデシックレンズ１７４によって、レーザ光５４が活性領域１７２に集光されている。このため、広いエミッタ幅の半導体レーザからの励起光（レーザ光）を小さな活性領域１７２に集中させることができる。
【０１４７】
図１４（ｃ）に本実施例の固体レーザ光増幅器１７０の光増幅の挙動を示す。入力光１７７は、ディスク状固体レーザ媒質１７１の活性領域１７２に入射して増幅された後、高反射率コート１７５で反射され、再び活性領域１７２で増幅されてから出力光１７８として出力される。
【０１４８】
固体レーザ光増幅器１７０を適当な共振器中に配置すればレーザ発振器として動作させることができる。
【０１４９】
ディスク状固体レーザ媒質１７１は焼結形成したＹＡＧセラミクスを用いている。活性領域１７２にはレーザ活性種としてＹｂが添加されている。レーザ活性種としてはＮｄなどの他のレーザ活性種を添加することもできる。透明領域１７３にはレーザ活性種が添加されていない。
【０１５０】
ＹＡＧの粉末を型に入れて形成した後、焼成することによって、ジオデシックレンズ１７４を含むディスク状固体レーザ媒質１７１を形成することができる。この製法はジオデシックレンズ１７４形成用の個別の工程が不要という点で生産性に優れているという利点がある。
【０１５１】
ディスク状固体レーザ媒質１７１は円形状であるが、他の形状であっても良い。例えば、四角形などの多角形状のディスク状固体レーザ媒質１７１を用いることができる。
【０１５２】
図１５にディスク状固体レーザ媒質１７１の別の構成例を示す。図１５（ａ）はディスク状固体レーザ媒質１８０の構成を示す。
【０１５３】
ディスク状固体レーザ媒質１８０では、活性領域１８１が設けられている。活性領域１８１はディスク状固体レーザ媒質１８０の全体の厚みより薄く構成されており、活性領域１８１の周縁部のみならず、活性領域１８１の上方にも透明領域１７３が広がっている。
【０１５４】
活性領域１８１の上方にも透明領域１７３を設けたので、励起光（レーザ光）はこの上方の透明領域を伝播することができる。このため、活性領域１８１を大口径化した場合でも、活性領域１８１を均一に証明することができる。
【０１５５】
図１５（ｂ）はディスク状固体レーザ媒質１８２の構成を示す。ディスク状固体レーザ媒質１８２では、活性領域１８３が設けられている。活性領域１８３は透明領域１７３とは独立に設けられている。
【０１５６】
活性領域１８３は透明領域１７３と物理的に接触させた構成とすることができる。物理的に接触させた構成では、活性領域１８３は、透明領域１７３はエバネッセント結合する。あるいは、活性領域１８３と透明領域１７３を拡散接合などの手法により接合させた構成とすることもできる。
【０１５７】
ディスク状固体レーザ媒質１８２では、活性領域１８３と透明領域１７３が独立して設けられているので、製造が容易である。両者を個別に製造した後、物理的に接触させるか、接合すれば良いからである。
【０１５８】
また、透明領域１７３を活性領域１７２とは独立して製造できるので、材料及び製造方法の選択幅が広く、ジオデシックレンズ１７４の製造が容易となる利点がある。例えば、ガラスを素材として型を用いたプレス（モールドプレス）によってジオデシックレンズ１７４を製造することができる。あるいは、紫外線硬化樹脂を用いてジオデシックレンズ１７４を製造することが可能となる。
【０１５９】
図１５（ｃ）ディスク状固体レーザ媒質１８４の構成を示す。ディスク状固体レーザ媒質１７１のジオデシックレンズ１７４に代えて、ジオデシックレンズ１８５を備えていることが特徴である。
【０１６０】
ジオデシックレンズ１８５は、ディスク状固体レーザ媒質１８４の透明領域１７３の表面に凸部を設け、裏面に凹部を設けた。これにより、ジオデシックレンズの部分の厚さは均一に保たれる。
【０１６１】
透明領域の厚さが変化すると、光導波路のモード状態の変化が大きくなるので、光の損失が増えやすい。ジオデシックレンズ１８５の構成によれば、このような損失の発生を抑制することができる。
【０１６２】
［第十一実施例］
図１６は本発明の第十一実施例の半導体レーザ１９０の構成を示す概略図である。半導体レーザ１９０は導電性マウント１９１、半導体レーザチップ１９２、電極１９３、及び、絶縁体スペーサ１９４、を備えている。図１６に半導体レーザチップ１９２の進相軸（ＦＡ）と遅相軸（ＳＡ）を矢印で示す。
【０１６３】
半導体レーザ１９０は半導体レーザ１０の変形例である。半導体レーザチップ１９２上に電極１９３が直接設けられた点が半導体レーザ１０との主要な相違点である。
【０１６４】
半導体レーザ１９０においては、導電性マウント１９１の側面に半導体レーザチップ１９２が接着されている。半導体レーザチップ１９２は導電性マウント１９１に対してジャンクションダウン配置で設けられている。半導体レーザチップ１９２の導電性マウント１９１に接しているのとは反対側の面に電極１９３が接着されている。絶縁スペーサ１９４の上面には導電性マウント１９１が接着されている。
【０１６５】
半導体レーザチップ１９２はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板を用いて構成されている。導電性マウント１９１は銅タングステン合金（ＣｕＷ）から成り、その熱膨張係数はガリウムヒ素と略一致している。電極１９３は銅タングステン合金（ＣｕＷ）から成り、その熱膨張係数はガリウムヒ素と略一致している。
【０１６６】
導電性マウント１９１と半導体レーザチップ１９２の熱膨張係数が略一致しているので熱歪の発生を防ぐことができる。半導体レーザチップ１９２と電極１９３の熱膨張係数が略一致しているので熱歪の発生を防ぐことができる。
導電性マウント１９１と電極１９３にはウエットプロセスにより金メッキが施されている。絶縁スペーサ１９４は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成り、両面にドライプロセスにより金メタライズが施されている。
【０１６７】
半導体レーザチップ１９２は図１において示した半導体レーザチップ２に準じた構造を有している。半導体レーザ１９０から出射されるレーザ光１４は、図１の場合と同様に半導体レーザの取り付け面に対して平行である。
【０１６８】
導電性マウント１９１の上面１９５は、十分な幅を有し、かつ、平坦に構成したので、ボンディングパッドとして用いることができる。電極１９３の側面１９６の幅は０．２ｍｍ以上とすることが好ましく、特に０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。導電性マウント１９１の上面１９５にはワイヤーボンディングを施すことができる。あるいは平板板の電極を接着することができる。
【０１６９】
半導体レーザ１０と同様に導電性マウント１９１にねじ穴を設けることもできる。この場合は、絶縁性スペーサ１９４にも対応するねじ穴をもうける。このねじ穴を用いて、半導体レーザ１９０をヒートシンクに取り付けることができる。
【０１７０】
図１７は半導体レーザ光源モジュール２００を示す概略図である。図１７（ａ）は半導体レーザ光源モジュール２００の上面図である。図１７（ｂ）は半導体レーザ光源モジュール２００の側面図である。
【０１７１】
半導体レーザ光源モジュール２００は半導体レーザ光源モジュール２０の変形例である。半導体レーザ光源モジュール２００と半導体レーザ光源モジュール２０を比較すると、隣接する半導体レーザの電気的接続方法が異なる。
【０１７２】
図１７（ａ）に示すように、半導体レーザ光源モジュール２００では半導体レーザ２０１、２０２、及び、２０３がヒートシンク１５上に設けられている。半導体レーザ２０１、２０２、及び、２０３は半導体レーザ１９０と同様の構造を有している。半導体レーザ２０１、２０２、及び、２０３はヒートシンク１５上に接着されている。
【０１７３】
半導体レーザ２０１と２０２はワイヤー２０４によって接続されている。また、半導体レーザ２０２と２０３はワイヤー２０５によって接続されている。ある半導体レーザのマウントの上面１９５と隣接する半導体レーザの電極１９３の側面１９６とがワイヤーを介して接続されている。
【０１７４】
直列接続された半導体レーザ２０１、２０２、及び、２０３は、ワイヤー２０６と２０７によって外部電源に接続されている。
【０１７５】
ワイヤー２０４と２０５に代えて板状の金属電極を接着することにより電気的接続を得ることもできる。この場合はダイボンディングのプロセスを用いることができる。
【０１７６】
ワイヤーボンディングは半導体の組み立てプロセスとして確立されており、高生産性と高信頼性が得られる。しかしながら、ワイヤーボンディングは二次元の面内にある電極同士しか接続できないという制約がある。
【０１７７】
本実施例においては、半導体レーザ１９０の電極１９３の側面１９６を、十分に広い幅を有しかつ平坦としたので、ワイヤーボンディングのパッドとして用いることができる。したがって、上記のような制約を解消することができる。
【０１７８】
本実施例の構成では、半導体レーザチップ１９２上に電極１９３を接着するので低い電気抵抗の接続構造が実現できる。また、図１の構成におけるワイヤー９の引き回し空間が不要なために、図１の構成に比べて高い実装密度を実現することができる。
【０１７９】
ヒートシンク１５の冷却面１８には、半導体レーザ２０１、２０２、及び、２０３に対応してシリンドリカルレンズ２１、２２、及び、２３が設けられている。また、第一の共通シリンドリカルレンズ２４と第二の共通シリンドリカルレンズ２５が設けられている。シリンドリカルレンズ２１、２２、２３、第一の共通シリンドリカルレンズ２４、及び、第二の共通シリンドリカルレンズ２５はヒートシンク１５上に接着されている。この光学系の機能は図１において説明した通りである。
【０１８０】
［第十二実施例］
図１８（ａ）は本発明の第十二実施例の半導体レーザ２１０の構成を示す概略図である。半導体レーザ２１０は半導体レーザ１９０の変形例である。半導体レーザ２１０は、半導体レーザ１９０の構成において半導体レーザチップ１９２を半導体レーザアレイチップ２１２に代えた点が特徴である。
【０１８１】
図１８（ｂ）に半導体レーザアレイチップ２１２の上面図を示す。半導体レーザアレイチップ２１２は複数のストライプ２１１を有している。
【０１８２】
図１８（ａ）に示すように半導体レーザアレイチップ２１２からのレーザ光２１４は半導体レーザ２１０の上方に出射する。
【０１８３】
図１８（ｃ）は半導体レーザ光源モジュール２２０を示す側面図である。半導体レーザ光源モジュール２２０は半導体レーザ光源モジュール２００の変形例である。レーザ光２１４の出射方向がヒートシンク１５の冷却面１８に対して垂直であるという特徴がある。その他の構造は半導体レーザ光源モジュール２００に準ずる。
【０１８４】
図１８（ｃ）に示すように、半導体レーザ光源モジュール２２０では半導体レーザ２２１、２２２、及び、２２３がヒートシンク１５上に設けられている。半導体レーザ２２１、２２２、及び、２２３は半導体レーザ２１０と同様の構造を有している。半導体レーザ２２１、２２２、及び、２２３はヒートシンク１５上に接着されている。
【０１８５】
半導体レーザ２２１と２２２はワイヤー２２４によって接続されている。また、半導体レーザ２２２と２２３はワイヤー２２５によって接続されている。ある半導体レーザのマウントの上面１９５と隣接する半導体レーザの電極１９３の側面１９６とがワイヤーを介して接続されている。
【０１８６】
直列接続された半導体レーザ２２１、２２２、及び、２２３は、ワイヤー２２６と２２７によって外部電源に接続されている。
【０１８７】
半導体レーザ光源モジュール２２０は図７に示した半導体レーザ光源モジュール１００と同様に二次元状にレーザ光源を配置することができる。また、半導体レーザ光源モジュール２００と同様に、半導体レーザアレイチップ２１２上に電極１９３を接着するので低い電気抵抗の接続構造が実現できる。さらに、高い実装密度を実現することもできる。
【０１８８】
以下、ここで説明した技術的特徴をまとめておく。
［半導体レーザ（図１）の技術的特徴］
［技術的特徴１］
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極と半導体レーザチップが導電性ワイヤーを介して接続されている半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第一の面に対して垂直な第二の面がヒートシンク取り付けられるべき面であり、
半導体レーザチップからのレーザ光は進相軸と遅相軸を有し、
半導体レーザチップからのレーザ光は第二の面に対して平行に出射され、レーザ光の遅相軸が第二の面に対して垂直であるように、半導体レーザチップが導電性マウントに設けられたことを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴２］
技術的特徴１の半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第二の面に垂直にねじ穴が設けられていることを特徴とする。
［技術的特徴３］
技術的特徴１の半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第二の面に絶縁スペーサが接着されていることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴４］
技術的特徴１の半導体レーザにおいて、
さらに導電性サブマウントを備え、この導電性サブマウントが前記半導体レーザチップと前記導電性マウントの間に設けられていることを特徴とする半導体レーザ。
［光源モジュール（図１）の技術的特徴］
［技術的特徴５］
複数の半導体レーザと一つのヒートシンクを備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
半導体レーザは、マウントに取り付けられた半導体レーザチップ備え、
半導体レーザチップからのレーザ光は進相軸と遅相軸を有し、
出射されるレーザ光の遅相軸が、このヒートシンクの冷却面に対して垂直に成るように、半導体レーザがヒートシンクの冷却面に設けられていることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴６］
技術的特徴５の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
さらに前記半導体レーザに対応したシリンドリカルレンズ、第一の共通シリンドリカルレンズ、及び、第二共通シリンドリカルレンズを備えたことを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴７］
技術的特徴６の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記シリンドリカルレンズは対応する半導体レーザからのレーザ光を進相軸方向にコリメートし、第一の共通シリンドリカルレンズはレーザ光を遅相軸方向に集光してレーザ光導入対象に導き、そして、第二の共通シリンドリカルレンズは進相軸方向にコリメートされたレーザ光を集光してレーザ光導入対象に導くことを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴８］
技術的特徴６の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
レーザ光導入対象が光ファイバであることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴９］
技術的特徴６の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
レーザ光導入対象がロッド状の固体レーザ媒質であることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴１０］
技術的特徴６の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
レーザ光導入対象がディスク状の固体レーザ媒質であることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［光学アライメント基板（図２）の技術的特徴］
［技術的特徴１１］
技術的特徴５の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
さらに、前記半導体レーザ、前記シリンドリカルレンズ、第一のシリンドリカルレンズ、第二のシリンドリカルレンズ、及び、前記レーザ光導入対象の全部または一部に対応した開口を有する光学アライメント基板を備え、
この光学アライメント基板をヒートシンク表面に接着したことを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴１２］
技術的特徴１１の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記光学アライメント基板を介して、前記半導体レーザ、前記シリンドリカルレンズ、第一のシリンドリカルレンズ、第二のシリンドリカルレンズ、及び、前記レーザ光導入対象の全部または一部を位置合わせしたことを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴１３］
技術的特徴１１の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記開口に代えて窪みを形成した光学アライメント基板を備えたことを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴１４］
技術的特徴１１の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記光学アライメント基板に代えて前記ヒートシンク上に窪みを設けたことを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴１５］
技術的特徴１１の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記光学アライメント基板に代えて前記ヒートシンク上に接着剤パターンを設けたことを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［半導体レーザ光源モジュール（図１２および図１３）の技術的特徴］
［技術的特徴１６］
技術的特徴５の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
透明基板からなるスラブ導波路にジオデシックレンズを設けた光集積回路を備え、
この光集積回路は前記半導体レーザに対応したジオデシックレンズと一つの共通ジオデシックレンズを設けていることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴１７］
技術的特徴１６の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記光集積回路は型を用いて形成、焼結した透明セラミクスからなることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴１８］
技術的特徴１７の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記光集積回路中にレーザ活性種を添加して形成した固体レーザ活性領域が設けられていることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴１９］
技術的特徴１７の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
セラミクスはＹＡＧであることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［図３の半導体レーザ（図３）の技術的特徴］
［技術的特徴２０］
半導体レーザチップ、絶縁性マウント、及び、導電性サブマウントを備え、絶縁性マウントの上に導電性サブマウントが接着され、導電性サブマウントの上に半導体レーザチップが接着され、導電性サブマウント上の半導体レーザチップの側部にボンディングパッドが設けられていることを特徴とする半導体レーザ。
［半導体レーザ光源モジュール（図３）の技術的特徴］
［技術的特徴２１］
技術的特徴２０の半導体レーザを複数備えると共にヒートシンクを備え、
このヒートシンク上に前記半導体レーザが一列に並べて設けられ、ある前記半導体レーザの前記半導体レーザチップと隣接する前記半導体レーザの前記ボンディングパッドが導電性部材を介して接続されていることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［図４のサブマウント接着構造（図４）の技術的特徴］
［技術的特徴２２］
マウント、第一の接着層、サブマウント、第二の接着層、及び、デバイスの順に積層された実装構造において、
マウントの熱膨張率はデバイスの熱膨張率より小さく、サブマウントの熱膨張率はデバイスの熱膨張率より大きく、少なくとも第一の接着層もしくは第二の接着層の熱膨張率はデバイスの熱膨張率より大きく、
マウント、第一の接着層、サブマウント、及び、第二の接着層の厚さを調整して、これらの層からなる積層構造の合成熱膨張率をデバイスの熱膨張率に概略一致させたことを特徴とする実装構造。
［技術的特徴２３］
技術的特徴２２の実装構造において、デバイスは半導体レーザチップであることを特徴とする実装構造。
［技術的特徴２４］
技術的特徴２２の実装構造において、デバイスは固体レーザ媒質であることを特徴とする実装構造。
［技術的特徴２５］
マウント、第一の接着層、サブマウント、第二の接着層、及び、半導体レーザチップの順に積層された実装構造において、
マウントは銅から成り、
半導体レーザチップはガリウムヒ素系の半導体レーザチップであり、
第一の接着層と第二の接着層の熱膨張率はこのガリウムヒ素の熱膨張率より大きく、
サブマウントはモリブテンからなり、
マウント、第一の接着層、サブマウント、第二の接着層の積層構造の合成熱膨張率をデバイスの熱膨張率に概略一致させたことを特徴とする実装構造。
［半導体レーザ（図５）の技術的特徴］
［技術的特徴２６］
半導体レーザチップ、絶縁性マウント、電極  及び、導電性の接着層を備えた半導体レーザにおいて、
電極は半導体レーザチップの長手方向に沿った部分と半導体レーザチップの側部に位置するボンディングパッドから成り、
絶縁性マウントの上に半導体レーザチップが接着され、
絶縁性マウントの上に電極が半導体レーザチップに沿うように配置されて接着され、
絶縁性マウントの上に電極が接着され半導体レーザチップが接着され、導電性サブマウント上の半導体レーザチップの側部にボンディングパッドが設けられていることを特徴とする半導体レーザ。
［半導体レーザ光源モジュール（図５）の技術的特徴］
［技術的特徴２７］
技術的特徴２６の半導体レーザを複数備えると共にヒートシンクを備え、
このヒートシンク上に前記半導体レーザが一列に並べて設けられ、ある前記半導体レーザの前記半導体レーザチップと隣接する前記半導体レーザの前記ボンディングパッドが導電性部材を介して接続されていることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴２８］
半導体レーザとヒートシンクを備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
半導体レーザはレーザ光をヒートシンク取り付け面に対して平行に出射し、
ヒートシンクは流路を有する液例ヒートシンクであり、
さらに、光学部品を備え、
半導体レーザはヒートシンクの端部から離間して設けられ、ヒートシンクの端部と半導体レーザの間に光学部品が設けられ、
ヒートシンクの流路は半導体レーザの発熱部を全てカバーすることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴２９］
技術的特徴２８の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記光学部品はシリンドリカルレンズであることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴３０］
技術的特徴２８の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記光学部品はスラブ光導波路であることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［半導体レーザ光源モジュール（図６および図７）の技術的特徴］
［技術的特徴３１］
技術的特徴２０の半導体レーザ、ヒートシンク、及び、反射鏡を備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記半導体レーザと反射鏡はヒートシンクに取り付けられ、
前記半導体レーザからのレーザ光が反射鏡によって方向を変えて出射されることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴３２］
技術的特徴３１の半導体レーザ光源モジュールにおいて、前記レーザ光は前記ヒートシンクの冷却面に対して略垂直に出射することを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴３３］
技術的特徴３１の半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記反射鏡はプリズムに誘電体多層膜を設けたものであることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴３４］
技術的特徴２６の半導体レーザ、ヒートシンク、及び、反射鏡を備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
前記半導体レーザと反射鏡はヒートシンクに取り付けられ、
前記半導体レーザからのレーザ光が反射鏡によって方向を変えて出射されることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［技術的特徴３５］
半導体レーザ、ヒートシンク、及び、反射鏡を備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
ヒートシンクは流路を備えており、この流路は半導体レーザの発熱部を全てカバーしており、
半導体レーザからのレーザ光はヒートシンク表面に対して平行に出射した後、反射鏡によって方向を変えられることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［半導体レーザ（図８）の技術的特徴］
［技術的特徴３６］
技術的特徴２０の半導体レーザにおいて、
さらに反射鏡を備え、この反射鏡が前記マウント上に設けられ、前記半導体レーザチップからの光が反射鏡によって方向を変えて出射されることを特徴とする半導体レーザ。
［半導体レーザ光源モジュール（図９）の技術的特徴］
［技術的特徴３７］
技術的特徴２０の半導体レーザを複数備えると共に、ヒートシンク、及び、反射鏡を備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
この反射鏡は二つの反射面を有するプリズム形状の反射鏡であることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［半導体レーザ（図１０）の技術的特徴］
［技術的特徴３８］
技術的特徴２０の半導体レーザにおいて、
さらに絶縁体を備え、
この絶縁体を前記サブマウント上に設け、
この絶縁体上に第二のボンディングパッドを設け、
前記半導体レーザチップと第二のボンディングパッドを導電性部材によって接続したことを特徴とする半導体レーザ。
［半導体レーザ光源モジュール（図１０）の技術的特徴］
［技術的特徴３９］
技術的特徴３８の半導体レーザを複数備えると共に、この半導体レーザに対応した反射鏡、及び、ヒートシンクを備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
ヒートシンク上に前記半導体レーザをアレイ状に設け、
ヒートシンク上に反射鏡を前記半導体レーザに対応して設け、
前記半導体レーザからのレーザ光を反射鏡によって反射して、ヒートシンクに対して、略垂直方向に出射させることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［半導体レーザ（図１１）の技術的特徴］
［技術的特徴４０］
半導体レーザチップ、絶縁性マウント、電極  導電性の接着層、及び、絶縁体を備えた半導体レーザにおいて、
絶縁性マウント上に導電性の接着層を介して半導体レーザチップを取り付け、
絶縁性マウント上に導電性の接着層を介して電極を取り付け、
絶縁性マウント上に導電性の接着層を介して絶縁体を取り付け、
電極上に第一のボンディングパッドを設け
絶縁体の上に第二のボンディングパッドを設け、
前記半導体レーザチップと第二のボンディングパッドを導電性部材によって接続したことを特徴とする半導体レーザ。
［半導体レーザ光源モジュール（図１１）の技術的特徴］
［技術的特徴４１］
技術的特徴４０の半導体レーザを複数備えると共に、この半導体レーザに対応した反射鏡、及び、ヒートシンクを備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
ヒートシンク上に前記半導体レーザをアレイ状に設け、
ヒートシンク上に反射鏡を前記半導体レーザに対応して設け、
前記半導体レーザからのレーザ光を反射鏡によって反射して、ヒートシンクに対して、略垂直方向に出射させることを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
［固体レーザ光増幅器（図１４）の技術的特徴］
［技術的特徴４２］
励起光源と一つのディスク状固体レーザ媒質を備えた固体レーザ光増幅器において、
ディスク状固体レーザ媒質は活性領域と透明領域を備え、
この透明領域中にジオデシックレンズが設けられていることを特徴とする固体レーザ光増幅器。
［技術的特徴４３］
技術的特徴４２の固体レーザ光増幅器において、前記励起光源は半導体レーザであることを特徴とする固体レーザ光増幅器。
［技術的特徴４４］
技術的特徴４３の固体レーザ光増幅器において、前記半導体レーザのエミッタ幅は前記活性領域より大きいことを特徴とする固体レーザ光増幅器。
［固体レーザ媒質（図１４）の技術的特徴］
［技術的特徴４５］
活性領域と透明領域を有する薄膜状の固体レーザ媒質において、
透明領域は活性領域周縁部に設けられ、
透明領域中にはジオデシックレンズが設けられていることを特徴とする固体レーザ媒質。
［固体レーザ媒質（図１５）の技術的特徴］
［技術的特徴４６］
活性領域と透明領域を有する薄膜状の固体レーザ媒質において、
透明領域は活性領域周縁部と活性領域上部に設けられ、
透明領域中にはジオデシックレンズが設けられていることを特徴とする固体レーザ媒質。
［技術的特徴４７］
活性領域と透明領域を有する薄膜状の固体レーザ媒質において、
活性領域と透明領域は独立して設けられ、
活性領域と透明猟奇は物理的に接触し、
透明領域中にはジオデシックレンズが設けられていることを特徴とする固体レーザ媒質。
［技術的特徴４８］
活性領域と透明領域を有する薄膜状の固体レーザ媒質において、
透明領域中にはジオデシックレンズが設けられ、
ジオデシックレンズは他の透明領域と同じ厚さを有していることを特徴とする固体レーザ媒質。
［セラミクスに関する技術的特徴］
［技術的特徴４９］
ジオデシックレンズを含む光集積回路において、
透光性セラミクス粉末を型に入れて形成した後、焼成を施したことを特徴とする光集積回路。
［技術的特徴５０］
技術的特徴４９の光集積回路において、
前記光集積回路中にレーザ活性種が添加された活性領域が設けられていることを特徴とする光集積回路。
［技術的特徴５１］
技術的特徴４９の光集積回路において、
前記透光性セラミクス粉末はＹＡＧ粉末であることを特徴とする光集積回路。
［半導体レーザ（図１６、図１７、および、図１８）の技術的特徴］
［技術的特徴５２］
半導体レーザチップ、導電性マウント、及び、電極を備えた半導体レーザにおいて、
導電性マウントの一つの面に半導体レーザチップを接着し、半導体レーザチップ上に電極を接着し、
電極の側面が平坦に設けられ、この側面をボンディングパッドとして用いられることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴５３］
技術的特徴５２の半導体レーザにおいて、前記電極の側面の幅は０．２ｍｍ以上であることを特徴とする半導体レーザ。
［技術的特徴５４］
技術的特徴５２の半導体レーザを複数備えた半導体レーザ光源モジュールにおいて、
ある半導体レーザの電極の側面と隣接する導電性マウントを電気的に接続したことを特徴とする半導体レーザ光源モジュール。
【符号の説明】
【０１８９】
１…マウント、２…半導体レーザチップ、３…サブマウント、４絶縁体ブロック、５…上部電極、６…ねじ穴、７…ねじ、８…絶縁スペーサ、９…ワイヤー、１０…半導体レーザ、１１、１２，１３…半導体レーザ、１４…レーザ光、１５…ヒートシンク、１６…光ファイバ、１７…コア、１８…ヒートシンク１５の冷却面、１９…半導体レーザチップ２のストライプ、２０…半導体レーザ光源モジュール、２１、２２、２３…シリンドリカルレンズ、２４…第一の共通シリンドリカルレンズ、２５…第二の共通シリンドリカルレンズ、２６、２７、２８、２９…ワイヤー、３０…光学アライメント基板、３１、３２、３３、３４…開口部、４１…サブマウント、４２、４３…接着層、５０…半導体レーザ、５１…マウント、５２…半導体レーザチップ、５３…サブマウント、５４…レーザ光、５５…ボンディングパッド、５６…ヒートシンク、５７、５８…絶縁体、５９…流路、６０…半導体レーザ光源モジュール、６１、６２、６３…半導体レーザ、６４、６５，６６、６７…ワイヤー、６８、６９…外部接続端子、７０…半導体レーザ、７１…電極、７２…ボンディングパッド、７３…接着材、８０…半導体レーザ光源モジュール、８１、８２、８３…半導体レーザ、８４…シリンドリカルレンズ、８５…ヒートシンク５６の端部、９０、９１…半導体レーザ光源モジュール、９２…反射鏡、９３…反射面、９４…半導体レーザ光源、９５…共通マウント、９６…ヒートシンク、９７…流路、１００…半導体レーザ光源モジュール、１０１…絶縁体、１０２…外部接続端子、１０３、１０４、１０５…ワイヤー、１０６…ヒートシンク、１０７、１０８…反射鏡１１１の反射面、１１０…半導体レーザ光源モジュール、１１１…反射鏡、１１２…絶縁体、１１３中継端子、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９…ワイヤー、１２０…半導体レーザ、１２１…ボンディングパッド、１２２…絶縁体、１２３…ボンディングパッド、１２４…ワイヤー、１３０…半導体レーザ光源モジュール、１３１、１３２、１３３…半導体レーザ、１３４、１３５、１３６、１３７…ワイヤー、１４０…半導体レーザ、１４１…電極、１４２…ボンディングパッド、１５０…半導体レーザ光源モジュール、１５１、１５２、１５３…半導体レーザ、１６０…半導体レーザ光源モジュール、１６１、１６２、１６３…ジオデシックレンズ、１６４ヒートシンク、１６５…ジオデシックレンズ、１６６…光集積回路、１６７…サポート部材、１７０…固体レーザ光増幅器、１７１ディスク状固体レーザ媒質、１７２…活性領域、１７３…透明領域、１７４…ジオデシックレンズ、１７５…高反射率コート、１７６…無反射コート、１７７…入力光、１７８…出力光、ヒートシンク…１７９、１８０…固体レーザ媒質、１８１…活性領域、１８２…固体レーザ媒質、１８３…活性領域、１８４…固体レーザ媒質、１８５…ジオデシックレンズ、１９０…半導体レーザ、１９１…導電性マウント、１９２…半導体レーザチップ、１９３…電極、１９４…絶縁体スペーサ、１９５…導電性マウント１９１の上面、１９６…電極１９３の側面、２００…半導体レーザ光源モジュール、２０１、２０２、２０３…半導体レーザ、２０４、２０５、２０６、２０７…ワイヤー、２１０…半導体レーザ、２１１…ストライプ、２１２…半導体レーザアレイチップ、２２０…半導体レーザ光源モジュール、２２１、２２２、２２３…半導体レーザ、２２４、２２５、２２６、２２７…ワイヤー。
【図１】
2016148020.tif 000003
【図２】
2016148020.tif 000004
【図３】
2016148020.tif 000005
【図４】
2016148020.tif 000006
【図５】
2016148020.tif 000007
【図６】
2016148020.tif 000008
【図７】
2016148020.tif 000009
【図８】
2016148020.tif 000010
【図９】
2016148020.tif 000011
【図１０】
2016148020.tif 000012
【図１１】
2016148020.tif 000013
【図１２】
2016148020.tif 000014
【図１３】
2016148020.tif 000015
【図１４】
2016148020.tif 000016
【図１５】
2016148020.tif 000017
【図１６】
2016148020.tif 000018
【図１７】
2016148020.tif 000019
【図１８】
2016148020.tif 000020
【国際調査報告】
2016148020.tif 000021
2016148020.tif 000022
2016148020.tif 000023
2016148020.tif 000024
2016148020.tif 000025
2016148020.tif 000026
2016148020.tif 000027
2016148020.tif 000028