(57)【要約】【課題】レーザ素子を駆動した際にこの素子から発生する熱を基台に効率的に放熱可能とするレーザ装置を提供する。【解決手段】レーザ装置３０において、基台１と、基台上に所定の間隙Ｄ１を有して固定された２つの半導体レーザ素子１０，２０と、空気よりも熱伝導率の大きい絶縁性材料からなり２つの半導体レーザ素子同士を接続する熱伝導部２と、を有する構成とする。また、２つの半導体レーザ素子の所定の間隙側にそれぞれ絶縁層６０，８０を設け、この各絶縁層を介して２つの半導体レーザ素子同士を熱伝導部で接続する。【選択図】図１
2008187082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台上に所定の間隙を有して固定された２つの半導体レーザ素子と、
空気よりも熱伝導率の大きい絶縁性材料からなり、前記２つの半導体レーザ素子同士を接続する熱伝導部と、
を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
基台と、
前記基台上に所定の間隙を有して固定された２つの半導体レーザ素子と、
空気よりも熱伝導率の大きい材料からなり、前記２つの半導体レーザ素子同士を接続する熱伝導部と、
を有し、
前記２つの半導体レーザ素子は、前記所定の間隙側にそれぞれ絶縁層を有し、
前記熱伝導部は、前記各絶縁層を介して前記２つの半導体レーザ素子同士を接続することを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置に係り、特に複数の半導体レーザ素子を備えたレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、次世代光ディスク（例えば、Blu-ray Disc）等の光ディスクに情報を記録再生するためのレーザ装置の一形態として光ピックアップがある。
光ピックアップの光源としては、一般的に半導体レーザ素子が用いられる。
半導体レーザ素子は光ディスクの種類に応じてその発振波長が異なるため、例えば、ＣＤ用には７８０ｎｍ帯の近赤外発振波長を有する半導体レーザ素子が、ＤＶＤ用には６３５ｎｍ帯または６５０ｎｍ帯の赤色発振波長を有する半導体レーザ素子が、Blu-ray Disc用には４０５ｎｍ帯の青色発振波長を有する半導体レーザ素子がそれぞれ用いられる。
そこで、レーザ装置には、一般的に、これらの光ディスクにそれぞれ対応できるように、上記発振波長の異なる半導体レーザ素子が複数備えられている。
【０００３】
このような発振波長の異なる半導体レーザ素子を複数備えたレーザ装置の一例が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１１２０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年のレーザ装置の小型化に伴って、このレーザ装置に用いられる半導体レーザ素子を小型化すると、半導体レーザ素子が載置固定されるサブマウント等の基台とこの半導体レーザ素子との接触面積が小さくなるため、半導体レーザ素子を駆動した際にこの素子から発生する熱を基台に効率的に放熱することが困難になる。
特に、特許文献１に記載されているような発光点が一面側に片寄って配置された半導体レーザ素子の場合は、この一面と接する空気の熱伝導率が悪いため、放熱効率がさらに悪化するため、その改善が望まれる。
半導体レーザ素子を駆動した際の放熱効率が悪いと、半導体レーザ素子の温度特性が悪化したり、エージング寿命が短くなる原因となる。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、半導体レーザ素子を駆動した際にこの素子から発生する熱を基台に効率的に放熱可能とするレーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本願各発明は次の手段を有する。
１）基台（１）と、前記基台上に所定の間隙（Ｄ１）を有して固定された２つの半導体レーザ素子（１０，２０）と、空気よりも熱伝導率の大きい絶縁性材料からなり、前記２つの半導体レーザ素子同士を接続する熱伝導部（２）と、を有することを特徴とするレーザ装置（３０）である。
２）基台（４１）と、前記基台上に所定の間隙（Ｄ２）を有して固定された２つの半導体レーザ素子（５０，７０）と、空気よりも熱伝導率の大きい材料からなり、前記２つの半導体レーザ素子同士を接続する熱伝導部（４２）と、を有し、前記２つの半導体レーザ素子は、前記所定の間隙側にそれぞれ絶縁層（６０，８０）を有し、前記熱伝導部は、前記各絶縁層を介して前記２つの半導体レーザ素子同士を接続することを特徴とするレーザ装置（９０）である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体レーザ素子を駆動した際にこの素子から発生する熱を基台に効率的に放熱可能とするという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例である第１実施例及び第２実施例により図１及び図２を用いて説明する。
図１及び図２は、本発明のレーザ装置の第１実施例及び第２実施例をそれぞれ説明するための模式的斜視図である。
第１実施例及び第２実施例では、レーザ装置として光ピックアップを例に挙げて説明する。
【０００９】
＜第１実施例＞
図１に示すように、レーザ装置である光ピックアップ３０は、基台であるサブマウント１と、サブマウント１上に載置固定された７８０ｎｍ帯の近赤外発光波長を有する第１の半導体レーザ素子１０と、サブマウント１上における第１の半導体レーザ素子１０の近傍に所定の間隙Ｄ１を有して載置固定された６５０ｎｍ帯の赤色発光波長を有する第２の半導体レーザ素子２０と、第１の半導体レーザ素子１０及び第２の半導体レーザ素子２０とそれぞれ接して所定の間隙Ｄ１に充填された絶縁性を有する放熱材２と、を有している。
第１の半導体レーザ素子１０はＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に情報を記録再生するための光源であり、第２の半導体レーザ素子２０はＣＤ（Compact Disc）に情報を記録再生するための光源である。
一般的に、ＤＶＤに用いられる半導体レーザ素子は、その結晶方位により、略平行四辺形の断面形状を有する。
第１実施例では、所定の間隙Ｄ１の幅Ｗ１を３０μｍとした。
【００１０】
第１の半導体レーザ素子１０は、ｎ型半導体基板１１上に、ｎ型クラッド層１２、活性層１３、及びｐ型クラッド層１４が順次積層された（図１における下方向が積層方向である）積層構造を有している。ｐ型クラッド層１４上には、ｐ型リッジ１５とｐ型リッジ１５の段差を埋めるように形成されたｎ型電流ブロック層１６とが形成されており、ｐ型リッジ１５及びｎ型電流ブロック層１６上にはｐ型コンタクト層１７とｐ側電極１８とが積層形成されている。ｎ型半導体基板１１の積層方向と反対側の面にはｎ側電極１９が形成されている。
そして、外部の電源から、ｐ側電極１８からｎ側電極１９に向かって所定の電流を流すことによって、活性層１３におけるｐ型リッジ１５に対応した発光領域から、発振波長が６５０ｎｍ帯のレーザ光Ｌ１０が出射される。
ところで、ｎ型電流ブロック層１６は、外部の電源から印加された電流が、このｎ型電流ブロック層１６に流れずにｐ型リッジ１５に集中的に流れるように設けられている。
【００１１】
第２の半導体レーザ素子２０は、ｎ型半導体基板２１上に、ｎ型クラッド層２２、活性層２３、及びｐ型クラッド層２４が順次積層された（図１における下方向が積層方向である）積層構造を有している。ｐ型クラッド層２４上には、ｐ型リッジ２５とｐ型リッジ２５の段差を埋めるようにｎ型電流ブロック層２６とが形成されており、ｐ型リッジ２５及びｎ型電流ブロック層２６上にはｐ型コンタクト層２７とｐ側電極２８とが積層形成されている。ｎ型半導体基板２１の積層方向と反対側の面にはｎ側電極２９が形成されている。
そして、外部の電源から、ｐ側電極２８からｎ側電極２９に向かって所定の電流を流すことによって、活性層２３におけるｐ型リッジ２５に対応した発光領域から、発振波長が７８０ｎｍ帯のレーザ光Ｌ２０が出射される。
同様に、ｎ型電流ブロック層２６は、外部の電源から印加された電流が、このｎ型電流ブロック層２６に流れずにｐ型リッジ２５に集中的に流れるように設けられている。
【００１２】
また、ｐ型リッジ１５とｐ型リッジ２５とは、互いに接近する方向に片寄ってそれぞれ設けられている。
ｐ型リッジ１５とｐ型リッジ２５とを互いに接近する方向に片寄ってそれぞれ設けることによって、第１の半導体レーザ素子１０の発光領域と第２の半導体レーザ素子２０の発光領域とをそれぞれ接近させることができるため、この光ピックアップ３０を用いて光ディスクに情報を記録再生する際に、光ディスクに照射する各半導体レーザ素子１０，２０のレーザ光の光路を互いに近づけることができる。このため、共通の光学系を用いることができるので、部品点数の削減が図れる。
第１の半導体レーザ素子１０及び第２の半導体レーザ素子２０は、周知の半導体プロセスを用いて作製することができる。
【００１３】
サブマウント１は、第１の半導体レーザ素子１０または第２の半導体レーザ素子２０を駆動した際に駆動した素子から発生する熱を効率的に放熱する機能を有しているため、熱伝導率の大きい材料で構成することが好ましい。熱伝導率の大きい材料として、シリコン（Ｓｉ），銅（Ｃｕ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。
第１実施例では、シリコンウエハを所定寸法に切断することによって、サブマウント１を得た。
【００１４】
また、放熱材２を空気よりも熱伝導率の大きい絶縁材料で構成することにより、第１の半導体レーザ素子１０または第２の半導体レーザ素子２０を駆動した際に駆動した素子から発生する熱を駆動していない他の素子に効率的に放熱することができる。
第１実施例では、放熱材２としてシリコン粉体が樹脂に含有された絶縁材料を用い、この放熱材２をディスペンサを用いて所定の間隙Ｄ１に充填した。
【００１５】
上述した光ピックアップ３０によれば、この光ピックアップ３０を用いて、例えばＣＤに情報を記録再生する場合、第１の半導体レーザ素子１０を駆動させるが、この第１の半導体レーザ素子１０で発生する熱を、サブマウント１に直接逃がすことができると共に、発光領域近傍に位置して第１の半導体レーザ素子１０に接する放熱材２とこの放熱材２に接する第２の半導体レーザ素子２０とを介して間接的にサブマウント１に逃がすことができるので、従来よりも放熱効率を向上させることが可能になる。
【００１６】
また、上述した光ピックアップ３０によれば、この光ピックアップ３０を用いて、例えばＤＶＤに情報を記録再生する場合、第２の半導体レーザ素子２０を駆動させるが、この第２の半導体レーザ素子２０で発生した熱を、サブマウント１に直接逃がすことができると共に、発光領域近傍に位置して第２の半導体レーザ素子２０に接する放熱材２とこの放熱材２に接する第１の半導体レーザ素子１０とを介して間接的にサブマウント１に逃がすことができるので、従来よりも放熱効率を向上させることが可能になる。
【００１７】
従って、上述した光ピックアップによれば、半導体レーザ素子を駆動した際にこの素子から発生する熱を基台に従来よりも効率的に放熱することができるので、半導体レーザ素子の温度特性が改善し、エージング寿命が向上するという効果を奏する。
【００１８】
また、上述した光ピックアップによれば、半導体レーザ素子を小型化した場合においても、半導体レーザ素子を駆動した際にこの素子から発生する熱を、直接基台に放熱できると共に、放熱材及び駆動していない他の半導体レーザ素子を介して間接的に基台に放熱することができるので、従来よりも放熱の効率が向上するため、半導体レーザ素子の温度特性が改善し、エージング寿命が向上するという効果を奏する。
【００１９】
＜第２実施例＞
次に、第２実施例のレーザ装置である光ピックアップ９０について、図２を用いて説明する。
図２に示すように、レーザ装置である光ピックアップ９０は、基台であるサブマウント４１と、サブマウント４１上に載置固定された７８０ｎｍ帯の近赤外発光波長を有する第３の半導体レーザ素子５０と、サブマウント４１上における第３の半導体レーザ素子５０の近傍に所定の間隙Ｄ２を有して載置固定された６５０ｎｍ帯の赤色発光波長を有する第４の半導体レーザ素子７０と、第３の半導体レーザ素子５０及び第４の半導体レーザ素子７０とそれぞれ接して所定の間隙Ｄ２に充填された放熱材４２と、を有している。
第３の半導体レーザ素子５０はＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に情報を記録再生するための光源であり、第４の半導体レーザ素子７０はＣＤ（Compact Disc）に情報を記録再生するための光源である。
一般的に、ＤＶＤに用いられる半導体レーザ素子は、その結晶方位により、略平行四辺形の断面形状を有する。
第２実施例では、所定の間隙Ｄ２の幅Ｗ２を３０μｍとした。
【００２０】
第３の半導体レーザ素子５０は、ｎ型半導体基板５１上に、ｎ型クラッド層５２、活性層５３、及びｐ型クラッド層５４が順次積層された（図２における下方向が積層方向である）積層構造を有している。ｐ型クラッド層５４上には、ｐ型リッジ５５とｐ型リッジ５５の段差を埋めるように形成されたｎ型電流ブロック層５６とが形成されており、ｐ型リッジ５５及びｎ型電流ブロック層５６上にはｐ型コンタクト層５７とｐ側電極５８とが積層形成されている。ｎ型半導体基板５１の積層方向と反対側の面にはｎ側電極５９が形成されている。
また、第３の半導体レーザ素子５０における放熱材４２と接する面には、第３の半導体レーザ素子５０と放熱材４２とを電気的に絶縁する絶縁層６０が形成されている。
そして、外部の電源から、ｐ側電極５８からｎ側電極５９に向かって所定の電流を流すことによって、活性層５３のｐ型リッジ５５に対応した発光領域から、発振波長が６５０ｎｍ帯のレーザ光Ｌ５０が出射される。
ところで、ｎ型電流ブロック層５６は、外部の電源から印加された電流が、このｎ型電流ブロック層５６に流れずにｐ型リッジ５５に集中的に流れるように設けられている。
【００２１】
第４の半導体レーザ素子７０は、ｎ型半導体基板７１上に、ｎ型クラッド層７２、活性層７３、及びｐ型クラッド層７４が順次積層された（図２における下方向が積層方向である）積層構造を有している。ｐ型クラッド層７４上には、ｐ型リッジ７５とｐ型リッジ７５の段差を埋めるようにｎ型電流ブロック層７６とが形成されており、ｐ型リッジ７５及びｎ型電流ブロック層７６上にはｐ型コンタクト層７７とｐ側電極７８とが積層形成されている。ｎ型半導体基板７１の積層方向と反対側の面にはｎ側電極７９が形成されている。
また、第４の半導体レーザ素子７０における放熱材４２と接する面には、第４の半導体レーザ素子７０と放熱材４２とを電気的に絶縁する絶縁層８０が形成されている。
そして、外部の電源から、ｐ側電極７８からｎ側電極７９に向かって所定の電流を流すことによって、活性層７３におけるｐ型リッジ７５に対応した発光領域から、発振波長が７８０ｎｍ帯のレーザ光Ｌ７０が出射される。
同様に、ｎ型電流ブロック層７６は、外部の電源から印加された電流が、このｎ型電流ブロック層７６に流れずにｐ型リッジ７５に集中的に流れるように設けられている。
【００２２】
また、ｐ型リッジ５５とｐ型リッジ７５とは、互いに接近する方向に片寄ってそれぞれ設けられている。
ｐ型リッジ５５とｐ型リッジ７５とを互いに接近する方向に片寄ってそれぞれ設けることによって、第３の半導体レーザ素子５０の発光領域と第４の半導体レーザ素子７０の発光領域とをそれぞれ接近させることができるため、この光ピックアップ９０を用いて光ディスクに情報を記録再生する際に、光ディスクに照射する各半導体レーザ素子５０，７０のレーザ光の光路を互いに近づけることができる。このため、共通の光学系を用いることができるので、部品点数の削減が図れる。
【００２３】
第３の半導体レーザ素子５０及び第４の半導体レーザ素子７０は、周知の半導体プロセスを用いて作製することができる。
第２実施例では、絶縁層６０及び絶縁層８０を、窒化シリコン（ＳｉＮ）をスパッタ法を用いて成膜することにより形成した。
また、第２実施例では、絶縁層６０及び絶縁層８０の厚さをそれぞれ１００Åとした。
【００２４】
サブマウント４１は、第３の半導体レーザ素子５０または第４の半導体レーザ素子７０を駆動した際に駆動した素子から発生する熱を効率的に放熱する機能を有しているため、熱伝導率の大きい材料で構成することが好ましい。熱伝導率の大きい材料として、シリコン（Ｓｉ），銅（Ｃｕ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。
第２実施例では、シリコンウエハを所定寸法に切断することによって、サブマウント４１を得た。
【００２５】
また、放熱材４２を空気よりも熱伝導率の大きい材料で構成することにより、第３の半導体レーザ素子５０または第４の半導体レーザ素子７０を駆動した際に駆動した素子から発生する熱を駆動しない他の素子に効率的に放熱することができる。
第３の半導体レーザ素子５０及び第４の半導体レーザ素子７０と放熱材４２とは、絶縁層６０，８０によってそれぞれ電気的に絶縁されているので、放熱材４２は空気よりも熱伝導率の大きい材料であれば絶縁性材料でも導電性材料でもよい。
第２実施例では、放熱材４２として金（Ａｕ）を用いた。
【００２６】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【００２７】
例えば、第１実施例では、第１の半導体レーザ素子１０をＤＶＤ用光源とし、第２の半導体レーザ素子２０をＣＤ用光源としたが、これに限定されるものではなく、第１の半導体レーザ素子１０をＣＤＣＤ用光源とし、第２の半導体レーザ素子２０をＣＤ用光源としてもよく、また、第１の半導体レーザ素子１０及び第２の半導体レーザ素子２０の少なくともいずれかを他の光ディスク用光源としてもよい。
同様に、第２実施例では、第３の半導体レーザ素子５０をＤＶＤ用光源とし、第４の半導体レーザ素子７０をＣＤ用光源としたが、これに限定されるものではなく、第３の半導体レーザ素子５０をＣＤ用光源とし、第４の半導体レーザ素子７０をＤＶＤ用光源としてもよく、また、第３の半導体レーザ素子５０及び第４の半導体レーザ素子７０の少なくともいずれかを他の光ディスク用光源としてもよい。
【００２８】
ここで、第１実施例の変形例を図３を用いて説明する。
図３は、第１実施例の変形例を説明するための模式的斜視図である。
図３に示すように、第１の半導体レーザ素子１０ａと第２の半導体レーザ素子２０とのそれぞれ対向する対向面同士が略平行となる場合においても、第１の半導体レーザ素子１０ａと第２の半導体レーザ素子２０との所定の間隙Ｄ１ａを放熱材２で充填することにより、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
また、第１〜第２実施例，及び変形例では、所定の間隙Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１ａを放熱材２，４２で充填したが、これに限定されるものではない。
隣接する半導体レーザ素子同士を少なくとも放熱材を介して接続することにより、第１，第２実施例及び変形例と同様の効果を得ることができるが、各半導体レーザ素子と放熱材との接触面積が大きいほどより放熱効果が得られるので、第１，第２実施例及び変形例のように所定の間隙を放熱材で充填することが望ましい。
【００３０】
また、第１〜第２実施例，及び変形例で示した第１〜第４の半導体レーザ素子１０，１０ａ，２０，５０，７０の各層構成は一例であり、これに限定されるものではない。
【００３１】
また、第１実施例及び第２実施例ではレーザ装置として、光ピックアップを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、複数の光源を有するレーザ装置全般に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のレーザ装置の第１実施例を説明するための模式的斜視図である。
【図２】本発明のレーザ装置の第２実施例を説明するための模式的斜視図である。
【図３】本発明のレーザ装置の変形例を説明するための模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，４１  サブマウント、  ２，４２  放熱材、  １０，２０，５０，７０  半導体レーザ素子、  １１，２１，５１，７１  ｎ型半導体基板、  １２，２２，５２，７２  ｎ型クラッド層、  １３，２３，５３，７３  活性層、  １４，２４，５４，７４  ｐ型クラッド層、  １５，２５，５５，７５  ｐ型リッジ、  １６，２６，５６，７６  ｎ型電流ブロック層、  １７，２７，５７，７７  コンタクト層、  １８，２８，５８，７８  ｐ側電極、  １９，２９，５９，７９  ｎ側電極、  ３０，９０  光ピックアップ、  ６０，８０  絶縁層、  Ｄ１，Ｄ２  所定の間隙、  Ｌ１０，Ｌ２０，Ｌ５０，Ｌ７０  レーザ光
【図１】
2008187082.tif 000003
【図２】
2008187082.tif 000004
【図３】
2008187082.tif 000005