(57)【要約】【課題】この発明は、半導体レーザ素子の出射光の光ファイバへの供給率を低下させることなく、十分な放熱効果を得ることを可能とした半導体レーザ装置を提供することを目的としている。【解決手段】ペルチエ素子１３に半導体レーザ素子１６から発生される熱を伝達するための第２のヒートスプレッダ１４上に、半導体レーザ素子１６及び光結合系１７を覆い光ファイバ１９の取り出し孔を有するケース２１を配置する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクと、
このヒートシンクに熱を伝達するための第１のヒートスプレッダと、
この第１のヒートスプレッダに熱を伝達する電子冷却素子と、
この電子冷却素子に半導体レーザ素子から発生される熱を伝達するための第２のヒートスプレッダと、
前記半導体レーザ素子からの出射光を光ファイバに導く光学系と、
前記半導体レーザ素子及び前記光学系を覆い、前記光ファイバの取り出し孔を有し、前記第２のヒートスプレッダ上に配置されるケースとを具備したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記光学系は前記第２のヒートスプレッダ上に配置されたホルダに保持されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記光学系は複数のレンズで構成されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記光学系は軟質樹脂で形成され、前記半導体レーザ素子及び前記光ファイバと接触していることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記光学系は樹脂で形成されたホルダに保持され、前記ホルダは前記第２のヒートスプレッダ上に配置されることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に高出力の半導体レーザ素子を使用した半導体レーザ装置に係り、例えばプロジェクタのような投射型映像表示装置の光源等に使用して好適するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、光通信等の分野では、その光源として半導体レーザ素子が広く採用されている。この場合、半導体レーザ素子は、その出射光を光ファイバに光結合させるための光学系とともに一体的にモジュール化されている。
【０００３】
ところで、半導体レーザ素子は、その駆動時に発熱し、光出力の低下や寿命の短期化を招くという問題がある。このため、モジュール化された半導体レーザ装置には、半導体レーザ素子に対する放熱機構が設置されている。
【０００４】
このような半導体レーザ装置に搭載される放熱機構としては、特許文献１として提示する特開２００２−５０８２４号公報や、特許文献２として提示する特開平１１−３５４８９０号公報等に開示されたものがある。
【０００５】
これらの放熱機構は、いずれも、半導体レーザ素子が発生した熱を、ペルチエ素子等の電子冷却素子を介して、半導体レーザ素子や光学系を収容しているケースに伝達し、外界に放出する構成となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−５０８２４号公報（図４）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−３５４８９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１及び２に開示されている放熱機構では、半導体レーザ素子の発生した熱をケースに伝達する構成、つまり、電子冷却素子の放熱側がケースに接触される構成となっている。
【０００９】
このため、ケースが熱膨張することにより、半導体レーザ素子と、ケースに支持されている光学系及び光ファイバ等との相対的な位置関係がずれて、半導体レーザ素子の出射光の光ファイバへの供給率が低下するという問題が生じる。
【００１０】
特に、この種の半導体レーザ装置を、プロジェクタ等の投射型映像表示装置の光源として使用する場合には、数Ｗ〜１０Ｗもの光出力を発生可能な半導体レーザ素子が使用される。
【００１１】
このため、十分に実用的な放熱効果が得られる放熱対策とともに、半導体レーザ素子からの出射光を無駄なく効率的に光ファイバに供給するための工夫を施すことが強く要求されている。
【００１２】
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、半導体レーザ素子の出射光の光ファイバへの供給率を低下させることなく、十分な放熱効果を得ることを可能とした半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ装置は、ヒートシンクと、このヒートシンクに熱を伝達するための第１のヒートスプレッダと、この第１のヒートスプレッダに熱を伝達する電子冷却素子と、この電子冷却素子に半導体レーザ素子から発生される熱を伝達するための第２のヒートスプレッダと、半導体レーザ素子からの出射光を光ファイバに導く光学系と、半導体レーザ素子及び光学系を覆い、光ファイバの取り出し孔を有し、第２のヒートスプレッダ上に配置されるケースとを備えている。
【００１４】
上記のような構成によれば、電子冷却素子に半導体レーザ素子から発生される熱を伝達するための第２のヒートスプレッダ上に、半導体レーザ素子及び光学系を覆い光ファイバの取り出し孔を有するケースを配置するようにしたので、ケースが大きく熱膨張することが防止され、半導体レーザ素子からの出射光を効率良く光ファイバに供給することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１において、符号１１はヒートシンクで、略薄型の直方体状に形成された基部１１ａと、この基部１１ａの一方の面側に一定間隔で平行に延設された複数の放熱フィン１１ｂとから構成されている。
【００１６】
このヒートシンク１１を構成する基部１１ａの他方の面には、略平板状に形成された第１のヒートスプレッダ１２の一方の面が接触されている。そして、この第１のヒートスプレッダ１２の他方の面には、略平板状に形成された電子冷却素子であるペルチエ素子１３の一方の面が接触されている。
【００１７】
また、このペルチェ素子１３の他方の面には、略平板状に形成された第２のヒートスプレッダ１４の一方の面が接触されている。そして、この第２のヒートスプレッダ１４の他方の面には、マウント１５を介して半導体レーザ素子１６が設置されている。
【００１８】
ここで、上記ペルチェ素子１３は、第２のヒートスプレッダ１４に接触されている側が吸熱側、つまり、低温側となり、第１のヒートスプレッダ１２に接触されている側が放熱側、つまり、高温側となるように駆動される。
【００１９】
このため、半導体レーザ素子１６の発生した熱は、マウント１５を介した後、第２のヒートスプレッダ１４に伝達されることにより効率良く拡散される。そして、この第２のヒートスプレッダ１４で拡散された熱は、ペルチェ素子１３の吸熱側で吸収され、放熱側を介して第１のヒートスプレッダ１２に伝達されることにより効率良く拡散される。その後、この第１のヒートスプレッダ１２で拡散された熱が、ヒートシンク１１を介して外界に放出される。
【００２０】
一方、上記半導体レーザ素子１６の活性層から出射された光は、光結合系１７を介してフェルール１８中の光ファイバ１９に入射され、外部に出力される。この光結合系１７は、複数のレンズで構成されており、半導体レーザ素子１６からの出射光を集光及び整形し、光ファイバ１９のコアに入射させる。
【００２１】
ここで、上記光結合系１７を保持しているホルダ２０と、半導体レーザ素子１６及びそのマウント１５、光結合系１７及びそのホルダ２０を内部に収容し、光ファイバ１９をフェルール１８を介して保持しているケース２１とは、共に、ペルチェ素子１３の吸熱側、つまり、低温側に接触された第２のヒートスプレッダ１４上に装着されている。
【００２２】
このため、ホルダ２０とケース２１とが大きく熱膨張することが防止されるので、半導体レーザ素子１６、光結合系１７及び光ファイバ１９の相対的な位置ずれが小さく抑えられ、半導体レーザ素子１６からの出射光を効率良く光ファイバ１９に供給することが可能となる。
【００２３】
図２は、上記した実施の形態の変形例を示している。図２において、図１と同一部分には同一符号を付して説明すると、半導体レーザ素子１６から出射された光を、光導波路２２を介してフェルール１８中の光ファイバ１９に入射するようにしている。
【００２４】
この光導波路２２は、例えばシリコーン等の軟質樹脂で形成されており、そのコアが、入射側では半導体レーザ素子１６の活性層に密着され、出射側では光ファイバ１９のコアに密着している。光導波路２２と光ファイバ１９とは、接着剤でモールドすることにより密着させる。
【００２５】
ここで、光導波路２２を保持するホルダ２３は、樹脂で形成されており、マウント１５近傍の第２のヒートスプレッダ１４上に固着されている。このため、半導体レーザ素子１６の発熱で光導波路２２が光軸方向に熱膨張した場合、ホルダ２３も同様に光軸方向に熱膨張するので、半導体レーザ素子１６と光導波路２２との接触部の位置ずれは少なく抑えられる。
【００２６】
また、光ファイバ１９は、フェルール１８を介してケース２１に支持されているが、ケース２１に設けられた光ファイバ１９の取り出し孔とフェルール１８との隙間のモールドに軟質樹脂を使用することにより、熱による光ファイバ１９の変動量とケース２１の変動量との差を吸収することができ、光ファイバ１９からの光出力を安定して得ることができる。
【００２７】
さらに、図１及び図２において、ホルダ２０，２３の第２のヒートスプレッダ１４への装着部分は、それぞれ、保持する光結合系１７及び光導波路２２の光軸周りに対称となるように構成されており、温度変動があっても光軸がそれと垂直には変動しないように装着できるようになっている。
【００２８】
なお、この発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、半導体レーザ素子の出射光の光ファイバへの供給率を低下させることなく、十分な放熱効果を得ることを可能とした半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る半導体レーザ装置の実施の形態を示す側断面図。
【図２】同実施の形態における変形例を示す側断面図。
【符号の説明】
１１…ヒートシンク、
１２…第１のヒートスプレッダ、
１３…ペルチェ素子、
１４…第２のヒートスプレッダ、
１５…マウント、
１６…半導体レーザ素子、
１７…光結合系、
１８…フェルール、
１９…光ファイバ、
２０…ホルダ、
２１…ケース、
２２…光導波路、
２３…ホルダ。
【図１】
2004128044.tif 000003
【図２】
2004128044.tif 000004