(57)【要約】【課題】ファイバ出射のレーザパワーの安定化を図ることができ、しかも高速スイッチングが可能で安価な半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】ＬＤ１１、ＬＤ１１から発振したレーザ光をコリメート光に変換するコリメートレンズ１２、これらＬＤ１１およびコリメートレンズ１２をレーザ光の光軸に沿って保持する筒状のＬＤ保持枠１５、レーザ光の光軸１００付近に開口部２０ａを有し、且つＬＤ保持枠１５を介してＬＤ１１およびコリメートレンズ１２を冷却または加温するペルチェ２０を具備し、ペルチェ２０をレーザ光の光軸１００に垂直な断面上で該光軸１００に対して点対称となるように配置している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発振したレーザ光をコリメート光に変換するコリメートレンズと、
前記レーザ光源およびコリメートレンズを前記レーザ光の光軸に沿って保持する筒状の保持手段と、
前記レーザ光の光軸付近に開口部を有し、且つ前記保持手段を介して前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温する温度調整素子と、を具備し、
前記温度調整素子を前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で該レーザ光の光軸に対して点対称な形状としたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記温度調整素子は、円筒状をなし、且つ内周面と外周面が冷却面と放熱面に分離され、前記内周面より前記保持手段を介して前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温す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】
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発振したレーザ光をコリメート光に変換するコリメートレンズと、
前記レーザ光源およびコリメートレンズを前記レーザ光の光軸に沿って保持する筒状の保持手段と、
前記保持手段を介して前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温する複数の温度調整素子と、を具備し、
前記複数の温度調整素子を前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で該レーザ光の光軸に対して点対称となるように配置したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ光源のレーザ光発振方向と反対方向にそれぞれ配置されるレーザ光源ドライバ手段および前記レーザ光源冷却時の前記温度調整素子の放熱面に密着させた放熱板をさらに有し、
前記放熱板は、前記レーザ光の光軸付近に、前記温度調整素子の開口部または中空部と連通する孔部を有し、前記温度調整素子の開口部または中空部および前記放熱板の孔部を通って前記レーザ光源のリード線を前記レーザ光源ドライバ手段に接続することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体レーザー装置。
【請求項５】
前記レーザ光源は、前記温度調整素子の開口部または中空部内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。
【請求項６】
前記レーザ光源のレーザ光発振方向と反対方向に配置され、且つ複数の開口部が設けられた基板を有するレーザ光源ドライバ手段をさらに有し、
前記複数の温度調整素子は、前記レーザ光源ドライバ手段の前記基板の複数の開口部に設けられ、前記保持手段を介して前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温することを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
外装と、前記レーザ光源のレーザ光発振方向に配置され、前記保持手段を前記レーザ光の光軸に沿って前記外装に対して支持する断熱手段とをさらに有し、
前記保持手段は材熱伝導率を１３０〜５００Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲の材質、前記断熱手段は材熱伝導率を５〜１００Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲の材質とし、これら保持手段と断熱手段の線膨張係数の差が２０×１０−６／℃以下としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記断熱手段の前記保持手段および外装への取付部は、前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で、該レーザ光の光軸に対して点対称の位置に複数の凸部が形成され、これら凸部を介して前記外装および保持手段に取り付けられることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記放熱板、保持手段、断熱手段および外装を、前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で、該光軸に対して点対称な形状としたことを特徴とする請求項７または８記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記コリメートレンズでコリメート光に変換されたレーザ光が入射されるカップリングレンズと、該カップリングレンズにより集光される光が入射端面に入射されるファイバをさらに有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに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】
本発明は、ペルチェなどの温度調整素子を備えた半導体レーザー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光源として温度調整素子を有する半導体レーザ装置が用いられている。また、このような走査型レーザ顕微鏡では、レーザ光源の発熱を顕微鏡側に伝えないようにすると同時に、レーザ光源の設置スペースの自由度を確保するため、レーザ光源からのレーザ光をファイバを介して顕微鏡本体に導入するようなものが多く用いられている。
【０００３】
従来、このようなレーザ光源として用いられる半導体レーザ装置には、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４にそれぞれ開示されるものが知られている。
【０００４】
これらの半導体レーザ（以下、ＬＤと称する。）装置は、ＬＤ、ＬＤから発振するレーザ光を概略平行（コリメート）光にするためのコリメートレンズ、ＬＤを冷却、加温する温度調整素子としてペルチェ等の電子冷却素子、ＬＤの温度を検出するサーミスタ等の温度センサ、ＬＤの温度を一定に保つ為のフィードバック回路などで構成されている。
【０００５】
また、これらＬＤ装置は、特許文献４を除くものには、コリメートレンズから出射されたコリメート光をファイバへ集光するためのカップリングレンズ、各種装置へレーザ光を導光するための（ガラス）ファイバ、もしくはこれらに相当するものも記載されている。
【０００６】
そして、このような構成により、ＬＤから発振したレーザ光は、コリメートレンズにより概略コリメート光となり、さらにカップリングレンズでファイバ入射端面に集光され、ファイバのコアに沿って導光されてファイバ出射面からレーザ光が出射されるようになる。
【０００７】
ところで、ＬＤを冷却、加温してＬＤ温度を一定に保つための温度調整素子として、ペルチェなどの電子冷素子が一般に使用されている。ペルチェは、冷却面と放熱面を有するもので、ペルチェに供給する電流の方向によって冷却面を放熱（加温）面に、放熱面を冷却面にすることが可能になっている。
【０００８】
このようなペルチェの一方の面にＬＤが熱電伝導可能な状態で固定される。また、ＬＤには、ＬＤの温度を検出するサーミスタが固定されており、フィードバック回路により、サーミスタで検出したＬＤの温度をモニタし、温度変化を検出すると、ペルチェによりＬＤの冷却または加温を行い、ＬＤ温度を一定に保つようにしている。つまり、ＬＤはレーザ発振を行うと、発熱するので温度が変化し、その他に、ＬＤ装置の使用環境温度が変化してもＬＤ温度は変化する。そして、ＬＤの温度が変化すると、レーザ光の発振波長や発振パワーに変動を生じる。
【０００９】
そこで、これらの影響を除去するため、フィードバック回路によりＬＤ温度の変化を検出すると、ペルチェによりＬＤの冷却または加温を行ない、ＬＤ温度を一定に保持するようにしている。
【００１０】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、特許文献１に開示される装置の要部のみ抜粋して示すもので、ＬＤ１から発振されるレーザ光の光路上にコリメートレンズ２が配置され、コリメートレンズ２より出射されるコリメート光の光路上にカップリングレンズ３を介してファイバ４の入射端が配置されている。また、ＬＤ１とコリメートレンズ２が、レーザ光の光軸と平行な方向に配置されたペルチェ５上に沿って設けられている。これにより、ペルチェ５と不図示のフィードバック回路の働きにより、ＬＤ１の発熱や使用環境温度が変化しても、ＬＤ温度を一定に制御しレーザ光の発振パワーを一定に保持するようにしている
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、特許文献２に開示される装置の要部のみ抜粋して示すもので、ここでもＬＤ１から発振されるレーザ光の光路上にコリメートレンズ２が配置され、コリメートレンズ２より出射されるコリメート光の光路上にカップリングレンズ３を介してファイバ４の入射端が配置されている。この場合は、ＬＤ１、コリメートレンズ２、カップリングレンズ３およびファイバ４の全てが、レーザ光の光軸と平行な方向に配置されたペルチェ５上に沿って設けられている。
【００１１】
図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、特許文献３に開示される装置の要部のみ抜粋して示すもので、ここでもＬＤ１から発振されるレーザ光の光路上にコリメートレンズ２が配置され、コリメートレンズ２より出射されるコリメート光の光路上にカップリングレンズ３を介してファイバ４の入射端が配置されている。この場合は、ＬＤ１の背面に、レーザ光の光軸と垂直な方向にペルチェ５が配置され、ペルチェ５に接合されたステム６のレーザ光の光路と平行な方向に延出された腕部６ａ上に沿ってＬＤ１とコリメートレンズ２が設けられている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−３５４８９０号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開平６−１０５８１９号公報
【００１４】
【特許文献３】
特公平９−１４６００５号公報
【００１５】
【特許文献４】
特開平８−１８６３２２号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に開示される図９に示す構成のものは、ペルチェ５の上に直接ＬＤ１とコリメートレンズ２が固定され、外装部品に対しては、ペルチェ５を介して支持されることになる。しかし、ペルチェ５は、半導体をセラミック基板で挟んで半田固定された構造になっているため、ＬＤ１とコリメートレンズ２を金属部材を介して外装部品に支持する構造に比べて機械的強度が低く、このため衝撃等に対し安定して支持するのが難しいという問題が生じる。
【００１７】
また、例えば、図９（ｂ）に示すように、ペルチェ５自身の温度変化により、レーザ光の光軸に対し垂直方向に熱膨張したような場合、ＬＤ１とコリメートレンズ２がファイバ４の光軸に対して平行方向にずれてしまうため、カップリングレンズ３とのアライメントがずれて、アライメントエラーを生じ、ファイバ４とのカップリング効率が変化し、ファイバ出射のレーザパワーが変動してしまう。
【００１８】
また、図９（ｃ）に示すように、例えば、ペルチェ５上のコリメートレンズ２付近と熱源のＬＤ１付近との温度差から熱膨張差が発生し、ペルチェ５の上面が傾いたりすると、ＬＤ１とコリメートレンズ２の光軸がファイバ４に対して傾いてしまい、この場合も、カップリングレンズ３とのアライメントがずれて、アライメントエラーを生じ、上述したと同様に、ファイバ出射のレーザパワーが変動してしまう。
【００１９】
このようなペルチェ５自身の温度や、コリメートレンズ２付近と熱源のＬＤ１付近との温度差（温度勾配）は、電源投入時や使用環境温度によって頻繁に発生するものであり、その度にレーザ光の出射パワーが変動するのでは、安定したレーザ光を発生したいものとしては好ましくない。
【００２０】
また、特許文献２に開示される図１０に示す構成のものは、ＬＤ１、コリメートレンズ２に加えてカップリングレンズ３およびファイバ４も同時に冷却している。このため、例えば同図（ｂ）に示すようなペルチェ５自身の熱膨張により、レーザ光の光軸に対し垂直方向に熱膨張したような場合、ＬＤ１、コリメートレンズ２、カップリングレンズ３、ファイバ４の全体が光軸に対して平行方向にずれ、また、同図（ｃ）に示すようにペルチェ５上のコリメートレンズ２付近と熱源のＬＤ１付近との温度差から熱膨張差が発生し、ペルチェ５の上面が傾いた場合も、ＬＤ１、コリメートレンズ２、カップリングレンズ３、ファイバ４の全体が光軸に対して傾くようになるので、それぞれの光軸が相対的にずれることがなく、アライメントエラーは発生しない。
【００２１】
しかし、使用環境温度変化によるＬＤ１とファイバ４付近の温度勾配の変化は少なくなるが、同図（ｄ）に示すようにペルチェ５がＬＤ１とコリメートレンズ２付近に配置されているので、ＬＤ１およびコリメートレンズ２のそれぞれの保持部材での熱膨張とカップリングレンズ３の保持部材での熱膨張が異なり、これらの差によりＬＤ１およびコリメートレンズ２の光軸とファイバ４の光軸が相対的にずれを生じ、このときのアライメントエラーにより、ファイバ出射のレーザパワーが変動してしまう。また、この場合も、上述したと同様に、衝撃にも強くない。
【００２２】
そこで、例えば、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、ＬＤ１、コリメートレンズ２、カップリングレンズ３を載置した載置部材７を金属部材８を介して外装９に連結し、さらに、ペルチェ５を大きくしてカップリングレンズ３からファイバ４の直下までに達するようにしたものが考えられ、こうすれば、アライメントエラーを回避できるとともに、衝撃に対する強度も改善できる。
【００２３】
しかし、このようにしても、ペルチェ５に近い部位と遠い部位では、やはり温度勾配があるので、これら各部位の熱膨張の差から同図（ｂ）に示すように、今度は外装９を含む装置全体に反りが発生し、さらに、反りの具合が使用環境温度変化によって変化すると、アライメントエラーが発生し、ファイバ出射のレーザパワーが変動してしまう。
【００２４】
この場合、ペルチェ５の冷却能力を大きくすれば、各部位の温度差を問題ないレベルにすることが可能であるが、装置全体が大型化し、消費電力も大きくなってしまい経済的でない。
【００２５】
さらに、特許文献３に開示される図１１に示す構成のものは、ペルチェ５がＬＤ１のレーザ光発振方向と反対側で、光軸と垂直な方向に配置されるので、同図（ｂ）に示すようにペルチェ５自身の温度変化により、レーザ光の光軸に沿った方向に熱膨張量が変化しても、ＬＤ１とコリメートレンズ２の光軸に平行方向の偏心は発生することがなく、アライメントエラーは発生しない。
【００２６】
ところが、ＬＤ１とコリメートレンズ２を保持するステム６は、ペルチェ５による光軸方向の温度勾配の変化により、無同図（ｃ）に示すような反りを発生すると、ＬＤ１とコリメートレンズ２の光軸がファイバ４に対して傾いてしまい、アライメントずれが発生する。例えば、ペルチェ５の温度は、あまり変化せず、ペルチェ５の冷却面に密着しいてるステム６の温度だけが上昇し、温度勾配が変化した場合、ステム６だけが熱膨張により光軸と垂直方向に伸びようとして反りを発生する。これにより、同図（ｃ）に示すように、ＬＤ１とコリメートレンズ２の光軸が傾いて、アライメントエラーが発生することによって、ファイバ４とのカップリング効率が変化し、ファイバ出射のレーザパワーが変動してしまう。
【００２７】
同図（ｃ）の例では、ＬＤ１とペルチェ５の間に、反りの原因となるペルチェ５とステム６との接合部があり、アライメントエラーが発生している。この場合、ＬＤ１とペルチェ５の間は、使用環境温度が変化しても比較的温度勾配変化が少ないので、影響は少ないが、ＬＤ１の接合部がペルチェ５から遠い側、つまり腕部６ａ先端側に位置されていると影響が大きくなる。
【００２８】
また、同図（ｃ）では、ステム６のペルチェ５への接合面での反り部分は、反りの頂点が、ほぼ光軸と一致しており、比較的光軸に対して対称に反っている。しかし、ステム６のペルチェ５との接合面の形状は、光軸に対して点対象でないため、反りの頂点が光軸から外れて、光軸に対して対称に反らないため、ＬＤ１とコリメートレンズ２の光軸が傾いてしまう。
【００２９】
さらに、ステム６のペルチェ５側面と、これと反対側の面での温度勾配が変化することでも光軸ずれが発生する。例えば、使用環境温度が上昇した場合、ペルチェ５はＬＤ１の温度を下げる為に冷却するので、ステム６のペルチェ５側面の薄い部分は、すぐにペルチェ５の冷却に追従して温度が下がるが、ステム６の反対側面まで厚みがあるとともに、この反対側面は外気にさらされてる表面積が大きく、ＬＤ１からの熱の流入もあるので、あまり温度変化がない状態となる。そして、温度変化のあった部分だけが光軸と平行方向に熱膨張でずれる。この場合、温度変化の少ない部分でＬＤ１、コリメートレンズ２を支持しているので、比較的影響が少ないが、形状によってはＬＤ１、コリメートレンズ２の光軸が光軸に平行にずれる場合もある。
【００３０】
実際には、ペルチェ５とステム６の接合部の光軸に垂直な方向と平行な方向の温度勾配変化による反り具合の変化の影響も加わりさらに複雑なアライメントエラーが発生し、最終的にファイバ出射のレーザパワーが変動してしまう。
【００３１】
このようにして、特許文献１〜３に開示されるものは、いずれもＬＤ１とコリメートレンズ２がファイバ４の光軸に対してずれを発生することが明らかである。ところが、一般に走査型レーザ顕微鏡では、鮮明な画像を取得するため、ファイバとして２〜３μｍ程度の径のシングルモードファイバが使用され、ＬＤからの発光点として１μｍ程度の輝点を、シングルモードファイバに導光するようにしているため、僅かなアライメントエラーがファイバとのカップリング効率に悪影響を与え、ファイバ出射のレーザパワーが大きく変動してしまうという問題が生じる。
【００３２】
一方、特許文献４に開示される装置は、ＬＤから発振されるレーザ光の光路上にコリメートレンズが配置され、ＬＤの背面に、レーザ光の光軸と垂直な方向にペルチェが配置され、このペルチェに接合されたＬＤ用冷却板を介してＬＤを保持するようにしている。
【００３３】
ところが、このような構成では、ＬＤがＬＤ用冷却板に取り付けられているが、ＬＤのリード線についての記載がなく、さらにリード線をＬＤドライバに接続するスペースについても開示されていない。このため、ＬＤとＬＤドライバは、ケーブルなどを介して接続するしかないが、このようにすると、ＬＤからＬＤドライバまでのケーブル長が長くなってしいまう。
【００３４】
ところで、最近の走査型レーザ顕微鏡では、１画素中でレーザ光を複数の波長に切換えながら蛍光検出を行なうようなことも考えられており、このような場合は、ＬＤからのレーザ光のスイッチングを数十ＭＨｚから数百ＭＨｚの高速で行なう必要がある。
【００３５】
ところが、ＬＤとＬＤドライバの間をケーブルなどで接続していると、この間のインピーダンスの影響により高速スイッチングが難しいという問題もあった。
【００３６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ファイバ出射のレーザパワーの安定化を図ることができ、しかも高速スイッチングが可能で安価な半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、レーザ光源と、前記レーザ光源から発振したレーザ光をコリメート光に変換するコリメートレンズと、前記レーザ光源およびコリメートレンズを前記レーザ光の光軸に沿って保持する筒状の保持手段と、前記レーザ光の光軸付近に開口部を有し、且つ前記保持手段を介して前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温する温度調整素子と、を具備し、前記温度調整素子を前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で該レーザ光の光軸に対して点対称な形状としたことを特徴としている。
【００３８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記温度調整素子は、円筒状をなし、且つ内周面と外周面が冷却面と放熱面に分離され、前記内周面より前記保持手段を介して前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温することを特徴としている。
【００３９】
請求項３記載の発明は、レーザ光源と、前記レーザ光源から発振したレーザ光をコリメート光に変換するコリメートレンズと、前記レーザ光源およびコリメートレンズを前記レーザ光の光軸に沿って保持する筒状の保持手段と、前記保持手段を介して前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温する複数の温度調整素子と、を具備し、前記複数の温度調整素子を前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で該レーザ光の光軸に対して点対称となるように配置したことを特徴としている。
【００４０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記レーザ光源のレーザ光発振方向と反対方向にそれぞれ配置されるレーザ光源ドライバ手段および前記レーザ光源冷却時の前記温度調整素子の放熱面に密着させた放熱板をさらに有し、前記放熱板は、前記レーザ光の光軸付近に、前記温度調整素子の開口部または中空部と連通する孔部を有し、前記温度調整素子の開口部または中空部および前記放熱板の孔部を通って前記レーザ光源のリード線を前記レーザ光源ドライバ手段に接続することを特徴としている。
【００４１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記レーザ光源は、前記温度調整素子の開口部または中空部内に配置されることを特徴としている。
【００４２】
請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記レーザ光源のレーザ光発振方向と反対方向に配置され、且つ複数の開口部が設けられた基板を有するレーザ光源ドライバ手段をさらに有し、前記複数の温度調整素子は、前記レーザ光源ドライバ手段の前記基板の複数の開口部に設けられ、前記保持手段を介して前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温することを特徴としている。
【００４３】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、外装と、前記レーザ光源のレーザ光発振方向に配置され、前記保持手段を前記レーザ光の光軸に沿って前記外装に対して支持する断熱手段とをさらに有し、前記保持手段は材熱伝導率を１３０〜５００Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲の材質、前記断熱手段は材熱伝導率を５〜１００Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲の材質とし、これら保持手段と断熱手段の線膨張係数の差が２０×１０−６／℃以下としたことを特徴としている。
【００４４】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記断熱手段の前記保持手段および外装への取付部は、前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で、該レーザ光の光軸に対して点対称の位置に複数の凸部が形成され、これら凸部を介して前記外装および保持手段に取り付けられることを特徴としている。
【００４５】
請求項９記載の発明は、請求項７または８に記載の発明において、前記放熱板、保持手段、断熱手段および外装を、前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で、該光軸に対して点対称な形状としたことを特徴としている。
【００４６】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明において、前記コリメートレンズでコリメート光に変換されたレーザ光が入射されるカップリングレンズと、該カップリングレンズにより集光される光が入射端面に入射されるファイバをさらに有することを特徴としている。
【００４７】
この結果、本発明によれば、、レーザ光源とコリメートレンズを冷却又は加温する温度調整素子をレーザ光の光軸に垂直な断面上で、この光軸に対して点対称な形状としているので、熱分布が点対称となり、熱変形が発生してもその変形後の形状も点対称となる。これにより、レーザ光源とコリメートレンズの光軸がずれることがなく、ファイバカップリングした場合もカップリング効率が変化することがなくなる。
【００４８】
また、本発明によれば、温度調整素子は、レーザ光の光軸付近に開口部を有し、この開口部を通してレーザ光源のリード線をレーザ光源ドライバ手段に接続できるので、リード線の長さを極力短くすることができ、レーザ光源の高速スイッチングが可能となる。
【００４９】
さらに本発明によれば、温度調整素子を円筒状に形成して、その内面面で冷却、加温できるようにしたので、レーザ光源とコリメートレンズを同時に冷却、加温することができる。これにより、レーザ光源の光軸方向の温度勾配がより少なくなり、熱変形による反りなどを減らすことができるので、アライメントエラーが減り、ファイバカップリングした場合でもカップリング効率が変化することがなくなる。
【００５０】
さらに本発明によれば、複数の温度調整素子をレーザ光の光軸に垂直な断面上で該レーザ光の光軸に対して点対称となるように配置したので、汎用性の高い安価な温度調整素子で構成でき、価格的に安価にできる。
【００５１】
さらに本発明によれば、レーザ光源のレーザ光発振方向と反対方向にレーザ光源ドライバ手段とともに配置される放熱板は、レーザ光の光軸付近に、温度調整素子の開口部または中空部と連通する孔部を有し、これら開口部または中空部および放熱板の孔部を利用してレーザ光源のリード線をレーザ光源ドライバ手段に接続することができるので、リード線の長さを極力短くすることができ、レーザ光源の高速スイッチングが可能となる。
【００５２】
さらに本発明によれば、保持手段と断熱手段は、保持手段に熱伝導率が１３０〜５００Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲の材質、断熱手段に熱伝導率が２０〜２５Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲の材質で、これら互いの線膨係数の差が２０×１０−６／℃以下のもので構成したので、保持手段と断熱手段の連結部での急激な温度勾配を減らすことができ、さらに、線膨張係数の差も少ないので、熱膨張差による反りなどの変形を減らすことができる。
【００５３】
さらに、本発明によれば、断熱手段の保持手段および外装への取付部は、レーザ光の光軸に垂直な断面上で、該レーザ光の光軸に対して点対称の位置に複数の凸部が形成され、これら凸部を介して外装および保持手段に取り付けられるので、さらに断熱効果を上げることができ、必要以上に能力の高い温度調整素子を使用する必要がなく、消費電力も少なくなり、経済的である。
【００５４】
さらに、放熱板、保持手段、断熱手段および外装を、レーザ光の光軸に垂直な断面上で、該光軸に対して点対称な形状としたので、レーザ光源とコリメートレンズの光軸がずれることがなく、ファイバカップリングした場合もカップリング効率が変化することがなくなる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００５６】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）（ｂ）は、本発明が適用される半導体レーザ装置の概略構成を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視方向の断面図である。
【００５７】
図において、１０は筒状の外装で、この外装１０の中空部には、レーザ光を発振するＬＤ１１、ＬＤ１１からのレーザ光をコリメート光に変換するコリメートレンズ１２、コリメートレンズ１２から出射されたコリメート光をファイバ１４へ集光するカップリングレンズ１３、レーザ光を導光する（ガラス）ファイバ１４から構成される光学系が、レーザ光の光軸（以下、ＬＤ光軸と称する。）１００に沿って配置されている。
【００５８】
ＬＤ１１には、発光部の輝点が０．５μｍ〜１．５μｍ程度のものが用いられ、ファイバ１４には、コア径が２〜３μｍ程度のシングルモードファイバが用いられている。
【００５９】
外装１０の中空部には、ＬＤ光軸１００に沿って保持手段として筒状のＬＤ保持枠１５が配置されている。このＬＤ保持枠１５は、中空部にＬＤ１１とコリメートレンズ１２を保持するもので、例えば、アルミニウムまたは真鍮（熱伝導率約１３０〜２２０Ｗ／ｍ・Ｋ°）製からなっている。この場合、ＬＤ１１は、ＬＤ保持枠１５の一方開口端部に形成された段部１５ａに当接された状態で押え部材１６により固定され、コリメートレンズ１２は、ＬＤ保持枠１５の他方開口端の内部に形成された段部１５ｂに固定されている。また、ＬＤ保持枠１５の他方開口端には、フランジ部１５ｃが形成されている。
【００６０】
外装１０の一方端部には、カップリングレンズ１３とファイバ１４が保持されている。また、外装１０は、内周面の円周方向に沿って第３の放熱板１０ａが形成されている。
【００６１】
ＬＤ保持枠１５には、断熱手段として筒状の断熱枠１７がＬＤ光軸１００に沿って接続されている。この断熱枠１７は、ＬＤ保持枠１５を外装１０に対して保持するもので、例えば、ステンレス（熱伝導率約２０〜２５Ｗ／ｍ・Ｋ°）製からなっている。また、断熱枠１７は、両開口端にフランジ部１７ａ、１７ｂが形成され、このうち一方のフランジ部１７ａは、ＬＤ保持枠１５のフランジ部１５ｃに連結され、他方のフランジ部１７ｂは、外装１０に固定されている。この場合、フランジ部１７ａ、１７ｂは、それぞれ図２に示すように円形をした取付面１７ｃに、ＬＤ光軸１００に対して点対称の位置に、半径方向に沿った凸部１７ｄが複数（図２の例では４個）形成され、これら凸部１７ｄには、ネジ穴１７ｅがそれぞれ形成されている。そして、フランジ部１７ａは、ＬＤ保持枠１５のフランジ部１５ｃに当接され、ビス１８により一体に固定され、フランジ部１７ｂは、外装１０に当接され、ビス１９により一体に固定されている。
【００６２】
ＬＤ保持枠１５の一方開口端側には、温度調整素子としてのペルチェ２０が配置されている。ペルチェ２０は、冷却面と放熱面があり、電流を流す方向によって冷却面を放熱（加温）面に、放熱面を冷却面にすることが可能になっている。また、ペルチェ２０は、ＬＤ光軸１００を中心線とした開口２０ａを有している。
【００６３】
ＬＤ光軸１００上のＬＤ１１からのレーザ発振方向と反対側位置には、第１の放熱板２１が配置されている。この第１の放熱板２１は、ＬＤ１１冷却時のペルチェ２０から発生する熱を放熱するためのもので、底面２１ａを有する筒状をなしている。そして、底面２１ａには、ペルチェ２０の開口２０ａに連通する孔部２１ｂが形成され、この底面２１ａの外側面にペルチェ２０の放熱面（冷却面）が取り付けられている。
【００６４】
第１の放熱板２１の底面２１ａを有する側端部には、フランジ２１ｃが形成されている。このフランジ２１ｃは、外装１０の内周面に形成された第３の放熱板１０ａにナット２２ａを有するネジ２２を介して固定される。この場合、ネジ２２は、図１（ｂ）に示すようにＬＤ１１のＬＤ光軸１００に対して点対称の位置に複数（図示例では２個）設けられている。また、これらネジ２２を締め込むことで、第１の放熱板２１全体をＬＤ保持枠１５側に移動させ、ペルチェ２０の冷却面（放熱面）をＬＤ保持枠１５に密着させることができるようになっている。
【００６５】
第１の放熱板２１の底面２１ａの内側面（ＬＤ１１からのレーザ発振方向と反対側位置）には、ＬＤドライバ保持部材２３を介してレーザ光源ドライバ手段としてのＬＤドライバ基板２４が設けられている。ＬＤドライバ基板２４は、図示しない電源、コントローラにより制御されるＬＤドライバを有し、このＬＤドライバによりＬＤ１１をレーザ発振させるようにしている。ＬＤドライバ基板２４のＬＤドライバには、ＬＤ１１のリード線１１ａがペルチェ２０の開口２０ａ、第１の放熱板２１の孔部２１ｂを介して接続されている。ＬＤドライバ保持部材２３は、第１の放熱板２１の熱をＬＤドライバ基板２４側に伝えないようにするため樹脂などの断熱材料からなっている。
【００６６】
外装１０の開口部には、第２の放熱板２５が設けられている。第２の放熱板２５は、第１の放熱板２１からの熱を外装１０や外気へと放熱し、さらにペルチェ２０、ＬＤ１１、ＬＤドライバ基板２４等を外部衝撃から保護するためのものである。
【００６７】
なお、図示していないが、従来で述べたように、さらにＬＤ１１の温度を検出するサーミスタ、サーミスタでの検出温度をモニタしてＬＤ１１の温度が一定になるようにペルチェ２０を冷却、加温するフィードバック回路などが設けられており、これらにより、ＬＤ１１の発熱や、ＬＤ１１の使用環境温度が変動しても、ＬＤ１１の温度が常に一定になるように制御されている。一般には、２０℃〜２５℃程度の範囲の設定温度に対して、±０．１℃程度の変動範囲で制御されている。
【００６８】
このような構成によると、ＬＤ１１から発振したレーザ光は、コリメートレンズ１２により概略コリメート光となり、カップリングレンズ１３を介してファイバ１４の入射端面に集光され、ファイバ１４のコア内で導光されてファイバ１４の出射面からレーザ光が出射されるようになる。
【００６９】
この状態から、例えばＬＤ１１を冷却する場合は、ペルチェ２０のＬＤ保持枠１５に密着した面を冷却面にする。これにより、ペルチェ２０は、ＬＤ保持枠１５を介してＬＤ１１とコリメートレンズ１２を冷却する。この場合、ペルチェ２０により冷却したい部分は、ＬＤ１１、コリメートレンズ１２およびＬＤ保持枠１５なので、不要な部分から熱が流入しないようにする必要が有り、このため、ＬＤ保持枠１５は、断熱枠１７を介して外装１０に対して保持されている。
【００７０】
この場合、断熱枠１７は、外装１０に対してビス１９により固定され、また、ＬＤ保持枠１５に対してもビス１８で固定される。このとき、フランジ部１７ａ、１７ｂの取付面１７ｃは、さらに断熱効果を持たせるために、図２に示すように、ＬＤ光軸１００に対して点対称の位置に半径方向に沿った凸部１７ｄが複数（図２の例では４個）形成され、この凸部１７ｄ上面で外装１０およびＬＤ保持枠１５に当接し、これら外装１０とＬＤ保持枠１５の当接面積を最小限にしている。また、この状態では、ビス１８、１９の配置は、ＬＤ光軸１００に対して点対称となっているので、熱分布もＬＤ光軸１００に対して点対称となっている。
【００７１】
ところで、ＬＤ保持枠１５と断熱枠１７の連結部分は、上述したような工夫が無ければ、これらＬＤ保持枠１５と断熱枠１７の接続面付近で温度勾配があった場合、熱膨張差で反りが発生することがある。その際、ＬＤ保持枠１５と断熱枠１７のＬＤ光軸１００と垂直な接続面が、ＬＤ光軸１００に対して点対称な形状でないと、反りの形状も点対称でなく、光軸が偏心してアライメントエラーを発生してしまう。また、装置の使用環境温度が変化したような場合にも、ＬＤ保持枠１５と断熱枠１７の接続面付近で温度勾配も変化し、反りの形状も変化するのでアライメントエラーの状態が変化し、ファイバ出射のレーザ光パワー変動につながる。
【００７２】
このことを考慮して、ＬＤ保持枠１５と断熱枠１７は、ＬＤ光軸１００に沿って連通され、フランジ部１５ｃとフランジ部１７ａの接続面での熱分布をＬＤ光軸１００に対して点対称とすることにより、この間で発生する反りが原因するアライメントエラーを無くすようにしている。
【００７３】
しかし、ＬＤ保持枠１５と断熱枠１７の接続面の熱分布がＬＤ光軸１００に対して点対称になるような構成としても、仮に、これらの接続面で急激な温度勾配があったり、それぞれの材質の線膨張係数差が大きいような場合は、材料自身のわずかな内部ひずみや不均質性から、反りがＬＤ光軸１００に対して点対称な形状にならない場合がある。そこで、断熱枠１７には、樹脂などの断熱効果の高い材質ではなく、アルミ製のＬＤ保持枠１５に対して一桁程度、熱伝導率が低く、線膨張係数もアルミと大きく違わないステンレスを使用し、使用環境温度が変化した際の反りの絶対的な変化量も少なくなるようにしてある。また、これら外装１０とＬＤ保持枠１５の当接面積を最小限にしているので、反りの悪影響が発生しない程度の適度な断熱効果も期待できる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、ＬＤ保持枠１５にアルミニウムか真鍮（熱伝導率約１３０〜２２０Ｗ／ｍ・Ｋ°）、断熱枠１７にステンレス（熱伝導率約２０〜２５Ｗ／ｍ・Ｋ°）を使用しているが、熱伝導率がそれぞれ、１３０〜５００Ｗ／ｍ・Ｋ°、５〜１００Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲であり、互いの線膨張係数差が２×１０−６／℃以下であれれば、真鍮、銅、鉄などの他の材質でも構わない。ただし、出来れば熱伝導率がそれぞれ、１５０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋ°、５〜３０Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲であり、互いの線膨張係数差が２×１０−６／℃以下であれれば、さらによい。
【００７５】
なお、断熱枠１７のフランジ部１７ｂと外装１０の取付面も、上述したと同様な構造となっており、同様の効果、作用を奏することになる。
【００７６】
次に、ペルチェ２０によりＬＤ１１を冷却する場合のペルチェ２０の放熱経路について説明する。
【００７７】
この場合、ペルチェ２０は第１の放熱板２１に取り付けられ、第１の放熱板２１とＬＤ保持枠１５とで挟み込まれている。第１の放熱板２１は、外装１０に設けられた第３の放熱板１０ａにナット２２ａを有するネジ２２により固定されている。この状態で、ネジ２２を締め込むことで、ペルチェ２０の冷却面は、ＬＤ保持枠１５に密着され、また、ペルチェ２０の放熱面は、第１の放熱板２１に密着されるようになる。この場合、ネジ２２を締め込み過ぎてペルチェ２０が破損しないように、適度にネジ２２をねじ込んだら、ナット２２ａにより第１の放熱板２１を固定するようにする。
【００７８】
なお、ペルチェ２０をＬＤ保持枠１５と第１の放熱板２１に対してより密接に密着させ、かつペルチェ２０ヘの部分的な集中荷重をさけるために、例えば熱導電性の弾性部材をペルチェ２０とＬＤ保持枠１５、ペルチェ２０と第１の放熱板２１の間に挟みこんでもよい。また、同様の効果を得るために、第１の放熱板２１に適度な弾性を持たせてもよい。
【００７９】
次に、外装１０の開口部に第２の放熱板２５を配し、第１の放熱板２１と密着するように図１（ａ）に示すように左方向から押圧した状態で、この押圧方向と垂直な方向からねじ固定されている。
【００８０】
これにより、第２の放熱板２５は、第１の放熱板２１に対してしっかりと密着した状態で、外装１０にもねじ固定されるので、第１の放熱板２１からの熱を外気や外装１０に逃がしてかつ、ペルチェ２０、ＬＤ１１、ＬＤドライバ基板２４を外部からの衝撃から守ることもできる。
【００８１】
なお、第１の放熱板２１と第２の放熱板２５の間に、前述と同様に熱導電性の弾性部材を挟んでもよい。ここで、第１の放熱板２１が外装１０に固定されているので、第１の放熱板２１でもＬＤ１１やペルチェ２０を外部からの衝撃から守ることはできるが、第１の放熱板２１は外装１０の第３の放熱板１０ａに対して、僅かに浮いた状態で固定されているので、強い衝撃に対しては完全でなく、このため第２の放熱板２５が設けられている。第３の放熱板１０ａに弾性を持たせている場合も同様である。
【００８２】
一方、ＬＤドライバ基板２４からも発熱があるが、ＬＤドライバ基板２４は断熱効果のある樹脂等の材質よりるＬＤドライバ保持部材２３を介して第１の放熱板２１に固定されている。また、ペルチェ２０には、ＬＤ光軸１００を中心線とした開口２０ａが形成され、第１の放熱板２１には、ペルチェ２０の開口２０ａに連通する孔部２１ｂが形成され、これら開口２０ａ、孔部２１ｂを介してＬＤ１１のリード線１１ａがＬＤドライバ基板２４に直接接続しているので、リード線１１ａの長さを極力短くすることができる。
【００８３】
このようにして、ペルチェ２０の放熱面から発生する熱は、第１の放熱板２１と第２の放熱板２５を介して外装１０に移動し、外気中に放出される。また、第１の放熱板２１の熱の一部は、わずかであるが、ネジ２２を介して第３の放熱板１０ａから外装１０へとも放出される。
【００８４】
なお、ＬＤ１１をペルチェ２０により冷却する場合についてのみ説明したが、ＬＤ１１を加温する場合は、断熱枠１７は、熱が外部へ流出するのを防止するように作用し、第１の放熱板２１および第２の放熱板２５は、外部から熱を奪うことになるだけであり、上述したと同様な効果、作用を奏することになる。
【００８５】
従って、このようにすれば、ＬＤ１１とこのＬＤ１１から発振したレーザ光を概略コリメートするコリメートレンズ１２を冷却又は加温するペルチェ２０をＬＤ光軸１００に垂直な断面上でＬＤ光軸１００に対して点対称な形状としているので、熱分布が点対称となり、熱変形が発生してもその変形後の形状も点対称となる。これにより、ＬＤ１１とコリメートレンズ１２の光軸がずれることがなく、さらにカップリングレンズ１３を介してファイバ１４の入射端面に集光するファイバカップリングでもカップリング効率が変化することがなく、ファイバ出射のレーザパワーを安定化を図ることができる。
【００８６】
また、ＬＤ１１からの熱を伝導する熱伝導に関係する各部材、つまり、ＬＤ保持枠１５、断熱枠１７、第１の放熱板２１および第２の放熱板２５および外装１０などの全てが、ＬＤ光軸１００に対して点対称の形状となっているので、仮に、装置の使用環境温度が変化して、各部の温度勾配が変化しても、熱による変形がアライメントエラーに影響を与えることがなく、ファイバ出射のレーザパワーの安定化を図ることができる。
【００８７】
特に、ＬＤ保持枠１５と断熱枠１７の関係は、ＬＤ保持枠１５に熱伝導率が１３０〜５００Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲の材質、断熱枠１７に熱伝導率が２０〜２５Ｗ／ｍ・Ｋ°の範囲の材質で、これら互いの線膨係数の差が２０×１０−６／℃以下のもので構成したので、ＬＤ保持枠１５と断熱枠１７の連結部での急激な温度勾配を減らすことができ、さらに、線膨張係数の差も少ないので、熱膨張差による反りなどの変形を減らすことができる。これにより、アライメントエラーが減り、ファイバカップリングした場合でもカップリング効率が変化することがなく、ファイバ出射のレーザーパワーの安定化を図れる。さらに、断熱枠１７は、ＬＤ保持枠１５と外装１０への取付面１７ｃに、ＬＤ光軸１００に対して点対称の位置に半径方向に沿った凸部１７ｄが形成され、この凸部１７ｄ上面で、ＬＤ保持枠１５および外装１０に当接し、これらＬＤ保持枠１５および外装１０との当接面積を最小限にしているので、さらに断熱効果を上げることができ、必要以上に能力の高いペルチェ２０を使用する必要がなくなり、消費電力も少なくなり、経済的である。
【００８８】
さらに、ペルチェ２０は、ＬＤ光軸１００付近に開口２０ａを有し、この開口２０ａを通してＬＤ１１のリード線１１ａをＬＤドライバ基板２４に直接接続できるので、リード線１１ａの長さを極力短くすることができる。これにより、最近の走査型レーザ顕微鏡において、１画素中でレーザ光を複数の波長に切換えながら蛍光検出を行なうような場合に、ＬＤ１１からのレーザ光のスイッチングを数十ＭＨｚから数百ＭＨｚの高速で行なうようなものにも、問題なく適用することができる。
【００８９】
（変形例１）
次に、第１実施の形態の変形例１を説明する。
【００９０】
図３（ａ）（ｂ）は、変形例１の概略構成を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視方向の断面図である。なお、図３（ａ）（ｂ）は、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００９１】
この場合、第１実施の形態と異なる部分は、外装１０、第１の放熱板２１および第２の放熱板２５が円筒形状でなく、四角形状であることと、外装１０の内周面に形成される第３の放熱板１０ａは、板状の突片からなっていることである。
【００９２】
一方、ＬＤ１１を冷却するためのペルチェ２０の放熱側の熱伝導経路については、第１実施の形態とほぼ同じである。
【００９３】
このように外装１０、第１の放熱板２１および第２の放熱板２５は、ＬＤ光軸１００に対して同心円の円筒形状である必要はなく、ＬＤ光軸１００に垂直な断面上でＬＤ光軸１００に対して点対称な形状となっていれば、断面形状が四角形でも熱変形による反り等の形状もＬＤ光軸１００に垂直な断面上ではＬＤ光軸１００に対して点対称となるので、同様な効果を期待できる。
【００９４】
例えば、外装１０、第１の放熱板２１、第２の放熱板２５が完全に円筒形状であった場合には、光軸方向の温度勾配による各取り付面でのそりの形状は、その中心がＬＤ光軸１００にほぼ一致した球状に近い形状となるが、四角形の場合は、ＬＤ光軸１００を軸とした四角錐に近い形状となるだけで、各取り付け面を傾ける力は発生しない。
【００９５】
断面が長方形でも四角錐を長手方向にだけ拡大したような形状となるだけで前記と同様であり、断面が６角形、８角形などの多角形の場合も同様である。そり形状の光軸と交わる点での接線に相当する部分が反りの変形発生後の新たな取付け面に相当すると考えれば、光軸の傾きは起きない為、アライメントエラーは発生せず、ファイバ出射のパワーの変動は生じない。
【００９６】
このようにすれば、組立て上、加工上もしくはその他の理由で、外装１０、第１の放熱板２１、第２の放熱板２５の円筒形状の形成が不可能なような場合においても、第１の実施の形態と同様の効果が期待できるとともに、設計上の自由度が増し、安価にして小型に構成できる。（変形例２）
次に、第１実施の形態の変形例２を説明する。
【００９７】
図４（ａ）（ｂ）は、変形例２の概略構成を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視方向の断面図である。なお、図４（ａ）（ｂ）は、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００９８】
この場合、第１の実施の形態と異なる部分は、第３の放熱板１０ａに代えて、新たな第３の放熱板３１を設けたことである。
【００９９】
第３の放熱板３１は、外装１０内部のＬＤ光軸１００を挟んで対向する位置に２個配置されている。これら第３の放熱板３１は、一方の端部をＬＤ光軸１００と直交する方向に折り曲げられ、このこの折り曲げ部３１ａに、第１の放熱板２１がナット２２ａを有するネジ２２により固定されている。
【０１００】
また、第３の放熱板３１は、他方の端部をビス３２により外装１０に固定されている。
【０１０１】
このようにしても、ＬＤ１１の冷却時には、第３の放熱板３１にも、第１の放熱板２１よりネジ２２を介してわずかであるが、ペルチェ２０からの放熱が伝導する。この場合、第３の放熱板３１は、ＬＤ光軸１００に垂直な断面上で完全に点対称形状であることが好ましいが、ここでの第３の放熱板３１のように熱伝導経路上、ペルチェ２０から近い部分はＬＤ光軸１００に垂直な断面上で点対称形状とし、ペルチェ２０から遠い部分は非対称としても、熱変形によるアライメントエラーの発生を最小限にすることができ、ファイバ出射のレーザパワーが安定化を図ることができる。
【０１０２】
このようにしても、組立て上、加工上、もしくはその他の理由で、第３の放熱板１０ａをＬＤ光軸１００に垂直な断面上で完全に点対称形状にすることが不可能な場合においても、第１の実施の形態と同様の効果が期待できるとともに、設計的な自由度が増し、安価にして小型に構成できる。
【０１０３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【０１０４】
図５は、第２の実施の形態の概略構成の側断面図を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【０１０５】
この場合、ペルチェ２０の開口２０ａおよびこの開口２０ａに連通する第１の放熱板２１の孔部２１ｂのそれぞれの径を大きく形成している。そして、これら開口２０ａおよび孔部２１ｂにＬＤ保持枠１５に保持されたＬＤ１１全体を挿入させて配置し、ＬＤ１１のリード線１１ａのＬＤドライバ基板２４までの長さをさらに短くするようにしている。
【０１０６】
こうすると、例えば、ＬＤ１１を冷却する場合、ペルチェ２０がＬＤ１１のほぼ周囲に配置されるので、本来冷却したいＬＤ１１に対してペルチェ２０の冷却面のほうが図示右側になってしまう。このことは、ペルチェ２０の放熱面とＬＤ１１が近くなるので、ペルチェ２０の冷却部と放熱部の熱的な分離が少し難しくなる。しかし、ペルチェ２０の放熱面および第１の放熱板２１とＬＤ保持枠１５との間に十分な空気層を確保するようにして断熱すれば、実用上十分な冷却効果を期待することができる。
【０１０７】
従って、このようにすれば、ペルチェ２０と第１の放熱板２１は、ＬＤ１１とＬＤドライバ基板２４との間に配置され、これらペルチェ２０と第１の放熱板２１をＬＤドライバ基板２４にさらに近付けることが可能になり、ＬＤ１１のリード線１１ａを第１の放熱板２１の孔部２１ｂを通させるだけでＬＤドライバ基板２４に接続できるので、ＬＤ１１のリード線１１ａの長さをさらに短くすることができ、ＬＤ１１のさらなる高速スイッチングが容易になる。
【０１０８】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【０１０９】
図６（ａ）（ｂ）は、第３の実施の形態の概略構成を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視方向の断面図である。なお、図６（ａ）（ｂ）は、図１と同一部分には、同符号を付している。
【０１１０】
この場合、同図（ｂ）に示すようにペルチェ２０として円筒状のものを使用し、第１の放熱板２１をペルチェ２０の外周面を密着可能にした内周面を有する円筒状に形成している。つまり、ここでのペルチェ２０は、円筒状をしていて、その内面面が冷却面（放熱面）、外周面を放熱面（冷却面）に形成している。
【０１１１】
そして、ペルチェ２０の内面をＬＤ保持枠１５の外周面に密着させて、ＬＤ１１、コリメートレンズ１２を冷却、加熱している。
【０１１２】
こうすれば、上述した実施の形態のようにペルチェ２０を第１の放熱板２１を介してＬＤ保持枠１５側に押し付ける必要がなく、ペルチェ２０の外周の放熱面を第１の放熱板２１の内周面に密着させることで、第１の放熱板２１を介して外気に放熱可能にするとともに、第１の放熱板２１にねじ固定された外装１０に放熱可能になる。なお、図示３２は、ＬＤドライバ基板２４を外部衝撃から守るためのカバーである。
【０１１３】
従って、このようにすれば、ペルチェ２０を円筒状に形成して、その内面面で冷却、加温できるようにしたので、ＬＤ１１とコリメートレンズ１２を同時に冷却、加温することができる。これにより、ＬＤ１１の光軸方向の温度勾配がより少なくなり、熱変形による反りなどを減らすことができるので、アライメントエラーが減り、ファイバカップリングした場合でもカップリング効率が変化することがなく、ファイバ出射のレーザパワーが安定化を図ることができる。
【０１１４】
（変形例）
次に、第３実施の形態の変形例を説明する。
【０１１５】
図７は、第３実施の形態で用いられたペルチェ２０の変形例を示している。この場合、第３実施の形態では、ペルチェ２０として筒状のものを用いたが、この変形例では、平面状のペルチェ２０を複数（図示例では８個）用意し、これら平面状のペルチェ２０をＬＤ保持枠１５の外周面と円筒状の第１の放熱板２１の内周面との間の空間に円周方向に沿って並べるようにしている。
【０１１６】
それぞれのペルチェ２０は、ＬＤ保持枠１５の外周面に密着している面が冷却面（放熱面）で、第１の放熱板２１の内周面に密着している面が放熱面（冷却面）となっている。また、それぞれのペルチェ２０は、同じタイミングで冷却、加温作用を行なうように制御される。
【０１１７】
なお、各ペルチェ２０の間の隙間には、熱導電性の弾性部材３３が介挿されている。
【０１１８】
従って、このようにしても、第３の実施の形態と同様の作用、効果を期待できる。また、複数のペルチェ２０をＬＤ光軸１００に垂直な断面上でＬＤ光軸１００に対して点対称な配置できるので、ＬＤ１１とコリメートレンズ１２の光軸がずれることがなく、ファイバカップリングした場合でもカップリング効率が変化することがなく、ファイバ出射のレーザパワーを安定化することができる。さらに、ペルチェ２０として汎用性の高い安価な平面状のものを使用できるので、ペルチェ２０の製造が容易となり、価格的にも安価にできる。
【０１１９】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４実施の形態を説明する。
【０１２０】
図８（ａ）（ｂ）は、第４実施の形態の概略構成を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ矢視方向の断面図である。なお、図８（ａ）（ｂ）は、図１と同一部分には、同符号を付している。
【０１２１】
この場合、ＬＤドライバ基板２４は、その板面上のＬＤ光軸１００に点対称な位置に複数（図示例では４個）開口部２４ａを形成している。そして、これら開口部２４ａを貫通するように平面状のペルチェ２０が配置されている。
【０１２２】
これらペルチェ２０は、ＬＤ保持枠１５と密着している面が冷却面（放熱面）で、第１の放熱板２１と密着している面が放熱面（冷却面）となっている。また、それぞれのペルチェ２０は、同じタイミングで冷却、加温作用を行なうように制御される。
【０１２３】
ここで、ＬＤ１１を冷却する場合は、各ペルチェ２０のＬＤ保持枠１５と密着している面が冷却面となり、ＬＤ保持枠１５を介してＬＤ１１、コリメートレンズ１２を冷却するとともに、ペルチェ２０の放熱面側から第１の放熱板２１、第２の放熱板２５を介して外気と外装１０側に放熱している。
【０１２４】
従って、このようにすれば、ＬＤドライバ基板２４上のＬＤ光軸１００に点対称な位置に形成された複数の開口部２４ａに、ペルチェ２０を貫通して配置するようにしたので、ペルチェ２０の厚さ寸法、第１の放熱板２１の厚さ寸法に関係なく、ＬＤ１１とＬＤドライバ基板２４のＬＤ光軸１００方向の配置を決めることができ、これによりＬＤ１１のリード線１１ａをさらに短く設定することができ、ＬＤ１１をさらに高速にスイッチングできることになる。また、ペルチェ２０として、汎用性の高い安価な平面状のペルチェを使用することもできるので、価格的にも安価にできる。
【０１２５】
なお、上述した実施の形態では、筒状のＬＤ保持枠１５の中空部にＬＤ１１とコリメートレンズ１２を保持し、ＬＤ保持枠１５を介してペルチェ２０により冷却または加温するようにしたが、ＬＤ保持枠１５を介さずにペルチェ２０によりＬＤ１１とコリメートレンズ１２を冷却または加温する場合も考えられる。
【０１２６】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【０１２７】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【０１２８】
上述した実施の形態には、以下の発明も含まれる。
【０１２９】
（１）レーザ光源と、
前記レーザ光源から発振したレーザ光をコリメート光に変換するコリメートレンズと、
前記レーザ光の光軸付近に開口部を有し、且つ前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温する温度調整素子と、を具備し、
前記温度調整素子を前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で該レーザ光の光軸に対して点対称な形状としたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【０１３０】
（２）  レーザ光源と、
前記レーザ光源から発振したレーザ光をコリメート光に変換するコリメートレンズと、
前記レーザ光源およびコリメートレンズを冷却または加温する複数の温度調整素子と、を具備し、
前記複数の温度調整素子を前記レーザ光の光軸に垂直な断面上で該レーザ光の光軸に対して点対称となるように配置したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【０１３１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ファイバ出射のレーザパワーの安定化を図ることができ、しかも高速スイッチングが可能で安価な半導体レーザ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザ装置の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に用いられる断熱枠のフランジ部の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態の変形例１の概略構成を示す図。
【図４】第２の実施の形態の変形例２の概略構成を示す図。
【図５】本発明の半導体レーザ装置の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図６】本発明の半導体レーザ装置の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図７】第３の実施の形態の変形例の概略構成を示す図。
【図８】本発明の半導体レーザ装置の第４の実施の形態の概略構成を示す図。
【図９】従来の半導体レーザ装置の一例の概略構成を示す図。
【図１０】従来の半導体レーザ装置の他の例の概略構成を示す図。
【図１１】従来の半導体レーザ装置の他の例の概略構成を示す図。
【図１２】従来の半導体レーザ装置の他の例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１０…外装
１０ａ…第３の放熱板
１１…ＬＤ
１１ａ…リード線
１２…コリメートレンズ
１３…カップリングレンズ
１４…ファイバ
１５…ＬＤ保持枠
１５ａ、１５ｂ…段部
１５ｃ…フランジ部
１６…押え部材
１７…断熱枠
１７ａ．１７ｂ…フランジ部
１７ｃ…取付面
１７ｄ…凸部
１７ｅ…ネジ穴
１８．１９…ビス
２０…ペルチェ
２０ａ…開口
２１…第１の放熱板
２１ａ…底面
２１ｂ…孔部
２１ｃ…フランジ
２２…ネジ
２２ａ…ナット
２３…ＬＤドライバ保持部材
２４…ＬＤドライバ
２４ａ…開口部
２５…第２の放熱板
３１…第３の放熱板
３２…ビス
３３…弾性部材
１００…ＬＤ光軸
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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