(57)【要約】【課題】簡易かつ小型化可能な回路構成で、一つ以上の半導体レーザダイオードが断線しても継続発光を実現して、信頼性の高い半導体レーザ装置を得る。【解決手段】半導体レーザ励起固体レーザ装置の半導体レーザ装置には、直列接続された複数の半導体レーザダイオードが設けられている。この複数の半導体レーザダイオードに対して、それら半導体レーザダイオードよりも立ち上がり電圧が高いバイパスダイオードが、一又は二以上の半導体レーザダイオードごとに並列に接続されている。さらに、半導体レーザダイオードの一方の端子の極性と、この端子に接続されるバイパスダイオードの端子の極性とは同一であり、かつ、半導体レーザダイオードの他方の端子の極性と、この端子に接続されるバイパスダイオードの端子の極性とが同一である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザダイオードが複数個搭載された半導体レーザ装置であって、
直列接続された前記複数の半導体レーザダイオードの全体又は一部に対して、前記半導体レーザダイオードよりも立ち上がり電圧が高いバイパスダイオードを、一又は二以上の前記半導体レーザダイオードごとに並列に接続するとともに、
この接続において、前記半導体レーザダイオードの一方の端子の極性と、この端子に接続される前記バイパスダイオードの端子の極性とが同一となり、かつ、前記半導体レーザダイオードの他方の端子の極性と、この端子に接続される前記バイパスダイオードの端子の極性とが同一となるように接続された
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザダイオードが、内部に冷却剤を有するヒートシンクに固定された
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】
前記冷却剤を前記ヒートシンクへ供給するマニフォールドを有した
ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記バイパスダイオードが、このバイパスダイオードを冷却するための第一の冷却部材に固定された
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記第一の冷却部材が、内部に冷却剤を有する冷却板からなる
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】
前記バイパスダイオードが、このバイパスダイオードに並列に接続された半導体レーザダイオードが固定されている前記ヒートシンクに固定された
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記バイパスダイオードが、このバイパスダイオードのｐ側が接するように、前記ヒートシンクに固定され、
前記バイパスダイオードのｎ側に、ｎ電極が設けられ、
このｎ電極が、他の素子のｐ電極と接続された
ことを特徴とする請求項１〜３，６のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
第一の絶縁部材を介して、前記ヒートシンクにｎ電極が設けられ、
前記ヒートシンクが、ｐ電極部材を有し、
このｐ電極部材が、前記第一の絶縁部材及び前記ｎ電極を貫通するように設けられ、
前記ｐ電極部材と前記ｎ電極との間に第二の絶縁部材を設けた
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記第一の絶縁部材に代えて前記バイパスダイオードを設け、
前記ｐ電極部材が、前記バイパスダイオード及び前記ｎ電極を貫通するように設けられ、
前記ｐ電極部材と前記ｎ電極との間、及び、前記ｐ電極部材と前記バイパスダイオードとの間に、前記第二の絶縁部材を設けた
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１０】
前記ヒートシンクから前記ｐ電極部材の頂部までの高さと同じ高さに頂部が位置するように、前記ｎ電極に延長部材を設けた
ことを特徴とする請求項８又は９記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記バイパスダイオードが、前記マニフォールドに固定された
ことを特徴とする請求項１〜３，８のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記請求項１〜１１のうちいずれかに記載の半導体レーザ装置を搭載した
ことを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列接続された複数の半導体レーザダイオードを有する半導体レーザ装置、及び、この半導体レーザ装置を備えた半導体レーザ励起固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
企業等で行われる生産管理（例えば、在庫管理、工程管理、品質管理等）においては、製品や部品、パッケージ等に文字や図形，記号等を付する作業、いわゆるマーキングが行われることが多い。
このマーキングは、例えば、印刷，インクジェット，スタンプ，シール，彫刻，打刻，エッジング，超音波，レーザなど様々な手法で行われており、中でもレーザ光を利用したレーザマーキングは、非接触，微細・精巧，マーキングが消えない，ドライプロセス，高速，自動化・省力化が容易，フレキシブルなど多くの特長を有していることから、近年、注目を集めている。
【０００３】
このレーザマーキングは、ガスレーザであるＣＯ２レーザや、固体レーザであるＹＡＧ（ヤグ）レーザなどを用いたレーザマーカを使用して行われる。
それらのうち、ＹＡＧレーザには、励起方式として、放電管を用いたランプ励起ＹＡＧレーザや、半導体を用いた半導体励起ＹＡＧレーザなどがある。
ここで、半導体励起は、ランプ励起に比べて、電気エネルギーから光エネルギーへの変換効率が約３０％〜４０％と高く、かつ、その発光スペクトル幅は約３ｍｍ程度と非常に短いため、ＹＡＧ結晶の吸収スペクトルに合致させることにより、極めて高効率が得られる。さらに、指向性も良く、集光しやすい。
【０００４】
ところで、ＹＡＧレーザは、ルビーレーザやガラスレーザとともに、固体レーザに属するが、特に半導体を励起光源とする固体レーザ（ＬＤ励起固体レーザ）は、高出力，高効率，高ビーム品質，小型・高安定・長寿命といった特長を有している。
このため、最近では、上記の生産管理におけるマーキングだけでなく、電子部品などのレーザ加工（トリミングやマーキング装置などの微細加工や薄膜創製等）や、理化学研究（分光分析）、車体の溶接をはじめとして、医療，航空，バイオ，生活，工学などのあらゆる分野で利用されている。
特に、１つの装置内に百個以上のＬＤを用いてキロワットにいたるレーザ出力を放出するＬＤ励起固体レーザ装置も開発されている。
【０００５】
このＬＤ励起固体レーザには、主として、ロッド型，ファイバー型，薄ディスク型などがある。
これらのうち、ロッド型は、図１５に示すように、レーザアレイ１１０からの励起光によりレーザロッド１２０からレーザ光が励起され、リアミラー１３０と出力ミラー１４０との間を往復しながら、出力ミラー１４０から射出される。
【０００６】
このような構成のうち、レーザアレイ１１０は、数十から数百の光をレーザロッド１２０に照射するために、複数個の半導体レーザダイオードを有している。
この半導体レーザダイオードは、ランプに比べ１０倍以上寿命が長く、連続して１０，０００時間程度使用できるといわれている。
【０００７】
しかしながら、この時間は平均的なもので、個々の半導体レーザダイオードでは数千時間程度で出力が低下するものも混在しており、初期的な半導体レーザダイオードの選別でそれらを完全に認識、取り除くことは困難である。
劣化して光を出さない半導体レーザダイオードは、正常な半導体レーザダイオードに比べ約２倍の発熱源となり、周囲や自らを焼損し、最終的に断線に至ることもある。
【０００８】
また、半導体レーザダイオードは、部品や製造上のバラツキ、人的な製造不具合だけでなく、装置に実装された状態においても、静電気や電源からの電気的なサージ，戻り光，埃やガス，結露などの外乱や外部環境によっても寿命が著しく短くなるだけでなく、やはり異常な発熱により焼損、断線することがある。
【０００９】
しかも、半導体レーザ装置における複数個の半導体レーザダイオードは、それぞれ直列に接続されているため、例えば、一つの半導体レーザダイオードが故障等によって断線した場合は、他の半導体レーザダイオードに電流が流れなくなる。
つまり、数十から数百ある半導体レーザダイオードのうち、たった一個の半導体レーザダイオードが故障・断線しただけで、他の大多数の半導体レーザダイオードからは光が発生されず、これによりＬＤ励起固体レーザ装置１００からのレーザ光の射出が停止してしまうという事態が発生していた。
【００１０】
そこで、複数の半導体レーザダイオードのうち一個以上が故障して断線した場合でも、引き続き他の正常な半導体レーザダイオードを発光可能とする技術が、種々提案されている。
たとえば、直列接続された複数の発光体を有する回路において、各発光体に対し並列に一又は二以上のツェナーダイオードを接続した構成としたものがある（例えば、特許文献１参照、第一の従来技術。）。
【００１１】
また、他の例としては、複数の半導体レーザダイオードの各光出力を監視するモニタ回路と、このモニタ回路からの検出信号にもとづいて、光出力の低下を判断する比較回路と、その光出力が低下すると、半導体レーザダイオードではなくバイパス回路へ電流を流すバイパス制御回路とを有するものがある（例えば、特許文献２参照、第二の従来技術。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭６０−０８８４９９号公報（第２−８頁、第１−５図）
【特許文献２】
特開平１０−２８４７８９号公報（第２−３頁、第１図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第一の従来技術においては、バイパスデバイスとしてツェナーダイオードの逆方向電圧特性（降伏特性）を利用していたことから、このツェナーダイオードの制御上、問題が生じていた。
一般に、レーザダイオードを用いたレーザ加工装置においては、レーザ出力が定格になるまでの立ち上がり時間が早いことが要求され、また任意の波形でレーザ出力を変調する用途も非常に多いことから、レーザ光をモニタしながらレーザダイオードの電流をフィードバック制御する方式が採られている。
【００１４】
このようなフィードバック系においては、レーザダイオードを含む回路の応答時定数の設定が非常に重要であるが、ダイオードとツェナーダイオードとでは、電流−電圧特性が大きく異なるために、もともとダイオードのみで設定した時定数が、その回路の一部のダイオードが断線し、そこに並列に接続されたツェナーダイオードに電流が流れはじめた場合、回路の時定数が大きく変化して、立ち上がり時間が著しく遅くなったり、波形が鈍ったり、逆にオーバーシュートする可能性があった。
このような時定数の変化にともなう各現象は、一部のダイオードが断線しても継続発光を可能とする半導体レーザ装置においては、断線後復帰までの時間の遅れやレーザ光の出力強度の変動などを招くことから、改善すべき課題とされていた。
【００１５】
また、第一の従来技術においては、電球や蛍光灯が発光体として用いられていたため、ツェナーダイオードに逆方向電圧を加えたときの降伏特性を利用することはできたものの、半導体レーザダイオードが発光体とされる場合は、そのツェナーダイオードの降伏特性を十分に利用できないという問題が生じていた。
【００１６】
たとえば、発光体が電球や蛍光灯の場合は、これら発光体を発光させるための電圧は通常数十〜百数十［Ｖ］，電流は数百［ｍＡ］〜数［Ａ］である。
これに対し、ツェナーダイオードは、通常、５［Ｖ］以上の電圧を加えることで駆動させるものであり、かつ、一般的な定格電流は数百［ｍＡ］〜数［Ａ］とされている。
このことから、電球や蛍光灯が発光体として用いられた場合に、バイパスデバイスとしてツェナーダイオードを用いることは、その定格範囲内の利用であるため、十分に降伏特性を活かすことができた。
【００１７】
ところが、発光体が半導体レーザダイオードの場合は、この半導体レーザダイオードを発光させるための電圧が通常１〜３［Ｖ］，電流が百［Ａ］前後である。
これに対し、ツェナーダイオードは、低電圧（おおむね５［Ｖ］以下）の範囲内では、通常、低電流領域で安定した電圧を得ることが困難である。
このため、レーザダイオードが発光体として用いられた場合に、バイパスデバイスとしてツェナーダイオードを用いることは、このツェナーダイオードに印加される電圧が低いために、安定した降伏特性が得られないという問題が生じていた。
【００１８】
また、第二の従来技術においては、バイパス回路の他に、モニタ回路や比較回路なども備えていることから、各回路の占有スペースを確保しなければならないという問題が生じていた。
特に、近年、半導体レーザ装置やＬＤ励起固体レーザ装置は、機能性や携帯性を高めるために、小型化がすすめられている。このため、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線しても継続発光を可能とする回路についても、簡易かつ小型な回路構成とすることが求められていた。
【００１９】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、一部の半導体レーザダイオードの断線時における立ち上がり時間の遅延や波形のなまり等を抑制できるとともに、低電圧下では有効とされないツェナーダイオードの降伏特性の利用を回避でき、かつ簡易・小型化可能な回路構成により、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の継続発光を実現可能とする半導体レーザ装置及び半導体レーザ励起固体レーザ装置の提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項１記載の半導体レーザ装置は、半導体レーザダイオードが複数個搭載された半導体レーザ装置であって、直列接続された複数の半導体レーザダイオードの全体又は一部に対して、半導体レーザダイオードよりも立ち上がり電圧が高いバイパスダイオードを、一又は二以上の半導体レーザダイオードごとに並列に接続するとともに、この接続において、半導体レーザダイオードの一方の端子の極性と、この端子に接続されるバイパスダイオードの端子の極性とが同一となり、かつ、半導体レーザダイオードの他方の端子の極性と、この端子に接続されるバイパスダイオードの端子の極性とが同一となるように接続された構成としてある。
【００２１】
半導体レーザ装置をこのような構成とすると、直列接続された複数の半導体レーザダイオードに並列にバイパスダイオードが接続されるため、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線しても、この故障・断線した半導体レーザダイオードに並列接続されたバイパスダイオードに電流が流れるため、故障・断線していない他の半導体レーザダイオードに電流を流し続けることができる。
したがって、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の半導体レーザ装置又は半導体レーザ励起固体レーザ装置の継続発光を実現できる。
【００２２】
さらに、バイパスデバイスが、ツェナーダイオードの降伏特性を利用したものではなく、通常のダイオードに順方向電圧をかけた場合の電流−電圧特性を利用したものであるため、半導体レーザ装置の有する複数の半導体レーザダイオードのうちの一部が断線して、これに並列接続されたバイパスダイオードに電流が流れ始めた場合の回路の時定数の変化を非常に小さくできる。
したがって、仮に一部の半導体レーザダイオードが断線したときでも、立ち上がり時間の遅延や波形のなまり等を抑制でき、ひいては、その断線時から復帰までの時間の遅れやレーザ光の出力強度の変動などを改善できる。
【００２３】
それに、バイパスデバイスとして利用されるダイオードがツェナーダイオードではなく通常のダイオードであり、この通常のダイオードには逆方向電圧ではなく順方向電圧が印加されるため、本発明は、低電圧下でも有効な通常のダイオードにおける順方向電圧特性を用いた構成としてある。
したがって、低電圧下では有効とされない（低電圧下では安定した特性を得るのが困難な）ツェナーダイオードの降伏特性を利用せずとも、低電圧下でも有効な通常のダイオードの順方向電圧の立ち上がり電圧特性を利用して、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の半導体レーザ装置又は半導体レーザ励起固体レーザ装置の継続発光を実現できる。
【００２４】
特に、バイパスダイオードは、半導体レーザダイオードの立ち上がり電圧よりも高い立ち上がり電圧を有している。
したがって、正常時は、バイパスダイオードにほとんど電流が流れることなく、半導体レーザダイオードにのみ必要な電流が流れて励起光の射出を可能とし、一旦故障・断線が発生すると、こんどはバイパスダイオードに電流が流れて、故障・断線していない他の半導体レーザダイオードに電流を供給することができる。
これにより、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の半導体レーザ装置又は半導体レーザ励起固体レーザ装置の継続発光を実現できる。
【００２５】
加えて、バイパスデバイスとして用いられるデバイスはダイオードのみであることから、簡易かつ小型化可能な回路構成により、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の半導体レーザ装置又は半導体レーザ励起固体レーザ装置の継続発光を実現可能とする。
【００２６】
また、請求項２記載の半導体レーザ装置は、半導体レーザダイオードが、内部に冷却剤を有するヒートシンクに固定された構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすれば、半導体レーザダイオードから発生した熱を、ヒートシンクにより吸収できる。このため、その発生した熱による装置の損失を抑えることができる。
【００２７】
また、請求項３記載の半導体レーザ装置は、冷却剤をヒートシンクへ供給するマニフォールドを有した構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすると、ヒートシンクは、マニフォールドから冷却剤を受けることができるため、この冷却剤によって、半導体レーザダイオードから発生した熱を吸収できる。したがって、その発熱による各素子の破損を回避できる。
【００２８】
また、請求項４記載の半導体レーザ装置は、バイパスダイオードが、このバイパスダイオードを冷却するための第一の冷却部材に固定された構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすれば、バイパスダイオードから発生した熱が、第一の冷却部材によって吸収されるため、その発生熱による各ダイオード等の破損を抑制できる。
【００２９】
また、請求項５記載の半導体レーザ装置は、第一の冷却部材が、内部に冷却剤を有する冷却板からなる構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすると、第一の冷却部材である冷却板は、その冷却剤によって、バイパスダイオードから発生した熱を吸収できる。したがって、そのバイパスダイオードからの発熱にもとづく各素子の焼損を防止できる。
【００３０】
また、請求項６記載の半導体レーザ装置は、バイパスダイオードが、このバイパスダイオードに並列接続された半導体レーザダイオードが固定されているヒートシンクに固定された構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすれば、ヒートシンクは、半導体レーザダイオードから発生した熱だけでなく、バイパスダイオードから発生した熱をも吸収できる。このため、各ダイオードからの発熱によるそれらダイオード等の性能低下を阻止できる。
【００３１】
さらに、半導体レーザダイオードからの発生熱と、バイパスダイオードからの発生熱との双方をそのヒートシンクで吸収可能とするため、バイパスダイオード専用の熱吸収部材を設ける必要がなくなる。したがって、占有スペースの減少やコスト低減が可能となる。
【００３２】
また、請求項７記載の半導体レーザ装置は、バイパスダイオードが、このバイパスダイオードのｐ側が接するように、ヒートシンクに固定され、バイパスダイオードのｎ側に、ｎ電極が設けられ、このｎ電極が、他の素子のｐ電極と接続された構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすると、ヒートシンク，バイパスダイオード，ｎ電極がそれぞれ直接接触して接続されるため、これらの間の配線が不要となる。
【００３３】
さらに、バイパスダイオードとｎ電極とがヒートシンクの同一面上の一箇所に重ねて形成されるため、それらバイパスダイオードとｎ電極とをそれぞれ別個にヒートシンク上に設けた場合に比べて、ヒートシンクの上面面積を小さくできる。これによっても、半導体レーザ装置の小型化が可能となる。
【００３４】
また、請求項８記載の半導体レーザ装置は、第一の絶縁部材を介して、ヒートシンクにｎ電極が設けられ、ヒートシンクが、ｐ電極部材を有し、このｐ電極部材が、第一の絶縁部材及びｎ電極を貫通するように設けられ、ｐ電極部材とｎ電極との間に第二の絶縁部材を設けた構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすると、ｐ電極部材とｎ電極とをそれぞれ別個にヒートシンク上に設けた場合に比べて、そのヒートシンク上の面積を小さくできる。このため、半導体レーザ装置の小型化が可能となる。
【００３５】
また、請求項９記載の半導体レーザ装置は、第一の絶縁部材に代えてバイパスダイオードを設け、ｐ電極部材が、バイパスダイオード及びｎ電極を貫通するように設けられ、ｐ電極部材とｎ電極との間、及び、ｐ電極部材とバイパスダイオードとの間に、第二の絶縁部材を設けた構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすると、ｐ電極部材，ｎ電極，バイパスダイオードをそれぞれ別個に設けた場合に比べて、半導体レーザ装置全体を小型化できる。
【００３６】
また、請求項１０記載の半導体レーザ装置は、ヒートシンクからｐ電極部材の頂部までの高さと同じ高さに頂部が位置するように、ｎ電極に延長部材を設けた構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすれば、ｐ電極部材やｎ電極への配線が容易となる。
【００３７】
また、請求項１１記載の半導体レーザ装置は、バイパスダイオードが、マニフォールドに固定された構成としてある。
半導体レーザ装置をこのような構成とすれば、マニフォールドは、内部に冷却剤を有していることから、バイパスダイオードから発生した熱を吸収できる。このため、そのバイパスダイオードからの発熱による半導体レーザ装置内の温度上昇を抑えて、各素子の破損を防止できる。
【００３８】
また、請求項１２記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、請求項１〜１１のうちいずれかに記載の半導体レーザ装置を搭載した構成としてある。
半導体レーザ励起固体レーザ装置をこのような構成とすると、半導体レーザ装置の半導体レーザダイオードには並列にバイパスダイオードが接続されるため、一以上の半導体レーザダイオードが断線・故障しても、この断線等した半導体レーザダイオードに並列に接続されたバイパスダイオードに電流が流れるため、断線等していない他の半導体レーザダイオードに電流を供給できる。
したがって、一つ以上の半導体レーザダイオードが断線・故障した場合の半導体レーザ励起固体レーザ装置の継続発光を実現できる。
【００３９】
さらに、バイパスデバイスが、ツェナーダイオードの降伏特性を利用したものではなく、通常のダイオードに順方向電圧を加えた場合の電流−電圧特性を利用したものであるため、一部の半導体レーザダイオードの断線時における立ち上がり時間の遅延や波形のなまり等を抑制できるとともに、低電圧下では有効とされないツェナーダイオードの降伏特性の利用を回避できる。
【００４０】
加えて、直列接続された複数の半導体レーザダイオードに並列接続されるバイパスデバイスが、バイパスダイオードのみであるため、簡易かつ小型化可能な回路構成で、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の半導体レーザ励起固体レーザ装置の継続発光を実現できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体レーザ装置及び半導体レーザ励起固体レーザ装置の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
まず、本発明の実施形態にかかる半導体レーザ装置の全体構成について、図１，図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態の半導体レーザ装置の構成を示す外観模式図であり、図２は、図１に示す半導体レーザ装置のＡ−Ａ方向の断面図である。
【００４２】
半導体レーザ装置１は、複数のレーザ光ＬＢを発光するための発光素子Ｄ（以下、単に「素子」という。）が複数設けられている。
各素子は、図１又は図２に示すように、レーザダイオード１０と、ヒートシンク２０と、ｎ電極３０と、絶縁部材４０とを有している。さらに、半導体レーザ装置１は、マニフォールド５０と、バイパスダイオード６０と、冷却板７０とを有している。
【００４３】
レーザダイオード（半導体レーザダイオード、ＬＤ）１０は、例えば、ＧａＡｓ基板とするＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰなどの混晶、さらにＮｄ：ＹＡＧの励起であれば８０８ｎｍ近傍のレーザ光を発生するものなどを用いることができる。勿論、他の半導体結晶や波長のものであっても構わない。
さらに、このレーザダイオード１０は、例えば、素子の長さ１ｃｍのものを用いることができる。
【００４４】
各レーザダイオード１０は、それぞれヒートシンク２０上に固定されており、遅相軸方向（あるいは、進相軸方向）に直線的に配置されている。
なお、本実施形態においては、複数のレーザダイオード１０が遅相軸方向に直線的に配置された場合について述べることとし、複数のレーザダイオード１０が進相軸方向に直線的に配置された場合については、第七実施形態及び第八実施形態において述べることとする。
【００４５】
また、各レーザダイオード１０は、アノード側（ａｎｏｄｅ：陽極（＋極）、ｐ型半導体側（ｐ側）の端子）がヒートシンク２０のｐ電極部材２１に接続され、さらに、カソード側（ｃａｔｈｏｄｅ：陰極（−極）、ｎ型半導体側（ｎ側）の端子）がｎ電極３０に接続されている。なお、「端子」には、配線が接続される端子の他、電気的に接続されている接触面を含む。
そして、各ヒートシンク２０のｐ電極部材２１と、それらヒートシンク２０を有する各素子の一方の隣に位置した素子のｎ電極３０とがそれぞれ接続されることにより、各レーザダイオード１０は、すべて直列に接続されることになる。
【００４６】
さらに、各レーザダイオード１０には、その後方に設けられたバイパスダイオード６０が、並列に接続されている。
このバイパスダイオード６０の並列接続については、後記の「レーザダイオードに対するバイパスダイオードの接続例」において述べる。
【００４７】
ヒートシンク２０は、レーザダイオード１０と同数設けられており、このヒートシンク２０に固定されたレーザダイオード１０からの発生熱を吸収する。この熱の吸収を可能とするために、このヒートシンク２０の内部には、マニフォールド５０から供給されてきた冷却給水（ＨＳ冷却給水Ｃ１）が流れている。
また、各ヒートシンク２０は、一体のマニフォールド５０上に配置され固定され得る。
【００４８】
このヒートシンク２０は、一般に、導電率の高い金属材料（例えば、銅など）で形成されており、このヒートシンク２０自体がｐ電極として機能している。そして、ヒートシンク２０のいずれか任意の部分にねじ切りを施すと、この施した部分が配線接続部分として機能する。
なお、本実施形態においては、説明の便宜上、ヒートシンク２０の表面に電極として形成された部分（配線のためにねじ切り等された部分を含む）をｐ電極部材２１とする。
【００４９】
ｐ電極であるヒートシンク２０は、レーザダイオード１０のアノード側と電気的に接続されている。
また、ヒートシンク２０（ｐ電極部材２１）は、バイパスダイオード６０のアノード側とも接続されている。さらに、ヒートシンク２０（ｐ電極部材２１）は、このヒートシンク２０（ｐ電極部材２１）を有する素子に対して一方の隣に位置する素子のｎ電極３０とも接続されている。
【００５０】
なお、ｐ電極部材２１は、図２においては、ｎ電極３０から離間した位置に設けられているが、ｎ電極３０から離間した位置に限るものではなく、図３に示すように、ｐ電極部材２１がｎ電極３０を貫通する位置に設けることもできる。
ただし、ｐ電極部材２１とｎ電極３０とが、電気的につながらないように、それらｐ電極部材２１とｎ電極３０との間には、絶縁部材４０が設けられている。
このような構造とすれば、ヒートシンク２０の上面の面積を小さくできる。
【００５１】
ｎ電極３０は、絶縁部材４０を介して、ヒートシンク２０に固定されている。
このｎ電極３０は、レーザダイオード１０のカソード側と接続されている。また、ｎ電極３０は、バイパスダイオード６０のカソード側とも接続されている。さらに、ｎ電極３０は、このｎ電極３０を有する素子からみて隣に位置する素子のｐ電極部材２１とも接続されている。
なお、たとえば、素子Ｄ１の一方の隣に素子Ｄ２が、他方の隣に素子Ｄ３がそれぞれ配置されている場合において、素子Ｄ１のｎ電極３０と素子Ｄ２のｐ電極部材２１が接続されているときは、素子Ｄ１のｐ電極部材２１は、素子Ｄ３のｎ電極３０と接続される。
【００５２】
また、ｎ電極３０には、図３に示すように、延長部材３１を付設することができる。
この延長部材３１は、ヒートシンク２０から延長部材３１の上方端部（頂部）までの高さが、ヒートシンク２０からｐ電極部材２１の上方端部（頂部）までの高さと同じになるような形状で形成されている。
これにより、半導体レーザ装置１を製造する際の配線工程において、ｐ電極部材２１への配線とｎ電極３０への配線を、それぞれ容易に行うことができる。
【００５３】
絶縁部材４０は、ｎ電極３０とヒートシンク２０とを電気的に絶縁するための部材である（第一の絶縁部材）。
この絶縁部材４０は、例えば、セラミックや絶縁性樹脂等によって形成できる。
なお、ｐ電極部材２１がｎ電極３０を貫通するように設けられたときは、それらｐ電極部材２１とｎ電極３０との間に、これらｐ電極部材２１とｎ電極３０とを電気的に絶縁するための絶縁部材４０（第二の絶縁部材）が設けられる。
【００５４】
また、バイパスダイオード６０が、このバイパスダイオード６０のｐ側が接するように、ヒートシンク２０に固定されており、そのバイパスダイオード６０のｎ側にｎ電極３０が設けられており、ｐ電極部材２１がそれらバイパスダイオード６０とｎ電極３０との双方を貫通するように設けられたときは、それらｐ電極部材２１とバイパスダイオード６０との間やｐ電極部材２１とｎ電極３０との間に、それらｐ電極部材２１とバイパスダイオード６０との間やｐ電極部材２１とｎ電極３０との間を電気的に絶縁するための絶縁部材４０（第二の絶縁部材）が設けられる。
【００５５】
マニフォールド５０は、ヒートシンク２０へ供給される冷却水（ヒートシンク供給用冷却水、ＨＳ冷却給水Ｃ１）やヒートシンク２０からの冷却排水（ヒートシンク冷却排水、ＨＳ冷却排水Ｃ２）を流すための管（冷却水管）が設けられている。
この冷却水管には、マニフォールド５０全体を通してＨＳ冷却給水Ｃ１を通す冷却給水主管５１と、マニフォールド５０全体を通してＨＳ冷却排水Ｃ２を通す冷却排水主管５２と、冷却給水主管５１から分岐して各ヒートシンク２０に繋げられ、それら各ヒートシンク２０へＨＳ冷却給水Ｃ１を供給する給水分流管５３と、各ヒートシンク２０からのＨＳ冷却排水Ｃ２を冷却排水主管５２へ送る排水流導管５４とを有している。
【００５６】
なお、これら冷却給水主管５１や冷却排水主管５２等は、図２等においては、マニフォールドの中央に設けられているが、マニフォールドの中央に限るものではなく、例えば、マニフォールド内の任意の位置に設けることもできる。
また、冷却給水主管５１や冷却排水主管５２の断面形状は、図２等においては、円形に形成されているが、円形に限るものではなく、例えば、四角形や楕円形など任意の形状でよい。
【００５７】
このような構造を有するマニフォールド５０を設けてヒートシンク２０へＨＳ冷却給水Ｃ１を供給することにより、ヒートシンク２０は、レーザダイオード１０で発生した熱を吸収することができる。このため、温度上昇による素子の破損を防止できる。
なお、本実施形態においては、冷却剤として、ＨＳ冷却給水Ｃ１，ＨＳ冷却排水Ｃ２又はＢＤ冷却水Ｃ３を用いているが、これら各冷却水に限るものではなく、たとえば、空冷のための送風，水以外の液体や流動体（たとえば、不凍液やアルコール）などを冷却剤として用いることもできる。
【００５８】
このマニフォールド５０は、例えば、セラミックやプラスチックに代表される絶縁材料で形成される。
なお、マニフォールド５０は、図１等においては、ヒートシンク２０の下方に設けてあるが、ヒートシンク２０の下方に限るものではなく、例えば、側方や上方に設けてもよい。
【００５９】
バイパスダイオード６０は、直列接続された一又は二以上のレーザダイオード１０に対して並列に接続されるダイオードである。
この並列接続が行われる場合、バイパスダイオード６０のアノード側（ｐ側の端子）は、並列接続されるレーザダイオード１０のアノード側に接続され、バイパスダイオード６０のカソード側（ｎ側の端子）は、並列接続されるレーザダイオード１０のカソード側に接続される。
【００６０】
このような接続とすれば、半導体レーザ装置や半導体レーザ励起固体レーザ装置で一部のレーザダイオードが焼損・断線した場合に、レーザダイオード１０に代えてバイパスダイオード６０に電流を流すことができる。これにより、断線していない他のレーザダイオード１０に電流を流すことができ、継続発光が可能となる。また、バイパスダイオード６０に印加される電圧が順方向電圧であるため、降伏特性を利用したツェナーダイオードをバイパスデバイスとした場合に比べて、レーザダイオードの断線時における回路の時定数の変化を小さくでき、これにより、立ち上がり時間の遅延や波形の鈍化などを抑制できる。
なお、このバイパスダイオード６０の並列接続については、後記の「レーザダイオードに対するバイパスダイオードの接続例」において述べる。
【００６１】
また、バイパスダイオード６０は、冷却板７０に固定されている。冷却板７０の内部には、冷却水（ＢＤ冷却水Ｃ３）が流れている。
このため、バイパスダイオード６０で発生した熱は、冷却板７０に吸収される。したがって、温度上昇による素子の破損を防止できる。
【００６２】
このバイパスダイオード６０は、立ち上がり電圧が、レーザダイオード１０の立ち上がり電圧よりも高いものが用いられる。
このため、半導体レーザ装置１においては、通常、レーザダイオード１０に電流が流れて、バイパスダイオード６０には電流がほとんど流れない。ところが、レーザダイオード１０の一つが故障等により断線状態となると、この故障・断線したレーザダイオード１０に並列接続されたバイパスダイオード６０に電流が流れはじめる。したがって、その故障・断線したレーザダイオード１０以外のレーザダイオードにも引き続き電流が流れるため、半導体レーザ装置１は、継続してレーザ光を発生し続けることができる。
【００６３】
なお、バイパスダイオード６０は、レーザダイオード１０と同様にＧａＡｓ基板上の結晶のものを用いることもでき、また、サファイアやＳｉＣ等を基板とするものを用いることもできる。
また、バイパスダイオード６０は、順方向電圧が印加された場合に図５に示すような電流−電圧特性を示すダイオードであれば、どのような種類のダイオードであってもよい。
【００６４】
さらに、図４，図６，図７においては、バイパスダイオード６０がすべてのレーザダイオード１０に対して並列に接続されているが、すべてのレーザダイオード１０に限るものではなく、複数のレーザダイオード１０のうち一部のレーザダイオード１０に対して並列にバイパスダイオード６０を接続してもよい。
ただし、バイパスダイオード６０が並列接続されていないレーザダイオード１０は、断線の可能性が非常に少ないものか、あるいは断線後の対策が他に施されているものであることが望ましい。
【００６５】
冷却板（第一の冷却部材）７０は、この冷却板７０に固定されているバイパスダイオード６０から熱を吸収するために、内部に冷却水流管７１が設けられている。この冷却水流管７１には、冷却剤としての冷却水（バイパスダイオード冷却水、ＢＤ冷却水Ｃ３）が流れている。
この冷却板７０は、銅，ステンレスなどの熱伝導性に優れた金属材料によって形成できる。ただし、この冷却板７０が、導電率の高い材料で形成されている場合は、バイパスダイオード６０との間に絶縁膜（図示せず）を設ける必要がある。
【００６６】
なお、図１においては、素子（レーザダイオード１０，ヒートシンク２０，ｎ電極３０，絶縁部材４０）やバイパスダイオード６０が６個ずつ設けられているが、６個ずつに限るものではなく、例えば、５個ずつ以下であっても、また、７個ずつ以上であってもよい。
【００６７】
次に、レーザダイオードに対するバイパスダイオードの接続例について、図４〜図７を参照して説明する。
図４，図６，図７は、半導体レーザ装置におけるレーザダイオード及びバイパスダイオードの接続例をそれぞれ示す電子回路図であり、図５は、レーザダイオード及びバイパスダイオードのそれぞれの電圧−電流特性を示す特性グラフである。
【００６８】
半導体レーザ装置１におけるレーザダイオード１０とバイパスダイオード６０との接続は、例えば、図４に示すように、各レーザダイオード１０に対してそれぞれバイパスダイオード６０を並列に接続した構成（一つのレーザダイオード１０に対して一つのバイパスダイオード６０が並列接続された構成）とすることができる。
この場合、各バイパスダイオード６０のアノード側は、並列接続されるレーザダイオード１０のアノード側に接続され、各バイパスダイオード６０のカソード側は、並列接続されるレーザダイオード１０のカソード側に接続される。
【００６９】
このように並列接続されるバイパスダイオード６０の立ち上がり電圧特性は、図５に示すように、レーザダイオード１０の立ち上がり電圧よりも高くなっている。
このため、互いに並列に接続されたバイパスダイオード６０とレーザダイオード１０との両端に電圧を印加すると、立ち上がり電圧の低いレーザダイオード１０には電流が流れるものの、立ち上がり電圧の高いバイパスダイオード６０にはほとんど電流が流れない。
これにより、正常状態においては、レーザダイオード１０は、本来の機能であるレーザ発光を行うことができ、その後、レーザダイオード１０の故障・断線が発生したときは、このレーザダイオード１０に並列に接続されたバイパスダイオード６０に電流が流れるため、他のレーザダイオード１０には、引き続き所定値を示す電流が流れ続けて、間断なくレーザ光を発光し続けることができる。
【００７０】
したがって、レーザダイオード１０よりも立ち上がり電圧の高いバイパスダイオード６０をレーザダイオード１０に並列に接続することで、複数あるレーザダイオード１０のうちの一つのレーザダイオード１０が故障・断線しても、半導体レーザ装置全体が停止することなく、他のレーザダイオード１０によりレーザ発光を行い続けることができる。
【００７１】
なお、図４においては、バイパスダイオード６０をレーザダイオード１０ごとに並列に接続した構成としているが、レーザダイオード１０ごとに接続する構成に限るものではなく、例えば、直列に接続された二以上のレーザダイオード１０に対してバイパスダイオード６０を並列に接続するようにすることもできる。
【００７２】
具体的には、例えば、図６に示すように、複数あるレーザダイオード１０のうち、直列に接続された二つのレーザダイオード１０を一つのグループとして全体に複数のグループを構成し、各グループごとにバイパスダイオード６０を並列に接続するといった構成にすることができる。
このような回路構成においても、一つのレーザダイオード１０が故障・断線したとしても、この故障・断線したレーザダイオード１０の属するグループ以外のグループに属するレーザダイオード１０には所定値を示す電流が流れ続けるため、半導体レーザ装置としては、レーザ発光を行い続けることができる。
【００７３】
なお、図６に示す半導体レーザ装置内の回路図においては、一つのグループに属するレーザダイオード１０の数を二つとしてあるが、二つに限るものではなく、たとえば、三つ以上とすることもできる。
また、図６においては、各グループに属するレーザダイオードの数を二つずつとしてあるが、二つずつに限るものではなく、各グループでレーザダイオードの数が異なっていてもよい。
【００７４】
さらに、他の例としては、例えば、図７に示すように、半導体レーザ装置に設けられたレーザダイオード１０のすべてを一つのグループとし、この一つのグループに対して一つのバイパスダイオード６０を並列に接続することもできる。
ただし、この場合は、一つのレーザダイオード１０が故障・断線すると、他のレーザダイオードには電流が流れないため、半導体レーザ装置としては、レーザ発光が行われない。
【００７５】
［第二実施形態］
次に、本発明の半導体レーザ装置の第二の実施形態について、図８を参照して説明する。
同図は、本実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す外観模式図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、ヒートシンク，マニフォールド及び冷却水管の構造が相違する。すなわち、第一実施形態では、マニフォールドに冷却水管を設けていたのに対し、本実施形態では、ヒートシンク内に冷却水管を設けてマニフォールドを省略可能とした点が相違する。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図８において、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７６】
図８に示すように、半導体レーザ装置１は、複数のレーザ光ＬＢを発光するための複数の素子を有しており、各素子は、レーザダイオード１０と、ヒートシンク２０と、ｎ電極３０と、絶縁部材４０とを有している。さらに、半導体レーザ装置１は、バイパスダイオード６０と、冷却板７０とを有している。
【００７７】
ここで、ヒートシンク２０は、レーザダイオード１０と同数設けられており、このヒートシンク２０に固定されたレーザダイオード１０から発生した熱を吸収する。この熱吸収を可能とするために、このヒートシンク２０の内部には、冷却給水Ｃ１を流すための冷却水導管５５が設けられている。
この冷却水導管５５は、ヒートシンク２０の内部で、レーザダイオード１０の遅相軸方向に対し並行して形成されており、冷却水Ｃ４を流している。
【００７８】
このような構造を有するヒートシンク２０を設けることにより、レーザダイオード１０で発生した熱を冷却水Ｃ４により吸収することができる。このため、温度上昇による素子の破損を防止できる。
また、マニフォールドを省略できるため、半導体レーザ装置の小型化が可能となる。
【００７９】
なお、図８においては、ｐ電極が省略されており、ヒートシンク２０がそのｐ電極として機能している。
このため、ヒートシンク２０は、レーザダイオード１０のアノード側と電気的に接続されている。また、ヒートシンク２０は、バイパスダイオード６０のアノード側とも接続されている。さらに、ヒートシンク２０は、このヒートシンク２０の有する素子に対して一方の隣に位置する素子のｎ電極３０とも接続されている。
これにより、ヒートシンク２０の上面の面積を小さくできる。
【００８０】
［第三実施形態］
次に、本発明の半導体レーザ装置の第三の実施形態について、図９を参照して説明する。
同図は、本実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す外観模式図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、バイパスダイオードの設置位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、バイパスダイオードが、素子とは離隔した位置に設置されていたのに対し、本実施形態では、バイパスダイオードがマニフォールドに固定された点で相違する。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図９において、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
図９に示すように、半導体レーザ装置１は、複数のレーザ光ＬＢを発光するための複数の素子を有しており、各素子は、レーザダイオード１０と、ヒートシンク２０と、ｎ電極３０と、絶縁部材４０とを有している。さらに、半導体レーザ装置１は、マニフォールド５０と、バイパスダイオード６０とを有している。
【００８２】
ここで、バイパスダイオード６０は、マニフォールド５０に固定されている。これにより、バイパスダイオード６０から発生した熱をマニフォールド５０で吸収することができる。したがって、このような構成においても、熱による素子の破損を防止できる。
また、バイパスダイオード６０から発生した熱がマニフォールド５０で吸収されるため、図２に示す冷却板７０が不要となる。これにより、半導体レーザ装置１の小型化が可能となる。さらに、冷却板７０の内部に流れていた冷却水Ｃ３も不要となるため、コスト削減が可能となる。
【００８３】
［第四実施形態］
次に、本発明の半導体レーザ装置の第四の実施形態について、図１０を参照して説明する。
同図は、本実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す外観模式図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、バイパスダイオードの設置位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、バイパスダイオードが、素子とは離隔した位置に設置されていたのに対し、本実施形態では、バイパスダイオードがヒートシンク上に固定された点で相違する。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１０において、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
図１０に示すように、半導体レーザ装置１は、複数のレーザ光ＬＢを発光するための複数の素子を有しており、各素子は、レーザダイオード１０と、ヒートシンク２０と、ｎ電極３０と、絶縁部材４０とを有している。さらに、半導体レーザ装置１は、マニフォールド５０と、バイパスダイオード６０とを有している。
【００８５】
ここで、バイパスダイオード６０は、ヒートシンク２０に固定されている。
これにより、バイパスダイオード６０から発生した熱をヒートシンク２０で吸収することができる。したがって、このような構成においても、熱による素子の破損を防止できる。
また、バイパスダイオード６０から発生した熱がヒートシンク２０で吸収されるため、図２に示す冷却板７０が不要となる。これにより、半導体レーザ装置１の小型化が可能となる。さらに、冷却板７０の内部に流れていた冷却水Ｃ３も不要となるため、コスト削減が可能となる。
加えて、ｎ電極３０とバイパスダイオード６０とを接続する配線を短くでき、さらに、ヒートシンク２０とバイパスダイオード６０とを接続する配線を省略できるため、さらなるコスト削減が可能となる。
【００８６】
［第五実施形態］
次に、本発明の半導体レーザ装置の第五の実施形態について、図１１を参照して説明する。
同図は、本実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す外観模式図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、バイパスダイオードの設置位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、バイパスダイオードが、素子とは離隔した位置に設置されていたのに対し、本実施形態では、バイパスダイオードを絶縁部材に代えて設けた点で相違する。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１１において、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８７】
図１１に示すように、半導体レーザ装置１は、複数のレーザ光ＬＢを発光するための複数の素子を有しており、各素子は、レーザダイオード１０と、ヒートシンク２０と、ｎ電極３０とを有している。さらに、半導体レーザ装置１は、マニフォールド５０と、バイパスダイオード６０とを有している。
【００８８】
ここで、バイパスダイオード６０は、ｎ電極３０とヒートシンク２０との間に、これらｎ電極３０とヒートシンク２０とを離隔するように設けられている。すなわち、バイパスダイオード６０は、図２に示す絶縁部材４０に代えて設けられる。
このような構成により、ｎ電極３０とヒートシンク２０とは電気的に絶縁された状態を維持できる。
【００８９】
バイパスダイオード６０は、そのアノード側（ｐ側）がヒートシンク２０に直接接続されており固定されている。また、バイパスダイオード６０のカソード側（ｎ側）にはｎ電極３０が形成されており、そこから隣の素子のｐ電極へ接続がなされる構造となっている。
このような構造によれば、バイパスダイオード６０から発生した熱をヒートシンク２０で吸収することができる。したがって、このような構造においても、熱による素子の破損を防止できる。
【００９０】
それに、バイパスダイオード６０から発生した熱がヒートシンク２０で吸収されることから、図２に示す冷却板７０が不要となる。これにより、半導体レーザ装置１の小型化が可能となる。さらに、冷却板７０の内部に流れていた冷却水Ｃ３も不要となるため、コスト削減が可能となる。
【００９１】
加えて、ｎ電極３０とバイパスダイオード６０とを接続する配線や、ヒートシンク２０とバイパスダイオード６０とを接続する配線を省略できるため、さらなるコスト削減が可能となる。
そして、絶縁部材も省略可能なため、これによってもコストを削減できる。
【００９２】
［第六実施形態］
次に、本発明の半導体レーザ装置の第六の実施形態について、図１２を参照して説明する。
同図は、本実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す外観模式図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、バイパスダイオードの設置位置やマニフォールドの有無が相違する。すなわち、第一実施形態では、バイパスダイオードが、素子とは離隔した位置に設置されており、かつマニフォールドを有していたのに対し、本実施形態では、バイパスダイオードを絶縁部材に代えて設けており、かつ、マニフォールドを省略した点で相違する。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１２において、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９３】
図１２に示すように、半導体レーザ装置１は、複数のレーザ光ＬＢを発光するための複数の素子を有しており、各素子は、レーザダイオード１０と、ヒートシンク２０と、ｎ電極３０と、絶縁部材４０とを有している。さらに、半導体レーザ装置１は、バイパスダイオード６０を有している。
【００９４】
ここで、ヒートシンク２０は、レーザダイオード１０と同数設けられており、このヒートシンク２０に固定されたレーザダイオード１０から発生した熱を吸収する。この熱吸収を可能とするために、このヒートシンク２０の内部には、冷却給水Ｃ１を流すための冷却水導管５５が設けられている。
この冷却水導管５５は、ヒートシンク２０の内部で、レーザダイオード１０の遅相軸方向に対し並行して形成されており、冷却水Ｃ４を流している。
【００９５】
このような構造を有するヒートシンク２０を設けることにより、レーザダイオード１０で発生した熱を冷却水Ｃ４により吸収することができる。このため、温度上昇による素子の破損を防止できる。
また、マニフォールドを省略できるため、半導体レーザ装置の小型化が可能となる。
【００９６】
なお、図１２においては、ｐ電極が省略されており、ヒートシンク２０がそのｐ電極として機能している。
このため、ヒートシンク２０は、レーザダイオード１０のアノード側と電気的に接続されている。また、ヒートシンク２０は、バイパスダイオード６０のアノード側とも接続されている。さらに、ヒートシンク２０は、このヒートシンク２０の有する素子に対して一方の隣に位置する素子のｎ電極３０とも接続されている。これにより、ヒートシンク２０の小型化を図ることができる。
【００９７】
バイパスダイオード６０は、ヒートシンク２０の一つの面（上面であっても、また側面であってもよい）に固定されている。これにより、バイパスダイオード６０で発生した熱がヒートシンク２０で吸収される。
また、バイパスダイオード６０のアノード側（ｐ側）がヒートシンク２０に接しており、電気的に接続されている。
【００９８】
それに、バイパスダイオード６０から発生した熱がヒートシンク２０で吸収されることから、図２等に示す冷却板７０が不要となる。これにより、半導体レーザ装置１の小型化が可能となる。
さらに、冷却板７０の内部に流れていた冷却水Ｃ３も不要となるため、コスト削減が図れる。
【００９９】
なお、バイパスダイオード６０は、図１３に示すように、ｎ電極３０とヒートシンク２０との間に、これらｎ電極３０とヒートシンク２０とを離隔するように設けることもできる。すなわち、バイパスダイオード６０は、図１２に示す絶縁部材４０に代えて設けられる。
このような構成により、ｎ電極３０とヒートシンク２０とは電気的に絶縁された状態を維持できる。
【０１００】
それに、ｎ電極３０とバイパスダイオード６０とを接続する配線や、ヒートシンク２０とバイパスダイオード６０とを接続する配線を省略・短縮できるため、さらなるコスト削減が可能となる。
そして、絶縁部材も省略可能なため、これによってもコストを削減できる。
【０１０１】
［第七実施形態］
次に、本発明の半導体レーザ装置の第七の実施形態について、図１４，図１５を参照して説明する。
図１４は、複数個のレーザダイオードが進相軸方向に直線的に配置された半導体レーザ装置の構成を示す外観模式図であり、図１５は、図１４の半導体レーザ装置に設けられた半導体レーザダイオードのうちの二つの半導体レーザダイオードの断面を示す断面概略図である。
【０１０２】
本実施形態は、第一実施形態と比較して、各半導体レーザダイオードの配置方向が相違する。すなわち、第一実施形態では、各半導体レーザダイオードが遅相軸方向に配置されたのに対し、本実施形態では、各半導体レーザダイオードが進相軸方向に配置された点で相違する。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１４，図１５において、図１，図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１０３】
図１４又は図１５に示すように、半導体レーザ装置１は、複数の素子を有しており、各素子は、レーザダイオード１０と、ヒートシンク２０と、ｎ電極３０と、絶縁部材４０とを有している。さらに、半導体レーザ装置１は、マニフォールド５０と、バイパスダイオード６０と、冷却板７０とを有している。
【０１０４】
各レーザダイオード１０は、それぞれヒートシンク２０上に固定されており、進相軸方向に直線的に配置されている。
また、各レーザダイオード１０は、アノード側（ｐ側）がヒートシンク２０に接続され、さらに、カソード側（ｎ側）がｎ電極３０に接続されている。
【０１０５】
そして、各ヒートシンク２０と、このヒートシンク２０を有する各素子の一定方向の隣に位置した素子のｎ電極３０とがそれぞれ接続されることにより、各レーザダイオード１０は、すべて直列に接続されることになる。
さらに、各レーザダイオード１０には、その後方に設けられたバイパスダイオード６０が、並列に接続されている。
【０１０６】
ヒートシンク２０は、レーザダイオード１０と同数設けられており、このヒートシンク２０に固定されたレーザダイオード１０からの発生熱を吸収する。
この熱の吸収を可能とするために、このヒートシンク２０の内部には、冷却給水Ｃ５を流すための冷却給水主管５６と、冷却排水Ｃ６を流すための冷却排水主管５７とが設けられている。
なお、これら冷却給水主管５６及び冷却排水主管５７は、ヒートシンク２０の他、ｎ電極３０や絶縁部材４０を貫通するように設けられている。
【０１０７】
このような構造を有することにより、ヒートシンク２０は、レーザダイオード１０で発生した熱を吸収することができる。このため、温度上昇による素子の焼損を防止できる。
なお、本実施形態においては、冷却剤として、ＨＳ冷却給水Ｃ１，ＨＳ冷却排水Ｃ２又はＢＤ冷却水Ｃ３を用いているが、これら各冷却水に限るものではなく、たとえば、空冷のための送風，水以外の液体や流動体などを冷却剤として用いることもできる。
【０１０８】
ｎ電極３０は、絶縁部材４０を介して、ヒートシンク２０に固定されている。このｎ電極３０は、レーザダイオード１０のカソード側と接続されている。また、ｎ電極３０は、バイパスダイオード６０のカソード側とも接続されている。
さらに、ｎ電極３０は、このｎ電極３０の有する素子に対して隣に位置する素子のヒートシンク２０（ｐ電極部材２１）とも接続されている。
【０１０９】
なお、たとえば、素子Ｄ１の一方の隣に素子Ｄ２が、他方の隣に素子Ｄ３がそれぞれ配置されている場合において、素子Ｄ１のｎ電極３０と素子Ｄ２のヒートシンク２０（ｐ電極部材２１）が接続されているときは、素子Ｄ１のヒートシンク２０（ｐ電極部材２１）は、素子Ｄ３のｎ電極３０と接続される。
また、ｎ電極３０は、図１４においては、隣の素子のヒートシンク２０とは離間した位置に設置されているが、例えば、図１５に示すように、隣の素子のヒートシンク２０と直接接触するように設置することもできる。これにより、ｎ電極３０は、ｐ電極部材２１を兼ねたヒートシンク２０との間で配線によらずに電気的に接続される。
【０１１０】
絶縁部材４０は、ｎ電極３０とヒートシンク２０とを電気的に絶縁するための部材である。
マニフォールド５０は、各ヒートシンク２０が固定されている。
【０１１１】
バイパスダイオード６０は、直列接続された一又は二以上のレーザダイオード１０に対して並列に接続されるダイオードである。
この並列接続が行われる場合、バイパスダイオード６０のアノード側（ｐ側）は、並列接続されるレーザダイオード１０のアノード側に接続され、バイパスダイオード６０のカソード側（ｎ側）は、並列接続されるレーザダイオード１０のカソード側に接続される。
【０１１２】
また、バイパスダイオード６０は、冷却板７０に固定されている。冷却板７０の内部には、冷却水（ＢＤ冷却水Ｃ３）が流れている。
このため、バイパスダイオード６０で発生した熱は、冷却板７０に吸収される。したがって、温度上昇による素子の破損を防止できる。
【０１１３】
このバイパスダイオード６０は、立ち上がり電圧が、レーザダイオード１０の立ち上がり電圧よりも高いものが用いられる。
このため、半導体レーザ装置１においては、通常、レーザダイオード１０に電流が流れて、バイパスダイオード６０には電流がほとんど流れない。ところが、レーザダイオード１０の一つが故障等により断線状態となると、この故障・断線したレーザダイオード１０に並列接続されたバイパスダイオード６０に電流が流れはじめる。したがって、その故障・断線したレーザダイオード１０以外のレーザダイオードにも引き続き電流が流れるため、半導体レーザ装置１は、継続してレーザ光を発生し続けることができる。
【０１１４】
冷却板（第一の冷却部材）７０は、この冷却板７０に固定されているバイパスダイオード６０から熱を吸収するために、内部に冷却水流管７１が設けられている。この冷却水流管７１には、冷却剤としての冷却水（バイパスダイオード冷却水、ＢＤ冷却水Ｃ３）が流れている。
【０１１５】
なお、図１４においては、素子（レーザダイオード１０，ヒートシンク２０，ｎ電極３０，絶縁部材４０）やバイパスダイオード６０が６個ずつ設けられているが、６個ずつに限るものではなく、例えば、５個ずつ以下であっても、また、７個ずつ以上であってもよい。
【０１１６】
［第八実施形態］
次に、本発明の半導体レーザ装置の第八の実施形態について、図１６を参照して説明する。
同図は、進相軸方向に配置された複数個のレーザダイオードのうちの二個のレーザダイオード１０についての断面を示す断面模式図である。
【０１１７】
本実施形態は、第一実施形態と比較して、各レーザダイオードの配置方向とバイパスダイオードの設置位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、各レーザダイオードが遅相軸方向に配置されており、バイパスダイオードがヒートシンクとは離間した位置に設置されたのに対し、本実施形態では、各レーザダイオードが進相軸方向に配置されており、バイパスダイオードがヒートシンク上に設置され点で相違する。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１６において、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１１８】
図１６に示すように、半導体レーザ装置１は、複数のレーザ光ＬＢを発光するための複数の素子を有しており、各素子は、レーザダイオード１０と、ヒートシンク２０と、ｎ電極３０と、絶縁部材４０とを有している。さらに、半導体レーザ装置１は、バイパスダイオード６０を有している。
【０１１９】
ここで、バイパスダイオード６０は、ヒートシンク２０上に形成され、固定されている。これにより、バイパスダイオード６０のアノード側（ｐ側）は、ヒートシンク２０に直接接続される。
さらに、バイパスダイオード６０は、そのカソード側（ｎ側）が、ｎ電極３０と接続されている。
【０１２０】
このように、バイパスダイオード６０をヒートシンク２０上に固定することにより、このバイパスダイオード６０で発生した熱をヒートシンク２０で吸収できる。したがって、その発生熱によるバイパスダイオード６０の焼損を防止できる。
さらに、バイパスダイオード６０がヒートシンク２０上に設けられるため、図１４に示す冷却板７０を省略できる。したがって、半導体レーザ装置１の小型化が可能となり、かつコストを削減できる。
【０１２１】
なお、バイパスダイオード６０は、図１７に示すように、ｎ電極３０とヒートシンク２０との間に、これらｎ電極３０とヒートシンク２０とを離隔するように設けることもできる。すなわち、バイパスダイオード６０は、図１５に示す絶縁部材４０に代えて設けられる。
このような構成により、ｎ電極３０とヒートシンク２０とは電気的に絶縁された状態を維持できる。
【０１２２】
それに、ｎ電極３０とバイパスダイオード６０とを接続する配線や、ヒートシンク２０とバイパスダイオード６０とを接続する配線を省略・短縮できるため、さらなるコスト削減が可能となる。
そして、絶縁部材も省略可能なため、これによってもコストを削減できる。
【０１２３】
上記各実施形態の半導体レーザ装置は、半導体レーザ励起固体レーザ装置（ＬＤ励起固体レーザ装置）のＬＤアレイとして用いることができる。
したがって、その半導体レーザ励起固体レーザ装置においても、低電圧下では有効とされないツェナーダイオードの降伏特性を利用しない方法で、かつ簡易・小型化可能な回路構成により、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の継続発光を実現可能とする。
【０１２４】
なお、本発明の半導体レーザ装置又は半導体レーザ励起固体レーザ装置は、第一実施形態，第二実施形態，第三実施形態，第四実施形態，第五実施形態，第六実施形態，第七実施形態又は第八実施形態のそれぞれにおける半導体レーザ装置又は半導体レーザ励起固体レーザ装置を任意に組み合わせたものであってもよい。
【０１２５】
以上、本発明の半導体レーザ装置及び半導体レーザ励起固体レーザ装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る半導体レーザ装置及び半導体レーザ励起固体レーザ装置は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した第一実施形態では、ｎ電極や絶縁部材をヒートシンクの上面に設けた半導体レーザ装置を示したが、それらｎ電極や絶縁部材はヒートシンクの上面に限定されるものではなく、ヒートシンクの側面や下面など任意の位置に備えることもできる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、半導体レーザダイオードの一方の端子の極性と、この端子に接続されるバイパスダイオードの端子の極性とが同一であり、かつ、半導体レーザダイオードの他方の端子の極性と、この端子に接続されるバイパスダイオードの端子の極性とが同一であるため、バイパスダイオードに順方向電圧をかけたときの電流−電圧特性を利用して、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の半導体レーザ装置又は半導体レーザ励起固体レーザ装置の継続発光を実現できる。
【０１２７】
さらに、半導体レーザダイオードに並列接続されるバイパスダイオードが、その半導体レーザダイオードよりも高い立ち上がり電圧を有しているため、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線したときでも継続発光が可能となり、信頼性の高い半導体レーザ装置，半導体レーザ励起固体レーザ装置を実現できる。
【０１２８】
また、バイパスデバイスが、ツェナーダイオードの降伏特性を利用したものではなく、通常のダイオードに順方向電圧を加えたときの電流−電圧特性を利用したものであるため、半導体レーザ装置の有する複数の半導体レーザダイオードのうちの一部が断線して、これに並列接続されたバイパスダイオードに電流が流れ始めた場合の回路の時定数の変化を非常に小さくできる。
したがって、仮に一部の半導体レーザダイオードが断線したときでも、立ち上がり時間の遅延や波形のなまり等を抑制でき、ひいては、その断線時から復帰までの時間の遅れやレーザ光の出力強度の変動などを改善できる。
【０１２９】
それに、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線しても継続発光を実現するための回路として、バイパスダイオードのみ設けられるだけであるため、簡易かつ小型化した回路構成により、一つ以上の半導体レーザダイオードが故障・断線した場合の半導体レーザ装置又は半導体レーザ励起固体レーザ装置の継続発光を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す外観模式図である。
【図２】図１に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態における半導体レーザ装置の他の構成を示す外観模式図である。
【図４】半導体レーザダイオードとバイパスダイオードとの接続例を示す電気回路図である。
【図５】半導体レーザダイオードとバイパスダイオードの電圧−電流特性を示す曲線グラフである。
【図６】半導体レーザダイオードとバイパスダイオードとの他の接続例を示す電気回路図である。
【図７】半導体レーザダイオードとバイパスダイオードとのさらに他の接続例を示す電気回路図である。
【図８】本発明の第二実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す断面模式図である。
【図９】本発明の第三実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す断面模式図である。
【図１０】本発明の第四実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す断面模式図である。
【図１１】本発明の第五実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す断面模式図である。
【図１２】本発明の第六実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す断面模式図である。
【図１３】本発明の第六実施形態における半導体レーザ装置の他の構成を示す断面模式図である。
【図１４】本発明の第七実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す外観模式図である。
【図１５】図１４に示した半導体レーザ装置における二つの半導体レーザダイオードの断面を示す断面模式図である。
【図１６】本発明の第八実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す断面模式図である。
【図１７】本発明の第八実施形態における半導体レーザ装置の他の構成を示す断面模式図である。
【図１８】従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成を示す外観模式図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ装置
１０  レーザダイオード
２０  ヒートシンク
２１  ｐ電極
３０  ｎ電極
３１  延長部材
４０  絶縁部材
５０  マニフォールド
５１  冷却給水主管
５２  冷却排水主管
５３  給水分流管
５４  排水流導管
５５  冷却水導管
５６  冷却給水主管
５７  冷却排水主管
６０  バイパスダイオード
７０  冷却板
７１  冷却水流管
８０  電源
【図１】
2004253525.tif 000003
【図２】
2004253525.tif 000004
【図３】
2004253525.tif 000005
【図４】
2004253525.tif 000006
【図５】
2004253525.tif 000007
【図６】
2004253525.tif 000008
【図７】
2004253525.tif 000009
【図８】
2004253525.tif 000010
【図９】
2004253525.tif 000011
【図１０】
2004253525.tif 000012
【図１１】
2004253525.tif 000013
【図１２】
2004253525.tif 000014
【図１３】
2004253525.tif 000015
【図１４】
2004253525.tif 000016
【図１５】
2004253525.tif 000017
【図１６】
2004253525.tif 000018
【図１７】
2004253525.tif 000019
【図１８】
2004253525.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月26日(2004.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【特許文献１】
実開昭６０−０８８４９９号公報（第２−８頁、第１−５図）
【特許文献２】
特開平１０−２８４７８９号公報（第２−３頁、第１図）