(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
前記ベース部の上方に配置されるヒートシンク部と、
前記ヒートシンク部の側方に配置される複数のリード電極と、
第１主面及び第２主面を有し、前記第１主面が前記ヒートシンク部の側面に固定され、前記第２主面が、第１固定部と、前記第１固定部の側方であって前記第２主面の上半領域と下半領域にそれぞれ配置される２つの第２固定部と、を有するサブマウントと、
光出射面と、光反射面と、前記光出射面と交わる２つの側面と、前記２つの側面のうちの一方の側面の側に片寄るように形成されている光導波路領域とを有し、前記光出射面が上方を向き、且つ、正面視において、前記光導波路領域が前記第２主面の上辺の中点と下辺の中点を通る線の上またはその付近に配置されるように前記第１固定部に固定される半導体レーザ素子と、
前記２つの第２固定部のうち上方に位置する方に固定される保護素子と、
前記保護素子と前記複数のリード電極の１つとを接続するワイヤと、
を備える半導体レーザ装置。
【請求項２】
絶縁部と配線部とを有し、底面と前記底面を囲む内側面とにより規定される凹部が設けられ、前記凹部において前記配線部の一部が前記絶縁部から露出している筐体と、
第１主面及び第２主面を有し、前記第１主面が前記底面に固定され、前記第２主面が、第１固定部と、前記第１固定部の側方であって前記第２主面の前半領域と後半領域にそれぞれ配置される２つの第２固定部と、を有するサブマウントと、
光出射面と、光反射面と、前記光出射面と交わる２つの側面と、前記２つの側面のうちの一方の側面の側に片寄るように形成されている光導波路領域とを有し、前記光出射面が前方を向き、且つ、正面視において、前記光導波路領域が前記第２主面の前辺の中点と後辺の中点を通る線の上またはその付近に配置されるように前記第１固定部に固定される半導体レーザ素子と、
前記２つの第２固定部のうち前方に位置する方に固定される保護素子と、
前記保護素子と前記複数の配線部の１つとを接続するワイヤと、
を備える半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記２つの第２固定部は、前記光出射面と交わる２つの側面のうち前記光導波路領域が片寄る一方の側面の側に配置されている請求項１又は２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第２主面の２つの長辺のうち一方と前記第１固定部との距離は、前記２つの長辺のうち他方と前記第１固定部との距離よりも大きく、
前記第２固定部は前記第１固定部と前記一方の長辺との間に配置されている、
請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子と、保護素子と、半導体レーザ素子と保護素子とが固定されるサブマウントと、を備えた半導体レーザ装置が知られている（特許文献１参照）。サブマウントは、半導体レーザ素子が固定される固定部と、保護素子が固定される固定部と、を有している。サブマウント上における各固定部の位置は、半導体レーザ素子が有する光導波路領域の形成位置に応じて予め定められる。
【０００３】
通常、１つのウエハからは１種類の半導体レーザ素子を得るが、１つのウエハから光導波路領域の形成位置が異なる複数の半導体レーザ素子を得る場合もある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６５９８７６号公報
【特許文献２】特開２００９−２００３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光導波路領域が素子中心近辺に形成される半導体レーザ素子を、サブマウントの中心近辺に配置する半導体レーザ装置では、サブマウントを半導体レーザ装置の他の部材に対して位置合わせすることにより、半導体レーザ素子の光出射部を当該他の部材に対して概ね位置合わせすることができる。
【０００６】
しかしながら、半導体レーザ素子上における光導波路領域の位置が変われば、当該素子が固定されるサブマウントの配置位置を変えるなどしない限り、サブマウント上における半導体レーザ素子の固定位置が変わり、これに伴って、サブマウント上における保護素子の固定位置も変わる。半導体レーザ素子や保護素子が固定されるサブマウント上の固定部は、パターニングされた金属層等であるため、サブマウント上における半導体レーザ素子や保護素子の固定位置を変更する場合は、それに合わせた位置に固定部を有する異なる種類のサブマウントを用いることになる。
【０００７】
しかるところ、例えば特許文献２のように１つのウエハから光導波路領域の形成位置が異なる複数の半導体レーザ素子を得る場合に、当該形成位置の違いに応じてサブマウントを準備するのであれば、複数種類のサブマウントが必要となる。このようにサブマウントの種類が増えると、サブマウントの在庫管理が煩雑になる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、例えば、次の手段により解決することができる。
【０００９】
ベース部と、前記ベース部の上方に配置されるヒートシンク部と、前記ヒートシンク部の側方に配置される複数のリード電極と、第１主面及び第２主面を有し、前記第１主面が前記ヒートシンク部の側面に固定され、前記第２主面が、第１固定部と、前記第１固定部の側方であって前記第２主面の上半領域と下半領域にそれぞれ配置される２つの第２固定部と、を有するサブマウントと、光出射面と、光反射面と、前記光出射面と交わる２つの側面と、前記２つの側面のうちの一方の側面の側に片寄るように形成されている光導波路領域とを有し、前記光出射面が上方を向き、且つ、正面視において、前記光導波路領域が前記第２主面の上辺の中点と下辺の中点を通る線の上またはその付近に配置されるように前記第１固定部に固定される半導体レーザ素子と、前記２つの第２固定部のうち上方に位置する方に固定される保護素子と、前記保護素子と前記複数のリード電極の１つとを接続するワイヤと、を備える半導体レーザ装置。
【００１０】
絶縁部と配線部とを有し、底面と前記底面を囲む内側面とにより規定される凹部が設けられ、前記凹部において前記配線部の一部が前記絶縁部から露出している筐体と、第１主面及び第２主面を有し、前記第１主面が前記底面に固定され、前記第２主面が、第１固定部と、前記第１固定部の側方であって前記第２主面の前半領域と後半領域にそれぞれ配置される２つの第２固定部と、を有するサブマウントと、光出射面と、光反射面と、前記光出射面と交わる２つの側面と、前記２つの側面のうちの一方の側面の側に片寄るように形成されている光導波路領域とを有し、前記光出射面が前方を向き、且つ、正面視において、前記光導波路領域が前記第２主面の前辺の中点と後辺の中点を通る線の上またはその付近に配置されるように前記第１固定部に固定される半導体レーザ素子と、前記２つの第２固定部のうち前方に位置する方に固定される保護素子と、前記保護素子と前記複数の配線部の１つとを接続するワイヤと、を備える半導体レーザ装置。
【発明の効果】
【００１１】
上記の半導体レーザ装置によれば、固定部の形成位置が同じである一種類のサブマウントを、光導波路領域の形成位置が異なる半導体レーザ素子間で共用することができる。したがって、サブマウントの種類の増大を抑えて、在庫管理の煩雑さを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】実施形態１に係る半導体レーザ装置の模式的正面図である。
【図１Ｂ】実施形態１に係る半導体レーザ装置の模式的正面図（キャップの図示を省略）である。
【図１Ｃ】図１Ｂ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【図１Ｄ】実施形態１に係る半導体レーザ装置の模式的背面図である。
【図１Ｅ】実施形態１に係る半導体レーザ装置の模式的平面図である。
【図１Ｆ】実施形態１に係る半導体レーザ装置の模式的平面図（キャップの図示を省略）である。
【図１Ｇ】図１Ｆ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【図１Ｈ】実施形態１に係るサブマウントの模式的正面図である。
【図２Ａ】実施形態２に係る半導体レーザ装置の模式的正面図（キャップの図示を省略）である。
【図２Ｂ】図２Ａ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【図２Ｃ】実施形態２に係るサブマウントの模式的正面図である。
【図３Ａ】半導体レーザ素子とコレットの位置関係を示す模式的側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【図４Ａ】保護素子とコレットの位置関係を示す模式的側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【図５Ａ】実施形態３に係る半導体レーザ装置の模式的正面図（キャップの図示を省略）である。
【図５Ｂ】図５Ａ中の５Ｂ−５Ｂ線における模式断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａ中の５Ｃ−５Ｃ線における模式断面図である。
【図５Ｄ】図５Ａ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態１に係る半導体レーザ装置１］
図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、それぞれ、実施形態１に係る半導体レーザ装置１の模式的正面図、模式的正面図（キャップの図示を省略）、及び図１Ｂ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。図１Ｄ、図１Ｅ、図１Ｆ、及び図１Ｇは、それぞれ、半導体レーザ装置１の模式的背面図、模式的平面図、模式的平面図（キャップの図示を省略）、及び図１Ｆ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。図１Ｈは実施形態１に係るサブマウント４０の模式的正面図である。図１Ａにおいては、理解を容易にするため、キャップ８０に被覆されている各部材を、点線でもって、キャップ８０から透過させて示している。
【００１４】
図１Ａから図１Ｈに示すように、半導体レーザ装置１は、ベース部１０と、ベース部１０の上方に配置されるヒートシンク部２０と、ヒートシンク部２０の側方に配置される複数のリード電極３１、３２と、第１主面４１及び第２主面４２を有し、第１主面４１がヒートシンク部２０の側面に固定され、第２主面４２が、第１固定部４３と、第１固定部４３の側方であって第２主面４２の上半領域と下半領域にそれぞれ配置される２つの第２固定部４４ａ、４４ｂと、を有するサブマウント４０と、光出射面５１と、光反射面５２と、光出射面５１と交わる２つの側面５３、５４と、２つの側面５３、５４のうちの一方の側面の側に片寄るように形成されている光導波路領域５５とを有し、光出射面５１が上方を向き、且つ、正面視において、光導波路領域５５が第２主面４２の上辺の中点と下辺の中点を通る線Ａの上またはその付近に配置されるように第１固定部４３に固定される半導体レーザ素子５０と、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂのうち上方に位置する方に固定される保護素子６０と、保護素子６０と複数のリード電極３１、３２の１つとを接続するワイヤ７０と、を備えている。以下、詳細に説明する。
【００１５】
（ベース部１０）
ベース部１０には、半導体レーザ素子５０で発生する熱を効率的に外部に放出できるよう、熱伝導度が比較的高い材料、例えば、２０Ｗ／ｍＫ程度以上の材料を用いることが好ましい。具体的には、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏなどの金属を用いることが好ましい。
【００１６】
例えば、円形、楕円形、矩形などの多角形又はこれらに近似する形状が、ベース部１０の平面形状の一例である。より具体的には、例えば、３〜１０ｍｍ程度の直径の円形で平板状の部材をベース部１０として用いることができる。ベース部１０の厚みは、例えば、０．５〜５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１７】
（ヒートシンク部２０）
ヒートシンク部２０にはベース部１０に用いる材料と同じ材料を用いてもよいが、異なる材料を用いてもよい。例えば、ベース部１０の材料としてキャップ８０を溶接するために鉄合金を用い、ヒートシンク部２０の材料として放熱性の良好な銅又は銅合金を用いることができる。これにより、ヒートシンク部２０において半導体レーザ素子５０からの熱を効果的に放熱することができる。ヒートシンク部２０は少なくともその一部がベース部１０の上方に配置される。ベース部１０とヒートシンク部２０は、別々の部材であってもよいし、１つの部材の一部であってもよい。本実施形態では、ベース部１０とヒートシンク部２０とにより構成される部材がステムとなる。
【００１８】
（複数のリード電極３１、３２）
リード電極３１、３２は半導体レーザ素子５０を外部電源に接続するための部材である。リード電極３１、３２には導電性の材料を用いる。リード電極３１、３２は、例えば、金属からなる棒状の部材である。リード電極３１、３２は、例えば、ベース部１０に設けられた貫通孔を貫通するように配置され、ベース部１０に低融点ガラスなどで接着されている。リード電極３１、３２はヒートシンク部２０の側方に配置される。本実施形態では、図１Ｆに示すように、ヒートシンク部２０の正面側であってヒートシンク部２０から離間する位置に、リード電極３１、３２が配置されている。このような場合も「ヒートシンク部２０の側方に配置」に含まれる。
【００１９】
（サブマウント４０）
サブマウント４０には、半導体レーザ素子５０が剥落などしないよう、ベース部１０やヒートシンク部２０よりも半導体レーザ素子５０との熱膨張係数差が小さい部材を用いることが好ましい。また、サブマウント４０には、半導体レーザ素子５０で発生する熱を効率的に外部に放出できるよう、熱伝導性の高い部材が用いられることが好ましい。具体的には、ＡｌＮ、ＣｕＷ、ダイヤモンド、ＳｉＣ、セラミックスなどをサブマウント４０として用いることが好ましい。
【００２０】
サブマウント４０は第１主面４１と第２主面４２を有している。第１主面４１はヒートシンク部２０の側面にＡｕバンプ、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノ粒子、ＡｕＳｎ半田、半田ペースト材などを用いて固定することができる。サブマウント４０とヒートシンク部２０とは直接接していてもよいが、サブマウント４０とヒートシンク部２０との間には別の部材が配置されていてもよい。
【００２１】
第２主面４２は第１固定部４３と第２固定部４４ａ、４４ｂを有している。半導体レーザ素子５０は第１固定部４３に固定され、保護素子６０は２つの第２固定部４４ａ、４４ｂのいずれか一方に固定される。
【００２２】
第１固定部４３及び第２固定部４４ａ、４４ｂは、例えば金属材料を用いてなることが好ましく、特に、加熱により溶融させることで半導体レーザ素子５０等が接着される接着層を有することが好ましい。これにより、第１固定部４３及び第２固定部４４ａ、４４ｂに半導体レーザ素子５０等を確実に固定することができる。例えば、第１固定部４３あるいは第２固定部４４ａ、４４ｂがＰｔ／ＡｕＳｎ／Ａｕである場合、ＡｕＳｎは接着層の役割を果たし、ＰｔとＡｕは接着層を保護するカバー層などの役割を果たす。なお、本実施形態では、第１固定部４３あるいは第２固定部４４ａ、４４ｂは、それらの全体が接着層（例：ＡｕＳｎ）で構成されているものとする。
【００２３】
第１固定部４３は、正面視において、第２主面４２の上辺の中点と下辺の中点を通る線Ａの上に位置するよう配置されている。さらには、第１固定部４３は、半導体レーザ素子５０の光導波路領域５５が、線Ａの上またはその付近に位置するように配置される。これにより、サブマウント４０の線Ａがヒートシンク部２０の上辺の中点と下辺の中点を通る線と合うように、サブマウント４０をヒートシンク部２０に対して位置合わせすることで、半導体レーザ素子５０の光出射部（光導波路領域５５の光出射面５１側の端部）をヒートシンク部２０に対して位置合わせすることができる。このようにすれば、半導体レーザ素子５０のヒートシンク部２０に対する位置合わせが容易である。
【００２４】
そして、このような配置であれば、光導波路領域５５が一方の側面５３（光出射面５１を上面としたときの右側面。以下、「第１側面５３」という。）の側に片寄った半導体レーザ素子５０であるのか他方の側面５４（光出射面５１を上面としたときの左側面。以下、「第２側面５４」という。）の側に片寄った半導体レーザ素子５０であるのかの違いに応じてサブマウント４０の上下を逆転させることにより（つまり、第２主面４２の中心を回転軸として１８０度回転させた状態のサブマウント４０に半導体レーザ素子５０を固定することで）、光導波路領域５５を第２主面４２の上辺の中点と下辺の中点を結ぶ線Ａの上またはその付近に配置することができる。したがって、サブマウント４０は、光導波路領域５５の位置が異なる２種類の半導体レーザ素子５０間で共用することができる。
【００２５】
ここで、２種類の半導体レーザ素子とは、例えば、光出射面を上方に向けた状態で２つの半導体レーザ素子を左右に隣接して並べたときに、それぞれの半導体レーザ素子において光導波路領域が右側または左側に偏っているにもかかわらず、一方の半導体レーザ素子をその中心を基準として１８０度回転させれば、素子全体における光導波路領域の位置が他方の半導体レーザ素子と同じになるものを言う。また、２種類の半導体レーザ素子は、互いに線対称な形状であるともいえる。これにより、サブマウント４０の上下を逆転させても半導体レーザ素子の光導波路領域の位置をほぼ同じとすることができる。
【００２６】
正面視における半導体レーザ素子５０の光出射部と線Ａとの距離は５０μｍ以下であることが好ましく、また、光導波路領域５５と線Ａとが成す角度は２°以下であることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子５０の光出射部を精度良くヒートシンク部２０に対して位置合わせすることができる。なお、半導体レーザ素子５０の光出射部は、典型的には、平面視において半導体レーザ装置１の中心部に位置するように配置される。このため、正面視において半導体レーザ素子５０の光出射部がヒートシンク部２０の上辺の中点と下辺の中点を通る線と略一致するように配置すれば、自動的に、平面視において半導体レーザ素子５０の光出射部が半導体レーザ装置１の中心部に位置するように、ヒートシンク部２０を配置することが好ましい。
【００２７】
第１固定部４３は、半導体レーザ素子５０を固定するために一方向（上下方向）に長い形状を有していることが好ましい。光導波路領域５５が一方向に長い形状を有しているため、すなわち、光導波路領域５５を有する半導体レーザ素子５０が一方向に長い形状を有しているためである。
【００２８】
２つの第２固定部４４ａ、４４ｂは、第１固定部４３の側方であって第２主面４２の上半領域と下半領域にそれぞれ配置される。半導体レーザ素子５０のレーザ光が出射する側（光出射面５１側）が上であり、それと反対の側（光反射面５２側）が下である。そして、第２主面４２の上半分の領域が上半領域であり、下半分の領域が下半領域である。第２主面４２の中心とは第２主面４２の上辺の中点と下辺の中点を通る線Ａと第２主面４２の右辺の中点と左辺の中点を通る線Ｂの交点をいう。このとき、上記の線Ｂよりも上方の領域が上半領域であり、線Ｂよりも下方の領域が下半領域である。ここで正面視とは、サブマウント４０の第２主面４２を第２主面４２に対して実質的に垂直な方向から見ることをいう。
【００２９】
このような配置であれば、サブマウント４０の上下をいずれの向きにしたとしても、保護素子６０を２つの第２固定部４４ａ、４４ｂのうち上方の１つに固定することができる。したがって、半導体レーザ装置１の小型化（半導体レーザ装置１の上下方向の長さ低減）が可能であるほか、共振器長（光導波路領域５５の延伸方向の長さ）の長い高出力の半導体レーザ素子５０の実装に適した半導体レーザ装置を提供することができる。これは以下の理由による。
【００３０】
図３Ａ〜図４Ｂに示すように、半導体レーザ素子５０や保護素子６０のダイボンディングやワイヤボンディングにはコレット１００が用いられる。ダイボンディングとは半導体レーザ素子５０や保護素子６０を各固定部に配置して固定することを指し、ワイヤボンディングとは半導体レーザ素子５０や保護素子６０にワイヤ７０を接続することを指す。ダイボンディング時には、コレット１００の先端に半導体レーザ素子５０や保護素子６０を吸着してボンディング位置にまで運ぶ。また、ワイヤボンディング時には、ワイヤを吐出するワイヤボンディング用のコレット１００の先端を半導体レーザ素子５０や保護素子６０に押しつける。このため、半導体レーザ素子５０や保護素子６０の位置はこれらのボンディング時にコレット１００がベース部１０に接触しない範囲に限られる。
【００３１】
ところで、仮に第２固定部が１つのみである場合は、光導波路領域５５の位置が異なる半導体レーザ素子５０間で共用するためにサブマウント４０の上下を逆転させると、第２固定部とベース部１０との距離が大きく変化する。この場合、サブマウント４０の上下をいずれとしてもコレット１００がベース部１０に接触しないよう第２固定部をベース部１０から離す必要がある。もしくは第２固定部をサブマウント４０の中央部に配置すれば上下を逆転させてもベース部１０からの距離はほとんど変化しないが、この場合も第２固定部をベース部１０から十分に離す必要がある。いずれにせよ、第２固定部が１つのみであれば、第２固定部の上にも下にも同程度のスペースが必要となり、サブマウント４０の上下方向の長さが増大する。
【００３２】
しかるに、本実施形態の配置によれば、保護素子６０を上方の第２固定部４４ａ、４４ｂに固定することにより、サブマウント４０の上下をいずれとした場合であっても保護素子６０からベース部１０までの距離を大きく確保し、ベース部１０とコレット１００の接触を回避することができる。このため、上方の第２固定部４４ａ、４４ｂとサブマウント４０の上辺との間に不要なスペースを確保する必要がなく、サブマウント４０の上下方向の長さの増大を抑制することができる。したがって、半導体レーザ装置１の小型化（半導体レーザ装置１の上下方向の長さ低減）が可能である。
【００３３】
また、半導体レーザ素子５０は、共振器長（光導波路領域５５の延伸方向の長さ）を長くすることにより高出力化することができるが、共振器長を長くするほどサブマウント４０の上下方向の長さを増大させることとなる。しかし、本実施形態の配置によれば、上述のとおり第２固定部が１つのみの場合と比較してサブマウント４０の上下方向の長さの増大を抑制することができる。したがって、共振器長の長い半導体レーザ素子５０を実装する場合であっても、半導体レーザ装置１の大型化（半導体レーザ装置１の上下方向の長さ増大）の抑制が可能である。よって、本実施形態はこのような半導体レーザ素子５０の実装に適している。
【００３４】
第２主面４２が上下方向に長い矩形状である場合、第２主面４２の２つの長辺のうち一方４２ａと第１固定部４３との距離ｄ１は、２つの長辺のうち他方４２ｂと第１固定部４３との距離ｄ２よりも大きく、第２固定部４４ａ、４４ｂは第１固定部４３と一方の長辺４２ａとの間に配置されていることが好ましい。このようにすれば、第１固定部４３も第２固定部４４ａ、４４ｂも設けない領域を小さくすることができるため、第２主面４２を小面積化して、サブマウント４０を小型化することができる。他方の長辺と第１固定部４３との距離ｄ２は、例えば、一方の長辺４２ａと第１固定部４３との距離ｄ１の１０〜８０％程度である。また、距離ｄ２は、サブマウント４０を個片化する際に第１固定部４３を誤って切断しない程度に大きいこと、例えば３０μｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
第１固定部４３の面積は半導体レーザ素子５０の正面視における面積と同程度かそれよりも大きいことが好ましい。同様に、第２固定部４４ａ、４４ｂの面積も保護素子６０の正面視における面積と同程度かそれよりも大きいことが好ましい。通常、保護素子６０は半導体レーザ素子５０よりも小サイズであるため、第２固定部４４ａ、４４ｂの面積は第１固定部４３の面積よりも小さいことが好ましい。これにより、各素子を良好に固定できる程度に各固定部の面積を確保しながら第２主面４２を小面積化してサブマウント４０の小型化を図ることができる。典型的には、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂの合計面積は第１固定部４３の面積よりも小さい。第１固定部４３の長さ（上下方向の長さ）は、具体的には、半導体レーザ素子５０の長さ以上である。また、サブマウント４０の長さを増大させるとヒートシンク部２０の長さも増大させる必要があり、その結果、半導体レーザ装置１の長さが増大する。このため、第１固定部４３の長さは、半導体レーザ素子５０の長さに約１００μｍを加えた値以下であることが好ましい。これにより、半導体レーザ装置１の長さの増大を抑制することができる。
【００３６】
（半導体レーザ素子５０）
半導体レーザ素子５０にはＩＩＩ−Ｖ族などの化合物半導体を用いることができる。例えば、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ等の窒化物半導体からなる活性層を有する半導体レーザ素子５０を用いる。半導体レーザ素子５０は、例えば、導電性又は絶縁性の基板上に、ｎ型半導体層、活性層、及びｐ型半導体層を含む半導体積層体を有し、さらに、ｎ型半導体層と電気的に接続されたｎ電極と、ｐ型半導体層と電気的に接続されたｐ電極と、を有する。上述のとおり、本実施形態のサブマウント４０は、共振器長の長い半導体レーザ素子５０の実装に適している。共振器長が長いとは、具体的には共振器長の長さがヒートシンク部２０の長さ（上下方向の長さ）の半分以上である場合をいう。このような共振器長の長い半導体レーザ素子５０は、典型的には高出力である。
【００３７】
半導体レーザ素子５０は光出射面５１と光反射面５２とを有しており、光出射面５１が上方を向くように第１固定部４３に固定される。具体的には、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノ粒子、ＡｕＳｎ半田、半田ペースト材などの固定部材を用いて固定することができる。半導体レーザ素子５０は、半導体レーザ素子５０の半導体層側を第１固定部４３に固定してもよいし（ジャンクションダウン実装）、半導体レーザ素子５０の基板側を第１固定部４３に固定してもよい（ジャンクションアップ実装）。光導波路領域５５は、光出射面５１と光反射面５２とを繋ぐ一方向に長い領域である。半導体積層体には例えば電流狭窄及び光閉じ込めのためのリッジを形成することができ、この場合は正面視においてリッジが存在する部分を光導波路領域５５とみなす。
【００３８】
半導体レーザ素子５０は光出射面５１と交わる２つの側面５３、５４を有している。これらの側面５３、５４は、第１主面４１と第２主面４２とに対して非平行であり、典型的には略垂直である。半導体レーザ素子５０の光導波路領域５５は、これら２つの側面５３、５４のうちの一方の側面（本実施形態では第１側面５３）の側に片寄るように形成されている。すなわち、光導波路領域５５は、正面視において上辺（光出射面５１が成す辺）の中点と下辺（光反射面５２が成す辺）の中点を通る線を避けるように配置されている。ここで、正面視とは、半導体レーザ素子５０のワイヤ接続面に対して実質的に垂直な方向から見ることをいう。ワイヤ接続面とは第１固定部４３に固定する面とは反対側の面である。
【００３９】
半導体レーザ素子５０の正面視形状は例えば略矩形状である。
【００４０】
図１Ｂ、図１Ｃに示すように、半導体レーザ素子５０の光導波路領域５５が第１側面５３の側に片寄るように形成されている場合、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂは第１側面５３の側に配置されていることが好ましい。このようにすれば、光導波路領域５５が第２主面４２の上辺の中点と下辺の中点を結ぶ線Ａの上またはその付近に配置されるように第１固定部４３を配置したときに、第１固定部４３も第２固定部４４ａ、４４ｂも設けない領域を小さくすることができる。これにより、第２主面４２を小面積化してサブマウント４０の小型化を図ることができる。なお、半導体レーザ素子５０の光導波路領域５５が第２側面５４の側に片寄るように形成されている場合も同様である。すなわち、この場合は、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂは第２側面５４の側に配置されていることが好ましい。
【００４１】
半導体レーザ素子５０に接触するコレット１００の先端とベース部１０との距離、換言すると、コレット１００の先端が接触する半導体レーザ素子５０上の領域とベース部１０との距離は、コレット１００がベース部１０に当たらない距離、例えば７６０μｍ〜１．０ｍｍ程度である。したがって、例えば半導体レーザ素子５０が有する電極の中央部にコレット１００の先端が接触する場合は、当該電極の中央部とベース部１０との距離が上記の程度となる。なお、コレット１００は、通常、先端に向かって細くなる先細り形状を有する。したがって、コレット１００がベース部１０に当たるとは、コレット１００の先端から離れた比較的太い部分がベース部１０に当接することを指す。また、通常、半導体レーザ素子５０はコレット１００の先端よりもサイズが大きいため、コレット１００の接触位置を半導体レーザ素子５０の下端としない限り、半導体レーザ素子５０とベース部１０との距離はコレット１００の先端の接触位置とベース部１０との距離よりも小さくなる。半導体レーザ素子５０とベース部１０との最短距離は、例えば１００〜３００μｍである。
【００４２】
（保護素子６０）
保護素子６０は、半導体レーザ素子５０をサージ電流による電気的破壊から保護するための部材である。保護素子６０は、半導体レーザ素子５０とは逆向きで半導体レーザ素子５０に並列に接続され、半導体レーザ素子５０に逆方向に電圧がかかった場合や、順方向に過度の電圧がかかった場合に、保護素子６０に電流が流れて半導体レーザ素子５０には電流が流れないようにすることで半導体レーザ装置１が故障するのを防止する。保護素子６０には、例えばツェナーダイオードを用いることができる。ツェナーダイオードの材料としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ等が挙げられる。
【００４３】
保護素子６０は、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂのうち上方に位置する方に固定される。具体的には、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノ粒子、ＡｕＳｎ半田、半田ペースト材などの固定部材を用いて固定することができる。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂに示すよう、通常、保護素子６０は半導体レーザ素子５０よりもサイズが小さく、例えばコレット１００の先端とほぼ同程度の大きさである。したがって、保護素子６０に接触するコレット１００の先端とベース部１０との距離が、コレット１００がベース部１０に当たらない距離、例えば７６０μｍ程度以上である場合は、保護素子６０とベース部１０との距離も上記の程度となる。また、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂを離間させるためには、保護素子６０とベース部１０との距離は上記の程度よりも大きくしてよく、例えば１．０〜１．２ｍｍ程度とする。前記のとおり、保護素子６０はコレット１００の先端とほぼ同程度の大きさであるため、保護素子６０の下端とベース部１０との距離は最短でも例えば１．０ｍｍ程度である。したがって、保護素子６０は、その下端が半導体レーザ素子５０の下端よりもベース部１０から離れるよう配置される。
【００４５】
典型的には、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、保護素子６０は半導体レーザ素子５０に接続されたワイヤ７０よりも上方に配置する。
【００４６】
１つの半導体レーザ装置１において、保護素子６０は１つのみでよい。すなわち、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂの一方のみ（上方の第２固定部４４ａのみ）に保護素子６０を固定し、他方の第２固定部４４ａ、４４ｂ（下方の第２固定部４４ｂ）は未使用のままとすればよい。
【００４７】
（ワイヤ７０）
ワイヤ７０は、半導体レーザ素子５０と複数のリード電極３１、３２の少なくとも１つとを接続する。また、ワイヤ７０は保護素子６０と複数のリード電極３１、３２の少なくとも１つとを接続する。なお、図１Ｂ、図１Ｃでは、半導体レーザ素子５０の陽極と第２のリード電極３２がワイヤ７０で接続され、保護素子６０の陰極と第２のリード電極３２がワイヤ７０で接続されている。半導体レーザ素子５０の陰極と保護素子６０の陽極は共に、導電性接着剤により、サブマウント４０の第２主面４２に設けられた導電層１１０と電気的に接続されており、当該導電層１１０は第１のリード電極３１にワイヤ７０で接続されている。したがって、半導体レーザ素子５０の陰極と保護素子６０の陽極は共に第１のリード電極３１と電気的に接続されていることになる。導電層１１０とワイヤ７０とを接続する接続部は、第１固定部４３とサブマウント４０の他方の長辺（第２固定部４４ａ、４４ｂが配置されていない側の長辺）との間に位置する。なお、保護素子６０等が陽極と陰極を同一面側に有する場合は、それぞれの電極を第１のリード電極３１と第２のリード電極３２とにワイヤ７０で直接接続すればよい。
【００４８】
ワイヤ７０は金属からなる線状の部材であり、Ａｕ、Ａｇ等の材料の直径１０〜５０μｍ程度のものを用いることができる。
【００４９】
半導体レーザ素子５０と複数のリード電極３１、３２の少なくとも１つとは、１本のワイヤ７０で接続されてもよいし、複数本のワイヤ７０で接続されてもよい。同様に、保護素子６０と複数のリード電極３１、３２の少なくとも１つとは、１本のワイヤ７０で接続されてもよいし、複数本のワイヤ７０で接続されてもよい。
【００５０】
（その他）
半導体レーザ装置１は、その他、半導体レーザ素子５０と保護素子６０を被覆するよう配置されるキャップ８０などを備えていてもよい。キャップ８０には、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ合金、コバール、真鍮などの材料を用いることができる。キャップ８０は、抵抗溶接などでベース部１０に接着することができる。キャップ８０をベース部１０に接着することにより、半導体レーザ素子５０を気密封止することが好ましい。これにより、レーザ発振することによる半導体レーザ素子５０への集塵を抑制することができる。
【００５１】
キャップ８０は、その上面に、レーザ光を通過させる開口部Ｘを有している。本実施形態では、図１Ｃに示すように、ベース部１０に接着されたキャップ８０の頂部に開口部Ｘを有している。開口部Ｘにはレーザ光を取り出すための透光性部材９０を設けることができる。透光性部材９０は、例えば、ガラス、サファイア、セラミックス等により形成することができる。透光性部材９０の表面には、特定波長の光や特定角度の光を選択的に反射する機能性膜が設けられていてもよい。透光性部材９０は波長変換部材や光拡散材等を含有していてもよい。
【００５２】
（製造方法）
以下、半導体レーザ装置１の製造方法について説明する。
【００５３】
まず、ベース部１０と、ヒートシンク部２０と、複数のリード電極３１、３２と、を準備する。次に、サブマウント４０のヒートシンク部２０への配置と同時または前後して、半導体レーザ素子５０を第１固定部４３に配置する。半導体レーザ素子５０の配置と同時または前後して、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂのうち上方に位置する方に保護素子６０を配置する。そして、保護素子６０と複数のリード電極３１、３２の１つとをワイヤ７０で接続する。
【００５４】
このとき、半導体レーザ素子５０としては、光導波路領域５５が一方の側面（第１側面５３）の側に片寄った半導体レーザ素子と他方の側面（第２側面５４）の側に片寄った半導体レーザ素子からなる群から選択したものを用いる。そして、サブマウント４０の向きは選択された半導体レーザ素子５０の光導波路領域５５の位置に応じて決定する。すなわち、半導体レーザ素子５０の光導波路領域５５が第２主面４２の上辺の中点と下辺の中点を結ぶ線Ａの上またはその付近に配置される向きでサブマウント４０をヒートシンク部２０に配置する。
【００５５】
なお、サブマウント４０に設けられた第１固定部４３は、光導波路領域５５が一方の側面（第１側面５３）の側に片寄っているか他方の側面（第２側面５４）の側に片寄っているかにかかわらず、サブマウント４０の上下を適切に設定することで、光導波路領域５５が線Ａの上またはその付近に配置されるような形状及び位置で設けられている。
【００５６】
以上の工程を有することにより、半導体レーザ装置１を製造することができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、光導波路領域５５が第１側面５３の側に片寄った半導体レーザ素子５０であるのか第２側面５４の側に片寄った半導体レーザ素子５０であるのかの違いに応じてサブマウント４０の上下を逆転させることにより、光導波路領域５５を第２主面４２の上辺の中点と下辺の中点を結ぶ線Ａの上またはその付近に配置することができる。したがって、固定部の形成位置が同じである一種類のサブマウント４０を、光導波路領域５５の位置が異なる半導体レーザ素子５０間で共用することができる。よって、サブマウント４０の種類の増大を抑えて、在庫管理の煩雑さを低減することができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、サブマウント４０の上下がいずれの向きであっても、保護素子６０を上方の第２固定部４４ａに固定することができる。このため、一種類のサブマウント４０を光導波路領域５５の位置が異なる半導体レーザ素子５０間で共用する場合において、サブマウント４０の上下方向の長さの増大を抑制することができる。したがって、半導体レーザ装置１の小型化（半導体レーザ装置１の上下方向の長さ低減）が可能であり、共振器長（光導波路領域５５の延伸方向の長さ）の長い高出力の半導体レーザ素子５０を用いて小型の半導体レーザ装置１を提供することができる。
【００５９】
［実施形態２に係る半導体レーザ装置２］
図２Ａは実施形態２に係る半導体レーザ装置２の模式的正面図（キャップの図示を省略）であり、図２Ｂは図２Ａ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。図２Ｃは実施形態２に係るサブマウント４０の模式的正面図である。図２Ａから図２Ｃに示すように、実施形態２では、半導体レーザ素子５０の光導波路領域５５が実施形態１とは反対の側に片寄っている。すなわち、半導体レーザ素子５０の光導波路領域５５は第２側面５４の側に片寄っている。そこで、前記のとおり、サブマウント４０の上下を逆転させている。このように、サブマウント４０を用いれば、光導波路領域５５が第１側面５３の側に片寄った半導体レーザ素子５０であっても第２側面５４の側に片寄った半導体レーザ素子５０であっても、光導波路領域５５を第２主面４２の上辺の中点と下辺の中点を結ぶ線Ａの上またはその付近に配置することができる。
【００６０】
［実施形態３に係る半導体レーザ装置３］
図５Ａは実施形態３に係る半導体レーザ装置３の模式的正面図（キャップの図示を省略）であり、図５Ｂは図５Ａ中の５Ｂ−５Ｂ線における模式的断面図であり、図５Ｃは図５Ａ中の５Ｃ−５Ｃ線における模式的断面図である。図５Ｄは図５Ａ中の点線で囲んだ部分を拡大して示す図である。図５Ａないし図５Ｄに示すように、半導体レーザ装置３は、筐体１２０と、サブマウント４０と、半導体レーザ素子５０と、保護素子６０と、ワイヤ７０と、を有する。実施形態１、２と同じ符号の部材には、実施形態１、２と同様の構成を採用することができる。
【００６１】
筐体１２０は絶縁部１２２と複数の配線部１２４とを有している。筐体１２０は凹部Ｙを有しており、凹部Ｙは底面Ｙ１と底面Ｙ１を囲む内側面Ｙ２とにより規定される。凹部Ｙにおいては、配線部１２４の一部が絶縁部１２２から露出している。
【００６２】
サブマウント４０は第１主面４１及び第２主面４２を有している。第１主面４１は底面Ｙ１に固定される。第２主面４２は第１固定部４３と２つの第２固定部４４ａ、４４ｂとを有する。２つの第２固定部４４ａ、４４ｂは第１固定部４３の側方であって第２主面４２の前半領域と後半領域にそれぞれ配置される。半導体レーザ素子５０のレーザ光が出射する側（光出射面５１側）が前であり、それと反対の側（光反射面５２側）が後である。そして、第２主面４２の前半分の領域が前半領域であり、後半分の領域が後半領域である。
【００６３】
半導体レーザ素子５０は、光出射面５１と、光反射面５２と、光出射面５１と交わる２つの側面５３、５４と、光導波路領域５５とを有する。光導波路領域５５は、２つの側面５３、５４のうちの一方の側面の側に片寄るように形成されている。半導体レーザ素子５０は、光出射面５１が前方を向き、且つ、正面視において、光導波路領域５５が第２主面４２の前辺の中点と後辺の中点を通る線の上またはその付近に配置されるように第１固定部４３に固定される。正面視とは、サブマウント４０の第２主面４２を第２主面４２に対して実質的に垂直な方向から見ることをいう。
【００６４】
保護素子６０は、２つの第２固定部４４ａ、４４ｂのうち前方に位置する方に固定される。ワイヤ７０は、保護素子６０と複数の配線部１２４の１つとを接続する。
【００６５】
半導体レーザ装置３は、例えば、底面Ｙ１に配置された光反射部材１３０を有する。半導体レーザ素子５０が出射するレーザ光は、光反射部材１３０によって向きを変え、キャップ８０の開口部Ｘから取り出される。
【００６６】
このような構造の半導体レーザ装置３であっても、実施形態１、２の半導体レーザ装置１、２と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
以上、実施形態について説明したが、これらの説明は特許請求の範囲に記載された構成を何ら限定するものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１      半導体レーザ装置
２      半導体レーザ装置
３      半導体レーザ装置
１０    ベース部
２０    ヒートシンク部
３１、３２    リード電極
４０    サブマウント
４１    第１主面
４２    第２主面
４２ａ  第２主面の２つの長辺のうち一方
４２ｂ  第２主面の２つの長辺のうち他方
４３    第１固定部
４４ａ、４４ｂ    第２固定部
５０    半導体レーザ素子
５１    光出射面
５２    光反射面
５３    第１側面
５４    第２側面
５５    光導波路領域
６０    保護素子
７０    ワイヤ
８０    キャップ
９０    透光性部材
１００  コレット
１１０  導電層
１２０  筐体
１２２  絶縁部
１２４  配線部
１３０  光反射部材
ｄ１    第２主面の２つの長辺のうち一方と第１固定部との距離
ｄ２    第２主面の２つの長辺のうち他方と第１固定部との距離
Ａ      第２主面の上辺の中点と下辺の中点を通る線
Ｂ      第２主面の右辺の中点と左辺の中点を通る線
Ｘ      開口部
Ｙ      凹部
Ｙ１    凹部の底面
Ｙ２    凹部の内側面
【図１Ａ】
0006304282.tif 000002
【図１Ｂ】
0006304282.tif 000003
【図１Ｃ】
0006304282.tif 000004
【図１Ｄ】
0006304282.tif 000005
【図１Ｅ】
0006304282.tif 000006
【図１Ｆ】
0006304282.tif 000007
【図１Ｇ】
0006304282.tif 000008
【図１Ｈ】
0006304282.tif 000009
【図２Ａ】
0006304282.tif 000010
【図２Ｂ】
0006304282.tif 000011
【図２Ｃ】
0006304282.tif 000012
【図３Ａ】
0006304282.tif 000013
【図３Ｂ】
0006304282.tif 000014
【図４Ａ】
0006304282.tif 000015
【図４Ｂ】
0006304282.tif 000016
【図５Ａ】
0006304282.tif 000017
【図５Ｂ】
0006304282.tif 000018
【図５Ｃ】
0006304282.tif 000019
【図５Ｄ】
0006304282.tif 000020