(57)【要約】【課題】サブマウントに対する半導体レーザチップを精度よく位置決めすることなく、半導体レーザチップから出射されるレーザ光がサブマウントなどにより遮られないように半導体レーザチップをサブマウントに接合可能な半導体レーザ装置を提供すること。【解決手段】レーザ光を出射するレーザ光出射部１５ｃを有する半導体レーザチップ１５と、半導体レーザチップ１５が接合されており、この半導体レーザチップ１５との接合面から厚み方向に延びる溝部Ｂ１が設けられた側面１３ｂを有するサブマウント１３とを備え、レーザ光出射部１５ｃが溝部Ｂ１上に位置するように半導体レーザチップ１５がサブマウント１３に接合されている。【選択図】図１
2007189030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気入力を受けて光信号を出力する半導体レーザ装置であって、
実装面と、該実装面と交わる側面に設けられたレーザ光の出射部とを有する半導体レーザチップと、
前記半導体レーザチップの実装面と接合されている接合面と、該接合面から延びる溝部を有する側面とを有するサブマウントと、
前記サブマウントが実装されるベース部と
を備え、
前記出射部は、前記溝部上に位置している、ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザチップと電気的に接続される複数の端子を更に備え、
前記複数の端子のうち少なくとも一つの端子は前記サブマウントの前記接合面に接続され、
前記接合面と前記半導体レーザチップの実装面との接合は半田接合である、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記サブマウントを搭載する搭載面を前記ベース部が有し、
前記ベース部は、前記搭載面上に設けられており前記サブマウントの前記溝部に接触可能な凸状部を有している、ことを特徴とする請求項１又は２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】
従来より、ジャンクションダウン方式によって半導体レーザチップをサブマウントに設ける技術が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。ジャンクションダウン方式によって半導体レーザチップをサブマウントに設ける場合、半導体レーザチップの活性層（レーザ光の出射部）からサブマウントまでの距離が数μｍ程度となっている。このため、半導体レーザチップの活性層とサブマウントとの間の熱抵抗が低減される。よって、半導体レーザチップの活性層の温度上昇が抑制可能となる。
【特許文献１】実開平５−１１４７０号公報
【特許文献２】特開平５−２４３６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、半導体レーザチップのレーザ光の出射部からサブマウントまでの距離が数μｍ程度となっているため、サブマウント上の半導体レーザチップの位置によっては出射部から出射されるレーザ光の一部がサブマウントの突起・バリや実装に用いられる半田・樹脂によって遮られる場合がある。また、ジャンクションダウン方式によって半導体レーザチップをサブマウントに設ける場合には、半導体レーザチップのレーザ光の出射部と、この出射部上にあるサブマウントの側面（出射部と同じ向きに面している側面）とを正確に揃える必要がある。しかし、半導体レーザチップの位置決めを正確に行うには、製造設備等に多大なコストが必要となる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、サブマウントに対する半導体レーザチップの高精度な位置決めをすることなく、半導体レーザチップから出射されるレーザ光がサブマウントなどにより遮られないように半導体レーザチップをサブマウントに接合可能な半導体レーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の半導体レーザ装置は、電気入力を受けて光信号を出力する半導体レーザ装置であって、１）実装面と、この実装面と交わる側面に設けられたレーザ光の出射部とを有する半導体レーザチップと、２）上記半導体レーザチップの実装面と接合されている接合面と、この接合面から延びる溝部を有する側面とを有するサブマウントと、３）上記サブマウントが実装されるベース部とを備え、上記出射部は上記溝部上に位置している、ことを特徴とする。本発明の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザチップのレーザ光の出射部がサブマウントの溝部上にあれば、レーザ光がサブマウントや、実装に用いた半田・樹脂によって遮られることがなくなる。このように、溝部によって半導体レーザチップの設置位置に余裕ができる。このため、半導体レーザチップの位置決めを精度よく行わなくても、半導体レーザチップから出射されるレーザ光がサブマウントにより遮られないように半導体レーザチップをサブマウントに接合可能となる。
【０００６】
本発明の半導体レーザ装置では、上記半導体レーザチップと電気的に接続される複数の端子を更に備え、上記複数の端子のうち少なくとも一つの端子は上記サブマウントの上記接合面に接続され、この接合面と上記半導体レーザチップの実装面との接合は半田接合であるとしてもよい。このように、少なくとも一つの端子が上記サブマウントに半田接合されているため半導体レーザ装置内においてサブマウントを動かすことが設計上困難な場合であっても、半導体レーザチップを移動させることにより光学系の調整が可能となる。
【０００７】
本発明の半導体レーザ装置では、上記サブマウントを搭載する搭載面を上記ベース部が有し、上記ベース部は、上記搭載面上に設けられており上記サブマウントの上記溝部に接触可能な凸状部を有しているのが好ましい。このように凸状部を設け、この凸状部に前述の溝部を嵌合させることによりサブマウントの位置決めが容易となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サブマウントに対する半導体レーザチップの精度よく位置決めをすることなく、半導体レーザチップから出射されるレーザ光がサブマウントにより遮られないように半導体レーザチップをサブマウントに接合できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【００１０】
まず、図１を参照して、実施形態に係る半導体レーザ装置１の構成を説明する。図１は、半導体レーザ装置１の軸Ａに沿ってとられた断面図である。半導体レーザ装置１は、ハウジング３、光ファイバ５、レンズ７、キャップ９、ベース部１１、サブマウント１３、半導体レーザチップ１５及び端子１６を備える。ハウジング３は、ステム３ａ、フェルールホルダ３ｂ及びファイバスタブ３ｃを有する。ステム３ａには端子１６が設けられている。端子１６は、第１電極端子１６ａ、ケース端子１６ｂ及び第２電極端子１６ｃを有する。
【００１１】
ステム３ａの表面上には、フェルールホルダ３ｂが設けられている。フェルールホルダ３ｂには、ファイバスタブ３ｃが設けられており、ファイバスタブ３ｃには光ファイバ５が設けられている。ステム３ａの表面上にあって、フェルールホルダ３ｂの内側には、キャップ９が設けられている。キャップ９にはレンズ７が設けられている。そして、ステム３ａの表面上にあって、キャップ９の内側には、ベース部１１が設けられている。ベース部１１の表面１１ａ上にはサブマウント１３が設けられており、サブマウント１３の表面１３ａ（接合面）上にはレーザ光を出射する半導体レーザチップ１５がジャンクションダウン方式によって設けられている。すなわち、サブマウント１３の表面１３ａ（接合面）と半導体レーザチップ１５の実装面とが半田接合により接続されている。
【００１２】
半導体レーザチップ１５は、出射するレーザ光の光路（軸Ａ）がレンズ７を介して光ファイバ５内に至るようにサブマウント１３の表面１３ａ上に配置されている。すなわち、図２に示すように、半導体レーザチップ１５の側面１５ａにはレーザ光出射部１５ｃが設けられており、活性層１５ｂは、側面１５ａからｘ軸方向に（側面１５ａの反対側の側面に向かって）延びている。すなわち、半導体レーザチップ１５内には軸Ａに沿って延びる活性層１５ｂが形成されている。レーザ光出射部１５ｃは、側面１５ａにおける活性層１５ｂの端部である。サブマウント１３の側面１３ｂには溝部Ｂ１が設けられており、側面１３ｂは、半導体レーザチップ１５のレーザ光出射部１５ｃとともに、レンズ７に面している。溝部Ｂ１は、略半円の曲線形状の断面形状を有する空間を成す。半導体レーザチップ１５のレーザ光出射部１５ｃは、溝部Ｂ１上に配置されている。
【００１３】
サブマウント１３は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化シリコン）又はＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）等の高熱伝導性のセラミック材料によって成る。サブマウント１３の形状は、例えば、１ｍｍ×０．６ｍｍ程度の略矩形状の表面を有しており、０．３ｍｍ程度の厚み（ｙ軸方向に沿った長さ）を有する。半導体レーザチップ１５は、４００μｍ×２５０μｍ程度の略矩形状の表面を有しており、１００μｍ程度の厚み（ｙ軸方向に沿った長さ）を有する。活性層１５ｂは、側面１５ａに対し略垂直に延びており、２５０μｍ程度の長さ（ｘ軸方向の長さ）を有する。溝部Ｂ１の深さは、４０〜８０μｍ程度である。図面に示す溝部Ｂ１は、４０〜８０μｍ程度の半径の略半円の断面形状を有する空間を成す。溝部Ｂ１は、サブマウント１３の厚みに相当する長さ（ｙ軸方向に沿った長さ）を有している。すなわち、溝部Ｂ１は側面１３ｂに設けられており、サブマウント１３の表面１３ａから、この表面１３ａの反対側の表面に延びている。なお、溝部Ｂ１は、表面１３ａから４０〜８０μｍ程度の長さを有していてもよい。
【００１４】
図１に戻って説明する。第１電極端子１６ａは、ワイヤＷ１、サブマウント１３の導電性を有する表面１３ｃ及びワイヤＷ２を介して、半導体レーザチップ１５の二つの表面のうちサブマウント１３との接合面の反対側にある表面と電気的に接続されている。第２電極端子１６ｃは、ワイヤＷ３とサブマウント１３の導電性を有する表面１３ａとを介して、半導体レーザチップ１５の二つの表面のうちサブマウント１３との接合面と電気的に接続されている。なお、表面１３ａと表面１３ｃとは電気的に絶縁されている。
【００１５】
次に、図３及び図４を参照して、サブマウント１３に対する半導体レーザチップ１５の配置について説明する。レーザ光出射部１５ｃから出射されるレーザ光は、側面１５ａの略垂直方向（ｘ軸方向）に向かって進行する。この場合、レーザ光は、レーザ光出射部１５ｃからｘ軸方向に延びる軸の周り（図中符号Ｃに示す範囲）に若干拡がって進行する。
【００１６】
そこで、図３（ａ）に示すように、レーザ光出射部１５ｃを有する半導体レーザチップ１５の側面１５ａと、溝部Ｂ１の設けられたサブマウント１３の側面１３ｂとが略同一の平面上にある場合を考える。図３（ａ）は、サブマウント１３及び半導体レーザチップ１５の斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すサブマウント１３及び半導体レーザチップ１５の側面図である。この場合、レーザ光出射部１５ｃと側面１３ｂとは略同一の平面上にある。そして、レーザ光出射部１５ｃは溝部Ｂ１上にある。このため、レーザ光出射部１５ｃから出射されたレーザ光は、図３（ｂ）に示すように、サブマウント１３により遮られることなく、レーザ光出射部１５ｃから図中符号Ｃに示す範囲に拡がって進行する。
【００１７】
次に、図３（ｃ）に示すように、半導体レーザチップ１５の側面１５ａからサブマウント１３の側面１３ｂまでの距離がＬ１となるまでの範囲内で半導体レーザチップ１５をｘ軸方向に沿って移動させる場合を考える。図３（ｃ）は、サブマウント１３及び半導体レーザチップ１５の斜視図であり、図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示すサブマウント１３及び半導体レーザチップ１５の側面図である。距離Ｌ１は、溝部Ｂ１の底部Ｂ１１から側面１３ｂまでの距離である。この場合、レーザ光出射部１５ｃは、溝部Ｂ１の底部Ｂ１１を含む側面１３ｂと略平行な平面上にある。そして、レーザ光出射部１５ｃは溝部Ｂ１上にあり、レーザ光出射部１５ｃの前方（レーザ光が出射される向き）には、溝部Ｂ１によって設けられた空間が存在する。このため、レーザ光出射部１５ｃから出射されたレーザ光は、図３（ｄ）に示すように、サブマウント１３により遮られることなく、レーザ光出射部１５ｃから図中符号Ｃに示す範囲に拡がって進行する。
【００１８】
以上説明したように、レーザ光出射部１５ｃが、底部Ｂ１１を含む溝部Ｂ１上（サブマウント１３の側面１３ｂの位置から溝部Ｂ１の底部Ｂ１１までの間）に存在すれば、レーザ光出射部１５ｃから出射されたレーザ光は、サブマウント１３（表面１３ａの端部）によって遮られることなく進行可能となる。従って、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、サブマウント１３及び半導体レーザチップ１５を半導体レーザ装置１に設ける場合、レーザ光出射部１５ｃと、このレーザ光出射部１５ｃ上にあるサブマウントの側面１３ｂとを正確に揃えることなく、半導体レーザチップ１５の側面１５ａからサブマウント１３の側面１３ｂまでの距離が距離Ｌ１以下となる範囲内において半導体レーザチップ１５の位置を光路Aに沿って移動させることによって、レンズ７を通過した後のレーザ光の焦点位置Ｃ１及び焦点位置Ｃ２の調整（すなわち、半導体レーザ装置１の光学系の調整であり、端子１６とサブマウント１３との公差の調整、光出力のパワー仕様の調整、及びＴＯＳＡ（transmitter optical sub-assembly）の全長の調整等を含む）が容易に行える。このように、半導体レーザ装置１では、半導体レーザチップ１５の位置決めを正確に行うことなく、半導体レーザチップ１５から出射されるレーザ光がサブマウント１３（側面１３ｂの端部）に遮られないように、半導体レーザチップ１５をサブマウント１３に接合することが可能となる。また、ワイヤＷ１やワイヤＷ３の少なくとも一方が短い場合、或いは、第１電極端子１６ａや第２電極端子１６ｃの少なくとも一方が、サブマウント１３の表面１３ｃや表面１３ａに直接半田付けされる場合など、キャップ９内においてサブマウント１３を動かすことが設計上容易でない場合であっても、半導体レーザチップ１５の位置を軸Ａに沿って移動させれば、レーザ光の焦点位置Ｃ１及び焦点位置Ｃ２が容易に調整可能となる。
【００１９】
また、ジャンクションダウン方式により半導体レーザチップ１５をサブマウント１３の表面１３ａ上に設けるときに（或いは、駆動中の半導体レーザチップ１５から生じる熱により）溶けた半田が半導体レーザチップ１５とサブマウント１３との間からはみ出し、半田による突出物が形成される場合がある。この半田による突出物がレーザ光出射部１５ｃの一部（或いは全部）を覆うと、レーザ光出射部１５ｃから出射されるレーザ光が遮られ、光学特性の低下を招くこととなる。しかし、レーザ光出射部１５ｃは溝部Ｂ１上にあるため、半導体レーザチップ１５とサブマウント１３との間から半田がはみ出ても、半田は溝部Ｂ１に流れる。このため、この半田による突出物がレーザ光出射部１５ｃの一部を覆う可能性は溝部Ｂ１を設けない場合に比較して低くなる。
【００２０】
＜変形例＞
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ベース部１１は、サブマウント１３の位置決めを容易にするための案内部材１７（凸状部）を有していてもよい。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、案内部材１７は、略円柱状を成し、ベース部１１の表面１１ａ（搭載面）上に立設される。図５（ａ）は、図５（ｂ）に示すＩ−Ｉ線に沿ってとられた半導体レーザチップ１５及びサブマウント１３の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す半導体レーザチップ１５及びサブマウント１３の平面図である。案内部材１７は、サブマウント１３の溝部Ｂ１に嵌合可能な形状を有する。サブマウント１３の溝部Ｂ１に案内部材１７を収容し、溝部Ｂ１の表面に案内部材１７を当接させることによって、サブマウント１３の位置決めが容易に行える。
【００２１】
また、案内部材１７の端面１７ａと、サブマウント１３の表面１３ａとは、距離Ｌ３だけ離隔している。この距離Ｌ３は、サブマウント１３の表面１３ａ上に設けられた半導体レーザチップ１５のレーザ光出射部１５ｃから出射されるレーザ光が案内部材１７によって遮られないようにするための距離である。距離Ｌ３は、案内部材のｘ方向の距離（幅）をＬ４とすると、サブマウント上面から、ａｒｃｔａｎ（Ｌ３／Ｌ４）＝３０〜４５度程度にするのが好ましい。ここで、「ａｒｃｔａｎ」とは逆正接（すなわち「ｔａｎ」（正接）の逆関数）であり、「ｔａｎ−１」のように表現されることもある。このように、案内部材１７をベース部１１に設けることによってサブマウント１３の位置決めが容易となる。そして、サブマウント１３の位置決めの精度が向上し、半導体レーザ装置１の生産性の向上が図られる。
【００２２】
また、サブマウント１３は、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、溝部Ｂ１に替えて、例えば、溝部Ｂ２を有していてもよい。図５（ｃ）は、図５（ｄ）に示すＩＩ−ＩＩ線に沿ってとられた半導体レーザチップ１５及びサブマウント１３の断面図であり、図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示す半導体レーザチップ１５及びサブマウント１３の平面図である。溝部Ｂ２は、略三角形の断面形状の空間を成す。このように、案内部材１７の収容が可能であれば、サブマウント１３は、溝部Ｂ１及び溝部Ｂ２に替えて、様々な断面形状の空間を成す溝部を有していてもよい。また、溝部Ｂ１や溝部Ｂ２等に収容可能であれば、案内部材１７に替えて、様々な断面形状（例えば、多角形等）の案内部材を用いてもよい。なお、案内部材１７とベース部１１とが一体形成されていてもよいし、別体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態に係る半導体レーザチップ及びサブマウントの構成を説明するための斜視図である。
【図３】実施形態に係る半導体レーザチップ及びサブマウントの構成を説明するための図である。
【図４】実施形態に係る半導体レーザ装置の奏する効果を説明するための図である。
【図５】実施形態に係る半導体レーザ装置の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…半導体レーザ装置、３…ハウジング、３ａ…ステム、３ｃ…ファイバスタブ、３ｂ…フェルールホルダ、５…光ファイバ、７…レンズ、９…キャップ、１１…ベース部、１１ａ，１３ａ，１３ｃ…表面、１３…サブマウント、１３ｂ，１５ａ…側面、１５…半導体レーザチップ、１５ｃ…レーザ光出射部、１５ｂ…活性層、１６…端子、１６ａ…第１電極端子、１６ｂ…ケース端子、１６ｃ…第２電極端子、１７…案内部材、１７ａ，Ｄ１，Ｄ２…端面、Ｂ１，Ｂ２…溝部。
【図１】
2007189030.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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