(57)【要約】【課題】レーザダイオード組立体において、特定のアプリケーションのニーズに容易に適用できるように汎用性を向上する。【解決手段】階段状の冷却ブロック部材（８００）に取り付けられた複数のレーザダイオード部分組立体（２００）から構成されるきわめて汎用的なレーザダイオード組立体が提供される。この階段状の冷却ブロック部材は、個々のレーザダイオード部分組立体の出力ビームがお互いに干渉しない範囲で、近接してコンパクトに配置された組立体を形成することができる。【選択図】図１０
2007142439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
階段状の複数の取付面を有する冷却ブロック部材と、
レーザダイオード部分組立体であって、該レーザダイオード部分組立体のそれぞれが、
組み込まれた冷却流路を有することなく、かつ、さらに少なくとも１つの翼部を有する取付ブロック部材と、
該取付ブロック部材に取り付けられたレーザダイオードサブマウントと、
該レーザダイオードサブマウントに取り付けられたレーザダイオードと、
を備える複数のレーザダイオード部分組立体と、
前記各取付ブロック部材における前記少なくとも１つの翼部のうち、少なくとも１つを前記冷却ブロック部材に固定する固定手段とを備え、
前記複数のレーザダイオード部分組立体からの各出力ビームが、隣接するレーザダイオード部分組立体からの出力ビームに対してずらされていることを特徴とするレーザダイオード組立体。
【請求項２】
前記複数のレーザダイオード部分組立体の各取付ブロック部材が、一対の前記翼部を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項３】
前記固定手段が、さらに複数の固定部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項４】
前記固定手段が、さらに前記冷却ブロック部材に螺合可能に接続された複数の螺合手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項５】
前記複数の固定部材の少なくとも１つ、および前記複数の螺合手段の少なくとも１つが、前記各取付ブロック部材の前記各翼部の少なくとも１つを、前記冷却ブロック部材に固定することを特徴とする請求項４に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項６】
前記複数の固定部材の少なくとも１つ、および前記複数の螺合手段の少なくとも１つが、前記各取付ブロック部材の前記各翼部を、前記冷却ブロック部材に固定することを特徴とする請求項４に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項７】
前記複数の螺合手段が複数のボルトからなることを特徴とする請求項４に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項８】
前記複数のレーザダイオード部分組立体の前記各取付ブロック部材が、一対の前記翼部を備え、
前記固定手段が、さらに複数の固定部材を備え、
前記固定手段が、さらに、前記冷却ブロック部材に螺合可能に接続された複数の螺合手段を備え、
前記複数の固定部材の少なくとも１つ、および前記複数の螺合手段の少なくとも１つが、前記各取付ブロック部材の一対の前記翼部のうちの各翼部を、前記冷却ブロック部材に固定することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項９】
前記固定手段が前記冷却ブロック部材に螺合可能に接続された複数の螺合手段を備え、
前記複数の螺合手段の少なくとも１つが、前記各取付ブロック部材の翼部の少なくとも１つを、前記冷却ブロック部材に固定することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１０】
前記複数の螺合手段が、複数のボルトからなることを特徴とする請求項９に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１１】
前記複数のレーザダイオード部分組立体の取付ブロック部材が、さらに外形が形成された底面を備え、
前記冷却ブロック部材の階段状の取付面が、各取付ブロック部材がそれぞれ階段状の取付面に位置合わせされるように、対応して外形が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１２】
前記複数の階段状の取付面が、冷却ブロック部材の底面の最下部に対応する面に対して高さが漸増することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１３】
前記冷却ブロック部材の底面が傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１４】
前記冷却ブロック部材の前記複数の階段状の各取付面と、前記傾斜された冷却ブロック部材の底面との間の距離に対応する離間距離が、前記複数の階段状の取付面のそれぞれに対して同一であることを特徴とする請求項１３に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１５】
前記各レーザダイオード部分組立体が、さらに、前記取付ブロック部材に取り付けられた第１のビーム調整レンズを備え、
前記レーザダイオードからの出力ビームが、前記第１のビーム調整レンズを透過することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１６】
前記各レーザダイオード部分組立体が、さらに、前記取付ブロック部材に取り付けられた第２のビーム調整レンズを備え、
前記複数のレーザダイオード部分組立体のうち、異なるレーザダイオード部分組立体からの第２の出力ビームが、前記第２のビーム調整レンズを透過することを特徴とする請求項１５に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１７】
さらに複数の電気的な相互接続部材を備え、
前記固定手段が、前記複数の電気的な相互接続部材を、対応する複数の導体パッドと電気的な接触状態に保ち、
前記複数の導体パッドは、前記レーザダイオード部分組立体の前記レーザダイオードサブマウント上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１８】
前記レーザダイオードが、シングルエミッタレーザダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【請求項１９】
前記レーザダイオードが、マルチエミッタレーザダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関し、特に、複数のレーザダイオードからの出力を効果的かつ効率的に結合することができるレーザ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力レーザダイオードは、工業用、グラフィックス用、医療用、および防衛用の用途において広く用いられてきている。しかしながら、このようなレーザはビーム発散性を有し、比較的出力パワーが低いため、有用性が限られていた。
【０００３】
レーザダイオードの出力ビームは、ビーム発散角が、発光部のダイオード接合に直交する方向（すなわち、発光部の速軸）の方が、発光部のダイオード接合に平行な方向（すなわち、発光部の遅軸）よりも大きくなっているため、非対称になっている。このようにビームの発散が異なる結果、レーザダイオードの出力ビームの断面は楕円形状となっており、一般には、発散特性や出力ビームの形状を使用目的に合わせるために、シリンドリカルレンズあるいはその他の光学素子を用いる必要がある。個別のレーザダイオードの出力を再設定するために、ビーム光学系を用いることができるものの、従来、このような光学系を用いたのでは、多数のレーザダイオードビームを合成して単一ビームを形成して、多様な用途に適合する十分な出力パワーを持たせることは困難であった。
【０００４】
多数のレーザからの出力ビームを合成する１つの方法が、特許文献１に開示されている。それによれば、各レーザからの出力は、平行ビームの光束を形成するため、もしくはビームを比較的狭い領域に収束させるために、複数のミラーを用いて偏向される（directed）。この特許文献１は、単一のビーム光束によって形成されるよりも高いパワーが必要であれば、平行ビームの複数の光束を合成することで、より大きなパワーを有する単一ビーム光束を作ることができるということを開示している。この特許文献１は、特にレーザダイオードの使用方法を開示したものではなく、あるいは、複数のビームを偏向してビーム光束を形成する前に個別のレーザビームのビーム形状を変えることを開示したものでもない。
【０００５】
特許文献２には、複数のレーザからの出力ビームを単一ビームに合成するためのもう一つの方法が開示されている。この開示されたシステムでは、各レーザからの出力ビームが多面体ビーム偏向部材（deflector）の別個の面に当たる。各レーザをビーム偏向部材に対して適切に位置決めすることにより、すべての出力ビームが、光ファイバに入射するように反射される。この特許文献２は、出力ビームを偏向部材面上で適切な像を形成するために、各レーザ光源とそれぞれに対応するビーム偏向面との間に光学系を介在させることを開示している。また、この特許文献２は、ビーム偏向部材と光ファイバとの間に出力光学系を介在させ、この出力光学系が、出力ビーム群の反射光を、焦点に集められた一群のビーム像として、光ファイバの入力面のコア内に像形成を行うことも開示している。
【０００６】
特許文献３には、複数の線状のレーザダイオードアレイ部分組立体（subassemblies）が積層され、それぞれの部分組立体が隣接する部分組立体に電気的に接続されてなるレーザアレイ組立体が開示されている。線状のレーザダイオードアレイ部分組立体は、それぞれ導電板と熱的に導通する状態でマウントされた、複数の別個のレーザ発光部から構成されている。この特許文献３には、所望の２次元レーザアレイを形成するために、この部分組立体を積層する複数の方法が開示されているものの、個々の発光部、および／または部分組立体の発光ビームを合成するために用いるいかなる光学系も開示されていない。
【０００７】
特許文献４には、直線状に配置されたレーザダイオードアレイからの出力ビームを案内して、実質的に単一の照射野（radiation field）または照射パターンを形成する光学系が開示されている。開示された１つの実施形態では、この光学系は、複数の偏向部材を利用しており、この複数の偏向部材においては、各偏向部材が個々のレーザダイオードにそれぞれ対応している。好ましい実施形態においては、個々の偏向部材の光照射面領域の中心が直線状をなして配置され、しかも偏向部材と対応するレーザダイオードの出射面との間の距離が、各レーザダイオード／偏向部材の組の間で同一になっている。
【０００８】
特許文献５には、ビームが高品質、高輝度となるように設計されたレーザダイオードアレイが開示されている。１つの実施形態では、このアレイは、一対のダイオードアレイを含んでおり、このアレイにおいては、２つのアレイの発光面がこれらアレイによって定義される光軸の一方に対して互いに平行にずらされている（displaced）。２つのアレイの光軸は、一方の光軸に直交する方向においては、互いにオフセットされている。複数のレンズが出力ビーム発散を低減するために用いられている。少なくとも１つの実施形態においては、複数の偏向部材が、コリメートされた隣接するビームの間のデッドスペースを低減または除去するために用いられている。
【特許文献１】米国特許第４８２８３５７号明細書
【特許文献２】米国特許第６０７５９１２号明細書
【特許文献３】米国特許第４７１６５６８号明細書
【特許文献４】米国特許第５８８７０９６号明細書
【特許文献５】米国特許第６２４０１１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザダイオードアレイとビーム合成システムとは、種々の形態に設計されてきたが、当技術分野において求められているものは、特定のアプリケーションのニーズに容易に適用できるような汎用性の高いレーザダイオード組立体である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、階段状の冷却ブロック部材に取り付けられた複数のレーザダイオード部分組立体から構成されるレーザダイオード組立体を提供する。このレーザダイオード組立体の各レーザダイオード部分組立体は、取付ブロック部材を含んでおり、この取付ブロック部材は、レーザダイオード部分組立体が取り付けられている間は、階段状の冷却ブロック部材の対応する取付面に結合されている。レーザダイオード部分組立体はこの冷却ブロック部材に結合されているが、冷却液はこの部分組立体の取付ブロック部材中には流されず、取付ブロック部材は、ただ冷却ブロック部材と熱的に接触されているのみである。
【００１１】
レーザダイオードサブマウントは、各部分組立体の取付ブロック部材の表面に取り付けられている。このレーザダイオードサブマウントは、電気絶縁性材料あるいは電気導電性材料によって製作することができる。レーザダイオードは、レーザダイオードサブマウントの表面に取り付けられている。このレーザダイオードは、シングルエミッタレーザダイオード（single emitter laser diode）あるいはマルチエミッタレーザダイオード（multi-emitter laser diode）とすることができる。少なくとも１つの実施形態において、レーザダイオードサブマウントは、レーザダイオードに電気的に接続された一組の導体パッド（contact pads）を含み、これにより個々のレーザに対する電力供給手段を提供している。
【００１２】
各部分組立体の取付ブロック部材は、少なくとも１つ、好ましくは２つ、の延長部（取付ブロック部材の翼部とも称する）を備える。この延長部は、取付ブロック部材を冷却ブロック部材に対向して保持するための固定部材と組み合わせて用いられる。取付ブロック部材のそれぞれの底面は、外形が形成されている（shaped）ことが好ましい。これにより、冷却ブロック部材に対して取付ブロック部材の部分組立体を位置決めする手段を提供している。レーザダイオードサブマウントに位置される導体パッドと接触をとるために、緊張された（tensioned）電気的な相互接続部材が用いられることが好ましい。これにより、レーザダイオードサブマウントに過度の応力を加えることなしにレーザダイオードと接触する手段を提供している。本発明の他の実施形態では、少なくとも１つの螺合手段（例えば、ボルト、全ネジとナットとの組合せ、等）によって、各レーザダイオード部分組立体を対応する冷却ブロック部材の取付面に取り付ける。本発明の他のさらにもう１つの実施形態では、はんだ、または他の接着材料により、各レーザダイオード部分組立体を対応する冷却ブロック部材の取付面に取り付ける。
【００１３】
本発明の少なくとも１つの好ましい実施形態では、ビーム調整レンズが、例えば接着などにより、各レーザダイオード部分組立体の取付部材に取り付けられ、レーザダイオードの出力ビームがこれらのレンズを透過するようになっている。１つの実施形態においては、このビーム調整レンズは、シリンドリカルレンズである。好ましくは、第２のビーム調整レンズも、例えば接着などにより、各レーザダイオード部分組立体の取付部材に取り付けられ、別のレーザダイオード部分組立体からのレーザダイオードの出力ビームがこれらのレンズを透過するようにする。この別のレーザダイオード部分組立体は、隣接する部分組立体とすることができる。この代わりに、１つ以上のレーザダイオード部分組立体が、第２の調整レンズと、第２のビーム調整レンズを透過する出力ビームを形成するレーザダイオードを含む部分組立体との間に配置されていてもよい。
【００１４】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、冷却源が、冷却ブロック部材に結合されている。この冷却源は、冷却ブロック部材に連結されていてもよいし、あるいは、例えば冷却液の流路を用いて、冷却ブロック部材の内部に組み込まれていてもよい。冷却ブロック部材は、水平な底面を有していてもよい。これにより、階段状の冷却ブロック部材の各取付面とこの冷却ブロック部材の底面との間の離間距離を変化させることができる。この代わりに、冷却ブロック部材が傾斜した底面を有していてもよい。これにより、階段状の冷却ブロック部材の各取付面とこの冷却ブロック部材の底面との間の離間距離を同一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の記載および図面を参照することによって、本発明の特徴と利点とをさらに理解することができるであろう。
本発明は、システムの設計者に、個別のアプリケーションの特定のニーズに合わせて、レーザダイオード組立体を適用する手段を提供する。この汎用性を提供するために、本システムは、種々の配置形態で取り付けが可能となるレーザダイオード部分組立体を用いる。
【００１６】
図１〜３は、シングルエミッタレーザダイオード１０１を用いたレーザダイオード部分組立体を示す。このレーザダイオード１０１に加えて、レーザダイオード部分組立体に結合された主な構成要素は、部分組立体取付ブロック部材１０３、サブマウント１０５、第１の調整レンズ１０７、および第２の調整レンズ１０９である。以下に詳述するように、第２の調整レンズ１０９は部分組立体取付ブロック部材１０３に取り付けられているが、第２の調整レンズ１０９は、図１〜３に図示されていない他のもう１つのレーザダイオード部分組立体に取り付けられたレーザダイオードの出力ビームとともに用いられる。
【００１７】
部分組立体取付ブロック部材１０３は、レーザダイオード部分組立体の種々の構成要素の位置決めを行うための好適な手段を提供する。また、後述する冷却ブロック部材内の個々のレーザダイオード部分組立体を位置合わせする手段も提供する。さらに取付ブロック部材１０３は十分な放熱手段を提供する。そのため個々のレーザダイオード部分組立体は、冷却ブロック部材内に取り付ける前に、パルス発振モードまたはＣＷ（連続波）発振モードでの試験を行うことができる。レーザダイオード部分組立体に関して、より好ましい実施形態では、レーザダイオード１０１は、部分組立体取付ブロック部材１０３に直接的に付着されず、サブマウント１０５に取り付けられる。次に、このサブマウント１０５が取付ブロック部材１０３の表面１１１に取り付けられる。好ましくは、サブマウント１０５は、取付ブロック部材１０３に対してサブマウント１０５を付着する手段と同様に高熱伝導率を有する材質とされる。これによりレーザダイオード１０１によって発生される熱が効率よく取付ブロック部材１０３に伝導されることを保証している。これに加えて、サブマウント１０５に対して選択された材料の熱膨張係数は、動作中に、付着が外れたり、あるいはレーザダイオードが損傷したりすることがないように、できる限り、レーザダイオード１０１と一致させる。本発明の少なくとも１つの実施形態では、サブマウント１０５は、取付ブロック部材１０３に対してインジウムハンダを用いてハンダ付けされる。
【００１８】
サブマウント１０５は、電気導電体（例えば、銅、銅タングステン合金等）、または電気絶縁体（例えば、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、ＣＶＤダイヤモンド、炭化ケイ素等）によって製作することができる。本実施形態では、図１、２に示すように、サブマウント１０５は、電気絶縁性のセラミックにより製作されている。レーザダイオード１０１をサブマウント１０５に接合するための材料は、少なくとも一部は、サブマウント１０５の組成、および／またはサブマウント１０５とレーザダイオード１０１との間に挿入された層（例えば、導体パッド）の組成から選択される。図示の実施形態では、導電性の導体パッド１１３、１１５が、サブマウント１０５の上部に、配置あるいは形成されている。導体パッド１１３、１１５は、例えば、ニッケル上に金メッキして形成されている。一方、レーザダイオード１０１を導体パッド１１３に接合するためには、金−スズのボンディング材料を用いることができる。導体パッドとして用いるのに好適な材料は、レーザダイオードボンディング材料と同様、業界でよく知られた材料が豊富にあることは理解されるだろう。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態では、レーザダイオード１０１の１つの接点（例えば、アノード）は底面にある。これにより、レーザダイオードを、導電性材料を用いた導体パッドの一つ（例えば、パッド１１３）に接合することによって、１つのダイオード接点を形成することができる。この場合、ワイヤーまたはリボンのボンド１１７、あるいはこれに代わる他のタイプの接続部材（不図示）は、各レーザダイオードの第２の接点（例えば、カソード）は、第２の導体パッド１１５に電気的に接合するために用いられる。本発明は、この接触配置に限定されるものでないことは理解されるであろう。例えば、アノードとカソードの両方が、多重のワイヤーボンドあるいはリボンボンドを用いて一対の導体パッドに接合されていてもよい。
【００２０】
第１の調整レンズ１０７は、少なくとも１つの実施形態においてはシリンドリカルレンズであり、取付ブロック部材１０３の延出されたアーム部１１９、１２０の間にそれぞれ位置することが好ましい。典型的には、レンズ１０７は、レーザダイオード１０１の出射面の直近に配置される。一旦レンズ１０７が適正に配置されると、レンズ１０７はその位置で接着される。調整レンズ１０７の目的は、レーザダイオード１０１の速軸において、発散を低減することである。好ましくは、遅軸における発散以下とするのがよい。
【００２１】
レーザダイオード１０１の出力ビームを適切に調整するためには、第２の調整レンズ１０９を用いることが好ましい。図１〜３に示す第２の調整レンズ１０９は、アーム部１１９、１２０のそれぞれの上面１２１、１２２に取り付けられているが、図示されたレーザダイオード１０１からのビームを調整するために用いられているのではないことが理解されるべきである。むしろ、図示された調整レンズ１０９は、隣接するレーザダイオード部分組立体（例えば、図４のビーム４０１）からの出力ビームを調整するために用いられる。あるいは、部分組立体から部分組立体１個以上離れているレーザダイオード部分組立体から出力ビーム（例えば、図５のビーム５０１）を調整するために用いられる。第２の調整レンズ１０９の焦点距離は、アーム部１１９、１２０の高さと同様、どのレーザダイオードの出力ビームをどの第２の調整レンズに透過させようとしているのかに依存している（すなわち、第２の調整レンズ１０９は、レーザダイオード部分組立体の数だけ、レーザダイオード光源から離される）。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態では、位置合わせ領域１２３、１２４が、延出されたアーム部１１９、１２０の内部に、それぞれ、機械加工されるかあるいは成形される。第３のレンズ、例えばボリュームブラッグ格子などは位置合わせ領域１２３、１２４の内部に取り付けることができる。
【００２３】
上述したように、取付ブロック部材１０３は、個々の部分組立体の構成要素を位置合わせする手段を供給しているが、さらに冷却ブロック部材の内部で、個々の部分組立体を位置合わせするのにも用いることが好ましい。この機能をより良好に行うために、本発明の少なくとも１つの実施形態では、取付ブロック部材１０３の底面は、外形が形成される。図６は、底面６０１の好ましい外形を示す。本発明はこの特定の形状に限定されないことは理解されるであろう。例えば、図７は、他の取付ブロック部材７００の底面７０１を示す。この実施形態では、取付ブロック部材の底面は、（図１に示すように）上面と同様の周囲形状が保たれている。
【００２４】
図８は、図１〜３、図６に示すレーザダイオード部分組立体に用いるために、好適となる冷却ブロック部材８００の斜視図である。図示のように、冷却ブロック部材８００は、階段状の取付面８０３を有する２つの列８０１を含んでいる。これらの取付面が階段状とされることによって、取り付けられたレーザダイオード部分組立体（図８では不図示）からの出力ビームは、妨げられることなく組立体から出射できるようになっている。それぞれ取付面８０３は、１つのレーザダイオード組立体を受け入れるように設計されている。より具体的には、各取付面８０３の外形が、取付ブロック部材１０３の底面６０１の外形に対応している。これにより、冷却ブロック部材内で、部分組立体を位置合わせする簡素な手段が提供されている。もし取付ブロック部材の底面が、例えば図７に関して述べたような異なる形状に形成されている場合には、階段状の取付面はこれに対応して造形されることは理解されるだろう。取付ブロック部材は、上述したように、高熱伝導率を有する材料（例えば、銅）で製作されることが好ましい。これにより、レーザダイオード１０１と冷却ブロック部材との間に効率的な熱伝導路が形成される。使用時には、冷却ブロック部材が冷却源（例えば、熱電冷却器、多チャンネルの冷却ブロック）と結合されるか、冷却源（例えば、適宜の冷却ポンプと連結され、冷却ブロック部材の内部に組み込まれた冷却液導管）が冷却ブロック内部に組み込まれていることが好ましい。
【００２５】
図８に示す冷却ブロック部材は、レーザダイオード部分組立体を２列で受け入れるように設計され、各列には５個の部分組立体を備える。部分組立体の２列からの出力ビームは、公知の光学技術を用いて単一ビームに合成されるようにしてもよいし、あるいは、組立体が２つに分離された出力ビームを発生できるようにしてもよい。本発明は、この特定の態様に限定されないことは理解されるべきである。例えば、部分組立体の列がより多いまたはより少ない装置でも本発明に適合するものである。同様に、各列は、冷却ブロック部材８００が受け入れるように設計された５個よりも多いまたは少ない部分組立体を含むように設計されてもよい。
【００２６】
レーザダイオード部分組立体を冷却ブロック部材に取り付けるために用いることができる技術が多数存在することは理解されるだろう。これらの技術は、固定部材、ボルト、および／または接着材料（例えば、ハンダ、粘着剤）を種々配置して用いることができる。図９、１０は、好ましい取り付け技術を示している。この技術では、各取付ブロック部材１０３のサブマウントの表面１１１を超えて延ばされた、取付ブロック部材の翼部１２５、１２６が、取付ブロック部材の位置を固定するために用いられている。翼部１２５、１２６を用いることは、冷却ブロック部材内の各部分組立体を固定するための多くの利点と結びついている。第１に、翼部１２５、１２６は、部分組立体が定位置に強固に保持されることを保証する手段を提供する。これにより、レーザダイオードから、取付ブロック部材を経由し、冷却ブロックに至るまでの熱輸送が向上している。第２に、表面１１１から離れた取付ブロック部材の表面を固定することによって、サブマウント１０５が組立工程の間に損傷されるリスクを著しく低減することができる。
【００２７】
図９は、冷却ブロック部材８００内に配置された１０個のレーザダイオード部分組立体２００を示している。見易さのため、第２の調整レンズ１０９は、図９〜１１には示していないことに注意されたい。しかしながら、通常の使用においては、第２の調整レンズ、例えばレンズ１０９は、各レーザダイオード部分組立体に結合されていることは理解されるだろう。最も下側の単数または複数のレーザダイオード部分組立体のための第２の調整レンズは、冷却ブロック部材に組み込まれているか、冷却ブロック部材から独立している、単独型のレンズ保持体に取り付けられている。
【００２８】
好ましい実施形態では、図１０に示すように、各レーザダイオード部分組立体２００は、一組の固定部材（例えば、部材１００１、１００２、１００３）を用いて定位置に保持されている。この図示された実施形態では、レーザダイオード部分組立体を複数列で用いるので、列の間に１本の固定部材１００２を用いて２個の異なる部分組立体を固定することが好ましい。しかしながら、部分組立体を複数列で用いていても、各部分組立体は、２つの別個の固定部材、すなわち、それぞれの翼部に１個を用いることができる。本発明者は、固定に関する他の変形例を明確に想定している。例えば、階段状の固定部材を用いて、１つ以上の部分組立体を定位置に保持することができる（例えば、複数の部材１００３を合体して１つの部材を構成する）。他の変形例も、各翼部の冷却ブロック部材に対する各高さを変えることで可能となることも理解されるだろう。この好ましい実施形態では、ボルト１００５が、各固定部材の冷却部材に固定する。代わりに、全ネジとナットとの組立品、他の螺合手段を用いて、固定部材を、したがって部分組立体を、定位置に固定することができる。
【００２９】
個々のレーザダイオード１０１の接合方法が無数にあることは理解されるだろう。典型的には、上記実施形態に述べたように、パッド１１３、１１５のような導体パッドを用いる。一般的な場合には、個々のレーザダイオードを接合するために用いる手段は、接合の目的に依存する。すなわち、レーザダイオードの直列接続であるか、並列接続であるか、グループ接続（例えば、特定の波長を放射するレーザダイオードのグループ）であるか、あるいは個別接続しそれにより個々のレーザダイオードを指定可能とするかによる。図１１に示す好ましい相互接続配置は、複数のレーザダイオードを直列となるように共に結合するものである。図示の配置では、相互接続部材１１０１は、レーザダイオード１１０５のアノード導体バッド１１０３に電気的に結合されている。一方、相互接続１１０７は、レーザダイオード１１１１のカソード導体パッド１１０９と電気的に結合されている。他の相互接続部材（例えば、相互接続部材１１１３）は、列をなす他のレーザダイオードを直列となるように共に結合するために用いられている。図示の配置では、レーザダイオードの第２列および第４列の極性は、レーザダイオードの第１列、第３列、第５列の極性に対して逆になっていることに留意されたい。この図示の実施形態において、冷却ブロック部材が、導電体である場合には、電気的な相互接続部材は、冷却ブロック部材から電気的に絶縁されていなければならないことは理解できるだろう（例えば、電気絶縁性のスリーブやワッシャーを用いる）。
【００３０】
レーザダイオードを電気的に結合する手段は無数にあることは理解されるだろうが、図１２、１３に示す好ましい実施形態では、相互接続部材は、比較的薄厚の単一または複数の導電体材料で製作され、それにより、十分なバネ性を持たせ、導体パッドと接触する簡素な手段を提供している。図１２は、相互接続部材１１０７のような相互接続部材の一例の断面図である。この図示の実施形態では、相互接続部材１１０７は、電気絶縁スリーブ部材１２０１と電気絶縁ワッシャー１２０３とを用いることによって、ボルト１００５を経由する短絡が防止されている。図１３に示すように、ボルト１００５が固定部材１００１に対向する定位置に相互接続部材を固定するとき、相互接続部材１１０７の端部１２０５は、導体パッド１１５の反対側に緊張される。
【００３１】
先に注意したように、本発明には、上記とは異なる電気的な相互接続部材を用いたり、組立体と冷却ブロック部材とを固定したりするような小さな変形例が無数にあり、これらは本発明者が明確に想定しているものである。例えば、図１４は、図９に示す実施形態と略同様であり、各取付ブロック部材の翼部１２５、１２６がボルト１４０３によって冷却ブロック部材１４０１に直接ボルト止めされている点のみが異なる実施形態を示している。図９と同様に、図示の見易さのために、第２の調整レンズ、各部分組立体の電気的な相互接続部材はいずれも図示されていない。
【００３２】
冷却ブロック部材（例えば、冷却ブロック部材８００、１４０１）が、レーザダイオード部分組立体を上に取り付ける階段列を構成する場合、冷却速度、したがって個々のレーザダイオード部分組立体の動作温度は、冷却ブロック部材に結合された冷却源と個々の部分組立体との間の距離に応じて変化する。レーザダイオードの波長は温度依存性を有するので、本発明者は、階段状の冷却ブロック部材によってもたらされる部分組立体間の動作温度の変化は、レーザダイオード部分組立体の波長を合わせるために用いることができるということを見出した。よって、本発明の少なくとも１つの実施形態では、各組立体の出力波長は、冷却ブロック部材内での部分組立体の位置に基づいて決定される。それにより、各部分組立体は、冷却ブロック部材内において、組立体全体で出力波長が所望の値に可能な限り合致するように配置される。図１５に示す冷却ブロック部材の他の実施形態では、冷却ブロック部材の底面１５０１が傾斜されている。この形態をとる結果、各取付面１５０３は、底面１５０１から等距離となる。これにより、冷却ブロック部材の底面（例えば、面１５０１）に冷却源が熱的に結合されている場合でも、取り付けられた各レーザダイオード部分組立体（不図示）の冷却速度を同一に保つことできる。
【００３３】
上記の図面において、図示によって例示された態様は、２列の部分組立体を含んでいる。しかしながら、先に注意したように、本発明は、２列に限定されるものではなく、列ごとの部分組立体の数も特定の値に限定されるものではない。例えば、図１６には、レーザダイオード部分組立体を１列用いたレーザダイオード組立体が図示されている。
【００３４】
当業者であれば理解されるであろうように、本発明は、その精神及び本質を逸脱することなしに他の具体的態様によっても実施することができる。したがって、上述の開示および記載は、特許請求の範囲について説明することを意図するものであり、これに限定しようとするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るレーザダイオード部分組立体の主要部の斜視図である。
【図２】図１のレーザダイオード部分組立体の、第２の調整レンズを除く組立状態を示す斜視図である。
【図３】図１のレーザダイオード部分組立体の、もう一つのレーザダイオード部分組立体（不図示）と結合された第２の調整レンズを含む組立状態を示す斜視図である。
【図４】第２の調整レンズと特定のレーザダイオード部分組立体との関係を示す説明図である。
【図５】第２の調整レンズと、図４に示すものとは異なる特定のレーザダイオード部分組立体との関係を示す説明図である。
【図６】図１に示す部分組立体の取付ブロック部材の底面を示す斜視図である。
【図７】他に用いることができる底面形状を示す斜視図である。
【図８】図１〜３と図６とに示すようなレーザダイオード部分組立体とともに用いる冷却ブロック部材を示す説明図である。
【図９】図８の冷却ブロック部材の２列に、レーザダイオード部分組立体を配した様子を示す説明図である。
【図１０】レーザダイオード部分組立体を定位置に固定するために、固定部材を用いて組み立てた図９の組立体の様子を示す説明図である。
【図１１】相互接続部材を定位置に設けた図１０の組立体の様子を示す説明図である。
【図１２】押圧されていない相互接続部材を示す断面図である。
【図１３】図１２に示す相互接続部材の組立体がレーザダイオードの導体パッドと接触している状態を示す断面図である。
【図１４】冷却ブロック部材に対する部分組立体の、他に用いることができる取付手段を示す説明図である。
【図１５】傾斜した冷却面を用いている点を除いて、図８に示すのと同様な冷却ブロック部材を示す説明図である。
【図１６】組立体が１列のレーザダイオード部分組立体からなる点を除いて、図１１に示すのと同様な組立体を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１  シングルエミッタレーザダイオード（レーザダイオード）
１０３、７００  部分組立体取付ブロック部材（取付ブロック部材）
１０５  サブマウント（レーザダイオードサブマウント）
１０７  第１の調整レンズ
１０９  第２の調整レンズ
１１１  表面
１１３、１１５  導体パッド
１２３、１２４  位置合わせ領域
１２５、１２６  翼部
２００  レーザダイオード部分組立体
４０１、５０１  ビーム
６０１、７０１、１５０１  底面
８００、１４０１  冷却ブロック部材
８０１、８０２  列
８０３、１５０３  取付面
１００１、１００２、１００３  固定部材
１００５、１４０３  ボルト
１１０１、１１０７、１１１３  相互接続部材
１１０３  アノード導体バッド（導体パッド）
１１０５、１１１１  レーザダイオード
１１０９  カソード導体パッド（導体パッド）
１２０１  電気絶縁スリーブ部材
１２０３  電気絶縁ワッシャー
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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