(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面の長手方向に沿って複数のレーザ出射点を配列させた半導体レーザアレイと、前記半導体レーザアレイを配置させると共に内部に媒体通路をもったヒートシンクと有する半導体レーザユニットを複数段積層させ、前記半導体レーザユニット間において、外方からのポインタ光を通過させるポインタ光通過領域を形成したことを特徴とする半導体レーザ組立体。
【請求項２】
前記ポインタ光通過領域は、前記半導体レーザユニット間に挟まれて前記半導体レーザユニット間を電気的に導通させる連結板を貫通する直線的な光挿通孔であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ組立体。
【請求項３】
前記光挿通孔は、前記レーザ出射点の前方に配置させる集光レンズの光軸に沿って延在することを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定レーザの励起や微細加工処理等の光源として利用される半導体レーザ組立体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般的に利用されているこの種の半導体レーザ組立体に設けられた半導体レーザアレイは、その出射面上に複数のレーザ出射点を有している。また、半導体レーザアレイは、その上面及び下面を一対のサブマウントベースで挟み込み、この状態で半導体レーザアレイをヒートシンク上に配置させている。そして、ヒートシンク上において、半導体レーザアレイをサブマウントベースで挟むような半導体レーザユニットを構成させ、これをハウジング内で多段に積層させることで、半導体レーザ組立体が構成される。さらに、このような半導体レーザ組立体を微細加工処理などの光源として利用する際には、光を一点に集中させる必要があるので、前述の半導体レーザ組立体は、種々の集光レンズが組み込まれたレーザ発生装置の内部に収容させて利用される。また、このようなレーザ発生装置では、レーザ光が集光する地点すなわち加工点をいわゆるポインタ光で指し示す必要がある。そこで、一般的なレーザ発生装置では、半導体レーザまたは発光ダイオードから出射させる高輝度な光を筐体内に導き、反射ミラーやハーフミラー等を利用して、この光を集光レンズの光軸に沿わせる。これによって、いわゆるポインタ光と呼ばれる光を作り出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体レーザ組立体をレーザ発生装置内で利用する場合、ポインタ光を集光レンズの光軸上に導くにあたっては、反射ミラーやハーフミラー等を複雑に配列させる必要があり、ポインタ光を集光レンズの光軸へ導きにくいといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、ポインタ光を半導体レーザ組立体の後方から内部に導入させて、適切なポインタ光を簡単に作り出すようにした半導体レーザ組立体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザ組立体は、前面の長手方向に沿って複数のレーザ出射点を配列させた半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイを配置させると共に内部に媒体通路をもったヒートシンクと有する半導体レーザユニットを複数段積層させ、半導体レーザユニット間において、外方からのポインタ光を通過させるポインタ光通過領域を形成したことを特徴とする。
【０００６】
この半導体レーザ組立体は、複数のレーザ出射点を配列させた半導体レーザアレイと、内部に媒体通路をもったヒートシンクとを備えた半導体レーザユニットを複数段積層させものである。このような半導体レーザ組立体を微細加工処理などの光源として利用する際には、光を一点に集中させる必要があり、レーザ光の集光点を示すガイド光としてポインタ光が利用される。そこで、ポインタ光を半導体レーザ組立体の後方から内部に導入させて、適切なポインタ光を簡単に作り出すために、半導体レーザユニット間において、外方からのポインタ光を通過させるポインタ光通過領域を形成する。
【０００７】
また、ポインタ光通過領域は、半導体レーザユニット間に挟まれて半導体レーザユニット間を電気的に導通させる連結板を貫通する直線的な光挿通孔であると好適である。このように、導電性の連結板を利用することで、隣接する全ての半導体レーザアレイ同士を電気的に接続させることができ、しかも、連結板に設けた光挿通孔によって、ポインタ光を半導体レーザ組立体の内部に導入させることができ、ポインタ光を、半導体レーザ組立体の前方に向けて適切に出射させることができる。
【０００８】
また、光挿通孔は、レーザ出射点の前方に配置させる集光レンズの光軸に沿って延在すると好適である。このように、光挿通孔を集光レンズの光軸の延長上に形成させる結果して、信頼性の高いポインタ光を作り出すことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る半導体レーザ組立体の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１及び図２に示すように、半導体レーザ組立体１は、導電性及び熱伝導性に優れた材質からなるヒートシンク２上に平板状の半導体レーザアレイ３を搭載させた半導体レーザユニット４を、複数段（この場合５段）積層させたものである。この半導体レーザアレイ３の前面５上には、長手方向に沿って多数のレーザ出射点３ａを一直線上に配列させている。各半導体レーザアレイ３は、ＧａＡＳ等からなる化合物半導体から構成されており、発光領域の大きさが１００μｍ×２μｍ程度のレーザ出射点３ａが、例えば３００μｍ程度の間隔で複数個配置されている。
【００１１】
また、１個の半導体レーザアレイ３の上面３ｂ及び下面３ｃには、上側のサブマウントベース（別名「カバープレート」）６及び下側のサブマウントベース７がハンダ付けによって上下から挟み込むようにそれぞれ接合されている。この上側及び下側のサブマウントベース６，７は、銅、銅タングステン、モリブデンなどからなる導電性及び熱伝導性に優れた材質で形成されている。さらに、半導体レーザアレイ３は、下側のサブマウントベース７をヒートシンク２の上面２aにハンダ付けすることによって、ヒートシンク２上に搭載させる。
【００１２】
このヒートシンク２は、図３に示すように、三分割され、三枚の金属製プレート１１,１２,１３の張り合わせによって構成される。このような張り合わせ構造によって、内部に任意の媒体通路９を形成させている。例えば、第１のエンドプレート１１には、入口側開口１１ａと出口側開口１１ｂが並列して設けられると共に、入口側開口１１ａに連通する通路９ａが表面に作り込まれている。また、第２のエンドプレート１２には、入口側開口１２ａと出口側開口１２ｂが並列して設けられると共に、入口側開口１２ａを迂回するようにして出口側開口１２ｂに連通する通路９ｂが表面に作り込まれている。
【００１３】
また、第１のエンドプレート１１と第２のエンドプレート１２との間に挟まれる連結プレート１３は、入口側開口１１ａと入口側開口１２aとを連通させる入口側連通開口１３aと、出口側開口１１ｂと出口側開口１２ｂとを連通させる出口側連通開口１３ｂとが並設して設けられている。さらに、連結プレート１３には、一側の通路９ａと他側の通路９ｂとを連通させる４個の連絡通路９ｃが設けられている。
【００１４】
よって、入口側開口１１ａから通路９ａ内に流入してきた媒体は、連絡通路９ｃを通って他側の通路９ｂまで流動する。その後、通路９ｂ内を流動しながら出口側開口１２ｂから排出される。このように、通路９ａ,９ｂ内で冷却媒体を流動させ続けることで、ヒートシンク２を介して、半導体レーザアレイ３を冷却し続けることができる。
【００１５】
そして、図１に示すように、このような半導体レーザユニット４を、電気絶縁性のスペーサ１４を介して複数段（この場合５段）積層させたものが半導体レーザ組立体１である。このスペーサ１４はポリイミド等からなり、スペーサ１４の内側には、シリコンゴム、ウレタンゴム等からなる電気絶縁性のクッション材（図示せず）が装填されている。このクッション材には、隣接する入口側開口１１ａと入口側開口１２aとを連絡させる入口側開口（図示せず）が設けられると共に、隣接する出口側開口１１ｂと出口側開口１２ｂと連絡させる出口側開口（図示せず）が設けられている。なお、このクッション材は、ヒートシンク２間を流動する媒体の漏れを防止するために、ヒートシンク２に密着させている。
【００１６】
このように、隣接するヒートシンク２間に電気絶縁性のスペーサ１４を配置させる結果として、ヒートシンク２間の直接的な電気的導通を回避させ、これによって、外部から印加させる電流が、半導体レーザアレイ３の積層方向に沿って効率良く流れるようにしている。なお、半導体レーザ組立体１を組み立てるにあたって、図示しないクランプ部材により、半導体レーザ組立体１全体を両側方から締め付けるようにして固定させることが好ましい。
【００１７】
このようにして組み立てられた半導体レーザ組立体１は、図４に示すように、微細加工処理などの光源として利用するために、冷媒管１７及び駆動電流供給電極１８に接続にした状態で、半導体レーザ発生装置２０内に組み込まれる。この半導体レーザ発生装置２０の筐体１９内において、この半導体レーザ組立体１の前方には、多数のレーザ出射点３ａに対応するようなマイクロレンズ２１が固定されている。さらに、このマイクロレンズ２１の前方には、光軸Ｐに沿って３枚の集光レンズ２２,２３,２４が一直線上に整列されている。このような構成の半導体レーザ発生装置２０は、レーザ光を一点に集中させることができ、高いレーザ出力が得られる。
【００１８】
このような半導体レーザ発生装置２０では、レーザ光が集光する地点すなわち加工点をいわゆるポインタ光で指し示す必要がある。そこで、半導体レーザユニット４を複数段（この場合５段）積層させた状態で、半導体レーザ組立体１の略中央に連結板３０を配置させる（図１参照）。この連結板３０は、導電性を有する金属で形成されると共に、ポインタ光を出射させるための光挿入孔３１を有している。この光挿入孔３１は光軸Ｐに沿って延在し、半導体レーザ組立体１の後方には、光挿通孔３１内に光を入射させるためのポインタ光源３７の一例である半導体レーザまたは発光ダイオード（図４参照）を配置させている。このように、この光挿通孔３１は、高輝度なポイント光３３を通過させる光通過領域Ｓとして、半導体レーザ組立体１内に形成される。
【００１９】
この連結板３０は、図５及び図６に示すように、二分割され、二枚の金属プレート３４,３５の張り合わせによって構成され、このような張り合わせ構造によって、内部に任意の光挿通孔３１を簡単に形成させることができる。さらに、信頼性の高いポインタ光３３を作り出すために、光挿通孔３１を集光レンズ２２,２３,２４の光軸Ｐの延長上に形成させる。また、導電性の連結板３０を利用することで、隣接する全ての半導体レーザアレイ３同士を電気的に接続させることができ、しかも、連結板３０に設けられた光挿通孔３１によって、ポインタ光３３を半導体レーザ組立体１の後方から内部に導入させることができると同時に、ポインタ光３３を光軸Ｐに沿わせながら、半導体レーザ組立体１の前方に向けて適切に出射させることができる。
【００２０】
また、導電性の他の連結板４０としては、図７及び図８に示すように、二分割され、二枚の金属プレート４４,４５の張り合わせによって構成され、このような張り合わせ構造によって、内部に任意の光挿通孔４１を簡単に形成させることができる。また、信頼性の高いポインタ光３３を作り出すために、光挿通孔４１を集光レンズ２２,２３,２４の光軸Ｐの延長上に形成させる。さらに、この連結板４０には、隣接する入口側開口１１ａと入口側開口１２aとを連絡させる入口側連絡通路４２が設けられると共に、隣接する出口側開口１１ｂと出口側開口１２ｂと連絡させる出口側連絡通路４３（図示せず）が設けられている。これによって、連結板４０で冷媒通路を塞ぐことがない。
【００２１】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、半導体レーザ組立体１Ａの中央において、隣接する半導体レーザユニット４間を離間させ、この隙間をポインタ光通過領域Ｓとして形成させることもできる。そして、このポインタ光通過領域Ｓを光軸Ｐの延長上に設けることで、信頼性の高いポインタ光３３を作り出すことができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による半導体レーザ組立体は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、前面の長手方向に沿って複数のレーザ出射点を配列させた半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイを配置させると共に内部に媒体通路をもったヒートシンクと有する半導体レーザユニットを複数段積層させ、半導体レーザユニット間において、外方からのポインタ光を通過させるポインタ光通過領域を形成したことにより、ポインタ光を半導体レーザ組立体の後方から内部に導入させて、適切なポインタ光を簡単に作り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザ組立体の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の半導体レーザ組立体に適用する半導体レーザユニットを示す斜視図である。
【図３】図１の半導体レーザ組立体に適用するヒートシンクを示す分解斜視図である。
【図４】図１の半導体レーザ組立体が組み込まれた状態の半導体レーザ発生装置を示す断面図である。
【図５】図１の半導体レーザ組立体に適用する連結板を示す分解斜視図である。
【図６】図５に示した連結板の組み立て完了後の状態を示す斜視図である。
【図７】図１の半導体レーザ組立体に適用する他の連結板を示す分解斜視図である。
【図８】図７に示した連結板の組み立て完了後の状態を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る半導体レーザ組立体の他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１,１Ａ…半導体レーザ組立体、２…ヒートシンク、３…半導体レーザアレイ、３ａ…レーザ出射点、４…半導体レーザユニット、９…媒体通路、２２,２３,２４…集光レンズ、３０,４０…連結板、３１,４１…光挿通孔、３３…ポインタ光、Ｐ…光軸、Ｓ…ポインタ光通過領域。
【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】
0003905744.tif 000008
【図８】
0003905744.tif 000009
【図９】
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