JP3670645B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に投射型映像表示装置の光源として利用可能な半導体レーザ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、近年では、例えば液晶プロジェクタ等のような投射型の映像表示装置における光源として、半導体レーザを使用するための開発が盛んに行なわれている。
【０００３】
この種の映像表示装置にあっては、数Ｗ〜１０Ｗもの強い光出力を発生する半導体レーザからの出射光を、ファイバレーザを構成する光ファイバに入射させることにより、高い光密度の可視光を生成して映像表示に利用している。
【０００４】
ところで、半導体レーザは、一般に高出力になるとマルチモードになり、その光出射領域が細長い形状となる。例えば、１Ｗを出力する半導体レーザの光出射領域は、その活性層に平行なスロー軸方向の長さと、活性層に垂直なファスト軸方向の長さとの比が、５０：１から５００：１にまで及んでいる。
【０００５】
そして、このように高いアスペクト比を有する光出射領域の場合、そこから出射される光は、光出射領域面に垂直な光軸に対して、スロー軸方向には±４°程度の広がり角しか持たないのに対し、ファスト軸方向には±２０°もの広がり角を持って放出される。
【０００６】
このため、現状では、半導体レーザから出射された光を、光ファイバ等の光学素子に効率良く入射させるために、その光出射領域の直前にロッドレンズまたはシリンドリカルレンズ等のコリメートレンズを配置して、ファスト軸方向に広がる出射光を平行光に変換するようにしている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、ブロック体に支持された半導体レーザの光出射面に、円柱形状のロッドレンズの中央部周面を近接させて配置し、その位置でロッドレンズの両端部周面をブロック体に接着剤で固定する構成が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−９８１９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１に開示されているロッドレンズの取り付け手法では、ブロック体とロッドレンズの周面との間に接着剤を流し込んだ際に、接着剤が半導体レーザの光出射面とロッドレンズの周面との間にまで流れ込むことがあり、半導体レーザの光出射面を塞いでしまうという問題が生じている。
【００１０】
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、簡易な構成で半導体レーザの光出射領域とコリメートレンズとの間に接着剤が流れ込むことを十分に防止し、ひいては組み立て作業の容易化を図り得る半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ装置は、基台と、この基台に支持される半導体レーザと、この半導体レーザの光出射領域に対向する部分と基台に接着される部分とを有するコリメートレンズとを備え、基台のコリメートレンズが接着される部分と半導体レーザが支持される部分との間に切り欠き部を形成するようにしたものである。
【００１２】
また、この発明に係る半導体レーザ装置は、基台と、この基台に支持される半導体レーザと、この半導体レーザの光出射領域に対向する部分と基台に接着される部分とを有するコリメートレンズとを備え、コリメートレンズの半導体レーザの光出射領域に対向する部分と基台に接着される部分との間に切り欠き部を形成するようにしたものである。
【００１３】
上記のような構成によれば、基台のコリメートレンズが接着される部分と半導体レーザが支持される部分との間、または、コリメートレンズの半導体レーザの光出射領域に対向する部分と基台に接着される部分との間に切り欠き部を形成するようにしたので、簡易な構成で半導体レーザの光出射領域とコリメートレンズとの間に接着剤が流れ込むことを十分に防止し、ひいては組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この第１の実施の形態で説明する半導体レーザ装置の概略的な構造を示している。すなわち、符号１１は基台であり、例えば銅等によって直方体状に形成され、ヒートシンクとしても作用する。
【００１５】
この基台１１には、その上面１１ａの中央部にＧａＡｓ系の半導体レーザ１２が搭載されている。この半導体レーザ１２は、その光出射領域１２ａを有する面１２ｂが、基台１１の１つの側面１１ｂと連なるようにして、基台１１に支持されている。
【００１６】
ここで、上記半導体レーザ１２において、その光出射領域１２ａのスロー軸方向をＸ軸、ファスト軸方向をＹ軸、光出射領域１２ａからレーザ光が出射される方向、つまり、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａを有する面１２ｂに対して垂直な方向をＺ軸とする。
【００１７】
また、上記基台１１には、その上面１１ａの一端部に、セラミクス等で形成された非導電性を有する絶縁ブロック１３が搭載されている。この絶縁ブロック１３は、その上面１３ａに配置されたターミナル１４が、外部の電源と接続されている。
【００１８】
そして、半導体レーザ１２は、その上面に形成された電極とターミナル１４とが、金で形成されたワイヤ１５でボンディングされることにより、外部の電源と接続されている。なお、半導体レーザ１２の基台１１に対向している面に形成された電極も、基台１１を介して外部の電源と接続されている。
【００１９】
この半導体レーザ１２は、ジャンクションダウンで基台１１の上面１１ａに搭載されている。このため、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａは、はんだ層を介して基台１１の上面１１ａの直上で、かつ、基台１１の側面１１ｂに連なる位置に設置されることになる。
【００２０】
ここで、上記基台１１のうち、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａを有する面１２ｂと連なる側面１１ｂには、その上端部に、円柱形状のロッドレンズ１６が設置されている。このロッドレンズ１６は、その軸心が、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａのスロー軸方向に沿うように設置されている。
【００２１】
また、このロッドレンズ１６は、その中央部周面が、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａに近接対向するように設置されている。さらに、このロッドレンズ１６は、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａから出射されるレーザ光の光軸が、Ｙ軸方向の中心を通るように設置されている。
【００２２】
そして、このロッドレンズ１６が、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａからファスト軸方向に広がって出射されるレーザ光を平行光に変換するためのコリメートレンズとして作用する。その後、このロッドレンズ１６を通過したレーザ光が、後段の光ファイバ等の光学素子に入射されることになる。
【００２３】
ここで、上記ロッドレンズ１６は、その両端部の周面が、基台１１のうち、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａを有する面１２ｂと連なる側面１１ｂの上端部に、紫外線硬化型の接着剤１７によって固着されることにより、基台１１に固定されている。
【００２４】
この場合、ロッドレンズ１６は、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａに対して、上記のように位置決めされた後、その両端部周面と基台１１の側面１１ｂとの間に紫外線硬化型の接着剤１７を流し込み、紫外線を照射して接着剤１７を硬化させることによって、基台１１に固定される。
【００２５】
より実際的に言えば、ロッドレンズ１６は、基台１１の半導体レーザ１２の光出射領域１２ａを有する面１２ｂと連なる側面１１ｂうち、半導体レーザ１２が搭載される上面１１ａと、該側面１１ｂとのなす稜１１ｃに非常に近い部分に、接着剤１７によって固定されることになる。
【００２６】
ところで、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａと、ロッドレンズ１６の中央部周面との間隔は、非常に狭く設定される。このため、ロッドレンズ１６の両端部周面と基台１１の側面１１ｂとの間に流し込まれた接着剤１７が、毛細管現象により、側面１１ｂとロッドレンズ１６との間を伝わって半導体レーザ１２の光出射領域１２ａの所にまで侵入する危険性がある。
【００２７】
このため、この第１の実施の形態では、基台１１のうち、半導体レーザ１２が搭載されている部分の両側で、かつ、接着剤１７が塗布される部分よりも内側の位置に、切り欠き部１８を形成するようにしている。この切り欠き部１８は、基台１１の稜１１ｃを含んで上面１１ａと側面１１ｂとに跨って形成される。
【００２８】
これにより、ロッドレンズ１６の両端部周面と基台１１の側面１１ｂとの間に流し込まれた接着剤１７は、該側面１１ｂとロッドレンズ１６との間を伝わっても、切り欠き部１８に溜められて、半導体レーザ１２にまで到達することが十分に防止される。したがって、接着剤１７の塗布量を厳密に規定する必要がなくなるので、組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００２９】
また、図２は、上記した第１の実施の形態の変形例を示している。すなわち、基台１１のうち、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａを有する面１２ｂと連なる側面１１ｂと、ロッドレンズ１６の両端部周面との間に、その間隔を規制するためのスペーサ１９を介在させている。
【００３０】
そして、基台１１の側面１１ｂにスペーサ１９を介してロッドレンズ１６を押し当て、その状態で接着剤１７を塗布して、基台１１にスペーサ１９及びロッドレンズ１６を固定することにより、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａとロッドレンズ１６との間隔を容易に設定することができ、組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００３１】
なお、図２では、スペーサ１９の設置位置を切り欠き部１８よりも外側に設けるようにしたが、接着剤１７を塗布する位置が切り欠き部１８よりも外側であれば、スペーサ１９を切り欠き部１８より内側に配置するようにしてもよいものである。
【００３２】
さらに、図３は、上記した第１の実施の形態の他の変形例を示している。すなわち、基台１１のうち、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａを有する面１２ｂと連なる側面１１ｂに、該側面１１ｂとロッドレンズ１６の両端部周面との間の間隔を規制するためのスペーサとなる突起２０を形成している。
【００３３】
そして、基台１１の側面１１ｂに形成された突起２０にロッドレンズ１６を押し当て、その状態で接着剤１７を塗布して、基台１１にロッドレンズ１６を固定することにより、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａとロッドレンズ１６との間隔を容易に設定することができ、組み立て作業を容易化することができる。
【００３４】
なお、図３では、突起２０を切り欠き部１８よりも外側に形成するようにしたが、接着剤１７を塗布する位置が切り欠き部１８よりも外側であれば、突起２０を切り欠き部１８より内側に形成してもよいものである。
【００３５】
次に、図４は、この発明の第２の実施の形態を示している。図4において、図１と同一部分に同一符号を付して説明すると、ロッドレンズ１６のうち、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａに対向している周面部の両側で、かつ、接着剤１７が塗布される部分よりも内側の位置に、切り欠き部２１を形成している。
【００３６】
これにより、ロッドレンズ１６の両端部周面と基台１１の側面１１ｂとの間に流し込まれた接着剤１７は、該側面１１ｂとロッドレンズ１６との間を伝わっても、切り欠き部２１に溜められて、半導体レーザ１２にまで到達することが十分に防止される。したがって、接着剤１７の塗布量を厳密に規定する必要がなくなるので、組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００３７】
また、図５は、上記した第２の実施の形態の変形例を示している。すなわち、基台１１のうち、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａを有する面１２ｂと連なる側面１１ｂと、ロッドレンズ１６の両端部周面との間に、その間隔を規制するためのスペーサ２２を介在させている。
【００３８】
そして、基台１１の側面１１ｂにスペーサ２２を介してロッドレンズ１６を押し当て、その状態で接着剤１７を塗布して、基台１１にスペーサ２２及びロッドレンズ１６を固定することにより、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａとロッドレンズ１６との間隔を容易に設定することができ、組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００３９】
なお、図５では、スペーサ２２の設置位置を切り欠き部２１よりも外側に設けるようにしたが、接着剤１７を塗布する位置が切り欠き部２１よりも外側であれば、スペーサ２２を切り欠き部２１より内側に配置するようにしてもよいものである。
【００４０】
さらに、図６は、上記した第２の実施の形態の他の変形例を示している。すなわち、基台１１のうち、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａを有する面１２ｂと連なる側面１１ｂに、該側面１１ｂとロッドレンズ１６の両端部周面との間の間隔を規制するためのスペーサとなる突起２３を形成している。
【００４１】
そして、基台１１の側面１１ｂに形成された突起２３にロッドレンズ１６を押し当て、その状態で接着剤１７を塗布して、基台１１にロッドレンズ１６を固定することにより、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａとロッドレンズ１６との間隔を容易に設定することができ、組み立て作業を容易化することができる。
【００４２】
なお、図６では、突起２３を切り欠き部２１よりも外側に形成するようにしたが、接着剤１７を塗布する位置が切り欠き部２１よりも外側であれば、突起２３を切り欠き部２１より内側に形成してもよいものである。
【００４３】
ここで、上記した第１及び第２の実施の形態では、基台１１にロッドレンズ１６を固定することについて説明したが、この発明は、ロッドレンズ１６に限らず例えばシリンドリカルレンズ等でもよく、要するに、半導体レーザ１２の光出射領域１２ａからファスト軸方向に広がって出射されるレーザ光を平行光に変換するためのコリメートレンズの取り付けに広く適用することができる。
【００４４】
また、上記した第１及び第２の実施の形態では、基台１１に形成される切り欠き部１８及びロッドレンズ１６に形成される切り欠き部２１を、半導体レーザ１２の両側にそれぞれ形成するようにしたが、必要に応じては半導体レーザ１２の片側だけに形成するようにしてもよいものである。
【００４５】
なお、この発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、簡易な構成で半導体レーザの光出射領域とコリメートレンズとの間に接着剤が流れ込むことを十分に防止し、ひいては組み立て作業の容易化を図り得る半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施の形態を示す斜視図。
【図２】 同第１の実施の形態における変形例を示す図。
【図３】 同第１の実施の形態における他の変形例を示す図。
【図４】 この発明の第２の実施の形態を示す斜視図。
【図５】 同第２の実施の形態における変形例を示す図。
【図６】 同第２の実施の形態における他の変形例を示す図。
【符号の説明】
１１…基台、１２…半導体レーザ、１３…絶縁ブロック、１４…ターミナル、１５…ワイヤ、１６…ロッドレンズ、１７…接着剤、１８…切り欠き部、１９…スペーサ、２０…突起、２１…切り欠き部、２２…スペーサ、２３…突起。

Claims (12)

1. 基台と、
   この基台に支持される半導体レーザと、
   この半導体レーザの光出射領域に対向する部分と、前記基台に接着される部分とを有するコリメートレンズとを具備し、
   前記基台の、前記コリメートレンズが接着される部分と、前記半導体レーザが支持される部分との間に、切り欠き部を形成してなることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記基台は、前記半導体レーザが搭載される部分を挟んだ両側の部分にそれぞれ切り欠き部が形成され、これら切り欠き部の前記半導体レーザと反対側の部分に前記コリメートレンズが接着されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記基台と前記コリメートレンズとの間に介在され、前記半導体レーザの光出射領域と前記コリメートレンズとの間隔を規定するスペーサを具備してなることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
4. 前記基台は、前記半導体レーザの光出射領域と前記コリメートレンズとの間隔を規定する突起を具備してなることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
5. 前記コリメートレンズは円柱形状に形成され、その中央部周面が前記半導体レーザの光出射領域に対向され、その両端部周面が前記基台に接着されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
6. 前記基台は、前記半導体レーザが搭載される第１の面と、この第１の面に連続し前記半導体レーザの光出射領域を有する面に連なる第２の面とを有し、
   前記コリメートレンズは、前記基台の第２の面のうち、前記第１の面と第２の面とでなる稜に近い部分に接着されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
7. 基台と、
   この基台に支持される半導体レーザと、
   この半導体レーザの光出射領域に対向する部分と、前記基台に接着される部分とを有するコリメートレンズとを具備し、
   前記コリメートレンズの前記半導体レーザの光出射領域に対向する部分と、前記基台に接着される部分との間に、切り欠き部を形成してなることを特徴とする半導体レーザ装置。
8. 前記コリメートレンズは、前記半導体レーザの光出射領域に対向する部分を挟んだ両側の部分にそれぞれ切り欠き部が形成され、これら切り欠き部の前記半導体レーザと反対側の部分が前記基台に接着されることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置。
9. 前記基台と前記コリメートレンズとの間に介在され、前記半導体レーザの光出射領域と前記コリメートレンズとの間隔を規定するスペーサを具備してなることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置。
10. 前記基台は、前記半導体レーザの光出射領域と前記コリメートレンズとの間隔を規定する突起を具備してなることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置。
11. 前記コリメートレンズは円柱形状に形成され、その中央部周面が前記半導体レーザの光出射領域に対向され、その両端部周面が前記基台に接着されることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置。
12. 前記基台は、前記半導体レーザが搭載される第１の面と、この第１の面に連続し前記半導体レーザの光出射領域を有する面に連なる第２の面とを有し、
    前記コリメートレンズは、前記基台の第２の面のうち、前記第１の面と第２の面とでなる稜に近い部分に接着されることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置。

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