半导体激光器装置的制造方法_2

文档序号:9457848阅读:来源:国知局
定件端,温度急剧上升。 关于该温度上升,在所有的副固定件厚度的情况下,x/t = 0. 5的点成为边界。
[0041] 以上,在第1开口部IOa处,x/t为0. 5以下,在第2开口部IOb处,x/t为0. 5以 上,从而使第1开口部IOa上的有源层温度高于第2开口部IOb上的有源层温度。这里,在 半导体激光器中,当作为激光器振荡介质的发光层的温度变高时,其带隙变小,从而振荡波 长变长。因此,来自第1开口部IOa上的有源层3的激光长于来自第2开口部IOb上的有 源层3的激光的波长,可由1个元件来获得2个波长的激光器振荡光。
[0042] 接着,图3示出针对将副固定件厚度设为300 μ m、将副固定件8的热传导率设为 130、230、330W/m ·Κ时分别实施同样的热仿真的结果。针对此情况可知,均是x/t = 0. 5为 临界值。
[0043] 根据图2以及图3所示的结果可知,有源层温度急剧上升的条件即x/t < 0. 5不 取决于副固定件8的厚度或副固定件8的热传导率。
[0044] 这样,可如以下这样地说明x/t的临界值具有普遍性的理由。
[0045] 图4是从前面观察x/t = 0. 5时的装置的结构图。这里,因为副固定件8的热传 导率具有各向同性,所以,在第1开口部IOa的右端产生的热以45°的扩散角向右横方向 进行扩散。向该方向扩散的热在副固定件端进行反射,向左方向进行扩散,但当其到达副固 定件下表面时即向下方向扩散t的距离时,在x/t>0. 5的情况下,该热不会到达第1开口部 IOa的右端,而是扩散至散热器9。另一方面,在x/t < 0. 5的情况下,在副固定件端反射的 热从第1开口部IOa的右端位置即距副固定件端距离X的位置。这是热到达从第1开口部 IOa右端到散热器的最短热路径的情况,因此,在这样的情况下,第1开口部IOa上的有源层 3的温度大幅上升。
[0046] 接着,制作了图1所示的激光器装置。第1开口部IOa以及第2开口部IOb的开 口宽度是70 μ m,开口中心的间隔是200 μ m,激光器元件的宽度是400 μ m。副固定件厚度 为240 μπι,将第1开口部IOa的开口端与副固定件端的距离设为50 μπι。x/t是50/240 = 0. 21。第2开口部IOb的开口端与副固定件端的距离为500 μπι。
[0047] 在对10个这样的激光器装置施加 6Α的电流时,采用带有透镜的光纤来测定从2 个发光区域产生的激光的波长。图5示出各个波长的测定结果。2个的波长差平均是I. 8nm。 同样,图6示出将x/t作为参数来制作激光器装置并测定2个的波长差的结果。
[0048] 这样,本实施方式的半导体激光器装置可通过使一部分发光区域的温度高于其它 发光区域的温度来使振荡波长进行长波化,获得具有多个波长的振荡光。另外,关于装置结 构也仅仅是对现有的结构变更激光器元件的位置,可容易地进行制作。
[0049] 这里,满足作为临界条件的x/t = 0. 5时的第1开口部IOa的右端与副固定件端 间的距离大多与IOOym前后非常接近,所以,如图1那样,优选使一个开口部(在图中为第 1开口部IOa)更接近于激光器元件端。
[0050] 另外,在假设副固定件8的材料的热传导率具有各向异性即水平方向的热传导率 kx与垂直方向的热传导率ky不同的情况下,热传导相对于垂直方向以如下这样的角度进 行传导而不是45° :
[0051] Θ = tan 1 (kx/ky) [deg. ] 〇
[0052] 因此,在这样的情况下,设副固定件厚度为t,使得有源层的温度大幅上升的针对 开口位置与副固定件端之间的距离的临界点X成为下式: I I
[0053] X -{kx/ ?ψ?
[0054] 此外,在本实施方式中示出了在1个激光器元件内形成2个发光点(基于开口部 的发光区域)的单片构造中的例子,但即使是排列2个仅形成1个发光点的激光器元件的 构造也是同样的。另外,在此情况下,可在1个副固定件上配置2个激光器元件,或在各个 激光器元件中使用1个副固定件。此外,在本实施方式中说明了 2个发光点的情况,但关于 具有3个以上的多个发光点的情况也能够取得同样的效果。
[0055] 如以上所说明的那样,根据实施方式1的半导体激光器装置,该激光器装置在散 热器上接合有水平方向的热传导率为kx、垂直方向的热传导率为ky的副固定件,在副固定 件上以使具有有源层的一侧朝向副固定件侧的方式安装有在单个激光器元件上具有基于 多个开口部的多个发光区域的激光器元件,在设副固定件厚度为t时,多个开口部中的至 少1个开口部的开口端与副固定件端的水平方向最短距离X是
[0057] 且与开口部不同的其它开口部中的至少1个是
[0059] 因此,仅改变组装形状,就能够同时获得多个波长,而制作成本或组装成本与现有 的完全相同。此外,即使关于该组装也仅仅是变更组装位置,所以能够廉价且容易地获得可 抑制斑点噪声的半导体激光器装置。
[0060] 另外,根据实施方式1的半导体激光器装置,取代在单个激光器元件上具有多个 发光区域的激光器元件,而是在副固定件上设置多个在单个激光器元件中具有基于单个开 口部的发光区域的激光器元件,各自的开口部为多个开口部,因此,即使在采用多个元件的 情况下,也因为该元件具有相同的波长即可,而能够降低元件制作成本。
[0061] 另外,根据实施方式1的半导体激光器装置,该激光器装置在散热器上接合有在 水平方向以及垂直方向上具有各向同性的热传导率的副固定件,在副固定件上以使具有有 源层的一侧朝向副固定件侧的方式安装有在单个激光器元件中具有基于多个开口部的多 个发光区域的激光器元件,在设副固定件厚度为t时,多个开口部中的至少1个开口部的开 口端与副固定件端的水平方向最短距离X是 x/t< 0.5,且与开口部不同的其它开口部中的 至少1个是x/t>0. 5,因此,能够廉价且容易地获得可抑制斑点噪声的半导体激光器装置。
[0062] 实施方式2.
[0063] 图7是从前面观察实施方式2中的半导体激光器装置的结构图。图示的半导体激 光器装置由η型GaAs衬底l、n型AlInP包覆层2、有源层3、p型AlInP包覆层4、SiN绝缘 膜5、p侧电极6、η侧电极7、副固定件8、散热器9构成,构成要素与实施方式1的相同,但 激光器元件、副固定件8与散热器9的位置关系不同。
[0064] 这里,如图7所示,将作为2个开口部之一的第1开口部IOa的右端与散热器9的 右端的距离设为X,将副固定件厚度设为t。图8示出针对此构造采用使用了 3维的有限要 素法的热仿真来求出对第1开口部IOa以及第2开口部IOb给予发热时的第1开口部IOa 上的有源层(设为有源层3a)以及第2开口部IOb上的有源层(设为有源层3b)的温度的 结果。这里,横轴为x/t,纵轴为对各个有源层给予IW的发热时的有源层温度上升量。副固 定件厚度t为300 μ m。副固定件8的热传导率为烧结体AlN的热传导率即230W/m · K。
[0065] 图9以图8的热仿真结果为基础示出该2个有源层3a、3b的温度差。对于副固定 件的热传导率为230W/m · K、副固定件厚度为200、300、400 μπι的情况,实施热仿真。这样 可知,在x/t大的情况下,即散热器9的右端远远位于第1开口部IOa的右端的右侧的情况 下,2个有源层3a、3b的温度差的X依赖性小,但在x/t小的情况下,即,随着散热器9的右 端接近于第1开口部IOa的右端,温度差急剧上升。由该温度上升可知,在全部的副固定件 厚度的情况下,x/t = I. 0的点为边界。
[0066] 此外,但当使x/t变小时,温度差上升。另外,可知,在x/t为负即与第1开口部 IOa的右端位置相比,散热器9的右端位置位于左侧的状态下,温度差也同样扩大。
[0067] 根据以上的情况,通过将第1开口部IOa的右端与副固定件右端的位置关系设为 x/t < 1. 0、将第2开口部IOb左端与副固定件左端的位置关系设为x/t>l. 0,能够使第1开 口部IOa上的有源层温度高于第2开口部IOb上的有源层温度。由此,可利用1个元件获 得2个波长的激光器振荡光。
[0068] 另外,由图8以及图9可知
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