JP2014127543A - 冷却装置および半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な制御を必要とせず簡単な構成で、半導体レーザが出力するレーザ光のスペックルノイズを低減する。
【解決手段】半導体レーザ素子を搭載した複数の部材と、その複数の部材が配置される冷却ジャケットを備える。複数の部材は、少なくとも第１の群と第２の群に分けて、冷却ジャケットの表面に配置される。冷却ジャケットは、第１の群の部材が配置される第１領域と、第２の群の部材が配置される第２領域とを表面に有する。第１領域の近傍で第２領域から離れた冷却ジャケットの内部には、冷却媒体が通過する冷却媒体流路が配置される。
【選択図】図１

Description

本開示は、半導体レーザ素子が取り付けられた半導体レーザ装置、およびその半導体レーザ装置に使用される冷却装置に関する。

半導体レーザは、発光した光の直進性が高く、高輝度で色純度が高いため、プロジェクタ用の光源に使用されている。例えば特許文献１には、プロジェクタ用の光源として、同一の波長の光を出力する複数の半導体レーザ素子を並べて使用して、表示画像の輝度を高くする点についての記載がある。

半導体レーザをプロジェクタ用の光源として用いる場合、スクリーンで散乱した光が相互に干渉して、微細な斑点模様であるスペックルノイズが発生しやすく、このスペックルノイズが表示画像のちらつきの原因になっていた。
このスペックルノイズは、レーザ光の可干渉性に起因して生じる現象であり、スペックルノイズを低減するためには、レーザ光の可干渉性を低下させる対策が有効であることが知られている。可干渉性はレーザ光の出力スペクトル幅に概ね反比例しており、レーザ光の出力スペクトル幅が広がると可干渉性が低下する。したがって、レーザ光の出力スペクトル幅を広くすることが、スペックルノイズの低減につながる。

特許文献１には、このスペックルノイズを低減する手法として、一対の半導体レーザ素子のそれぞれに冷却部を設け、それぞれの冷却部で冷却する温度が異なるように制御することについての記載がある。異なる温度になるように制御する具体的な例として、特許文献１には、各冷却部の内部の冷媒の流路の断面積を変化させることについての記載がある。

特開２０１１−１６５７８６号公報

しかしながら、一対の半導体レーザ素子のそれぞれに個別に冷却部を設ける構成とした場合、冷却部が半導体レーザ素子の配置箇所ごとに必要である。したがって、従来の構成では、プロジェクタ装置は多数の冷却部が必要であり、またそれぞれの冷却部の冷却温度を異なる温度に制御する必要があり、冷却のための構成や制御が複雑である問題があった。

本開示は、複雑な制御を必要とせず簡単な構成で、スペックルノイズを低減することができる半導体レーザ装置および冷却装置を提供することを目的とする。

本開示の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子を搭載した複数の部材と、その複数の部材が配置される冷却ジャケットを備える。複数の部材は、少なくとも第１の群と第２の群に分けて、冷却ジャケットの表面に配置される。冷却ジャケットは、第１の群の部材が配置される第１領域と、第２の群の部材が配置される第２領域とを表面に有する。冷却ジャケットの内部で第１領域の近傍で第２領域から離れた箇所には、冷却媒体が通過する冷却媒体流路が配置される。

本開示の冷却装置は、半導体レーザ素子を搭載した部材が配置される第１領域と第２領域とを表面に有する冷却ジャケットと、冷却ジャケットの内部に配置され第１領域の近傍で第２領域から離れた冷却媒体が通過する冷却媒体流路とを備える。

本開示によると、冷却ジャケットの各領域に配置された半導体レーザ素子を搭載した部材は、冷却媒体流路が通過する冷却媒体により冷却される。但し、冷却媒体流路は第１領域の近傍であり第２領域からは離れているため、第１領域の半導体レーザ素子の方が、第２領域の半導体レーザ素子よりも効率よく冷却される。したがって、第１領域の半導体レーザ素子と、第２領域の半導体レーザ素子とで、冷却温度に差がつくようになる。半導体レーザ素子は温度特性を持つため、２つの領域の半導体レーザ素子が出力するレーザ光の波長が、冷却温度差に対応して相違するようになる。このため、冷却ジャケットに配置された半導体レーザ素子の出力スペクトル幅が広がるように作用する。半導体レーザ素子の出力スペクトル幅が広がることは、スペックルノイズの低減につながる。

本開示によると、１つの冷却ジャケットが備える冷却媒体流路に冷却媒体を通過させるだけで、冷却ジャケットに配置された半導体レーザ素子が２つの異なる冷却温度で冷却されて、スペックルノイズを低減するように作用する。したがって、冷却媒体流路を１つ設けるだけの簡単な構成で、良好な状態にレーザ光を出力する半冷却ジャケット導体レーザ装置が得られる効果を有する。

本開示の一実施の形態の半導体レーザ装置の構成例を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の半導体レーザ装置の分解斜視図である。 本開示の一実施の形態の半導体レーザ装置が備える半導体レーザチップアレイを示す斜視図である。 半導体レーザ素子の出力特性例を示す図である。 本開示の一実施の形態の半導体レーザ装置の変形例（例１）を示す斜視図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本開示の一実施の形態の半導体レーザ装置の変形例（例２）を示す斜視図である。 図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本開示の一実施の形態の半導体レーザ装置の変形例（例３）を示す斜視図である。 図１０のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

本開示の実施の形態の例を、以下の順序で説明する。
１．一実施の形態の半導体レーザ装置の構成（図１，図２，図３）
２．半導体レーザチップアレイの構成（図４）
３．半導体レーザ素子の出力特性（図５）
４．変形例１の半導体レーザ装置の構成（図６，図７）
５．変形例２の半導体レーザ装置の構成（図８，図９）
６．変形例３の半導体レーザ装置の構成（図１０，図１１）
７．その他の変形例

［１．一実施の形態の半導体レーザ装置の構成］
図１〜図３は、本開示の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す図である。図１は半導体レーザ装置を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図３は、図１に示す半導体レーザ装置を分解して示す図である。
図１に示す半導体レーザ装置１００は、画像表示を行うプロジェクタ装置の光源として使用される。不図示のプロジェクタ装置は、赤，緑，青の３つの原色ごとに、半導体レーザ装置１００よりなる光源を備える。それぞれの色の半導体レーザ装置１００から出力されたレーザ光が、プロジェクタ装置の光学系によりスクリーンに照射されることで、スクリーン上に画像が表示される。なお、プロジェクタ装置は、赤，緑，青の３つの原色のそれぞれが、以下に説明する半導体レーザ装置１００を光源として使用してもよいが、例えば赤などの特定の色の光源として半導体レーザ装置１００を使用し、他の色については別の構成の光源を使用してもよい。

半導体レーザ装置１００は、図１に示すように、箱形の冷却ジャケット１１０の平面状の表面１１１に、半導体レーザ素子１０を備えた部材である半導体レーザチップアレイ１を複数配置する。なお、半導体レーザ素子１０は、後述するようにサブマウント２１を介して半導体レーザチップアレイ１に取り付けてある。冷却ジャケット１１０の表面１１１は、例えば１辺が数ｃｍから十数ｃｍ程度の大きさである。
図１に示すように、複数の半導体レーザチップアレイ１は、第１列１ａと第２列１ｂの２列に分けて配置される。それぞれの列１ａ，１ｂには、例えば数ｍｍ程度の間隔で、半導体レーザチップアレイ１を配置する。この図１の例では、第１列１ａに配置する第１の群の半導体レーザチップアレイ１と、第２列１ｂに配置する第２の群の半導体レーザチップアレイ１とは、同じ数とする。

冷却ジャケット１１０は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属で構成され、内部に冷却水流路１１４を備える。冷却水流路１１４は、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１を配置した箇所の近傍に配置する。すなわち、図２に断面で示すように、冷却水流路１１４は、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１を配置した領域の直下に直線状に配置し、第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１を配置した領域の直下には配置しない。この冷却水流路１１４は、一方の側面１１２の冷却装置接続部１２１から、他方の側面１１３の冷却装置接続部１２２まで貫通している。図２に示すように、冷却水流路１１４の断面形状は四角形としたが、円形などの他の形状でもよい。また、第１列１ａの下側に配置される形状であれば、冷却水流路１１４は、直線状でない形状のものを配置してもよい。
このような構成としたことで、冷却装置接続部１２１の孔１２１ａから入力した冷却水が、冷却ジャケット１１０内の冷却水流路１１４を通過して、冷却装置接続部１２２の孔１２２ａから出力される。冷却装置接続部１２２から出力された冷却水は、図示しない冷却装置で冷却された後、冷却装置接続部１２１に戻される。

図３は、半導体レーザ装置１００を分解して示す図である。
図３に示すように、冷却ジャケット１１０の表面１１１には、半導体レーザチップアレイ１の配置箇所に対応してネジ孔１１５を設ける。また、各半導体レーザチップアレイ１のヒートシンク２０には、一端と他端にネジ３１を貫通させるための透孔２３を有する。そして、ヒートシンク２０の透孔２３を貫通したネジ３１を、ネジ孔１１５に嵌めることで、各列１ａ，１ｂの半導体レーザチップアレイ１が、冷却ジャケット１１０の表面１１１に取り付けられる。ネジ３１を使用して半導体レーザチップアレイ１を冷却ジャケット１１０に取り付けるのは１つの例であり、その他の構成でもよい。

［２．半導体レーザチップアレイの構成］
図４は、半導体レーザチップアレイ１の構成を示す図である。
半導体レーザチップアレイ１は、複数の半導体レーザ素子１０を、サブマウント２１を介してヒートシンク２０上に一列に実装したものである。例えば、１個の半導体レーザチップアレイ１が、８個の半導体レーザ素子１０を備える。１個の半導体レーザ装置１００に取り付けられる半導体レーザチップアレイ１上の全ての半導体レーザ素子１０は、出力波長が同じになるように素子を選別してサブマウント上にマウントするようにしてもよい。
例えば、赤色の光源として使用される半導体レーザ装置１００の場合、その半導体レーザ装置１００に取り付けられる全ての半導体レーザ素子１０は、中心出力波長が６４０ｎｍのものを使用する。但し、素子を製造する際のばらつきで、出力波長や出力レベルに多少の相違があってもよい。

ヒートシンク２０は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属で構成される放熱体である。サブマウント２１は互いに独立して配設されており、ここでは、１つのサブマウント２１上に１つの半導体レーザ素子１０を配置する。各半導体レーザ素子１０は、ここではワイヤ２２を介して直列に接続する。また、直列に接続された半導体レーザ素子１０は、ワイヤ２２を介して半導体レーザ駆動回路側に接続された回路パターンに接続する。図４では回路パターンへの接続状態については省略する。
図４に示すように、ヒートシンク２０は端部に透孔２３を備える。ヒートシンク２０上の透孔２３が形成された面は、サブマウント２１を介して半導体レーザ素子１０が取り付けられる面とは異なる面である。この透孔２３を使用したネジ止めで、ヒートシンク２０が冷却ジャケット１１０の表面に固定される。冷却ジャケット１１０の表面にヒートシンク２０が取り付けられた状態では、図１などに示すように、半導体レーザ素子１０がヒートシンク２０の側面に位置する。
半導体レーザチップアレイ１にはヒートシンク２０が取り付けてあるため、１つの半導体レーザチップアレイ１に取り付けられた複数の半導体レーザ素子１０は、ほぼ同じ温度になる。

［３．半導体レーザ素子の出力特性］
図５は、半導体レーザ装置１００の出力特性例を示す図である。
既に説明したように半導体レーザ装置１００は、半導体レーザチップアレイ１を第１列１ａと第２列１ｂの２列に分けて配置し、第１列１ａの近傍に冷却水流路１１４を配置した。このため、プロジェクタ装置に半導体レーザ装置１００を組み込み、冷却水流路１１４に冷却水を流したとき、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１が効率よく冷却される。第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１については、第１列１ａよりも若干冷却効率が落ちる。したがって、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１と第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１とで、冷却温度に相違が発生する。この冷却温度の相違を利用して、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１内の各素子１０が出力するレーザ光の波長と、第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１の各素子１０が出力するレーザ光の波長を変化させる。

図５に示した各例について説明する。図５Ａは、全ての半導体レーザチップアレイ１の冷却温度が同じ場合の例である。本実施の形態の例の半導体レーザ装置１００は、上述したように各列の半導体レーザチップアレイ１の冷却温度が異なるが、図５Ａでは、仮に全ての半導体レーザチップアレイ１の冷却温度が同じ場合を想定する。この図５Ａの例は、２５℃に冷却した場合である。このとき、半導体レーザ素子１０が出力するレーザ光Ｌ１１は、例えば２５℃温度条件下で中心波長６４０ｎｍの場合であり、出力が最も高い状態から半分になったときの出力幅である半値幅が約１．２ｎｍである。

図５Ｂは、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１を２５℃に冷却し、第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１を２６℃に冷却し、２つの列で１℃の温度差を持たせた例である。このとき、第１列１ａの半導体レーザ素子１０が出力するレーザ光Ｌ２１は、図５Ａのレーザ光Ｌ１１と同じ特性であり、中心波長が６４０ｎｍで半値幅が約１．２ｎｍである。
一方、第２列１ｂの半導体レーザ素子１０が出力するレーザ光Ｌ２２は、温度が１℃高いために、中心波長が０．２ｎｍ高くなった６４０．２ｎｍになる。半値幅は約１．２ｎｍである。
したがって、２つのレーザ光Ｌ２１，Ｌ２２を合わせた総合的な特性で見ると、半値幅は約１．４ｎｍになる。

図５Ｃは、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１を２５℃に冷却し、第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１を２７．５℃に冷却し、２つの列で２．５℃の温度差を持たせた例である。このとき、第１列１ａの半導体レーザ素子１０が出力するレーザ光Ｌ３１は、図５Ａのレーザ光Ｌ１１と同じ特性であり、中心波長が６４０ｎｍである。
一方、第２列１ｂの半導体レーザ素子１０が出力するレーザ光Ｌ３２は、温度が２．５℃高いために、中心波長が０．５ｎｍ高くなった６４０．５ｎｍになる。半値幅は約１．２ｎｍである。
したがって、２つのレーザ光Ｌ３１，Ｌ３２を合わせた総合的な特性で見ると、半値幅は約１．７ｎｍになる。

図５Ｄは、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１を２５℃に冷却し、第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１を３０℃に冷却し、２つの列で５℃の温度差を持たせた例である。このとき、第１列１ａの半導体レーザ素子１０が出力するレーザ光Ｌ４１は、図５Ａのレーザ光Ｌ１１と同じ特性であり、中心波長が６４０ｎｍである。
一方、第２列１ｂの半導体レーザ素子１０が出力するレーザ光Ｌ３２は、温度が５℃高いために、中心波長が１．０ｎｍ高くなった６４１ｎｍになる。半値幅は約１．２ｎｍである。
したがって、２つのレーザ光Ｌ４１，Ｌ４２を合わせた総合的な特性で見ると、半値幅は約２．２ｎｍになる。

本実施の形態の例の半導体レーザ装置１００は、この図５Ｄに示すように、冷却水流路１１４の配置状態で、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１の冷却温度と第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１の冷却温度とに約５℃の差を持たせる。このようにすることで、レーザ光の半値幅が約２．２ｎｍになる。このため、全ての半導体レーザチップアレイ１の発光波長が同じ場合（図５Ａの例）に比べて、半値幅が約２倍に広がり、背景技術の欄で説明したスペックルノイズの低減につながる。すなわち、半導体レーザ装置１００から出力されるレーザ光をスクリーンに投影したとき、レーザ光の出力波長の出力スペクトル幅が狭い場合には、スクリーンで散乱した光が相互に干渉してスペックルノイズと称される画像のちらつきが発生する。ここで、本実施の形態の例の半導体レーザ装置１００の場合には、図５Ｄに示すようにレーザ光の出力波長の出力スペクトル幅を約２倍に広げることができ、スペックルノイズを低減することができる。

本実施の形態の例の場合、温度差は冷却水流路１１４の配置状態で決まるため、第１列１ａの半導体レーザチップアレイ１を２５℃などの決められた温度に冷却することができれば、自動的に第２列１ｂの半導体レーザチップアレイ１の温度も決まる。したがって、本実施の形態の例の半導体レーザ装置１００は、２つの列の温度を個別に制御する必要がなく、非常に簡単な構成および制御処理でスペックルノイズを低減できる良好な光源が得られる。
なお、図５Ｄに示すように２つの列で５℃の温度差を持たせるのは１つの例であり、またその温度差で得られる出力スペクトル幅についても一例を示すものであり、５℃を越える温度差を持たせるようにしてもよい。
一般的に半導体レーザ素子は、温度差を持たせる程、それぞれの出力波長が変化して、出力スペクトル幅を広げることができるが、温度が高い側の半導体レーザ素子がそれだけ高い温度で作動することになる。半導体レーザ素子の駆動時の温度が高いということは、素子の寿命をそれだけ縮める可能性がある。ここで、例えば半導体レーザ素子の好ましい冷却温度が２５℃で、それより５℃高い３０℃に冷却した場合には、半導体レーザ素子の寿命にそれほど影響を与えることなく、出力スペクトル幅を広げる作用を持たせることができる。なお、半導体レーザ素子の好ましい冷却温度が２５℃であるとき、第１列１ａを２０℃に冷却し、第２列１ｂを２５℃にするようにしてもよい。

［４．変形例１の半導体レーザ装置の構成］
図６および図７は、本開示の一実施の形態の変形例１の半導体レーザ装置を示す図である。図６は半導体レーザ装置を示す斜視図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図６に示す例の半導体レーザ装置２００は、冷却ジャケット２１０の表面２１１に、半導体レーザチップアレイ１を４列に配置した点が、図１例の半導体レーザ装置１００と異なる。すなわち、図６に示すように、半導体レーザ装置２００は、冷却ジャケット２１０の表面２１１に半導体レーザチップアレイ１を配置する列として、第１列１ｃと第２列１ｄと第３列１ｅと第４列１ｆとを備える。それぞれの列１ｃ〜１ｆには、複数の半導体レーザチップアレイ１が配置してある。各半導体レーザチップアレイ１は、図４に示したように、複数の半導体レーザ素子１０を備える。

そして、冷却ジャケット２１０が内部に冷却水流路２１４を備える。この例の冷却水流路２１４はＵ字型であり、第１列１ｃと第４列１ｆの半導体レーザチップアレイ１の配置した領域の近傍に配置する。すなわち、図７に断面で示すように、冷却水流路２１４は、第１列１ｃの半導体レーザチップアレイ１を配置した領域の直下と、第４列１ｆの半導体レーザチップアレイ１を配置した領域の直下に配置する。そして、第２列１ｄと第３列１ｅの半導体レーザチップアレイ１を配置した領域の真下には、冷却水流路２１４を配置しない。

冷却水流路２１４はＵ字形状であるため、その冷却水流路２１４の一端と他端の冷却装置接続部２２１，２２２は、冷却ジャケット２１０の一方の側面２１３に並べて配置する。他方の側面２１２には、冷却装置接続部２２１，２２２を設けない。

この図６および図７に示す半導体レーザ装置２００によると、４列の半導体レーザチップアレイ１の内で、第１列１ｃと第４列１ｆの２つの列の半導体レーザチップアレイ１は、近くを通過する冷却水流路２１４で高い冷却効率で冷却される。一方、第２列１ｄと第３列１ｅの２つの列の半導体レーザチップアレイ１は、冷却水流路２１４から離れているため、第１列１ｃと第４列１ｆよりも冷却効率が劣る。したがって、半導体レーザチップアレイ１の温度として、規定された温度に冷却される第１の群（第１列１ｃ、第４列１ｆ）と、第１の群よりも温度が高い第２の群（第２列１ｄ、第３列１ｅ）に分けられるようになる。

このように温度が異なる２つの群に分けられることで、半導体レーザチップアレイ１として、出力スペクトル幅が広い特性が得られる。例えば、第１の群と第２の群とで、例えば温度に５℃の違いが出るようにすれば、図５Ｄに示すような特性が得られる。

［５．変形例２の半導体レーザ装置の構成］
図８および図９は、本開示の一実施の形態の変形例２の半導体レーザ装置を示す図である。図８は半導体レーザ装置を示す斜視図であり、図９は図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図８に示す例の半導体レーザ装置２００′は、冷却ジャケット２１０内に断熱空間２１５を設けた点が、図６に示す例の半導体レーザ装置２００と異なる。

すなわち、冷却ジャケット２１０の表面２１１に４列に半導体レーザチップアレイ１を配置すると共に、外側の２列１ｃ，１ｆの近くに冷却水流路２１４を配置し、冷却水流路２１４から離れた内側の２列１ｄ，１ｅの近くに断熱空間２１５を設ける。この断熱空間２１５は、図９の断面で示すように、第２列１ｄと第３列１ｅの２つの列の真下に、比較的大きな容積で配置する。

このような断熱空間２１５を設けることで、内側の２列１ｄ，１ｅの半導体レーザチップアレイ１で発する熱が冷却水流路２１４に伝わり難くなる。このため、外側の２列１ｃ，１ｆの半導体レーザチップアレイ１と、内側の２列１ｄ，１ｅとで、変形例１（図６例）よりも高い温度差をつけることが可能になる。

［６．変形例３の半導体レーザ装置の構成］
図１０および図１１は、本開示の一実施の形態の変形例３の半導体レーザ装置を示す図である。図１０は半導体レーザ装置を示す斜視図であり、図１１は図６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
図１０に示す例の半導体レーザ装置３００は、冷却ジャケット３１０の表面３１１に、半導体レーザチップアレイ１を３列に配置した点が、図１例や図６例の半導体レーザ装置１００，２００と異なる。すなわち、図１０に示すように、半導体レーザ装置３００は、冷却ジャケット３１０の表面２１１に半導体レーザチップアレイ１を配置する列として、第１列１ｇと第２列１ｈと第３列１ｉとを備える。それぞれの列１ｇ〜１ｉには、複数の半導体レーザチップアレイ１が配置してある。各半導体レーザチップアレイ１は、図４に示したように、複数の半導体レーザ素子１０を備える。

冷却ジャケット３１０は、内部に冷却水流路３１４を備える。この例の冷却水流路３１４はＵ字型であり、第１列１ｇと第３列１ｉの半導体レーザチップアレイ１の配置した領域の近傍に配置する。すなわち、図７に断面で示すように、冷却水流路３１４は、第１列１ｇの半導体レーザチップアレイ１を配置した領域の直下と、第３列１ｉの半導体レーザチップアレイ１を配置した領域の直下に配置する。そして、第２列１ｈの半導体レーザチップアレイ１を配置した領域の真下には、冷却水流路３１４を配置しない。

冷却水流路３１４はＵ字形状であるため、その冷却水流路３１４の一端と他端の冷却装置接続部３２１，３２２は、冷却ジャケット３１０の一方の側面３１３に並べて配置する。他方の側面３１２には、冷却装置接続部３２１，３２２を設けない。

この図１０および図１１に示す半導体レーザ装置３００によると、第１列１ｇと第３列１ｉの２つの列の半導体レーザチップアレイ１は、近くを通過する冷却水流路３１４で高い冷却効率で冷却される。一方、第２列１ｈの半導体レーザチップアレイ１は、冷却水流路３１４から離れているため、第１列１ｇと第３列１ｉよりも冷却効率が劣る。したがって、半導体レーザチップアレイ１の温度として、設定された温度に冷却される第１の群（第１列１ｇ、第３列１ｉ）と、第１の群よりも温度が高い第２の群（第２列１ｈ）に分けられるようになる。

ここで、各列１ｇ〜１ｉが備える半導体レーザチップアレイ１の数が同じであるとすると、全体の２／３の半導体レーザチップアレイ１の冷却効率が高く、残りの１／３の半導体レーザチップアレイ１の冷却効率が劣ることになる。
したがって、この例では半導体レーザチップアレイ１の冷却温度が２つの群に分けられる点は他の例と同じであるが、温度が低い半導体レーザチップアレイ１の数と、温度が高い半導体レーザチップアレイ１の数とを相違させることができる。

［７．その他の変形例］
なお、本開示の半導体レーザ装置は、各図に示す構成に限定されるものではない。
例えば、本開示の半導体レーザ装置は、複数の半導体レーザ素子１０が配置された半導体レーザチップアレイ１を、冷却ジャケット１１０，２１０，３１０に取り付けるようにした。これに対して、その他の形状の半導体レーザ素子を、冷却ジャケット１１０，２１０，３１０に取り付けるようにしてもよい。具体的には、φ９やφ５．６等のサイズの円形の金属ケースなどに納められた半導体レーザ素子（キャンパッケージ型レーザダイオード）をヒートシンクに固定した後、各冷却ジャケット１１０，２１０，３１０の表面１１１，２１１，３１２に配置するようにしてもよい。

また、半導体レーザ素子１０が取り付けられた部材である半導体レーザチップアレイ１についても、図４に示した構成は単なる一例を示したものであり、図４に示した構成に限定されない。例えば、図４の例では、ヒートシンク２０上にサブマウント２１を介して半導体レーザ素子１０を取り付けるようにしたが、サブマウント２１を省略して、ヒートシンク２０上に直接半導体レーザ素子１０を取り付けるようにしてもよい。このサブマウント２１を省略した場合には、熱抵抗が下がる効果がある。但し、サブマウント２１を省略した場合には、半導体レーザ素子１０を接続する配線が複雑化する。すなわち、サブマウント２１を省略した場合、半導体レーザ素子を配線で並列接続することになり、配線数が増えると共に電流への負荷が増加するなどのデメリットがある。

また、図５の特性図で説明した例では、１つの冷却ジャケット１１０の表面１１１に取り付けられた半導体レーザチップアレイ１は、出力波長が全て同じであるとした。これに対して、個々の半導体レーザチップアレイ１が備える半導体レーザ素子１０の出力波長のばらつきを予め測定して、その測定結果に基づいて、各列に配置する半導体レーザチップアレイ１を決めるようにしてもよい。
例えば、個々の半導体レーザチップアレイ１に配置された半導体レーザ素子１０の出力波長特性として、中心波長が６４０ｎｍから６４０．５ｎｍの範囲でばらつきがあるとする。このとき、中心波長が６４０ｎｍに近い半導体レーザ素子１０が取り付けられた半導体レーザチップアレイ１を、低い温度に冷却される列（図６の場合は第１列１ａ）に配置する。また、中心波長が６４０．５ｎｍに近い半導体レーザ素子１０が取り付けられた半導体レーザチップアレイ１を、高い温度になる列（図６の場合は第２列１ｂ）に配置する。
このようにすることで、冷却温度の差による波長差と、個々の半導体レーザ素子１０が持つばらつきによる波長差との相乗効果で、より大きな波長差を持たせることが可能になり、スペックルノイズを低減できる効果がより高くなる。

また、個々の半導体レーザ素子１０の出力レベルのばらつきについても考慮して、各列に配置する半導体レーザチップアレイ１を決めるようにしてもよい。すなわち、発光効率がよい半導体レーザ素子と、発光効率が悪い半導体レーザ素子とを混在させたとき、同一温度で使用した場合には、各半導体レーザ素子１０の光出力に差が生じてしまう。ここで、発光効率が悪い半導体レーザ素子１０が取り付けられた半導体レーザチップアレイ１を、低い温度に冷却される列（図６の場合は第１列１ａ）に配置する。また、発光効率が良い半導体レーザ素子１０が取り付けられた半導体レーザチップアレイ１を、高い温度になる列（図６の場合は第２列１ｂ）に配置する。
このようにすることで、冷却温度の差が出力レベルを補正するようにも働き、複数の半導体レーザ素子１０の出力レベルのばらつきを補正することができるようになる。
なお、半導体レーザ素子１０の出力波長特性のばらつきと、半導体レーザ素子１０の出力レベルのばらつきの双方を組み合わせて、各列に配置する半導体レーザチップアレイ１を決めるようにしてもよい。

また、各例で説明した冷却ジャケットは、冷却水が流れる冷却水流路を設けるようにしたが、冷却水以外の冷却媒体を使用して冷却を行う冷却ジャケットに適用してもよい。

なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
それぞれが半導体レーザ素子を搭載した第１の群と第２の群とからなる複数の部材と、
前記第１の群の部材が配置される第１領域と、前記第２の群の部材が配置される第２領域とを表面に有する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットの内部の前記第１領域の近傍で前記第２領域から離れたに配置され、冷却媒体が通過する冷却媒体流路とを備えた
半導体レーザ装置。
（２）
前記部材は、半導体レーザ素子をヒートシンク上に複数個配置したレーザ素子アレイ、または、サブマウント上の半導体レーザ素子をヒートシンク上に複数個配置したレーザ素子アレイである
前記（１）記載の半導体レーザ装置。
（３）
前記第１領域は、複数の領域に分割された領域であり、
前記第２領域は、前記第１領域の一方の領域と他方の領域との間に配置し、
前記冷却媒体流路は、前記一方の領域と前記他方の領域との近傍を通過するように配置した
前記（１）又は（２）記載の半導体レーザ装置。
（４）
前記第２領域の近傍の前記冷却ジャケット内に、前記冷却媒体が通過しない断熱用空間を配置した
前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
（５）
搭載された半導体レーザ素子の出力レーザ光の個体差に基づいて、前記第１の群の部材と、前記第２の群の部材とに振り分け、
前記第１領域に配置された前記部材が搭載する半導体レーザ素子と、前記第２領域に配置された前記部材が搭載する半導体レーザ素子とで、出力レーザ光の波長の差又は出力レベルに差を持たせるようにした
前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
（６）
半導体レーザ素子を搭載した部材が配置される第１領域と第２領域とを表面に有する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットの内部の前記第１領域の近傍で前記第２領域から離れた位置に配置され、冷却媒体が通過する冷却媒体流路とを備えた
冷却装置。
（７）
前記第２領域の近傍の前記冷却ジャケット内に、前記冷却媒体が通過しない断熱用空間を配置した
前記（６）記載の冷却装置。

また、本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。

１…半導体レーザチップアレイ、１ａ…第１列、１ｂ…第２列、１ｃ…第１列、１ｄ…第２列、１ｅ…第３列、１ｆ…第４列、１ｇ…第１列、１ｈ…第２列、１ｉ…第３列、１０…半導体レーザ素子、２０…ヒートシンク、２１…サブマウント、２２…ワイヤ、２３…ネジ孔、３１…ネジ、１００…半導体レーザ装置、１１０…冷却ジャケット、１１１…表面、１１４…冷却水流路、１１５…ネジ孔、１２１，１２２…冷却装置接続部、２００…半導体レーザ装置、２１０…冷却ジャケット、２１１…表面、２１４…冷却水流路、２１５…断熱空間、２２１，２２２…冷却装置接続部、３００…半導体レーザ装置、３１０…冷却ジャケット、３１１…表面、３１４…冷却水流路、３２１，３２２…冷却装置接続部

Claims (7)

1. それぞれが半導体レーザ素子を搭載した第１の群と第２の群とからなる複数の部材と、
   前記第１の群の部材が配置される第１領域と、前記第２の群の部材が配置される第２領域とを表面に有する冷却ジャケットと、
   前記冷却ジャケットの内部の前記第１領域の近傍で前記第２領域から離れたに配置され、冷却媒体が通過する冷却媒体流路とを備えた
   半導体レーザ装置。
2. 前記部材は、半導体レーザ素子をヒートシンク上に複数個配置したレーザ素子アレイ、または、サブマウント上の半導体レーザ素子をヒートシンク上に複数個配置したレーザ素子アレイである
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記第１領域は、複数の領域に分割された領域であり、
   前記第２領域は、前記第１領域の一方の領域と他方の領域との間に配置し、
   前記冷却媒体流路は、前記一方の領域と前記他方の領域との近傍を通過するように配置した
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
4. 前記第２領域の近傍の前記冷却ジャケット内に、前記冷却媒体が通過しない断熱用空間を配置した
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
5. 搭載された半導体レーザ素子の出力レーザ光の個体差に基づいて、前記第１の群の部材と、前記第２の群の部材とに振り分け、
   前記第１領域に配置された前記部材が搭載する半導体レーザ素子と、前記第２領域に配置された前記部材が搭載する半導体レーザ素子とで、出力レーザ光の波長の差又は出力レベルに差を持たせるようにした
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
6. 半導体レーザ素子を搭載した部材が配置される第１領域と第２領域とを表面に有する冷却ジャケットと、
   前記冷却ジャケットの内部の前記第１領域の近傍で前記第２領域から離れた位置に配置され、冷却媒体が通過する冷却媒体流路とを備えた
   冷却装置。
7. 前記第２領域の近傍の前記冷却ジャケット内に、前記冷却媒体が通過しない断熱用空間を配置した
   請求項６記載の冷却装置。
   

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