特開 2024-84672 非一様なレーザー間隔をもつモノリシックレーザーアレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084672

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】非一様なレーザー間隔をもつモノリシックレーザーアレイ

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/40 20060101AFI20240618BHJP

   H01S 5/024 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

H01S5/40

H01S5/024

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023098895

(22)【出願日】2023-06-16

(31)【優先権主張番号】18/080,319

(32)【優先日】2022-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519146787

【氏名又は名称】ツー－シックス デラウェア インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＩ－ＶＩ Ｄｅｌａｗａｒｅ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(72)【発明者】

【氏名】タオ・フェン

(72)【発明者】

【氏名】ツルギ・スドウ

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AD04

5F173AR02

5F173AR75

(57)【要約】

【課題】非一様なレーザーを含むモノリシックレーザーアレイを開示する。
【解決手段】例示的なモノリシックレーザーアレイは実質的に一様な温度分布を提供し、基材と、基材上に配置された、および第１の距離ぶんだけ離隔されたレーザーの第１の集合と、基材上に配置された、および第１の距離より大きい第２の距離ぶんだけ離隔されたレーザーの第２の集合とを含む。開示されているモノリシックレーザーアレイは、非常に狭い光スペクトル幅をもつ出力をもたらす。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の距離だけ離隔されたレーザーの第１の集合と、
前記第１の距離より大きい第２の距離だけ離隔されたレーザーの第２の集合と
を含むモノリシックレーザーアレイ。

【請求項2】

請求項１に記載のモノリシックレーザーアレイであって、レーザーの前記第１の集合または前記第２の集合のうちの１つまたは複数のレーザーは、一次元（１Ｄ）レーザーである、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項3】

請求項２に記載のモノリシックレーザーアレイであって、１Ｄレーザーの前記第２の集合は、前記アレイの中心線に近接して配置される、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項4】

請求項３に記載のモノリシックレーザーアレイであって、１Ｄレーザーの前記第１の集合は、前記アレイにおける１Ｄレーザーの前記第２の集合の位置に対して前記中心線の反対側に配置された、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項5】

請求項２に記載のモノリシックレーザーアレイであって、１Ｄレーザーの前記第１の集合または前記第２の集合は、２つのレーザーを含む、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項6】

請求項１に記載のモノリシックレーザーアレイであって、レーザーの前記第１の集合または前記第２の集合のうちの１つまたは複数のレーザーは、二次元（２Ｄ）レーザーである、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項7】

請求項６に記載のモノリシックレーザーアレイであって、２Ｄレーザーの前記第２の集合は、前記アレイの中心の周りに配置された、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項8】

請求項７に記載のモノリシックレーザーアレイであって、２Ｄレーザーの前記第１の集合は、前記アレイにおける２Ｄレーザーの前記第２の集合の位置に対して前記中心の反対側に配置された、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項9】

請求項６に記載のモノリシックレーザーアレイであって、２Ｄレーザーの前記第１の集合または前記第２の集合は、４つのレーザーを含む、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項10】

請求項１に記載のモノリシックレーザーアレイであって、前記第１の距離は、線形の式、指数関数式、または、多項式のうちの１つにより計算される、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項11】

請求項１に記載のモノリシックレーザーアレイであって、前記第１の距離Ｙ_１はＹ_１＝Ｘ－ＮＣの式により計算され、Ｘはレーザー間の代表的な距離であり、Ｎは整数であり、Ｃは定数である、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項12】

請求項１に記載のモノリシックレーザーアレイであって、前記第２の距離Ｙ_２はＹ_２＝Ｘ＋ＮＣの式により計算され、Ｘはレーザー間の代表的な距離であり、Ｎは整数であり、Ｃは定数である、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項13】

請求項１に記載のモノリシックレーザーアレイであって、前記第１の距離または前記第２の距離は、５マイクロメートルから３０マイクロメートルの間の範囲にある、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項14】

請求項１に記載のモノリシックレーザーアレイであって、レーザーの前記第１の集合または前記第２の集合のうちの１つまたは複数のレーザーは、リッジ型単一量子井戸（ＳＱＷ）もしくは多重量子井戸（ＭＱＷ）半導体レーザー、埋め込みヘテロ構造（ＢＨ）ＳＱＷもしくはＭＱＷレーザー、分布帰還型（ＤＦＢ）もしくは分布ブラッグ反射体（ＤＢＲ）レーザー、縦型キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、フォトニック結晶面発光レーザー、ＩｎＰベースのレーザー、ＧａＡｓベースのレーザー、ＧａＳｂベースのレーザー、ＧａＮベースのレーザー、または、他の適切なレーザーのうちの１つまたは複数である、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項15】

請求項１に記載のモノリシックレーザーアレイであって、レーザーの前記第１の集合および前記第２の集合を支持する基材を更に含むモノリシックレーザーアレイ。

【請求項16】

実質的に一様な温度分布を提供するためのモノリシックレーザーアレイであって、
基材と、
前記基材上に配置され、第１の距離だけ離隔されたレーザーの第１の集合と、
前記基材上に配置され、前記第１の距離より大きい第２の距離だけ離隔されたレーザーの第２の集合と
を含むモノリシックレーザーアレイ。

【請求項17】

請求項１６に記載のモノリシックレーザーアレイであって、前記基材上に配置され、第３の距離だけ離隔されたレーザーの第３の集合を更に含むモノリシックレーザーアレイ。

【請求項18】

請求項１６に記載のモノリシックレーザーアレイであって、レーザーの前記第１の集合または前記第２の集合の１つまたは複数のレーザーは、一次元（１Ｄ）レーザーであり、
１Ｄレーザーの前記第１の集合および前記第２の集合のうちの第１のペアは前記基材の第１の部分に配置され、１Ｄレーザーの前記第１の集合および第２の集合のうちの第２のペアは前記基材の第２の部分に配置され、前記第１の部分と前記第２の部分とは前記アレイの中心線により分けられた、
モノリシックレーザーアレイ。

【請求項19】

請求項１６に記載のモノリシックレーザーアレイであって、レーザーの前記第１の集合または前記第２の集合のうちの１つまたは複数のレーザーは、二次元（２Ｄ）レーザーである、モノリシックレーザーアレイ。

【請求項20】

請求項１９に記載のモノリシックレーザーアレイであって、２Ｄレーザーの前記第２の集合は前記基材の中心の周りに配置され、２Ｄレーザーの前記第１の集合のうちの１つまたは複数は、前記第２の集合の周りにおいて前記基材上に配置された、モノリシックレーザーアレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]複数のレーザーを使用したレーザーアレイに対して、動作温度差はパフォーマンスに悪影響をもたらし得る。

【背景技術】

【0002】

特に、幾つかのレーザーでは、高温はレーザー発光波長に影響を与え得、幅広い光スペクトル幅をもたらす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

[0002]本開示の主題は、上述の問題のうちの１つまたは複数を解決すること、または少なくとも上述の問題のうちの１つまたは複数の影響を減らすことに関する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

[0003]本開示によると、モノリシックレーザーアレイは、非一様な間隔、狭い光スペクトル幅をもつ出力をもたらすための幾何学的設計、および、アレイにわたる実質的に一様な接合部温度分布で配置された複数の個々のレーザーを使用する。

【0005】

[0004]本開示のこれらの特徴および他の特徴が、以下に記載されている以下の説明および添付の特許請求の範囲から更に十分に明らかになる。
[0005]本開示の上述の特徴および他の特徴を更に明確にするために、主題の更に具体的な説明が、添付図面に示されているその特定の例を参照することで提供される。これらの図面が主題のうちの幾つかの例だけを示しており、したがってその範囲の限定とは考えられないことが理解される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】[0006]図１Ａは、レーザーのモノリシックアレイを示す図である。

【図1B】[0007]図１Ｂは、図１Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図1C】図１Ｃは、図１Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図2A】[0008]図２Ａは、レーザーの別のモノリシックアレイを示す図である。

【図2B】[0009]図２Ｂは、図２Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図2C】図２Ｃは、図２Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図3A】[0010]レーザーの更に異なる別のモノリシックアレイを示す図である。

【図3B】[0011]図３Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図3C】図３Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図3D】図３Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図4A】[0012]レーザーの更に異なる別のモノリシックアレイを示す図である。

【図4B】[0013]図４Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図4C】図４Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図4D】図４Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図5A】[0014]図５Ａは、非一様な１Ｄレーザーのモノリシックアレイの例示的な温度分布のグラフィカルな図である。

【図5B】図５Ｂは、非一様な１Ｄレーザーのモノリシックアレイの例示的な温度分布のグラフィカルな図である。

【図5C】図５Ｃは、非一様な１Ｄレーザーのモノリシックアレイの例示的な温度分布のグラフィカルな図である。

【図5D】図５Ｄは、非一様な１Ｄレーザーのモノリシックアレイの例示的な温度分布のグラフィカルな図である。

【図5E】図５Ｅは、非一様な１Ｄレーザーのモノリシックアレイの例示的な温度分布のグラフィカルな図である。

【図5F】図５Ｆは、非一様な１Ｄレーザーのモノリシックアレイの例示的な温度分布のグラフィカルな図である。

【図6A】[0015]図６Ａは、図２Ａの例による、線形定数Ｃにより離隔された１Ｄレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図6B】図６Ｂは、図２Ａの例による、線形定数Ｃにより離隔された１Ｄレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図7A】[0016]図７Ａは、図４Ａの例による、線形定数Ｃにより離隔された２Ｄレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【図7B】図７Ｂは、図４Ａの例による、線形定数Ｃにより離隔された２Ｄレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

[0017]非一様な間隔を使用したモノリシックレーザーアレイが開示されている。特に、例示的なモノリシックレーザーアレイは、狭い光スペクトル幅をもつ出力、およびアレイにわたる実質的に一様な接合部温度分布をもたらすための幾何学的設計で配置されている。

【0008】

[0018]本明細書において開示されているように、モノリシックレーザーアレイにおけるレーザーの間隔が、レーザー間の温度を安定化し、狭い光スペクトルをもつ出力、および、アレイを備えるレーザーにわたる実質的に一様な熱的性能を提供する。

【0009】

[0019]複数のレーザー（例えば半導体レーザー）を使用した多くのモノリシックアレイに対して、各半導体レーザーにおける接合部温度は異なり得る。例えば、比較的低い動作温度を伴うアレイの端部におけるレーザーとは対照的に、一様に離隔したレーザーアレイシステムの中央におけるレーザーは比較的高い動作温度を示す。結果として、最高動作温度を伴うレーザーから最低動作温度を伴うレーザーまで、アレイにわたる温度差は非常に大きいものであり得る。

【0010】

[0020]このような温度差は、レーザーパフォーマンスに悪影響をもたらし得る。例えばレーザー発光出力、例えば波長は接合部温度により影響を受け得る。したがって、大幅な温度差が、アレイにおける異なるレーザーに対して異なるレーザー発光波長をもたらし得る。結果として、アレイからのレーザー発光の光スペクトル幅は、１つの発光体よりはるかに幅が広い。

【0011】

[0021]これらの問題に対処するために、アレイにおける非一様な配置により複数のレーザーを含む幾何学的設計が開示されており、以て、より一様な温度分布を実現する。アレイにおいて非一様に離隔したレーザーを使用することにより、最高温度のレーザーと最低温度のレーザーとの間の温度差が小さくされ得、レーザー発光スペクトル幅の減少を有益にもたらす。

【0012】

[0022]非一様なパターンにより配置された複数の半導体レーザーを使用した例示的な一次元（１Ｄ）および二次元（２Ｄ）モノリシックレーザーアレイが開示されている。１Ｄアレイと２Ｄアレイとの両方が、アレイの中心において比較的まばらで、アレイの端部において比較的高密度のレーザー間距離により規定される。開示されている幾何学的設計の使用により、接合部温度はレーザー同士で一様となる。最高温度のレーザーと最低温度のレーザーとの間の温度差は、より小さくなる。

【0013】

[0023]熱シミュレーションデータは、非一様に分布したレーザーアレイのパフォーマンスを検証し、１Ｄと２Ｄとの両方のレーザーアレイが、一様なレーザー分布に比べて、より一様に分布した熱、および、複数のレーザーにわたる、より安定なレーザー接合部温度を示す。幾つかの例では、アレイにおける最高温度のレーザーとアレイにおける最低温度のレーザーとの間の温度差が大幅に小さくされる。例において、非一様な１Ｄアレイにおける温度差は、パルスモードにおいて、約半分（例えば１Ｄレーザーアレイでは約２０Ｋから約１０Ｋまで）以上（例えば２Ｄレーザーアレイでは約２６Ｋから１１．５Ｋまで）小さくされる。例えば、単位ケルビン当たり０．５ナノメートルのスペクトルシフトを仮定すると、スペクトル幅は、この新規な幾何学的設計を使用して５ナノメートルより長いぶんだけ小さくされ得る。

【0014】

[0024]幾つかの例では、使用される複数のレーザーは、リッジ型単一量子井戸（ＳＱＷ）または多重量子井戸（ＭＱＷ）半導体レーザー、埋め込みヘテロ構造（ＢＨ）ＳＱＷまたはＭＱＷレーザー、分布帰還型（ＤＦＢ）または分布ブラッグ反射体（ＤＢＲ）レーザー、縦型キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、フォトニック結晶面発光レーザー、ＩｎＰベースのレーザー、ＧａＡｓベースのレーザー、ＧａＳｂベースのレーザー、ＧａＮベースのレーザー、または他の適切なレーザーのうちの１つまたは複数を包含し得る。しかし幾つかの開示される例は１Ｄレーザーアレイおよび２Ｄレーザーアレイに関するものであるが、幾つかの例では三次元（３Ｄ）レーザーアレイが本明細書において開示されている原理を使用し得る。更に、１つまたは複数のレーザータイプおよび／または波長が幾つかの例において説明されているが、本明細書において開示されている概念の用途は、特定のレーザーまたは波長に限定されない。幾つかの例では、非限定的な例のリストとして９４０ナノメートル、９８０ナノメートル、１３５０ナノメートル、１４８０ナノメートル、および／または１５５０ナノメートルの波長を使用して動作するレーザーが開示される。

【0015】

[0025]開示されているモノリシックレーザーアレイ例えば、非限定的な例のリストとして光による検出および測距（ＬＩＤＡＲ）、遠隔通信送信を包含する三次元検出といった様々な用途に対して利点を提供し得る。

【0016】

[0026]図１Ａは、レーザー１００のモノリシックアレイを示す。示されるように、アレイ１００は、基材１０４上で一様に離隔したレーザー１０２を含む一次元（１Ｄ）アレイとして配置される。図１Ａの例では、アレイ１００内におけるレーザー１０２間の距離Ｘは、（例えば約２２マイクロメートルに）固定され得る。言い換えると、各レーザー１０２と各近接したレーザー１０２との間の距離または間隔は一様である。幾つかの例では、１Ｄレーザーは、リッジレーザー、または他の同様に構成されたレーザーデバイスであり得る。

【0017】

[0027]図１Ｂおよび図１Ｃは、図１Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図を提供する。図は約６Ａの動作電流に伴って約３００Ｋのヒートシンク、および、約５％のデューティサイクルを使用したパルスモードを使用したレーザーアレイ１００からのデータを提供する。グラフは、約２０Ｋの差で、約３５２Ｋの最大リッジ温度Ｔ（Ｋ）、約３３２Ｋの最小リッジ温度Ｔ（Ｋ）を示す。図１Ｃの例に示されるように、ピーク温度は対応するレーザー接合部温度を表す。

【0018】

[0028]最大リッジ温度と最小リッジ温度との間の差を小さくすることを目的として、非一様なレーザーアレイが開示されている。図２Ａの例は、レーザーの別のモノリシックアレイ２００を示す。示されるように、アレイ２００は基材２０４上で非一様に離隔したレーザー２０２を含む一次元（１Ｄ）アレイとして配置される。

【0019】

[0029]開示されている例では、レーザーがレーザー間により狭い間隔をもつ縁部セクションに配置されたレーザーとは対照的に、アレイの中央セクションに配置された（例えば中心線２０６により近い）レーザー２０２はレーザー２０２間により広い間隔をもつ。

【0020】

[0030]第１の集合２０８Ａのレーザー２０２間の距離Ｙ_１の変化、および、第２の集合２０８Ｂのレーザー２０２間の距離Ｙ_２の変化は、アレイにわたって一定の差を形成するように計算され得る。一例において、近接したレーザー間の距離は、（例えば本明細書において開示されている式１から４に従って）線形変化により計算され得る。別の例では、近接したレーザー間の距離は、指数関数的変化により計算され得る。更に異なる別の例では、近接したレーザー間の距離は、多項式により計算され得る。幾つかの例では、アレイ内における第１の集合のレーザー間の距離が線形変化、および指数関数的変化、または多項式変化のうちの１つにより計算され得るのに対し、アレイ内における第２の集合のレーザー間の距離は、線形変化、指数関数的変化、または多項式変化のうちの別のものにより計算され得る。

【0021】

[0031]例えば、アレイ内におけるレーザー間の距離は、アレイの中心線２０６からの距離に基づいて変わり得る。図２Ａの例では、中心線２０６付近に配置されたレーザー２０２は、基材２０４の縁部に配置されたレーザー２０２より長い距離ぶんだけ離隔されている。

【0022】

[0032]アレイ２００内におけるレーザー２０２間の距離は、１つまたは複数の式に基づいて計算され、または決定され得る。例えば、距離値Ｙは、レーザー間の距離が小さくされるか大きくされるかに応じて、それぞれ、例示的な式１または例示的な式２により計算され得る。
式１：Ｙ＝Ｘ－ＮＣ
式２：Ｙ＝Ｘ＋ＮＣ
[0033]ここで、Ｘはレーザー間の代表的な距離であり、Ｎは整数（例えば１、２、３、４、５など）であり、Ｃはモノリシックレーザーアレイの所望の寸法、モノリシックレーザーアレイに対する特定の用途、または他の適切な尺度に基づいて決定された定数である。

【0023】

[0034]図２Ａの例では、第１の集合２０８Ａのレーザー間の第１の距離Ｙ_１が例示的な式３により計算され得るのに対し、第２の集合２０８Ｂのレーザー間の第２の距離Ｙ_２は例示的な式４により計算され得る。
式３：Ｙ_１＝Ｘ－４Ｃ
式４：Ｙ_２＝Ｘ＋５Ｃ
[0035]式１から式４の例では、Ｘはレーザー間の一様な距離（例えば約２２マイクロメートル）を表し得、Ｃはモノリシックレーザーアレイの所望の寸法（例えば約２マイクロメートル）に基づく定数である。

【0024】

[0036]式１から式４は、Ｘを一様に分布したレーザー間の距離（例えば図１Ａに示されている距離Ｘ）として表すが、Ｘは任意の値であってもよく、一様に分布したレーザーアレイと関連があるとは限らない。

【0025】

[0037]幾つかの例では、所与のレーザーはレーザーの第１の集合と第２の集合との両方に含まれ得、したがって、レーザーおよび近接したレーザーのどの集合が第１の集合または第２の集合を含むかは、近接したレーザー間の距離により規定される。

【0026】

[0038]レーザーの２つの集合として示されるが、レーザーの３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個またはそれより多くの集合がモノリシックレーザーアレイの周りに分布させられてもよい。各集合は、レーザーの集合内のレーザー間で、および／または、レーザーの近接した集合間で異なる距離をもってもよく、または、２つ以上の集合がレーザーおよび／または近接した集合間で同じ距離をもってもよい。

【0027】

[0039]図２Ｂおよび図２Ｃは、図２Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図を提供する。例えば、約５％のデューティサイクルのパルスモードで約６Ａの動作電流で約３００Ｋのヒートシンクである。図２Ｂおよび図２Ｃの例では、熱シミュレーションは、非一様なレーザーアレイの分布がより一様な熱分布をもたらす概念を検証する。

【0028】

[0040]例えば、図１Ｃの例は、約２０Ｋの差を伴って、３５２の最大リッジ温度Ｔ（Ｋ）、３３２の最小リッジ温度Ｔ（Ｋ）を示す。図２Ｃの例では、３４９の最大リッジ温度Ｔ（Ｋ）、３３９の最小リッジ温度Ｔ（Ｋ）であり、約１０Ｋの差をもたらす。したがって、アレイ上におけるレーザーの非一様な分布は、一様なレーザー分布のアレイと比較すると、最大リッジ温度と最小リッジ温度との間のより小さい差を示す。

【0029】

[0041]図３Ａは、レーザー３００の更に異なる別のモノリシックアレイを示す。示されるように、アレイ３００は、基材３０４上で一様に離隔したレーザー３０２を含む二次元（２Ｄ）アレイとして配置される。図３の例では、アレイ３００内におけるレーザー３０２間の距離Ｘは固定され得る（例えば約２２マイクロメートル）。言い換えると、各レーザー３０２と各近接したレーザー３０２との間の距離または間隔は一様である。

【0030】

[0042]図３Ｂ、図３Ｃ、および図３Ｄは、図３Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図を提供する。
[0043]図１Ａのアレイ１００と同様に、最大リッジ温度と最小リッジ温度との間の差を小さくすることを目的として、非一様なレーザー２Ｄアレイが開示されている。図４Ａは、レーザー４００の更に異なる別のモノリシックアレイを示す。示されるように、アレイ４００は基材４０４上で非一様に離隔したレーザー４０２を含む二次元（２Ｄ）アレイとして配置されている。

【0031】

[0044]開示されている例では、レーザーがレーザー間により狭い間隔をもつ縁部セクションに配置されたレーザー４１０とは対照的に、アレイの中央セクション４０６に（例えば、アレイ４００の幾何学的中心４０７に、幾何学的中心４０７の周りに、または幾何学的中心４０７付近に）配置されたレーザー４０２は、レーザー４０２間により広い間隔をもつ。

【0032】

[0045]縁部セクション４１０内における第１の集合４０８Ａのレーザー４０２間の距離Ｙ_１の変化、および、中央セクション４０６内における第２の集合４０８Ｂのレーザー４０２間の距離Ｙ_２の変化は、アレイにわたって一定の差を形成するように計算され得る。一例において、近接したレーザー間の距離は、（例えば本明細書において開示されている式１から４に従って）線形変化により計算され得る。式３および式４の例では、Ｘは約２５マイクロメートルの値を割り当てられ得、Ｎは１の値を割り当てられ得、Ｃは約８マイクロメートルの値を割り当てられ得る。幾つかの例では、Ｘの値はＹ_３、または第１の集合４０８Ａと第２の集合４０８Ｂとを離隔する距離に一致し得る。

【0033】

[0046]別の例では、近接したレーザー間の距離は、指数関数的変化により計算され得る。更に異なる別の例では、近接したレーザー間の距離は、多項式により計算され得る。幾つかの例では、アレイ内における第１の集合のレーザー間の距離は、線形変化、および指数関数的変化、または多項式変化のうちの１つにより計算され得るのに対し、アレイ内における第２の集合のレーザー間の距離は、線形変化、指数関数的変化、または多項式変化のうちの別のものにより計算され得る。

【0034】

[0047]図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄは、図４Ａのレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図を提供する。
[0048]図５Ａから図７Ｂは、一様なレーザーアレイとの比較を含む、本明細書において開示されている非一様なレーザーアレイの温度データの更なるグラフィカルな図を提供する。

【0035】

[0049]図５Ａから図５Ｆは、非一様な１Ｄレーザーのモノリシックアレイの例示的な温度分布のグラフィカルな図を提供し、ここで、式３および式４に適用されたとき定数Ｃが変化する。例えば、図５Ａは０マイクロメートルのＣ値に伴う例示的な温度分布を示し、図５Ｂは０．５５マイクロメートルのＣ値に伴う例示的な温度分布を示し、図５Ｃは０．７マイクロメートルのＣ値に伴う例示的な温度分布を示し、図５Ｄは１マイクロメートルのＣ値に伴う例示的な温度分布を示し、図５Ｅは２マイクロメートルのＣ値に伴う例示的な温度分布を示し、図５Ｆは３マイクロメートルのＣ値に伴う例示的な温度分布を示す。

【0036】

[0050]示されるように、最大温度および最小温度は、Ｃの選択された値、および最大温度値と最小温度値との間の差に応じて変わり得る。
[0051]更に、シミュレーションデータは（約２５マイクロメートルの一様なレーザー距離をもつ）２Ｄの一様なレーザーアレイ３００が、約２６Ｋの差を伴って約３９２Ｋの最大リッジ温度Ｔ（Ｋ）と約３６６Ｋの最小リッジ温度Ｔ（Ｋ）とをもたらすことを示す。対照的に、実験データは、（式１～式４に従った約２５マイクロメートル＋／－ＮＣの線形変化を伴う非一様なレーザー距離をもつ）２Ｄの非一様なレーザーアレイ４００が、約１３Ｋの差を伴って約３８５Ｋの最大リッジ温度Ｔ（Ｋ）と約３７２Ｋの最小リッジ温度Ｔ（Ｋ）とをもたらすことを示す。したがって、熱シミュレーションデータは、非一様に分布した２Ｄアレイが、光スペクトル幅を狭くする、より一様な熱分布をもたらす概念を検証する。

【0037】

[0052]図６Ａおよび図６Ｂは、図２Ａの例による、線形定数Ｃにより離隔された１Ｄレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図を提供する。例えば、（式１～式４に適用された）定数Ｃに対するある範囲の値にわたって、高温レーザーと低温レーザーとの間の温度差は約２０Ｋから約９．５Ｋまで小さくされる。

【0038】

[0053]例えば、定数値Ｃ＝０に対して、約２０Ｋの差を伴って、最大リッジ温度Ｔ（Ｋ）は約３５２Ｋであり、最小リッジ温度Ｔ（Ｋ）は約３３２Ｋである。
[0054]対照的に、定数値Ｃ＝２に対して、約９．５Ｋの差を伴って、約３４９．５Ｋの最大リッジ温度Ｔ（Ｋ）および約３４０Ｋの最小リッジ温度Ｔ（Ｋ）となる。

【0039】

[0055]図７Ａおよび図７Ｂは、図４Ａの例による、線形定数Ｋにより離隔された２Ｄレーザーのモノリシックアレイの温度変化のグラフィカルな図を提供する。例えば、（式１～式４に適用された）定数Ｃに対するある範囲の値にわたって、高温レーザーと低温レーザーとの間の温度差は約２５Ｋから約１１．５Ｋまで小さくされる。

【0040】

[0056]例えば、２Ｄの非一様なレーザーアレイ４００に対して、近接したレーザー間の距離が線形定数Ｃ＝０を使用して計算されるとき、最大リッジ温度Ｔ（Ｋ）は約３９２Ｋに等しく、最小リッジ温度Ｔ（Ｋ）は約３６７Ｋに等しい。結果として、最大リッジ値と最小リッジ値との間の差は約２５Ｋである。Ｃ＝１０の線形定数値において、差は１１．５Ｋまで小さくなる。したがって、熱シミュレーションデータは、非一様に分布した２Ｄアレイが、スペクトル幅を狭くする、より一様な熱分布をもたらす概念を検証する。

【0041】

[0057]好ましい実施形態および他の実施形態の上述の説明は、出願人により考え出された本発明概念の範囲または適用可能性を限定することまたは制限することを意図したものではない。本開示の利益により、開示されている主題の任意の実施形態または態様による上述の特徴が、開示されている主題の任意の他の実施形態または態様において単独で、または任意の他の説明されている特徴と組み合わされて使用され得ることが理解される。

【符号の説明】

【0042】

１００ レーザー、アレイ
１０２ レーザー
１０４ 基材
２００ モノリシックアレイ、アレイ
２０２ レーザー
２０４ 基材
２０６ 中心線
２０８Ａ 第１の集合
２０８Ｂ 第２の集合
３００ レーザー、アレイ
３０２ レーザー
３０４ 基材
４００ レーザー、アレイ
４０２ レーザー
４０４ 基材
４０６ 中央セクション
４０７ 幾何学的中心
４１０ レーザー
４１０ 縁部セクション
４０８Ａ 第１の集合
４０８Ｂ 第２の集合

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【外国語明細書】