JP2007115929A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に光ディスクの光源などに用いられる光源を複数搭載する半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device in which a plurality of light sources used mainly for light sources of optical disks and the like are mounted.
半導体レーザは、エレクトロニクスやオプトエレクトロニクスの多くの分野で広く使用されており、光デバイスとして不可欠なものである。特に、CD(コンパクトディスク)、DVD(デジタル多用途ディスク)などの光ディスク機器は、大容量の記録媒体として現在盛んに利用されている。さらに、高精彩な映像を記録するために、近年では次世代DVDとしてBlu−ray Disc(BD)といった規格も出始めている。DVDに用いる記録媒体(メディア)はCDの媒体に比べピット長およびトラック間隔が小さい。従って、用いる半導体レーザの波長も記録容量に応じてCD>DVD>BDと短くなる。具体的には、CD用のレーザの発振波長は780nm帯であるのに対し、DVD用レーザの発振波長は650nm帯、BD用レーザの発振波長は400nm帯である。 Semiconductor lasers are widely used in many fields of electronics and optoelectronics, and are indispensable as optical devices. In particular, optical disc devices such as CD (compact disc) and DVD (digital versatile disc) are currently actively used as large-capacity recording media. Furthermore, in order to record high-definition video, in recent years, a standard such as Blu-ray Disc (BD) has begun to appear as a next-generation DVD. A recording medium (media) used for a DVD has a smaller pit length and track interval than a CD medium. Therefore, the wavelength of the semiconductor laser used is also shortened as CD> DVD> BD according to the recording capacity. Specifically, the oscillation wavelength of the CD laser is in the 780 nm band, whereas the oscillation wavelength of the DVD laser is in the 650 nm band, and the oscillation wavelength of the BD laser is in the 400 nm band.
ひとつの光ディスク装置がCDおよびDVDの両方の情報を検出するためには、780nm帯のレーザ(赤外半導体レーザ)と650nm帯のレーザ(赤色半導体レーザ)の2つの光源が必要となる。近年、光ディスク装置を構成する光ピックアップ装置の小型化、軽量化のために、1つの半導体チップの中に2種類の波長のレーザ光を発光する二波長型の半導体レーザ素子が開発され普及しつつある。さらに、BDに対応するため、400nm帯のレーザ(青紫色半導体レーザ)と、こうした二波長レーザ素子を組み合わせて、三波長レーザ装置とする動きが見られている(例えば、特許文献1参照)。 In order for one optical disk device to detect both CD and DVD information, two light sources, a 780 nm band laser (infrared semiconductor laser) and a 650 nm band laser (red semiconductor laser) are required. 2. Description of the Related Art In recent years, in order to reduce the size and weight of an optical pickup device that constitutes an optical disk device, a two-wavelength semiconductor laser element that emits laser light of two types of wavelengths in one semiconductor chip has been developed and is becoming popular. is there. Furthermore, in order to support BD, there is a movement to combine a laser of 400 nm band (blue-violet semiconductor laser) and such a two-wavelength laser element into a three-wavelength laser device (see, for example, Patent Document 1).
さらに、記録容量の増加と共に、記録速度の高速化が進んできており、その動向は特にCD用及びDVD用で顕著である。高速化するためには、半導体レーザの高出力化が必要とされる。近年では、CD用赤外半導体レーザやDVD用赤色半導体レーザにおいて、200〜300mW超の高出力が市場から要求されるに至っている。 Further, with the increase in recording capacity, the recording speed has been increased, and the trend is particularly remarkable for CDs and DVDs. In order to increase the speed, it is necessary to increase the output of the semiconductor laser. In recent years, high output of over 200 to 300 mW has been demanded from the market for infrared semiconductor lasers for CDs and red semiconductor lasers for DVDs.
以下、図8,図9,図10を用いて従来の半導体レーザ装置について説明する。
図8は従来の二波長型半導体レーザ装置の構成図であり、従来の二波長半導体レーザ100の上面斜視図である。650nm帯のレーザ光15を出射する赤色半導体レーザ10と780nm帯のレーザ光25を出射する赤外半導体レーザ20の2つのレーザから構成されている。このレーザは、赤色半導体レーザ10と赤外半導体レーザ20を電気的に分離するために、溝90が設けられている。p側電極30とn側電極40に、個々にバイアスを印加することでそれぞれのレーザを個別に動作させることができる。
Hereinafter, a conventional semiconductor laser device will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional dual wavelength semiconductor laser device, and is a top perspective view of the conventional dual
この半導体レーザ装置は、レーザ光を取り出すための前端面50と共振器内部へ光を反射させるための後端面60を有している。後端面60には多層端面膜80が積層されている。一方、前端面50にはレーザ光の取り出し効率を上げるために、後端面60よりも低い反射率の端面コート膜が形成されている(例えば、特許文献2参照)。
This semiconductor laser device has a
また、高出力化の有効な手段のひとつとして、半導体レーザの共振器を形成する2つの端面の反射率を非対称とする方法が用いられている。これは、光ディスク装置の書き込みに用いられる半導体レーザでは一般的な方法である。この方法は、共振器を形成する端面を誘電体多層膜でコーティングすることで端面の反射率を非対称にする方法で、共振器を形成する端面のうち、レーザ光が出射する側の共振器の端面(前方端面)を低反射率(10%程度)に、また、その反対側の端面(後方端面)の反射率を高反射率(90%程度)とする。なお、誘電体多層膜の反射率は、用いる誘電体の屈折率、層厚、および積層する総数によって制御することができる(例えば、非特許文献1参照)。 Further, as one effective means for increasing the output, a method of making the reflectance of the two end faces forming the resonator of the semiconductor laser asymmetric is used. This is a common method for a semiconductor laser used for writing in an optical disk device. This method is a method of making the reflectance of the end face asymmetric by coating the end face forming the resonator with a dielectric multilayer film. Of the end faces forming the resonator, the resonator on the side where the laser beam is emitted is used. The end face (front end face) has a low reflectance (about 10%) and the opposite end face (rear end face) has a high reflectance (about 90%). Note that the reflectance of the dielectric multilayer film can be controlled by the refractive index of the dielectric used, the layer thickness, and the total number of laminated layers (for example, see Non-Patent Document 1).
図9は従来の単面発光型半導体レーザ装置におけるレーザ発光を説明する図である。
図9(a)に示すように、単面発光型の半導体レーザであるインプレーン半導体レーザ110から出射される光101Aをビームステアリングミラー102にて反射し、長波長用垂直キャビティ表面発光レーザ106をポンピングするものである。また、図9(b)に示すように、電気的にポンピングされるインプレーン半導体レーザ110、垂直キャビティ表面発光レーザ106及びビームステアリングミラー102が基板上にモノリシックに形成されている。端面発光型のインプレーン半導体レーザ110から出射される光101Aを一体形成されたビームステアリングミラー102にて90°傾けて反射し、垂直キャビティ表面発光レーザ106を光学的にポンピングしてレーザ発振させる。インプレーン半導体レーザ110は比較的短い波長の光を出すように構成され、それに対して垂直キャビティ表面発光レーザ106は比較的長い波長の光を出すように構成される。
FIG. 9 is a diagram for explaining laser light emission in a conventional single-surface-emitting type semiconductor laser device.
As shown in FIG. 9A,
この例では、インプレーン半導体レーザ110と垂直キャビティ表面発光レーザ106から出射される光101Aを光101Bとするためにビームステアリングミラー102を用いる。このビームステアリングミラー102の用途としては、端面発光型のインプレーン半導体レーザ110と垂直キャビティ表面発光レーザ106との間を光学的に結びつけるものとして位置づけられている(例えば、特許文献3参照)。
図10は従来の半導体レーザ装置を用いた光ディスク用ピックアップの一部分を説明する図である。
図10において、二波長半導体レーザ302から出射される光304Aを90度曲げて光304Bとするためにビームステアリングミラー303を用いる。その際、こうしたミラーと半導体レーザ素子は、それぞれ別々に形成された後に1つに実装されるため、各々に高精度の位置合わせが必要とされていた。さらに二波長レーザ素子を用いる場合や複数のレーザ素子を用いる場合には、さらに位置合わせが煩雑となるという課題があった。
FIG. 10 is a diagram for explaining a part of a pickup for an optical disk using a conventional semiconductor laser device.
In FIG. 10, a beam steering mirror 303 is used to bend
また、複数の半導体レーザから出る光を多角錐や多面体ミラーを用いて反射させ、各レーザの光軸を近接させて発光点間隔を小さくする技術がある。但し、こうしたミラーはSi基板上に形成されることが多く、化合物半導体から成る半導体レーザ素子は別途実装する必要があるため、各々に高精度の位置合わせが必要とされていた(例えば、特許文献4,特許文献5,特許文献6参照)。さらに、二波長レーザ素子を用いる場合や複数のレーザ素子を用いる場合には、さらに位置合わせが煩雑となるという課題があった。例えば、二波長レーザ半導体レーザと青紫色半導体レーザを高さ方向に重ね合わせて実装することにより、3つの波長域のレーザ光において発光点間隔を狭める場合がある(特許文献1)。しかしながら、二重に半導体レーザを実装しなければならず、基板から見て上方に実装された二波長レーザの放熱性は窒化ガリウムの熱伝導度に依存することとなり、放熱性の良い基材材料(AlN等)から比べると放熱性は低下してしまう。また、出射されるレーザ光の光軸は三次元となり、ミラーの実装及び位置合わせは非常に煩雑になってしまうという課題があった。 In addition, there is a technique in which light emitted from a plurality of semiconductor lasers is reflected using a polygonal pyramid or a polyhedral mirror, and the optical axis of each laser is brought close to each other to reduce the light emitting point interval. However, such a mirror is often formed on a Si substrate, and a semiconductor laser element made of a compound semiconductor needs to be separately mounted, so that high-precision alignment is required for each (for example, Patent Documents) 4, Patent Document 5 and Patent Document 6). Furthermore, when a two-wavelength laser element is used or when a plurality of laser elements are used, there is a problem that the alignment is further complicated. For example, there are cases where the emission point interval is narrowed in laser light in three wavelength regions by mounting a two-wavelength laser semiconductor laser and a blue-violet semiconductor laser so as to overlap each other in the height direction (Patent Document 1). However, the semiconductor laser must be mounted twice, and the heat dissipation of the two-wavelength laser mounted upward as viewed from the substrate depends on the thermal conductivity of gallium nitride. Compared with (AlN or the like), the heat dissipation is reduced. Further, the optical axis of the emitted laser light is three-dimensional, and there is a problem that mounting and positioning of the mirror become very complicated.
さらに、図9に示すような、単独の半導体レーザ装置において、インプレーン半導体レーザから出た光を一体化されたビームステアリングミラーにて反射させ、垂直キャビティ表面発光レーザをポンピングする技術もある。この際、ビームステアリングミラーの位置づけとしては、インプレーン半導体レーザからの光が表面発光レーザ内に入射すればよく、その役割は上述したような光軸合わせに対して用いられているものではない。図9(b)に示すビームステアリングミラー102は、V字型のビームステアリングミラー102の各面に低反射ミラーと高反射ミラーを形成する必要があり、プロセス的に製造が非常に困難であるという問題点を有している(例えば、特許文献2,特許文献3参照)。
In addition, in a single semiconductor laser device as shown in FIG. 9, there is a technique in which light emitted from an in-plane semiconductor laser is reflected by an integrated beam steering mirror to pump a vertical cavity surface emitting laser. At this time, the beam steering mirror may be positioned as long as the light from the in-plane semiconductor laser is incident on the surface emitting laser, and its role is not used for the optical axis alignment as described above. The
そこで、本発明の半導体レーザ装置は、単一波長の半導体レーザ装置におけるミラー位置合わせの困難性の問題や、波長の異なる複数の半導体レーザを混載する際の、高精度の光軸位置合わせの困難性、放熱性の低下、製造プロセスの困難性といった問題点を解決するものであり、容易な製造プロセスで、放熱性を低下させることなく、ミラーの位置合わせ精度を向上するとともに、各レーザから発するレーザ光に対して、光軸の位置精度を向上させることを目的とする。 Therefore, the semiconductor laser device of the present invention has a problem of mirror alignment difficulty in a single-wavelength semiconductor laser device, and difficulty in high-precision optical axis alignment when a plurality of semiconductor lasers having different wavelengths are mixedly mounted. This improves the alignment accuracy of the mirror and reduces the radiation from each laser without reducing the heat dissipation through an easy manufacturing process. An object is to improve the positional accuracy of the optical axis with respect to laser light.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の半導体レーザ装置は、フロントミラーとリアミラーを備える共振器にてレーザ光を発振させ、ビームステアリングミラーで前記発振したレーザ光を屈折させて出力する半導体レーザ装置であって、基板と、前記基板をへき開し、複数層の誘電体膜をコーティングして高反射率化したリアミラーと、前記共振器の前記リアミラーに対向する位置の前記基板をエッチングし、少なくとも1層以上の誘電体膜をコーティングして前記リアミラーとでレーザ光を発振させるフロントミラーと、前記共振器の光出射方向上の前記基板をエッチングし、金属膜を誘電体膜をコーティングして前記フロントミラーから出射されるレーザ光を屈折させて出力するビームステアリングミラーと、前記共振器上に形成されたp側電極と、前記共振器の前記p側電極に対向する位置に形成されたn側電極と、前記基板を搭載する基材とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to claim 1 of the present invention oscillates laser light by a resonator including a front mirror and a rear mirror, and refracts the oscillated laser light by a beam steering mirror. An output semiconductor laser device comprising: a substrate; a rear mirror obtained by cleaving the substrate and coating a plurality of dielectric films to increase the reflectance; and the substrate at a position facing the rear mirror of the resonator. Etch, coat at least one dielectric film and etch the substrate in the light emission direction of the resonator, and the front mirror that oscillates the laser beam with the rear mirror, and the metal film with the dielectric film A beam steering mirror for coating and refracting the laser beam emitted from the front mirror; and on the resonator And formed p-side electrode, and the p-side electrode formed on opposite positions on the n-side electrode of the resonator, and having a base for mounting the substrate.
請求項2記載の半導体レーザ装置は、請求項1記載の半導体レーザ装置において、前記共振器が二波長半導体レーザの共振器であり、1つの前記ビームステアリングミラーにて2つの波長の出射光を屈折することを特徴とする。 The semiconductor laser device according to claim 2 is the semiconductor laser device according to claim 1, wherein the resonator is a resonator of a two-wavelength semiconductor laser, and one beam steering mirror refracts emitted light having two wavelengths. It is characterized by doing.
請求項3記載の半導体レーザ装置は、請求項1または請求項2のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記ビームステアリングミラーを出射光が基板内部方向に屈折するように形成し、前記レーザ光の出射方向が前記基材との接続面と反対方向になるように前記基材が前記基板を搭載することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, the beam steering mirror is formed so that the emitted light is refracted toward the inside of the substrate. The substrate is mounted on the substrate so that the emission direction of the substrate is opposite to the connection surface with the substrate.
請求項4記載の半導体レーザ装置は、請求項1または請求項2のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記ビームステアリングミラーを出射光が基板外側に屈折するように形成し、前記レーザ光の出射方向が前記基材との接続面と反対方向になるように前記基材が前記基板を搭載することを特徴とする。 A semiconductor laser device according to a fourth aspect of the present invention is the semiconductor laser device according to the first or second aspect, wherein the beam steering mirror is formed so that outgoing light is refracted to the outside of the substrate, The substrate is mounted on the substrate such that the emission direction is opposite to the connection surface with the substrate.
請求項5記載の半導体レーザ装置は、請求項1または請求項2のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記ビームステアリングミラーを出射光が基板外側に屈折するように形成し、前記基材に空洞を設け、前記レーザ光が前記空洞を通って出射することを特徴とする。 The semiconductor laser device according to claim 5 is the semiconductor laser device according to claim 1 or 2, wherein the beam steering mirror is formed so that outgoing light is refracted to the outside of the substrate, A cavity is provided, and the laser beam is emitted through the cavity.
請求項6記載の半導体レーザ装置は、請求項1または請求項2のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記ビームステアリングミラーを出射光が基板外側に屈折するように形成し、前記レーザ光の出射方向が前記基材の方向になるように前記基材が前記基板を搭載し、前記基材が前記出射光を妨げない大きさであることを特徴とする。 A semiconductor laser device according to a sixth aspect of the present invention is the semiconductor laser device according to the first or second aspect, wherein the beam steering mirror is formed so that the emitted light is refracted to the outside of the substrate. The substrate is mounted with the substrate so that the emission direction is in the direction of the substrate, and the substrate has a size that does not interfere with the emitted light.
請求項7記載の半導体レーザ装置は、請求項3または請求項4または請求項5または請求項6のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記ビームステアリングミラーが前記基板の端面全面に形成されることを特徴とする。 The semiconductor laser device according to claim 7 is the semiconductor laser device according to claim 3, 4, 5, or 6, wherein the beam steering mirror is formed on the entire end face of the substrate. It is characterized by that.
請求項8記載の半導体レーザ装置は、2つの請求項3または請求項4に記載の半導体レーザ装置における前記ビームステアリングミラー側の端面に1層以上の誘電体膜をコーティングし、前記ビームステアリングミラー側の端面を突き合わせて、共通の基材上に実装することを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the third or fourth aspect, one or more dielectric films are coated on an end surface on the beam steering mirror side in the two semiconductor laser devices, and the beam steering mirror side is coated. The end surfaces of these are abutted and mounted on a common substrate.
請求項9記載の半導体レーザ装置は、請求項8記載の半導体レーザ装置において、前記2つの請求項3または請求項4に記載の半導体レーザ装置のうちの一方が波長650nm帯に発振波長を有する赤色半導体レーザと波長780nm帯に発振波長を有する赤外半導体レーザの二波長半導体レーザであり、他方が波長400nm帯に発振波長を有する青紫色半導体レーザであることを特徴とする。 A semiconductor laser device according to claim 9 is the semiconductor laser device according to claim 8, wherein one of the two semiconductor laser devices according to claim 3 or 4 has an oscillation wavelength in a wavelength of 650 nm band. A two-wavelength semiconductor laser, which is a semiconductor laser and an infrared semiconductor laser having an oscillation wavelength in a wavelength of 780 nm, and the other is a blue-violet semiconductor laser having an oscillation wavelength in a wavelength of 400 nm.
請求項10記載の半導体レーザ装置は、請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5または請求項6または請求項7または請求項8または請求項9のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記金属膜に代わり、少なくとも1層以上の誘電体膜を挿入した金属膜を用いることを特徴とする。
The semiconductor laser device according to
請求項11記載の半導体レーザ装置は、請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5または請求項6または請求項7または請求項8または請求項9のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記金属膜に代わり、複数層の誘電体膜を用いることを特徴とする。 The semiconductor laser device according to claim 11 is the semiconductor laser device according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5, claim 6, claim 7, claim 8, or claim 9. In the semiconductor laser device, a plurality of dielectric films are used instead of the metal film.
以上により、容易な製造プロセスで、放熱性を低下させることなく、ミラーの位置合わせ精度を向上するとともに、各レーザから発するレーザ光に対して、光軸の位置精度を向上させることができる。 As described above, it is possible to improve the mirror alignment accuracy and improve the optical axis positional accuracy with respect to the laser light emitted from each laser without reducing heat dissipation by an easy manufacturing process.
以上のように、本発明の半導体レーザ装置は同一基板上に共振器とビームステアリングミラーをモノリシックに形成することにより、高精度に位置合わせ可能な製造プロセスでミラーの位置合わせを行うことができるため、容易な製造プロセスで、放熱性を低下させることなく、ミラーの位置合わせ精度を向上することができる。また、モノリシックに形成された複数の半導体レーザを実装する場合に、ビームステアリングミラーが形成された端面を突き合わせて実装することにより、各発光点の間隔が、高精度に制御可能な製造プロセスで形成された、ビームステアリングミラーの位置と誘電体膜の膜厚によって決定されるので、容易な製造プロセスで、放熱性を低下させることなく、各レーザから発するレーザ光に対して、光軸の位置精度を向上させ各発光点間隔の制御が容易にできる。 As described above, in the semiconductor laser device of the present invention, since the resonator and the beam steering mirror are monolithically formed on the same substrate, the mirror can be aligned by a manufacturing process capable of highly accurate alignment. The mirror alignment accuracy can be improved by an easy manufacturing process without reducing heat dissipation. In addition, when mounting a plurality of monolithic semiconductor lasers, the end surfaces on which the beam steering mirrors are formed are mounted so that the intervals between the light emitting points can be formed with a highly accurate control process. Because it is determined by the position of the beam steering mirror and the film thickness of the dielectric film, the position accuracy of the optical axis with respect to the laser light emitted from each laser without reducing the heat dissipation by an easy manufacturing process And the interval between the light emitting points can be easily controlled.
本発明の半導体レーザ装置は、同一基板上に、へき開により形成したリアミラー形成部とエッチングにより形成したフロントミラー形成部とエッチングにより傾斜を持たせたビームステアリングミラー形成部を形成し、これらのミラー形成部に金属膜もしくは誘電体多層膜をコーティングすることよりミラーを形成し、リアミラー、フロントミラー間で発振したレーザ光をビームステアリングミラーで反射して出射する構成である。 In the semiconductor laser device of the present invention, a rear mirror forming part formed by cleavage, a front mirror forming part formed by etching, and a beam steering mirror forming part inclined by etching are formed on the same substrate, and these mirrors are formed. In this configuration, a mirror is formed by coating a metal film or a dielectric multilayer film on the part, and laser light oscillated between the rear mirror and the front mirror is reflected by the beam steering mirror and emitted.
以下、図面に基づき、本発明の半導体レーザ装置の実施例について詳細に説明する。
(実施例1)
図1は本発明の実施例1における半導体レーザ装置の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the semiconductor laser device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Example 1
1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
図1において、半導体レーザ装置401では、共通の基材301上に共振器である半導体レーザ部402とミラー部403が同一のプロセスでモノリシックに一体形成されている。半導体レーザ装置401が高出力タイプの場合、基材301は熱伝導が良く、放熱性の良い材料(AlN,SiC,Cu等)が用いられる。半導体レーザ部402の片側(リア端面)はへき開により形成し、従来、へき開によって形成していたレーザの出射面(フロント端面)は、同一基板上にミラー部403を形成するために、エッチングによりフロントミラー405を作製する。
In FIG. 1, in a semiconductor laser device 401, a
このフロントミラー405はレーザ発振を起こすために、リア端面(へき開面)と平行に形成する必要がある。よって、ウェットエッチングではなく、形成精度の高いドライエッチングによりレーザ光の光軸と垂直に形成することが望ましい。フロントミラーには少なくとも1層以上の誘電体膜をコートすることで低反射率ミラーを形成する。例えば、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長をλとすれば、屈折率がn1のSiO2膜をλ/(4×n1)の厚みでコートを行う。λ=650nm、n1=1.48付近の値であれば、フロントミラー405端面の反射率は10%以下に抑えることが出来る。このように、反射率はコート膜に用いる誘電体の屈折率、層厚および積層する層の数によって制御することができる。こうした低反射率コートにより、半導体レーザ部402から出射したレーザ光がミラー部403に入射する際の反射損失も低減することが出来る。
The
半導体レーザ部402のリア端面はへき開により形成し、誘電体多層膜コートによる高反射率リアミラー406を形成する。リア端面における高反射率ミラーの形成には、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長をλとすれば、低屈折率n2の誘電体膜λ/(4×n2)と高屈折率n3の誘電体膜λ/(4×n3)のペアによる多層膜が必要である。このとき、低屈折率材料としてはSiO2、高屈折率材料としてはAl2O3、Ta2O5、ZrO2、Nb2O5、TiO2等が望ましい。高屈折率材料として水素添加アモルファスSi(屈折率の実部n=3.3)も存在するが、波長域によっては光吸収損失があるため、高出力化を考慮した際には好ましくない。SiNに代表される窒化膜はλ/(4×n)膜を積層した場合、半導体層に働く応力が大きくなるため好ましくない。
The rear end face of the
誘電体多層膜を用いる代わりに、Al等の金属膜をコーティングすることで高反射率リアミラーを形成することもできる。この場合、コーティングを行う金属膜とへき開により形成されたへき開面との間に前述の誘電体膜を少なくとも1層以上を挿入して導通が取れないようにすることが望ましい。 Instead of using a dielectric multilayer film, a high reflectivity rear mirror can be formed by coating a metal film such as Al. In this case, it is desirable that at least one or more layers of the above-described dielectric film is inserted between the metal film to be coated and the cleavage plane formed by cleavage to prevent conduction.
非特許文献1に記載されているように、金属膜もしくは誘電体膜のどちらを使用した場合においても、リアミラーの反射率は半導体レーザから発振される光の波長λにおいて80%以上の反射率範囲に設定することが望ましい。さらに、90%以上の反射率範囲とすることにより、閾値電流値の低減が可能となり、デバイスの消費電力を下げることができる。 As described in Non-Patent Document 1, regardless of whether a metal film or a dielectric film is used, the reflectance of the rear mirror is a reflectance range of 80% or more at the wavelength λ of the light oscillated from the semiconductor laser. It is desirable to set to. Furthermore, by setting the reflectance range to 90% or more, the threshold current value can be reduced, and the power consumption of the device can be reduced.
さらに、半導体レーザ部402共振器の延長上の基板において、光軸に対して傾斜を持った結晶面をエッチングにより形成する。エッチング方法は、ウェットエッチングであってもドライエッチングであっても構わない。また、ドライエッチングの後、ウェットエッチングを実施しても良い。傾斜を持った結晶面に対して誘電体多層膜コートにより高反射率化することでビームステアリングミラー404とする。このビームステアリングミラー404は半導体レーザ部402からの光を表面側(基材301とは反対側)へと反射するものである。
Further, a crystal plane having an inclination with respect to the optical axis is formed by etching on the substrate on the extension of the
ビームステアリングミラー404における高反射率ミラーの形成にも、先ほどのリア端面における高反射率ミラーの形成と同様である。半導体レーザから出射されるレーザ光の波長をλとすれば、低屈折率n4の誘電体膜λ/(4×n4)と高屈折率n5の誘電体膜λ/(4×n5)のペアによる多層膜が必要である。このとき、低屈折率材料としてはSiO2、高屈折率材料としてはAl2O3、Ta2O5、ZrO2、Nb2O5、TiO2等が望ましい。
The formation of the high reflectivity mirror in the
誘電体多層膜を用いる代わりに、Al等の金属膜をコーティングすることで高反射率のビームステアリングミラーを形成することもできる。この場合、コーティングを行う金属膜とへき開により形成されたへき開面との間に前述の誘電体膜を少なくとも1層以上を挿入して導通が取れないようにすればよい。 Instead of using the dielectric multilayer film, a high-reflectance beam steering mirror can be formed by coating a metal film such as Al. In this case, at least one or more layers of the above-described dielectric film may be inserted between the metal film to be coated and the cleavage plane formed by cleavage to prevent conduction.
ビームステアリングミラーは反射率が下がれば、それだけ外部に光が漏れてしまい、光出力の損失となってしまう。金属膜もしくは誘電体膜のどちらを使用した場合においても、ビームステアリングミラーの反射率は半導体レーザから発振される光の波長λにおいて80%以上の反射率範囲に設定することが望ましい。さらに、90%以上の反射率範囲とすることにより、外部に漏れる光を抑制でき、光出力の損失を抑えることができる。 If the reflectivity of the beam steering mirror decreases, light leaks to the outside, resulting in a loss of light output. Regardless of whether a metal film or a dielectric film is used, it is desirable that the reflectivity of the beam steering mirror is set to a reflectivity range of 80% or more at the wavelength λ of the light emitted from the semiconductor laser. Furthermore, by setting the reflectance range to 90% or more, light leaking to the outside can be suppressed, and loss of light output can be suppressed.
p側電極407及びn側電極408共に、半導体レーザ部402部分のみに形成し、ミラー部403には形成しない。これは、レーザ発振に寄与する共振器内のみにキャリア(ホール)を注入して、利得を得るようにするためである。こうして作製したチップを基材301上にジャンクションダウン実装(光を発生させるジャンクション部が基材側)し、それぞれのp側電極407とn側電極408に、バイアスを印加することで半導体レーザ部402を動作させることができる。実装に使用する半田等は図面から省略した。半導体レーザ部402において、リアミラー406とフロントミラー405間で発振したレーザ光はミラー部403へと入射する。半導体レーザ部402から発振される光の光軸に対してビームステアリングミラー404が45°傾いている場合、半導体レーザ部402から発振される光の光軸が90°傾くことになり、レーザ光は基材に対して垂直に出射される。実際は、エッチングのプロセスマージンを考慮して、ビームステアリングミラーが35°から55°の範囲で傾きを制御することが望ましい。さらに44°から46°の範囲で傾きを制御することが、より望ましい。
Both the p-
以上により、レーザ光を半導体レーザ装置の基板を通じて、表面からレーザ光を取り出すことができる。前述の誘電体膜は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタやマグネトロンスパッタ、電子ビーム蒸着(EB蒸着)等で堆積することができる。特にECRスパッタは、純度の高い金属(SiO2の場合はSi)をターゲットに用いることができ、光吸収のない誘電体膜を高い堆積レートで積むことが可能であり適している。例えば、Ta2O5では、金属Taターゲットを用い、反応性ガスとしてO2を用いることで20nm/分程度の高い堆積レートで形成でき生産性に優れている。 As described above, the laser beam can be extracted from the surface through the substrate of the semiconductor laser device. The aforementioned dielectric film can be deposited by electron cyclotron resonance (ECR) sputtering, magnetron sputtering, electron beam evaporation (EB evaporation), or the like. In particular, ECR sputtering can use a high-purity metal (Si in the case of SiO 2 ) as a target, and is suitable because a dielectric film having no light absorption can be stacked at a high deposition rate. For example, Ta 2 O 5 is excellent in productivity because it can be formed at a high deposition rate of about 20 nm / min by using a metal Ta target and using O 2 as a reactive gas.
本実施例は、650nm帯に発振波長を有する赤色半導体レーザに関して詳細を説明したが、780nm帯に発振波長を有する赤外半導体レーザや400nm帯に発振波長を有する青紫色半導体レーザに関しても同様である。また、二波長レーザを始めとする多波長半導体レーザに関しても同様であり、コート材料と膜厚を最適設計することで、フロントミラー405では各波長において反射率10%以下、リアミラー406及びビームステアリングミラー404では各波長において反射率90%以上とすることが可能である。特に、リアミラー406及びビームステアリングミラー404に対してAl等の金属膜をコートすることにより、広い波長範囲で高反射率化が可能となるため、多波長半導体レーザに有効である。
This embodiment has been described in detail with respect to a red semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 650 nm band, but the same applies to an infrared semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 780 nm band and a blue-violet semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 400 nm band. . The same applies to multi-wavelength semiconductor lasers such as dual-wavelength lasers. By optimally designing the coating material and film thickness, the
以上のように、実施の形態1における半導体レーザ装置は、同一基板上に、フロントミラー405形成領域とビームステアリングミラー404形成領域をエッチングして形成することにより、共振器とビームステアリングミラー404を容易にモノリシックに形成することができるため、ビームステアリングミラー404の位置決めを高精度なプロセス工程で行うことができ、ビームステアリングミラー404の位置決め精度が向上する。さらに、波長の異なる複数の半導体レーザを同様に同一基板上にモノリシックに形成することにより、各レーザから発するレーザ光に対して、光軸の位置精度を向上させることができ、発光点間隔の最適化を図ることもできる。
(実施例2)
半導体レーザ装置の実装形態やレーザ光の取り出し方向によって、様々な実施例が考えられる。以下に、図2に基づき、実施例1との相違点を中心に実施例2の半導体レーザ装置について詳細に説明する。
As described above, in the semiconductor laser device according to the first embodiment, the resonator and the
(Example 2)
Various embodiments are conceivable depending on the mounting form of the semiconductor laser device and the direction in which the laser beam is extracted. Hereinafter, based on FIG. 2, the semiconductor laser device according to the second embodiment will be described in detail with a focus on differences from the first embodiment.
図2は本発明の実施例2における半導体レーザ装置の断面図である。
図2に示すように、この半導体レーザ装置501においても、基材301上に共振器である半導体レーザ部402とミラー部403がモノリシックに一体形成されている点では実施例1と同様である。相違点はn側電極408を基材301側へ、p側電極407を表面側にして、基材301上にジャンクションアップ実装(光を発生させるジャンクション部が表面側)したことにある。実装に使用する半田等は図面から省略した。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, this
半導体レーザ部402における共振器の延長上において、光軸に対して傾斜を持った結晶面をエッチング等により形成する。エッチング方法は、ウェットエッチングであってもドライエッチングであっても構わない。また、ドライエッチングの後、ウェットエッチングを実施しても良い。傾斜を持った結晶面に対して誘電体多層膜コートにより高反射率化することでビームステアリングミラー404とする。このビームステアリングミラー404は半導体レーザ部402からの光を表面側(基材301とは反対側)へと反射するものである。
On the extension of the resonator in the
ビームステアリングミラー404における高反射率ミラーの形成は、実施例1における高反射率ミラーの形成と同様である。ビームステアリングミラー404の反射率が下がれば、それだけ外部に光が漏れてしまい、光出力の損失となってしまう。金属膜もしくは誘電体膜のどちらを使用した場合においても、ビームステアリングミラーの反射率は半導体レーザから発振される光の波長λにおいて80%以上の反射率範囲に設定することが望ましい。さらに、90%以上の反射率範囲とすることにより、外部に漏れる光を抑制でき、光出力の損失を抑えることができる。
The formation of the high reflectivity mirror in the
それぞれのp側電極407とn側電極408に、バイアスを印加することで半導体レーザ部402を動作させることができる。半導体レーザ部402において、リアミラー406とフロントミラー405間で発振したレーザ光はミラー部403へと入射する。半導体レーザ部402から発振される光の光軸に対して、ビームステアリングミラー404が45°傾いている場合、半導体レーザ部402から発振される光の光軸は90°傾くことになり、レーザ光は基材に対して垂直に出射される。実際はエッチングのプロセスマージンを考慮して、ビームステアリングミラーが35°から55°の範囲で傾きを制御することが望ましい。さらに44°から46°の範囲で傾きを制御することが、より望ましい。実施例1とは異なり、レーザ光は半導体レーザ装置501中を通過しないため、基板や半導体層にて生じる光吸収損失を抑えることが出来る。
The
以上により、レーザ光を半導体レーザ装置の基板を通じて、表面からレーザ光を取り出すことができる。前述の誘電体膜は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタやマグネトロンスパッタ、電子ビーム蒸着(EB蒸着)等で堆積することができる。特にECRスパッタは、純度の高い金属(SiO2の場合はSi)をターゲットに用いることができ、光吸収のない誘電体膜を高い堆積レートで積むことが可能であり適している。 As described above, the laser beam can be extracted from the surface through the substrate of the semiconductor laser device. The aforementioned dielectric film can be deposited by electron cyclotron resonance (ECR) sputtering, magnetron sputtering, electron beam evaporation (EB evaporation), or the like. Particularly ECR sputtering, (in the case of SiO 2 Si) of high purity metal can be used to target, and the absence of light absorbing dielectric film suitable it is possible to gain a high deposition rate.
本実施例は、650nm帯に発振波長を有する赤色半導体レーザに関して詳細を説明するが、780nm帯に発振波長を有する赤外半導体レーザや400nm帯に発振波長を有する青紫色半導体レーザに関しても同様である。また、二波長半導体レーザ等に関しても、低反射率コート膜厚及び高反射率コート膜厚を両波長に対して最適設計することにより、単一のミラー面の形成で、二波長共に対応可能である。 This embodiment will be described in detail with respect to a red semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 650 nm band, but the same applies to an infrared semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 780 nm band and a blue-violet semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 400 nm band. . In addition, for dual wavelength semiconductor lasers, etc., by designing the low-reflectance coat thickness and high-reflectance coat thickness optimally for both wavelengths, it is possible to handle both wavelengths by forming a single mirror surface. is there.
以上のように、実施の形態2における半導体レーザ装置は、同一基板上に、フロントミラー405形成領域とビームステアリングミラー404形成領域をエッチングして形成することにより、共振器とビームステアリングミラー404を容易にモノリシックに形成することができるため、ビームステアリングミラー404の位置決めを高精度なプロセス工程で行うことができ、ビームステアリングミラー404の位置決め精度が向上する。さらに、波長の異なる複数の半導体レーザを同様に同一基板上にモノリシックに形成することにより、各レーザから発するレーザ光に対して、光軸の位置精度を向上させることができ、発光点間隔の最適化を図ることもできる。
(実施例3)
以下に、図3,図4に基づき、実施例1との相違点を中心に実施例3の半導体レーザ装置について詳細に説明する。
As described above, in the semiconductor laser device according to the second embodiment, the resonator and the
(Example 3)
Hereinafter, based on FIGS. 3 and 4, the semiconductor laser device of the third embodiment will be described in detail with a focus on differences from the first embodiment.
図3は本発明の実施例3における基板に空洞を有する半導体レーザ装置の断面図、図4は本発明の実施例3におけるミラー部の基板を無くした半導体レーザ装置の断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device having a cavity in a substrate according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device without a mirror portion substrate according to Embodiment 3 of the present invention.
図3に示すように、この半導体レーザ装置601においても、基材301上に共振器である半導体レーザ部402とミラー部403がモノリシックに一体形成されている点では実施例1と同様である。また、p側電極407を基材301側にして、基材301上にジャンクションダウン実装(光を発生させるジャンクション部が基材301側)していることも実施例1と同様である。実装に使用する半田等は図面から省略した。
As shown in FIG. 3, this
半導体レーザ部402における共振器の延長上において、光軸に対して傾斜を持った結晶面をエッチング等により形成する。エッチング方法は、ウェットエッチングであってもドライエッチングであっても構わない。また、ドライエッチングの後、ウェットエッチングを実施しても良い。傾斜を持った結晶面に対して誘電体多層膜コートにより高反射率化することでビームステアリングミラー404とする。このビームステアリングミラー404は半導体レーザ部402からの光を基材301側へと反射させる。この際、基材301部分に空洞を形成することにより、レーザ光を通過させることができる。もしくは、図4のように、基材301は放熱が必要な半導体レーザ部402部分のみとして、ミラー部403は基材301を無くした構造とすることで、レーザ光を通過させることができる。
On the extension of the resonator in the
ビームステアリングミラー404における高反射率ミラーの形成は、実施例1における高反射率ミラーの形成と同様である。ビームステアリングミラー404の反射率が下がれば、それだけ外部に光が漏れてしまい、光出力の損失となってしまう。金属膜もしくは誘電体膜のどちらを使用した場合においても、ビームステアリングミラーの反射率は半導体レーザから発振される光の波長λにおいて80%以上の反射率範囲に設定することが望ましい。さらに、90%以上の反射率範囲とすることにより、外部に漏れる光を抑制でき、光出力の損失を抑えることができる。
The formation of the high reflectivity mirror in the
それぞれのp側電極407とn側電極408に、バイアスを印加することで半導体レーザ部402を動作させることができる。半導体レーザ部402において、リアミラー406とフロントミラー405間で発振したレーザ光はミラー部403へと入射する。半導体レーザ部402から発振される光の光軸に対して、ビームステアリングミラー404が45°傾いている場合、半導体レーザ部402から発振される光の光軸が90°傾くことになり、レーザ光は基材に対して垂直に出射される。実際はエッチングのプロセスマージンを考慮して、ビームステアリングミラーが35°から55°の範囲で傾きを制御することが望ましい。さらに44°から46°の範囲で傾きを制御することが、より望ましい。
The
このように、光が発生すると共に大量の熱が発生するジャンクションを基材301側にして実装することにより、放熱性を確保できる。それに加えて、基板のレーザ光通過領域に空洞を設けたり、ミラー部を基板外に形成したりすることにより、レーザ光が半導体レーザ装置601、半導体レーザ装置701中を通過する必要が無いため、基板や半導体層での光吸収損失を抑えることが出来る。
In this manner, heat dissipation can be ensured by mounting the junction that generates light and generates a large amount of heat on the
以上により、レーザ光を半導体レーザ装置の基材を通じて取り出すことができる。前述の誘電体膜は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタやマグネトロンスパッタ、電子ビーム蒸着(EB蒸着)等で堆積することができる。特に、ECRスパッタは、純度の高い金属(SiO2の場合はSi)をターゲットに用いることができ、光吸収のない誘電体膜を高い堆積レートで積むことが可能であり適している。 As described above, the laser light can be extracted through the base material of the semiconductor laser device. The aforementioned dielectric film can be deposited by electron cyclotron resonance (ECR) sputtering, magnetron sputtering, electron beam evaporation (EB evaporation), or the like. In particular, ECR sputtering is suitable because a high-purity metal (Si in the case of SiO 2 ) can be used as a target, and a dielectric film without light absorption can be stacked at a high deposition rate.
本実施例は、650nm帯に発振波長を有する赤色半導体レーザに関して詳細を説明するが、780nm帯に発振波長を有する赤外半導体レーザや400nm帯に発振波長を有する青紫色半導体レーザに関しても同様である。また、二波長半導体レーザ等に関しても、低反射率コート膜厚及び高反射率コート膜厚を両波長に対して最適設計することにより、単一のミラー面の形成で、二波長共に対応可能である。 This embodiment will be described in detail with respect to a red semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 650 nm band, but the same applies to an infrared semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 780 nm band and a blue-violet semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 400 nm band. . In addition, for dual wavelength semiconductor lasers, etc., by designing the low-reflectance coat thickness and high-reflectance coat thickness optimally for both wavelengths, it is possible to handle both wavelengths by forming a single mirror surface. is there.
以上のように、実施の形態3における半導体レーザ装置は、同一基板上に、フロントミラー405形成領域とビームステアリングミラー404形成領域をエッチングして形成することにより、共振器とビームステアリングミラー404を容易にモノリシックに形成することができるため、ビームステアリングミラー404の位置決めを高精度なプロセス工程で行うことができ、ビームステアリングミラー404の位置決め精度が向上する。また、波長の異なる複数の半導体レーザを同様に同一基板上にモノリシックに形成することにより、各レーザから発するレーザ光に対して、光軸の位置精度を向上させることができ、発光点間隔の最適化を図ることもできる。さらに、ジャンクションを基材301側にして実装することにより、放熱性を確保できる。
(実施例4)
以下に、図5に基づき、実施例1〜3との相違点を中心に実施例4の半導体レーザ装置について詳細に説明する。
As described above, in the semiconductor laser device according to the third embodiment, the resonator and the
Example 4
Hereinafter, based on FIG. 5, the semiconductor laser device of the fourth embodiment will be described in detail with a focus on differences from the first to third embodiments.
図5は本発明の実施例4における半導体レーザ装置の断面図である。
図5に示すように、この半導体レーザ装置801においても、基材301上に半導体レーザ部402とミラー部403がモノリシックに一体形成されている点では実施例1と同様である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to Embodiment 4 of the present invention.
As shown in FIG. 5, this
半導体レーザ部402における共振器の延長上において、光軸に対して傾斜を持った結晶面をエッチング等により形成する。実施例1〜3との相違点は、傾斜面が半導体レーザ装置801の片側の端面全体に及んでいることにある。形成方法は、ウェットエッチングであってもドライエッチングであっても構わない。また、ドライエッチングの後、ウェットエッチングを実施しても良い。本構造の場合、端面全体に傾斜面を作製するため、鏡面が得られる研磨プロセスを組み合わせても構わない。また、研磨の後、エッチングを実施しても良い。端面全体を傾斜させた結晶面に対して誘電体多層膜コートにより高反射率化することでビームステアリングミラー404とする。このビームステアリングミラー404は半導体レーザ部402からの光を表面側(基材301の反対側)へと反射させる。ビームステアリングミラー404における高反射率ミラーの形成は、実施例1における高反射率ミラーの形成と同様である。ビームステアリングミラー404の反射率が下がれば、それだけ外部に光が漏れてしまい、光出力の損失となってしまう。金属膜もしくは誘電体膜のどちらを使用した場合においても、ビームステアリングミラーの反射率は半導体レーザから発振される光の波長λにおいて80%以上の反射率範囲に設定することが望ましい。さらに、90%以上の反射率範囲とすることにより、外部に漏れる光を抑制でき、光出力の損失を抑えることができる。
On the extension of the resonator in the
それぞれのp側電極407とn側電極408に、バイアスを印加することで半導体レーザ部402を動作させることができる。半導体レーザ部402において、リアミラー406とフロントミラー405間で発振したレーザ光はミラー部403へと入射する。半導体レーザ部402から発振される光の光軸に対して、ビームステアリングミラー404が45°に傾いている場合、半導体レーザ部402から発振される光の光軸が90°傾いており、レーザ光は基材に対して垂直に出射される。実際は、エッチング及び研磨プロセスのプロセスマージンを考慮して、ビームステアリングミラーが35°から55°の範囲で傾きを制御することが望ましい。さらに44°から46°の範囲で傾きを制御することが、より望ましい。
The
以上により、レーザ光を半導体レーザ装置の基板を通じて、表面からレーザ光を取り出すことができる。前述の誘電体膜は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタやマグネトロンスパッタ、電子ビーム蒸着(EB蒸着)等で堆積することができる。特に、ECRスパッタは、純度の高い金属(SiO2の場合はSi)をターゲットに用いることができ、光吸収のない誘電体膜を高い堆積レートで積むことが可能であり適している。 As described above, the laser beam can be extracted from the surface through the substrate of the semiconductor laser device. The aforementioned dielectric film can be deposited by electron cyclotron resonance (ECR) sputtering, magnetron sputtering, electron beam evaporation (EB evaporation), or the like. In particular, ECR sputtering is suitable because a high-purity metal (Si in the case of SiO 2 ) can be used as a target, and a dielectric film without light absorption can be stacked at a high deposition rate.
本実施例は、650nm帯に発振波長を有する赤色半導体レーザに関して詳細を説明するが、780nm帯に発振波長を有する赤外半導体レーザや400nm帯に発振波長を有する青紫色半導体レーザに関しても同様である。また、二波長半導体レーザ等に関しても、低反射率コート膜厚及び高反射率コート膜厚を両波長に対して最適設計することにより、単一のミラー面の形成で、二波長共に対応可能である。 This embodiment will be described in detail with respect to a red semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 650 nm band, but the same applies to an infrared semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 780 nm band and a blue-violet semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 400 nm band. . In addition, for dual wavelength semiconductor lasers, etc., by designing the low-reflectance coat thickness and high-reflectance coat thickness optimally for both wavelengths, it is possible to handle both wavelengths by forming a single mirror surface. is there.
以上のように、実施の形態4における半導体レーザ装置は、同一基板上に、フロントミラー405形成領域とビームステアリングミラー404形成領域をエッチングして形成することにより、共振器とビームステアリングミラー404を容易にモノリシックに形成することができるため、ビームステアリングミラー404の位置決めを高精度なプロセス工程で行うことができ、ビームステアリングミラー404の位置決め精度が向上する。さらに、波長の異なる複数の半導体レーザを同様に同一基板上にモノリシックに形成することにより、各レーザから発するレーザ光に対して、光軸の位置精度を向上させることができ、発光点間隔の最適化を図ることもできる。
(実施例5)
次に、複数の半導体レーザを混載した半導体レーザ装置について図6及び図7に示す例を用いて説明する。
As described above, in the semiconductor laser device according to the fourth embodiment, the resonator and the
(Example 5)
Next, a semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor lasers are mixed will be described with reference to the examples shown in FIGS.
図6は本発明の実施例5におけるジャンクションダウン実装した半導体レーザ装置の断面図であり、実施例1における半導体レーザ装置(図1参照)を組み合わせたものである。図7は本発明の実施例5におけるジャンクションアップ実装した半導体レーザ装置の断面図であり、実施例2における半導体レーザ装置(図2参照)を組み合わせたものである。以下、図7の図面に基づき本発明の半導体レーザ装置について詳細に説明する。 FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device with junction-down mounting in Example 5 of the present invention, which is a combination of the semiconductor laser device in Example 1 (see FIG. 1). FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device with junction-up mounting according to the fifth embodiment of the present invention, which is a combination of the semiconductor laser devices according to the second embodiment (see FIG. 2). Hereinafter, the semiconductor laser device of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
従来の二波長半導体レーザの構造は特許文献2及び図8に示したものである。本発明においては、二波長半導体レーザは一方の半導体レーザの発振波長と他方の半導体レーザの発振波長は異なる。例えば、一方の半導体レーザを650nm帯のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ、他方の半導体レーザを780nm帯のレーザ光を出射する赤外半導体レーザとすることができる。二波長半導体レーザの場合、低反射率コート及び高反射率コート共に、それぞれの波長域において所望の反射率となるように形成しなければならない。前記反射率は、誘電体の屈折率、層厚および積層する層の数によって制御することができる。この点を考慮して、赤色・赤外の二波長半導体レーザ装置1001と青紫色半導体レーザ装置1002を実施例2と同様に個々に作製する。二波長半導体レーザ装置1001は、赤色・赤外それぞれの共振器と、共用するビームステアリングミラーを1つの基板にモノリシックに形成したものである。
The structure of a conventional two-wavelength semiconductor laser is shown in Patent Document 2 and FIG. In the present invention, in the two-wavelength semiconductor laser, the oscillation wavelength of one semiconductor laser is different from the oscillation wavelength of the other semiconductor laser. For example, one semiconductor laser can be a red semiconductor laser that emits laser light in the 650 nm band, and the other semiconductor laser can be an infrared semiconductor laser that emits laser light in the 780 nm band. In the case of a dual wavelength semiconductor laser, both the low reflectance coat and the high reflectance coat must be formed so as to have a desired reflectance in each wavelength region. The reflectance can be controlled by the refractive index of the dielectric, the layer thickness, and the number of layers stacked. Considering this point, the red / infrared dual-wavelength
二波長半導体レーザ装置1001もしくは青紫色半導体レーザ装置1002に対して、ビームステアリングミラーを形成する側の端面(リアミラー909、リアミラー916の反対側)に少なくとも1層以上の誘電体膜919を形成する。必要に応じて、二波長半導体レーザ装置1001端面及び青紫色半導体レーザ装置1002端面の両方に誘電体膜919を形成してもよい。この誘電体膜919は二波長半導体レーザ装置1001と青紫色半導体レーザ装置1002間を絶縁すると共に、実装時のバッファ層として用いるため、SiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Nb2O5、TiO2等を始め、誘電体(絶縁体)膜であれば特に制限は無い。
For the two-wavelength
基材301上にn側電極912、n側電極913、n側電極918が基材301側になるようにして、二波長半導体レーザ装置1001及び青紫色半導体レーザ装置1002を実装する。このとき、前もって形成した誘電体膜919を挟むように、各チップのビームステアリングミラーが形成される方の端面を突き合わせて実装する。すなわち、ビームステアリングミラー907、ビームステアリングミラー914側の端面(リアミラー909、リアミラー916の反対側)を突き合わせる形態となる。これにより、二波長半導体レーザ装置1001と青紫色半導体レーザ装置1002の発光点間隔は、製造プロセスによる形成位置精度の高い、ビームステアリングミラーと端面までの距離と誘電体膜919厚の足し合わせで簡便に求まる。すなわち、二波長半導体レーザ装置1001もしくは青紫色半導体レーザ装置1002のどちらか一方を前もって実装しておき、その後にもう一方を突き合わせにより実装することで、簡便な実装を実現すると共に、発光点間隔を再現性良く制御することができる。また、各レーザの発光点間隔を狭めることが可能となる。
The two-wavelength
それぞれのp側電極910、p側電極911とn側電極912、n側電極913にバイアスを印加することで、二波長半導体レーザ部903を動作させることができる。同様に、p側電極917とn側電極918にバイアスを印加することで、青紫色半導体レーザ部905を動作させることができる。半導体レーザ部903、半導体レーザ部905において発振したレーザ光は各々ミラー部904、ミラー部906へと入射する。半導体レーザ部903、半導体レーザ部905から発振される光の光軸に対して、ビームステアリングミラー907、ビームステアリングミラー914が45°に傾いている場合、半導体レーザ部903、半導体レーザ部905から発振される光の光軸が90°傾き、レーザ光は基材301に対して垂直に出射される。実際はエッチングのプロセスマージンを考慮して、ビームステアリングミラーが35°から55°の範囲で傾きを制御することが望ましい。さらに44°から46°の範囲で傾きを制御することが、より望ましい。
By applying a bias to each of the p-
前述の誘電体膜は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタやマグネトロンスパッタ、電子ビーム蒸着(EB蒸着)等で堆積することができる。特にECRスパッタは、純度の高い金属(SiO2の場合はSi)をターゲットに用いることができ、光吸収のない誘電体膜を高い堆積レートで積むことが可能であり適している。 The aforementioned dielectric film can be deposited by electron cyclotron resonance (ECR) sputtering, magnetron sputtering, electron beam evaporation (EB evaporation), or the like. In particular, ECR sputtering can use a high-purity metal (Si in the case of SiO 2 ) as a target, and is suitable because a dielectric film having no light absorption can be stacked at a high deposition rate.
本実施例の半導体レーザ装置によると、実施例1〜4に示す構成の二波長(赤色/赤外)半導体レーザおよび青紫色半導体レーザを、ビームステアリングミラーが形成された端面を突き合わせて実装することにより、各発光点の間隔が、高精度に制御可能な製造プロセスで形成された、ステアリングミラーの位置と誘電体膜の膜厚によって決定されるので、発光点間隔を制御性良く狭めた三波長レーザを実現できる。また、各半導体レーザを基材上に直接実装しているため、両半導体レーザを高さ方向に重ねて実装した場合に比べて、実装の容易性と放熱性の面で大きな利点がある。 According to the semiconductor laser device of the present embodiment, the two-wavelength (red / infrared) semiconductor laser and the blue-violet semiconductor laser having the configurations shown in the first to fourth embodiments are mounted with the end surfaces on which the beam steering mirrors are formed facing each other. Therefore, the distance between the light emitting points is determined by the position of the steering mirror and the film thickness of the dielectric film formed by a highly accurate controllable manufacturing process. A laser can be realized. Further, since each semiconductor laser is directly mounted on the base material, there is a great advantage in terms of ease of mounting and heat dissipation compared to the case where both semiconductor lasers are stacked in the height direction.
本発明は、容易な製造プロセスで、放熱性を低下させることなく、ミラーの位置合わせ精度を向上するとともに、各レーザから発するレーザ光に対して、光軸の位置精度を向上させることができ、主に光ディスクの光源などに用いられる光源を複数搭載する半導体レーザ装置等に有用である。 The present invention can improve the alignment accuracy of the mirror without reducing heat dissipation by an easy manufacturing process, and can improve the accuracy of the optical axis for the laser light emitted from each laser, This is useful for a semiconductor laser device or the like on which a plurality of light sources used mainly for optical disk light sources are mounted.
10 赤色半導体レーザ(650nmMQW)
15 レーザ光
20 赤外半導体レーザ(780nmMQW)
25 レーザ光
30 電極
40 電極
50 前端面
60 後端面
80 多層端面膜
90 溝
100 二波長半導体レーザ
101A 光
101B 光
102 ビームステアリングミラー
106 垂直キャビティ表面発光レーザ
110 インプレーン半導体レーザ
301 基材
302 二波長半導体レーザ
303 ビームステアリングミラー
304A 光
304B 光
401 半導体レーザ装置
402 半導体レーザ部
403 ミラー部
404 ビームステアリングミラー
405 フロントミラー
406 リアミラー
407 p側電極
408 n側電極
501 半導体レーザ装置
601 半導体レーザ装置
701 半導体レーザ装置
801 半導体レーザ装置
903 レーザ部
904 ミラー部
905 レーザ部
906 ミラー部
907 ビームステアリングミラー
909 リアミラー
910 p側電極
911 p側電極
912 n側電極
913 n側電極
914 ビームステアリングミラー
916 リアミラー
917 p側電極
918 n側電極
919 誘電体膜
1001 二波長半導体レーザ装置
1002 青紫色半導体レーザ装置
10 Red semiconductor laser (650nm MQW)
15
25
Claims (11)
基板と、
前記基板をへき開し、複数層の誘電体膜をコーティングして高反射率化したリアミラーと、
前記共振器の前記リアミラーに対向する位置の前記基板をエッチングし、少なくとも1層以上の誘電体膜をコーティングして前記リアミラーとでレーザ光を発振させるフロントミラーと、
前記共振器の光出射方向上の前記基板をエッチングし、金属膜をコーティングして前記フロントミラーから出射されるレーザ光を屈折させて出力するビームステアリングミラーと、
前記共振器上に形成されたp側電極と、
前記共振器の前記p側電極に対向する位置に形成されたn側電極と、
前記基板を搭載する基材と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。 A semiconductor laser device that oscillates laser light with a resonator including a front mirror and a rear mirror, and refracts and outputs the oscillated laser light with a beam steering mirror,
A substrate,
Cleaving the substrate and coating a plurality of dielectric films to increase the reflectivity; and
A front mirror that etches the substrate at a position facing the rear mirror of the resonator, coats at least one dielectric film, and oscillates laser light with the rear mirror;
A beam steering mirror that etches the substrate in the light emitting direction of the resonator, coats a metal film, and refracts and outputs laser light emitted from the front mirror;
A p-side electrode formed on the resonator;
An n-side electrode formed at a position facing the p-side electrode of the resonator;
A semiconductor laser device comprising: a base material on which the substrate is mounted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005306476A JP2007115929A (en) | 2005-10-21 | 2005-10-21 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005306476A JP2007115929A (en) | 2005-10-21 | 2005-10-21 | Semiconductor laser device |
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JP2007115929A true JP2007115929A (en) | 2007-05-10 |
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ID=38097844
Family Applications (1)
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JP2005306476A Pending JP2007115929A (en) | 2005-10-21 | 2005-10-21 | Semiconductor laser device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007115929A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010024258A1 (en) | 2008-08-29 | 2010-03-04 | 塩野義製薬株式会社 | Ring-fused azole derivative having pi3k-inhibiting activity |
-
2005
- 2005-10-21 JP JP2005306476A patent/JP2007115929A/en active Pending
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