CN1498447A - 半导体光发射装置和使用该装置的光盘设备 - Google Patents

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Abstract

AlGaInP激光装置(24)和AlGaAs激光装置(26)布置成使相应的带(28，30)相互平行。在当从激光主发射侧(011)(22c)观察时，AlGaInP激光装置(24)布置在相对于基板的中心线的(011)平面(22b)侧而AlGaAs激光装置26布置在相对于基板中心线的(011)平面(22a)侧。基板22是一倾斜基板并相对(100)面由(011)面(22a)侧以在2度到15度范围内的一确定角度，向(011)平面(22b)侧倾斜。AlGaInP激光装置(24)的光轴L1平行于AlGaAs激光装置(26)的光轴L2或以大约0.5度靠近。

Description

半导体光发射装置和使用该装置的光盘设备
技术领域
本发明涉及一种所谓整体半导体光发射装置，其中具有不同发射波长的多个光发射元件安装在一个芯片上，以及使用上述半导体光发射装置的光盘设备，特别是一种在共用基板上具有AlGaInP系统和AlGaAs系统装置作为光发射元件的半导体光发射装置和使用该装置的光盘设备。
背景技术
最近，在半导体光发射装置领域，已快速发展一种具有在共用基板上不同发射波长的多个光发射元件激光二极管(LD)(下面叫做多波长激光器)。
所述多波长激光器在光盘设备中用做光源，例如用在一般具有波长为780nm波长的半导体激光用于重现CDs(Compact disk)和用于可写入的记录/重现光盘，如CD-R(CD-Recordable)，CD-RW(CD Rewritable)及MD(Mini Disk)的光盘设备。而且具有波长为650nm波长的半导体激光用于记录/重现DVDs(Digital Versatile Disks)。因此，在光盘设备中安装所述多波长激光器能够记录/重现任何现有的多种光盘。
作为一个这样的多波长激光器，建议用一个所谓的整体两波长激光二极管，其中具有不同发射波长的两个激光二极管被安装在一个芯片上。通过在DVD和CD的重现/记录处理中使用所述整体两波长激光二极管作为共用光源，能够缩少光捡拾器并且简化光系统的调整。
一个激光二极管，包括一个用作DVD的光源的AlGaInP系统红色半导体激光装置(以下称作AlGaInP激光装置)及一个用作CD的光源的AlGaAs系统红色半导体激光装置(以下称作AlGaAs激光装置)，被引用作为上述两波长激光二极管。
图7A和图7B表示所述两波长激光二极管结构的示例。图7A表示其平面结构而图7B表示沿图7A的II-II线的剖面图。图7A和图7B为从所述激光的主发射平面进行观察。一个两波长激光二极管10，包括GaAs制成的共用基板11，在所述基板11上形成的AlGaInP激光装置12和AlGaAs激光装置13。所述基板11是叫做倾斜基板，其中它的两侧相对晶体轴向倾斜一定的角度(夹角)。在此，基板11的两侧以逆时针倾斜，就是当从主发射面11c观察由一个(011)面11a朝向一个(011)面11b相对晶体平面(100)。
所述倾斜基板压缩所述激光装置12和13在基板的自然超晶格的形成且缩短了所述激光装置12和13的振荡波长。
所述AlGaInP激光装置12是红色光发射元件，它具有650nm的振荡波长且包括：一个AlGaInP下部覆盖层，一激励层，一AlGaInP上部覆盖层，一GaInP层，一GaAs接触层及类似物按顺序加到所述基板11上。在AlGaInP激光装置12的上部形成空气缘激光带14，以及由绝缘层在它两侧制成的阻电流域17。另一方面，所述AlGaAs激光装置13是红色光发射元件，它具有具有780nm的振荡波长且包括：一个AlGaAs下部覆盖层，一激励层，一AlGaAs上部覆盖层，一GaAs接触层及类似物按顺序加到所述基板11上。在AlGaAs激光装置13的上部形成隐藏激光带15，以及在它两侧具有正硼离子B+的离子培养层。
所述AlGaInP激光装置12和所述AlGaAs激光装置13放置成空气边缘激光带14和隐藏激光带15彼此平行。当从激光的主发射面(011)11c观察时，AlGaInP激光装置12放在离开所述基板11中心线的(011)面11a侧且AlGaAs激光装置13放在离开所述基板11中心线的面(011)11b侧。空气缘激光带14和隐藏激光带15的中心线之间的间隔S为120μm。
由图8可见，上述两波长激光二极管中，当从主发射面侧观察，AlGaInP激光装置12的光轴L1和AlGaAs激光装置13的光轴L2经过间隔S而倾斜。
因此，当所述两波长激光二极管用作DVD和CD的重现/记录设备的共用光源时，切换所述AlGaInP激光装置和AlGaAs激光装置的共用光系统，就是为了DVD和CD的读写要将每个光轴与共用光系统对准。
为了使AlGaInP激光装置和AlGaAs激光装置的光轴与共用光系统对准，光系统的透镜要相对偏转。偏转量的减小关系到整个设备的小型化。因此，在常规两波长激光二极管中，空气缘激光带14和隐藏激光带15被布置成使AlGaInP激光装置12和AlGaAs激光装置13的激光主发射位置彼此靠近。
虽然在常规两波长激光二极管中两个装置布置得使空气缘激光带14和隐藏激光带15靠近，但是，由于要有特定的绝缘区，两个装置之间的间隔S很难进一步减少。
即使两个装置可近可能地靠近，AlGaInP激光装置12的光轴L1仍倾斜于空气缘激光带14的中心轴14a，所以光轴L1和光轴L2之间的间隔变大，如图8所示，其原因以后作说明。这会导致共用光系统的透镜调节量大于装置之间的间隔S的问题。
发明内容
本发明是为解决以上问题而作出的。本发明的第一目的在于提供一种半导体光发射装置，用于光盘设备时能够减少两个光发射元件之间间隔从而减小共用光系统透镜的偏移量，并且使所述光盘设备小型化。
本发明的第二个目的在于提供一光盘设备，通过使用本发明的半导体光发射装置能够减小共用光系统透镜的偏移量，因此使所述光盘设备小型化。
本发明的半导体光发射装置包括至少一对具有主发射平面的光发射元件，它们在共用基板主表面相同方向上相邻布置，其组成为：一个基板，其侧面相对晶体轴方向，由主发射平面来看，顺时针倾斜一确定角度(倾角)；第一光发射元件，具有一个不等边四边形的截面，其中从主发射平面一侧看，相对侧面的左面比右面要平缓；及一个第二光发射元件，从主发射平面一侧看，它在第一光发射元件的左侧形成并与所述第一光发射元件配成一对。
以这样的结构，当所述第一光发射元件和所述第二光发射元件是带状并彼此平行时，所述第二光发射元件的光轴与其带状的中心轴重合，而所述第一光发射元件的光轴根据元件的材料，与带状的中心轴重合或靠近所述第二光发射元件光轴。
特别地，下述的结构是所希望的。
同样，当从主发射平面一侧看时所述第一光发射元件和第二光发射元件的主发射面是(011)面，对应于晶体轴方向(100)，基板两侧由平面(011)朝向平面(011)方向倾斜，并且第一光发射元件和第二光发射元件分别安排在(011)平面侧和(011)平面侧。基板是GaAs基板，其倾角在2度至15度之间。最好，所述第一光发射元件是AlGaInP激光装置且所述第二光发射元件是AlGaAs激光装置。
本发明的光盘设备使用半导体光发射装置作为光源至少从多种光盘中记录或重现信息，并且当从光盘读/写信息时由于所述第一和第二光发射元件的光轴变得平行或靠近，与以前相比，减小了从DVD切换到CD，或从CD切换到DVD操作的透镜偏转量。
附图说明
图1A表示根据本发明的一个实施例的两波长激光二极管的结构平面图，图1B表示其前正剖面图。
图2用于说明所述两波长激光二极管的光轴的靠近状态的视图。
图3A和图3B用于说明制造如图1A所示半导体光发射装置的方法的剖面图。
图4A和图4B是说明继续图3B的制造步骤的剖面图。
图5A和图5B是说明继续图4B的制造步骤的剖面图。
图6表示应用本发明的两波长激光二极管的光盘设备的结构图。
图7A表示常规两波长激光二极管结构的平面图及图7B表示其前正剖面图；及
图8说明常规两波长激光二极管中两光轴分离状态的视图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的最佳实施例进行说明。
图1A和图1B显示作为本发明实施例的两波长激光二极管20的结构。图1A是平面图及图1B是沿图1A中I-I线的剖面图。图1A和图1B都是从主发射面侧进行观察。
所述两波长激光二极管20包括：一由GaAs制成的共用基板22，及AlGaInP激光装置24和AlGaAs激光装置26，它们在所述共用基板22的主表面上形成。共用基板22是倾斜基板，其中两侧相对晶体轴方向倾斜一确定的角度(倾斜角θ)。这里共用基板22的两侧以顺时针倾斜，也就是当从纸前侧看时，对应(100)平面从一(011)平面22a向着(011)22b平面，以2到15度角度同时倾斜。所述纸的前侧就是一(011)平面22c是AlGaInP激光装置24和AlGaAs激光装置26的激光主发射平面。
在共用基板22上通过后述的生长法形成的AlGaInP激光装置24在其剖面上成为不对称的隆起(不等边四边形)。由主发射平面侧看，AlGaInP激光装置24的相对表面的左侧面24a比隆起的右侧面24b平缓。类似地，由主发射平面侧看，AlGaAs激光装置26的相对表面的左侧面26a比隆起的右侧面26b平缓。
例如，所述AlGaInP激光装置24是红色光发射元件，它具有650nm的振荡波长且包括：一个GaInP阻挡层，一个AlGaInP下部覆盖层，一激励层，一AlGaInP上部覆盖层，一GaInP层，一GaAs接触层及类似物按顺序加到所述基板22上。在AlGaInP激光装置24的上部形成空气缘激光带28，以及由绝缘层在它两侧制成的阻电流域45。
另一方面，所述AlGaAs激光装置26是红色光发射元件，例如，它具有具有780nm的振荡波长且包括：一个GaAs阻挡层，一个AlGaAs下部覆盖层，一激励层，一AlGaAs上部覆盖层，一GaAs接触层及类似物按顺序加到所述基板22上。在AlGaAs激光装置26的上部形成隐藏激光带30，以及在它两侧具有正硼离子B+的离子培养层的阻电流域56。
所述AlGaInP激光装置24和所述AlGaAs激光装置26放置成每个激光带28和激光带30彼此平行。当从激光的主发射面(011)22c观察时，AlGaInP激光装置24放在离开所述基板22中心线的(011)面22b侧且AlGaAs激光装置26放在离开所述基板22中心线的(011)面22a侧。空气缘激光带28和隐藏激光带30的中心线之间的间隔S为120μm。
如图7B所示，在常规两波长激光二极管10中，基板11逆时针方向倾斜且AlGaInP激光装置12放在离开基板中心线(011)平面11a侧而AlGaAs激光装置13放在离开基板中心线(011)平面11b侧。
同时，在本实施例的两波长激光二极管20中，共用基板22与常规两波长激光二极管10相反，当从激光的主发射平面(011)22c看时，AlGaInP激光装置24放置在离开基板中心线(011)平面22b(右侧)侧而AlGaAs激光装置26放在离开基板中心线(011)平面22a(左侧)侧。从激光主发射平面看时，AlGaInP激光装置24在朝向AlGaAs激光装置26的一侧，就是左侧24a比右侧24b平缓。
本发明人在研究减少从DVD切换到CD或从CD切换到DVD时的透镜偏转量中发现，由于如图8所示，AlGaInP激光装置12的光轴L1与朝向激光主发射方向的AlGaAs激光装置13的光轴L2倾斜，在常规两波长激光二极管装置AlGaInP激光装置12中透镜的偏转量会变大。当间隔角θ大时，由于角θ超过透镜偏转量的调节范围，就会产生光学的拾取错误。
AlGaInP激光装置12的光轴L1产生分离的原因如下。当使用倾斜基板来缩短振荡波长，如上所述，通过湿刻蚀剂产生的隆起变得非对称。这是因为所述刻蚀剂根据所用的晶体取向性具有刻蚀率的选择性。隆起的侧表面的非对称倾斜角减小了锁光效果，所以在平缓倾斜角侧(图7B右侧)的光分布成为非对称。结果两个激光装置的光轴分开。
本发明人假定当使用倾斜方向与上述倾斜基板相反的倾斜基板(反向倾斜基板)，隆起的侧表面的倾斜与常规倾斜基板左右相反，这样光锁住效果的非对称性就相反，两个光轴就会靠近。因此，本发明人实施了各种实验。实验结果表明当将两激光装置放置在一如上所述的特殊位置，既倾斜基板的倾斜角在2至15度范围内，两激光装置的光轴能够平行或靠近。
当倾斜角(θ)小于2度时，不能压缩产生的自然超晶格，结果就会增加振荡波长。当倾斜角大于15度时，会产生两个问题，第一，隆起的非对称性增加两激光装置的光轴太靠近而不能使用反向倾斜基板。
第二，芯片的剖面趋向平行四边形而不利于切割芯片，影响芯片安装或线的结合的组装处理。而对波长减小的效果与倾斜角是10度是相同。
本实施例的所述两波长激光二极管20按上述结构构成时，允许AlGaInP激光装置24的光轴L1平行或以大约0.5度(＝θ)靠近相应的AlGaAs激光装置26的光轴L2，如图2所示。这里，θ是AlGaInP激光装置24的激光带28的中心轴和所述光轴L1之间的夹角。AlGaAs激光装置26的光轴L2基本与隐藏激光带30的中心轴重合。
正如描述的，AlGaInP激光装置24的光轴L1和AlGaAs激光装置26光轴L1彼此平行或靠近。因此，如后所述，切换DVD至CD或从CD至DVD的透镜偏转量比常规整体两波长激光二极管10在读写上显著减少。
下面描述上述两波长激光二极管20的制造方法。
首先，如图3A所示，例如制备由厚度约为350μm的n型GaAs构成的基板22(倾斜基板)。使用金属有机化学汽相淀积方法(MOCVD)，在所述基板22上依次生长，一由n型InGaP混合晶体形成的阻挡层40，一n型AlGaInP混合晶体形成的n型覆盖层41，一由AlxGayIn1-x-yP(x≥0且y≥0)混合晶体形成的激励层42，一由p型AlInGaP混合晶体形成的p型覆盖层43和一由p型GaAs混合晶体形成p型接触层44。
接着，如图3B所示，在p型接触层44上形成一个掩膜(未示出)，有选择地刻蚀p型接触层44的上部和p型覆盖层43以形成薄的带状以在表面上暴露p型覆盖层43。然后，通过在p型接触层44上使用掩膜，形成盖住p型覆盖层43和p型接触层44的绝缘层(阻电流域)45。
在p型接触层44上对应要形成AlGaInP激光装置24的区域处有选择地形成保护层R1，此后将保护层R1当作掩膜，将没有被保护层R1盖住的部分p型接触层44，p型覆盖层43，激励层42和n型覆盖层41有选择地去掉。如使用硫酸类刻蚀剂去掉p型接触层44并用磷酸类刻蚀剂或盐酸类刻蚀剂去掉p型覆盖层43，激励层42和n型覆盖层41。然后去掉保护层R1。
因此，在基板22上得到具有不等边四边形的剖面且从纸前方来看其左侧比右侧要平缓的AlGaInP激光装置24。
接着，如图4A所示，例如，通过使用金属有机化学汽相淀积方法(MOCVD)，顺序地在基板22上生长一由n型GaAs构成的阻挡层51，由由n型AlGaAs混合晶体构成的n型覆盖层52，一由AlxGa1-xAs(x≥0)混合晶体形成的激励层53，一由p型AlGaAs混合晶体形成的p型覆盖层54和一由p型GaAs混合晶体形成p型接触层55。
此后，如图4B所示，对应要形成AlGaAs激光装置26的区域处有选择地形成保护层R2，此后将保护层R2当作掩膜，将没有被保护层R2盖住的部分p型接触层55，p型覆盖层54，激励层53，n型覆盖层52和阻挡层51有选择地去掉。如使用硫酸类刻蚀剂去掉p型接触层55，用盐酸类刻蚀剂去掉p型覆盖层54，激励层53和n型覆盖层52，用盐酸类刻蚀剂去掉阻挡层51。然后去掉保护层R2。
去掉保护层阻挡层51后，如图5A所示，通过使用一薄的带状掩膜(未示出)，将n型杂质如硅，用离子培植方式植入p型接触层55和p型覆盖层54的上部。结果植入杂质的区域被绝缘而成为阻电流域56。
形成阻电流域56后，如图5B所示，例如，为形成p型电极46和57，在p型接触层44和p型接触层55表面和附近顺序淀积镍、铂和金。而且基板22的反面要被打磨和抛光，使其厚度为如100μm。
在基板22的反面，例如，为形成一激光装置AlGaInP激光装置24和AlGaAs激光装置26公用的n型电极60，顺序地淀积如金和锗合金、镍和金的合金。然后，对p侧电极46和57及n侧电极进行热处理使之溶和。而且，基板22在垂直其p侧电极46和57的方向以一定宽度被切割，且在切割面上形成一对发射膜。因此，本实施例的两波长激光二极管20制造完成。
所述两波长激光二极管20用于如一个光盘设备(光拾取器)。
图6表示一个光盘设备的结结构。所述光盘设备使用具有不同波长的光在光盘上读(重现)/写(记录)。
所述光盘设备包括一个光学系统，它用于引导两波长激光二极管20的AlGaInP激光装置24或AlGaAs激光装置26之一发射光Lout到光盘D上，并根据控制器111读来自光盘D信号光(反射光)Lref。所述光学系统包括：一分光器112，校准透镜113，一镜子114，一限制光栅115，一物镜116，一用于检测信号光的透镜117，一用于检测信号光的接收元件118和信号光重现电路119。所述用于检测信号光的接收元件118包括一第一光二极管118A用于接收由AlGaInP激光装置24发射的波长为650nm的红色激光和一第二光二极管118B用于接收由AlGaAs激光装置26发射的波长为780nm的红色激光。
在所述光盘设备中，由两波长激光二极管20的AlGaInP激光装置24或AlGaAs激光装置26发射的具有高强度的光Lout在分光器112中被反射，由校准透镜113使之平行化并由镜子114反射。被镜子114折射的发射光Lout通过限制光栅115，由物镜116聚焦并进入光盘D。结果，信息被写入所述光盘D。当发射光是来自所述两波长激光二极管20的发射光时，反射光Lout通过各个光学系统进入光盘D，如上所述，然后被光盘D反射。所述反射光Lref通过物镜116，限制光栅，镜子114，校准透镜113，分光器112和用于检测光信号的透镜117并进入用于检测信号光的接收元件118。反射光Lref被转换成一个电信号并在光盘D上的信息由信号光重现电路119重现出来。
当发射光Lout是由AlGaInP激光装置24发射的波长为650nm的红色激光，所述第一光二极管118A接收该反射光Lout到接收元件118以检测信号光，而所述第二光二极管118B接收由AlGaAs激光装置26发射的波长为780nm的红色激光的反射光Lout，除此以外，AlGaInP激光装置24和AlGaAs激光装置26的激光路径一样。
如前所述，AlGaInP激光装置24和AlGaAs激光装置26的光轴靠近，所以在读写时，切换光盘D由DVD到CD或CD到DVD时透镜的偏转量比常规整体两波长激光二极管显著减少。结果光拾取器的光学系统的调节更方便，光拾取器效率得到提高。而且，透镜偏转量的减少可以减少关系到透镜偏转的光失常，保证了光盘D如DVD和CD的信号的高信噪比(SNratio)(抖动)和提高光拾取器读和写的稳定性。
记录媒体不仅包括CD和DVD，也包括现有的光盘如CD-ROM(只读)，CD-R，CD-RW，MD和DVD-ROM，DVD-RAM(随机存储器)，DVD+RW，DVD-R/RW及准备用于下一代光盘设备的具有高记录密度表面的光盘(如，20G或更高)象DVR(数字录像记录器)〔DVD刻录机〕和VDR(盘式录像记录器)〔光盘录像机〕。本实施例的所述两波长激光二极管20可以应用在这些记录媒体进行记录和重现。如果这些下一代高密度可记录盘能够被使用，就可以以更好的质量和可操作性记录和重现图象数据。
这里，所述两波长激光二极管20用于光盘记录/重现设备。但是所述两波长激光二极管20可以用于一般光学设备，如光盘重现设备，光盘记录设备，用于记录/重现MO(磁光盘)的磁光盘设备及光学通讯设备以及装备在要在高温下工作的运输工具内激光二极管的装置。
在上述实施例中，通过MOCVD形成有AlGaAs或AlGaInP成分的各个层。但是其它蒸汽相刻蚀，如MBE(分子束刻蚀)和氢蒸汽相刻蚀也可使用。
AlGaInP激光装置24作为第一光发射元件及AlGaAs激光装置26作为第二光发射元件的组成并非限制如上所述，只要晶格能够与GaAs基板匹配。
而且，对于所述装置，并不局限AlGaInP系和AlGaAs系的组合。其它倾斜基板也可以使用，只要该基板是倾斜角在一确定范围内的(2度到15度)相对晶体轴方向以顺时针反向，并且该光发射元件在一侧(右侧)具有不等边四边形剖面，其中在主发射方向上，相对侧表面的左侧比右侧平缓。
如上所述，本发明的半导体光发射装置中，当从主发射平面侧观察时，基板主表面以一确定角度(夹角)顺时针倾斜，第一光发射元件具有不等边四边形(隆起)剖面，相对侧表面的左侧比右侧平缓，而第二光发射元件在所述第一光发射元件的左侧形成。结果，与常规半导体光发射装置相比，所述第一光发射元件的光轴靠向所述第二光发射元件的光轴。
因此，使用所述半导体光发射装置作为光源的光盘设备能够所以在读写光盘时以极小的透镜偏转量切换DVD到CD或CD到DVD。结果透镜偏转量比常规整体两波长激光二极管显著减少，因此光拾取器的光学系统的调节更方便并提高制造率。而且透镜偏转量的减少可以减少关系到透镜偏转的光失常，保证了光盘D如DVD和CD的信号的高信噪比(SN ratio)(抖动)和提高光拾取器读和写的稳定性。

Claims (12)

1.一半导体光发射装置包括至少一对光发射元件，它们在一共用基板主表面上具有相同方向的主发射平面且相邻布置，包括：
一个基板，从主发射表面侧观察，其侧表面以一确定角度相对晶体轴方向顺时针倾斜；
一第一光发射元件，从主发射表面侧观察，具有不等边四边形剖面，相对侧表面的左侧比右侧平缓，
一个第二光发射元件，从主发射平面一侧看，它形成在所述第一光发射元件的左侧并与所述第一光发射元件配成一对。
2.如权利要求1所述半导体光发射装置，其中：所述第一光发射元件和所述第二光发射元件是带状并彼此平行时，所述带状的第二光发射元件的中心轴与一光轴方向重合，而所述第一光发射元件的光轴与其带状的中心轴重合或靠近所述第二光发射元件光轴侧。
3.如权利要求2所述半导体光发射装置，其中：当从主发射平面一侧看时所述第一光发射元件和第二光发射元件主发射面是(011)面，且基板两侧，相对于晶体轴方向(100)由面(011)朝向面(011)方向倾斜，并且第一光发射元件和第二光发射元件分别安排在(011)面侧和(011)面侧。
4.如权利要求1所述半导体光发射装置，其中：所述倾斜基板的倾角在2度至15度之间。
5.如权利要求3所述半导体光发射装置，其中：所述基板是GaAs类基板，所述第一光发射元件是AlGaInP类激光装置和所述第二光发射元件是AlGaAs类激光装置。
6.如权利要求5所述半导体光发射装置，其中：所述第一光发射元件和所述第二光发射元件分别发射650nm波长和780nm波长激光。
7.一种从多种光盘至少记录或重现信息的光盘设备，它使用一个半导体光发射装置作为光源，其中该半导体光发射装置包括至少一对光发射元件，它们在一共用基板主表面上具有相同方向的主发射平面且相邻布置，所述半导体光发射装置包括：
一个基板，从主发射表面侧观察，其侧表面以一确定角度相对晶体轴方向顺时针倾斜；
一第一光发射元件，从主发射表面侧观察，具有不等边四边形剖面，相对侧表面的左侧比右侧平缓，
一个第二光发射元件，从主发射平面一侧看，它形成在第一光发射元件的左侧并与所述第一光发射元件配成一对。
8.如权利要求7所述半导体光发射装置，其中：所述第一光发射元件和所述第二光发射元件是带状的并彼此平行时，所述带状的第二光发射元件的中心轴与一光轴重合，而所述第一光发射元件的光轴与其带状的中心轴重合或靠近所述第二光发射元件光轴侧。
9.如权利要求8所述半导体光发射装置，其中：当从主发射平面一侧看时所述第一光发射元件和第二光发射元件主发射面是(011)面，且基板两侧相对于晶体轴方向(100)由面(011)朝向面(011)方向倾斜，并且第一光发射元件和第二光发射元件分别安排在(011)面侧和(011)面侧。
10.如权利要求8所述半导体光发射装置，其中：所述倾斜基板的倾角在2度至15度之间。
11.如权利要求10所述半导体光发射装置，其中：所述基板是GaAs类基板，所述第一光发射元件是AlGaInP类激光装置和所述第二光发射元件是AlGaAs类激光装置。
12.如权利要求11所述半导体光发射装置，其中：所述第一光发射元件和所述第二光发射元件分别发射650nm波长和780nm波长激光。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104882461A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 首尔伟傲世有限公司 发光二极管及其制造方法
CN106575853A (zh) * 2014-07-25 2017-04-19 三菱电机株式会社 半导体激光装置

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003071642A1 (en) * 2002-02-21 2003-08-28 Sony Corporation Semiconductor light emitting device and optical disk unit using it
JP2006120668A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ
JP2006313875A (ja) * 2005-04-08 2006-11-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
KR100848759B1 (ko) * 2007-08-07 2008-07-25 김정수 복수개의 도파관이 형성된 반도체 레이저 다이오드 칩
JP5347541B2 (ja) * 2009-01-30 2013-11-20 三洋電機株式会社 半導体レーザ素子およびそれを備えた半導体レーザ装置
JP2011049295A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Toshiba Corp 半導体レーザ装置
JP5493624B2 (ja) * 2009-09-15 2014-05-14 ソニー株式会社 画像表示装置及び電子機器
KR20140006485A (ko) * 2012-07-05 2014-01-16 삼성전자주식회사 멀티셀 어레이를 갖는 반도체 발광장치 및 그 제조 방법
DE112018003816T5 (de) * 2017-07-26 2020-04-16 Panasonic Corporation Halbleiterlaserelement und halbleiterlaservorrichtung
US11398715B2 (en) * 2018-02-26 2022-07-26 Panasonic Holdings Corporation Semiconductor light emitting device
WO2019216364A1 (ja) * 2018-05-09 2019-11-14 国立研究開発法人理化学研究所 光学装置及び光音響顕微鏡
KR102601950B1 (ko) * 2018-11-16 2023-11-14 삼성전자주식회사 Led 소자, led 소자의 제조 방법 및 led 소자를 포함하는 디스플레이 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3281805B2 (ja) 1996-06-28 2002-05-13 三洋電機株式会社 半導体レーザ装置
JPH11186651A (ja) 1997-12-19 1999-07-09 Sony Corp 集積型半導体発光装置
JP4147602B2 (ja) * 1998-02-02 2008-09-10 ソニー株式会社 自励発振型半導体レーザ
JP2000244060A (ja) * 1998-12-22 2000-09-08 Sony Corp 半導体発光装置およびその製造方法
JP2000195827A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Oki Electric Ind Co Ltd Ｌｅｄアレイチップおよびその製造方法ならびにダイシング装置
JP2000349387A (ja) * 1999-06-02 2000-12-15 Sony Corp 半導体レーザ装置及びその作製方法
JP3460648B2 (ja) * 1999-11-16 2003-10-27 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置の製造方法
US6813290B1 (en) * 1999-11-25 2004-11-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device and method for fabricating the same
JP2001244574A (ja) 1999-12-22 2001-09-07 Asahi Glass Co Ltd ２波長光源装置および光ヘッド装置
WO2003071642A1 (en) * 2002-02-21 2003-08-28 Sony Corporation Semiconductor light emitting device and optical disk unit using it

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104882461A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 首尔伟傲世有限公司 发光二极管及其制造方法
CN104882461B (zh) * 2014-02-27 2018-05-01 首尔伟傲世有限公司 发光二极管及其制造方法
CN106575853A (zh) * 2014-07-25 2017-04-19 三菱电机株式会社 半导体激光装置

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