DE69009266T2 - Halbleiterlaser-Vorrichtung. - Google Patents
Halbleiterlaser-Vorrichtung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterlaser- Vorrichtung, die als eine Lichtquelle in etwas derartigem wie einer optischen Plattenvorrichtung verwendet wird.
- Figur 2 zeigt einen Querschnitt einer herkömmlichen Zweistrahlfeld-Halbleiterlaser-Vorrichtung (im folgenden als Zweistrahlfeld-Laservorrichtung (LD) bezeichnet). In Figur 2 bezeichnet Bezugszeichen 10 einen monolithischen Zweistrahlfeld-Laservorrichtung-Baustein. Dieser zweistrahlfeld-Laservorrichtung-Baustein 10 ist auf einem Silizium-Grundträger 11 und einem Kühlkörper 12 kontaktiert. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Photodiode als ein Lichtempfangselement (im folgenden als Überwachungs- Photodiode (PD) bezeichnet) zum Empfangen eines Überwachungslichts vom Zweistrahlfeld-Laservorrichtung-Baustein 10. Der Kühlkörper 12 und die Überwachungs-Photodiode 5 sind auf einem Steg 6 kontaktiert. Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Kappe und Bezugszeichen 8 ein Fenster, das an der Kappe 7 befestigt ist.
- Diese Laser-Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zwei von dem zweistrahlfeld-Laservorrichtung-Baustein 10 abgestrahlte Überwachungs-Lichtemissionen werden durch die auf dem Steg 6 angeordnete Überwachungs-Photodiode 5 photodetektiert. Dann werden die Lichtsignale durch die Überwachungs-Photodiode 5 in ein elektrisches Signal umgesetzt und dieses wird zu einer außerhalb der Laser-Vorrichtung vorhandenen automatischen Energiesteuerschaltung (APC) übertragen, und somit werden die von der Vorderfacette des zweistrahlfeld-Laservorrichtung-Bausteins 10 abgestrahlten Lichtausgaben angepaßt.
- In der Halbleiterlaser-Vorrichtung mit einer derartigen Bauweise werden zwei von dem Zweistrahlfeld-Laservorrichtung-Baustein 10 abgestrahlte Überwachungs-Lichtstrahlen von der Überwachungs-Photodiode 5 empfangen. Bei einer gleichzeitigen Erzeugung der beiden Laserlichtstrahlen können die jeweiligen Laserlichtstrahlen daher von der automatischen Energiesteuerschaltung (APC) nicht unabhängig gesteuert werden. Weiterhin sind sie anfällig für thermische und elektrische Störeinflüsse.
- Figur 3 zeigt eine Halbleiterlaser-Vorrichtung, die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. Sho 60-175476 offenbart ist. In Figur 3 bezeichnet Bezugszeichen 14 ein Halbleitersubstrat. Bezugszeichen 13 bezeichnet eine auf dem Halbleitersubstrat 14 angeordnete Elektrode. Bezugszeichen 15 bezeichnet einen in einem Bodenteilstück des Halbleitersubstrats 14 erzeugten Isolierbereich. Das Halbleitersubstrat 14 ist auf einem Kühlkörper 16 angeordnet. Die Kühlkörper 16 für die jeweiligen Halbleitersubstrate 14 sind durch einen Isolator 17 voneinander isoliert. Das heißt, Metall als Kühlkörper 16 und der Isolator 17 zur Elektrodentrennung sind schichtenweise angeordnet und Halbleiterbausteine sind auf den jeweiligen Kühlkörper-Teilen befestigt. In der Halbleiterlaser-Vorrichtung mit einer derartigen Bauweise ist eine elektrische und thermische Trennung der Halbleiterbausteine voneinander möglich.
- Figur 4 zeigt eine in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. Sho 61-159788 offenbarte Halbleiterlaserfeld-Vorrichtung. In Figur 4 bezeichnet Bezugszeichen 18 ein Halbleiterlaserfeld. Bezugszeichen 19 bezeichnet einen n-Typ GaAs-Kühlkörper. Bezugszeichen 20 bezeichnet eine auf dem Kühlkörper 19 angeordnete pn- Übergang Photodiode. Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Elektrode. Bezugszeichen 22 bezeichnet ein durch Ätzen erforderlicher Teilstücke des Kühlkörpers 19 erzeugtes verbleibendes Teilstück. Dabei ist das mit einer Vielzahl von Halbleiterlaserelementen ausgestattete Halbleiterlaserfeld 18 auf dem Kühlkörper 19 geschaffen, und die pn-Übergang Photodioden 20 sind genau hinter den jeweiligen Halbleiterlaserelementen auf dem Kühlkörper 19 geschaffen. Das verbleibende hervorstehende Teilstück 22 ist zwischen den jeweiligen Photodioden angeordnet. In einer derartigen Bauweise werden von den rückwärtigen Facetten der jeweiligen Halbleiterlaserelemente abgestrahlte Laserstrahlen durch die Photodioden 20 genau überwacht. Weiterhin können die jeweiligen Laserstrahlen unabhängig ohne thermische und elektrische Störungen überwacht werden, da es einen zwischen den benachbarten Photodioden hervorstehenden GaAs-Bereich 22 gibt.
- Bei der in Sho 60-175476 offenbarten Halbleiterlaser-Vorrichtung ist jedoch eine Vielzahl Von Laservorrichtung-Bausteinen auf der gleichen Hauptoberfläche angeordnet, falls ein Laservorrichtung- Baustein als ein Halbleiterbaustein verwendet wird. Falls die jeweiligen Laserstrahlen gleichzeitig abgestrahlt und durch ein Lichtempfangselement (nicht gezeigt) überwacht werden, entstehen deshalb Probleme mit thermischen und elektrischen Störungen. Weiterhin ist eine unabhängige automatische Energiesteuerung (APC) der jeweiligen Laserstrahlen unmöglich.
- Bei der in Sho 61-159788 offenbarten Halbleiterlaserfeld-Vorrichtung muß eine Vielzahl die Lichtausgabe überwachenden pnÜbergang Photodioden sehr nahe bei dem Laserfeld geschaffen sein, auch wenn zwischen den benachbarten Photodioden ein hervorstehender GaAs-Bereich 22 gebildet ist, da die jeweiligen Laserelemente auf der gleichen Oberfläche angeordnet sind. Das ergibt Schwierigkeiten bei der Herstellung. Weiterhin ist die Wärmestrahlungskapazität des Kühlkörpers gering, da der Kühlkörper GaAs enthält.
- Eine Halbleiter-Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in JP-A-63287085 offenbart.
- Die Halbleiterlaser-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
- Die vorliegende Erfindung schafft eine Zwei- oder Mehrfachelement-Halbleiterlaser-Vorrichtung mit verringerten thermischen und elektrischen Störungen. Die jeweiligen Elemente können unabhängig gesteuert werden.
- Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende genaue Beschreibung offensichtlich werden; es sollte jedoch verstanden werden, daß die genaue Beschreibung und das spezifische Ausführungsbeispiel nur im Zuge der Veranschaulichung gegeben werden, da verschiedenartige Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung für den Fachmann aus diesergenauen Beschreibung offensichtlich werden wird.
- Erfindungsgemäß wird eine Halbleiterlaser-Vorrichtung mit einem Kühlkörper geschaffen, der aus einer Vielzahl von Element-Befestigungsteilstücken mit jeweils einer Element-Befestigungsfläche aufgebaut ist, und mit Isolatoren zum elektrischen Trennen der jeweiligen Element-Befestigungsteilstücke voneinander. Ein aus einem Halbleiterlaserelement und einem Lichtempfangselement bestehendes Paar ist auf einer Element-Befestigungsfläche angeordnet, während ein anderes Paar Laserelement und Lichtempfangselement auf einer anderen Element-Befestigungsfläche angeordnet ist. Demzufolge sind die jeweiligen Laserelemente keinen thermischen und elektrischen Störungen unterworfen, und die jeweiligen Laserstrahlen können individuell mit hoher Genauigkeit überwacht werden. Weiterhin wird unabhängige automatische Energiesteuerung (APC) ermöglicht, da ein Lichtempfangselement entsprechend einem Laserelement geschaffen ist.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
- Es zeigen:
- Figuren 1(a) und (b) eine Schnittansicht bzw. eine Draufsicht einer Zweistrahlfeld-Halbleiterlaser-Vorrichtung gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
- Figur 2 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Zweistrahlfeld-Halbleiterlaser-Vorrichtung;
- Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer anderen herkömmlichen Halbleiterlaser-Vorrichtung;
- Figur 4 eine perspektivische Ansicht noch einer anderen herkömmlichen Malbleiterlaserfeld-Vorrichtung;
- Figur 5 eine Draufsicht einer einfachen Ausführung einer Dreistrahlfeld-Laservorrichtung gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und
- Figur 6 eine Draufsicht einer einfachen Ausführung einer Vierstrahlfeld-Laservorrichtung gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
- Figur 1(a) zeigt eine Schnittansicht einer Zweistrahlfeld-Halbleiterlaser-Vorrichtung gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, und Figur 1(b) zeigt davon eine Draufsicht. In Figur 1 bezeichnet Bezugszeichen 2 einen geschichteten Kühlkörper-Teil bzw. Kühlkörper aus einem Isolator 4 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, der Aluminium enthält, und aus zwei Element- Befestigungsteilstücken 3 mit guter thermischer Leitfähigkeit, die Silber enthalten und auf jeder Seite des Isolators 4 angeordnet sind. Bezugszeichen 1a und 1b bezeichnen Halbleiterlaser-Bausteine (nachfolgend als "Laserdiode" bezeichnet), die an den Element-Befestigungsflächen der jeweiligen Element-Befestigungsteilstücke 3 geschaffen sind. Überwachungs-Lichtempfangselemente (im folgenden als "Photodiode" bezeichnet) 5a und 5b sind an Positionen unterhalb der Halbleiterlaser-Bausteine 1a und 1b geschaffen. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Steg zum Befestigen des Kühlkörpers 2 und der Photodioden 5a und 5b. Dieser Steg 6 besitzt fünf Zuführungsdrahtanschlüsse. Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Kappe. Bezugszeichen 8 bezeichnet ein an der Kappe 7 befestigtes Fenster. Automatische Energiesteuerschaltungen (APC), entsprechend den jeweiligen Laserdioden 1a und 1b, sind außerhalb der Vorrichtung geschaffen.
- Diese Laser-Vorrichtung funktioniert wie folgt.
- Die von den Laserdioden 1a und 1b abgestrahlten Überwachungsstrahlen werden von den an Positionen unterhalb der jeweiligen Laserdioden geschaffenen Photodioden 5a bzw. 5b empfangen und erzeugen dadurch Ströme. Die Ströme werden zu den jeweiligen außerhalb der Vorrichtung geschaffenen automatischen Energiesteuerschaltungen (APC), entsprechend den Photodioden 5a und 5b, übertragen. Dabei besteht zwischen den Stromstärken und der Lichtausgangsleistung der von der Vorderfacette der Laserdioden abgestrahlten Laserstrahlen ein proportional es Verhältnis und die von den Photodioden 5a und 5b erzeugten Ströme werden jeweils durch die Funktionen der jeweiligen automatischen Energiesteuerschaltungen (APC) so gesteuert, daß sie konstant sind. Somit werden die Lichtausgangsleistungen der von den Vorderfacetten der Laserdioden 1a und 1b abgestrahlten Laserstrahlen auf konstanten Werten gehalten.
- Wenn die Laserdioden 1a und 1b Licht erzeugen, wird gleichzeitig in der Nachbarschaft des Lichterzeugungspunktes Wärme erzeugt. Dann wird Wärme zum Steg 6 der Silber-Element-Befestigungsteilstücke 3 des geschichteten Kühlkörpers 2 übertragen. Die Laserdioden 1a und 1b werden keinen thermischen oder elektrischen Störungen unterworfen sein, da der Aluminium-Isolator 4 zwischen den Element-Befestigungsteilstücken 3 eingefügt ist, und die jeweiligen Laserstrahlen können genau und unabhängig überwacht werden.
- Während im vorstehenden Ausführungsbeispiel die Laserdioden 1a und 1b direkt auf den Kühlkörper 3 gesetzt sind, könnte ein Silizium-Grundträger zum Herabsetzen der thermischen Belastung zwischen ihnen geschaffen werden.
- Während im vorstehenden Ausführungsbeispiel das Element-Befestigungsteilstück 3 Silber und der Isolator 4 Aluminium enthält, könnte das Element-Befestigungsteilstück Kupfer oder Eisen und der Isolator Quarzglas enthalten.
- Im vorstehenden Ausführungsbeispiel wird zwar eine Zweistrahlfeld-Laserdiode beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Zweistrahlfeld-Laserdiode beschränkt.
- Figur 5 zeigt eine Dreistrahlfeld-Laserdiode gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und Figur 6 zeigt eine Vierstrahlfeld-Laserdiode gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. In diesen Ausführungsbeispielen ist ein aus einer Laserdiode 1 und einer Photodiode 5 bestehendes Paar auf einer Element-Befestigungsfläche des Element-Befestigungsteilstücks 3 befestigt und die jeweiligen Element-Befestigungsteilstücke 3 sind thermisch und elektrisch durch den Isolator 4 getrennt.
Claims (4)
1. Halbleiterlaser-Vorrichtung mit:
einem Kühlkörper-Teil (3, 4) mit nach außen liegenden
Seitenwandflächen, die in jeweils verschiedenen Ebenen liegen;
einer Vielzahl von Halbleiterlaserelementen (1), wobei jedes
Element (1) auf einer anderen Seitenwandfläche des
Kühlkörper-Teils (3, 4) befestigt ist, und der Kühlkörper-Teil (3, 4) jedes
Halbleiterlaserelement (1) von jedem anderen abschirmt; und
einer Vielzahl von um den Kühlkörper-Teil (3, 4) herum
angeordneten Überwachungs-Lichtempfangselementen (5), von denen
sich jedes gegenüber von jeweils einem der
Halbleiterlaserelemente (1) in dessen Überwachungs-Lichtpfad befindet;
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kühlkörper-Teil (3, 4) in Befestigungsteilstücke (3) für
diskrete Elemente aufgeteilt ist, wobei an jedem jeweils eines
der Halbleiterlaserelemente (1) befestigt ist, und wobei jedes
Teilstück (3) von jedem anderen benachbarten Teilstück (3) durch
eine isolierende Unterteilung (4) elektrisch getrennt und
thermisch isoliert ist.
2. Halbleiterlaser-Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Element-Befestigungsteilstücke (3) des Kühlkörper-Teils (3,
4) Silber, Kupfer oder Eisen enthalten, und die isolierenden
Unterteilungen (4) Aluminium oder Quarzglas enthalten.
3. Halbleiterlaser-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Kombination mit einer Steuerschaltungseinrichtung zum
voneinander unabhängigen Steuern der Lichtausgabe jedes
Halbleiterlaserelements (1) gemäß einer jeweiligen Antwort eines
jeden jeweiligen Überwachungs-Lichtempfangselements.
4. Halbleiterlaser-Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kühlkörper-Teil (3, 4) in 2, 3 oder 4 Befestigungsteilstücke
(3) für diskrete Elemente aufgeteilt ist.
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| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |