JP2000163780A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JP2000163780A
JP2000163780A JP10335477A JP33547798A JP2000163780A JP 2000163780 A JP2000163780 A JP 2000163780A JP 10335477 A JP10335477 A JP 10335477A JP 33547798 A JP33547798 A JP 33547798A JP 2000163780 A JP2000163780 A JP 2000163780A
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JP
Japan
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semiconductor laser
laser device
optical disk
return light
type
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JP10335477A
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Japanese (ja)
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Koichi Nitori
耕一 似鳥
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the return light noise of an optical disk by allowing plural semiconductor laser elements for emitting the laser beams of different wavelengths to have the same mitigation vibration frequency. SOLUTION: The two semiconductor laser elements 2 and 3 are closely arranged at a prescribed interval on a sub mounting substrate 4 and mounted so as to make the emission plane of the laser beams be the same plane. In this case, in order to make the return optical noise lowest, the parameter and shape of respective layers for constituting the semiconductor laser elements 2 and 3 are optimized. When defining the delay time of return light as tp0, a self exciting vibration pulse number as fp0 and the mitigation vibration frequency as fR, the return light noise becomes lowest when a standardized distance tp0fp0 is 0.2-0.4. Normally, since it is fp0≈fR, it becomes lowest when fp0fR is in the range of 0.2-0.4. When the mitigation vibration frequency fR of the semiconductor laser elements is made the same, tp0fR becomes the range of 0.2-0.4 and the return light noise becomes lowest.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CD(Compa
ct Disc)やDVD(Digital Vide
o Disc)用に代表される複数の光ディスクの再生
を行う光ディスク装置の光源として用いられる多波長の
レーザ光を放出する半導体レーザ装置に関し、特にこの
半導体レーザ装置の戻り光雑音に関する。
The present invention relates to a CD (Compa)
ct Disc) and DVD (Digital Video)
The present invention relates to a semiconductor laser device that emits a multi-wavelength laser beam used as a light source of an optical disk device that reproduces a plurality of optical disks typified by o Disc), and particularly relates to return light noise of the semiconductor laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ディスクは、特定波長のレーザ光を用
いて再生されるため、異なるフォーマットで書き込まれ
た光ディスクの再生を行うためには、それに対応した異
なる特定波長のレーザ光が必要とされる。通常、このレ
ーザ光の光源としては半導体レーザ素子が用いられる
が、レーザ光の波長は、半導体レーザ素子の材料で決定
される。このため、異なるフォーマットの1つ、又は、
複数の光ディスクの再生には、それに対応した異なるレ
ーザ波長を有する複数の半導体レーザ素子が必要とされ
る。この際、1つの光ディスクの場合は、両面でフォー
マットが違う場合であり、複数の光ディスクの場合は、
それぞれ、単独でフォーマットが設定されている場合で
ある。
2. Description of the Related Art Since an optical disk is reproduced by using a laser beam of a specific wavelength, in order to reproduce an optical disk written in a different format, a laser beam of a different specific wavelength corresponding to that is required. . Usually, a semiconductor laser element is used as a light source of the laser light, and the wavelength of the laser light is determined by the material of the semiconductor laser element. Therefore, one of the different formats, or
Reproduction of a plurality of optical discs requires a plurality of semiconductor laser elements having different laser wavelengths corresponding to them. At this time, in the case of one optical disc, the format is different on both sides, and in the case of a plurality of optical discs,
In this case, the format is set independently.

【0003】ところで、異なるフォーマットの1つ、又
は、複数の光ディスクの再生を行う場合には、低価格化
や小型化のために、1台の光ディスク装置により再生す
る開発が盛んに行われている。特に、CD用とDVD用
光ディスクの記録情報を1台の光ディスク装置で再生す
ることが行われている。CD用光ディスクの再生を行う
光源としては、AlGaAs系半導体レーザ素子が、D
VD用光ディスクの再生を行う光源としては、InGa
AlP系半導体レーザ素子が用いられる。このため、基
板上にAlGaAs系半導体レーザ素子とInGaAl
P系半導体レーザ素子とを搭載した半導体レーザ装置
か、同一半導体基板上にAlGaAs系半導体レーザ素
子とInGaAlP系半導体レーザ素子を同時に形成し
た半導体レーザ装置が必要となる。以下に、従来の半導
体レーザ装置を用いた光ディスク装置について図4を用
いて説明する。
When one or a plurality of optical discs of different formats are reproduced, a single optical disc apparatus has been actively developed to reproduce the optical disc in order to reduce the cost and size. . In particular, recording information on CD and DVD optical disks is reproduced by one optical disk device. As a light source for reproducing a CD optical disc, an AlGaAs semiconductor laser element is used.
As a light source for reproducing an optical disk for VD, InGa
An AlP-based semiconductor laser device is used. Therefore, an AlGaAs semiconductor laser device and InGaAl
A semiconductor laser device having a P-based semiconductor laser device mounted thereon or a semiconductor laser device having an AlGaAs-based semiconductor laser device and an InGaAlP-based semiconductor laser device simultaneously formed on the same semiconductor substrate is required. Hereinafter, an optical disk device using a conventional semiconductor laser device will be described with reference to FIG.

【0004】図4は、従来の半導体レーザ装置を用いた
光ディスク装置の概略を示す図である。まず初めに、光
ディスク装置の構成について説明する。光ディスク装置
は、半導体レーザ装置27と、この半導体レーザ装置2
7の上方にレンズ系25と光ディスク26が順次配置さ
れている。半導体レーザ装置27は、サブマウント基板
4上にAlGaAs系の半導体レーザ素子28とInG
aAlP系の半導体レーザ素子29とが所定の間隔を有
して近接配置され、かつそれぞれの半導体レーザ素子の
レーザ光の出射面は同一平面内になるように載置されて
いる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an optical disk device using a conventional semiconductor laser device. First, the configuration of the optical disk device will be described. The optical disk device includes a semiconductor laser device 27 and the semiconductor laser device 2.
A lens system 25 and an optical disk 26 are sequentially arranged above the optical disk 7. The semiconductor laser device 27 includes an AlGaAs-based semiconductor laser element 28 and an InG
The aAlP-based semiconductor laser elements 29 are placed close to each other with a predetermined space therebetween, and the laser light emitting surfaces of the respective semiconductor laser elements are mounted on the same plane.

【0005】次に、光ディスク26がCD用の場合の光
ディスク装置の動作について説明する。この場合には、
AlGaAs系の半導体レーザ素子28が用いられる。
半導体レーザ素子28から放出されたレーザ光は、レン
ズ系25を介して光ディスク26に照射され、この光デ
ィスク26に記録された記録情報を含む反射光がレンズ
系25を介して図示しない受光素子に集光し、この記録
情報を信号処理して再生される。光ディスク26がDV
D用の場合には、InGaAlP系の半導体レーザ29
が用いられ、CD用の場合と同様に再生を行うことがで
きる。
Next, the operation of the optical disk device when the optical disk 26 is for a CD will be described. In this case,
An AlGaAs-based semiconductor laser device 28 is used.
The laser light emitted from the semiconductor laser element 28 is applied to an optical disk 26 via a lens system 25, and reflected light including recording information recorded on the optical disk 26 is collected via a lens system 25 to a light receiving element (not shown). The recorded information is signal-processed and reproduced. Optical disc 26 is DV
In the case of D, InGaAlP-based semiconductor laser 29
Is used, and reproduction can be performed in the same manner as in the case of a CD.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、AlG
aAs系の半導体レーザ素子28及びInGaAlP系
の半導体レーザ素子29から放出されるレーザ光が光デ
ィスク26に照射され、反射して戻ってくる際、光ディ
スク26に照射されるレーザ光と戻り光との間の干渉に
よって生じる戻り光雑音を生じていた。戻り光雑音を低
減する対策としては、AlGaAs系の半導体レーザ
素子28及びInGaAlP系の半導体レーザ素子29
を自励発振型にしたり、外部発振回路を用いて、Al
GaAs系の半導体レーザ素子28及びInGaAlP
系の半導体レーザ素子29の駆動電流に高周波を重畳さ
せ、可干渉性を低下させることが考えられる。
SUMMARY OF THE INVENTION However, AlG
When the laser light emitted from the aAs-based semiconductor laser element 28 and the InGaAlP-based semiconductor laser element 29 is applied to the optical disk 26 and reflected and returned, a gap between the laser light applied to the optical disk 26 and the return light is generated. Return optical noise caused by the interference of As measures for reducing the return light noise, an AlGaAs semiconductor laser device 28 and an InGaAlP semiconductor laser device 29 are used.
By using a self-oscillation type or by using an external oscillation circuit.
GaAs-based semiconductor laser device 28 and InGaAlP
It is conceivable that a high frequency is superimposed on the drive current of the semiconductor laser element 29 to reduce the coherence.

【0007】しかし、の自励発振型の半導体レーザ素
子28及び半導体レーザ素子29を用いる場合には以下
の問題点を生じていた。一般的に、図5に示すように、
半導体レ−ザ素子が自励発振型の場合の戻り光雑音につ
いては、戻り光の遅延時間をtp0とし、自励振動パルス
数をfp0として、この戻り光の遅延時間tp0を戻り光の
ない時の自励振動パルス周期1/fp0で規格化した規格
化距離をtp0p0とすると、この規格化距離tp0p0
0.2〜0.4の間にある時、最も低くなり、その範囲
以外では増加することが知られている(1997年春季
応用物理学関係連合講演予稿集31a−NG−9)。図
5中、◇は、半導体レーザ素子の発光出力が2mw、◆
は、半導体レーザ素子の発光出力が5mwの場合であ
る。規格化距離tp0p0に対する雑音強度は、半導体レ
ーザ素子の発光出力が2mw又は5mwの場合も同様な
傾向を示している。
However, when the self-pulsation type semiconductor laser device 28 and the semiconductor laser device 29 are used, the following problems occur. Generally, as shown in FIG.
Semiconductor lasers - for optical feedback noise when laser device is of the self-pulsation type, the delay time of the return light and t p0, the number of self-oscillation pulse as f p0, the return light delay time t p0 of the returning light when the normalized distance normalized by the self-excited vibration pulse period 1 / f p0 of the absence of the t p0 f p0, when the normalized distance t p0 f p0 is between 0.2 and 0.4, It is known that it becomes the lowest and increases outside the range (Preliminary Proceedings of the Spring Association of Applied Physics 1997, 31a-NG-9). In FIG. 5, ◇ indicates that the emission output of the semiconductor laser device is 2 mw,
Shows the case where the emission output of the semiconductor laser device is 5 mw. The noise intensity with respect to the normalized distance t p0 f p0 shows the same tendency when the emission output of the semiconductor laser device is 2 mw or 5 mw.

【0008】なお、図4において、半導体レーザ素子2
8及び半導体レーザ素子29と光ディスク26との間の
光学的距離をH、光速をcとすると、レーザ光は、半導
体レーザ素子28及び半導体レーザ素子29と光ディス
ク26の間を1往復するので、戻り光の遅延時間t
p0は、(2H/c)となる。また、自励振動パルス数f
p0と自励振動パルス周期Tp0との間には、Tp0=1/f
p0の関係がある。
In FIG. 4, the semiconductor laser device 2
8 and the optical distance between the semiconductor laser element 29 and the optical disk 26 is H, and the speed of light is c, the laser light travels back and forth between the semiconductor laser element 28 and the semiconductor laser element 29 and the optical disk 26. Light delay time t
p0 is (2H / c). The number of self-excited vibration pulses f
T p0 = 1 / f between p0 and the self-excited oscillation pulse period T p0
There is a relationship of p0 .

【0009】ここで、通常、自励振動パルス数fp0は、
半導体レーザ素子の緩和振動周波数fRと略等しい関係
にあることが知られている。即ち、fp0≒fRである。
一般的に、緩和振動周波数fRは、以下のように表され
る。 fR=[(aξηsepout/eVη1)/2π]1/2…(1) ここで、aは、微分利得、ξは、光閉じ込め率、ηsep
は、前面スロープ効率、poutは、前面出力、eは電気
素量、Vは、活性領域体積、η1は、内部微分量子効率
である。なお、活性領域体積Vは、半導体レーザ素子の
活性層の内、レーザ発光する断面積と共振器長との積で
ある。この結果、規格化距離tp0p0は、tp0Rとな
り、戻り光雑音は、tp0Rが0.2〜0.4の範囲に
ある時、最も低くなることになる。
Here, the number of self-excited oscillation pulses f p0 is usually
It is known that the relationship is substantially equal to the relaxation oscillation frequency f R of the semiconductor laser device. That is, f p0 ≒ f R.
Generally, the relaxation oscillation frequency f R is expressed as follows. f R = [(aξη sep p out / eVη 1 ) / 2π] 1/2 (1) where a is the differential gain, ξ is the optical confinement ratio, η sep
Is the front slope efficiency, p out is the front output, e is the elementary charge, V is the active region volume, and η 1 is the internal differential quantum efficiency. The active region volume V is the product of the cross-sectional area of the active layer of the semiconductor laser device for laser emission and the cavity length. As a result, the normalized distance t p0 f p0 becomes t p0 f R , and the return optical noise becomes the lowest when t p0 f R is in the range of 0.2 to 0.4.

【0010】微分利得a、光閉じ込め率ξ、前面スロー
プ効率ηsep、前面出力pout、活性領域体積V及び内部
微分量子効率η1は、半導体レーザ素子の材料の種類や
構造によって決まるので、AlGaAs系の半導体レー
ザ素子28とInGaAlP系の半導体レーザ素子29
では、材料や構造が異なるため、互いに異なる緩和振動
周波数fR、即ち、自励発振パルス数fp0を有すること
になる。このため、AlGaAs系の半導体レーザ素子
28及びInGaAlP系の半導体レーザ素子29を光
ディスク装置に用いた場合には、規格化距離tp0p0
0.2〜0.4の範囲内に抑えることができず、戻り光
雑音を低減することができなかった。
The differential gain a, the optical confinement ratio ξ, the front slope efficiency η sep , the front output p out , the active region volume V, and the internal differential quantum efficiency η 1 are determined by the type and structure of the material of the semiconductor laser device. -Based semiconductor laser device 28 and InGaAlP-based semiconductor laser device 29
Since the materials have different materials and structures, they have different relaxation oscillation frequencies f R , that is, the number of self-excited oscillation pulses f p0 . Therefore, when a semiconductor laser element 28 and the semiconductor laser device 29 of InGaAlP system AlGaAs system in the optical disc apparatus, can suppress the normalized distance t p0 f p0 in the range of 0.2 to 0.4 No return light noise could be reduced.

【0011】また、の外部発振回路を用いて、前記半
導体レーザ素子の駆動電流に高周波を重畳させる場合に
は、以下の問題点を生じていた。(1)式に示すよう
に、緩和振動周波数fRは、半導体レーザ素子の材料の
種類や構造に依存するため、互いに異なる変調帯域を有
することになる。半導体レーザ素子の戻り光雑音は、レ
ーザ光の変調度が高い程、可干渉性が低くなるので、低
下することが知られている。高周波重畳回路を用いて、
AlGaAs系の半導体レーザ素子28とInGaAl
P系の半導体レーザ素子29に高周波を重畳させようと
すると、例えば、AlGaAs系の半導体レーザ素子2
8の変調度が高いが、InGaAlP系の半導体レーザ
素子29の変調度が低いといったことが生じる。このた
め、戻り光雑音は、DVD用光ディスクを再生する場合
には低いが、CD用光ディスクを再生する場合には大き
いといった問題を生じていた。
In the case where a high frequency is superimposed on the driving current of the semiconductor laser device by using the external oscillation circuit, the following problem arises. As shown in the equation (1), the relaxation oscillation frequency f R has different modulation bands because it depends on the type and structure of the material of the semiconductor laser device. It is known that the return light noise of a semiconductor laser element decreases as the degree of modulation of the laser light increases, because the coherence decreases. Using a high frequency superimposing circuit,
AlGaAs-based semiconductor laser device 28 and InGaAl
When an attempt is made to superimpose a high frequency on the P-based semiconductor laser element 29, for example, the AlGaAs-based semiconductor laser element 2
8, the modulation degree of the InGaAlP-based semiconductor laser element 29 is low. For this reason, there has been a problem that the return light noise is low when reproducing the optical disk for DVD, but large when reproducing the optical disk for CD.

【0012】そこで、本発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、異なるレーザ波長を放
出する半導体レーザ素子によって再生される1つ、又
は、複数の光ディスクの戻り光雑音を低減できる半導体
レ−ザ装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has been made in consideration of the return light noise of one or a plurality of optical discs reproduced by a semiconductor laser device emitting different laser wavelengths. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device capable of reducing the noise.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置の発明は、基板上に載置され、異なる波長のレーザ光
を放出する複数の自励発振型の半導体レーザ素子を用い
て、光ディスクの再生を行う半導体レーザ装置であっ
て、前記複数の半導体レーザ素子は、緩和振動周波数が
同一であることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The invention of a semiconductor laser device according to the present invention uses a plurality of self-excited oscillation type semiconductor laser elements mounted on a substrate and emitting laser beams of different wavelengths. A semiconductor laser device for performing reproduction, wherein the plurality of semiconductor laser elements have the same relaxation oscillation frequency.

【0014】第2の発明は、同一の半導体基板上に形成
された異なる波長のレーザ光を放出する複数の自励発振
型の半導体レーザ素子を用いて、光ディスクの再生を行
う半導体レーザ装置であって、前記複数の半導体レーザ
素子は、緩和振動周波数が同一であることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device for reproducing an optical disk by using a plurality of self-excited oscillation type semiconductor laser elements which emit laser beams of different wavelengths formed on the same semiconductor substrate. The plurality of semiconductor laser devices have the same relaxation oscillation frequency.

【0015】第3の発明は、請求項1又は請求項2記載
の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ素子と
前記光ディスクとの間の距離をH、光速をc、前記半導
体レーザ素子の緩和振動周波数をfRとする時、前記複
数の半導体レーザ素子は、fR×(2H/c)≒0.2
〜0.4の関係を満たすことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, the distance between the semiconductor laser element and the optical disk is H, the speed of light is c, the relaxation oscillation frequency of the semiconductor laser element. when the f R a, wherein the plurality of semiconductor laser elements, f R × (2H / c ) ≒ 0.2
0.40.4.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の半導体レ−ザ装置の実施
形態について図1を用いて説明する。図1は、本発明の
半導体レーザ装置を示す斜視図である。図2は、本発明
の半導体レーザ装置に搭載される半導体レーザ素子の構
成を示す図であり、(A)は、AlGaAs系の半導体
レーザ素子の斜視図であり、(B)は、InGaAlP
系の半導体レーザ素子の斜視図である。図3は、本発明
の半導体レーザ装置を用いた光ディスク装置を示す概略
図である。従来例と同一構成には同一符号を用いて、そ
の詳細な説明を省略する。本発明の半導体レーザ装置
は、従来の半導体レーザ素子28及び半導体レーザ素子
29の代わりに、先に説明したように、fR×(2H/
c)=tp0Rが0.2〜0.4の間になるような緩和
振動周波数fRを有する半導体レーザ素子2及び半導体
レーザ素子3にしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor laser device of the present invention. 2A and 2B are diagrams showing a configuration of a semiconductor laser device mounted on the semiconductor laser device of the present invention, wherein FIG. 2A is a perspective view of an AlGaAs semiconductor laser device, and FIG.
It is a perspective view of a system semiconductor laser element. FIG. 3 is a schematic diagram showing an optical disk device using the semiconductor laser device of the present invention. The same components as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. According to the semiconductor laser device of the present invention, instead of the conventional semiconductor laser elements 28 and 29, as described above, f R × (2H /
c) The semiconductor laser device 2 and the semiconductor laser device 3 having a relaxation oscillation frequency f R such that t p0 f R is between 0.2 and 0.4.

【0017】本発明の半導体レーザ装置及びこの半導体
レーザ装置を用いた光ディスク装置について図1乃至図
3を用いて説明する。まず初めに、本発明の半導体レー
ザ装置について説明する。図1に示すように、本発明の
半導体レーザ装置1は、サブマウント基板4上にAlG
aAs系の半導体レーザ素子2とInGaAlP系の半
導体レーザ素子3を所定の間隔を有して近接配置され、
かつレーザ光の射出面が同一平面となるように載置され
ている。半導体レーザ素子2及び半導体レーザ素子3
は、自励発振型であり、半導体レーザ素子2の共振器長
は、L0であり、半導体レーザ素子3の共振器長は、L1
である。半導体レーザ装置1は、光ディスク装置に用い
られた場合に戻り光雑音を最も低くするため、半導体レ
ーザ素子2及び半導体レーザ素子3を構成する各層のパ
ラメータや形状を最適となるようにしてある。
A semiconductor laser device of the present invention and an optical disk device using the semiconductor laser device will be described with reference to FIGS. First, the semiconductor laser device of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, a semiconductor laser device 1 of the present invention
aAs-based semiconductor laser device 2 and InGaAlP-based semiconductor laser device 3 are closely arranged at a predetermined interval;
In addition, they are mounted so that the emission surfaces of the laser beams are flush with each other. Semiconductor laser device 2 and semiconductor laser device 3
Is a self-pulsation type, the resonator length of the semiconductor laser element 2 is L 0 , and the resonator length of the semiconductor laser element 3 is L 1
It is. In the semiconductor laser device 1, the parameters and shapes of the layers constituting the semiconductor laser device 2 and the semiconductor laser device 3 are optimized to minimize return light noise when used in an optical disk device.

【0018】次に、AlGaAs系の半導体レーザ素子
2及びInGaAlP系の半導体レーザ素子3の構成に
ついて図2を用いて説明する。まず初めに、AlGaA
s系の半導体レーザ素子2の構成について説明する。図
2(A)に示すように、n型GaAs基板5上にn型G
aAsバッファ層6、n型Al0.6Ga0.4Asクラッド
層7、アンドープAl0.13Ga0.87As活性層8、p型
Al0.6Ga0.4Asクラッド層9、p型Al0.2Ga0.8
Asエッチングストップ層10が順次積層されている。
更に、このp型Al0.2Ga0.8Asエッチングストップ
層10上に順次積層されたp型Al0.6Ga0.4Asクラ
ッド層11、p型GaAsキャップ層12からなる台形
状のリッジ部13を挟持する一対のn型GaAs電流狭
窄層14、14が形成されている。ここで、台形状のリ
ッジ部13の上端部13aの長さは、3μm、下端部1
3bの長さは、5μmである。また、リッジ部13及び
一対のn型GaAs電流狭窄層14、14上には、p型
GaAsコンタクト層15、p型オーミック電極16が
順次形成されている。なお、積層方向と反対側のn型G
aAs基板2には、n型オーミック電極17が形成され
ている。
Next, the structures of the AlGaAs semiconductor laser device 2 and the InGaAlP semiconductor laser device 3 will be described with reference to FIG. First, AlGaAs
The configuration of the s-based semiconductor laser device 2 will be described. As shown in FIG. 2A, an n-type G
aAs buffer layer 6, n-type Al 0.6 Ga 0.4 As cladding layer 7, an undoped Al 0.13 Ga 0.87 As active layer 8, p-type Al 0.6 Ga 0.4 As cladding layer 9, p-type Al 0.2 Ga 0.8
As etching stop layers 10 are sequentially stacked.
Further, a pair of trapezoidal ridge portions 13 each comprising a p-type Al 0.6 Ga 0.4 As clad layer 11 and a p-type GaAs cap layer 12 sequentially laminated on the p-type Al 0.2 Ga 0.8 As etching stop layer 10 are sandwiched. The n-type GaAs current confinement layers 14 are formed. Here, the length of the upper end 13a of the trapezoidal ridge 13 is 3 μm,
The length of 3b is 5 μm. A p-type GaAs contact layer 15 and a p-type ohmic electrode 16 are sequentially formed on the ridge 13 and the pair of n-type GaAs current confinement layers 14 and 14. Note that the n-type G
An n-type ohmic electrode 17 is formed on the aAs substrate 2.

【0019】一方、InGaAlP系の半導体レーザ素
子3の構成は以下のようである。AlGaAs系の半導
体レーザ素子2と同一構成には同一符号を用いる。(1
00)面から12°オフのn型GaAs基板5上にn型
GaAsバッファ層6、n型(Al0.7Ga0.30.5
0.5Pクラッド層18、アンドープGa0. 5In0.5
活性層19、p型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラ
ッド層20、(Al0.2Ga0.80.5In0.5Pエッチン
グストップ層21が順次積層されている。更に、この
(Al0.2Ga0.80.5In0.5Pエッチングストップ層
21上にp型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッド
層22、p型GaAsキャップ層12が順次積層された
台形状のリッジ部23と、このリッジ部23を挟持する
一対のn型GaAs電流狭窄層14、14が形成されて
いる。ここで、台形状のリッジ部23の上端部23aの
長さは、3μm、下端部23bの長さは、6μmであ
る。また、リッジ部23及び一対のn型GaAs電流狭
窄層14、14上には、p型GaAsコンタクト層1
5、p型オーミック電極16が順次形成されている。な
お、積層方向と反対側のn型GaAs基板2には、n型
オーミック電極17が形成されている。
On the other hand, the configuration of the InGaAlP-based semiconductor laser device 3 is as follows. The same components as those of the AlGaAs semiconductor laser device 2 are denoted by the same reference numerals. (1
An n-type GaAs buffer layer 6 and an n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 I on an n-type GaAs substrate 5 which is 12 ° off from the (00) plane.
n 0.5 P cladding layer 18, an undoped Ga 0. 5 In 0.5 P
An active layer 19, a p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer 20, and an (Al 0.2 Ga 0.8 ) 0.5 In 0.5 P etching stop layer 21 are sequentially stacked. Further, a trapezoidal ridge in which a p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 22 and a p-type GaAs cap layer 12 are sequentially stacked on the (Al 0.2 Ga 0.8 ) 0.5 In 0.5 P etching stop layer 21. A portion 23 and a pair of n-type GaAs current confinement layers 14 that sandwich the ridge portion 23 are formed. Here, the length of the upper end 23a of the trapezoidal ridge 23 is 3 μm, and the length of the lower end 23b is 6 μm. The p-type GaAs contact layer 1 is formed on the ridge portion 23 and the pair of n-type GaAs current confinement layers 14, 14.
5, p-type ohmic electrodes 16 are sequentially formed. Note that an n-type ohmic electrode 17 is formed on the n-type GaAs substrate 2 on the side opposite to the stacking direction.

【0020】半導体レーザ素子2及び半導体レーザ素子
3の動作は、p型オーミック電極16側からn型オーミ
ック電極17側に電流を注入することによって、それぞ
れのリッジ部13に対応するアンドープAl0.13Ga
0.87As活性層8の発光領域A(斜線部)及びリッジ部
23に対応するアンドープGa0.5In0.5P活性層19
の発光領域B(斜線部)からレーザ光が放出される。な
お、一対のn型GaAs電流狭窄層14、14に対応す
るAl0.13Ga0.87As活性層8及びアンドープGa
0.5In0.5P活性層19の領域は、可飽和吸収帯となる
ので、レーザ光を放出しない。ここで、緩和振動周波数
Rに寄与する活性領域体積Vは、半導体レーザ素子2
では、発光領域Aの断面積S0と共振器長L0の積とな
り、半導体レーザ素子3では、発光領域B(斜線部)の
断面積S1と共振器長L1との積となる。
The semiconductor laser device 2 and the semiconductor laser device 3 are operated by injecting a current from the p-type ohmic electrode 16 to the n-type ohmic electrode 17 so that undoped Al 0.13 Ga corresponding to each ridge portion 13 is formed.
0.87 Undoped Ga 0.5 In 0.5 P active layer 19 corresponding to light emitting region A (shaded area) of As active layer 8 and ridge 23
The laser light is emitted from the light emitting region B (shaded area). Note that the Al 0.13 Ga 0.87 As active layer 8 corresponding to the pair of n-type GaAs current confinement layers 14 and 14 and the undoped Ga
Since the region of the 0.5 In 0.5 P active layer 19 becomes a saturable absorption band, it does not emit laser light. Here, the active region volume V contributing to the relaxation oscillation frequency f R is the semiconductor laser device 2
In this case, the product is the product of the sectional area S 0 of the light emitting region A and the cavity length L 0 , and in the semiconductor laser device 3, the product of the sectional area S 1 of the light emitting region B (hatched portion) and the cavity length L 1 .

【0021】次に、本発明の半導体レーザ装置を光ディ
スク装置に用いた場合の構成及び動作について図3を用
いて説明する。光ディスク装置は、半導体レーザ素子2
及び半導体レーザ素子3が搭載された半導体レーザ装置
1と、これらの半導体レーザ素子から放出されるレーザ
光を反射するミラー24と、このミラー24の上方にレ
ンズ系25を介して配置された光ディスク26とからな
る。
Next, the configuration and operation when the semiconductor laser device of the present invention is used for an optical disk device will be described with reference to FIG. The optical disk device is a semiconductor laser device 2
And a semiconductor laser device 1 on which a semiconductor laser device 3 is mounted, a mirror 24 for reflecting laser light emitted from these semiconductor laser devices, and an optical disk 26 disposed above the mirror 24 via a lens system 25. Consists of

【0022】この光ディスク装置の動作は、以下のよう
にして行われる。光ディスク26がCD用である場合、
AlGaAs系の半導体レーザ素子2が用いられる。半
導体レーザ素子2から放出されたレーザ光は、ミラー2
4で上方に反射され、レンズ系25を介して光ディスク
26に照射され、この光ディスク26に記録された記録
情報を含む反射光がレンズ系25を介して図示しない受
光素子に集光され、この記録情報の信号処理を行い再生
が行われる。光ディスク26がDVD用の場合には、I
nGaAlP系の半導体レーザ素子3が用いられ、CD
用の場合と同様に再生を行うことができる。
The operation of the optical disk device is performed as follows. When the optical disk 26 is for a CD,
An AlGaAs-based semiconductor laser device 2 is used. The laser light emitted from the semiconductor laser device 2 is
4, the light is reflected upward by a lens system 25 and irradiates an optical disk 26 via a lens system 25. Reflected light including recording information recorded on the optical disk 26 is condensed via a lens system 25 to a light receiving element (not shown). The signal processing of the information is performed and the reproduction is performed. If the optical disk 26 is for DVD, I
An nGaAlP-based semiconductor laser device 3 is used, and a CD
The reproduction can be performed in the same manner as in the case of the application.

【0023】ここで、本発明の半導体レーザ装置を光デ
ィスク装置に用いた場合の戻り光雑音について図2、図
3を用いて説明する。前述したように、戻り光の遅延時
間をtp0、自励振動パルス数をfp0、緩和振動周波数f
Rとすると、戻り光雑音は、規格化距離tp0p0が0.
2〜0.4の間にある時、最も低くなる。また、通常、
p0≒fRであるため、tp0Rが0.2〜0.4の範囲
にある時、最も低くなる。一方、緩和振動周波数f
Rは、(1)式のように示され、活性領域体積V以外は
材料で決まる値であるので、活性層領域体積Vにより調
節することができる。
Here, return light noise when the semiconductor laser device of the present invention is used for an optical disk device will be described with reference to FIGS. As described above, the delay time of the return light is t p0 , the number of self-excited oscillation pulses is f p0 , and the relaxation oscillation frequency f
Assuming that R is the return light noise, the normalized distance t p0 f p0 is .0 .
It is lowest when it is between 2 and 0.4. Also, usually
Since f p0 ≒ f R, it becomes the lowest when t p0 f R is in the range of 0.2 to 0.4. On the other hand, the relaxation oscillation frequency f
R is a value determined by the material except for the active region volume V, as shown in the equation (1), and can be adjusted by the active layer region volume V.

【0024】半導体レーザ素子2のアンドープAl0.13
Ga0.87As活性層8の厚さが65nm、共振器長L0
が146μm、半導体レーザ素子3のアンドープGa
0.5In 0.5P活性層19の厚さが0.1μm、共振器長
1が210μmである時、半導体レーザ素子2及び半
導体レーザ素子3の緩和振動周波数fRは、共に1.5
GHzとなる。更に、半導体レーザ素子2及び半導体レ
ーザ素子3と光ディスク26との間の距離lを30mm
とする時、戻り光の遅延時間tp0は、2×10-10sで
ある。以上のことから、tp0Rは、0.3となり、
0.2〜0.4の範囲内であるので、戻り光雑音を低く
抑えることができる。
Undoped Al of the semiconductor laser device 20.13
Ga0.87The thickness of the As active layer 8 is 65 nm, and the cavity length L0
Is 146 μm, and the undoped Ga of the semiconductor laser device 3 is
0.5In 0.5The thickness of the P active layer 19 is 0.1 μm, and the resonator length
L1Is 210 μm, the semiconductor laser element 2 and the half
Relaxation oscillation frequency f of the semiconductor laser element 3RAre both 1.5
GHz. Further, the semiconductor laser device 2 and the semiconductor laser
The distance l between the laser element 3 and the optical disk 26 is 30 mm
, The delay time t of the return lightp0Is 2 × 10-Tenin s
is there. From the above, tp0fRBecomes 0.3,
Since it is within the range of 0.2 to 0.4, return optical noise is low.
Can be suppressed.

【0025】このように、戻り光の遅延時間tp0は、半
導体レーザ素子2及び半導体レーザ素子3と光ディスク
29との間の距離が決まれば一義的に決まるので、これ
らの半導体レーザ素子の緩和振動周波数fRを同一にす
れば、tp0Rが0.2〜0.4の範囲内になるため、
最も低い戻り光雑音を有する半導体レーザ装置を得るこ
とができる。ここでは、サブマウント基板4上に2つの
半導体レーザ素子を形成した場合について説明したが、
2つ以上の異なるレーザ波長を発光する半導体レーザ素
子を載置しても良い。更に、同一半導体基板上に異なる
レーザ波長を発光する複数の半導体レーザ素子を形成し
て、本発明の実施形態と同様にすれば、同様の効果を得
ることができる。
As described above, the delay time t p0 of the return light is uniquely determined when the distance between the semiconductor laser element 2 and the semiconductor laser element 3 and the optical disk 29 is determined. If the frequency f R is the same, t p0 f R is in the range of 0.2 to 0.4.
A semiconductor laser device having the lowest return light noise can be obtained. Here, the case where two semiconductor laser elements are formed on the submount substrate 4 has been described.
A semiconductor laser device that emits two or more different laser wavelengths may be mounted. Furthermore, the same effect can be obtained by forming a plurality of semiconductor laser devices emitting different laser wavelengths on the same semiconductor substrate in the same manner as in the embodiment of the present invention.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明の半導体レ−ザ装置によれば、サ
ブマウント基板上に載置され、異なる波長のレーザ光を
放出する複数の自励発振型の半導体レーザ素子を用い
て、光ディスクの再生を行う半導体レーザ装置であっ
て、前記複数の半導体レーザ素子は、緩和振動周波数が
同一であるので、tp0Rが0.2〜0.4の範囲内に
なるようにすることができるため、戻り光雑音を低くで
きる。また、同一の半導体基板上に形成された異なる波
長のレーザ光を放出する複数の自励発振型の半導体レー
ザ素子からなる半導体レーザ装置の場合にも同様の効果
が得られる。
According to the semiconductor laser device of the present invention, a plurality of self-oscillation type semiconductor laser elements mounted on a sub-mount substrate and emitting laser beams of different wavelengths are used. A semiconductor laser device for performing reproduction, wherein the plurality of semiconductor laser elements have the same relaxation oscillation frequency, so that t p0 f R can be in the range of 0.2 to 0.4. Therefore, return light noise can be reduced. A similar effect can be obtained in the case of a semiconductor laser device including a plurality of self-oscillation type semiconductor laser elements that emit laser beams of different wavelengths formed on the same semiconductor substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体レーザ装置を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor laser device of the present invention.

【図2】本発明の半導体レーザ装置に用いられる半導体
レーザ素子を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a semiconductor laser element used in the semiconductor laser device of the present invention.

【図3】本発明の半導体レーザ装置を用いた光ディスク
装置の概略を示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing an optical disk device using the semiconductor laser device of the present invention.

【図4】従来の半導体レーザ装置を用いた光ディスク装
置の概略を示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an optical disk device using a conventional semiconductor laser device.

【図5】半導体レーザ素子の雑音強度と規格化距離との
関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the noise intensity of the semiconductor laser device and the normalized distance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体レ−ザ装置、2、3…半導体レーザ素子、4
…サブマウント基板(基板)、5…n型GaAs基板、
6…n型GaAsバッファ層、7…n型Al0. 6Ga0.4
Asクラッド層、8…アンドープAl0.13Ga0.87As
活性層、9…p型Al0.6Ga0.4Asクラッド層、10
…p型Al0.2Ga0.8Asエッチングストップ層、11
…p型Al0.6Ga0.4Asクラッド層、12…p型Ga
Asキャップ層、13、23…リッジ部、14…n型G
aAs電流狭窄層、15…p型GaAsコンタクト層、
16…p型オーミック電極、17…n型オーミック電
極、18…n型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッ
ド層、19…アンドープGa 0.5In0.5P活性層、20
…p型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッド層、2
1…(Al0.2Ga0.80.5In0.5Pエッチングストッ
プ層、22…p型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラ
ッド層、24…ミラー、25…レンズ系、26…光ディ
スク
 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser device, 2, 3 ... Semiconductor laser element, 4
... submount substrate (substrate), 5 ... n-type GaAs substrate,
6 ... n-type GaAs buffer layer, 7 ... n-type Al0. 6Ga0.4
As clad layer, 8 ... undoped Al0.13Ga0.87As
Active layer, 9 ... p-type Al0.6Ga0.4As cladding layer, 10
... p-type Al0.2Ga0.8As etching stop layer, 11
... p-type Al0.6Ga0.4As clad layer, 12 ... p-type Ga
As cap layer, 13, 23 ... ridge, 14 ... n-type G
aAs current confinement layer, 15 ... p-type GaAs contact layer,
16 ... p-type ohmic electrode, 17 ... n-type ohmic electrode
Pole, 18 ... n-type (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P crack
Doped layer, 19 ... undoped Ga 0.5In0.5P active layer, 20
... p-type (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P cladding layer, 2
1 ... (Al0.2Ga0.8)0.5In0.5P etching stock
Layer, 22... P-type (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P class
Head layer, 24 mirror, 25 lens system, 26 optical disk
School

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に載置され、異なる波長のレーザ光
を放出する複数の自励発振型の半導体レーザ素子を用い
て、光ディスクの再生を行う半導体レーザ装置であっ
て、 前記複数の半導体レーザ素子は、緩和振動周波数が同一
であることを特徴とする半導体レーザ装置。
1. A semiconductor laser device for reproducing an optical disk by using a plurality of self-oscillation type semiconductor laser elements mounted on a substrate and emitting laser beams of different wavelengths, wherein the plurality of semiconductors are A semiconductor laser device, wherein the laser elements have the same relaxation oscillation frequency.
【請求項2】同一の半導体基板上に形成された異なる波
長のレーザ光を放出する複数の自励発振型の半導体レー
ザ素子を用いて、光ディスクの再生を行う半導体レーザ
装置であって、 前記複数の半導体レーザ素子は、緩和振動周波数が同一
であることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. A semiconductor laser device for reproducing an optical disk by using a plurality of self-oscillation type semiconductor laser elements which emit laser beams of different wavelengths formed on the same semiconductor substrate. Wherein the relaxation oscillation frequency is the same.
【請求項3】前記半導体レーザ素子と前記光ディスクと
の間の距離をH、光速をc、前記半導体レーザ素子の緩
和振動周波数をfRとする時、前記複数の半導体レーザ
素子は、 fR×(2H/c)≒0.2〜0.4 の関係を満たすことを特徴とする請求項1又は請求項2
記載の半導体レーザ装置。
When wherein said semiconductor laser device and a distance between the optical disk H, light velocity c, and relaxation oscillation frequency of the semiconductor laser element and f R, the plurality of semiconductor laser elements, f R × 3. The method according to claim 1, wherein a relationship of (2H / c) ≒ 0.2 to 0.4 is satisfied.
13. The semiconductor laser device according to claim 1.
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