JP2001024268A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JP2001024268A
JP2001024268A JP11190035A JP19003599A JP2001024268A JP 2001024268 A JP2001024268 A JP 2001024268A JP 11190035 A JP11190035 A JP 11190035A JP 19003599 A JP19003599 A JP 19003599A JP 2001024268 A JP2001024268 A JP 2001024268A
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JP
Japan
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semiconductor laser
laser device
resin
laser element
groove
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JP11190035A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Kobayashi
康宏 小林
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザ前端面と光ファイバとの間に挿
入した樹脂が半導体レーザの後端面に回り込まず、正常
なAPC動作がなされ、かつ、トラッキングエラーを起
こさない半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 シリコンV溝基板101と、シリコンV
溝基板101上に形成された電極108と、電極108
上に形成された半導体レーザ素子102と、半導体レー
ザ素子102の前端面側に形成され、端部が半導体レー
ザ素子102の前端面に対向する光ファイバ104と、
半導体レーザ素子102と光ファイバ104との間に形
成された樹脂110と、半導体レーザ素子102の後端
面側に形成された受光素子103と、シリコンV溝基板
101に形成された溝107とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】低コストを目指し、レンズを用いずに半
導体レーザ素子と光ファイバとを高効率で結合する半導
体レーザ装置が現在盛んに開発されている。そのうち代
表的な半導体レーザ装置の構造を説明する。
【0003】図6は、従来の半導体レーザ装置の断面図
である。
【0004】図6に示すように、従来の半導体レーザ装
置500は、シリコンV溝基板501上に設けられた電
極508、電極508上に形成された半導体レーザ素子
502、半導体レーザ素子502の後端面側に形成され
たモニタ用受光素子503、半導体レーザ素子502の
前端面側に形成された光ファイバ504によって構成さ
れている。光ファイバ504は、シリコンV溝基板50
1に形成されたV溝505上に設置されている。また、
光ファイバ504は、シリコンV溝基板501に形成さ
れた位置合わせ溝506の一方の内側面に、端部を突き
当てることにより位置決めされている。
【0005】半導体レーザ素子502の前端面と光ファ
イバ504との間は、屈折率が光ファイバ504のコア
509の屈折率と等しい樹脂510で埋められている。
【0006】次に、従来の半導体レーザ装置500の動
作原理について述べる。
【0007】まず、半導体レーザ素子502に電流を流
すことによりレーザ発振をさせる。このとき、レーザ光
は前端面、後端面の両方から出射される。前端面からの
出力光は光ファイバ504のコア509に結合し、一
方、後端面からの出力光は、モニタ用受光素子503に
入る。モニタ用受光素子503は、半導体レーザ素子5
02からの出力光を検知し、出力光強度が一定になるよ
う制御する(APC動作)ために用いられる。また、半
導体レーザ素子502と光ファイバ504との間に充填
された樹脂510は、光ファイバ504の端面に入射し
た光の同端面からの反射を防止し、半導体レーザ装置5
00を安定に動作させるためのものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体レーザ装置500では、半導体レーザ素子5
02の前端面に屈折率整合用の樹脂510を挿入する際
に、この樹脂510が半導体レーザ素子502を伝っ
て、どうしても後端面に回り込んでしまうという問題点
があった。この樹脂510の回り込み量を制御すること
は非常に困難であり、場合によっては回り込んだ樹脂5
10が半導体レーザ素子502の後端面の出射部分を覆
うことがある。このような状態では樹脂510によって
レーザ光の出射方向が変わったり、レーザ光が散乱され
たりしてモニタ用受光素子503に結合するレーザ光が
減少し、正常なAPC動作させるのに必要なモニタ電流
が得られないという問題が起こる。さらに、温度変化に
対しても樹脂の伸縮によりモニタ電流が変動するため
に、APC動作自体が正常に行われていても光ファイバ
からの出力が変動するというトラッキングエラーが起こ
るという問題があった。
【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、樹脂510が半導体レーザ素子502
の後端面に回り込まず、正常なAPC動作がなされ、か
つ、トラッキングエラーを起こさない半導体レーザ装置
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、基板と、前記基板上に形成された電極と、前記電
極上に形成された半導体レーザ素子と、前記半導体レー
ザ素子の前端面側に形成され、端部が前記半導体レーザ
素子の前端面に対向する光ファイバと、前記半導体レー
ザ素子と前記光ファイバとの間に形成された樹脂と、前
記半導体レーザ素子の後端面側に形成された受光素子
と、前記基板に形成された樹脂逃がし手段とを有するも
のである。
【0011】本発明の半導体レーザ装置では、余剰の樹
脂が半導体レーザ素子を伝って回り込もうとしても、樹
脂が基板に形成された樹脂逃がし手段に入り込むことに
より、樹脂が半導体レーザ素子の後端面まで達すること
を防止できる。
【0012】また、無反射膜を形成した端部が前記半導
体レーザ素子の前端面に対向する光ファイバを用いるこ
とにより、光ファイバの端面に入射した光の同端面から
の反射を防止できるので、樹脂を用いる必要が無くなる
ため、樹脂の回り込みという問題がそもそも存在しなく
なる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
【0014】(第1の実施形態)図1(a)は、本発明
の実施の形態1における半導体レーザ装置100の断面
図である。図1(a)において、半導体レーザ装置10
0は、シリコンV溝基板101上に設けられた電極10
8、電極108上に形成された半導体レーザ素子10
2、半導体レーザ素子102の後端面側に形成されたモ
ニタ用受光素子103、半導体レーザ素子102の前端
面側に形成された光ファイバ104がそれぞれ集積され
て構成されている。光ファイバ104は、シリコンV溝
基板101に形成されたV溝105上に設置されてい
る。また、光ファイバ104は、シリコンV溝基板10
1に形成された位置合わせ溝106の一方の内側面に、
端部を突き当てることにより位置決めされている。
【0015】半導体レーザ素子102の前端面と光ファ
イバ104との間は、屈折率が光ファイバ104のコア
109の屈折率と等しい樹脂110で埋められている。
樹脂110は、光ファイバ104の端面からの反射戻り
光を軽減するためのものである。
【0016】図1(b)は、実施の形態1における半導
体レーザ装置100の平面図である。ただし、説明の便
宜上、半導体レーザ素子102の記載は省略している。
図1(a)または図1(b)において、シリコンV溝基
板101には、樹脂逃がし手段である溝107が形成さ
れており、半導体レーザ素子102を伝って回り込んだ
余剰の樹脂110は、溝107の内部に逃がされてお
り、樹脂110が半導体レーザ素子102の後端面まで
達していない。これにより、レーザ光が樹脂110によ
って散乱されることがなく、レーザ光がモニタ用受光素
子103に正確に結合し、正常なAPC動作を得ること
ができる。また、半導体レーザ装置100のトラッキン
グエラーを防止することができる。樹脂逃がし手段の一
部がシリコンV溝基板101の裏面にまで貫通したスリ
ットで構成されていても、同様の効果を得ることができ
る。
【0017】なお、樹脂逃がし手段が溝107である場
合、図1(a)に示すように、電極108が溝107の
内面に接して、溝107を覆うように形成されていれ
ば、電極108がシリコンV溝基板101の表面上にお
いて溝107により分断されていても、溝107の内面
に沿って電気的には分断されず、電極108のほぼ全体
に所定の電位を与えることができる。この結果、半導体
レーザ素子102に均一に電流注入でき、双安定動作な
どの不安定動作の原因となる不均一電流注入を抑制で
き、安定な動作を保証できる。
【0018】図2(a)は、本発明の実施の形態1にお
ける他の半導体レーザ装置150の断面図であり、図2
(b)は、同半導体レーザ装置150の平面図である。
半導体レーザ装置100と同じ構成要素には同じ参照番
号を付しており、その説明を省略する。また、図2
(b)においては、説明の便宜上半導体レーザ素子10
2の記載は省略している。図2(a)または図2(b)
において、溝107は、電極108の形成領域を除いて
形成されているため、半導体レーザ装置100とは異な
り、電極108は平坦状に形成できる。したがって、電
極108は、半導体レーザ素子102の全体に均一に電
流を注入することができる。
【0019】次に、半導体レーザ装置150の動作特性
について述べる。半導体レーザ素子102に電流を流す
ことにより、半導体レーザ素子102の前端面、後端面
の両方からレーザ光が出射される。前端面からの出力光
は光ファイバ104のコア109に結合し、後端面から
の出力光はモニタ用受光素子103に入る。モニタ用受
光素子103は半導体レーザ素子102からの出力光を
検知し、それが一定になるよう制御する(APC動作)
ために用いられる。
【0020】既に説明したように、従来の半導体レーザ
装置および本発明の半導体レーザ装置では、後端面から
の出力光をモニタしている。この後端面からの出力光を
モニタする方法では、前端面から出力光と後端面からの
出力光とがほぼ比例関係にあることが重要である。
【0021】本発明では、樹脂110が後端面に回り込
まないため、後端面における光の散乱もなく、また、温
度変化に対する樹脂110の伸縮により後端面からの出
力光が変化することも無くなり、全温度範囲において前
端面から出力光と後端面からの出力光との比例関係を維
持することができ、トラッキングエラーを防止すること
ができる。
【0022】(第2の実施形態)図3は、本発明の実施
の形態2における半導体レーザ装置200の平面図であ
る。ここでは、実施の形態1の半導体レーザ装置100
と同じ構成要素には同じ参照番号を付しており、その説
明を省略する。
【0023】図3において、溝107は、半導体レーザ
素子102に覆われている。樹脂110は、半導体レー
ザ素子102を伝って半導体レーザ素子102の後端面
に回り込んでしまうため、このように、半導体レーザ素
子102が溝107を覆うように構成することにより、
効率的に余剰の樹脂110を溝107に逃がすことがで
きる。
【0024】また、図3において、溝107は、一部の
みが半導体レーザ素子102に覆われており、溝107
の他の部分は、半導体レーザ素子102には覆われてい
ない。このように、半導体レーザ素子102直下以外の
部分にも溝107を設けることにより、半導体レーザ素
子102と電極108とが接触しない部分の面積を増加
させることなく、大量の樹脂110を逃がすために十分
に容量の大きい溝107を構成することができる。ま
た、図3に示すように、溝107を半導体レーザ素子1
02に覆われた狭溝部201と半導体レーザ素子102
に覆われていない広溝部202とから構成することによ
り、さらに、半導体レーザ素子102と電極108との
接触面積を大きく確保したまま、大量の樹脂110を溝
107に、特に、広溝部202に逃がすことができる。
半導体レーザ素子102と電極108との接触面積を大
きく確保することにより、半導体レーザ素子102全体
に均一に注入電流を流すことができる。
【0025】なお、本実施の形態において、樹脂逃がし
手段の一部がシリコンV溝基板101の裏面にまで貫通
したスリットで構成されていても、同様の効果を得るこ
とができる。
【0026】(第3の実施形態)図4は、本発明の実施
の形態3における半導体レーザ装置300の断面図であ
る。ここでは、実施の形態1の半導体レーザ装置100
と同じ構成要素には同じ参照番号を付しており、その説
明を省略する。
【0027】図4において、半導体レーザ装置300の
樹脂逃がし手段は、溝、或いはスリットではなく、半導
体レーザ素子102の後端面近傍に形成された段差30
1によって構成されている。
【0028】実施の形態1または2で示したような溝1
07内面への電極108の形成はプロセス的に難易度が
高く、歩留まりの低下、コスト高などの原因となること
が考えられる。
【0029】そこで、実施の形態3では、図4に示すよ
うに、半導体レーザ素子102の後端面付近が段差30
1付近に位置するように実装することにより電極108
を平坦に設けることができ、より簡易な製造プロセスで
半導体レーザ装置300を実現することができる。
【0030】さらに、段差301の位置をずらすことに
よりで、段差301の形成が簡易になり、かつ回り込み
樹脂110を溜めるための容積がきわめて大きくなり、
確実に回り込みを防止できるという利点がある。
【0031】以上のように、本実施の形態の半導体レー
ザ装置300では、半導体レーザ素子102の後端面が
段差301付近にくるように半導体レーザ素子102を
実装している。この結果、樹脂110の後端面への樹脂
110の回り込みをより簡単な構造の段差301で確実
に阻止することが出来ると同時に、製造プロセスも簡易
なものとなり製造コストを下げることができる。
【0032】(第4の実施形態)図5は、本発明の実施
の形態4における半導体レーザ装置400の断面図であ
る。ここでは、実施の形態1の半導体レーザ装置100
と同じ構成要素には同じ参照番号を付しており、その説
明を省略する。
【0033】図5において、光ファイバ104の端面に
半導体レーザ素子102からの出力光に対して実質的に
反射率が零になる無反射コート401を設けている。こ
れにより、半導体レーザ素子102と光ファイバ104
との間に反射防止用の樹脂110を設ける必要が無くな
る。これにより、後端面における光の散乱もなく、ま
た、温度変化に対する樹脂110の伸縮による後端面か
らの出力光の変化も無くなり、広い温度範囲において前
端面から出力光と後端面からの出力光との比例関係を維
持することができるとともに、樹脂110の挿入や溝1
07の形成などの工程がなくなるので製造プロセスが簡
易化されコストを削減できる。
【0034】以上のように、本実施形態の半導体装置4
00では、光ファイバ104の端面に無反射コート40
1を設けている。この結果、製造プロセスが簡易化さ
れ、低コストでトラッキングエラーのない半導体レーザ
装置を実現できる。
【0035】
【発明の効果】このように、基板と、基板上に形成され
た電極と、電極上に形成された半導体レーザ素子と、半
導体レーザ素子の前端面側に形成され、端部が半導体レ
ーザ素子の前端面に対向する光ファイバと、半導体レー
ザ素子と光ファイバとの間に形成された樹脂と、半導体
レーザ素子の後端面側に形成された受光素子と、基板に
形成された樹脂逃がし手段とを設けることにより、樹脂
が半導体レーザ素子の後端面に回り込まず、正常なAP
C動作を行う半導体レーザ装置を提供することができ、
また、半導体レーザ装置のトラッキングエラーを防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態1にかかる半導体レ
ーザ装置の断面図 (b)同半導体レーザ装置の平面図
【図2】(a)本発明の実施の形態1にかかる他の半導
体レーザ装置の断面図 (b)同半導体レーザ装置の平面図
【図3】本発明の実施の形態2にかかる半導体レーザ装
置の平面図
【図4】本発明の実施の形態3にかかる半導体レーザ装
置の断面図
【図5】本発明の実施の形態4にかかる半導体レーザ装
置の断面図
【図6】従来の半導体レーザ装置の断面図
【符号の説明】
100、150、200、300、400 半導体レー
ザ装置 101 シリコンV溝基板 102 半導体レーザ素子 103 モニタ用受光素子 104 光ファイバ 105 V溝 106 位置合わせ溝 107 溝 108 電極 109 コア 110 樹脂 201 狭溝部 202 広溝部 301 段差 401 無反射コート 500 従来の半導体レーザ装置

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、前記基板上に形成された電極
    と、前記電極上に形成された半導体レーザ素子と、前記
    半導体レーザ素子の前端面側に形成され、端部が前記半
    導体レーザ素子の前端面に対向する光ファイバと、前記
    半導体レーザ素子と前記光ファイバとの間に形成された
    樹脂と、前記半導体レーザ素子の後端面側に形成された
    受光素子と、前記基板に形成された樹脂逃がし手段とを
    有することを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 前記樹脂逃がし手段を覆うように前記半
    導体レーザ素子が形成されていることを特徴とする請求
    項1記載の半導体レーザ装置。
  3. 【請求項3】 前記樹脂逃がし手段の一部を覆うように
    前記半導体レーザ素子が形成されていることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体レーザ装置。
  4. 【請求項4】 前記樹脂逃がし手段がスリットであるこ
    とを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記
    載の半導体レーザ装置。
  5. 【請求項5】 前記樹脂逃がし手段がスリットであり、
    前記スリットの一部を覆うように前記半導体レーザ素子
    が形成されており、前記半導体レーザ素子に覆われた前
    記スリットの部分の幅が、他の部分の前記スリットの幅
    よりも狭いことを特徴とする請求項1記載の半導体レー
    ザ装置。
  6. 【請求項6】 前記樹脂逃がし手段が溝であることを特
    徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の半
    導体レーザ装置。
  7. 【請求項7】 前記電極が前記溝の内側面に接し、前記
    溝を覆うように形成されていることを特徴とする請求項
    6記載の半導体レーザ装置。
  8. 【請求項8】 前記樹脂逃がし手段が溝であり、前記溝
    の一部を覆うように前記半導体レーザ素子が形成されて
    おり、前記半導体レーザ素子に覆われた前記溝の部分の
    幅が、他の部分の前記溝の幅よりも狭いことを特徴とす
    る請求項1記載の半導体レーザ装置。
  9. 【請求項9】 前記樹脂逃がし手段が前記半導体レーザ
    素子の後端面近傍に形成された段差であることを特徴と
    する請求項1記載の半導体レーザ装置。
  10. 【請求項10】 基板と、前記基板上に形成された電極
    と、前記電極上に形成された半導体レーザ素子と、前記
    半導体レーザ素子の前端面側に形成され、無反射膜を形
    成した端部が前記半導体レーザ素子の前端面に対向する
    光ファイバと、前記半導体レーザ素子の後端面側に形成
    された受光素子とを有することを特徴とする半導体レー
    ザ装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020077080A (ko) * 2001-03-28 2002-10-11 주식회사일진 소형형상요소형 광모듈
WO2006081606A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Redfern Integrated Optics Pty Ltd Optical component and method of attachment
JP2009016594A (ja) * 2007-07-05 2009-01-22 Nec Corp 半導体光素子の実装構造

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