JP2002270952A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP2002270952A
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Hitoshi Umemoto
整 梅本
Hiroaki Matsumura
拓明 松村
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser that can obtain stable APC driving regardless of the deterioration of an semiconductor laser element due to continuous oscillation for a long time. SOLUTION: This semiconductor laser is provided with such a structure that a light receiving element is provided to make transmitting light from window glass be laser beam light by outgoing light from a semiconductor laser element, and to receive reflection light by the window glass.

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、DVD等の光ディ
スク装置用の光源として利用される半導体レーザ装置に
関し、特に光検出用受光素子(フォトダイオード)を有
する半導体レーザ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device used as a light source for an optical disk device such as a DVD, and more particularly to a semiconductor laser device having a photodetecting light receiving element (photodiode).

【0002】[0002]

【従来の技術】図4に示すように半導体レーザ装置にお
いて、半導体レーザ装置内に装備されている半導体レー
ザ素子の光導波路端面であるモニタ側から出射されたレ
ーザ光を受光するフォトダイオードを装備することによ
り、光変動を検知し、自動光出力制御(APC:Aut
omatic Power Control)駆動させ
ることで、一定出力を維持することができる。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, a semiconductor laser device is provided with a photodiode for receiving a laser beam emitted from a monitor side which is an end face of an optical waveguide of a semiconductor laser device provided in the semiconductor laser device. In this way, light fluctuation is detected and automatic light output control (APC: Out) is performed.
A constant output can be maintained by driving the power supply.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示すような半導体レーザ素子のモニタ側からの出射光を
受光させるフォトダイオードにおいては、半導体レーザ
の出射側とモニタ側からのビーム出力比が一定でなけれ
ば、安定した出力確認をすることができない。これは、
半導体レーザ素子を連続発振させることで半導体レーザ
素子端面の劣化に伴い前記ビーム出力比が敏感に変化す
るため、安定したAPC駆動を行うことができなくなる
ためである。また、上記に示す半導体レーザ装置の構造
だと受光素子と半導体レーザ素子を装備したステムとを
半導体レーザ装置内に有するため、小型パッケージでの
実装化が困難であった。
However, in a photodiode for receiving the light emitted from the monitor side of the semiconductor laser device as described above, the ratio of the beam output from the semiconductor laser to the monitor side is constant. Otherwise, stable output cannot be confirmed. this is,
This is because when the semiconductor laser element is continuously oscillated, the beam output ratio changes sensitively with deterioration of the end face of the semiconductor laser element, so that stable APC driving cannot be performed. Further, in the structure of the semiconductor laser device described above, since the light receiving element and the stem equipped with the semiconductor laser element are provided in the semiconductor laser device, it is difficult to mount the semiconductor laser device in a small package.

【0004】そこで、本発明は上記にある問題点を解決
するためになされたものであり、安定したAPC駆動を
することを目的とする。さらに、熱的、電気的干渉のな
い半導体レーザ装置や小型半導体レーザ装置を得ること
を目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to perform stable APC driving. It is another object of the present invention to obtain a semiconductor laser device and a small semiconductor laser device free from thermal and electrical interference.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
素子から出射したレーザ光を受光する受光素子を有する
半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ装置がス
テムに装備された半導体レーザ素子からの出射光を透過
させる窓ガラスと、当該窓ガラスからの反射光を受光す
る光検出用受光素子と、を有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor laser device having a light receiving element for receiving a laser beam emitted from a semiconductor laser element, wherein the light emitted from the semiconductor laser element having the semiconductor laser device mounted on a stem is provided. And a light-detecting light-receiving element for receiving light reflected from the window glass.

【0006】また本発明において、前記受光素子は受光
素子と窓ガラスとの距離が、ステムに装備された半導体
レーザ素子と窓ガラスとの距離よりも短くなるように装
備されていることを特徴とする。
Further, in the present invention, the light receiving element is provided so that a distance between the light receiving element and the window glass is shorter than a distance between the semiconductor laser element mounted on the stem and the window glass. I do.

【0007】また本発明は、前記受光素子は窓ガラスか
らの反射光に対し垂直に設けられていることを特徴とす
る。
Further, the present invention is characterized in that the light receiving element is provided perpendicular to the reflected light from the window glass.

【0008】また本発明は、前記半導体レーザ素子は光
導波路端面の少なくとも一方に光反射膜を有することを
特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the semiconductor laser device has a light reflecting film on at least one of the end faces of the optical waveguide.

【0009】また本発明は、前記光反射膜は半導体レー
ザ素子の光反射端面にのみ有することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the light reflecting film is provided only on the light reflecting end face of the semiconductor laser device.

【0010】つまり、本発明に従った半導体レーザ装置
であれば、半導体レーザ素子の光出射端面側のみからの
出射光に対する窓ガラスでの反射光のみを受光する受光
素子とするため、長時間の連続発振による出射側とモニ
タ側からの出射光の比が変化するような半導体レーザ素
子の劣化に関係なく安定したAPC駆動を行い、30m
W以上の高出力タイプの半導体レーザ素子であっても一
定出力での長時間連続発振を維持した半導体レーザ装置
を提供することができる。
That is, in the semiconductor laser device according to the present invention, the light receiving element receives only the reflected light from the window glass with respect to the light emitted from only the light emitting end face side of the semiconductor laser element. APC drive is performed stably irrespective of the deterioration of the semiconductor laser device in which the ratio of the light emitted from the monitor and the light emitted from the monitor changes due to continuous oscillation.
It is possible to provide a semiconductor laser device that maintains continuous oscillation at a constant output for a long time even with a high-output type semiconductor laser element of W or more.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に本発明における実施の形態
を図面を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】[実施の形態1]本発明における実施形態
1は図1に示すように、半導体レーザ素子1をヒートシ
ンクとしての効果を有するステム3に装備し、前記半導
体レーザ素子1より出射した出射光を窓ガラス5より透
過させ、この窓ガラス5から透過せずに反射した反射光
を受光する受光素子2とを有する半導体レーザ装置であ
る。さらに、図5には外観図を示し、図6には半導体レ
ーザ素子1を正面とした図であり、ステム3に半導体レ
ーザ素子1、受光素子2をダイボンディング後、ワイヤ
ーボンディングし、次に窓ガラス5を有するキャップ4
を溶接した半導体レーザ装置を示す。
[Embodiment 1] In Embodiment 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, a semiconductor laser device 1 is mounted on a stem 3 having an effect as a heat sink. Is transmitted through the window glass 5 and the light receiving element 2 receives the reflected light reflected without passing through the window glass 5. FIG. 5 is an external view, and FIG. 6 is a front view of the semiconductor laser device 1. After the semiconductor laser device 1 and the light receiving device 2 are die-bonded to the stem 3, wire bonding is performed. Cap 4 with glass 5
Shows a semiconductor laser device in which is welded.

【0013】実施の形態1における半導体レーザ装置の
製造工程としては、ステムに受光素子2をAu−Snを
接着材料としてダイボンディングし、次に半導体レーザ
素子1を同様の接着材料でステムにダイボンディング
し、その後、受光素子2、及び半導体レーザ素子1にワ
イヤーボンディングをし、窓ガラス5を有するキャップ
4の抵抗溶接をすることで半導体レーザ装置とする。
In the manufacturing process of the semiconductor laser device according to the first embodiment, the light receiving element 2 is die-bonded to the stem using Au-Sn as an adhesive material, and then the semiconductor laser element 1 is die-bonded to the stem using the same adhesive material. Thereafter, the light receiving element 2 and the semiconductor laser element 1 are wire-bonded, and the cap 4 having the window glass 5 is resistance-welded to obtain a semiconductor laser device.

【0014】前記半導体レーザ素子1としては特に限定
せずn側半導体層とp側半導体層との間に活性層を形成
し、この活性層が多重量子井戸構造、又は単一量子井戸
構造をするものである。また、青色系半導体レーザ素子
であれば、III族窒化物半導体より形成されるのが好
ましい。
The semiconductor laser device 1 is not particularly limited, and an active layer is formed between the n-side semiconductor layer and the p-side semiconductor layer, and the active layer has a multiple quantum well structure or a single quantum well structure. Things. In the case of a blue-based semiconductor laser device, it is preferable that the device be formed of a group III nitride semiconductor.

【0015】前記III族窒化物半導体から成る半導体
レーザ素子の具体例としてはサファイア、SiC等の基
板上に下地層としてノンドープAlGa1−xN(0
≦x≦1)から成る窒化物半導体を成長させ、その上に
SiドープAlGa1−xN(0<x<1)から成る
n型コンタクト層、SiドープInGa1−xN(0
≦x≦1)から成るクラック防止層(省略可能)、ノン
ドープAlGa1− N(0≦x≦1)とSiドープ
GaNとから成る超格子構造であるn型クラッド層、G
aNから成るn型ガイド層、井戸層ノンドープIn
1−xN(0<x<1)と障壁層Siドープ又はノン
ドープのInGa1−xN(0<x<1)とを有する
多重量子井戸構造である活性層、MgドープAlGa
1−xN(0<x<1)から成るキャップ層、ノンドー
プGaNから成るp型ガイド層、ノンドープAlGa
1−xN(0≦x≦1)とMgドープGaNとから成る
超格子構造であるp型クラッド層、MgドープGaNか
ら成るp型コンタクト層を積層したものが挙げられる。
さらに、この半導体レーザ素子には光導波路端面の反射
面にSiO、TiOから成り2ペア以上の光反射膜
を有することで95%以上の反射率とする。
As a specific example of the semiconductor laser device made of the group III nitride semiconductor, a non-doped Al x Ga 1 -xN (0
≦ x ≦ 1), an n-type contact layer made of Si-doped Al x Ga 1-x N (0 <x <1), and a Si-doped In x Ga 1-x N ( 0
≦ x ≦ 1) crack preventing layer consisting of (optional), a non-doped Al x Ga 1- x N (0 ≦ x ≦ 1) and the n-type cladding layer is a super lattice structure consisting of a Si-doped GaN, G
n-type guide layer made of aN, well layer non-doped In x G
an active layer having a multiple quantum well structure having a 1-x N (0 <x <1) and a barrier layer Si-doped or non-doped In x Ga 1-x N (0 <x <1); Mg-doped Al x Ga
1-xN (0 <x <1) cap layer, non-doped GaN p-type guide layer, non-doped Al x Ga
A p-type cladding layer having a superlattice structure composed of 1-xN (0 ≦ x ≦ 1) and Mg-doped GaN, and a p-type contact layer composed of Mg-doped GaN are stacked.
Further, this semiconductor laser device has a reflectance of 95% or more by having two or more pairs of light reflection films made of SiO 2 and TiO 2 on the reflection surface at the end face of the optical waveguide.

【0016】前記光検出用に用いる受光素子2として
は、窓ガラス5からの反射光を受光できる位置に装備さ
れていればよく、本実施の形態1では、反射光に対して
ステム上に装備している。また素子のダイボンディング
に用いられる材料としては、はんだ材、Au−SnやA
gペースト、In合金等が挙げられ、ボンディング強度
の強いものであればよく、好ましくは放熱性の良いもの
を用いることができる。
The light receiving element 2 used for the light detection only needs to be provided at a position capable of receiving the reflected light from the window glass 5. In the first embodiment, the light receiving element 2 is provided on the stem for the reflected light. are doing. Materials used for die bonding of the element include a solder material, Au-Sn and A
g paste, In alloy and the like may be used as long as the bonding strength is high, and preferably a material having good heat dissipation properties can be used.

【0017】キャップ4にある窓ガラス5は両面、又は
片面にARコートがされているものを用いることがで
き、窓ガラスが斜めに傾斜した構造でキャップをステム
に抵抗溶接する。窓ガラスの傾斜角度としては、特に限
定されず出射光が乱反射等をすることなく窓ガラスより
透過できればよく、受光素子が認識できる程度の反射光
があればよい。具体的には、水平面を基準として角度が
0〜90°の傾斜であればよい。
As the window glass 5 in the cap 4, one having an AR coating on both sides or one side can be used. The cap is resistance-welded to the stem in a structure in which the window glass is obliquely inclined. The angle of inclination of the window glass is not particularly limited, as long as the emitted light can be transmitted through the window glass without irregular reflection or the like, and it is sufficient that reflected light is large enough to be recognized by the light receiving element. More specifically, the angle may be an angle of 0 to 90 ° with respect to the horizontal plane.

【0018】以上に示すように半導体レーザ素子からの
出射光の窓ガラスでの反射光を検出する受光素子を装備
した半導体レーザ装置とすることで半導体レーザ素子の
劣化に関係なく安定したAPCが可能な半導体レーザ装
置を提供することができる。
As described above, the semiconductor laser device equipped with the light receiving element for detecting the reflected light of the light emitted from the semiconductor laser element at the window glass enables stable APC regardless of the deterioration of the semiconductor laser element. It is possible to provide a simple semiconductor laser device.

【0019】[実施の形態2]本実施形態では、図2に
示すようにステム上部3aを傾斜形状とし、窓ガラスか
らの反射光を垂直に受光できるように受光素子2を装備
したものである。その他の構成は実施の形態1と同様と
する。得られる効果としては検出効率が上がる。
[Embodiment 2] In this embodiment, as shown in FIG. 2, a stem upper portion 3a has an inclined shape, and a light receiving element 2 is provided so as to receive reflected light from a window glass vertically. . Other configurations are the same as in the first embodiment. As an effect obtained, the detection efficiency is increased.

【0020】[実施の形態3]本実施形態では、図3に
示すように窓ガラスを水平形状としたものであり、その
他の構成は実施の形態1と同様とする。これにより、キ
ャップの位置精度が問われなくなる。つまり、キャップ
の位置ズレによる不良が減り歩留まりが向上する。
[Embodiment 3] In this embodiment, the window glass is formed in a horizontal shape as shown in FIG. 3, and the other configuration is the same as that of Embodiment 1. Thereby, the position accuracy of the cap does not matter. That is, defects due to displacement of the cap are reduced, and the yield is improved.

【0021】[実施の形態4]実施の形態1から3にお
いて、半導体レーザ素子の光導波路の両端面に反射膜を
有するものである。これにより、上記実施の形態で得ら
れた効果に加えてイータ等のレーザ素子特性に優れた半
導体レーザ装置ができる。
[Embodiment 4] In Embodiments 1 to 3, the semiconductor laser device has reflective films on both end faces of the optical waveguide. Thereby, in addition to the effects obtained in the above embodiment, a semiconductor laser device having excellent laser element characteristics such as an eta can be obtained.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、モニタ側
に受光素子を装備し光導波路の両端面からの出射光の比
によりAPC駆動させる半導体レーザ装置ではなく、レ
ーザ光を出射する出射端面側からの出射光のみでAPC
駆動させるため、半導体レーザ素子の劣化に関係なく安
定したAPC駆動が可能な半導体レーザ装置を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, not a semiconductor laser device equipped with a light receiving element on the monitor side and driven by APC based on a ratio of light emitted from both end faces of the optical waveguide, but a laser beam emitting laser light. APC only with light emitted from the end face
Since the semiconductor laser device is driven, a semiconductor laser device capable of performing stable APC driving regardless of deterioration of the semiconductor laser element can be provided.

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

【図1】本発明の実施の一形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の一形態を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の一形態を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図4】従来例の実施の一形態を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing one embodiment of a conventional example.

【図5】本発明における半導体レーザ装置を示す構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a semiconductor laser device according to the present invention.

【図6】本発明の実施の一形態を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

1・・・半導体レーザ素子 2・・・受光素子 3a・・・ステム上部 3b・・・ステム下部 4・・・キャップ 5・・・窓ガラス 6・・・リード 7・・・ワイヤー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser element 2 ... Light receiving element 3a ... Stem upper part 3b ... Stem lower part 4 ... Cap 5 ... Window glass 6 ... Lead 7 ... Wire

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体レーザ素子から出射したレーザ光を
受光する受光素子を有する半導体レーザ装置であって、 前記半導体レーザ装置がステムに装備された半導体レー
ザ素子からの出射光を透過させる窓ガラスと、当該窓ガ
ラスからの反射光を受光する受光素子と、を有すること
を特徴とする半導体レーザ装置。
1. A semiconductor laser device having a light receiving element for receiving a laser beam emitted from a semiconductor laser device, wherein the semiconductor laser device has a window glass for transmitting light emitted from a semiconductor laser device mounted on a stem. A light receiving element for receiving light reflected from the window glass.
【請求項2】前記受光素子と窓ガラスとの距離は、ステ
ムに装備された半導体レーザ素子と窓ガラスとの距離よ
りも短いことを特徴とする請求項1に記載の半導体レー
ザ装置。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a distance between the light receiving element and the window glass is shorter than a distance between the semiconductor laser element mounted on the stem and the window glass.
【請求項3】前記受光素子は窓ガラスからの反射光に対
し垂直に設けられていることを特徴とする請求項1又は
2に記載の半導体レーザ装置。
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said light receiving element is provided perpendicular to the light reflected from the window glass.
【請求項4】前記半導体レーザ素子は光導波路端面の少
なくとも一方に光反射膜を有することを特徴とする請求
項1乃至3に記載の半導体レーザ装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said semiconductor laser element has a light reflection film on at least one of the end faces of the optical waveguide.
【請求項5】前記光反射膜は半導体レーザ素子の光反射
端面にのみ有することを特徴とする請求項4に記載の半
導体レーザ装置。
5. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein said light reflecting film is provided only on a light reflecting end face of the semiconductor laser device.
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