JP2002280658A

JP2002280658A - Ｌｄモジュール

Info

Publication number: JP2002280658A
Application number: JP2001083606A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sugawara; 悟菅原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のＬＤの発光点間隔を反射面を利用して
擬似的に近接させる方法を、量産に適した簡便な方法で
しかも低コストに実現する。【解決手段】サブマウントに形成された反射面２−３
は、２つの平行で対向した反射面で構成される。並列に
配置された各ＬＤ２−１、２−２から出射されたレーザ
光は、平行な反射面で２回反射され、反射後の光軸２−
４が平行になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のＬＤ（レー
ザダイオード）とサブマウントを集積化したＬＤモジュ
ールに関し、例えばＤＶＤやＳ−ＤＶＤ等の高密度光デ
ィスク装置などに応用される。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＤ−ＲやＤＶＤ等のさまざまな
光ディスクが普及しているが、理想的には１つの記録再
生装置で複数種類のディスクを記録再生できることが望
ましい。しかしながら、ＣＤやＣＤ−Ｒで使用されてい
る波長７８０ｎｍのレーザ光では、光スポットをＤＶＤ
のディスク上のピットの大きさまで絞り込むことができ
ない。一方、ＣＤ−Ｒのディスクに用いられる色素はＤ
ＶＤで使用されている波長６５０ｎｍのレーザ光では反
射せず透過してしまい、読み取りができない。したがっ
て、ＣＤ−ＲとＤＶＤを１つの記録再生装置で記録再生
できるようにするためには、波長７８０ｎｍと波長６５
０ｎｍの２つのＬＤを用いなければならない。

【０００３】そこで、波長６５０ｎｍのＬＤチップと波
長７８０ｎｍのＬＤチップを１つのパッケージ上に並列
して取り付けたＬＤモジュールが提案されているが、こ
れはレーザチップ自身の幅やサブマウント幅の影響を受
け、２つのレーザチップの発光点位置間隔が３００〜４
００μｍと大きくなってしまうため、ピックアップの光
学系を設計するのが非常に難しくなってしまう。

【０００４】これを解決する方法として、反射面を利用
して擬似的に発光点を近接させる方法が提案されてい
る。特開平１１−３９６８４号公報には、断面三角形の
形状を有するサブマウントにより、発光点を近接させる
方法が開示されている。

【０００５】図１は、特開平１１−３９６８４号公報の
図２を引用した図である。この図で断面三角形の形状を
有するサブマウント４５により、ＬＤ３４、３６からの
出力Ｂ１、Ｂ２は近接した反射面３２Ｂ、３２Ｃで折り
曲げられるので、発光点を擬似的に近接させることがで
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような構造を実現するためには断面三角形の形状を有
する構造を作製しなければならない。特に、４５度の角
度を持つ断面三角形の傾斜面を作ることは容易ではな
く、これまで何通りかの作製方法が提案されてはいる
が、実際に量産に適用できるほど安定して作製できるも
のではなかった。また、マイクロプリズムを用いて断面
三角形の形状を付加することも可能であるが、実装が非
常に難しくなる上にコスト的に非常に高価になり、光ピ
ックアップへの搭載が実現できない。

【０００７】このように、従来の反射面を利用して発光
点を擬似的に近接させる方法は、量産に適した簡便な方
法ではなく、しかもそれを低コストに実現できなかっ
た。

【０００８】本発明は上記した問題点に鑑みてなされた
もので、本発明の目的は、複数のＬＤの発光点間隔を反
射面を利用して擬似的に近接させる方法を、量産に適し
た簡便な方法でしかも低コストに実現するＬＤモジュー
ルを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、並列に配置された複数の
ＬＤと各ＬＤに対応する複数の反射面を持つサブマウン
トで構成されるＬＤモジュールであって、前記サブマウ
ントは前記ＬＤの光軸に対して垂直及び平行でない、互
いに平行で対向した一対の反射面の組を２組備え、前記
各ＬＤからの出射光が前記反射面に入射して反射され、
かつその反射光が対向する反射面で再度反射されるよう
に配置されていることを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明では、前記並列に配置
された複数のＬＤからの出射光の光軸は、前記サブマウ
ントの最初の反射面で、他方のＬＤ側に折り曲げられる
ことを特徴としている。

【００１１】請求項３記載の発明では、前記並列に配置
された複数のＬＤと前記サブマウントの反射面の配置
は、左右対称であることを特徴としている。

【００１２】請求項４記載の発明では、前記サブマウン
トに形成された全ての反射面は、ＬＤ実装面に対して略
垂直であることを特徴としている。

【００１３】請求項５記載の発明では、前記サブマウン
トの材質は、単結晶Ｓｉからなることを特徴としてい
る。

【００１４】請求項６記載の発明では、前記サブマウン
トに形成された全ての反射面は、単結晶Ｓｉの＜１１１
＞面からなることを特徴としている。

【００１５】請求項７記載の発明では、前記サブマウン
トのＬＤ実装面は、単結晶Ｓｉの＜１１０＞面からなる
ことを特徴としている。

【００１６】請求項８記載の発明では、前記サブマウン
トへのＬＤ実装方向は、ＬＤの光出射方向がＬＤ実装面
の＜１１０＞面に垂直な＜１００＞面の法線方向となる
ことを特徴としている。

【００１７】請求項９記載の発明では、前記並列に配置
されたＬＤの発光波長は、それぞれ異なることを特徴と
している。

【００１８】請求項１０記載の発明では、前記並列に配
置されたＬＤの発光点は、隣接するＬＤ側に偏っている
ことを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて具体的に説明する。反射面を利用して擬似的な発
光点間隔を近接させる方法を利用する場合、最も重要な
ことは、反射後の２つのＬＤの光軸をそろえなければな
らない点である。従来技術で述べたような４５度の角度
を持つ反射面が必要な理由も、対向して配置したＬＤの
光軸を、反射後同じ方向にそろえるためである。このよ
うに単一の反射面では反射後の光軸方向が変わってしま
うため、４５度等の特定の角度の反射面しか利用するこ
とが出来なかった。しかしながら、２つの平行で対向し
た反射面を利用すれば、この様な制限をなくすことが出
来る。つまり、２つの平行で対向した反射面に入射した
光軸は、２回反射後はふたたび最初の光軸と完全に平行
になる。この原理を利用すれば任意の角度を持つ反射面
を利用しても、反射面に入射前の２つのＬＤの光軸を平
行にしておけば、反射後の光軸も平行にすることが出来
る。

【００２０】図２は、本発明のＬＤモジュールの構成を
示す。図２において、２−１は波長６５０ｎｍのＬＤ、
２−２は波長７８０ｎｍのＬＤ、２−３はサブマウント
に形成された反射面、２−４は各ＬＤの出射光の光軸で
ある。ＬＤ２−１、２−２が並列に配置されているた
め、サブマウントの反射面２−３に入射する前の光軸は
平行になっている。その後、サブマウントの平行な反射
面で２回反射された各ＬＤの光軸は、反射面に入射する
前と平行なため、反射面で反射後の光軸同士も平行とな
る。ここで反射面の角度はＬＤの光軸に垂直または平行
以外であれば任意であり、反射面とＬＤの相対角度が多
少ずれても、反射面通過後の光軸方向には影響しない。

【００２１】これにより、容易に２つのＬＤの発光点間
隔を変えることが出来るので、発光点間隔の短いＬＤモ
ジュールを低コストで実現することが可能となる。

【００２２】ＬＤの出射光は、光軸を中心にして広がり
を持っているため、発光点から反射面までの距離が離れ
るほど反射面に必要とされる面積が大きくなる。反射後
の発光点間隔はこの反射面の大きさよりは小さくなれな
いから、発光点間隔を近接させるためには、発光点と反
射面の距離を出来るだけ近づける必要がある。上記した
構成で、全ての反射面を発光点に出来るだけ近づけるた
めには、サブマウントの最初の反射面で光軸をもう一方
のＬＤ側に折り曲げ、第２の反射面で再び光軸を正面に
向ける構成にすればよい。

【００２３】これにより発光点間隔をより小さくするこ
とが可能な、ＬＤモジュールを実現することが出来る。

【００２４】また、上記した構成で、最も発光点と反射
面の距離を小さく出来るのは、並列に配置されたＬＤと
該反射面の配置が左右対称となる場合である。これによ
り発光点間隔を非常に小さくすることが可能な、ＬＤモ
ジュールを実現することが出来る。

【００２５】ＬＤから放射されるレーザ光は、発光部の
光学的な構造を反映した放射角を持ち、その放射角はＬ
Ｄの実装面と平行な方向と垂直な方向では大きく異なっ
ている。光ディスクドライブに使用される一般的な屈折
率導波構造を持つＬＤでは、ＬＤ実装面と平行な方向で
およそ１０°、垂直な方向ではおよそ２５°程度の偏平
な放射角をもつビームとなる。これを模式的に表すと図
３のようになり、そのビーム形状はＬＤ実装面に対して
垂直な方向に長い楕円形のパターンとなる。特に、近年
開発が進められている青色ＬＤでは、光ピックアップ用
としての構造の最適化が進んでいないため、ＬＤ実装面
と平行な方向でおよそ５°、垂直な方向ではおよそ３０
°程度の極端に偏平な放射角となる。ＬＤの発光点から
反射面までの距離が一定の場合、図４（ａ）の配置の発
光点間隔ａよりも、図４（ｂ）に示すようなＬＤ実装面
と反射面とのなす角が略直角となるｂの配置のほうが短
い。

【００２６】本発明のＬＤモジュールでは、サブマウン
トに形成された全ての反射面（図２の２−３）がＬＤ実
装面（図２の２−１，２−２の平面）に対して略垂直と
なる構造としている。これにより発光点間隔を最も小さ
くすることが可能な、ＬＤモジュールを実現することが
出来る。

【００２７】本発明の反射面２−３に要求されるのは、
対向した反射面同士の平行さと、低コストで作製できる
という点である。このような用途に最も適している材質
は単結晶Ｓｉである。単結晶Ｓｉの＜１１１＞面はＫＯ
Ｈ等のエッチング液では、他の結晶面に比べて非常にエ
ッチングされにくいため、反射面として利用可能な結晶
面を選択的に得ることが出来る。そのため平行度の高い
対向した反射面も容易に作製でき、半導体プロセスによ
り製作コストも低く出来る。またＳｉは熱伝導率も高
く、ＬＤを一体化したサブマウントの材質として利用さ
れることもある。

【００２８】これにより高精度な平行反射面を持つサブ
マウントを、低コストで容易に作製することが出来る。
なお、サブマウントを非導電性の材質とする場合は、高
抵抗のＳｉ基板（通常は導伝率１０００Ωｃｍ以上）の
使用が望ましい。

【００２９】また、Ｓｉのサブマウントを作る上で、全
ての反射面をＳｉの＜１１１＞面からなるように設計す
れば、一度の異方性エッチングで全ての反射面を形成す
ることが可能になり、高精度な平行反射面を持つサブマ
ウントを、低コストで容易に作製することが出来る。

【００３０】上記したように、全ての反射面がＳｉの＜
１１１＞面からなる構造となるようにするには、結晶学
的な構造からこの反射面全てに略垂直なＬＤ実装面は、
Ｓｉの＜１１０＞面からなるようにすればよい。これに
よりＬＤ実装面に略垂直な高精度平行反射面を持つサブ
マウントを、低コストで容易に作製することが出来る。

【００３１】また、サブマウントのＬＤ実装面がＳｉの
＜１１０＞面からなる構造とした場合、異方性エッチン
グで現れるＳｉの＜１１１＞面は、ＬＤ実装面であるＳ
ｉの＜１１０＞面に対して垂直な＜１１１＞面の他に、
＜１１０＞面に対して３５．３度の角度を持つ＜１１１
＞面も現れてしまう。そのため、この＜１１１＞面を設
計上どのように処理するかが重要となる。ＬＤの実装面
に対して垂直な方向のＬＤ放射角は２５〜３０度程度な
ので、この光がけられないように、＜１１１＞面の傾斜
方向とＬＤの光出射方向をそろえれば良い。つまり、Ｌ
Ｄ実装面に３５．３度の角度を持つ＜１１１＞面は＜１
１０＞面に垂直な＜１００＞面の法線方向に傾斜して現
れるので、この方向にＬＤの光出射方向がくるように実
装すれば良い。

【００３２】これにより一度の異方性エッチングでもビ
ームけられが無く、ＬＤ実装面に略垂直な高精度平行反
射面を持つサブマウントを、低コストで容易に作製する
ことが出来る。

【００３３】従来技術でも述べたように、ＣＤ−ＲとＤ
ＶＤを１つの記録再生装置で記録再生できるようにする
ためには、波長７８０ｎｍと波長６５０ｎｍの２つのＬ
Ｄ装置を用いなければならない。本発明のＬＤモジュー
ルにおいて、波長７８０ｎｍと波長６５０ｎｍの２つの
ＬＤを用いる構成にすれば、通常の個別ＬＤを用いても
発光点間隔が非常に小さい２波長光源を得ることが出来
る。

【００３４】本発明では、並列に配置されたＬＤの発光
波長がそれぞれ異なる構成にすることにより、通常の個
別ＬＤを用いても発光点間隔が非常に小さい２波長光源
を簡単に得ることが出来る。

【００３５】図５は、本発明のＬＤモジュールの動作を
説明するための上面図である。図中、５−１は波長６５
０ｎｍのＬＤ、５−２は波長７８０ｎｍのＬＤ、５−３
はサブマウントに形成された反射面を示している。ＬＤ
の発光点５−４から出た出射光はその光軸を５−５で、
ビームの広がりを５−６で表していて、５−３の平行で
対向した反射面で２回の反射を受けて光軸を折返した
後、図５の上方向に向かって出射されている。サブマウ
ント５−７は単結晶Ｓｉで形成されていて、反射面５−
３は＜１１１＞面の結晶面で左右対称の形に形成されて
いる。またＬＤ実装面は＜１１０＞面からなり、ＬＤ実
装方向はＬＤの光出射方向がＬＤ実装面の＜１１０＞面
に垂直な＜１００＞面の法線方向となるように実装され
ている。ここで、ＬＤの発光点５−４の間隔に比べて、
反射後の擬似的な発光点間隔は大幅に小さくなり、本発
明の効果が確認できる。

【００３６】図６は、図５の斜視図を示す。図中、６−
１は波長６５０ｎｍのＬＤ、６−２は波長７８０ｎｍの
ＬＤ、６−３はサブマウントに形成された反射面を、６
−７はサブマウントを示している。ＬＤの発光点６−４
から出た出射光はその光軸を６−５で、ビームの広がり
を６−６で表していて、光軸６−５は反射面６−３で２
回反射された後、図６の上方向に出射されている。

【００３７】前述したように、発光点間隔は反射面の大
きさより小さくはなれないから、発光点間隔を近接させ
るためには、発光点と反射面の距離を出来るだけ近づけ
る必要がある。しかしながら図２からも明らかなよう
に、発光点と反射面の距離は発光点からＬＤチップの端
部までの距離に依存しているので、この発光点からＬＤ
チップの端部までの距離を小さくすれば発光点と反射面
の距離を小さくすることが出来る。

【００３８】本発明では、並列に配置されたＬＤの発光
点が隣接するＬＤ側に偏っている構成を採る。図７は、
本発明の他の実施例に係るＬＤモジュールの動作を説明
するための上面図である。図中、７−１は波長６５０ｎ
ｍのＬＤ、７−２は波長７８０ｎｍのＬＤ、７−３はサ
ブマウントに形成された反射面を示している。図８は、
図７の斜視図を示す。図７、図８の発光点７−４、８−
４は、図５、図６の発光点５−４、６−４に比べて、発
光点の間隔が狭くなっている。これにより通常の発光点
が中心にあるＬＤを用いては実現出来ないほど、発光点
間隔の小さいＬＤモジュールを実現することが出来る。

【００３９】ＬＤの発光点７−４から出た出射光はその
光軸を７−５で、ビームの広がりを７−６で表してい
て、７−３の平行で対向した反射面で２回の反射を受け
て光軸を折返した後、図７の上方向に向かって出射され
ている。サブマウント７−７は単結晶Ｓｉより形成され
ており、反射面７−３は＜１１１＞面の結晶面で左右対
称の形に形成されている。またＬＤ実装面は＜１１０＞
面からなり、ＬＤ実装方向はＬＤの光出射方向がＬＤ実
装面の＜１１０＞面に垂直な＜１００＞面の法線方向と
なるように実装されている。ここで、ＬＤの発光点７−
４の間隔に比べて、反射後の擬似的な発光点間隔は大幅
に小さくなり、本発明の効果が確認できる。

【００４０】図８において、８−１は波長６５０ｎｍの
ＬＤ、８−２は波長７８０ｎｍのＬＤ、８−３はサブマ
ウントに形成された反射面を、８−７はサブマウントを
示す。前述したように、ＬＤの発光点８−４はもう一方
のＬＤチップ側に偏って形成されている。ＬＤの発光点
８−４から出た出射光はその光軸を８−５で、ビームの
広がりを８−６で表していて、光軸８−５は反射面８−
３で２回反射された後、図８の上方向に出射されてい
る。

【００４１】なお、本発明は上記した実施例に限定され
ず、本発明の主旨の範囲で変更が可能であり、上記した
実施例の形状、その他の要素との組合わせなど、応用形
態に応じて適宜変更することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明によれば、２つの並列に配置されたＬＤとそれぞれ
のＬＤに対応する複数の反射面を持つサブマウントとを
含んで構成されるＬＤモジュールにおいて、該サブマウ
ントはＬＤの光軸に対して垂直及び平行でない、お互い
に平行で対向した一対の反射面の組を２組有し、各ＬＤ
からの出射光が該反射面に入射して反射され、かつその
反射光が対向する反射面でもう一度反射されるような配
置としているので、容易に２つのＬＤの発光点間隔を変
えることができ、発光点間隔の短いＬＤモジュールを低
コストで実現することが可能となる。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、２つの並列
に配置されたＬＤからの出射光の光軸は、サブマウント
の最初の反射面で、他方のＬＤ側に折り曲げられるよう
にしているので、発光点間隔をより小さくすることが可
能なＬＤモジュールを実現することが出来る。

【００４４】請求項３記載の発明によれば、並列に配置
されたＬＤと該サブマウントの反射面の配置が左右対称
となるようにしているので、発光点間隔を非常に小さく
することが可能なＬＤモジュールを実現することが出来
る。

【００４５】請求項４記載の発明によれば、サブマウン
トに形成された全ての反射面がＬＤ実装面に対して略垂
直となる構造としているので、発光点間隔を最も小さく
することが可能なＬＤモジュールを実現することが出来
る。

【００４６】請求項５記載の発明によれば、サブマウン
トの材質を単結晶Ｓｉとしているので、高精度な平行反
射面を持つサブマウントを低コストで容易に作製するこ
とが出来る。

【００４７】請求項６記載の発明によれば、サブマウン
トに形成された全ての反射面がＳｉの＜１１１＞面から
なる構造としているので、一度の異方性エッチングで全
ての反射面を形成することが可能になり、高精度な平行
反射面を持つサブマウントを、低コストで容易に作製す
ることが出来る。

【００４８】請求項７記載の発明によれば、サブマウン
トのＬＤ実装面がＳｉの＜１１０＞面からなる構造とし
ているので、ＬＤ実装面に略垂直な高精度平行反射面を
持つサブマウントを、低コストで容易に作製することが
出来る。

【００４９】請求項８記載の発明によれば、サブマウン
トへのＬＤ実装方向が、ＬＤの光出射方向がＬＤ実装面
の＜１１０＞面に垂直な＜１００＞面の法線方向となる
構造としているので、一度の異方性エッチングでもビー
ムけられが無く、ＬＤ実装面に略垂直な高精度平行反射
面を持つサブマウントを、低コストで容易に作製するこ
とが出来る。

【００５０】請求項９記載の発明によれば、並列に配置
されたＬＤの発光波長がそれぞれ異なる構成にしている
ので、通常の個別ＬＤを用いても発光点間隔が非常に小
さい２波長光源を簡単に得ることが出来る。

【００５１】請求項１０記載の発明によれば、並列に配
置されたＬＤの発光点が隣接するＬＤ側に偏っている構
成にしているので、通常の発光点が中心にあるＬＤを用
いては実現出来ないほど、発光点間隔の小さいＬＤモジ
ュールを実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術を説明する図である。

【図２】本発明のＬＤモジュールの構成を示す。

【図３】ＬＤのビーム形状を説明する図である。

【図４】従来（ａ）と本発明（ｂ）による発光点間隔の
相違を説明する図である。

【図５】本発明の実施例の動作を説明するための上面図
である。

【図６】図５の斜視図である。

【図７】本発明の他の実施例の動作を説明するための上
面図である。

【図８】図７の斜視図である。

【符号の説明】

２−１波長６５０ｎｍのＬＤ２−２波長７８０ｎｍのＬＤ２−３サブマウントに形成された反射面２−４出射光の光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】並列に配置された複数のＬＤと各ＬＤに
対応する複数の反射面を持つサブマウントで構成される
ＬＤモジュールであって、前記サブマウントは、互いに
平行に対向し、前記ＬＤの光軸に対して所定の角度にあ
る一対の反射面の組を２組備え、前記各ＬＤからの出射
光が前記反射面に入射して反射され、かつその反射光が
対向する反射面で再度反射されるように構成されている
ことを特徴とするＬＤモジュール。
【請求項２】前記並列に配置された複数のＬＤからの
出射光の光軸は、前記サブマウントの最初の反射面で、
他方のＬＤ側に折り曲げられることを特徴とする請求項
１記載のＬＤモジュール。
【請求項３】前記並列に配置された複数のＬＤと前記
サブマウントの反射面の配置は、左右対称であることを
特徴とする請求項１または２記載のＬＤモジュール。
【請求項４】前記サブマウントに形成された全ての反
射面は、ＬＤ実装面に対して略垂直であることを特徴と
する請求項１、２または３記載のＬＤモジュール。
【請求項５】前記サブマウントの材質は、単結晶Ｓｉ
からなることを特徴とする請求項１、２、３または４記
載のＬＤモジュール。
【請求項６】前記サブマウントに形成された全ての反
射面は、単結晶Ｓｉの＜１１１＞面からなることを特徴
とする請求項４記載のＬＤモジュール。
【請求項７】前記サブマウントのＬＤ実装面は、単結
晶Ｓｉの＜１１０＞面からなることを特徴とする請求項
４記載のＬＤモジュール。
【請求項８】前記サブマウントへのＬＤ実装方向は、
ＬＤの光出射方向がＬＤ実装面の＜１１０＞面に垂直な
＜１００＞面の法線方向となることを特徴とする請求項
７記載のＬＤモジュール。
【請求項９】前記並列に配置されたＬＤの発光波長
は、それぞれ異なることを特徴とする請求項１、２また
は３記載のＬＤモジュール。
【請求項１０】前記並列に配置されたＬＤの発光点
は、隣接するＬＤ側に偏っていることを特徴とする請求
項１、２または３記載のＬＤモジュール。