JP2002329934A - 2波長半導体レーザ装置 - Google Patents
2波長半導体レーザ装置Info
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Abstract
レーザ光の光強度を正確に測定できる構成の2波長半導
体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 本2波長半導体レーザ装置10は、78
0nmのレーザ光を発光する第1の半導体レーザ素子1
2Aと、650nmのレーザ光を発光する第2の半導体
レーザ素子12Bと、第1の半導体レーザ素子の出力制
御用の光検出器14とを備えている。第1の半導体レー
ザ素子及び第2の半導体レーザ素子は、それぞれのレー
ザストライプ16A、Bが一直線上でかつ同じ高さにな
る配置で、レーザストライプに直交する方向に設けられ
た分離溝18により相互に分離されて基板上に配列され
ている。
Description
ザ装置に関し、更に詳細には、少ない部品点数で、しか
も出力制御用の光検出器の光軸調整を要しないように構
成された2波長半導体レーザ装置に関するものである。
なる光学記録媒体、例えばCD(コンパクトディスク)
及びDVD(デジタルビデオディスク)の二種類の光学
記録媒体を記録、再生できる装置が、注目されている。
このような記録・再生装置の光学ピックアップ装置の光
源には、2波長半導体レーザ装置が使用されている。例
えばCD及びDVDの双方を記録・再生する装置の光学
ピックアップ装置には、光源として、CD記録・再生用
の発光波長780nmの半導体レーザ素子と、DVD記
録・再生用の発光波長650nmの半導体レーザ素子と
を備えた2波長半導体レーザ装置が設けられている。
の発光波長780nmの半導体レーザ素子及びDVD用
の発光波長650nmの半導体レーザ素子をモノリシッ
クに基板上に備えた従来の2波長半導体レーザ装置の構
成を説明する。図3は従来の2波長半導体レーザ装置の
要部構成を示す断面図、図4は従来の2波長半導体レー
ザ装置を半導体ブロックにマウントした状態の断面図、
及び図5は従来の2波長半導体レーザ装置の平面図であ
る。従来の2波長半導体レーザ装置30は、図3に示す
ように、CD用の発光波長780nmの第1の半導体レ
ーザ素子32及びDVD用の発光波長650nmの第2
の半導体レーザ素子34をn型GaAs基板36上に分
離溝37を介して並列配置でモノリシックに集積させて
いる。
As基板36上に、n型GaAsバッファ層38、n型
AlGaAsクラッド層40、活性層42、p型AlG
aAsクラッド層44、及びp型GaAsキャップ層4
6からなる積層構造を備えている。p型GaAsキャッ
プ層46及びp型AlGaAsクラッド層44の上部は
ストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋
め込み電流狭窄層48で埋め込まれている。また、p型
GaAsキャップ層46及び埋め込み電流狭窄層48上
には、p側電極50が形成され、n型GaAs基板36
の裏面には共通電極としてn側電極52が設けてある。
このように、第1の半導体レーザ素子32は、ゲインガ
イド型半導体レーザ素子として構成されている。
導体レーザ素子32と共通のn型GaAs基板36及び
n型GaAsバッファ層38上に、n型GaInPバッ
ファ層54、n型AlGaInPクラッド層56、活性
層58、p型AlGaInPクラッド層60、及びp型
GaAsキャップ層62からなる積層構造を備えてい
る。p型GaAsキャップ層62及びp型AlGaIn
Pクラッド層60の上部はストライプ状リッジとして形
成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層64で埋め
込まれている。また、p型GaAsキャップ層62及び
埋め込み電流狭窄層64上には、p側電極66が形成さ
れ、n型GaAs基板36の裏面には共通電極としてn
側電極52が設けてある。このように、第2の半導体レ
ーザ素子34は、第1の半導体レーザ素子32と同様に
ゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されてい
る。
体レーザ素子34とは、n型GaAsバッファ層38を
露出させた分離溝37によって、物理的に相互に分離さ
れていて、それぞれ、780nmのレーザ光及び650
nmのレーザ光を基板と平行にほぼ同じ方向に出射す
る。第1の半導体レーザ素子32の発光点32aと第2
の半導体レーザ素子34の発光点34aとの間隔は、図
5に示すように、100μm〜200μm程度になって
いる。
導体レーザ素子34は、図4に示すように、それぞれ、
p側電極50及び66を下にして半導体ブロック70の
電極72、74に接合されている。また、図5に示すよ
うに、半導体ブロック70の第1の半導体レーザ素子3
2及び第2の半導体レーザ素子34の出射端面とは反対
側には、光検出器、例えばPINダイオード76が設け
てある。PINダイオード76は、第1及び第2の半導
体レーザ素子32、34の裏面側端面から出射されたレ
ーザ光を受光してそれぞれのレーザ光の光強度を測定
し、出力制御信号として第1の半導体レーザ素子32及
び第2の半導体レーザ素子34の駆動装置(図示せず)
に出力し、レーザ光の光強度が一定になるように第1の
半導体レーザ素子32及び第2の半導体レーザ素子34
の駆動電流をAPC(Automatic Power Control )方式
で制御する。第1の半導体レーザ素子32及び第2の半
導体レーザ素子34は、そのいずれか一方が、選択的に
動作するように構成されている。
2波長半導体レーザ装置30では、第1の半導体レーザ
素子32と第3の半導体レーザ素子34とが離隔してレ
ーザストライプが並列配置され、従って発光点が離隔し
ているために、PINダイオード76の光軸を一方の半
導体レーザ素子の発光点、例えば第1の半導体レーザ素
子32の発光点に整合させると、他方の半導体レーザ素
子の発光点、つまり第2の半導体レーザ素子34の発光
点がPINダイオード76の光軸に整合しない。これで
は、第2の半導体レーザ素子34のレーザ光の光強度を
正確に測定することができない。そのために、それぞれ
の半導体レーザ素子を動作させる際に、PINダイオー
ド76の光軸を調節することが必要になり、機構が複雑
になるという問題があった。
それぞれに光検出器を設けると、2波長半導体レーザ装
置全体が、1個の光検出器を増やした分だけ大型化し、
小型化の要求に反することになり、また、部品点数が増
えて、製品コストが嵩むと言う問題が生じる。
で、しかも出力制御用としてレーザ光の光強度を正確に
測定できる構成の2波長半導体レーザ装置を提供するこ
とである。
に、本発明に係る2波長半導体レーザ装置は、第1の発
光波長のレーザ光を発光する第1の半導体レーザ素子
と、第1の発光波長より短い波長の第2の発光波長のレ
ーザ光を発光する第2の半導体レーザ素子と、第1の半
導体レーザ素子の出力制御用の光検出器とを備え、第1
の半導体レーザ素子及び第2の半導体レーザ素子は、そ
れぞれのレーザストライプが一直線上でかつ同じ高さに
なる配置で、レーザストライプに直交する方向に設けら
れた分離溝により相互に分離されて基板上に配列され、
光検出器は、第1の半導体レーザ素子の分離溝と反対側
端面から出射されるレーザ光を受光するように配置さ
れ、第2の半導体レーザ素子は第1の半導体レーザ素子
の光導波路として機能し、第1の半導体レーザ素子は第
2の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機
能するように構成され、第1及び第2の半導体レーザ素
子のいずれか一方が、選択的に動作するようになってい
ることを特徴としている。
のストライプ状発光領域を言う。本発明は、第2の半導
体レーザ素子の発光波長が第1の半導体レーザ素子の発
光波長より短いという条件を満たす限り、第1及び第2
の半導体レーザ素子の発光波長のいかんを問わず適用で
き、また、レーザ共振器構造を構成する化合物半導体の
組成に制約無く適用できる。例えば第1の半導体レーザ
素子は、AlGaAs系化合物半導体層からなる発光波
長780nmのレーザ共振器構造を備え、一方、第2の
半導体レーザ素子は、AlGaInP系化合物半導体層
からなる発光波長650nmのレーザ共振器構造を備え
るようにすることもできる。
第1の半導体レーザ素子をCDの記録・再生用の発光波
長780nmの半導体レーザ素子とし、第2の半導体レ
ーザ素子をDVDの記録・再生用の発光波長650nm
の半導体レーザ素子とすることにより、CDとDVDの
双方を記録・再生する装置の光学ピックアップ装置の光
源として最適な2波長半導体レーザ装置を実現すること
ができる。
の導体レーザ素子の光導波路として機能させ、第1の半
導体レーザ素子を第2の半導体レーザ素子の出力制御用
の光検出器として機能させ、一つの光検出器のみを第1
の半導体レーザ素子の出力制御用の専用光検出器として
設けることにより、従来の2波長半導体レーザ装置のよ
うに、光検出器の光軸調節を行ったり、半導体レーザ素
子のそれぞれに出力制御用の光検出器を設けたりするこ
となく、2個の半導体レーザ素子のレーザ光の光強度を
出力制御信号として正確に測定することができる。
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る2波長半導体レーザ装置
の実施形態の一例であって、図1は本実施形態例の2波
長半導体レーザ装置の構成を示す斜視図である。本実施
形態例の2波長半導体レーザ装置10は、CDの記録・
再生用の発光波長780nmの第1の半導体レーザ素子
12Aと、DVDの記録・再生用の発光波長650nm
の第2の半導体レーザ素子12Bと、半導体レーザ素子
12Aの出力制御用の光検出器14とを備えた2波長半
導体レーザ装置である。半導体レーザ素子12A、B
は、図1に示すように、それぞれのレーザストライプ1
6A、Bが一直線上になるように配置され、レーザスト
ライプ16A、Bに直交する方向に設けられた分離溝1
8で分離されていて、いずれか一方が、選択的に動作す
るようになっている。
lGaAs系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造
を備えた、従来の第1の半導体レーザ素子32と同じ構
成の半導体レーザ素子であって、分離溝18側の端面が
レーザ光の出射端面となっている。即ち、第1の半導体
レーザ素子12Aは、n型GaAs基板36上に、n型
GaAsバッファ層38、n型AlGaAsクラッド層
40、活性層42、p型AlGaAsクラッド層44、
及びp型GaAsキャップ層46の積層構造を備えてい
る。p型GaAsキャップ層46及びp型AlGaAs
クラッド層44の上部はストライプ状リッジとして形成
され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層48で埋め込
まれている。また、p型GaAsキャップ層46及び埋
め込み電流狭窄層48上には、p側電極50が形成さ
れ、n型GaAs基板36の裏面には共通電極としてn
側電極52が設けてある。このように、第1の半導体レ
ーザ素子12Aは、ゲインガイド型半導体レーザ素子と
して構成されている。
レーザ素子12Bのレーザ光の波長より長いバンドギャ
ップ波長のレーザ共振器構造を備えているので、後述す
るように、半導体レーザ素子12Bの裏面側端面から出
射されたレーザ光を吸収して光強度を検出し、半導体レ
ーザ素子12Bの出力を制御する出力制御用光検出器と
して機能するように構成されている。
プ・エネルギーが半導体レーザ素子12Aの活性層のバ
ンドギャップ・エネルギーより大きな活性層を有する、
発振波長が短いレーザ共振器、例えば四元AlGaIn
P系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造を備え
た、従来の半導体レーザ素子34と同じ構成の半導体レ
ーザ素子であって、分離溝18の反対側の端面がレーザ
光の出射端面となっている。
第1の半導体レーザ素子12Aと共通のn型GaAs基
板36及びn型GaAsバッファ層38上に、n型Ga
InPバッファ層54、n型AlGaInPクラッド層
56、活性層58、p型AlGaInPクラッド層6
0、及びp型GaAsキャップ層62の積層構造を備え
ている。活性層58は、第1の半導体レーザ素子12A
の活性層42と基板上で同じ高さに位置するように形成
されている。p型GaAsキャップ層62及びp型Al
GaInPクラッド層60の上部はストライプ状リッジ
として形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層6
4で埋め込まれている。また、p型GaAsキャップ層
62及び埋め込み電流狭窄層64上には、p側電極66
が形成され、n型GaAs基板36の裏面には共通電極
としてn側電極52が設けてある。このように、第2の
半導体レーザ素子34は、第1の半導体レーザ素子32
と同様にゲインガイド型半導体レーザ素子として構成さ
れている。
ち分離溝18側の端面からレーザ光を出射する。出射さ
れたーザ光は、分離溝18を横切って半導体レーザ素子
12Bの分離溝側端面、つまり裏面側端面に入射する。
半導体レーザ素子12Bの発光波長は半導体レーザ素子
12Aの発光波長より短いので、レーザ光は、殆ど吸収
されることなく半導体レーザ素子12Bのレーザ共振器
構造を透過して、半導体レーザ素子12Bの出射端面か
ら再び出射される。例えば、2波長半導体レーザ装置1
0が光学ピックアップ装置の光源として設けられている
ときには、出射されたレーザ光は、光学ピックアップ装
置の光学系に入射する。一方、出射端面とは反対側の裏
面端面から出射された半導体レーザ素子12Aのレーザ
光は、光強度が光検出器14によって検出される。光検
出器14は、検出した光強度を半導体レーザ素子12A
の駆動装置(図示せず)に出力制御信号として出力す
る。
ち分離溝18とは反対側の端面からレーザ光を光学ピッ
クアップ装置の光学系に向けて、直接、出射する。一
方、出射端面とは反対側の裏面側端面、つまり分離溝1
8側の端面から出射された半導体レーザ素子12Bのレ
ーザ光は、半導体レーザ素子12Bのレーザ光の波長よ
りバンドギャップ波長の長いレーザ共振器構造を有する
半導体レーザ素子12Aで吸収される。つまり、半導体
レーザ素子12Bの動作時には、半導体レーザ素子12
Aは、光検出器として機能し、半導体レーザ素子12B
のレーザ光の光強度が検出し、検出した光強度を半導体
レーザ素子12Bの駆動装置(図示せず)に出力制御信
号として出力する。
半導体レーザ装置10は、第2の半導体レーザ素子12
Bを第1の導体レーザ素子12Aの光導波路として機能
させ、第1の半導体レーザ素子12Aを第2の半導体レ
ーザ素子12Bの出力制御用の光検出器として機能さ
せ、光検出器14のみを第1の半導体レーザ素子12A
の出力制御用の専用の光検出器として設けている。これ
により、2波長半導体レーザ装置10は、従来の2波長
半導体レーザ装置のように、光検出器の光軸調節を行っ
たり、半導体レーザ素子のそれぞれに出力制御用の光検
出器を設けたりすることなく、2個の半導体レーザ素子
のレーザ光の光強度を出力制御信号として正確に測定す
ることができる。
導体レーザ装置10の作製方法を説明する。図2(a)
から(c)は、それぞれ、本実施形態例の2波長半導体
レーザ装置10を作製する際の工程毎の断面図である。
先ず、図2(a)に示すように、n側GaAs基板36
上全面に、n型GaAsバッファ層38、n型AlGa
Asクラッド層40、活性層42、p型AlGaAsク
ラッド層44、及びp型GaAsキャップ層46からな
る第1の半導体レーザ素子12Aの積層構造を形成す
る。
半導体レーザ素子12Aの形成領域上の積層構造上にS
iNX 膜等でマスク68を形成し、続いて露出した第2
の半導体レーザ素子12Bの形成領域のn側GaAsバ
ッファ層38上の第1の半導体レーザ素子12Aの積層
構造をエッチングして除去し、n型GaAsバッファ層
38を露出させる。次に、図2(c)に示すように、マ
スク68を使った選択成長法によって、露出したn型G
aAsバッファ層38上に、n型GaInPバッファ層
54、n型AlGaInPクラッド層56、活性層5
8、p型AlGaInPクラッド層60、及びp型Ga
Asキャップ層62からなる第2の半導体レーザ素子3
4の積層構造を形成する。この際、活性層58は、第1
の半導体レーザ素子32の活性層42と同じ高さになる
ようにする。
ップ層及びp型クラッド層の上部からなるリッジが一直
線上になるように、第1の半導体レーザ素子12A及び
第2の半導体レーザ素子12Bの積層構造をエッチング
してリッジを形成する。次に、埋め込み電流狭窄層でリ
ッジを埋め込み、更に、p側電極及びn側電極を形成し
て、第1の半導体レーザ素子12A及び第2の半導体レ
ーザ素子12Bの境界をエッチングして、分離溝18を
形成することにより、図1に示す2波長半導体レーザ装
置10を作製する。
第2の半導体レーザ素子の発光波長、化合物半導体層の
組成、その他寸法等は、本発明の理解を容易にするため
の例示であって、本発明はこれら例示に限定されるもの
ではない。
ザ光を発光する第1の半導体レーザ素子と、第1の発光
波長より短い波長の第2の発光波長のレーザ光を発光す
る第2の半導体レーザ素子と、第1の半導体レーザ素子
の出力制御用の光検出器とを備え、第1及び第2の半導
体レーザ素子をそれぞれのレーザストライプが一直線上
でかつ同じ高さになるように配置することにより、第2
の半導体レーザ素子を第1の半導体レーザ素子の光導波
路として、第1の半導体レーザ素子を第2の半導体レー
ザ素子の出力制御用の光検出器として機能させ、第1の
半導体レーザ素子のみに専用の光検出器を設けている。
これにより、従来の2波長半導体レーザ装置のように、
一方の半導体レーザ素子から他方の半導体レーザ素子に
切り換える度に光検出器の光軸調節を行ったり、半導体
レーザ素子のそれぞれに出力制御用の光検出器を設けた
りすることなく、2個の半導体レーザ素子のレーザ光の
光強度を出力制御信号として正確に測定することができ
る。
成を示す斜視図である。
例の2波長半導体レーザ装置10を作製する際の工程毎
の断面図である。
面図である。
クにマウントした状態の断面図である。
る。
……CDの記録・再生用の発光波長780nmのB第1
の半導体レーザ素子、12B……DVDの記録・再生用
の発光波長650nmの第2の半導体レーザ素子、14
……光検出器、16A、B……レーザストライプ、18
……分離溝、30……従来の2波長半導体レーザ装置、
32……CD用の発光波長780nmの第1の半導体レ
ーザ素子、34……DVD用の発光波長650nmの第
2の半導体レーザ素子、36……n型GaAs基板、3
7……分離溝、38……n型GaAsバッファ層、40
……n型AlGaAsクラッド層、42……活性層、4
4……p型AlGaAsクラッド層、46……p型Ga
Asキャップ層、48……埋め込み電流狭窄層、50…
…p側電極、52……n側電極、54……n型GaIn
Pバッファ層、56……n型AlGaInPクラッド
層、58……活性層、60……p型AlGaInPクラ
ッド層、62……p型GaAsキャップ層、64……埋
め込み電流狭窄層、66……p側電極、68……マス
ク、70……半導体ブロック、72、74……電極、7
6……PINダイオード。
Claims (3)
- 【請求項1】 第1の発光波長のレーザ光を発光する第
1の半導体レーザ素子と、第1の発光波長より短い波長
の第2の発光波長のレーザ光を発光する第2の半導体レ
ーザ素子と、第1の半導体レーザ素子の出力制御用の光
検出器とを備え、 第1の半導体レーザ素子及び第2の半導体レーザ素子
は、それぞれのレーザストライプが一直線上でかつ同じ
高さになる配置で、レーザストライプに直交する方向に
設けられた分離溝により相互に分離されて基板上に配列
され、 光検出器は、第1の半導体レーザ素子の分離溝と反対側
端面から出射されるレーザ光を受光するように配置さ
れ、 第2の半導体レーザ素子は第1の半導体レーザ素子の光
導波路として機能し、第1の半導体レーザ素子は第2の
半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機能す
るように構成され、 第1及び第2の半導体レーザ素子のいずれか一方が、選
択的に動作するようになっていることを特徴とする2波
長半導体レーザ装置。 - 【請求項2】 第1の半導体レーザ素子はAlGaAs
系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造を備え、第
2の半導体レーザ素子はAlGaInP系化合物半導体
層からなるレーザ共振器構造を備えていることを特徴と
する請求項1に記載の2波長半導体レーザ装置。 - 【請求項3】 第1の半導体レーザ素子がCD(コンパ
クトディスク)の記録・再生用の発光波長780nmの
半導体レーザ素子であり、第2の半導体レーザ素子がD
VD(デジタルビデオディスク)の記録・再生用の発光
波長650nmの半導体レーザ素子であることを特徴と
する請求項2に記載の2波長半導体レーザ装置。
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