JP2003115629A

JP2003115629A - 光半導体装置

Info

Publication number: JP2003115629A
Application number: JP2001306776A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Tsumori; 昌彦津守; Haruo Tanaka; 治夫田中; Tomohiro Yamazaki; 知洋山崎
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-18
Also published as: US20030063651A1; US6856637B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザからの後方光を経済的かつ効率
的に受光することによって、安定な光出力を実現する負
帰還ループを構成する。【解決手段】受光素子４の前端側面から入射した半導
体レーザ１の後方光３が、受光素子内を伝播し、前記前
端側面に対向する後端側面７で反射される際に、前記受
光素子４の受光面５に向かうように、前記後端側面７の
一部又は全部を傾斜させたことを特徴とする光半導体装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に光通信あるい
は光記録に適用され、半導体レーザの後方光をモニター
用の受光素子で受光する光半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術について、図１１を参照して
説明する。図１１は従来例による光半導体装置の概略説
明図である。図１１において、半導体レーザ８１は前方
と後方の２方向に光を出力する。通常は、前方光８２を
装置外部への光出力として、後方光８３をモニター用の
光出力として用いる。半導体レーザは温度、経時劣化に
より入力電流に対する光出力の割合が変化するため、後
方光をモニターして半導体レーザの光出力を制御する負
帰還ループを構成し、光半導体装置の光出力の安定化を
図っている。

【０００３】従来は、半導体レーザの後方光をモニター
するために、受光素子８４は半導体レーザからの出力光
の波長に対して透明に設計され、受光素子８４は半導体
レーザ８１と同一実装基板８６に搭載する構成であっ
た。

【０００４】しかし、例えば受光素子として使用するIn
GaAsでは屈折率が３．５６と大きいため、半導体レーザ
の後方光８３が受光素子８４の半導体レーザ８１に面す
る側面に入射しても、屈折後は受光素子内で半導体接合
面にほぼ平行に伝播することとなり、受光素子８４の空
乏層で吸収される割合が少なくなっていた。半導体レー
ザ８１からの後方光８３が前記側面に対向する面で反射
されても、半導体接合面にほぼ平行に伝播するため、や
はり受光素子８４の空乏層で吸収される割合は少ない。
また、前記側面から入射した前記半導体レーザ８１から
の後方光８３が半導体接合面８５に向かうように、半導
体レーザの後方光が入射する側面と受光素子の接合面の
なす角度が鋭角になるように、前記半導体レーザの後方
光が入射する側面を半導体接合面の方向に傾斜させる方
法も考えられるが、屈折を利用するため、大きな傾斜角
を必要とする。

【０００５】さらに、受光素子８４は空乏層を除いて、
半導体レーザからの出力光に対して透明となるため、光
半導体装置内の迷光８７が空乏層８５で吸収されると負
帰還ループに対する外乱となり、半導体レーザの光出力
を安定化する負帰還ループが正常に動作しなくなる怖れ
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、半導体
レーザの後方光を検出するモニター用受光素子におい
て、前記受光素子の側面を傾斜させて高い受光効率を有
する光半導体装置を提供することにある。また、半導体
レーザの後方光を検出するモニター用受光素子自体を傾
斜させて高い受光効率を有する光半導体装置を提供する
ことにある。また、半導体レーザの後方光を検出するモ
ニター用受光素子に反射膜を形成することにより高い受
光効率を有する光半導体装置を提供することにある。さ
らに、光半導体装置内の迷光がモニター用の受光素子で
受光されることを防止して、安定な負帰還ループを構成
できる光半導体装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、請求項１の発明に係る光半導体装置では、同一
実装基板上に半導体レーザと、半導体基板側を実装基板
側に配設した受光素子とを備え、該受光素子の半導体接
合面に略直交する方向の側面から入射した前記半導体レ
ーザからの出力光が、前記側面に対向する面で反射して
前記半導体接合面に向かうように、前記対向する面の一
部又は全部を傾斜させるものである。

【０００８】また、請求項２の発明に係る光半導体装置
では、同一実装基板上に半導体レーザと、半導体接合面
を実装基板側に配設した受光素子とを備え、該受光素子
の半導体接合面に略直交する方向の側面から入射した前
記半導体レーザからの出力光が、前記側面に対向する面
で反射して前記半導体接合面に向かうように、前記対向
する面の一部又は全部を傾斜させるものである。

【０００９】また、請求項３の発明に係る光半導体装置
では、上記請求項１又は請求項２の発明において、半導
体レーザからの出力光が前記対向する面で反射する際
に、前記半導体レーザからの出力光のビーム中心線によ
って形成される入射角が臨界角以上になるように、前記
対向する面を傾斜させるものである。

【００１０】また、請求項４の発明に係る光半導体装置
では、同一実装基板上に半導体レーザと受光素子とを備
え、該受光素子の半導体接合面に略直交する方向の側面
から入射した前記半導体レーザからの出力光が、前記半
導体接合面に向かうように、前記受光素子を傾斜させて
実装するものである。

【００１１】また、請求項５の発明に係る光半導体装置
では、同一実装基板上に半導体レーザと受光素子とを備
え、前記半導体レーザからの出力光が、前記受光素子の
半導体接合面に略直交する方向の側面から入射する受光
素子であって、該受光素子の前記側面を除く外表面の全
部又は一部に反射膜を形成するものである。

【００１２】なお、請求項１乃至５に係る発明の各構成
は、可能な限り組み合わせることができる。

【００１３】

【作用】以下、本発明の動作について説明する。請求項
１の発明において、モニター用の受光素子は半導体基板
側を実装基板側に配設して半導体レーザと同一実装基板
上に設置されるため、半導体レーザの後方光は前記受光
素子の半導体接合面に略直交する側面から受光素子内に
入射する。受光素子内は半導体レーザからの出力光の波
長に対して透明に設計され、また、例えば受光素子とし
て使用するInGaAsでは屈折率が３．５６と大きいため、
受光素子に入射した半導体レーザからの後方光は受光素
子内を半導体接合面にほぼ平行に伝播していき、前記側
面に対向する面で一部が反射される。該対向する面の全
部又は一部を半導体接合面と鋭角を成すように傾斜させ
ると、反射された後方光は半導体接合面に形成された空
乏層に向かい、空乏層で吸収されることになる。また、
前記対向する面の全部又は一部を半導体接合面と鈍角を
成すように傾斜させると、反射された後方光は受光素子
の半導体基板側の底面で反射されてやがては空乏層で吸
収されることになる。

【００１４】前記対向する面を傾斜させない場合は、前
記対向する面で反射した後方光は再度、半導体接合面に
ほぼ平行に伝播するため、やがて減衰し、空乏層で吸収
される割合が小さくなる。従って、前記対向する面を傾
斜させない場合に比較して、空乏層での吸収量を増大さ
せることができる。

【００１５】また、受光素子の半導体レーザからの後方
光が入射する側面を傾斜させて、屈折を利用して半導体
レーザからの後方光を受光素子の空乏層に向かわせるよ
りも、後方光が入射する側面に対向する面を傾斜させ
て、反射を利用して半導体レーザからの後方光を受光素
子の空乏層に向かわせる方が傾斜角を小さくできるた
め、受光素子の製造が容易である。以上述べたように、
請求項１の発明により、半導体レーザの後方光をモニタ
ー用の受光素子で効率的に検出することが可能となる。

【００１６】請求項２の発明において、モニター用の受
光素子は半導体接合面を実装基板側に配設して半導体レ
ーザと同一実装基板上に設置されているため、半導体レ
ーザの後方光は前記受光素子の半導体接合面に略直交す
る側面から受光素子内に入射する。受光素子内は半導体
レーザからの出力光の波長に対して透明に設計され、半
導体レーザからの後方光は受光素子内を半導体接合面に
ほぼ平行に伝播していき、前記側面に対向する面で一部
が反射される。該対向する面の全部又は一部を半導体接
合面と鋭角を成すように傾斜させると、反射された後方
光は半導体接合面に向かい、空乏層で吸収されることに
なる。また、前記対向する面の全部又は一部を半導体接
合面と鈍角を成すように傾斜させると、反射された後方
光は受光素子の半導体基板側の上面で反射されて、やが
ては空乏層で検出されることになる。

【００１７】前記対向する面を傾斜させない場合は、前
記対向する面で反射した後方光は再度、半導体接合面に
ほぼ平行に伝播するため、やがて減衰し、空乏層で吸収
される割合が小さくなる。従って、前記対向する面を傾
斜させない場合に比較して、空乏層での吸収量を増大さ
せることができる。以上述べたように、請求項２の発明
により、半導体レーザの後方光をモニター用の受光素子
で効率的に検出することが可能となる。

【００１８】請求項３の発明では、請求項１又は請求項
２の発明において、半導体レーザからの後方光が受光素
子の半導体接合面に略直交する方向の側面から入射し、
受光素子内を伝播後、前記対向する面で反射される際
に、半導体レーザからの後方光のビーム中心線によって
形成される入射角が臨界角以上になるように前記対向す
る面を傾斜させる。入射角を臨界角以上に設定すると、
前記対向する面での反射は全反射となり、反射による半
導体レーザの後方光の減衰を防止することができる。

【００１９】受光素子の前記対向する面を受光素子の半
導体接合面に略直角にしたものでは、このような全反射
を利用することができない。従って、請求項３の発明に
より、半導体レーザの後方光をモニター用の受光素子で
効率的に検出することが可能となる。

【００２０】請求項４の発明において、モニター用の受
光素子は傾斜させて実装されている。このため、受光素
子の半導体接合面に略直交する方向の側面から入射した
半導体レーザからの後方光は、前記半導体接合面に向か
って受光素子内を伝播していく。空乏層で吸収された半
導体レーザの後方光は電流に変換される。従って、モニ
ター用の受光素子を傾斜させないで実装した場合に比較
して、空乏層での吸収量を増大させることができる。

【００２１】また、半導体レーザからの後方光が入射す
る受光素子の側面を傾斜させて、屈折を利用して半導体
レーザからの後方光を受光素子の半導体接合面に向かわ
せる方法もある。しかし、受光素子自体を傾斜させて、
半導体レーザからの後方光を受光素子の半導体接合面に
向かわせる請求項４の発明においては、受光素子の前記
入射する側面を加工する必要がないため、受光素子の製
造が容易である。以上述べたように、請求項４の発明に
より、半導体レーザの後方光をモニター用の受光素子で
効率的に検出することが可能となる。

【００２２】請求項５の発明において、モニター用の受
光素子は半導体レーザと同一基板上に設置されているた
め、半導体レーザの後方光は前記受光素子の半導体接合
面に略直交する方向の側面から受光素子内に入射する。
受光素子内は半導体レーザからの出力光の波長に対して
透明に設計されるため、半導体レーザの後方光は受光素
子内を伝播していき、前記側面に対向する面で反射され
る。該対向する面を反射膜で被覆すると、半導体レーザ
からの後方光はほとんどが反射されることになる。反射
された半導体レーザからの後方光は受光素子の空乏層で
吸収される。反射された半導体レーザからの後方光が直
ちに空乏層で吸収されない場合であっても、前記対向す
る面のみならず他の面も反射膜で被覆すると、反射膜で
被覆された面を多重反射して、やがては受光素子の空乏
層で吸収されることになる。前記対向する面のみならず
受光素子の外表面の全部又は一部を反射膜で被覆する
と、この効果は一層大きなものとなる。従って、受光素
子の外表面の全部又は一部を反射膜で被覆しない場合に
比較して、受光素子での検出量を増大させることができ
る。

【００２３】さらに、請求項５の発明において、半導体
レーザからの出力光が入射する側面を除く受光素子の外
表面の全部又は一部が反射膜で被覆される。光半導体装
置内の迷光が受光素子の空乏層で検出されると、負帰還
ループに対する外乱となり、半導体レーザ出力を安定化
する負帰還ループが正常に動作しなくなる怖れがあっ
た。請求項５の発明では、半導体レーザからの出力光が
入射する側面を除く受光素子の外表面の全部又は一部が
反射膜で被覆されるため、光半導体装置内の迷光が受光
素子に入射することを防止できる。従って、受光素子の
外表面を反射膜で被覆しない場合に比較して、半導体レ
ーザの光出力を制御する負帰還ループを安定に構成する
ことができる。

【００２４】以上述べたように、請求項５の発明によ
り、半導体レーザの後方光をモニター用の受光素子で効
率的に検出することが可能となる。また、光半導体装置
内の迷光が受光素子に入射することを防止することが可
能となる。

【００２５】請求項５の発明を請求項１乃至４の発明に
適用すると、半導体レーザからの出力光が入射する側面
を除く受光素子の外表面の全部又は一部が、反射膜で被
覆されているため、前記受光素子の前記側面から入射し
た半導体レーザからの後方光が、反射膜で被覆された面
で反射される際に、ほとんどが反射されることになる。
反射された半導体レーザの後方光は受光素子の空乏層で
吸収されることなる。従って、外面を反射膜で被覆しな
い場合に比較して、受光素子での検出量を増大させるこ
とができる。

【００２６】以上述べたように、請求項５の発明を請求
項１乃至４の発明に適用することにより、半導体レーザ
の後方光をモニター用の受光素子で効率的に受光するこ
とが可能となる。また、光半導体装置内の迷光が受光素
子に入射することを防止することが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
いて説明する。図１(a)乃至(b)は請求項１に係る発明の
実施例を示す。本実施例の特徴は、半導体レーザと同一
実装基板上に設置されたモニター用の受光素子におい
て、受光効率の向上を図る構造にある。以下、図面に基
づいて詳細に説明する。

【００２８】図１(a)に示すように、実装基板６に半導
体レーザ１と前記実装基板６に半導体基板側４aを実装
基板側に配設した受光素子４が搭載されている。半導体
レーザ１からの後方光３は、受光素子４の前記半導体レ
ーザ１に面する側面から入射する。受光素子の材料を選
定すれば、受光素子を半導体レーザの出力光に対して透
明にすることができる。受光素子として使用するInGaAs
の屈折率は３．５６と空気の屈折率に比較して大きいた
め、前記側面が受光素子の半導体接合面に略直角の場合
は、前記側面から入射した後方光３はほぼ受光素子の半
導体接合面に平行に受光素子内を伝播し、入射した側面
に対向する面７で反射される。該対向する面７と受光素
子４の半導体接合面のなす角度が鋭角となるように傾斜
されているため、反射された後方光は受光素子４の半導
体接合面５に向かい、空乏層で吸収された後電流に変換
される。

【００２９】従って、受光素子の前記対向する面が傾斜
されていない場合は、半導体レーザの後方光は両側面の
間を多重反射することになるため、側面での反射率、受
光素子の透明度を考慮すると、前記対向する面７を傾斜
させて反射させる方が効率良く半導体レーザからの後方
光を受光することができる。

【００３０】図１(b)は、受光素子の前記対向する面と
受光素子の半導体接合面のなす角度が鈍角となるように
傾斜されている例である。図１(b)に示すように、実装
基板６に半導体レーザ１と半導体基板側４aを前記実装
基板側に配設した受光素子４が搭載されている。半導体
レーザ１からの後方光３は受光素子４の半導体レーザに
面する側面から入射する。入射した後方光３はほぼ半導
体接合面に平行に受光素子内を伝播し、入射した前記側
面に対向する面８で反射される。該対向する面８と受光
素子４の半導体接合面のなす角度が鈍角となるように傾
斜されているため、反射された後方光は受光素子４の半
導体基板側４aの底面で再度反射された後、半導体接合
面５に向かい、空乏層で吸収され電流に変換される。

【００３１】従って、前記対向する面が傾斜されていな
い場合は、半導体レーザの後方光は両側面の間を多重反
射することになるため、側面での反射率、受光素子の透
明度を考慮すると、前記対向する面を傾斜させて反射さ
せる方が効率良く半導体レーザからの後方光を受光する
ことができる。

【００３２】以上述べたように、請求項１に係る発明で
は受光素子４の側面での反射を利用して半導体レーザか
らの後方光をモニター用の受光素子で効率良く受光する
ことができる。

【００３３】図２(a)乃至(b)は請求項２に係る発明の実
施例を示す。本実施例の特徴は、半導体レーザと同一実
装基板上に設置されたモニター用の受光素子において、
受光効率の向上を図る構造にある。以下、図面に基づい
て詳細に説明する。

【００３４】図２(a)に示すように、実装基板６に搭載
された半導体レーザ１からの後方光３は、半導体接合面
１０を前記実装基板側に配設された受光素子９の側面に
入射する。図１(a)と同様に、該前端側面から入射した
後方光３はほぼ半導体接合面１０に平行に受光素子内を
伝播し、入射した前記側面に対向する面１１で反射され
る。該対向する面１１と半導体接合面１０なす角度が鋭
角となるように傾斜されているため、反射された後方光
は受光素子９の半導体接合面１０に向かい、空乏層で吸
収され電流に変換される。

【００３５】従って、前記対向する面が傾斜されていな
い場合は、半導体レーザの後方光は両側面の間を多重反
射することになるため、側面での反射率、受光素子の透
明度を考慮すると、後端側面を傾斜させて反射させる方
が効率良く半導体レーザからの後方光を受光することが
できる。

【００３６】図２(b)は半導体レーザからの後方光が入
射する側面に対向する受光素子の面と受光素子の半導体
接合面のなす角度が鈍角になるように傾斜されている例
である。図２(b)に示すように、実装基板６に搭載され
た半導体レーザ１からの後方光３は、前記実装基板６に
半導体接合面を実装基板側に配設して搭載された受光素
子９の側面に入射する。図１(b)と同様に、該側面から
入射した後方光３はほぼ半導体接合面１０に平行に受光
素子内を伝播し、前記側面に対向する面１２で反射され
る。該対向する面１２と受光素子９の半導体接合面１０
のなす角度が鈍角となるように傾斜されているため、反
射された後方光は受光素子９の半導体基板側９aの上面
で再度反射された後、半導体接合面１０に向かい、空乏
層で吸収され電流に変換される。

【００３７】従って、前記対向する面が傾斜されていな
い場合は、半導体レーザからの後方光は両側面の間を多
重反射することになるため、側面での反射率、受光素子
の透明度を考慮すると、後端側面を傾斜させて反射させ
る方が効率良く半導体レーザからの後方光を受光するこ
とができる。

【００３８】以上述べたように、請求項２に係る発明で
は受光素子の側面での反射を利用して半導体レーザから
の後方光をモニター用の受光素子で効率良く受光するこ
とができる。

【００３９】なお、図１(a)乃至(b)における受光素子４
又は図２(a)乃至(b)における受光素子９の傾斜した面
は、半導体結晶のへき開を利用したり、受光素子を異方
性エッチングしたり、受光素子を斜めにダイシングする
ことにより得られる。

【００４０】図３(a)乃至(b)は請求項３に係る発明の実
施例である。本実施例の特徴はモニター用受光素子内で
全反射を利用することにより、光半導体装置内のモニタ
ー用受光素子が効率良く半導体レーザからの後方光を受
光できる構造にある。以下、図面に基づいて詳細に説明
する。

【００４１】図３(a)に示すように、請求項１に係る発
明において実装基板６に搭載された半導体レーザ１から
の後方光３は、半導体接合面５に対面する側を前記実装
基板側に配設して搭載された受光素子４の側面に入射す
る。受光素子の材料を選定すれば、受光素子を半導体レ
ーザの出力光に対して透明にすることができる。受光素
子として使用するInGaAsの屈折率は３．５６と空気の屈
折率に比較して大きいため、前記側面が受光素子の半導
体接合面に略直角の場合は、該側面から入射した後方光
３はほぼ受光素子の半導体接合面５に平行に受光素子内
を伝播し、前記側面に対向する面１３で反射される。該
対向する面１３と受光素子４の半導体接合面５のなす角
度が鋭角となるように傾斜されているため、反射された
後方光は受光素子４の半導体接合面５に向かい、空乏層
で吸収され電流に変換される。

【００４２】ここで、半導体レーザからの後方光のビー
ム中心線によって形成される前記対向する面１３での入
射角が臨界角以上になるように、前記対向する面１３を
傾斜させると、半導体レーザからの後方光３が前記対向
する面１３で反射される際に全反射となる。

【００４３】従って、受光素子側面で全反射の得られる
本発明は、全反射でない場合に比較して効率良く半導体
レーザからの後方光を受光することができる。

【００４４】図３(b)は半導体レーザからの後方光が入
射する側面に対向する受光素子の面と受光素子の半導体
接合面のなす角度が鈍角になるように傾斜されている例
である。図３(b)に示すように、請求項２に係る発明に
おいて実装基板６に搭載された半導体レーザ１からの後
方光３は、半導体接合面を前記実装基板側に配設して搭
載された受光素子９の側面に入射する。該側面から入射
した後方光３はほぼ半導体接合面１０に平行に受光素子
内を伝播し、前記側面に対向する面１４で反射される。
該対向する面１４と受光素子９の接合面１０となす角度
が鈍角となるように傾斜されているため、反射された後
方光は半導体基板側９aの上面に向かい、反対面で反射
された後、やがて空乏層で吸収され電流に変換される。

【００４５】ここで、半導体レーザからの後方光のビー
ム中心線によって形成される前記対向する面１４での入
射角が臨界角以上になるように、前記対向する面１４を
傾斜させると、半導体レーザからの後方光３が前記対向
する面で反射される際に全反射となる。

【００４６】従って、受光素子側面で全反射の得られる
本発明は、全反射でない場合に比較して効率良く半導体
レーザからの後方光を受光することができる。

【００４７】以上述べたように、請求項３に係る発明で
は受光素子の側面での全反射を利用して半導体レーザか
らの後方光をモニター用の受光素子で効率良く受光する
ことができる。

【００４８】図４(a)乃至(b)は請求項４に係る発明の実
施例である。本実施例の特徴はモニター用の受光素子自
体を傾斜させて実装基板に搭載することにより、光半導
体装置内のモニター用受光素子が効率良く半導体レーザ
からの後方光を受光できる構造にある。以下、図面に基
づいて詳細に説明する。

【００４９】図４(a)に示すように、実装基板１５は上
面が凸になるように、水平面と傾斜面を有し、該実装基
板１５の水平面に半導体レーザ１が、傾斜面に半導体基
板側２１aを実装基板側に配設した受光素子２１がそれ
ぞれ搭載される。半導体レーザ１からの後方光３は、前
記受光素子２１の前記半導体レーザ１に面する側面から
入射する。受光素子の材料を選定すれば、受光素子を半
導体レーザの出力光に対して透明にすることができる。
受光素子２１は実装基板１５の傾斜面に搭載されている
ため、受光素子２１に入射した後方光３は受光素子２１
の半導体接合面２２に向かうことになる。半導体接合面
近傍の空乏層で吸収された後方光は電流に変換される。

【００５０】従って、受光素子が半導体レーザに対して
傾斜されて実装基板に搭載されている場合は、半導体レ
ーザの後方光は半導体接合面に直接向かうことになるた
め、受光素子を傾斜させないで搭載する場合に比較して
効率良く半導体レーザからの後方光を受光することがで
きる。

【００５１】図４(b)は実装基板１６の上面を凹にした
例である。図４(b)に示すように、実装基板１６は上面
が凹になるように、水平面と傾斜面を有し、該実装基板
の水平面に半導体レーザ１が、傾斜面に半導体接合面２
５を実装基板側に配設した受光素子２４がそれぞれ搭載
される。半導体レーザ１からの後方光３は、前記受光素
子２４の半導体レーザに面する側面に入射する。前記受
光素子２４は実装基板の傾斜面に搭載されているため、
前記受光素子２４に入射した後方光３は半導体接合面２
５に向かうことになる。半導体接合面近傍の空乏層で吸
収された後方光は電流に変換される。

【００５２】従って、受光素子が半導体レーザの出力面
に対して傾斜されて実装基板に搭載されている場合は、
半導体レーザの後方光は半導体接合面に直接向かうこと
になるため、受光素子を傾斜させないで搭載する場合に
比較して効率良く半導体レーザからの後方光を受光する
ことができる。

【００５３】図５は請求項４に係る発明の他の実施例で
ある。実装基板１７は上面が凸になるように、水平面と
傾斜面を有し、さらに、傾斜面は水平面に対して段差を
設けられている。該実装基板１７の水平面に半導体レー
ザ１が、傾斜面に半導体基板側２１aを実装基板側に配
設した受光素子２１が搭載される。受光素子２１は段差
のある傾斜面に搭載されているため、半導体レーザ１か
らの後方光３は、前記受光素子２１の比較的上部の側面
に入射する。半導体レーザ１の出力口が実装基板から低
い位置に構成されている場合、受光素子２１が厚い場
合、受光素子２１の半導体接合面２２が実装基板面から
高い位置に構成されている場合等には、前記段差を設け
ることによって後方光３は受光素子２１の半導体接合面
２２に直接向かうことになる。半導体接合面近傍の空乏
層で吸収された後方光は電流に変換される。

【００５４】従って、受光素子が半導体レーザに対して
段差のある傾斜面に搭載されている場合は、半導体レー
ザの後方光は効率的に受光されることになるため、受光
素子を傾斜させて搭載する効果を一層高めることにな
る。

【００５５】図６(a)乃至(b)は請求項５に係る発明の実
施例である。本実施例の特徴はモニター用の受光素子の
側面を反射膜で被覆することにより、光半導体装置内の
モニター用受光素子が効率良く半導体レーザからの後方
光を受光できる構造にある。以下、図面に基づいて詳細
に説明する。

【００５６】図６(a)に示すように、実装基板６に搭載
された半導体レーザ１からの後方光３は、前記実装基板
６に半導体基板側２１aを実装基板側に配設して搭載さ
れた受光素子２１の側面に入射する。受光素子の材料を
選定すれば、受光素子を半導体レーザの出力光に対して
透明にすることができる。受光素子として使用するInGa
Asでは屈折率が３．５６と空気の屈折率に比較して大き
いため、前記側面が半導体接合面２２に略直角の場合
は、前記側面から入射した後方光３はほぼ半導体接合面
に平行に受光素子内を伝播し、前記側面に対向する面２
３で反射される。該対向する面２３は反射膜で被覆され
ているため、後方光３のほぼ全てが反射され、反射され
た後方光は受光素子２１の空乏層で吸収されるか、反対
側の側面との間で反射を繰り返した後に受光素子２１の
空乏層で検出され電流に変換される。

【００５７】従って、受光素子の側面が反射膜で被覆さ
れている場合は、半導体レーザの後方光は前記側面でほ
ぼ反射されることになるため、該側面を反射膜で被覆し
ない場合に比較して効率良く半導体レーザからの後方光
を受光することができる。

【００５８】図６(b)は受光素子２４の半導体接合面が
実装基板側に配設して搭載された場合を示す。図６(a)
の場合と同様に、受光素子２４の側面から入射した後方
光３はほぼ半導体接合面に平行に受光素子内を伝播し、
前記側面に対向する面２６で反射される。該対向する側
面２６は反射膜で被覆されているため、後方光３のほぼ
全てが反射され、反射された後方光は受光素子２４の空
乏層で吸収されるか、対向する側面との間で反射を繰り
返した後に受光素子２４の空乏層で吸収され電流に変換
される。

【００５９】従って、受光素子の側面が反射膜で被覆さ
れている場合は、半導体レーザの後方光は前記側面でほ
ぼ全てが反射されることになるため、該側面を反射膜で
被覆しない場合に比較して効率良く半導体レーザからの
後方光を受光することができる。

【００６０】以上述べたように、請求項５に係る発明で
は受光素子の側面からの反射を利用して半導体レーザか
らの後方光をモニター用の受光素子で効率良く受光する
ことができる。

【００６１】図７(a)乃至(b)は請求項５に係る発明を請
求項１又は請求項２の発明に適用した場合の実施例であ
る。本実施例の特徴はモニター用受光素子の後端側面を
反射膜で被覆することにより、光半導体装置内のモニタ
ー用受光素子が効率良く半導体レーザからの後方光を受
光できる構造にある。以下、図面に基づいて詳細に説明
する。

【００６２】図７(a)は請求項１に係る発明において、
受光素子の側面を反射膜で被覆したものである。図１
(a)の実施例において、半導体レーザからの後方光に対
する入射角が臨界角以上になるように、受光素子４の面
７を傾斜できない場合に有効である。

【００６３】図７(a)に示すように、請求項１に係る発
明において実装基板６に搭載された半導体レーザ１から
の後方光３は、半導体基板側４aを実装基板側に配設し
て搭載された受光素子４の側面に入射する。受光素子の
材料を選定すれば、受光素子を半導体レーザの出力光に
対して透明にすることができる。受光素子として使用す
るInGaAsでは屈折率が３．５６と空気の屈折率に比較し
て大きいため、前記側面が半導体接合面に略直角の場合
は、該側面から入射した後方光３はほぼ半導体接合面に
平行に受光素子内を伝播し、前記側面に対向する面３１
で反射される。該対向する面３１と受光素子４の半導体
接合面のなす角度は鋭角となるように傾斜されているた
め、反射された後方光は受光素子４の半導体接合面５に
向かい、空乏層で吸収された後電流に変換される。

【００６４】ここで、受光素子４の前記対向する面３１
を反射膜で被覆すると、半導体レーザからの後方光３は
前記対向する面３１でほぼ全てが反射される。

【００６５】従って、受光素子の側面が反射膜で被覆さ
れている場合は、半導体レーザの後方光は前記側面でほ
ぼ全てが反射されることになるため、該側面を反射膜で
被覆しない場合に比較して効率良く半導体レーザからの
後方光を受光することができる。

【００６６】図７(b)は請求項２に係る発明において、
受光素子の側面を反射膜で被覆したものである。図１
(b)において、半導体レーザからの後方光に対する入射
角が臨界角以上になるように、受光素子４の側面８を傾
斜できない場合に有効である。

【００６７】図７(b)に示すように、請求項２に係る発
明において実装基板６に搭載された半導体レーザ１から
の後方光３は、半導体接合面１０を実装基板側に配設し
て搭載された受光素子９の側面に入射する。該側面から
入射した後方光３はほぼ半導体接合面に平行に受光素子
内を伝播し、前記側面に対向する面３２で反射される。
該対向する面３２は半導体接合面１０のなす角度が鋭角
となるように傾斜されているため、反射された後方光は
半導体接合面１０に向かい、空乏層で吸収された後電流
に変換される。

【００６８】ここで、受光素子９の前記対向する面３２
を反射膜で被覆すると、半導体レーザからの後方光３は
前記対向する面３２でほぼ全てが反射される。

【００６９】従って、受光素子の側面が反射膜で被覆さ
れている場合は、半導体レーザの後方光は当該側面でほ
ぼ全てが反射されることになるため、前記側面を反射膜
で被覆しない場合に比較して効率良く半導体レーザから
の後方光を受光することができる。

【００７０】図８(a)乃至(b)は請求項５に係る発明を請
求項４の発明に適用した場合の実施例であって、請求項
４に係る発明において、受光素子の対向する面を反射膜
で被覆したものである。図８(a)に示すように、請求項
４に係る発明において実装基板１５に搭載された半導体
レーザ１からの後方光３は、半導体基板側２１aを実装
基板側に配設して搭載された受光素子２１の側面に入射
する。該側面から入射した後方光３は受光素子内を伝播
し、一部は受光素子２１の半導体接合面２２に向かい、
他は前記側面に対向する面３３に向かう。受光素子２１
の前記対向する面３３を反射膜で被覆すると、前記対向
する面３３に向かった半導体レーザからの後方光３はで
ほぼ全てが反射される。やがては、受光素子２１の空乏
層で吸収されることになる。

【００７１】従って、受光素子の側面が反射膜で被覆さ
れている場合は、半導体レーザの後方光は前記側面でほ
ぼ全てが反射されることになるため、該側面を反射膜で
被覆しない場合に比較して効率良く半導体レーザからの
後方光を受光することができる。

【００７２】図８(b)でも同様の効果が得られる。図８
(b)に示すように、請求項４に係る発明において実装基
板１６に搭載された半導体レーザ１からの後方光３は、
半導体接合面２５を実装基板側に配設して搭載された受
光素子２４の側面に入射する。該側面から入射した後方
光３はほぼ半導体接合面２５に平行に受光素子内を伝播
し、一部は受光素子２４の半導体接合面２５に向かい、
他は前記側面に対向する面３４に向かう。受光素子２４
の前記対向する面３４を反射膜で被覆すると、前記対向
する面３４に向かった半導体レーザからの後方光３はほ
ぼ全てが反射される。やがては、受光素子２４の空乏層
で吸収される。

【００７３】従って、受光素子の側面が反射膜で被覆さ
れている場合は、半導体レーザの後方光は前記側面でほ
ぼ全てが反射されることになるため、該側面を反射膜で
被覆しない場合に比較して効率良く半導体レーザからの
後方光を受光することができる。

【００７４】以上述べたように、請求項５に係る発明で
は受光素子で側面からの反射を利用して半導体レーザか
らの後方光をモニター用の受光素子で効率良く受光する
ことができる。

【００７５】図９(a)乃至(b)は受光素子を反射膜で被覆
する方法を示したものである。図９(a)のように、受光
素子の面を反射膜で被覆するには、受光素子の外表面に
金属を蒸着、スパッタリングあるいはイオンプレーティ
ングすることにより得られる。金属としては、Al、Al₂O
_３、Au、Ag等が適用できる。また、SiO₂でも同様の効果
が得られる。さらに、誘電体多層膜によっても反射膜を
形成することができる。図９(b)のように、接着剤に銀
を添加した銀ペーストを受光素子の面に付着させること
によっても、受光素子の外表面に反射膜を形成すること
ができる。

【００７６】図１０(a)乃至(b)は、請求項５に係る発明
の他の実施例である。図１０(a)及び(b)において、受光
素子２１又は受光素子２４の実装基板側と反対の外表面
３３、３４を反射膜で被覆することによって、光半導体
装置内の迷光８７が受光素子２１又は２４に入射するこ
とを防止することもできる。迷光が受光素子に入射する
ことを防止するためには、受光素子の実装基板側と反対
の外表面ばかりでなく、前記半導体レーザ１からの後方
光３が入射する側面を除く外表面の全部又は一部を反射
膜で被覆することによって、一層高い効果が得られる。
従って、請求項５に係る発明により、受光素子の外表面
を反射膜で被覆しない場合に比較して、光半導体装置内
の迷光がモニター用の受光素子に入力することを防止し
て安定な負帰還ループを構成できる。

【００７７】本発明に適用する受光素子の構造略図を図
１２(a)乃至(b)に示す。図１２(a)はＰＩＮフォトダイ
オードの例である。p⁺層とi層、i層とn⁺層（半導体基
板）の間の面が半導体接合面となる。p⁺層をマイナス
に、n⁺層をプラスに印加すると、i層に光を吸収する空
乏層が形成される。図１２(b)はＰＮ接合フォトダイオ
ードの例である。p⁺層とn⁺層（半導体基板）の間の面が
半導体接合面となる。p⁺層をマイナスに、n⁺層をプラス
に印加すると、p⁺層とn⁺層の接合面近傍に光を吸収する
空乏層が形成される。いずれの場合も、n⁺層は200μmの
厚さに対して、p⁺層やi層は数μmの厚さで製造される。

【００７８】

【発明の効果】本発明の具体的な請求項に対応した発明
の効果は前述した通りである。上記の説明から判るよう
に、本発明は、光半導体装置において半導体レーザの後
方光を検出するモニター用受光素子での受光効率を向上
させることができる。

【００７９】また、光半導体装置内の迷光がモニター用
の受光素子に入射することを防止して半導体レーザ出力
の安定な負帰還ループを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光半導体装置の概略説
明図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す光半導体装置の概略
説明図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す光半導体装置
の概略説明図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例を示す光半導体装置
の概略説明図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例を示す光半導体装置
の概略説明図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例を示す光半導体装置
の概略説明図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例を示す光半導体装置
の概略説明図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す光半導体装置の概略
説明図である。

【図９】本発明を実施するための一手段を示す概略説明
図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施例を示す光半導体装
置の概略説明図である。

【図１１】従来例を示す概略説明図である。

【図１２】本発明に適用する受光素子の構造略図であ
る。

【符号の説明】

１８１半導体レーザ２８２半導体レーザからの前方光３８３半導体レーザからの後方光４９２１２４８４受光素子４a ９a 受光素子の半導体基板５１０２２２５８５受光素子の半導体接合面６８６実装基板７、８、１１、１２、１３、１４受光素子
の側面８７光半導体装置内の迷光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山崎知洋京都府京都市右京区西院溝崎町21番地ローム株式会社内Ｆターム(参考） 5F073 AB15 BA02 BA06 FA05 GA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一実装基板上に半導体レーザと、半導
体基板側を実装基板側に配設した受光素子とを備え、該
受光素子の半導体接合面に略直交する方向の側面から入
射した前記半導体レーザからの出力光が、前記側面に対
向する面で反射して前記半導体接合面に向かうように、
前記対向する面の一部又は全部を傾斜させることを特徴
とする光半導体装置。
【請求項２】同一実装基板上に半導体レーザと、半導
体接合面を実装基板側に配設した受光素子とを備え、該
受光素子の半導体接合面に略直交する方向の側面から入
射した前記半導体レーザからの出力光が、前記側面に対
向する面で反射して前記半導体接合面に向かうように、
前記対向する面の一部又は全部を傾斜させることを特徴
とする光半導体装置。
【請求項３】請求項１又は２において、半導体レーザ
からの出力光が前記対向する面で反射する際に、前記半
導体レーザからの出力光のビーム中心線によって形成さ
れる入射角が臨界角以上になるように、前記対向する面
を傾斜させることを特徴とする光半導体装置。
【請求項４】同一実装基板上に半導体レーザと受光素
子とを備え、該受光素子の半導体接合面に略直交する方
向の側面から入射した前記半導体レーザからの出力光
が、前記半導体接合面に向かうように、前記受光素子を
傾斜させて実装することを特徴とする光半導体装置。
【請求項５】同一実装基板上に半導体レーザと受光素
子とを備え、前記半導体レーザからの出力光が、前記受
光素子の半導体接合面に略直交する方向の側面から入射
する受光素子であって、該受光素子の前記側面を除く外
表面の全部又は一部に反射膜を形成することを特徴とす
る光半導体装置。