JP2003198032A - 光素子、光素子モジュール及び光素子用キャリア - Google Patents

光素子、光素子モジュール及び光素子用キャリア

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JP2003198032A
JP2003198032A JP2001396513A JP2001396513A JP2003198032A JP 2003198032 A JP2003198032 A JP 2003198032A JP 2001396513 A JP2001396513 A JP 2001396513A JP 2001396513 A JP2001396513 A JP 2001396513A JP 2003198032 A JP2003198032 A JP 2003198032A
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light
laser
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optical element
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Minoru Kono
実 河野
Kiyohide Sakai
清秀 酒井
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光素子のダイボンディング及びワイヤボン
ディングの容易性を確保しながら、十分なレーザー光の
モニタ電流の値を確保することを達成する光素子を提供
する。 【解決手段】 光素子１０はレーザー光を発する半導体
レーザー１と、半導体レーザーからのレーザー光を受け
る受光面４８を有する受光素子６とを備える。受光素子
６は受光面４８の法線１５がレーザー光の出射方向と６
０度以上９０度未満の角度で交わるよう半導体レーザー
１に対し相対的に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光を発光
する半導体レーザー及びこのレーザー光をモニタして半
導体レーザーの出力を制御する半導体受光素子の組み合
わせからなる光素子に関する。さらに本発明は、光素子
を有した光素子モジュール、及び光素子を搭載するため
の光素子用キャリアに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３２に関連技術に係る光素子モジュー
ル１００の例を示す。この光素子モジュール１００にお
いて、パッケージ１１０内に支持母体であるブロック１
０７が搭載され、ブロック１０７上にヒートシンク１０
２を介してレーザー光を発光する半導体レーザー１０１
が搭載されている。また、ブロック１０７上には支持ブ
ロック１０６を介してレーザー光の出力を制御するため
のモニタ用受光素子１０５が搭載されている。ヒートシ
ンク１０２と半導体レーザー１０１間は電気的結合を確
保するために、ワイヤ１０８により結線されている。ま
た、支持ブロック１０６とモニタ用受光素子１０５間も
ワイヤ１０９により結線されている。半導体レーザー１
０１は前方出射光Ａ及び後方出射光Ｂを出射する。前方
出射光Ａはパッケージ１１０に固定されたレンズ部品１
１１により集光され、外部のファイバ等に入射する。
【０００３】尚、半導体レーザー１０１とモニタ用受光
素子１０５を拡大した斜視図及び側面図を図３３（ａ）
及び図３３（ｂ）に示す。
【０００４】次に、図３４（ａ）から図３４（ｈ）に、
この光素子モジュールの製造工程を示す。図３４（ａ）
から図３４（ｃ）に示すように、モニタ用受光素子１０
５を支持ブロック１０６上に半田などにより固定した
後、受光素子１０５と支持ブロック１０６間をワイヤ１
０９で結線する。図３４（ｄ）に示す様に、受光素子１
０５が実装されたブロック１０６の向きを変えた後、図
３４（ｈ）に示すように支持ブロック１０６をブロック
１０７上に半田により固定する。一方、図３４（ｅ）か
ら図３４（ｇ）に示すように、半導体レーザー１０１を
ヒートシンク１０２上に半田などにより固定した後、半
導体レーザー１０１とヒートシンク１０２をワイヤ１０
８で結線する。そして、図３４（ｈ）に示すようにヒー
トシンク１０２をブロック１０７上に半田により固定す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図３４（ｄ）
に示すように、受光素子１０５が実装された支持ブロッ
ク１０６の向きを変え、半導体レーザー１０１の端面に
対向するようにしているのは、半導体レーザー１０１の
後方出射光Ｂを効率よく受光するためである。言い換え
れば、ブロック１０６の向きを変えなければ、後方出射
光Ｂを効率よく受光できないという問題点があった。
【０００６】一方、モニタ用受光素子１０５の支持ブロ
ック１０６へのダイボンディング（受光素子１０５の支
持ブロック１０６への取り付け）及びワイヤボンディン
グは図３４（ａ）から図３４（ｃ）に示すように平面上
で行う必要がある。従って、光素子モジュールの製造工
程においては、平面内での受光素子１０５のダイボンデ
ィング及びワイヤボンディングの後、支持ブロック１０
６を９０度回転させ、更に半導体レーザー１０１の後方
出射光Ｂを受光するための位置合わせを行いながら支持
ブロック１０６をブロック１０７上に固定するという工
程を経なければならない。結果的に、この製造工程は作
業効率が悪いという問題点を有していた。
【０００７】この問題点を解決するため、図３５（ａ）
及び図３５（ｂ）に示したような、半導体レーザー１０
１及びモニタ用受光素子１０５の両方を単一のヒートシ
ンク１１４の表面上に実装する方法が提案されている。
本構成では、半導体レーザー１０１の後方出射光Ｂを受
光素子１０５の受光層１２２で受光し、電流に変換す
る。しかしこの構成では、受光層１２２に対して後方出
射光Ｂがほぼ平行に照射するため、受光層１２２が受講
できる受光量が少なく、結果として変換後の電流値が非
常に小さくなり、半導体レーザー１０１の出力を制御す
るためのモニタ電流が得られないという問題点を有して
いた。
【０００８】本発明は、前記の点に鑑み、受光素子のダ
イボンディング及びワイヤボンディングの容易性を確保
しながら、十分なレーザー光のモニタ電流の値を確保す
ることを達成し得る光素子を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
素子は、レーザー光を発する半導体レーザーと、半導体
レーザーからのレーザー光を受ける受光面を有する受光
素子とを備え、受光素子が、その受光面の法線がレーザ
ー光の出射方向と６０度以上９０度未満の角度で交わる
よう半導体レーザーに対し相対的に配置されている。
【００１０】請求項２の発明に係る光素子は、請求項１
の発明に係る光素子において、受光素子の受光面上に形
成され、√（Ｎａ×Ｎｂ）より小さい屈折率Ｎ及び０．
２５以上０．４５以下の規格化膜厚ｘを有する単一最外
層を更に有する。ここで、規格化膜厚ｘは、ｘ＝（Ｎ×
ｄ）／λで表され、Ｎａは受光面の屈折率、Ｎｂはレー
ザー光が伝搬する空間の屈折率、λはレーザー光の波
長、ｄは単一最外層の厚さである。
【００１１】請求項３の発明に係る光素子は、請求項２
の発明に係る光素子において、単一最外層がＳｉＯ２か
ら形成される。
【００１２】請求項４の発明に係る光素子は、請求項１
の発明に係る光素子において、受光素子の受光面上に形
成され、複数の積層された層からなる最外層を更に有す
る。
【００１３】請求項５の発明に係る光素子は、請求項４
の発明に係る光素子において、最外層の積層された複数
の層のうち少なくとも一つの層は√（Ｎａ×Ｎｂ）より
小さい屈折率を有し、積層された複数の層のうち少なく
とも一つの他の層は√（Ｎａ×Ｎｂ）より大きい屈折率
を有する。ここで、Ｎａは受光面の屈折率、Ｎｂはレー
ザー光が伝搬する空間の屈折率である。
【００１４】請求項６の発明に係る光素子は、請求項５
の発明に係る光素子において、積層された複数の層のう
ち受光面に近い層がＳｉ３Ｎ４により形成され、積層さ
れた複数の層のうち受光面から遠い他の層がＳｉＯ２に
より形成される。
【００１５】請求項７の発明に係る光素子は、請求項５
の発明に係る光素子において、半導体レーザー及び受光
素子が単一基板上に配置される。
【００１６】請求項８の発明に係る光素子は、請求項５
の発明に係る光素子において、基板がＳｉにより形成さ
れる。
【００１７】請求項９の発明に係る光素子は、請求項７
の発明に係る光素子において、基板の表面上に形成され
た半田ボールを更に有し、受光素子の第一端を基板の表
面上に直接固定され、受光素子の第二端を半田ボール上
に固定される。
【００１８】請求項１０の発明に係る光素子は、請求項
７の発明に係る光素子において、基板の表面上に傾斜溝
が形成され、当該傾斜溝の傾斜面に受光素子が配置され
ている。
【００１９】請求項１１の発明に係る光素子は、請求項
１０の発明に係る光素子において、半導体レーザー及び
受光素子が基板に対し、実質的に同一の高さにおいて基
板にワイヤによりボンディングされている。
【００２０】請求項１２の発明に係る光素子は、請求項
１０の発明に係る光素子において、半導体レーザー及び
受光素子の各々が外部のパッケージに直接ワイヤにより
ボンディングされている。
【００２１】請求項１３の発明に係る光素子は、請求項
１０の発明に係る光素子において、傾斜溝が傾斜面及び
傾斜面の一端から基板の表面にかけて形成された立ち上
がり面を有し、受光素子の上端角部が立ち上がり面に突
き当たっている。
【００２２】請求項１４の発明に係る光素子は、請求項
１３の発明に係る光素子において、傾斜面の一端におい
て断面矩形の溝が形成されている。
【００２３】請求項１５の発明に係る光素子は、請求項
７の発明に係る光素子において、基板上に配置されたレ
ンズを更に有する。
【００２４】請求項１６の発明に係る光素子は、請求項
１の発明に係る光素子において、受光素子が、受光面の
半導体レーザーに近接する側の端部がレーザー光の最大
強度中心から離れる方向に、受光面の中心がレーザー光
の最大強度中心からオフセットして位置するように、半
導体レーザーに対し相対的に配置されている。
【００２５】請求項１７の発明に係る光素子は、請求項
１の発明に係る光素子において、受光素子が、受光面の
法線がレーザー光の出射方向と７０度以上９０度未満の
角度で交わるよう半導体レーザーに対し相対的に配置さ
れている。
【００２６】請求項１８の発明に係る光素子は、レーザ
ー光を発する半導体レーザーと、半導体レーザーからの
レーザー光を受ける受光面及び当該受光面上に形成され
た最外層を有する受光素子とを備え、受光素子の受光面
に対するレーザー光の入射角が０度より大きく９０度よ
り小さい範囲に設定されるよう受光素子が半導体レーザ
ーに対し相対的に配置され、レーザー光の入射角又はそ
の近傍の角度において、レーザー光の反射率が極小値を
示すよう、レーザー光の波長に応じて最外層の屈折率及
び厚みの組み合わせが設定されている。
【００２７】請求項１９の発明に係る光素子モジュール
は、ケースと、ケースの底面に配置された光素子と、ケ
ースの上面を覆うカバーと、ケースの一側壁に形成され
た貫通口をケースの内部から覆う密封ガラスと、ケース
の一側壁外側における貫通口の周りに取り付けられたレ
ンズホルダと、レンズホルダの内部に収容された第二レ
ンズとを有し、ここで光素子は、ケースの底面に配置さ
れた基板と、基板上に配置されたレーザー光を発する半
導体レーザーと、基板上に配置され、半導体レーザーか
らのレーザー光をモニタしてレーザー光の出力を制御す
る受光素子と、基板上に配置され、半導体レーザーから
のレーザー光を集光するための第一レンズとを有し、受
光素子はレーザー光を受ける受光面を有し、さらに受光
素子は、受光面の法線がレーザー光の出射方向と６０度
以上９０度未満の角度で交わるよう半導体レーザーに対
し相対的に基板上に配置されている。
【００２８】請求項２０の発明に係る光素子用キャリア
は、半導体レーザーおよび半導体レーザーからのレーザ
ー光をモニタしてレーザー光の出力を制御する受光素子
をその上に配置するために適用される光素子用キャリア
であって、当該光素子用キャリアは、底面と、当該底面
に対向して形成され、半導体レーザーを配置するために
適用される第一の平坦面と、傾斜面及び立ち上がり面を
有する傾斜溝とを有し、立ち上がり面は第一の平坦面か
ら底面に向かって形成され、当該傾斜面は第一の平坦面
に対して相対的に傾斜した状態で形成され、受光素子を
配置するために適用される。
【００２９】請求項２１の発明に係る光素子用キャリア
は、請求項２０の発明に係る光素子用キャリアにおい
て、第二の平坦面を更に有し、第一の平坦面及び第二の
平坦面の間に傾斜溝が形成されている。
【００３０】請求項２２の発明に係る光素子用キャリア
は、請求項２０の発明に係る光素子用キャリアにおい
て、傾斜溝の傾斜面の上端が、第一の平坦面より底面に
近い位置に位置している。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施例に
基づいて説明する。
【００３２】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
本発明の第一実施例に係る光素子１０は、半導体レーザ
ー１及びモニタ用受光素子６を少なくとも備える。本実
施例においては、半導体レーザー１及びモニタ用受光素
子６が、単一のヒートシンクとしての基板１３上にメタ
ライズプレート７７により固定され、各々ワイヤ５、８
により基板１３にメタライズプレート７７を介して電気
的に結合されている。半導体レーザー１はレーザー光と
しての前方出射光Ａ及び後方出射光Ｂを出射する。
【００３３】本実施例においては、図１(ａ)、図１(ｂ)
及び図６に示すように、モニタ用受光素子６は当該受光
素子の受光面４８の法線１５が半導体レーザー１の後方
出射光Ｂの方向に対し、角度θで交わるように基板１３
上に実装されている。即ち、モニタ用受光素子６は、受
光面の法線１５がレーザー光（後方出射光Ｂ）の出射方
向とθの角度で交わるよう半導体レーザー１に対し相対
的に配置されている。レーザー光の出射方向は半導体レ
ーザー１内の活性層の長手方向を延長した方向に対応す
る。別の観点からは、レーザー光径方向におけるエネル
ギー分布はガウス分布に従うが、このガウス分布下にお
ける最大のエネルギー強度を示す方向がレーザー光の出
射方向に対応する（レーザー光の径方向最大強度中心が
延在する方向）。
【００３４】レーザー光の入射角θは、モニタ用受光素
子６の受光面の傾斜を決定する。当該受光素子のダイボ
ンディング、ワイヤボンディングの容易さの観点から、
入射角θは９０度に近い方が好ましい。一方、半導体レ
ーザー１の出力を制御するための十分なモニタ電流を得
るという観点からは、入射角θは０度に近い方が好まし
い。モニタ用受光素子６の配置は、これらの相反する条
件の双方を満たす必要がある。以下、これらの条件を両
立することのできる光素子の構成を説明する。
【００３５】図２は一般的なＩｎＧａＡｓモニタ用受光
素子６の構成を示す。ＩｎＧａＡｓモニタ用受光素子６
は、ｎ型ＩｎＰ基板４１、その上に形成された高抵抗真
性半導体層（ｉ層）であるＩｎＧａＡｓ光吸収層４２、
さらにその上に形成されたｎ型ＩｎＧａＡｓ層４３、当
該ｎ型ＩｎＧａＡｓ層４３の上面から光吸収層４２の内
部にかけて形成されたｐ型不純物拡散層４４を有する。
ｐ型不純物拡散層４４はＩｎＧａＡｓに対しＺｎ等のｐ
型不純物をドーピングすることにより得られる。さら
に、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層４３上には最外層としてＳｉ３
Ｎ４膜４６が形成され、Ｓｉ３Ｎ４膜４６上にｐ側電極
４５、ｎ型ＩｎＰ基板４１の下面にｎ側電極４０が形成
されている。
【００３６】ｐ側電極４５及びｎ側電極４０間に所定の
電圧を印加した状態で、ｐ型不純物拡散層４４のｐ側電
極４５に囲まれた領域、すなわち受光面４８に光が入射
すると、ｐ側電極４５及びｎ側電極４０間に電流が流れ
る。本発明の光素子においては、半導体レーザー１の後
方出射光Ｂがｐ型不純物拡散層４４の受光面４８に入射
し電流に変換される。この電流が半導体レーザー１の出
力を制御するためのモニタ電流として用いられる。
【００３７】最外層としてのＳｉ３Ｎ４膜４６はレーザ
ー光が入射する領域、すなわち受光面４８の反射率を制
御することに利用されている。Ｓｉ３Ｎ４膜４６の屈折
率をｎ、レーザー光の波長をλとすると、Ｓｉ３Ｎ４膜
４６の膜厚がλ／（４ｎ）のときに、受光面の法線方向
からのレーザー光に対して反射率は最も低くなり、反射
率はほぼ０％になる。一方、受光面の屈折率をＮａ、レ
ーザーが伝搬する空間の屈折率をＮｂとしたとき、最外
層の屈折率を√（Ｎａ × Ｎｂ）とすると、受光面の
法線方向からのレーザー光に対して反射率は最も低くな
り、反射率はほぼ０％になる。ここで、受光面４８の屈
折率はｐ型不純物拡散層４４の屈折率、すなわちＩｎＧ
ａＡｓの屈折率であって、Ｎａ＝約３．４である。ま
た、レーザーが伝搬する空間の屈折率は空気の屈折率で
あって、Ｎｂ＝約１．０である。従って、最外層の最適
屈折率は計算上、√（３．４ × １．０）＝ １．８
４となる。ここで、ＩｎＧａＡｓからなるｐ型不純物拡
散層４４の屈折率は約３．４であり、最適屈折率に比べ
大きい。一方、Ｓｉ３Ｎ４膜の屈折率は約２．０であっ
て最適屈折率に近い。故に、一般的なＩｎＧａＡｓモニ
タ用受光素子６においては、最適屈折率に近い屈折率を
有するＳｉ３Ｎ４膜４６がその最外層として用いられ、
この最外層は、受光面の法線方向からのレーザー光に対
して反射率を下げる役割を果たす。
【００３８】図３はレーザー光の波長を１３１０ｎｍ、
受光面の屈折率を３．４（ＩｎＧａＡｓに相当）、レー
ザーが伝搬する空間の屈折率を１．０（空気）、モニタ
用受光素子の最外層屈折率を反射率が最低になる１．８
４（＝ √（３．４ × １．０））、膜厚を同じく反
射率が最低になる１７８ｎｍ（λ／（４ｎ）相当）と設
定したときの、入射角θと計算された反射率の間の関係
を示すグラフである。ここで入射角θは、図６に示すよ
うに受光素子の受光面法線とレーザーの入射方向とがな
す角度である。また、反射率は、次の一般的な基板上薄
膜の反射率Ｒの式（１）により計算することができる
（例えば、「光デバイスのための光結合系の基礎と応
用」（現代工学社）参照）。
【００３９】 Ｒ＝｛ｒ２ １２＋ｒ２ ２３＋２ｒ１２ｒ２３ｃｏｓ（２β）｝／｛１＋ｒ２ １２ ｒ２ ２３＋２ｒ１２ｒ２３ｃｏｓ（２β）｝ （１） β： 薄膜の前面と後面による２つの反射波間の（外部
の媒質内での）位相差 ｒ１２： 媒質と薄膜間の振幅反射率 ｒ２３： 薄膜と基板間の振幅反射率
【００４０】図３のグラフでは境界面に平行な電解成分
を持つＳ波と境界面に平行な磁界成分を持つＰ波の２種
類の電磁波について反射率が示されている。半導体レー
ザー端面からの出射光は半導体レーザーの端面反射率の
大小よりＳ波となることから、Ｓ波についてのみ反射率
を検討すれば良い。以後、Ｓ波についてレーザー光の反
射率を検討する。
【００４１】入射角度が０度すなわち受光素子の受光面
に直角に光が入射するとき、反射率は０％となる。入射
角が大きくなるに従い反射率は急増し、入射角θ＝７０
°、８０°では各々約２０％、４６％となり、受光面で
反射される割合が大きくなり、レーザー光を受光できる
割合が減少する。
【００４２】図１に示した第一実施例に係る光素子にお
いて、受光素子モニタ用受光素子６の基板１３上へのダ
イボンディング及びワイヤボンディングを容易にする必
要がある場合、受光素子６の実装面の傾斜角は６０度か
ら７０度付近に設定される。このとき、モニタ用受光素
子６の受光面での反射率を下げるために通常行う手法で
ある最外層屈折率（＝√（Ｎａ×Ｎｂ））と膜厚（＝λ
／（４ｎ））の設計では、図３に示したように受光面で
の反射が著しく大きくなるため、モニタ電流が小さな値
しかとれず、結果としてダイボンディング及びワイヤボ
ンディングの容易性並びにモニタ電流の確保の両立がで
きないことがわかる。この結果は最外層の膜厚を変えた
場合でも同じである。
【００４３】ここで受光素子の最外層の屈折率を通常考
えられている最適値（＝√（Ｎａ×Ｎｂ））より小さい
値Ｎとし、膜厚を通常考えられる最適値（＝λ／（４√
（Ｎ ａ×Ｎｂ）））より厚くした場合の反射率を検討す
る。
【００４４】図４はレーザー光の波長を１３１０ｎｍ、
受光面の屈折率を３．４ｎｍ（ＩｎＧａＡｓに相当）、
レーザーが伝搬する空間の屈折率を１．０（空気）、モ
ニタ用受光素子の最外層の屈折率を１．８４（＝ √
（３．４ × １．０））より小さいＮ＝１．４５、膜
厚を１７８ｎｍ（λ／（４√（３．４ × １．
０）））より厚い３００ｎｍに設定したときの、入射角
θと計算された反射率の間の関係を示すグラフである。
この反射率は、上述した式（１）により計算することが
できる。
【００４５】図４より入射角θ＝７０°のときの反射率
は０．３％であり、図３で示された反射率２０％と比較
し、反射率２０％程度に相当するモニタ電流の改善が見
込まれる。また、入射角θ＝８０°のときの反射率は１
２％であり、図３で示された反射率４６％と比較し反射
率３４％程度に相当するモニタ電流の改善が見込まれ
る。
【００４６】以上の結果に基づき、図５に本発明に適用
されるモニタ用受光素子６の例を示す。モニタ用受光素
子６は、ｎ型ＩｎＰ基板４１、その上に形成された高抵
抗真性半導体層（ｉ層）であるＩｎＧａＡｓ光吸収層４
２、さらにその上に形成されたｎ型ＩｎＧａＡｓ層４
３、当該ｎ型ＩｎＧａＡｓ層４３の上面から光吸収層４
２の内部にかけて形成されたｐ型不純物拡散層４４を有
する。ｐ型不純物拡散層４４はＩｎＧａＡｓに対しＺｎ
等のｐ型不純物をドーピングすることにより得られる。
【００４７】さらに、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層４３上には最
外層として誘電体ＳｉＯ２膜４７が形成され、ＳｉＯ２
膜４７上にｐ側電極４５、ｎ型ＩｎＰ基板４１の下面に
ｎ側電極４０が形成されている。ＳｉＯ２膜４７は屈折
率１．４５、膜厚３００ｎｍを有する。
【００４８】ＳｉＯ２膜４７を最表面に形成したモニタ
用受光素子６を、例えば図１（ａ）及び図１（ｂ）に示
したような、入射角θ＝７０°を実現する基板１３の傾
斜溝７６に実装する。この傾斜溝７６は半導体レーザー
１が実装される平坦面の端部から実質的に垂直方向に基
板１３の底面に向かって延びる立ち上がり面７４と、他
の平坦面の端部から斜め方向に基板１３の底面に向かっ
て延びる傾斜面７５から構成される。この傾斜面７５の
傾斜角度を正確に設定することにより、モニタ用受光素
子６を傾斜角度の観点から正確に配置することができ
る。
【００４９】本例においてはモニタ用受光素子６のワイ
ヤボンディング面と基板１３のワイヤボンディング面が
平行に近い。この結果、モニタ用受光素子６の基板１３
上へのダイボンディング及びワイヤボンディングの容易
性を確保しながら、図４に示されたようにレーザー光の
反射率を下げ、モニタ電流の値を改善することができ
る。また、光素子の薄型化を達成することもできる。
【００５０】さらに入射角θ＝６０°となるように、基
板１３の傾斜面を形成してもよい。この場合、図４の例
においては、ダイボンディング及びワイヤボンディング
の容易性確保並びにモニタ電流の値改善の双方の点にお
いて、θ＝７０°の場合と比較して不利であるが、それ
でもθ＝５０°、４０°の場合に比べ、より大きなモニ
タ電流を得ることができるからである。また、後に説明
する図１７から図１９の例ではθが６０度付近の値でよ
い反射特性が得られるからである。
【００５１】さらにワイヤボンディングの容易性を具体
的に表現したものが、図１に示された仮想平面Ｐ１及び
Ｐ２である。半導体レーザー１及びモニタ用受光素子６
が、基板１３に対し、実質的に同一の高さにおいて各々
ワイヤ５、８によりボンディングされている。言い換え
ると、一つの平面Ｐ１又は一つのＰ２内において半導体
レーザー１及びモニタ用受光素子６の双方のワイヤボン
ディングを同時に行うことができる。結果的に、本構成
はワイヤボンディング工程を容易化するという効果を有
する。
【００５２】また、本実施例では、半導体レーザー１及
びモニタ用受光素子６が、単一基板１３上に配置されて
いる。この構成を採用することにより、関連技術で述べ
たようなブロックを省略することができる。この基板の
材料は特に限定されないが、Ｓｉを採用することができ
る。半導体レーザー１及びモニタ用受光素子６を基板１
３上に配置する際、位置決め用マーカーを基板１３上に
形成する必要がある。このような位置決めマーカーは化
学エッチングによりＳｉ基板上に容易に形成することが
できる。
【００５３】以下、さらに最外層の特性を詳細に検討す
る。
【００５４】最外層の膜厚と屈折率は互いに独立した値
であり、双方独立して任意の値をとり得る。そこで、双
方の値を一つの概念にまとめ、最外層の特性検討を容易
化する。本発明においては最外層の規格化膜厚ｘを検討
する。ｄを最外層の膜厚、Ｎを最外層の屈折率、λをレ
ーザー光の波長とすると、規格化膜厚ｘは、ｘ＝ｄ／
（λ／Ｎ）＝（Ｎ×ｄ）／λにより求められる。すなわ
ち、レーザー光の波長を最外層の屈折率により補正し、
当該補正された波長に対する膜厚の比が規格化膜厚ｘで
表される。これにより、最外層の光学的性質を、規格化
膜厚という一つの値に基づいて評価することができる。
【００５５】図７は、規格化膜厚ｘと計算されたレーザ
ー光の反射率を示したグラフである。反射率は、上述し
た（１）式によって計算することができる。本例におい
ては、最外層はＳｉＯ２膜との仮定の下、Ｎ＝１．４５
と設定した。また、レーザー光の入射角を０度から８０
度の範囲で１０度おきに変化させた受光素子各々の反射
率を計算により求めた。
【００５６】このグラフから、ｘが約０．２から約０．
４５の範囲で反射率が極小値を示し、当該ｘの範囲にお
いて、少ない反射という観点から良好な最外層が得られ
得ると推測される。そこで、この範囲近傍での反射率を
さらに詳細に検討した。
【００５７】図８から図１３は、規格化膜厚ｘを各々
０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４、０．４
５と設定した受光素子の入射角θと計算された反射率の
関係を示したグラフである。また、各規格化膜厚ｘを有
する受光素子において、屈折率Ｎを１．３、１．４、
１．４５、１．５、１．８、２、０、２．４と変化させ
たものについての反射率をそれぞれ計算した。
【００５８】更に、各グラフにおいて入射角θ＝０°の
とき、すなわち受光素子の受光面の法線方向からレーザ
ー光が入射する条件下において、通常行われる手法によ
り得られる最適最外層を有する受光素子の反射率を、基
準曲線により示した。上述の通り屈折率は１．８４であ
り、膜厚は１７８ｎｍである。入射角θが大きな範囲に
おいて当該基準曲線より低い反射率が得られるという条
件下で、受光素子のダイボンディング、ワイヤボンディ
ングの容易さを確保しつつ、半導体レーザーの出力を制
御するための十分なモニタ電流を得ることができると考
えられる。
【００５９】図８より、ｘ＝０．２では、基準曲線より
小さい反射率を得ることのできる受光素子はない。
【００６０】図９より、ｘ＝０．２５では、屈折率Ｎ＝
１．５、１．８の各最外層を有する各受光素子は、所定
の入射角以上の範囲において基準曲線より小さい反射率
を示す。
【００６１】図１０より、ｘ＝０．３では、屈折率Ｎ＝
１．３、１．４、１．４５、１．５、１．８の各最外層
を有する各受光素子は、所定の入射角以上の範囲におい
て基準曲線より小さい反射率を示す。
【００６２】図１１より、ｘ＝０．３５では、屈折率Ｎ
＝１．３、１．４、１．４５、１．５、の各最外層を有
する各受光素子は、所定の入射角以上の範囲において基
準曲線より小さい反射率を示す。
【００６３】図１２より、ｘ＝０．４では、屈折率Ｎ＝
１．３、１．４、１．４５、１．５の各最外層を有する
各受光素子は、所定の入射角以上の範囲において基準曲
線より小さい反射率を示す。
【００６４】図１３より、ｘ＝０．４５では、屈折率Ｎ
＝１．３の最外層を有する受光素子は、所定の入射角以
上の範囲において基準曲線より小さい反射率を示す。ｘ
＝０．４５においては、θが７０度のとき、反射率は基
準曲線より小さい値をとらないが、θを７２度程度に増
加することにより、基準曲線より小さい反射率を得るこ
とができる。
【００６５】従って、規格化膜厚ｘが０．２５以上０．
４５以下においては、受光素子のレーザー光受光量の割
合を大きくすることができ、半導体レーザーの出力を制
御するためのモニタ電流を大きくすることができる。こ
の結果、半導体レーザーの出力制御を精度よく行うこと
ができる。θを７０度に設定する場合は、規格化膜厚ｘ
を０．２５以上０．４以下に調整することで、モニタ電
流を大きくすることができる。
【００６６】ところで、上述したように、一般的なＩｎ
ＧａＡｓモニタ用受光素子６で使用されている最外層と
してのＳｉ３Ｎ４膜は、受光面の法線方向からのレーザ
ー光に対して最適屈折率に近い屈折率を有する。しかし
ながら、本発明が適用されるようなθの範囲において
は、その屈折率は大きすぎると考えられる。一方、最外
層としてのＳｉ３Ｎ４膜は、パッシベーション効果を有
する観点から有効である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４膜は、
受光素子の製造工程中の高温処理において、Ａｓ等の原
子が素子表面から抜け出るのを防ぐ役割を果たす。この
ような有用な膜を採用するため、Ｓｉ３Ｎ４膜と同時
に、他の種類の膜も最外層として使用しつつ、本願の目
的を達成することのできる受光素子を考察する。すなわ
ち、最外層が多層構造をとる場合についてさらに考察す
る。
【００６７】図１４は最外層４７が第一層４７ａ及び第
二層４７ｂから構成された受光素子６を示す。また、図
１５は最外層４７が第一層４７ａ、第二層４７ｂ及び第
三層４７ｃから構成された受光素子６を示す。
【００６８】Ｓｉ３Ｎ４膜のように大きな屈折率を有す
る物質を多層のうちの一つとして採用した場合、他の層
としてより小さな屈折率を有する物質を採用することが
考えられる。すなわち、一の層が上述した通常考えられ
ている最適値√（Ｎａ×Ｎｂ）より大きい屈折率を有す
る場合、他の一の層は、√（Ｎａ×Ｎｂ）より小さい屈
折率を有する構造を採用する。
【００６９】この条件の下、最外層が多層構造をとる受
光素子について考察した。特に複数の誘電体層が積層さ
れた構成を有する最外層を検討した。
【００７０】図１６は、図１４の構成において、第一層
４７ａをＳｉ３Ｎ４膜（屈折率２．０）により形成し、
第二層４７ｂをＳｉＯ２膜（屈折率１．４５）により形
成した受光素子６の入射角θと計算された反射率の関係
を示したグラフである。この計算は上述の（１）の式を
応用することによって行うことができる。Ｓｉ３Ｎ４膜
のパッシベーション効果を有効に利用するため、Ｓｉ３
Ｎ４膜を受光面に近い側に配置し、ＳｉＯ２膜を最表面
に近い側に配置した。本例の受光素子６において、第一
層４７ａの規格化膜厚ｘは０．６５と設定し、第二層４
７ｂの規格化膜厚ｘは０．３と設定した。
【００７１】図１７は、第一層４７ａをＳｉ３Ｎ４膜、
第二層４７ｂをＳｉＯ２膜によりそれぞれ形成した受光
素子６の入射角θと計算された反射率の関係を示したグ
ラフである。本例の受光素子６において、第一層４７ａ
の規格化膜厚ｘは０．４５と設定し、第二層４７ｂの規
格化膜厚ｘは０．３８と設定した。
【００７２】図１８は、第一層４７ａをＳｉ３Ｎ４膜に
より形成し、第二層４７ｂをＡｌ２Ｏ３膜（屈折率１．
６３）により形成した受光素子６の入射角θと計算され
た反射率の関係を示したグラフである。本例の受光素子
６において、第一層４７ａの規格化膜厚ｘは０．５と設
定し、第二層４７ｂの規格化膜厚ｘは０．３５と設定し
た。
【００７３】図１９は、第一層４７ａをＳｉ３Ｎ４膜に
より形成し、第二層４７ｂをＡｌ２Ｏ３膜により形成し
た受光素子６の入射角θと計算された反射率の関係を示
したグラフである。本例の受光素子６において、第一層
４７ａの規格化膜厚ｘは０．６と設定し、第二層４７ｂ
の規格化膜厚ｘは０．２８と設定した。
【００７４】図２０は、図１５の構成において、第一層
４７ａをＳｉ３Ｎ４膜により形成し、第二層４７ｂをＡ
ｌ２Ｏ３膜により形成し、第三層４７ｃをＳｉＯ２膜に
より形成した受光素子６の入射角θと計算された反射率
の関係を示したグラフである。 本例の受光素子６にお
いて、第一層４７ａの規格化膜厚ｘは０．０５と設定
し、第二層４７ｂの規格化膜厚ｘは０．６と設定し、第
三層４７ｃの規格化膜厚ｘは０．２８と設定した。
【００７５】図２１は、第一層４７ａをＳｉ３Ｎ４膜に
より形成し、第二層４７ｂをＡｌ２Ｏ３膜により形成
し、第三層４７ｃをＳｉＯ２膜により形成した受光素子
６の入射角θと計算された反射率の関係を示したグラフ
である。本例の受光素子６において、第一層４７ａの規
格化膜厚ｘは０．１と設定し、第二層４７ｂの規格化膜
厚ｘは０．５と設定し、第三層４７ｃの規格化膜厚ｘは
０．３５と設定した。
【００７６】図１６から図２１に示されているように、
反射率は６０度から７０度の大きなビーム光の入射角に
おいて極小値を有することがわかる。このような反射率
の値をとるためには、最外層の積層された複数の層のう
ち少なくとも一つの層は√（Ｎａ×Ｎｂ）より小さい屈
折率を有し、積層された複数の層のうち少なくとも一つ
の他の層は√（Ｎａ×Ｎｂ）より大きい屈折率を有する
ことが条件となる。また、積層された複数の層のうち前
記受光面に近い層がＳｉ３Ｎ４により形成され、積層さ
れた複数の層のうち前記受光面から遠い他の層がＳｉＯ
２により形成されることが好ましい。この構成下、大き
なθの範囲において、受光素子のダイボンディング、ワ
イヤボンディングの容易さを確保しつつ、半導体レーザ
ーの出力を制御するための十分なモニタ電流を得ること
ができると考えられる。さらに、Ｓｉ３Ｎ４膜の如き大
きい反射率を有しながらもパッシベーション効果を有す
る層を受光面上に近い位置にもしくは直接受光面上に形
成することが可能となる。
【００７７】また、別の観点から考察した場合、図１４
に示したような二層構造を有する最外層は、受光素子の
受光面に最も近い層が屈折率Ｎ１を有し、最外側の層が
屈折率Ｎ２を有し、Ｎｂ ＜ Ｎ２ ＜ Ｎ１ ＜ Ｎ
ａ を満たす。具体的には、屈折率Ｎ１を有する層をＳ
ｉ３Ｎ４により形成し、屈折率Ｎ２を有する層をＳｉＯ
２又はＡｌ２Ｏ３により形成することができる。同様
に、図１５に示したような三層構造を有する最外層は、
受光素子の受光面に最も近い層が屈折率Ｎ１を有し、中
間の層が屈折率Ｎ２を有し、最外側の層が屈折率Ｎ３を
有し、Ｎｂ ＜Ｎ３ ＜ Ｎ２ ＜ Ｎ１ ＜ Ｎａ
を満たす。具体的には、屈折率Ｎ１を有する層をＳｉ
３Ｎ４により形成し、屈折率Ｎ２を有する層をＡｌ２Ｏ
３により形成し、屈折率Ｎ３を有する層をＳｉＯ２によ
り形成することができる。
【００７８】また、以上の考察により、６０度、７０度
というような所定大きさ以上のθが必須でない場合、別
の観点から発明を捉えることができる。
【００７９】図４、図１０から図１３では、入射角が０
度より大きく９０度より小さい範囲において、反射率が
すくなくとも一つの極小値を有する。すなわち、所定の
波長を有するレーザー光の入射角θに応じて、最外層の
規格化膜厚（屈折率及び厚さの組み合わせ）を適宜調節
することにより、レーザー光の反射を最低に抑えること
が可能となる。たとえばθを５０度に設定することが光
素子の製造工程上許容される場合若しくは強制される場
合、θ＝５０°において反射率が最低値をとるような最
外層を適宜選択すればよい。このような調整により、半
導体レーザーの出力を制御するための十分なモニタ電流
を得ることができる。言い換えれば、光素子の設計上の
自由度が低い場合であっても、このような調整により、
半導体レーザーの出力を制御するための十分なモニタ電
流を得ることができる。尚、レーザー光の入射角が所定
の値をとる場合においてレーザー光の反射率が極小値を
示すよう、レーザー光の波長に応じて最外層の屈折率及
び厚みの組み合わせが設定されると考えられる。しかし
ながら、当該所定入射角の近傍の角度において、レーザ
ー光の反射率が極小値を示すよう前記組み合わせを設定
しても良い。言い換えれば、入射角が０度より大きく９
０度より小さい範囲において、反射率が絶対的な最低値
をとらなければいけないわけではなく、反射率が最低値
に近い値を示すよう、前記組み合わせを設定しても良
い。
【００８０】さらに別の観点から受光素子の配置調整を
考察した。
【００８１】図２２にモニタ用受光素子６の受光割合を
示す例として、波長λ＝１３１０ｎｍ、モニタ用受光素
子６の最表面にＳｉＯ２膜４７（膜厚３００ｎｍ）を形
成し、モニタ用受光素子６の受光面を直径３００μｍの
円形、半導体レーザー１とモニタ用受光素子６の受光面
中心との間隔を３３０μｍとしたときの、モニタ用受光
素子６による半導体レーザー１からの後方出射光Ｂの計
算された受光割合を示す。
【００８２】図２２は、受光面の法線とレーザー光の入
射方向とがなす角度θをパラメータとしている。横軸は
受光素子の受光面中心位置を半導体レーザーの発光点高
さと一致させたときの高さ方向に関する受光素子の位置
ずれ量、縦軸は受光素子の受光割合をそれぞれ示す。
【００８３】図２２からわかるように、θが８０度にお
いても受光割合は最大で３７％が得られており、モニタ
用受光素子の最表面が従来反射率に関し最適と考えられ
ていた屈折率１．８４、膜厚１７８ｎｍのときの２７％
に比較し、１０％程度改善されている。モニタ電流に関
しても、受光割合に対応して１０％程度改善することが
できる。
【００８４】また、図２２において、θが７５度、８０
度、９０度のときでは、受光割合が最大となるモニタ用
受光素子の位置がマイナス方向に移動している。例えば
８０度のときでは−２０μｍのときに最大受光割合が得
られることがわかる。この現象は受光面での反射率の入
射角依存性から生じるものである。従来例のようにモニ
タ用受光素子の受光面を半導体レーザーに対向するよう
に設置した（すなわちθ＝０°）場合にはこの現象が発
生せず、本発明のようにモニタ用受光素子の受光面を傾
けた（例えばθ＝７０°の大きな傾き）とした場合に現
れる特異な現象である。本発明においては、モニタ用受
光素子の受光面の半導体レーザーに近接する側の端部
が、レーザー光の最大強度中心から離れる方向に受光面
の中心がレーザー光の最大強度中心からオフセットして
位置されるよう、モニタ用受光素子が半導体レーザーに
対し相対的に配置される、この構成により、最大受光割
合すなわち最大モニタ電流を得ることができる。
【００８５】図２３(ａ)及び図２３（ｂ）は本発明の第
二実施例に係る光素子１０を示す。本実施例において
は、モニタ用受光素子６の一端が半田ボール５１によっ
て基板１３上に固定され、かつモニタ用受光素子６の受
光面が所定の傾斜角をもつように設計されている。言い
換えると、モニタ用受光素子６の第一端を基板１３の表
面上に直接固定し、第二端を半田ボール１上に固定す
る。これにより第一実施例で示されたような基板１３上
の溝の形成を省略することができる。
【００８６】図２４（ａ）及び図２４（ｂ）は本発明の
第三実施例に係る光素子１０を示す。本実施例において
は、半導体レーザー１及びモニタ用受光素子６が各々、
別々の基板２、７に実装されている。別々の基板に実装
しても既述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００８７】図２５は本発明の第四実施例に係る光素子
１０を示す。モニタ用受光素子６の基板１３への取り付
けの際、モニタ用受光素子６の位置決めは一般的な光学
的処理を用いて行われる。すなわち、基板上に受光素子
位置決め用のマーカーを形成し、このマーカーを基準と
して受光素子を基板上に配置する。この処理に先立っ
て、モニタ用受光素子６を傾斜面７５に実装する際に、
図２５に示すように立ち上がり面７４にモニタ用受光素
子６の上端角部が突き当てられる。突き当てによりモニ
タ用受光素子６の傾斜面７５の傾斜方向での位置が決ま
る。その後の光学的処理においては、傾斜面７５の幅方
向のみ受光素子６の位置合わせをすれば良い。従って、
受光素子６の位置決めが容易となる。
【００８８】図２６（ａ）は本発明の第五実施例に係る
光素子１０を示す。ダイサ等により受光素子を実装する
溝の傾斜面を基板に形成した場合、図２６（ｂ）に示す
ように、一般的に傾斜面のエッジ部には曲率Ｒの丸みが
形成される。この丸みの領域に受光素子が実装される
と、浮きが生じて素子の固定強度に問題が発生する。こ
れを解決するため基板としての基板１３に形成した傾斜
面の端部で、かつ立ち上がり面７４の延長方向に断面矩
形の深溝１８を形成する。すなわち、傾斜面７５の一端
において、基板１３内部に深く断面矩形の溝１８を形成
形成する。これにより、エッジ部の丸みが除去され、素
子浮きの問題が解決するという効果がもたらされる。
【００８９】図２７は本発明の第六実施例を示す。本実
施例は光素子１０がパッケージ５２にワイヤボンディン
グにより結合された構成を示す。具体的には、光素子１
０の半導体レーザー１、モニタ用受光素子６にボンディ
ングされたワイヤ５４を、パッケージ５２の通孔５２ａ
中に挿入する。そして、ワイヤ５４をパッケージ５２に
固定されたリード線５３にボンディングする。
【００９０】図２８は本発明の第七実施例を示す。本実
施例は前述の第六実施例の変形例である。具体的には、
半導体レーザー１、モニタ用受光素子６にボンディング
されたワイヤ５５を直接リード線５３にボンディングす
る。この構成によりボンディング工程を簡略化すること
ができる。他の部分の構成は第六実施例のものと同様で
ある。
【００９１】図２９は本発明の第八実施例に係る光素子
１０を示す。本例においてはレンズ５６が基板５７上に
固定され、レーザー光（図１の前方出射光Ａ）の集光機
能を基板内に一体的に追加することが可能となる。この
構成により製造コストの低減を達成することができる。
【００９２】図３０（ａ）及び図３０（ｂ）は本発明の
第九実施例を示す。本実施例は、本発明に係る光素子１
０をケース（パッケージ）５９に収容した光素子モジュ
ール５８を示したものである。光素子モジュール５８
は、光素子１０、ケース５９、カバー６０、密封ガラス
６２、第二レンズ６３、レンズホルダ６４から構成され
る。また、ケース５９の底面には外部との接続を確保す
るためのリード線６８が取り付けられている。尚、図３
０（ａ）では、簡略化のため、カバー６０を省略し、ケ
ース５９の一部を取り除いた状態が図示されている。
【００９３】光素子１０はケース５９の底面に固定さ
れ、ケース５９の上面はカバー６０で密閉されている。
ケース５９の一側壁には貫通口６９が形成され、当該貫
通口６９のケース５９の内部側には密封ガラス６２が配
置され、ケース５９の内部は密閉されている。さらにケ
ース５９の当該一側壁外側における貫通口６９の周りに
はレンズホルダ６４が取り付けられ、レンズホルダ６４
の内部には第二レンズ６３が収容されている。
【００９４】この光素子モジュール５８は、ファイバホ
ルダ６５を介して光ファイバ６７に接続され得る。ま
た、光ファイバ６７の端部にはフェルール６６が取り付
けられ、このフェルール６６を介して光ファイバ６７
が、ファイバホルダ６５に取り付けられている。
【００９５】光素子モジュール５８から光ファイバ６７
へのレーザー光の出射は次の様な過程を経て行われる。
半導体レーザー１から出射された、レーザー光（図１の
前方出射光Ａ）は、第一レンズ６１により集光され、密
封ガラス６２及び開口６９を通過し、第二レンズ６３に
達する。そして当該レーザー光は第二レンズ６３により
さらに集光され、光ファイバ６７に入射する。
【００９６】本光素子モジュール５８に対しては、本発
明に係る全ての型の光素子が適用され得る。そして上述
したような効果を得ることができる。
【００９７】また、本発明の主題を更に別の観点から捕
らえた場合、受光素子を傾斜配置するための基板という
観点から把握することもできる。すなわち、本発明にお
いては、受光素子を傾斜配置するため、当該基板には傾
斜溝が形成される。この特殊形状は本発明の思想そのも
のである。尚、この基板は一般的にキャリアとも呼ばれ
ているため、以下キャリアという用語を用いる。
【００９８】図３１（ａ）及び３１（ｂ）に本発明に係
る光素子用キャリア７０、７１を示す。図３１（ａ）に
示した光素子用キャリア７０は、上述した基板１３（ヒ
ートシンク）と類似の形状を有する。すなわち、キャリ
ア７０の上面には半導体レーザーをその上に配置するた
めの第一の平坦面７２、及び外部との接続等のために用
いられる第二の平坦面７３が形成されている。さらに第
一の平坦面７２及び第二の平坦面７３の間には、受光素
子をその上に配置するための傾斜溝７６が形成されてい
る。この傾斜溝７６は第一の平坦面７２の端部から実質
的に垂直方向にキャリア７０の底面７８に向かって延び
る立ち上がり面７４および第二の平坦面７３の端部から
斜め方向にキャリア７０の底面７８に向かって延びる傾
斜面７４から構成される。尚、立ち上がり面７４は、必
ずしも第一の平坦面７２から垂直方向に形成する必要は
なく、斜め方向に形成しても良い。
【００９９】図３１（ａ）に示した光素子用キャリア７
１では、第二の平坦面７３の形成が省略されている。
【０１００】また、図３１（ａ）及び図３１（ｂ）の点
線で示されているように、傾斜面７４の上端が、第一の
平坦面より下方に位置して底面７８に近いようにキャリ
アを加工しても良い。これにより光素子の高さを小さく
し、小型化を達成することができる。
【０１０１】本発明を詳細にまた特定の実施例を参照し
て説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく
様々な変更や修正を加えることができることは当業者に
とって明らかである。
【０１０２】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明により、受
光素子のダイボンディング及びワイヤボンディングの容
易性を確保しながら、十分なレーザー光のモニタ電流の
値を確保することを達成し得る光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は本発明の第一実施
例に係る光素子の斜視図及び側面図を示す。
【図２】図２は一般的なＩｎＧａＡｓモニタ用受光素子
の断面図を示す。
【図３】図３は一般的なＩｎＧａＡｓモニタ用受光素子
における、レーザー入射角と計算されたレーザー光反射
率の間の関係を図示したグラフを示す。
【図４】図４は本発明に適用されるＩｎＧａＡｓモニタ
用受光素子における、レーザー入射角と計算されたレー
ザー光反射率の間の関係を図示したグラフを示す。
【図５】図５は本発明に適用されるＩｎＧａＡｓモニタ
用受光素子の断面図を示す。
【図６】図６は受光素子、入射レーザー光、入射角及び
受光面の法線の関係を模式的に示す。
【図７】図７は規格化膜厚と計算されたレーザー光反射
率の間の関係を図示したグラフを示す。
【図８】図８は規格化膜厚ｘ＝０．２におけるレーザー
入射角と計算されたレーザー光反射率の間の関係を図示
したグラフを示す。
【図９】図９は規格化膜厚ｘ＝０．２５におけるレーザ
ー入射角と計算されたレーザー光反射率の間の関係を図
示したグラフを示す。
【図１０】図１０は規格化膜厚ｘ＝０．３におけるレー
ザー入射角と計算されたレーザー光反射率の間の関係を
図示したグラフを示す。
【図１１】図１１は規格化膜厚ｘ＝０．３５におけるレ
ーザー入射角に対する計算されたレーザー光の反射率の
グラフを示す。
【図１２】図１２は規格化膜厚ｘ＝０．４におけるレー
ザー入射角と計算されたレーザー光反射率の間の関係を
図示したグラフを示す。
【図１３】図１３は規格化膜厚ｘ＝０．４５におけるレ
ーザー入射角と計算されたレーザー光反射率の間の関係
を図示したグラフを示す。
【図１４】図１４は二層構成の最外層を有するＩｎＧａ
Ａｓモニタ用受光素子の断面図を示す。
【図１５】図１５は三層構成の最外層を有するＩｎＧａ
Ａｓモニタ用受光素子の断面図を示す。
【図１６】図１６は図１４の構成において、第一層をＳ
ｉ３Ｎ４膜により形成し、第二層をＳｉＯ２膜より形成
した受光素子の、レーザー入射角と計算されたレーザー
光反射率の間の関係を図示したグラフを示す。
【図１７】図１７は、図１４の構成において、第一層を
Ｓｉ３Ｎ４膜により形成し、第二層をＳｉＯ２膜により
形成した受光素子の、レーザー入射角と計算されたレー
ザー光反射率の間の関係を図示したグラフを示す。
【図１８】図１８は、図１４の構成において、第一層を
Ｓｉ３Ｎ４膜により形成し、第二層をＡｌ２Ｏ３膜によ
り形成した受光素子の、レーザー入射角と計算されたレ
ーザー光反射率の間の関係を図示したグラフを示す。
【図１９】図１９は、図１４の構成において、第一層を
Ｓｉ３Ｎ４膜により形成し、第二層をＡｌ２Ｏ３膜によ
り形成した受光素子の、レーザー入射角と計算されたレ
ーザー光反射率の間の関係を図示したグラフを示す。
【図２０】図２０は、図１５の構成において、第一層を
Ｓｉ３Ｎ４膜により形成し、第二層をＡｌ２Ｏ３膜によ
り形成し、第三層をＳｉＯ２膜により形成した受光素子
の、レーザー入射角と計算されたレーザー光反射率の間
の関係を図示したグラフを示す。
【図２１】図２１は、図１５の構成において、第一層を
Ｓｉ３Ｎ４膜により形成し、第二層をＡｌ２Ｏ３膜によ
り形成し、第三層をＳｉＯ２膜により形成した受光素子
の、レーザー入射角と計算されたレーザー光反射率の間
の関係を図示したグラフを示す。
【図２２】図２２は受光素子の位置ずれ量と受光素子の
レーザー光受光割合の間の関係を図示したグラフを示
す。
【図２３】図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は本発明の第
二実施例に係る光素子の斜視図及び側面図を示す。
【図２４】図２４（ａ）及び図２４（ｂ）は本発明の第
三実施例に係る光素子の斜視図及び側面図を示す。
【図２５】図２５は本発明の第四実施例に係る光素子の
側面図を示す。
【図２６】図２６（ａ）は本発明の第五実施例に係る光
素子の側面図を示し、図２６（ｂ）は基板上に形成され
た丸みを示す。
【図２７】図２７は光素子がパッケージにワイヤボンデ
ィングにより結合された本発明の第六実施例を示す。
【図２８】図２８は光素子がパッケージに直接ワイヤボ
ンディングにより結合された本発明の第七実施例を示
す。
【図２９】図２９は本発明の第八実施例に係る光素子の
斜視図を示す。
【図３０】図３０（ａ）及び図３０（ｂ）は光素子をケ
ースに収容し光素子モジュールを構成した本発明の第九
実施例を示す。
【図３１】図３１（ａ）及び３１（ｂ）は本発明に係る
光素子用キャリアの側面図を示す。
【図３２】図３２は関連技術に係る光素子モジュールの
側面図を示す。
【図３３】図３３（ａ）及び図３３（ｂ）は関連技術に
係る光素子モジュールの半導体レーザーとモニタ用受光
素子を拡大した斜視図及び側面図を示す。
【図３４】図３４（ａ）から図３４（ｈ）は関連技術に
係る光素子モジュールの製造工程を示す。
【図３５】図３５（ａ）及び図３５（ｂ）は他の関連技
術に係る光素子の斜視図及び側面図を示す。
【符号の説明】
１，１０１ 半導体レーザー ２，７，１３，５７ 基板 ６，１０５ 受光素子 １０ 光素子 １５ 受光面の法線 ４８ 受光面 ５８，１００ 光素子モジュール ７０，７１ 光素子用キャリア
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 BA12 DA03 DA11 5F073 FA02 FA04 FA06 FA13 FA30 5F088 BA16 BB10 EA09 JA03 JA14 JA20 5F089 AC10 AC17 AC20

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザー光を発する半導体レーザーと、 前記半導体レーザーからの前記レーザー光を受ける受光
    面を有する受光素子とを備え、 前記受光素子は、前記受光面の法線が前記レーザー光の
    出射方向と６０度以上９０度未満の角度で交わるよう前
    記半導体レーザーに対し相対的に配置された光素子。
  2. 【請求項２】 前記受光素子の前記受光面上に形成さ
    れ、√（Ｎａ×Ｎｂ）より小さい屈折率Ｎ及び０．２５
    以上０．４５以下の規格化膜厚ｘを有する単一最外層を
    更に有し、 ここで、前記規格化膜厚ｘは、ｘ＝（Ｎ×ｄ）／λで表
    され、Ｎａは前記受光面の屈折率、Ｎｂは前記レーザー
    光が伝搬する空間の屈折率、λは前記レーザー光の波
    長、ｄは前記単一最外層の厚さである請求項１に記載の
    光素子。
  3. 【請求項３】 前記単一最外層がＳｉＯ２からなる請求
    項２に記載の光素子。
  4. 【請求項４】 前記受光素子の前記受光面上に形成さ
    れ、複数の積層された層からなる最外層を更に有する請
    求項１に記載の光素子。
  5. 【請求項５】 前記最外層の積層された複数の層のうち
    少なくとも一つの層は√（Ｎａ×Ｎｂ）より小さい屈折
    率を有し、前記積層された複数の層のうち少なくとも一
    つの他の層は√（Ｎａ×Ｎｂ）より大きい屈折率を有
    し、ここでＮａは前記受光面の屈折率、Ｎｂは前記レー
    ザー光が伝搬する空間の屈折率である請求項４に記載の
    光素子。
  6. 【請求項６】 前記積層された複数の層のうち前記受光
    面に近い層がＳｉ３Ｎ４により形成され、前記積層され
    た複数の層のうち前記受光面から遠い他の層がＳｉＯ２
    により形成された請求項５に記載の光素子。
  7. 【請求項７】 前記半導体レーザー及び受光素子が、単
    一基板上に配置された請求項１に記載の光素子。
  8. 【請求項８】 前記基板がＳｉにより形成された請求項
    ７に記載の光素子。
  9. 【請求項９】 前記基板の表面上に形成された半田ボー
    ルを更に有し、ここで前記受光素子の第一端を前記基板
    の前記表面上に直接固定し、前記受光素子の第二端を前
    記半田ボール上に固定した請求項７に記載の光素子。
  10. 【請求項１０】 前記基板の表面上に傾斜溝が形成さ
    れ、当該傾斜溝の傾斜面に前記受光素子が配置されてい
    る請求項７に記載の光素子。
  11. 【請求項１１】 前記半導体レーザー及び前記受光素子
    が前記基板に対し、実質的に同一の高さにおいて前記基
    板にワイヤによりボンディングされている、請求項１０
    に記載の光素子。
  12. 【請求項１２】 前記半導体レーザー及び前記受光素子
    の各々が外部のパッケージに直接ワイヤによりボンディ
    ングされている、請求項１０に記載の光素子。
  13. 【請求項１３】 前記傾斜溝が前記傾斜面及び当該傾斜
    面の一端から前記基板の前記表面にかけて形成された立
    ち上がり面を有し、前記受光素子の上端角部が前記立ち
    上がり面に突き当たっている請求項１０に記載の光素
    子。
  14. 【請求項１４】 前記傾斜面の前記一端において、断面
    矩形の溝が形成された請求項１３に記載の光素子。
  15. 【請求項１５】 前記基板上に配置されたレンズを更に
    有する請求項７に記載の光素子。
  16. 【請求項１６】 前記受光素子は、前記受光面の前記半
    導体レーザーに近接する側の端部が前記レーザー光の最
    大強度中心から離れる方向に、前記受光面の中心が前記
    レーザー光の最大強度中心からオフセットして位置する
    ように、前記半導体レーザーに対し相対的に配置された
    請求項1に記載の光素子。
  17. 【請求項１７】 前記受光素子は、前記受光面の法線が
    前記レーザー光の出射方向と７０度以上９０度未満の角
    度で交わるよう前記半導体レーザーに対し相対的に配置
    された請求項１に記載の光素子。
  18. 【請求項１８】 レーザー光を発する半導体レーザー
    と、 前記半導体レーザーからの前記レーザー光を受ける受光
    面及び当該受光面上に形成された最外層を有する受光素
    子とを備え、 前記受光素子の前記受光面に対する前記レーザー光の入
    射角が０度より大きく９０度より小さい範囲に設定され
    るよう前記受光素子が前記半導体レーザーに対し相対的
    に配置され、 前記レーザー光の前記入射角又はその近傍の角度におい
    て、前記レーザー光の反射率が極小値を示すよう、前記
    レーザー光の波長に応じて前記最外層の屈折率及び厚み
    の組み合わせが設定されている光素子。
  19. 【請求項１９】 ケースと、 前記ケースの底面に配置された光素子と、 前記ケースの上面を覆うカバーと、 前記ケースの一側壁に形成された貫通口をケースの内部
    から覆う密封ガラスと、 前記ケースの前記一側壁外側における前記貫通口の周り
    に取り付けられたレンズホルダと、 前記レンズホルダの内部に収容された第二レンズとを有
    し、 前記光素子は、 前記ケースの前記底面に配置された基板と、 前記基板上に配置されたレーザー光を発する半導体レー
    ザーと、 前記基板上に配置され、前記半導体レーザーからのレー
    ザー光をモニタして前記レーザー光の出力を制御する受
    光素子と、 前記基板上に配置され、前記半導体レーザーからのレー
    ザー光を集光するための第一レンズとを有し、 前記受光素子は前記レーザー光を受ける受光面を有し、
    さらに前記受光素子は、前記受光面の法線が前記レーザ
    ー光の出射方向と６０度以上９０度未満の角度で交わる
    よう前記半導体レーザーに対し相対的に前記基板上に配
    置された光素子モジュール。
  20. 【請求項２０】 半導体レーザーおよび前記半導体レー
    ザーからのレーザー光をモニタして前記レーザー光の出
    力を制御する受光素子をその上に配置するために適用さ
    れる光素子用キャリアであって、当該光素子用キャリア
    は、 底面と、 当該底面に対向して形成され、前記半導体レーザーを配
    置するために適用される第一の平坦面と、 傾斜面及び立ち上がり面を有する傾斜溝とを有し、 前記立ち上がり面は前記第一の平坦面から前記底面に向
    かって形成され、当該傾斜面は前記第一の平坦面に対し
    て相対的に傾斜した状態で形成され、前記受光素子を配
    置するために適用される光素子用キャリア。
  21. 【請求項２１】 第二の平坦面を更に有し、前記第一の
    平坦面及び第二の平坦面の間に前記傾斜溝が形成された
    請求項２０に記載の光素子用キャリア。
  22. 【請求項２２】 前記傾斜溝の前記傾斜面の上端が、前
    記第一の平坦面より前記底面に近い位置に位置する請求
    項２０に記載の光素子用キャリア。
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