JP2004022717A

JP2004022717A - 多波長レーザ装置

Info

Publication number: JP2004022717A
Application number: JP2002174031A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kawakami; 川上　俊之; Shigetoshi Ito; 伊藤　茂稔; Mototaka Tanetani; 種谷　元隆
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】互いに異なる波長の光を出射する複数のＬＤを集積した多波長レーザ光源における各ＬＤと単一光学系との関係を改善する。
【解決手段】多波長レーザ光源において、青色レーザダイオード１２と、赤外色レーザダイオード１３と、赤色レーザダイオード１４とを同一基体１１上に有し、各レーザダイオードのレーザ光出射点が実質的に同一直線上に配置され、青色レーザダイオード１２のレーザ光出射点が赤外色レーザダイオード１３と赤色レーザダイオード１４のレーザ光出射点の間に配置される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多種の光ディスクの互換性を保つことが可能な光ピックアップ装置に関し、特に、３つの波長のレーザ光を出射することが可能な多波長光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、記録密度を向上させる記録媒体とそのための再生装置の開発が盛んに行われている。例えば、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）は映像の記録媒体として多方面に普及しつつあり、今後の需要の増大が期待されるメディアである。したがって、従来のコンパクトディスク（ＣＤ）や録再できるＣＤ（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）などとＤＶＤとの互換性を有する光ピックアップを開発する要望が高まっている。
【０００３】
現在、ＤＶＤの再生用光源には波長６５０ｎｍ帯の半導体レーザダイオード（ＬＤ）が使用されており、ＣＤやＣＤ−Ｒには波長７８０ｎｍ帯のＬＤが使用されている。さらに、次世代のＤＶＤでは波長４１０ｎｍ帯のＬＤが使用される。ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、およびＤＶＤなどにおける規格では、ディスク側の録再方式の相違いもあり、どれか一種類のＬＤで主な規格をカバーすることは不可能である。したがって、全てのメディアとの互換性を確保するためには、上述の３波長のレーザ光を読み書きできるピックアップを搭載することが望ましい。
【０００４】
この場合、それぞれの波長に対応するピックアップを一つの録再装置に３つ搭載するという手段もある。しかし、一つの録再装置に３つものピックアップを搭載すれば、その録再装置の大型化が避けられないのみならず、コストの増大を引き起こす。したがって、一つのピックアップによって３種類のメディアに関して読み書きできることが望ましい。そのためには、光ピックアップに３つの波長を出射することが可能な多波長レーザ装置を使用することが必要となる。具体的には、波長７８０ｎｍの赤外半導体ＬＤと、波長６５０ｎｍの赤色半導体ＬＤと、波長４１０ｎｍの青色半導体ＬＤとを近接して配置した半導体レーザ装置が挙げられる。
【０００５】
図１４はこのような役割を果たす従来の多波長レーザ装置の一例を示す模式的な斜視図であり、互いに発光波長が異なる３種類の半導体ＬＤを集積した多波長レーザ装置のレーザ搭載部分を拡大して示している（例えば、特開２０００−１７４３９８号参照）。これは、各ＬＤを個別に作製した後に集積したいわゆるハイブリッド型のレーザ装置であり、ヒートシンク１３１の平坦な面上に、それぞれ赤外色、赤色、および青色の発光波長を有する半導体ＬＤ１３２、１３３、および１３４が、この順でそれらのレーザビームの出射方向が互いにほぼ平行になるようにマウントされている。そして、それぞれの半導体ＬＤにはワイヤ１３５、１３６、および１３７が接続されており、各ＬＤが独立に動作できるようにされている。このようなハイブリッド型のレーザ装置では、一つの半導体ＬＤに不良が生じても、それを良品のＬＤと交換できるので、レーザ装置の歩留まりの低下を抑えることができるメリットがある。
【０００６】
図１５は、従来の多波長レーザ装置の他の例を示す模式的な斜視図である（例えば、特開平１１−１８６６５１号公報参照）。この図は搭載されたレーザ部のみを拡大して示しており、これは一つの基板上に３種類の発光波長のレーザ部を気相結晶成長法を利用して形成したいわゆるモノリシック型のレーザ装置である。具体的にはＳｉＣ基板１４１上に、それぞれ赤外レーザ部１４２、赤レーザ部１４３、および青レーザ部１４４がこの横並びの順に配置されており、それぞれ独立に動作し得るように形成されている。モノリシック型のレーザ装置の場合では、一つのレーザ部に不良が生じてもそれを含むレーザ装置全体が不良となるので、歩留まりはそれぞれのレーザ部の歩留まりの掛け合わせとなるが、光ピックアップに重要な要素である発光点位置の制御性に優れるというメリットがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、互いに発光波長の異なる３つ以上のＬＤを集積する場合、それらのＬＤをどのように並べるべきかについて、これまでにあまり考慮されていない。しかし、複数のＬＤを集積して使用する場合、本発明者らの考えによれば、複数のＬＤの並べ方と光ピックアップの光学系との関係を考慮すべきであり、複数のＬＤの配置を適切に行うことが重要であると考えられる。
【０００８】
理想的には、３つのピックアップを搭載する場合と同様に、レーザの一波長に対応して一つの光学系を準備することが望ましいが、それでは複数のＬＤを集積して一つのピックアップにする利点が得られない。したがって、光学系としては、一つの発光波長のＬＤを搭載したピックアップの場合と同様に、単一の光学系を使用することが好ましい。また、複数のＬＤが集積されたレーザ装置では、それら複数のＬＤのレーザ光出射点を１点に一致させることは不可能であるから、単一の光学系において、各波長のＬＤのそれぞれに最適な複数の光学系の役割を果たさせることは困難である。
【０００９】
このような従来技術の状況に鑑み、本発明は、互いに異なった波長の光を出射する複数のＬＤを集積した多波長レーザ装置と単一光学系との関係を改善することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による多波長レーザ装置は、青色レーザダイオードと赤色レーザダイオードと赤外色レーザダイオードとを同一基体上に有し、各レーザダイオードのレーザ光出射点が実質的に同一直線上に配置され、青色レーザダイオードのレーザ光出射点が他の二つのレーザ光出射点の間に配置されることを特徴としている。
【００１１】
なお、それらのレーザダイオードは、同一基板上において気相結晶成長法を利用して形成され得る。他方、複数のレーザダイオードは、それぞれ融点の異なる半田を用いて同一基体上にマウントされてもよい。青色レーザダイオードと赤色レーザダイオードと赤外色レーザダイオードとを同一基体上にマウントする場合、それぞれのレーザダイオードに対して融点の異なる半田を融点の高い順に使用することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
単一光学系で単一波長のレーザ光を絞り込むときの問題点としては、一例として各種メディアにおける記録サイズの違いが挙げられる。例えば、青色ＬＤを用いたＤＶＤでは、赤色ＬＤを用いたＤＶＤと比較して、ディスク側の書き込みピットの面積が半分以下となり、レーザビームをより小さなスポットに集光する必要が生じる。したがって、青色ＬＤを用いるＤＶＤでは、その光学系の精度も、赤色ＬＤを用いたＤＶＤよりも高くする必要がある。したがって、多波長レーザ装置中の複数のＬＤの配置に関しては、最も精度が求められる青色ＬＤを基準にした配置が望まれる。
【００１３】
光ピックアップにおいては、レーザ光源をレンズの光軸中心に配置することによて各種の光学的収差を防止することが容易となり、読取りや書込みの精度が安定した光ピックアップを製造することが可能となる。したがって、光学的設定条件が厳しい青色ＬＤを光軸中心に配置することが、精度の安定した光ピックアップの製造の観点から有利となる。しかし、図１４や図１５に示されているような従来技術による複数のＬＤの配列では、光ピックアップの光軸中心に青色ＬＤ１３４または１４４を配置した場合に、赤外ＬＤ１３２または１４２がその光軸中心から非常に遠くに離れてしまう。したがって、青色ＬＤを光軸中心に配置しても赤色ＬＤおよび赤外ＬＤが共にその光軸から大きく離れない構成が望まれる。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、実施形態１における多波長レーザ装置のステム上にマウントされた複数のＬＤを模式的に図解した斜視図である。この多波長レーザ装置において、ステムの先端部の支持基体１１の平面上には、青色ＬＤ１２と赤外ＬＤ１３と赤色ＬＤ１４とが配設され、それらのＬＤが独立に動作できるように電力を供給する第一のワイヤ１８、第二のワイヤ１９、および第三のワイヤ２０がそれぞれ接続されている。そして、青色ＬＤ１２が他のＬＤ１３と１４に挟まれて配置されるように構成されている。
【００１５】
支持基体１１は、銅を主成分とする金属からなっており、ヒートシンクとしても作用する。支持基体１１上に配設されるそれぞれのＬＤ１２〜１４は、それらが出射するレーザビームがほぼ平行になるようにマウントされている。また、各ＬＤはそのｎ型用電極側が支持基体１１側になるように、すなわちｐサイドアップでマウントされており、ｐ型用電極側にワイヤが接続される。これらのワイヤ１８、１９、および２０は、ＬＤ１２、１３、および１４のストライプ状導波路２１２、３１２、および４１２から離れた位置に接続され、ストライプ状導波路にダメージを与えることを防止し得るように配慮されている。さらに各ＬＤにおいて、導波路のリア側に高反射膜が形成され、ワイヤ１８、１９、および２０と支持基体１１とから閾値以上の電流が注入されれば、導波路のフロント側からレーザ光が出射される。次に、この多波長レーザ装置の製造方法について説明する。
【００１６】
まず、図２の模式的な斜視図を参照して、青色ＬＤ１２は複数のＧａＮ系半導体層から構成され、ｎ型ＧａＮ基板２０１上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）にて形成される。具体的には、ｎ型ＧａＮ基板２０１の第一主面上に、ｎ型ＧａＮ下部コンタクト層２０２、ｎ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ下部クラッド層２０３、ｎ型ＧａＮ下部ガイド層２０４、Ｉｎ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ｎ量子井戸層とＩｎ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ｎ障壁層（但しｘ１＞ｘ２）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造の活性層２０５、ｐ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎからなる蒸発防止層２０６、ｐ型ＧａＮ上部ガイド層２０７、ｐ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎ上部クラッド層２０８、およびｐ型ＧａＮ上部コンタクト層２１１を順に積層する。活性層２０５は、波長約４０５ｎｍの光を放射できるように組成と構造が設定される。
【００１７】
次に、フォト工程を利用して２μｍ程度の幅のストライプ状レジストを形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって上部クラッド層２０８と上部コンタクト層２１１を含むリッジストライプ２１２を形成し、光の導波ができるようにする。続いて酸化珪素膜を蒸着してリフトオフして、電流注入をリッジストライプ２１２の頂部のみから行うための電流狭窄層２１３をそのリッジストライプの両側に設ける。
【００１８】
さらにリッジストライプ２１２上には、Ｐｄ／Ａｕをこの順に真空蒸着などにより積層したｐ型用電極２１４が形成される。このｐ型用電極２１４には、ワイヤのボンディングを考慮して、幅広領域を設けることが好ましい。続いて、基板２０１の第二主面側を研磨などで削ることでウエハ全体の厚みを調整し、その後に基板２０１の第二主面側にＴｉ／Ａｌをこの順で真空蒸着などにより積層することでｎ型用電極２１５を形成する。さらに、ＬＤのマウント時の密着性向上のために、ｎ型用電極２１５上にＭｏ／Ａｕをこの順で真空蒸着してレーザウェハの形成を完了する。
【００１９】
その後に、ウェハをレーザバーに劈開して、レーザ共振器端面を劈開面で形成する。レーザバーのリア側には２種類以上の酸化物層を含む多層反射膜（図示せず）を形成し、レーザ光を共振器のフロント側から取り出せるようにする。さらに、レーザバーから幅２００〜３００μｍ程度の複数のチップに分割して、複数の青色ＬＤ１２を得る。
【００２０】
図３を参照して、赤外ＬＤ１３は複数のＡｌＧａＡｓ系半導体層から構成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上にＭＯＣＶＤ法または分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などにより堆積される。より具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１の第一主面上に、ｎ型Ａｌ_０．５５Ｇａ_０．４５Ａｓ下部クラッド層３０３、Ａｌ_ｘ３Ｇａ_１−ｘ３Ａｓ障壁層とＡｌ_ｘ４Ｇａ_１−ｘ４Ａｓ量子井戸層（但しｘ３＞ｘ４）の交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層３０５、第一のｐ型Ａｌ_０．５５Ｇａ_０．４５Ａｓ上部クラッド層３０８、ｐ型ＧａＡｓからなるエッチストップ層３０９、第二のｐ型Ａｌ_０．５５Ｇａ_０．４５Ａｓ上部クラッド層３１０、およびｐ型ＧａＡｓ上部コンタクト層３１１を順に積層する。活性層３０５は、波長約７８０ｎｍの光を放射できるように組成と構造が設定される。
【００２１】
その後、フォト工程により５μｍ幅程度の酸化珪素または窒化珪素などのストライプ状マスク（図示せず）を形成した後に、エッチストップ層３０９に達するまでエッチングし、第二上部クラッド層３１０と上部コンタクト層３１１を含むリッジストライプ３１２を形成して光の導波ができるようにする。リッジストライプ３１２の両側には、光を閉じ込めのためと電流注入をリッジストライプ３１２の頂部のみから行うために、ｎ型ＧａＡｓ埋め込み層３１３が成長させられる。リッジストライプ３１２上には、真空蒸着などによってＺｎ／Ａｕをこの順に積層したｐ型用電極３１４が形成される。このｐ型用電極３１４においても、ワイヤのボンディングを考慮し、幅広領域を設けることが好ましい。
【００２２】
続いて、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１の第二主面側をウェットエッチングなどで削ることで、ウエハ全体の厚みを調整し、その後にｎ型ＧａＡｓ基板３０１の第二主面側にＮｉ／Ｇｅ／Ａｕをこの順に真空蒸着などで積層することによってｎ型用電極３１５を形成する。続いて、ＬＤのマウント時の密着性を向上させるために、ｎ型用電極３１５上にＭｏ／Ａｕをこの順で真空蒸着してウェハの形成を完了する。その後、ウェハを複数のバーに劈開して、レーザの共振器端面を劈開面で形成する。レーザバーのリア側には２種類以上の酸化物層を含む多層反射膜（図示せず）を形成して、レーザ光をフロント側から取り出せるようにする。さらに、レーザバーから幅２００〜３００μｍ程度の複数のチップを分割して、複数の赤外ＬＤ１３を得る。
【００２３】
図４を参照して、赤色ＬＤ１４は複数のＩｎＡｌＧａＰ系半導体層から構成され、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１上にＭＢＥ法により堆積される。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１の第一主面上に、ｎ型Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．１５Ｉｎ_０．５Ｐ下部クラッド層４０３、ｎ型Ａｌ_０．２５Ｇａ_０．２５Ｉｎ_０．５Ｐ下部ガイド層４０４、Ｉｎ_ｘ５Ｇａ_１−ｘ５Ｐ量子井戸層とＡｌ_ｘ６Ｇａ_ｘ７Ｉｎ_{１−ｘ６−ｘ７}Ｐ障壁層との交互積層構造からなる多重量子井戸層構造を有する活性層４０５、ｐ型Ａｌ_０．２５Ｇａ_０．２５Ｉｎ_０．５０Ｐ上部ガイド層４０７、第一のｐ型Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．１５Ｉｎ_０．５０Ｐ上部クラッド層４０８、ｐ型Ｉｎ_０．５Ｇａ_０．５Ｐからなるエッチストップ層４０９、第二のｐ型Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．１５Ｉｎ_０．５０Ｐ上部クラッド層４１０、およびｐ型ＧａＡｓ上部コンタクト層４１１を順に積層する。活性層４０５は、波長６５０ｎｍの光を放射できるように組成と構造が設定される。
【００２４】
次に、フォト工程により５μｍ幅程度の酸化珪素または窒化珪素などのストライプ状マスク（図示せず）を形成した後に、エッチストップ層４０９に達するまでエッチングして第二の上部クラッド層４１０と上部コンタクト層４１１を含むリッジストライプ４１２を形成し、光の導波ができるようにする。リッジストライプ４１２の両側には、光を閉じ込めるためと電流注入をリッジストライプ４１２の頂部のみから行うために、ｎ型ＧａＡｓ埋め込み層４１３が成長させられる。リッジストライプ４１２上には、Ｚｎ／Ａｕをこの順に真空蒸着などによって積層したｐ型用電極４１４が形成される。このｐ型用電極４１４には、ワイヤのボンディングを考慮して、幅広領域を設けることが好ましい。
【００２５】
続いて、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１の第二主面側をウェットエッチングなどで削ることによってウエハ全体の厚みを調整し、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１の第二主面側にＮｉ／Ｇｅ／Ａｕをこの順で真空蒸着などで積層することによってｎ型用電極４１５を形成する。その後、ＬＤのマウント時の密着性を向上させるために、ｐ型用電極４１４上にＭｏ／Ａｕをこの順で真空蒸着して、ウェハの形成を完了する。続いて、ウェハを複数のバーに劈開して、レーザの共振器端面を劈開面で形成する。レーザバーのリア側には２種類以上の酸化物層を含む多層反射膜（図示せず）を形成して、レーザ光をフロント側から取り出せるようにする。さらにレーザバーから幅２００〜３００μｍ程度の複数のチップを分割して、複数の赤色ＬＤ１４を得る。
【００２６】
上述のようにして得られたＬＤ１２、１３、および１４は、図１に示されているように、支持基体１１上にマウントされる。支持基体１１の中央部に青色ＬＤ１２を載せ、その両側に赤外ＬＤ１３と赤色ＬＤ１４をマウントする。この時、すべてのＬＤをマウントするために同じ半田材を使用することも不可能ではないが、各ＬＤに対して融点の異なる半田を用いて支持基体１１に接続すれば、一つの素子をマウントする際に他の素子の位置ずれなどが起こりにくくて便利である。そのような半田としては、インジウム基、鉛基、錫基、アルミニウム基、金基など、種々の半田材から選択することができる。また、ＬＤのマウントは、最も融点の高い半田を使用するものから順に行うようにする。例えば、青色ＬＤ１２にはＡｕ_８０Ｓｎ_２０半田を用い、そして赤外ＬＤ１３にはＡｕ_１０Ｓｎ_９０半田を用い、最後に赤色ＬＤ１４にはＩｎ半田を用いることが可能である。
【００２７】
また、ＬＤ同士は、互いが接触してショートしないよう、１０〜数１０μｍ程度離して配置する。さらに、それぞれの光の出射方向が概略並行となるようにすれば、それぞれのＬＤのレーザ光出射点間隔は２１０〜３５０μｍ程度となる。光の出射方向は、それぞれのレーザ素子の共振器端面たる劈開面をアライメントとして調整することができる。
【００２８】
図５に示されているように、それぞれのＬＤにはワイヤが接続され、外部から電力が供給できるようにする。支持基体１１は、円形の放熱板１５と共にステム１０本体を構成し、ステム１０の外部のリード４１に電気的に接続されて、電力を供給できるようになっている。レーザ素子のｐ側に電力を供給するピン３８、３９、および４０はステム１０から絶縁され、外部のリード４８、４９、および５０にそれぞれ直結している。レーザ光として出射される３つの波長の光を透過しうる透過材５１を有するキャップ５２がステム１０に接合され、多波長レーザ装置１００が完成する。なお、図５は、レーザ装置の内部をわかりやすくするために、キャップ５２の一部を切断した様子を示している。
【００２９】
図６には、レーザ装置１００の等価回路が示されている。青色ＬＤ１２、赤外ＬＤ１３、および赤色ＬＤ１４のｎサイドはアースに接続され、ｐサイドにそれぞれの素子を駆動する電力供給源が接続されており、それぞれのＬＤが独立に動作できるように構成されている。
【００３０】
本発明においては、青色ＬＤが赤外と赤色の両ＬＤ間の中央に配置されるので、青色ＬＤをレンズの光軸中心に配置しても、赤外と赤色の両ＬＤも光軸から極端に遠くない距離に配置することができる。本実施形態では、青色ＬＤ１２を光軸中心に配置したとして、すべてのＬＤ１２〜１４が光軸から２１０〜３５０μｍ程度の範囲内にあることとなる。このため、レンズの精度を高くする領域を小さくできるなどの効果が得られ、光ピックアップの製造が容易となる。また赤色ＬＤと赤外ＬＤが光軸からほぼ等距離に配置されることにより、光ピックアップの設計を容易にすることができて、その製造の歩留まり向上をはかることが可能となる。
【００３１】
（実施形態２）
図７は、実施形態２における多波長レーザ装置のステムの上部を模式的に図解した斜視図である。なお、本実施形態２に関する図面において、実施形態１と同一または対応する部分については同一符号を付し、その詳細な説明は繰り返されない。
【００３２】
本実施形態２に特徴的な点は、支持基体１１上にマウントされるレーザ素子３１が、同一基板上で異なった波長の光を出射することが可能なモノリシック型になっていることである。すなわち、レーザ素子３１においては、青レーザ部３２と赤外レーザ部３３と赤レーザ部３４とが、同一基板上に気相結晶成長によって形成されている。各レーザ部３２、３３、および３４は、それぞれ対応するストライプ状導波路２１２、３１２、および４１２を有し、それぞれに独立に電力供給できるように構成されている。
【００３３】
図８〜図１３の模式的な断面図を参照して、レーザ素子３１の製造方法について説明する。レーザ素子３１は、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上においてＭＯＣＶＤ法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を利用して形成される。耐熱性の強い順に、青レーザ部３２、赤外レーザ部３３、その後に赤レーザ部３４を形成し、耐熱性の弱い赤レーザ部３４に大きい熱負荷がかかることを防止する。
【００３４】
具体的には、図８に示すように、まず青レーザ部３２をＭＯＣＶＤ法により形成する。最初に、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上にｎ型ＧａＮからなるバッファ層２１６を成膜する。このバッファ層は、格子定数の異なるＧａＡｓ基板上にＧａＮ系半導体層を結晶性よく成長させるために設けられる。続いて、実施形態１における青色ＬＤと同様に、複数のＧａＮ系半導体層をｐ型ＧａＮ上部コンタクト層２１１までを形成する。
【００３５】
その後、ＣＶＤや真空蒸着により酸化珪素または窒化珪素などからなる保護膜３１８をウェハ全面上に形成し、この保護膜にフォト工程とエッチングにより開口部（図示せず）を設ける。残された保護膜帯３１８と開口部の幅は、それぞれ２００μｍと５５０μｍにする。そして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングで、青レーザ部３２となるべきメサを形成する。その結果、ウェハには青レーザ部３２となるべきメサが周期的に存在し、それらのメサ間の谷間において赤外と赤のレーザ部が形成されるべき領域では、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１が露出される。なお、図８では青レーザ部３２となるべきメサが一つと、赤外と赤のレーザ部が形成されるべき谷間が二つ示され、その他は図示省略されている。このことに関しては、図１２までの各図においても同様である。
【００３６】
図９においては、青レーザ部３２上の保護膜３１８を残したままで、露出されたｎ型ＧａＡｓ基板３０１上に赤外レーザ部３３を形成する。まず、実施形態１における赤外ＬＤと同様に、複数のＡｌＧａＡｓ系半導体層をｐ型ＧａＡｓ上部コンタクト層３１１まで成長させる。この時、成長終了後の上部コンタクト層３１１の表面位置が、青レーザ部３２における上部コンタクト層２１１の表面位置と概略等しくなるように、下部クラッド層３０３の厚みを変えるなどして調整する。
【００３７】
続いて、ＣＶＤまたは真空蒸着により酸化珪素または窒化珪素などからなる保護膜３１６をウェハ全面上に形成し、この保護膜３１６にフォト工程によりストライプ状の開口部（図示せず）を設ける。この時残された保護膜帯３１６の位置が、後に赤外レーザ部３３となる。残される保護膜帯３１６と開口部の幅は、それぞれ２００μｍと５５０μｍにする。保護膜帯３１６は青レーザ部３２間の谷間の上で、かつその端が青レーザ部３２から５０μｍ離れた地点に形成される。これによって、青レーザ部３２の隣に赤外レーザ部３３を作りこむことができる。
【００３８】
すなわち、保護膜３１６の開口部からウェットエッチングやドライエッチングの手法で、赤外レーザ部３３となるべきメサを形成する。この工程において、後に赤レーザ部を形成すべき領域と青レーザ部３２上とに成長された複数のＡｌＧａＡｓ系半導体層を除去するとともに、青レーザ部３２と赤外レーザ部３３とを互いに分離する。そして、ウェハ上に残されたメサ間には、幅５０μｍ程度の狭い谷間と、幅３００μｍ程度の広い谷間とが形成される。これらの谷間ではｎ型ＧａＡｓ基板３０１が露出され、広い谷間に赤レーザ部３４が形成される。
【００３９】
図１０において、保護膜３１８と３１６を残したままで、露出されたｎ型ＧａＡｓ基板３０１上に赤レーザ部３４を形成する。まず、実施形態１における赤色ＬＤと同様に、複数のＩｎＧａＡｌＰ系半導体層をｐ型ＧａＡｓ上部コンタクト層４１１まで成長させる。その成長終了後の上部コンタクト層４１１の表面位置が、他の素子レーザ部の上部コンタクト層の表面位置と概略等しくなるように、下部コンタクト層４０３の厚みを変えるなどして調整する。続いて、赤外レーザ部３３と同様に保護膜３１７を形成し、さらにフォト工程によりストライプ状の開口部（図示せず）を設ける。保護膜３１７が残される場所は、青レーザ部３２および赤外レーザ部３３から５０μｍ程度離れた位置であり、ストライプ状の保護膜３１７の幅は２００μｍである。この場所は、青レーザ部３２と赤外レーザ部３３との間の広い谷間に対応する。続いて保護膜３１７の開口部から、ドライエッチングやウェットエッチングを行えば、赤レーザ部３４を形成すると共に他のレーザ部との分離を行うことができる。
【００４０】
図１１においては、赤外レーザ部３３と赤レーザ部３４のリッジストライプを形成する。まず、フォト工程を利用して、保護膜帯３１６と３１７をさらに細い４μｍ程度のストライプ状に加工する。この時、すべてのレーザ部の高さが概略等しいので、フォト工程を同時に行うことができる。続いてウェットエッチングにより、上部コンタクト層３１１と４１１および第二上部クラッド層３１０と４１０をエッチストップ層３０９と４０９に達するまでエッチングし、赤外と赤のレーザ部のリッジストライプ３１２と４１２を形成する。
【００４１】
図１２において、赤外と赤のレーザ部のリッジストライプ３１２と４１２をｎ型ＧａＡｓ埋め込み層３１３と４１３でそれぞれ埋め込み、リッジストライプ上部に堆積したｎ型ＧａＡｓ層部分を除去する。なお、各レーザ部を分離する谷間において、埋め込み層たるｎ型ＧａＡｓが成長した場合には、その埋め込み層部分をも除去する。続いてリッジストライプ３１２と４１２の上および埋め込み層３１３と４１３の上に、実施形態１と同様にＺｎ／Ａｕの順で蒸着してｐ型用電極３１４を形成する。赤外レーザ部３３および赤レーザ部３４に対するｐ型用電極の材料は同じであるから、それらのｐ型用電極は同時に形成することができる。また、赤外レーザ部３３と赤レーザ部３４のリッジストライプを青レーザ部３２のリッジストライプよりも先に形成するのは、赤外と赤のレーザ部ではｎ型ＧａＡｓ層でリッジストライプを埋め込む必要があるからである。すなわち、リッジストライプを埋め込む工程において、青レーザ部３２のｐ型用電極が過度に加熱されて劣化することを避けるためである。
【００４２】
図１３においては、青レーザ部３２のリッジストライプ２１２を形成する。赤外レーザ部３３と赤レーザ部３４を保護する保護膜（図示せず）を形成した上で、フォト工程を利用して保護膜帯３１８を２μｍ程度の細いストライプ状に加工する。続いて、上部クラッド層２０８が厚さ０．０３μｍ程度で残るように、上部コンタクト層２１１と上部クラッド層２０８をＲＩＥにてエッチングして、ストライプ状導波路２１２を形成する。この上から、電流狭窄層２１３およびｐ型用電極２１４を形成して青レーザ部３２を完成する。
【００４３】
次に、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１の第二主面側を削って厚みを調整し、Ｎｉ／Ｇｅ／Ａｕをこの順で蒸着してｎ型用電極３１５を形成する。さらに、レーザ素子のマウントを容易にするためにｎ型用電極３１５上にＭｏ／Ａｕをこの順で真空蒸着し、ウェハの形成を完了する。続いて実施形態１と同様にバー状に劈開して共振器端面を形成後、バーのリア側に多層反射膜（図示せず）を形成する。この多層反射膜は、３種類のレーザ部が出射する光の波長のそれぞれに対して反射率が高くなるように設計する。多層反射膜に使用される材料は、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３やＺｒＯ_２といった酸化物や、窒化物、硫化物、ハロゲン化合物などの種々の屈折率を持つ材料を使用でき、条件を満たす組み合わせは数多く考えることができる。なお、反射膜に使用する材料は、メサ端面にコーティングする関係上、絶縁性を持つものでなければならない。最後に、青レーザ部３２がレーザ素子３１の中央に来るように、赤外レーザ部３３と赤レーザ部３４との間でレーザバーを分割し、レーザ素子３１の形成を完了する。この後、実施形態１と同様にワイヤを接続すればよい。
【００４４】
本実施形態においても、青色ＬＤがレーザ装置の中央に配置されているので、実施形態１と同様の効果を得ることが可能である。
【００４５】
なお、上述の実施形態中では、レーザ装置のヘッダ部におけるレーザ素子は全てｐサイドアップとしたが、これをｐサイドダウンとしてマウントしても構わない。また、実施形態２に示したモノリシック型レーザ素子の基板は、ＧａＡｓ以外にも、ＧａＮやＧａＰなどを用いてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明においては、３つの波長のレーザ光を出射することが可能な混載レーザ装置において、青色ＬＤを中央に配置し、その両側に赤色ＬＤと赤外ＬＤを配置している。この結果、レーザ光の絞込みを行う上でもっとも大きな制約を受ける青色ＬＤをレンズの光軸上に配置することができ、光ピックアップの設計を容易化するとともに、製造の容易化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による多波長レーザ装置のヘッダ部の模式的な斜視図である。
【図２】図１のヘッダ部に含まれる青色ＬＤの模式的な斜視図である。
【図３】図１のヘッダ部に含まれる赤外ＬＤの模式的な斜視図である。
【図４】図１のヘッダ部に含まれる赤色ＬＤの模式的な斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１による多波長レーザ装置の模式的な斜視図である。
【図６】図５の多波長レーザ装置の等価回路図である。
【図７】本発明の実施形態２による多波長レーザ装置のヘッダ部の模式的な斜視図である。
【図８】図７に含まれるレーザ素子の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図９】図７に含まれるレーザ素子の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図１０】図７に含まれるレーザ素子の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図１１】図７に含まれるレーザ素子の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図１２】図７に含まれるレーザ素子の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図１３】図７に含まれるレーザ素子の製造工程とその完成像を示す模式的な断面図である。
【図１４】従来技術に基づくハイブリッド型多波長レーザ装置の一部を示す模式的な斜視図である。
【図１５】従来技術に基づくモノリシック型多波長レーザ装置の一部を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１００　多波長レーザ装置、１１、１３１、１４１　支持基体、１２、１３４、１４４　青色ＬＤ、１３、１３２、１４２　赤外ＬＤ、１４、１３３、１４３赤色ＬＤ、１８、１９、２０、１３５、１３６、１３７　ワイヤ、２０１、３０１、４０１　基板、２０２　下部コンタクト層、２０３、３０３、４０３　下部クラッド層、２０４、４０４　下部ガイド層、２０５、３０５、４０５　活性層、２０６　蒸発防止層、２０７、４０７　上部ガイド層、２０８、３０８、４０８　第一の上部クラッド層、３０９、４０９　エッチストップ層、３１０、４１０　第二の上部クラッド層、２１１、３１１、４１１　上部コンタクト層、２１２、３１２、４１２　リッジストライプ、２１３　電流狭窄層、３１３、４１３　埋め込み層、２１４、３１４、４１４　ｐ型用電極、２１５、３１５、４１５　ｎ型用電極、３８、３９、４０　ピン、４１、４８、４９、５０　リード、３１　レーザ素子、３２　青レーザ部、３３　赤外レーザ部、３４　赤レーザ部。

Claims

青色レーザダイオードと赤色レーザダイオードと赤外色レーザダイオードとを同一基体上に有する多波長レーザ装置であって、各前記レーザダイオードのレーザ光出射点が実質的に同一直線上に配置され、前記青色レーザダイオードのレーザ光出射点が他の二つの前記レーザダイオードのレーザ光出射点の間に配置されていることを特徴とする多波長レーザ装置。
各前記レーザダイオードは、気相結晶成長法を利用して同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多波長レーザ装置。
各前記レーザダイオードは、それぞれ融点の異なる半田を用いて前記同一基体上にマウントされていることを特徴とする請求項１に記載の多波長レーザ装置。
青色レーザダイオードと赤色レーザダイオードと赤外色レーザダイオードとを同一基体上にマウントする方法であって、それぞれのレーザダイオードに対して融点の異なる半田を融点の高い順に使用してマウントすることを特徴とするレーザダイオードのマウント方法。