JP2006351867A

JP2006351867A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2006351867A
Application number: JP2005176679A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Nishiyama; 伸宏西山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-12-28
Also published as: CN1881718A; US20060285562A1

Abstract

【課題】半導体レーザ装置において、受光素子に入射するモニタ光の光量を増加させる。
【解決手段】半導体レーザ素子１４から出射するモニタ光２２の光軸２０上に第１の反射面１６、蓋１８の内面に第２の反射面１７を設け、光軸２０上のモニタ光２２が受光素子１５の受光面１５ａに、第２の反射光２４として入射するように第１の反射面１６を傾斜させる。受光面１５ａには、光軸２０から外れたモニタ光２２が半導体レーザ素子１４から直接入射するのに加えて、光軸２０から外れた光よりも高強度の第２の反射光２４が入射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モニタ光の受光素子を備えた半導体レーザ装置に関する。

半導体レーザ装置は、駆動電流が一定であっても温度によってレーザ光の出力が大きく変化する。そこで、半導体レーザ素子をＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）駆動するため、すなわちレーザ光の出力を一定に保つため、半導体レーザ素子の両端から出射するレーザ光のうち一方からの光をモニタ光としてフォトダイオードなどの受光素子で受光し、発生した電流に基づいて半導体レーザ素子の駆動電流を制御している。

フレームタイプの半導体レーザ装置においては、生産性および作業効率の面からモニタ光を含むレーザ光の光軸と受光素子の受光面とが平行に配置されるのが一般的である。しかし、この構造の場合、モニタ光のうち、光軸から外れた強度の低い光を受光素子の受光面で検知するため、受光素子の受光面に入射するモニタ光の光量が少なく、受光素子の出力が小さい。したがって、駆動電流の制御が困難であり、駆動電流を流し過ぎると半導体レーザ素子を破壊してしまうことがあった。

この問題に鑑みて特許文献１で提案されている半導体レーザ装置１１０は、図５に示すように、リードフレーム１１１上に、セラミック基板１１３と受光素子１１５が設けられ、セラミック基板１１３上に半導体レーザ素子１１４が設けられた、フレームタイプの半導体レーザ装置である。半導体レーザ素子１１４および受光素子１１５は、半導体レーザ素子１１４から出射されるモニタ光の光軸１２０と受光素子１１５の受光面１５ａとが平行となるように配置されている。半導体レーザ装置１１０には、外囲器１１８の内面に光反射率が高くなるように表面処理を施して光反射面１１７が設けられている。そのため、光軸１２０から外れたモニタ光のうち、受光素子１１５の受光面１１５ａ方向に出射したモニタ光だけでなく、外囲器１１８方向へ出射して光反射面１１７で反射したモニタ光１２７も受光面１１５ａに入射する。したがって、受光素子１１５の受光面１１５ａに入射するモニタ光の光量を増加させ、受光素子１１５の出力を大きくすることができる。
特開２００３−３１８８５号公報（第４頁−第５頁、図１）

しかし、特許文献１で提案された半導体レーザ装置では、強度の高い光軸１２０上のモニタ光は受光素子１１５の受光面１１５ａには入射しないため、実際に受光面１１５ａに入射するモニタ光の光量は光反射面１１７を設けていない場合と比較してそれほど多くなっていない。

そこで、本発明は、半導体レーザ素子の出射する、光軸上のモニタ光を受光素子の受光面に入射するようにすることで受光面の受光量を増加させて受光素子の出力を大きくし、これに基づいて適切な駆動電流の制御を行うことができる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子が出射したモニタ光を受光する受光素子と、前記半導体レーザ素子および前記受光素子を載置するリードフレームと、を備える半導体レーザ装置において、前記モニタ光の光軸上の第１の反射面と、前記モニタ光がこの第１の反射面で反射した第１の反射光の光軸上の第２の反射面と、を有し、前記光軸上の第１の反射光がこの第２の反射面で反射した第２の反射光が、前記受光素子の受光面に入射することを特徴とする。

（２）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記リードフレーム上に配置されたベース部と、前記レーザ素子と前記受光素子とを覆うようにこのベース部の上に配置された蓋と、を有し、前記ベース部に前記第１の反射面が設けられ、前記蓋の内面に前記第２の反射面が設けられたことを特徴とする。

（３）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ素子が、サブマウントを介して前記リードフレームに載置され、前記リードフレームから前記半導体レーザ素子までの高さが、前記リードフレームから前記受光素子の受光面までの高さよりも高いことを特徴とする。

（４）また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置において、前記受光素子が前記サブマウント上に設けられていることを特徴とする。

本発明によると、光軸から外れたモニタ光よりも高強度の、光軸上のモニタ光が第１の反射面および第２の反射面で反射して受光素子の受光面に入射するため、受光面の受光量が増加する。よって、受光素子の出力が大きくなり、これに基づいて適切な駆動電流の制御を行うことができる半導体レーザ装置を提供することができる。

また本発明によると、半導体レーザ素子が、サブマウントを介してリードフレームに載置され、リードフレームから半導体レーザ素子までの高さが、リードフレームから受光素子の受光面までの高さよりも高いことから、半導体レーザ素子から直接受光素子の受光面に入射するモニタ光の光量も増加するため、より適切な駆動電流の制御を行うことができる。

また本発明によると、受光素子が前記サブマウント上に設けられているため、半導体レーザ装置の製造時に、リードフレーム上にサブマウントを配置するだけで、半導体レーザ素子および受光素子を適切に設けることができる。したがって、リードフレーム上で受光素子にモニタ光が入射するように位置決めする工程も省略することができ、製造コストの削減が可能となる。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の概略断面図、図２は本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の半導体レーザ素子、受光素子、電源および制御装置の関係を示すブロック図である。

半導体レーザ装置１０は、図１に示すように金属製のリードフレーム１１と、リードフレーム１１上に取り付けられた樹脂などからなるベース部１２と、蓋１８とを備える。リードフレーム１１には、サブマウント１３と受光素子１５とが設けられており、サブマウント１３には半導体レーザ素子１４が設けられている。

半導体レーザ素子１４はｐ型半導体とｎ型半導体を接合させ、劈開したチップ状の素子である。ｐ型半導体とｎ型半導体との間に電圧を印加して駆動電流を流すと、これらの接合部であるｐ−ｎ接合層が発光し、劈開面に作製した反射率の異なる二つの平行な鏡面の間でこの光が共振して増幅され、反射率の低い方の鏡面から主レーザ光２１が出射する。一方、反射率の高い方の鏡面からも主レーザ光２１よりも弱いレーザ光が漏れ出るため、これをモニタ光２２として利用する。

半導体レーザ素子１４は、主レーザ光２１およびモニタ光２２の光軸２０がリードフレーム１１に平行となるように配置されている。フォトダイオードなどからなる受光素子１５は、リードフレーム１１から受光面１５ａまでの高さがサブマウント１３の厚さとほぼ同じで、かつモニタ光２２の光軸２０と平行になるように配置されており、光軸２０から外れたモニタ光２２が直接入射する。蓋１８は、図１において右側に開口部を有するものであり、この開口部をベース部１２で塞ぎ、サブマウント１３および受光素子１５を囲むように取り付けられている。ここで、リードフレーム１１から受光面１５ａまでの高さは、リードフレーム１１から光軸２０までの高さよりも低ければ上述の高さに限られない。

図２のブロック図に示すように、電源３１によって駆動電流を流すと、半導体レーザ素子１４は主レーザ光２１およびモニタ光２２を出射する。このモニタ光２２を受けた受光素子１５の出力に基づいて制御装置３２によってＡＰＣ駆動され、主レーザ光２１およびモニタ光２２の出力を一定に保つように電源３１からの駆動電流が制御される。

本実施形態において、ベース部１２の、光軸２０上のモニタ光２２が当たる面にはメッキ加工が施されており、第１の反射面１６が形成されている。第１の反射面１６は、光軸２０上のモニタ光２２が蓋１８側に反射するように傾斜している。また、蓋１８の内面の、光軸２０上のモニタ光２２が第１の反射面１６で反射した第１の反射光２３が当たる部分の周辺にはメッキ加工が施されており、第２の反射面１７が形成されている。また、第１の反射面１６の傾斜角は、第１の反射光２３が第２の反射面１７で反射した第２の反射光２４が、受光素子１５の受光面１５ａに入射するように設定されている。

このように構成することにより、受光素子１５の受光面１５ａには、モニタ光２２のうち光軸２０から外れた光が半導体レーザ素子１４から直接入射するだけでなく、光軸２０から外れた光よりも高強度の光軸２０上の光も、第１の反射面１６および第２の反射面１７で反射して入射する。したがって、受光素子１５の受光面１５ａに入射するモニタ光２２の光量が増加し、受光素子１５の出力が大きくなるため、モニタ光２２を受光した受光素子１５で発生した電流に基づいて適切な駆動電流の制御を行うことができる。

また、本実施形態において、図３に示すように、リードフレーム１１から半導体レーザ素子１４までの高さが、リードフレーム１１から受光面１５ａまでの高さよりも高くなるようにサブマウント１３の厚さを設定してもよい。これにより、モニタ光２２のうち光軸２０から外れた光が、図１に示したリードフレーム１１から半導体レーザ素子１４までの距離がリードフレーム１１から受光面１５ａまでの距離とほぼ同じ場合と比べてより多く半導体レーザ素子１４から直接受光面１５ａに入射するため、受光面１５ａに入射するモニタ光２２の光量をより増加させることができる。

また、本実施形態において、図４に示すようにサブマウント１３として上面に受光素子１５が形成されたものを利用してもよい。この場合、半導体レーザ装置１０の製造時には、半導体レーザ素子１４が設けられたサブマウント１３をリードフレーム１１に配置するだけで受光素子１５も配置することができるため、図１のようにリードフレーム１１にサブマウント１３および受光素子１５を別個に配置する場合と比べて半導体レーザ装置１０の製造工程を簡略化することができる。さらに、第２の反射光２４が受光面１５ａに入射するようにリードフレーム１１上で受光素子１５を位置決めする必要もない。

また、本実施形態において、第１の反射面１６および第２の反射面１７のメッキに用いる材料をそれぞれ反射率の異なるものとしてもよい。メッキの反射率を変えることにより、受光素子１５に入射するモニタ光の光量を受光素子１５の感度に応じて適切なものとすることができ、精度の高い駆動電流の制御が可能となる。また、第２の反射面１７に異なるメッキを施した蓋１８を複数用意しておくことによって、蓋１８を適宜選択するだけで、リードフレーム１１、サブマウント１３などの構成を変えることなく、受光素子１５に入射するモニタ光の光量を受光素子１５の感度に対して適切なものとすることができる。

なお、本実施形態において、第１の反射面１６および第２の反射面１７は、アルミなどの金属を蒸着したものや、鏡面加工した金属板など、光を反射するものであれば、メッキ加工によるものに限られない。

本発明に係る半導体レーザ装置は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒなどの光ディスクから信号を読み取るための、精度の高い光源として使用することができる。

本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の概略断面図本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の半導体レーザ素子、受光素子、電源および制御装置の関係を示すブロック図本発明の実施形態の一の態様に係る半導体レーザ装置の概略断面図本発明の実施形態の他の態様に係る半導体レーザ装置の概略断面図従来の半導体レーザ装置の概略断面図

符号の説明

１０半導体レーザ装置
１１リードフレーム
１２ベース部
１３サブマウント
１４半導体レーザ素子
１５受光素子
１６第１の反射面
１７第２の反射面
１８蓋
２３第１の反射光
２４第２の反射光

Claims

半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子が出射したモニタ光を受光する受光素子と、前記半導体レーザ素子および前記受光素子を載置するリードフレームと、を備える半導体レーザ装置において、
前記モニタ光の光軸上の第１の反射面と、前記モニタ光がこの第１の反射面で反射した第１の反射光の光軸上の第２の反射面と、を有し、前記光軸上の第１の反射光がこの第２の反射面で反射した第２の反射光が、前記受光素子の受光面に入射することを特徴とする半導体レーザ装置。
前記リードフレーム上に配置されたベース部と、前記レーザ素子と前記受光素子とを覆うようにこのベース部の上に配置された蓋と、を有し、前記ベース部に前記第１の反射面が設けられ、前記蓋の内面に前記第２の反射面が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
前記半導体レーザ素子が、サブマウントを介して前記リードフレームに載置され、前記リードフレームから前記半導体レーザ素子までの高さが、前記リードフレームから前記受光素子の受光面までの高さよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
前記受光素子が前記サブマウント上に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。