JP2013084791A - Multiwavelength semiconductor laser device and optical pickup device having the same - Google Patents

Multiwavelength semiconductor laser device and optical pickup device having the same Download PDF

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洋希 永井
Shoichi Takasuka
祥一 高須賀
Isao Kidoguchi
勲 木戸口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an S/N ratio of outgoing light while achieving miniaturization of a multiwavelength semiconductor laser device and miniaturization and cost reduction of an optical pickup device.SOLUTION: A multiwavelength semiconductor laser device 1 has: a mounting substrate 2; a first semiconductor laser element 10 having a first substrate 11, a first semiconductor laser element part 20, and a second semiconductor laser element part 30 adjacent to the first semiconductor laser element part 20 in an X direction; and a second semiconductor laser element 40 adjacent to the second semiconductor laser element part 30 in the X direction. The first semiconductor laser element part 20 has a first semiconductor layer 22 including a first light-emission part A. The second semiconductor laser element part 30 has a second semiconductor layer 32 including a second light-emission part B. The second semiconductor laser element 40 has a second substrate 41 and a third semiconductor layer 42 including a third light-emission part C. The second light-emission part B is located on a central part C2 in the X direction of the mounting substrate 2.

Description

本発明は、多波長半導体レーザ装置及び該多波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to a multiwavelength semiconductor laser device and an optical pickup device including the multiwavelength semiconductor laser device.

現在、CD(Compact Disc)及びDVD(Digital Versatile Disc)の記録及び再生等に用いられ且つ赤外光及び赤色光を出射する2波長半導体レーザ素子と、BD(Blu-ray Disc)の記録及び再生等に用いられ且つ青紫色光を出射する半導体レーザ素子とを、それぞれ、異なるパッケージに搭載し、2波長半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子を、光源として組み込んだ光ピックアップ装置が広く一般に生産されている。   Currently, a two-wavelength semiconductor laser element used for recording and reproduction of CD (Compact Disc) and DVD (Digital Versatile Disc) and emitting infrared light and red light, and recording and reproduction of BD (Blu-ray Disc) 2. Description of the Related Art An optical pickup device is widely produced in general, in which a semiconductor laser element that is used in a semiconductor laser and emits blue-violet light is mounted in different packages, and a two-wavelength semiconductor laser element and a semiconductor laser element are incorporated as a light source. .

しかしながら、上記のような光ピックアップ装置では、次のような問題が生じる。赤外光及び赤色光を出射する2波長半導体レーザ素子と、青紫色光を出射する半導体レーザ素子とが、それぞれ異なるパッケージに搭載されている。このため、出射された赤外光及び赤色光が入射されるレンズ等を含む光学系と、出射された青紫色光が入射されるレンズ等を含む光学系との計2つの光学系が必要となり、光ピックアップ装置が大型化するという問題が生じる。さらに、2つの光学系のそれぞれに対応した光学部品が必要となり、光ピックアップ装置のコストが増大するという問題が生じる。   However, the optical pickup device as described above has the following problems. A two-wavelength semiconductor laser element that emits infrared light and red light and a semiconductor laser element that emits blue-violet light are mounted in different packages. For this reason, a total of two optical systems, that is, an optical system including a lens and the like to which the emitted infrared light and red light are incident and an optical system including a lens and the like to which the emitted blue-violet light is incident are necessary. There arises a problem that the optical pickup device is enlarged. Furthermore, an optical component corresponding to each of the two optical systems is required, resulting in a problem that the cost of the optical pickup device increases.

そこで、これらの問題を解決するために、特許文献1に記載の半導体レーザ装置が提案されている。従来の半導体レーザ装置について、図10を参照しながら説明する。   In order to solve these problems, a semiconductor laser device described in Patent Document 1 has been proposed. A conventional semiconductor laser device will be described with reference to FIG.

図10に示すように、従来の半導体レーザ装置1は、赤外半導体レーザ素子部20及び赤色半導体レーザ素子部30を有する2波長半導体レーザ素子10と、青紫色半導体レーザ素子40と、上面に2波長半導体レーザ素子10及び青紫色半導体レーザ素子40が搭載されたサブマウント2と、サブマウント2の下面が固着されたパッケージ(図示省略)とを備えている。   As shown in FIG. 10, a conventional semiconductor laser device 1 includes a two-wavelength semiconductor laser element 10 having an infrared semiconductor laser element section 20 and a red semiconductor laser element section 30, a blue-violet semiconductor laser element 40, and two on the upper surface. A submount 2 on which the wavelength semiconductor laser element 10 and the blue-violet semiconductor laser element 40 are mounted and a package (not shown) to which the lower surface of the submount 2 is fixed are provided.

従来の半導体レーザ装置1では、2波長半導体レーザ素子10の基板11の側面11a及び11bを、サブマウント2から離れるに従って青紫色半導体レーザ素子40との距離が大きくなるように傾斜させる。これにより、青紫色半導体レーザ素子40の発光部Cを、2波長半導体レーザ素子10の発光部A及びBに近付けて配置することができる。このため、発光部Cと発光部A及びBとの距離が大きくなることを抑制することができる。その結果、光ピックアップ装置の光学系を1つにすることができる。   In the conventional semiconductor laser device 1, the side surfaces 11 a and 11 b of the substrate 11 of the two-wavelength semiconductor laser element 10 are inclined so that the distance from the blue-violet semiconductor laser element 40 increases as the distance from the submount 2 increases. Thereby, the light emitting part C of the blue-violet semiconductor laser element 40 can be arranged close to the light emitting parts A and B of the two-wavelength semiconductor laser element 10. For this reason, it can suppress that the distance of the light emission part C and the light emission parts A and B becomes large. As a result, the optical system of the optical pickup device can be made one.

特開2011−49293号公報JP 2011-49293 A

しかしながら、従来の半導体レーザ装置では、以下に示す問題がある。   However, the conventional semiconductor laser device has the following problems.

従来の半導体レーザ装置1では、2波長半導体レーザ素子10の基板11の側面11a及び11bが、サブマウント2から離れるに従って青紫色半導体レーザ素子40との距離が大きくなるように傾斜している。このため、2波長半導体レーザ素子10の2つの発光部A及びBのうち、青紫色半導体レーザ素子40と隣り合う発光部B、即ち、赤色半導体レーザ素子部30の発光部Bが、基板11の中央部C11から遠くに位置する。このため、サブマウント2と基板11との熱膨張係数の差異から生じる応力により、発光部Bからの出射光の偏光方向が変化するという問題がある。   In the conventional semiconductor laser device 1, the side surfaces 11 a and 11 b of the substrate 11 of the two-wavelength semiconductor laser element 10 are inclined so that the distance from the blue-violet semiconductor laser element 40 increases as the distance from the submount 2 increases. Therefore, of the two light emitting portions A and B of the two-wavelength semiconductor laser element 10, the light emitting portion B adjacent to the blue-violet semiconductor laser element 40, that is, the light emitting portion B of the red semiconductor laser element portion 30 is Located far from the center C11. For this reason, there is a problem that the polarization direction of the emitted light from the light emitting portion B changes due to the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the submount 2 and the substrate 11.

一般に、光ピックアップ装置には、波長板等の偏光素子が使用されている。このため、発光部からの出射光のうち、特定方向の偏光成分を持つ出射光のみが、実質の光出力として寄与する。従って、出射光の偏光方向が変化すると、実質の光出力の低下を招くため、出射光のS/N比(Signal to Noise ratio)が低下する。   In general, a polarizing element such as a wave plate is used in an optical pickup device. For this reason, only the outgoing light having a polarization component in a specific direction among the outgoing light from the light emitting part contributes as a substantial light output. Therefore, when the polarization direction of the emitted light changes, the substantial light output is reduced, and the S / N ratio (Signal to Noise ratio) of the emitted light is lowered.

ところで、発光部からの出射光の光軸が、光学系の光軸(中心軸)から離れるに従って、出射光の光取り込み効率が低下する虞がある。   By the way, as the optical axis of the emitted light from the light emitting unit is separated from the optical axis (center axis) of the optical system, the light capturing efficiency of the emitted light may decrease.

図10に示すように、3つの発光部A、B及びCは、それぞれ、互いに離間している。このため、従来の半導体レーザ装置1を備えた光ピックアップ装置の光学系を、1つとした場合、発光部A、B及びCからの出射光のうち、その光軸が光学系の光軸から離れた出射光の光取り込み効率が低下する虞がある。   As shown in FIG. 10, the three light emitting portions A, B, and C are separated from each other. For this reason, when the optical system of the optical pickup device provided with the conventional semiconductor laser device 1 is one, the optical axis of the light emitted from the light emitting units A, B, and C is separated from the optical axis of the optical system. There is a possibility that the light capturing efficiency of the emitted light is lowered.

特に、赤外半導体レーザ素子、赤色半導体レーザ素子及び青紫色半導体レーザ素子のうち、赤色半導体レーザ素子の高温動作特性が最も劣る。このため、赤色半導体レーザ素子部30の発光部Bからの出射光の光軸が、光学系の光軸から離れて、出射光の光取り込み効率が低下すると、実質の光出力の低下をさらに招くため、出射光のS/N比がさらに低下する。   In particular, among infrared semiconductor laser elements, red semiconductor laser elements, and blue-violet semiconductor laser elements, red semiconductor laser elements have the poorest high-temperature operating characteristics. For this reason, if the optical axis of the emitted light from the light emitting part B of the red semiconductor laser element part 30 is separated from the optical axis of the optical system and the light capturing efficiency of the emitted light is lowered, the substantial light output is further reduced. For this reason, the S / N ratio of the emitted light further decreases.

前記に鑑み、本発明の目的は、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ると共に、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図りながら、出射光のS/N比を向上させることにある。   In view of the above, an object of the present invention is to improve the S / N ratio of emitted light while reducing the size of a multi-wavelength semiconductor laser device and reducing the size and cost of an optical pickup device.

前記の目的を達成するため、本発明に係る多波長半導体レーザ装置は、搭載基板と、搭載基板の上面の上に搭載され、第1の基板、第1の基板の上に形成された第1の半導体レーザ素子部、及び第1の基板の上に第1の半導体レーザ素子部と第1の方向に隣り合うように形成された第2の半導体レーザ素子部を有する第1の半導体レーザ素子と、搭載基板の上面の上に第2の半導体レーザ素子部と第1の方向に隣り合うように搭載された第2の半導体レーザ素子とを備え、第1の半導体レーザ素子部は、第1の基板の上に形成され第1の発光部を含む第1の半導体層を有し、第2の半導体レーザ素子部は、第1の基板の上に形成され第2の発光部を含む第2の半導体層を有し、第2の半導体レーザ素子は、第2の基板と、第2の基板の上に形成され第3の発光部を含む第3の半導体層とを有し、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、上面と第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層とが対向するように、搭載基板の上面の上に搭載され、第2の発光部は、搭載基板の第1の方向の中央部の上に位置している。   To achieve the above object, a multi-wavelength semiconductor laser device according to the present invention is mounted on a mounting substrate and an upper surface of the mounting substrate, and is formed on the first substrate and the first substrate. And a first semiconductor laser element having a second semiconductor laser element part formed on the first substrate so as to be adjacent to the first semiconductor laser element part in the first direction; And a second semiconductor laser element portion mounted on the upper surface of the mounting substrate so as to be adjacent to each other in the first direction. The first semiconductor laser element portion includes: A second semiconductor laser element portion is formed on the first substrate and includes a second light emitting portion. The second semiconductor laser element portion is formed on the first substrate and includes a second light emitting portion. A second semiconductor laser element having a semiconductor layer is formed on the second substrate and the second substrate. And a third semiconductor layer including a third light emitting portion. The first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element include an upper surface, a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer. It mounts on the upper surface of a mounting substrate so that a semiconductor layer may oppose, and the 2nd light emission part is located on the center part of the 1st direction of a mounting substrate.

本発明に係る多波長半導体レーザ装置によると、第2の発光部を、搭載基板の第1の方向の中央部の上に位置させる。これにより、搭載基板を支持体に固着した固着後に、第2の発光部に生じる応力を小さくすることができるため、第2の発光部からの出射光の偏光方向が変化することを抑制することができる。従って、第2の発光部からの出射光のS/N比を向上させることができる。   According to the multiwavelength semiconductor laser device of the present invention, the second light emitting unit is positioned on the central portion of the mounting substrate in the first direction. Thereby, after the mounting substrate is fixed to the support, the stress generated in the second light emitting unit can be reduced, and thus the polarization direction of the emitted light from the second light emitting unit is prevented from changing. Can do. Therefore, the S / N ratio of the emitted light from the second light emitting unit can be improved.

さらに、同一の搭載基板の上に第1の半導体レーザ素子及び第2の半導体レーザ素子を搭載することができる。このため、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ることができる。さらに、光ピックアップ装置の光学系を1つにすることができる。このため、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。   Furthermore, the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element can be mounted on the same mounting substrate. For this reason, the multi-wavelength semiconductor laser device can be miniaturized. Furthermore, the optical system of the optical pickup device can be made one. For this reason, it is possible to reduce the size and cost of the optical pickup device.

本発明に係る多波長半導体レーザ装置において、搭載基板の下面が固着された支持体をさらに備え、第2の発光部は、支持体の第1の方向の中央部の上に位置していることが好ましい。   The multiwavelength semiconductor laser device according to the present invention further includes a support to which the lower surface of the mounting substrate is fixed, and the second light emitting unit is located on a central portion in the first direction of the support. Is preferred.

このようにすると、固着後に、第2の発光部に生じる応力をさらに小さくすることができるため、第2の発光部からの出射光の偏光方向が変化することをさらに抑制することができる。従って、第2の発光部からの出射光のS/N比をさらに向上させることができる。   In this way, since the stress generated in the second light emitting part can be further reduced after fixing, it is possible to further suppress the change in the polarization direction of the emitted light from the second light emitting part. Therefore, the S / N ratio of the emitted light from the second light emitting unit can be further improved.

本発明に係る多波長半導体レーザ装置において、第2の発光部からの出射光の波長は、655nm以上で且つ665nm以下であってもよい。   In the multiwavelength semiconductor laser device according to the present invention, the wavelength of the emitted light from the second light emitting unit may be not less than 655 nm and not more than 665 nm.

本発明に係る多波長半導体レーザ装置において、第1の発光部からの出射光の波長は、775nm以上で且つ790nm以下であり、第1の半導体層は、第1の基板の上に形成された第1導電型のクラッド層と、第1導電型のクラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成された第2導電型のクラッド層とを含み、第1導電型のクラッド層は、III族元素としてインジウム(In)を含み、V族元素としてリン(P)を含むことが好ましい。   In the multiwavelength semiconductor laser device according to the present invention, the wavelength of the emitted light from the first light emitting unit is not less than 775 nm and not more than 790 nm, and the first semiconductor layer is formed on the first substrate. A first conductivity type cladding layer; an active layer formed on the first conductivity type cladding layer; and a second conductivity type cladding layer formed on the active layer; The clad layer preferably contains indium (In) as a group III element and phosphorus (P) as a group V element.

このようにすると、活性層と第1導電型のクラッド層との伝導帯下端のエネルギー差ΔEを大きくすることができる。このため、高温動作時であっても、キャリアオーバーフローの発生を抑制することができ、光出力の低下を生じ難くすることができる。   In this way, the energy difference ΔE at the lower end of the conduction band between the active layer and the first conductivity type cladding layer can be increased. For this reason, even at the time of high temperature operation, the occurrence of carrier overflow can be suppressed, and the decrease in light output can be made difficult to occur.

本発明に係る多波長半導体レーザ装置において、第3の発光部からの出射光の波長は、400nm以上で且つ410nm以下であってもよい。   In the multiwavelength semiconductor laser device according to the present invention, the wavelength of the emitted light from the third light emitting unit may be not less than 400 nm and not more than 410 nm.

前記の目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、本発明に係る多波長半導体レーザ装置と、対物レンズを含む光学系とを備え、第2の発光部は、搭載基板の第1の方向の中央部の上に位置している。   In order to achieve the above object, an optical pickup device according to the present invention includes the multi-wavelength semiconductor laser device according to the present invention and an optical system including an objective lens, and the second light emitting unit is a first of the mounting substrate. Located above the center of the direction.

本発明に係る光ピックアップ装置によると、第2の発光部を、搭載基板の第1の方向の中央部の上に位置させる。これにより、固着後に、第2の発光部に生じる応力を小さくすることができるため、第2の発光部からの出射光の偏光方向が変化することを抑制することができる。従って、第2の発光部からの出射光のS/N比を向上させることができる。   According to the optical pickup device of the present invention, the second light emitting unit is positioned on the central portion in the first direction of the mounting substrate. Thereby, since stress generated in the second light-emitting portion can be reduced after fixing, it is possible to suppress a change in the polarization direction of the emitted light from the second light-emitting portion. Therefore, the S / N ratio of the emitted light from the second light emitting unit can be improved.

さらに、同一の搭載基板の上に第1の半導体レーザ素子及び第2の半導体レーザ素子を搭載することができる。このため、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ることができる。さらに、光ピックアップ装置の光学系を1つにすることができる。このため、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。   Furthermore, the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element can be mounted on the same mounting substrate. For this reason, the multi-wavelength semiconductor laser device can be miniaturized. Furthermore, the optical system of the optical pickup device can be made one. For this reason, it is possible to reduce the size and cost of the optical pickup device.

本発明に係る光ピックアップ装置において、第2の発光部からの出射光の光軸は、光学系の光軸と一致していることが好ましい。   In the optical pickup device according to the present invention, it is preferable that the optical axis of the light emitted from the second light emitting unit coincides with the optical axis of the optical system.

このようにすると、第2の発光部からの出射光の光取り込み効率の低下を抑制することができる。従って、第2の発光部からの出射光のS/N比をさらに向上させることができる。   If it does in this way, the fall of the light taking-in efficiency of the emitted light from the 2nd light emission part can be suppressed. Therefore, the S / N ratio of the emitted light from the second light emitting unit can be further improved.

本発明に係る光ピックアップ装置において、搭載基板の下面が固着された支持体をさらに備え、第2の発光部は、支持体の第1の方向の中央部の上に位置していることが好ましい。   In the optical pickup device according to the present invention, it is preferable that the optical pickup device further includes a support to which the lower surface of the mounting substrate is fixed, and the second light emitting unit is located on the central portion in the first direction of the support. .

このようにすると、固着後に、第2の発光部に生じる応力をさらに小さくすることができるため、第2の発光部からの出射光の偏光方向が変化することをさらに抑制することができる。従って、第2の発光部からの出射光のS/N比をさらに向上させることができる。   In this way, since the stress generated in the second light emitting part can be further reduced after fixing, it is possible to further suppress the change in the polarization direction of the emitted light from the second light emitting part. Therefore, the S / N ratio of the emitted light from the second light emitting unit can be further improved.

本発明に係る多波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置によると、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ると共に、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図りながら、出射光のS/N比を向上させることができる。   According to the optical pickup device including the multi-wavelength semiconductor laser device according to the present invention, the multi-wavelength semiconductor laser device can be reduced in size, and the S / N of the emitted light can be reduced while reducing the size and cost of the optical pickup device. The ratio can be improved.

図1は、本発明の一実施形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a multiwavelength semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 図2は、サブマウントの中央部から発光部までの距離と偏光角との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the distance from the central portion of the submount to the light emitting portion and the polarization angle. 図3は、2波長半導体レーザ素子の偏光角−偏光比特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the polarization angle-polarization ratio characteristics of the two-wavelength semiconductor laser element. 図4は、比較例の2波長半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a two-wavelength semiconductor laser device of a comparative example. 図5は、基板の中央部から発光部までの距離と実装後の活性層(発光部)に生じる応力との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the distance from the central portion of the substrate to the light emitting portion and the stress generated in the active layer (light emitting portion) after mounting. 図6は、半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor laser device. 図7(a) 〜(c) は、赤外半導体レーザ素子部、赤色半導体レーザ素子部及び青紫色半導体レーザ素子の各々の電流−光出力特性を示す図である。FIGS. 7A to 7C are diagrams showing current-light output characteristics of each of the infrared semiconductor laser element portion, the red semiconductor laser element portion, and the blue-violet semiconductor laser element. 図8は、本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の構造を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a structure of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention. 図9は、対物レンズ並びに赤外出射光、赤色出射光及び青紫色出射光を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an objective lens and infrared emission light, red emission light, and blue-violet emission light. 図10は、従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor laser device.

(一実施形態)
以下に、本発明の一実施形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造について、図1を参照しながら説明する。
(One embodiment)
The structure of the multiwavelength semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

本実施形態に係る多波長半導体レーザ装置1は、図1に示すように、基板11、赤外半導体レーザ素子部20及び赤色半導体レーザ素子部30を有する2波長半導体レーザ素子10と、青紫色半導体レーザ素子40と、上面の上に2波長半導体レーザ素子10及び青紫色半導体レーザ素子40が搭載されたサブマウント(搭載基板)2と、接着剤3によりサブマウント2の下面が固着されたパッケージ(支持体)4とを備えている。   As shown in FIG. 1, the multiwavelength semiconductor laser device 1 according to the present embodiment includes a substrate 11, a two-wavelength semiconductor laser element 10 having an infrared semiconductor laser element section 20 and a red semiconductor laser element section 30, and a blue-violet semiconductor. A laser element 40, a submount (mounting substrate) 2 on which the two-wavelength semiconductor laser element 10 and the blue-violet semiconductor laser element 40 are mounted on the upper surface, and a package in which the lower surface of the submount 2 is fixed by an adhesive 3 ( Support) 4.

赤外半導体レーザ素子部20と赤色半導体レーザ素子部30とは、X方向(第1の方向,図1の紙面の横方向)に隣り合うように基板11の上に形成されている。青紫色半導体レーザ素子40は、赤色半導体レーザ素子部30とX方向に隣り合うようにサブマウント2の上に搭載されている。   The infrared semiconductor laser element portion 20 and the red semiconductor laser element portion 30 are formed on the substrate 11 so as to be adjacent to each other in the X direction (the first direction, the horizontal direction on the paper surface of FIG. 1). The blue-violet semiconductor laser element 40 is mounted on the submount 2 so as to be adjacent to the red semiconductor laser element portion 30 in the X direction.

赤外半導体レーザ素子部20は、例えば、785nm帯(775nm以上で且つ790nm以下)の波長のレーザ光を出射し、CDの記録及び再生等に用いられる。赤色半導体レーザ素子部30は、例えば、660nm帯(655nm以上で且つ665nm以下)の波長のレーザ光を出射し、DVDの記録及び再生等に用いられる。青紫色半導体レーザ素子40は、例えば、405nm帯(400nm以上で且つ410nm以下)の波長のレーザ光を出射し、BDの記録及び再生等に用いられる。   The infrared semiconductor laser element unit 20 emits laser light having a wavelength of 785 nm (775 nm or more and 790 nm or less), and is used for CD recording and reproduction, for example. The red semiconductor laser element section 30 emits laser light having a wavelength in the 660 nm band (655 nm or more and 665 nm or less), and is used for DVD recording and reproduction, for example. For example, the blue-violet semiconductor laser element 40 emits laser light having a wavelength of 405 nm (400 nm or more and 410 nm or less), and is used for recording and reproducing BD.

2波長半導体レーザ素子10は、モノリシック型の2波長半導体レーザ素子であり、基板11と、基板11の上に形成された赤外半導体レーザ素子部20と、基板11の上に形成された赤色半導体レーザ素子部30とを備えている。基板11は、例えば、厚さが約100μmのGaAsからなる。   The two-wavelength semiconductor laser element 10 is a monolithic two-wavelength semiconductor laser element, and includes a substrate 11, an infrared semiconductor laser element portion 20 formed on the substrate 11, and a red semiconductor formed on the substrate 11. And a laser element unit 30. The substrate 11 is made of, for example, GaAs having a thickness of about 100 μm.

赤外半導体レーザ素子部20は、基板11の上に形成され且つ発光部Aを含む半導体層22と、半導体層22の上に形成された電極層23とを有している。半導体層22は、基板11の上に形成されたp型クラッド層22cと、p型クラッド層22cの上に形成された活性層22bと、活性層22bの上に形成され且つその上に電極層23が形成されたn型クラッド層22aとを含む。p型クラッド層22c及びn型クラッド層22aは、例えば、AlGaInP系からなる。活性層22bは、例えば、AlGaAs系からなる。本明細書において、「発光部」とは、最大強度の出射光が出射される部分をいう。   The infrared semiconductor laser element portion 20 includes a semiconductor layer 22 formed on the substrate 11 and including the light emitting portion A, and an electrode layer 23 formed on the semiconductor layer 22. The semiconductor layer 22 is formed on the active layer 22b, the p-type cladding layer 22c formed on the substrate 11, the active layer 22b formed on the p-type cladding layer 22c, and the electrode layer thereon. And an n-type clad layer 22a formed with 23. The p-type cladding layer 22c and the n-type cladding layer 22a are made of, for example, an AlGaInP system. The active layer 22b is made of, for example, AlGaAs. In the present specification, the “light emitting part” refers to a part from which emitted light having the maximum intensity is emitted.

赤色半導体レーザ素子部30は、基板11の上に形成され且つ発光部Bを含む半導体層32と、半導体層32の上に形成された電極層33とを有している。半導体層32は、例えば、AlGaInP系からなる。図1において詳細な図示を省略したが、半導体層32は、基板11の上に形成されたp型クラッド層と、p型クラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成され且つその上に電極層33が形成されたn型クラッド層とを含む。p型クラッド層、活性層及びn型クラッド層は、例えば、AlGaInP系からなる。   The red semiconductor laser element portion 30 includes a semiconductor layer 32 formed on the substrate 11 and including the light emitting portion B, and an electrode layer 33 formed on the semiconductor layer 32. The semiconductor layer 32 is made of, for example, an AlGaInP system. Although not shown in detail in FIG. 1, the semiconductor layer 32 is formed on the p-type cladding layer formed on the substrate 11, the active layer formed on the p-type cladding layer, and the active layer. And an n-type cladding layer on which the electrode layer 33 is formed. The p-type cladding layer, the active layer, and the n-type cladding layer are made of, for example, an AlGaInP system.

青紫色半導体レーザ素子40は、基板41と、基板41の上に形成され且つ発光部Cを含む半導体層42と、半導体層42の上に形成された電極層43とを備えている。基板41は、例えば、厚さが約100μmのGaNからなる。半導体層42は、例えば、GaN系からなる。図1において詳細な図示を省略したが、半導体層42は、基板41の上に形成されたp型クラッド層と、p型クラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成され且つその上に電極層43が形成されたn型クラッド層とを含む。p型クラッド層、活性層及びn型クラッド層は、例えば、GaN系からなる。   The blue-violet semiconductor laser device 40 includes a substrate 41, a semiconductor layer 42 formed on the substrate 41 and including the light emitting part C, and an electrode layer 43 formed on the semiconductor layer 42. The substrate 41 is made of, for example, GaN having a thickness of about 100 μm. The semiconductor layer 42 is made of, for example, GaN. Although not shown in detail in FIG. 1, the semiconductor layer 42 is formed on the p-type cladding layer formed on the substrate 41, the active layer formed on the p-type cladding layer, and the active layer. And an n-type clad layer having an electrode layer 43 formed thereon. The p-type cladding layer, the active layer, and the n-type cladding layer are made of, for example, GaN.

サブマウント2は、上面の上に形成された配線部5a、配線部5b及び配線部5cを有している。配線部5a、5b及び5cには、半田層6a、6b及び6cを介して、電極層23、33及び43が接合されている。このように、2波長半導体レーザ素子10及び青紫色半導体レーザ素子40は、サブマウント2と電気的に接続されている。サブマウント2は、例えば、AlNからなる。半田層6a、半田層6b及び半田層6cは、例えば、AuSnからなる。   The submount 2 includes a wiring part 5a, a wiring part 5b, and a wiring part 5c formed on the upper surface. Electrode layers 23, 33 and 43 are joined to the wiring portions 5a, 5b and 5c via solder layers 6a, 6b and 6c. As described above, the two-wavelength semiconductor laser element 10 and the blue-violet semiconductor laser element 40 are electrically connected to the submount 2. The submount 2 is made of, for example, AlN. The solder layer 6a, the solder layer 6b, and the solder layer 6c are made of, for example, AuSn.

2波長半導体レーザ素子10及び青紫色半導体レーザ素子40は、上面の上に形成された配線部5a、5b及び5cと電極層23、33及び43とが対向するように、サブマウント2の上面の上に搭載されている。このように、2波長半導体レーザ素子10及び青紫色半導体レーザ素子40を、サブマウント2の上にジャンクションダウンに実装する。ここで、「ジャンクションダウンに実装する」とは、電極層23、33及び43を、サブマウント2側に向けて実装することをいう。   The two-wavelength semiconductor laser element 10 and the blue-violet semiconductor laser element 40 are formed on the upper surface of the submount 2 so that the wiring portions 5a, 5b and 5c formed on the upper surface face the electrode layers 23, 33 and 43. Mounted on top. Thus, the two-wavelength semiconductor laser device 10 and the blue-violet semiconductor laser device 40 are mounted on the submount 2 in a junction-down manner. Here, “mounting at junction down” means mounting the electrode layers 23, 33 and 43 toward the submount 2 side.

2波長半導体レーザ素子10及び青紫色半導体レーザ素子40を、ジャンクションダウンに実装することにより、ヒートシンクであるサブマウント2と発光部A、B及びCとの距離を、例えば数μmとし、サブマウント2と発光部A、B及びCとを近付けることができる。このため、2波長半導体レーザ素子10及び青紫色半導体レーザ素子40から発生する熱を、サブマウント2に効率良く伝導させて放熱することができる。   By mounting the two-wavelength semiconductor laser device 10 and the blue-violet semiconductor laser device 40 in a junction-down manner, the distance between the submount 2 that is a heat sink and the light emitting portions A, B, and C is set to, for example, several μm, and the submount 2 And the light emitting parts A, B and C can be brought close to each other. For this reason, the heat generated from the two-wavelength semiconductor laser element 10 and the blue-violet semiconductor laser element 40 can be efficiently conducted to the submount 2 and radiated.

本実施形態では、発光部Bは、サブマウント2のX方向の中央部C2の上に位置している。これにより、後述の図2に示すように、偏光角を小さくすることができる。さらに、発光部Bは、パッケージ4のX方向の中央部C4の上に位置していることが好ましい。   In the present embodiment, the light emitting part B is located on the center part C2 of the submount 2 in the X direction. Thereby, as shown in FIG. 2 described later, the polarization angle can be reduced. Furthermore, it is preferable that the light emitting part B is located on the central part C4 of the package 4 in the X direction.

本実施形態では、一例として、2波長半導体レーザ素子10のチップ幅W10を190μmとし、青紫色半導体レーザ素子40のチップ幅W40を100μmとしている。2波長半導体レーザ素子10と青紫色半導体レーザ素子40とが離間する幅Wは、少なくとも、実装プロセスに必要なマージン幅を確保する必要がある。本実施形態では、一例として、幅Wを30μmとしている。   In this embodiment, as an example, the chip width W10 of the two-wavelength semiconductor laser element 10 is 190 μm, and the chip width W40 of the blue-violet semiconductor laser element 40 is 100 μm. The width W at which the two-wavelength semiconductor laser element 10 and the blue-violet semiconductor laser element 40 are separated needs to secure at least a margin width necessary for the mounting process. In this embodiment, as an example, the width W is 30 μm.

発光部Aと発光部Bとの距離Wabは、例えば、90μmである。発光部Bと発光部Cとの距離Wbcは、例えば、90μmである。発光部Bと、基板11における基板41と隣り合う側の端との距離Wbは、例えば、30μmである。発光部Cと、基板41における基板11と隣り合う側の端との距離Wcは、例えば、30μmである。   The distance Wab between the light emitting part A and the light emitting part B is, for example, 90 μm. The distance Wbc between the light emitting part B and the light emitting part C is, for example, 90 μm. The distance Wb between the light emitting part B and the end of the substrate 11 adjacent to the substrate 41 is, for example, 30 μm. A distance Wc between the light emitting unit C and the end of the substrate 41 adjacent to the substrate 11 is, for example, 30 μm.

チップ幅W10が190μmであり(チップ幅W10の2分の1が95μmであり)、距離Wbが30μmであるから、基板11のX方向の中央部C11から発光部Bまでの距離は、65μm(=95μm−30μm)である。該距離が65μmであり、距離Wabが90μmであるから、中央部C11から発光部Aまでの距離は、25μm(=90μm−65μm)である。このように、発光部Aは、中央部C11の近傍領域に位置していることが好ましい。例えば、発光部Aは、後述の図5から判るように、中央部C11から±30μmまでの領域に位置していることが好ましい。   Since the chip width W10 is 190 μm (a half of the chip width W10 is 95 μm) and the distance Wb is 30 μm, the distance from the central portion C11 in the X direction of the substrate 11 to the light emitting portion B is 65 μm ( = 95 μm-30 μm). Since the distance is 65 μm and the distance Wab is 90 μm, the distance from the central portion C11 to the light emitting portion A is 25 μm (= 90 μm−65 μm). Thus, it is preferable that the light emission part A is located in the vicinity area | region of the center part C11. For example, as can be seen from FIG. 5 described later, the light emitting portion A is preferably located in a region from the central portion C11 to ± 30 μm.

以下に、サブマウント2のX方向の中央部C2から発光部Bまでの距離と偏光角との関係について、図2を参照しながら説明する。   Hereinafter, the relationship between the distance from the central portion C2 in the X direction of the submount 2 to the light emitting portion B and the polarization angle will be described with reference to FIG.

図2において、中央部C2の位置を0μmとしている。図2において、「+△μm」とは、中央部C2からX方向のうちの一方向に△μmの距離だけ離れていることをいう。一方、「−△μm」とは、中央部C2からX方向のうちの他方向に△μmの距離だけ離れていることをいう。   In FIG. 2, the position of the central portion C2 is set to 0 μm. In FIG. 2, “+ Δμm” means that the distance from the central portion C2 is Δμm in one of the X directions. On the other hand, “−Δμm” means that the center portion C2 is separated by a distance of Δμm in the other direction of the X direction.

図2に示すように、中央部C2の近傍領域、例えば、中央部C2から±150μmまでの領域では、偏光方向の変化が小さく、偏光角は0°の近傍である。一方、サブマウント2のX方向の両端部では、偏光方向の変化が大きく、偏光角は大きい。   As shown in FIG. 2, in the vicinity region of the central portion C2, for example, in the region from the central portion C2 to ± 150 μm, the change in the polarization direction is small, and the polarization angle is in the vicinity of 0 °. On the other hand, at both ends in the X direction of the submount 2, the change in the polarization direction is large and the polarization angle is large.

これは、以下に説明する理由による。   This is for the reason explained below.

図1に示すように、サブマウント2を、接着剤3によりパッケージ4の上に固着した場合、サブマウント2と接着剤3との熱膨張係数の差異により、固着後の赤色半導体レーザ素子部30の活性層に応力が発生する。   As shown in FIG. 1, when the submount 2 is fixed on the package 4 with the adhesive 3, the red semiconductor laser element portion 30 after fixing is caused by the difference in thermal expansion coefficient between the submount 2 and the adhesive 3. Stress is generated in the active layer.

サブマウント2のX方向の両端部は、接着剤3により固定された部分と固定されていない部分との境界部分である。このため、両端部の位置で、サブマウント2が変形し易く、延いては、赤色半導体レーザ素子部30が変形し易い。このため、両端部では、活性層に生じる応力が大きい。一方、中央部C2の近傍領域では、活性層に生じる応力が小さい。   Both ends in the X direction of the submount 2 are boundary portions between a portion fixed by the adhesive 3 and a portion not fixed. For this reason, the submount 2 is easily deformed at the positions of both ends, and the red semiconductor laser element portion 30 is easily deformed. For this reason, the stress which arises in an active layer is large in both ends. On the other hand, in the region near the central portion C2, the stress generated in the active layer is small.

活性層に応力が生じると、活性層を含む半導体層の屈折率に異方性が生じ、偏光方向の回転が生じる。   When stress is generated in the active layer, anisotropy occurs in the refractive index of the semiconductor layer including the active layer, and rotation of the polarization direction occurs.

よって、中央部C2の近傍領域では、偏光方向の変化が小さい。一方、両端部では、偏光方向の変化が大きい。   Therefore, the change in the polarization direction is small in the region near the center C2. On the other hand, the change in polarization direction is large at both ends.

そこで、本実施形態では、図1に示すように、発光部Bを、サブマウント2のX方向の中央部C2の上に位置させる。これにより、固着後の赤色半導体レーザ素子部30の活性層(発光部B)に生じる応力を小さくすることができ、発光部Bからの出射光の偏光方向の変化を小さくすることができる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the light emitting portion B is positioned on the center portion C <b> 2 in the X direction of the submount 2. Thereby, the stress which arises in the active layer (light emission part B) of the red semiconductor laser element part 30 after adhering can be made small, and the change of the polarization direction of the emitted light from the light emission part B can be made small.

さらに、本実施形態では、図1に示すように、発光部Bを、パッケージ4のX方向の中央部C4の上に位置させる。これにより、固着後の赤色半導体レーザ素子部30の活性層(発光部B)に生じる応力をより小さくすることができ、発光部Bからの出射光の偏光方向の変化をより小さくすることができる。   Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the light emitting part B is positioned on the center part C4 in the X direction of the package 4. Thereby, the stress generated in the active layer (light emitting part B) of the red semiconductor laser element part 30 after fixing can be further reduced, and the change in the polarization direction of the emitted light from the light emitting part B can be further reduced. .

ところで、本実施形態では、発光部Aからの出射光の偏光方向の変化を小さくするために、発光部Aを、基板11のX方向の中央部C11の近傍領域に位置させることが好ましい。これは、以下に説明する理由による。   By the way, in this embodiment, in order to make small the change of the polarization direction of the emitted light from the light emission part A, it is preferable to position the light emission part A in the vicinity area | region of the center part C11 of the X direction of the board | substrate 11. This is for the reason explained below.

以下に、本実施形態の2波長半導体レーザ素子10と、比較例の2波長半導体レーザ装置とを比較しながら、2波長半導体レーザ素子10の偏光角−偏光比特性について、図3、図4、図5及び図6を参照しながら説明する。   Hereinafter, the polarization angle-polarization ratio characteristics of the two-wavelength semiconductor laser device 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 while comparing the two-wavelength semiconductor laser device 10 of the present embodiment with the two-wavelength semiconductor laser device of the comparative example. This will be described with reference to FIGS.

本実施形態では、2波長半導体レーザ素子10は、図1に示すように、青紫色半導体レーザ素子40と同一のサブマウント2の上に搭載されている。中央部C11から発光部Aまでの距離は、25μmである。中央部C11から発光部Bまでの距離は、65μmである。   In the present embodiment, the two-wavelength semiconductor laser element 10 is mounted on the same submount 2 as the blue-violet semiconductor laser element 40 as shown in FIG. The distance from the central part C11 to the light emitting part A is 25 μm. The distance from the central part C11 to the light emitting part B is 65 μm.

比較例では、2波長半導体レーザ装置は、図4に示すように、青紫色半導体レーザ素子とは異なるサブマウント2の上に搭載されている。中央部C11から発光部Aまでの距離及び中央部C11から発光部Bまでの距離は、55μmである。   In the comparative example, the two-wavelength semiconductor laser device is mounted on a submount 2 different from the blue-violet semiconductor laser element, as shown in FIG. The distance from the central part C11 to the light emitting part A and the distance from the central part C11 to the light emitting part B are 55 μm.

本実施形態の場合、中央部C11から発光部Aまでの距離は、25μmであり、比較例の場合、中央部C11から発光部Aまでの距離は、55μmである。後述の図5に示すように、中央部C11から離れるに従って、活性層(発光部A)に生じる応力が大きくなる。このため、本実施形態の発光部Aに生じる応力は、比較例の発光部Aに生じる応力よりも小さい。このため、本実施形態の偏光方向の変化は、比較例の偏光方向の変化よりも小さく、図3に示すように、本実施形態の偏光角(約1°)は、比較例の偏光角(約−4°)よりも、0°の近傍である。   In the case of this embodiment, the distance from the central part C11 to the light emitting part A is 25 μm, and in the case of the comparative example, the distance from the central part C11 to the light emitting part A is 55 μm. As shown in FIG. 5 described later, as the distance from the central portion C11 increases, the stress generated in the active layer (light emitting portion A) increases. For this reason, the stress which arises in the light emission part A of this embodiment is smaller than the stress which arises in the light emission part A of a comparative example. Therefore, the change in the polarization direction of the present embodiment is smaller than the change in the polarization direction of the comparative example. As shown in FIG. 3, the polarization angle (about 1 °) of the present embodiment is It is near 0 ° than about -4 °.

よって、発光部Aを、中央部C11の近傍領域に位置させることが好ましい。   Therefore, it is preferable to locate the light emitting part A in the vicinity of the central part C11.

図5に示すように、中央部C11から離れるに従って、活性層に生じる応力が大きくなる。これは、以下に説明する理由による。   As shown in FIG. 5, the stress generated in the active layer increases as the distance from the central portion C11 increases. This is for the reason explained below.

図1に示すように、GaAsからなる基板11を含む2波長半導体レーザ素子10を、AlNからなるサブマウント2の上に実装した場合、サブマウント2と基板11との熱膨張係数の差異が大きい。このため、実装時の高温状態と実装後の室温状態との温度差により、実装後の2波長半導体レーザ素子10の活性層に応力が生じる。   As shown in FIG. 1, when the two-wavelength semiconductor laser element 10 including the substrate 11 made of GaAs is mounted on the submount 2 made of AlN, the difference in thermal expansion coefficient between the submount 2 and the substrate 11 is large. . For this reason, stress is generated in the active layer of the two-wavelength semiconductor laser device 10 after mounting due to a temperature difference between the high temperature state during mounting and the room temperature state after mounting.

実装後の活性層(発光部A)に生じる応力と、中央部C11から発光部Aまでの距離との関係は、図5に示す通りである。半導体レーザ素子のチップ幅W10が150μm、200μm及び250μmの各々の場合の、活性層に生じる応力を計算することにより、図5に示す関係を得た。実装時の温度を、350℃とした。図6は、図5の計算に用いた半導体レーザ装置の構造を示している。図5において、中央部C11の位置を0μmとしている。   The relationship between the stress generated in the active layer (light emitting part A) after mounting and the distance from the central part C11 to the light emitting part A is as shown in FIG. The relationship shown in FIG. 5 was obtained by calculating the stress generated in the active layer when the chip width W10 of the semiconductor laser element was 150 μm, 200 μm, and 250 μm. The temperature at the time of mounting was set to 350 ° C. FIG. 6 shows the structure of the semiconductor laser device used in the calculation of FIG. In FIG. 5, the position of the central portion C11 is 0 μm.

図5に示すように、チップ幅W10が150μm、200μm及び250μmのいずれの場合も、中央部C11から±30μmまでの領域では、応力が小さい。一方、基板11のX方向の両端部では、応力が最も大きい。基板11のX方向の両端部は、半田層6aにより固定された部分と固定されていない部分との境界部分である。このため、両端部の位置で、半導体レーザ素子が変形し易く、活性層に生じる応力が最も大きい。   As shown in FIG. 5, when the chip width W10 is 150 μm, 200 μm, or 250 μm, the stress is small in the region from the central portion C11 to ± 30 μm. On the other hand, the stress is greatest at both ends of the substrate 11 in the X direction. Both ends in the X direction of the substrate 11 are boundary portions between a portion fixed by the solder layer 6a and a portion not fixed. For this reason, the semiconductor laser element is easily deformed at both end positions, and the stress generated in the active layer is the largest.

よって、両端部に近付くに従って、言い換えれば、中央部C11から離れるに従って、活性層に生じる応力が大きくなる。   Therefore, the stress generated in the active layer increases as the distance from both ends increases, that is, as the distance from the central portion C11 increases.

なお、比較例の中央部C11から発光部Bまでの距離を、例えば55μmとしたため、本実施形態の中央部C11から発光部Bまでの距離(例えば65μm)は、比較例の中央部C11から発光部Bまでの距離よりも大きく、本実施形態の偏光角(約10°)は、比較例の偏光角(約4°)よりも大きい。しかしながら、既述の通り、本実施形態では、発光部Bを、サブマウント2のX方向の中央部C2の上に位置させる。これにより、固着後の発光部Bに生じる応力を小さくして、発光部Bからの出射光の偏光方向の変化を小さくすることができる。   Since the distance from the central portion C11 of the comparative example to the light emitting portion B is, for example, 55 μm, the distance from the central portion C11 to the light emitting portion B of the present embodiment (for example, 65 μm) is the light emission from the central portion C11 of the comparative example. It is larger than the distance to the part B, and the polarization angle (about 10 °) of the present embodiment is larger than the polarization angle (about 4 °) of the comparative example. However, as described above, in the present embodiment, the light emitting portion B is positioned on the center portion C2 of the submount 2 in the X direction. Thereby, the stress which arises in the light emission part B after adhering can be made small, and the change of the polarization direction of the emitted light from the light emission part B can be made small.

本実施形態では、赤外半導体レーザ素子部20は、赤色半導体レーザ素子部30と比べて、キャリアオーバーフローの発生を抑制することができ、光出力の低下を生じ難くすることができる。これは、以下に説明する理由による。「キャリアオーバーフロー」とは、活性層に注入されたキャリアが、熱により励起されて、クラッド層に漏れ出す現象である。   In the present embodiment, the infrared semiconductor laser device section 20 can suppress the occurrence of carrier overflow and can make it difficult for the optical output to decrease, compared to the red semiconductor laser device section 30. This is for the reason explained below. “Carrier overflow” is a phenomenon in which carriers injected into the active layer are excited by heat and leak into the cladding layer.

キャリアのオーバーフローは、正孔よりも有効質量が軽い電子のp型クラッド層へのオーバーフローが支配的である。電子のp型クラッド層へのオーバーフローの発生を抑制するには、活性層とp型クラッド層との伝導帯下端のエネルギー差ΔEcを大きくすることが有効である。   The carrier overflow is dominated by the overflow of electrons having a lighter effective mass than holes to the p-type cladding layer. In order to suppress the occurrence of overflow of electrons into the p-type cladding layer, it is effective to increase the energy difference ΔEc at the lower end of the conduction band between the active layer and the p-type cladding layer.

本実施形態では、赤外半導体レーザ素子部20のp型クラッド層22c及び赤色半導体レーザ素子部30のp型クラッド層は、AlGaInP系からなる。赤外半導体レーザ素子部20の活性層22bは、AlGaAs系からなり、赤色半導体レーザ素子部30の活性層は、AlGaInP系からなる。このため、赤外半導体レーザ素子部20のΔEcは、赤色半導体レーザ素子部30のΔEcと比べて、数百meVだけ大きい。   In the present embodiment, the p-type cladding layer 22c of the infrared semiconductor laser device section 20 and the p-type cladding layer of the red semiconductor laser device section 30 are made of AlGaInP. The active layer 22b of the infrared semiconductor laser element section 20 is made of AlGaAs, and the active layer of the red semiconductor laser element section 30 is made of AlGaInP. For this reason, ΔEc of the infrared semiconductor laser element unit 20 is larger by several hundred meV than ΔEc of the red semiconductor laser element unit 30.

よって、赤外半導体レーザ素子部20は、赤色半導体レーザ素子部30と比べて、キャリアオーバーフローの発生を抑制することができ、光出力の低下を生じ難くすることができる。このため、後述の図7(a) 及び(b) に示すように、赤外半導体レーザ素子部20は、赤色半導体レーザ素子部30と比べて、高温動作特性に優れている。   Therefore, compared with the red semiconductor laser element unit 30, the infrared semiconductor laser element unit 20 can suppress the occurrence of carrier overflow and can make it difficult for the optical output to decrease. For this reason, as shown in FIGS. 7A and 7B described later, the infrared semiconductor laser device section 20 is superior in high-temperature operating characteristics as compared to the red semiconductor laser device section 30.

ところで、青紫色半導体レーザ素子40の発光部Cからの出射光の偏光方向の変化は小さい。これは、次に説明する理由による。図1に示すように、GaNからなる基板41を含む青紫色半導体レーザ素子40を、AlNからなるサブマウント2の上に実装した場合、サブマウント2と基板41との熱膨張係数の差異が小さい。このため、実装後の青紫色半導体レーザ素子40の活性層に発生する応力は小さい。よって、発光部Cからの出射光の偏光方向の変化は小さい。   By the way, the change of the polarization direction of the emitted light from the light emission part C of the blue-violet semiconductor laser element 40 is small. This is for the reason described below. As shown in FIG. 1, when the blue-violet semiconductor laser device 40 including the substrate 41 made of GaN is mounted on the submount 2 made of AlN, the difference in thermal expansion coefficient between the submount 2 and the substrate 41 is small. . For this reason, the stress which generate | occur | produces in the active layer of the blue-violet semiconductor laser element 40 after mounting is small. Therefore, the change in the polarization direction of the light emitted from the light emitting unit C is small.

以上説明したように、本実施形態によると、図1に示すように、発光部Bを、サブマウント2のX方向の中央部C2の上に位置させる。これにより、図2に示すように、固着後の赤色半導体レーザ素子部30の活性層(発光部B)に生じる応力を小さくすることができるため、発光部Bからの出射光の偏光方向の変化を小さくすることができる。   As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the light emitting part B is positioned on the center part C <b> 2 in the X direction of the submount 2. As a result, as shown in FIG. 2, since the stress generated in the active layer (light emitting part B) of the red semiconductor laser element part 30 after fixing can be reduced, the change in the polarization direction of the emitted light from the light emitting part B Can be reduced.

さらに、図1に示すように、発光部Bを、パッケージ4のX方向の中央部C4の上に位置させる。これにより、固着後の赤色半導体レーザ素子部30の活性層に生じる応力をより小さくすることができるため、発光部Bからの出射光の偏光方向の変化をより小さくすることができる。   Furthermore, as shown in FIG. 1, the light emitting part B is positioned on the center part C <b> 4 in the X direction of the package 4. Thereby, since the stress which arises in the active layer of the red semiconductor laser element part 30 after adhering can be made smaller, the change of the polarization direction of the emitted light from the light emission part B can be made smaller.

さらに、図1に示すように、発光部Aを、基板11のX方向の中央部C11の近傍領域(例えば、中央部C11から±30μmまでの領域)に位置させる。これにより、図5に示すように、実装後の赤外半導体レーザ素子部20の活性層(発光部C)に生じる応力を小さくすることができるため、発光部Cからの出射光の偏光方向の変化を小さくすることができる。   Further, as shown in FIG. 1, the light emitting portion A is positioned in a region near the central portion C11 in the X direction of the substrate 11 (for example, a region from the central portion C11 to ± 30 μm). As a result, as shown in FIG. 5, since the stress generated in the active layer (light emitting part C) of the infrared semiconductor laser element part 20 after mounting can be reduced, the polarization direction of the emitted light from the light emitting part C can be reduced. Change can be reduced.

以下に、パルス動作時の、赤外半導体レーザ素子部20、赤色半導体レーザ素子部30及び青紫色半導体レーザ素子40の各々の電流−光出力特性について、図7(a) 〜(c) を参照しながら説明する。   The current-light output characteristics of each of the infrared semiconductor laser element unit 20, the red semiconductor laser element unit 30, and the blue-violet semiconductor laser element 40 during the pulse operation will be described below with reference to FIGS. While explaining.

赤外半導体レーザ素子部20のパルス動作の条件は、85℃、パルス幅100nsec、duty比50%である。赤色半導体レーザ素子部30のパルス動作の条件は、85℃、パルス幅50nsec、duty比35%である。青紫色半導体レーザ素子40のパルス動作の条件は、85℃、パルス幅30nsec、duty比50%である。   The conditions of the pulse operation of the infrared semiconductor laser element unit 20 are 85 ° C., a pulse width of 100 nsec, and a duty ratio of 50%. The conditions of the pulse operation of the red semiconductor laser element section 30 are 85 ° C., a pulse width of 50 nsec, and a duty ratio of 35%. The conditions of the pulse operation of the blue-violet semiconductor laser device 40 are 85 ° C., a pulse width of 30 nsec, and a duty ratio of 50%.

図7(b) に示すように、赤色半導体レーザ素子部30の場合、400mW程度の光出力で熱飽和する。図7(a) 及び(c) に示すように、赤外半導体レーザ素子部20及び青紫色半導体レーザ素子40の場合、500mW以上の光出力で熱飽和する。   As shown in FIG. 7 (b), in the case of the red semiconductor laser element section 30, thermal saturation occurs with a light output of about 400 mW. As shown in FIGS. 7A and 7C, in the case of the infrared semiconductor laser device section 20 and the blue-violet semiconductor laser device 40, thermal saturation occurs with a light output of 500 mW or more.

図7(a) 〜(c) から判るように、赤外半導体レーザ素子部20、赤色半導体レーザ素子部30及び青紫色半導体レーザ素子40のうち、赤色半導体レーザ素子30の高温動作特性が最も劣る。   As can be seen from FIGS. 7A to 7C, among the infrared semiconductor laser element portion 20, the red semiconductor laser element portion 30, and the blue-violet semiconductor laser element 40, the red semiconductor laser element 30 has the worst operating characteristics. .

従って、本実施形態に係る多波長半導体レーザ装置を、光源として光ピックアップに組み込む場合、高温動作特性が最も劣る赤色半導体レーザ素子部30の発光部Bからの出射光の光取り込み効率の低下を抑制することが重要である。   Therefore, when the multi-wavelength semiconductor laser device according to the present embodiment is incorporated in an optical pickup as a light source, it is possible to suppress a decrease in the light capturing efficiency of the emitted light from the light emitting part B of the red semiconductor laser element part 30 having the poorest high-temperature operating characteristics. It is important to.

以下に、本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置について、図8を参照しながら説明する。   Hereinafter, an optical pickup device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る光ピックアップ装置50は、図8に示すように、本実施形態に係る多波長半導体レーザ装置1と、光学系とを備えている。光学系は、回折格子51と、立ち上げミラー52と、対物レンズ53とを有している。光ピックアップ装置50から、光ディスク54にレーザー光が照射される。   As shown in FIG. 8, the optical pickup device 50 according to the present embodiment includes the multi-wavelength semiconductor laser device 1 according to the present embodiment and an optical system. The optical system includes a diffraction grating 51, a rising mirror 52, and an objective lens 53. Laser light is emitted from the optical pickup device 50 to the optical disk 54.

図8及び図9に示すように、発光部Bは、発光部Bから出射され対物レンズ53に入射する赤色出射光L30の光軸が、光学系の光軸(対物レンズ53の光軸)と一致するように、配置されている。   As shown in FIGS. 8 and 9, in the light emitting unit B, the optical axis of the red emitted light L30 emitted from the light emitting unit B and incident on the objective lens 53 is the optical axis of the optical system (the optical axis of the objective lens 53). Arranged to match.

このように、赤色出射光L30の光軸が光学系の光軸と一致するように、発光部Bを配置する。これにより、高温動作特性が最も劣る赤色半導体レーザ素子部30の発光部Bからの赤色出射光L30の光取り込み効率の低下を抑制することができる。   In this way, the light emitting part B is arranged so that the optical axis of the red emitted light L30 coincides with the optical axis of the optical system. As a result, it is possible to suppress a decrease in the light capturing efficiency of the red emitted light L30 from the light emitting part B of the red semiconductor laser element part 30 having the inferior high-temperature operating characteristics.

本実施形態によると、赤色半導体レーザ素子部30の発光部Bを、サブマウント2のX方向の中央部C2の上に位置させる。これにより、発光部Bからの赤色出射光L30の偏光方向の変化を小さくすることができる。従って、赤色出射光L30のS/N比を向上させることができる。   According to the present embodiment, the light emitting part B of the red semiconductor laser element part 30 is positioned on the center part C2 of the submount 2 in the X direction. Thereby, the change of the polarization direction of the red emitted light L30 from the light emission part B can be made small. Therefore, the S / N ratio of the red emitted light L30 can be improved.

さらに、赤色出射光L30の光軸が光学系の光軸と一致するように、発光部Bを配置する。これにより、高温動作特性が最も劣る赤色半導体レーザ素子部30の発光部Bからの赤色出射光L30の光取り込み効率の低下を抑制することができる。従って、赤色出射光L30のS/N比をさらに向上させることができる。   Further, the light emitting part B is arranged so that the optical axis of the red emitted light L30 coincides with the optical axis of the optical system. As a result, it is possible to suppress a decrease in the light capturing efficiency of the red emitted light L30 from the light emitting part B of the red semiconductor laser element part 30 having the inferior high-temperature operating characteristics. Therefore, the S / N ratio of the red emitted light L30 can be further improved.

なお、発光部A及び発光部Cは、発光部Bから、それぞれ、距離Wab(例えば90μm)及び距離Wbc(例えば90μm)だけ離れている。このため、発光部Aからの赤外出射光L20及び発光部Cからの青紫色出射光L40は、対物レンズ53の光取り込み範囲内に収まることができない虞がある。このため、赤外出射光L20及び青紫色出射光L40の光取り込み効率が低下する虞がある。   The light emitting unit A and the light emitting unit C are separated from the light emitting unit B by a distance Wab (for example, 90 μm) and a distance Wbc (for example, 90 μm), respectively. For this reason, there is a possibility that the infrared emission light L20 from the light emitting part A and the blue-violet emission light L40 from the light emission part C cannot fall within the light capturing range of the objective lens 53. For this reason, there is a possibility that the light capturing efficiency of the infrared emission light L20 and the blue-violet emission light L40 may be reduced.

しかしながら、既述の通り、赤色出射光L30と比べて、赤外出射光L30及び青紫色出射光L40の偏光方向の変化は小さい。さらに、赤色半導体レーザ素子部30と比べて、赤外半導体レーザ素子部20及び青紫色半導体レーザ素子40は、高温動作特性に優れている。このため、赤外出射光L20及び青紫色出射光L40の光取り込み効率が低下しても、赤色出射光L30と比べて、赤外出射光L20及び青紫色出射光L40のS/N比が低下することはない。   However, as described above, the change in the polarization direction of the infrared outgoing light L30 and the blue-violet outgoing light L40 is small compared to the red outgoing light L30. Furthermore, compared with the red semiconductor laser element part 30, the infrared semiconductor laser element part 20 and the blue-violet semiconductor laser element 40 are excellent in high temperature operation characteristics. For this reason, even if the light capturing efficiency of the infrared emission light L20 and the blue-violet emission light L40 decreases, the S / N ratio of the infrared emission light L20 and the blue-violet emission light L40 decreases compared to the red emission light L30. There is no.

本発明は、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ると共に、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図りながら、出射光のS/N比を向上させることができ、多波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置に有用である。   The present invention can reduce the size of a multi-wavelength semiconductor laser device and improve the S / N ratio of emitted light while reducing the size and cost of an optical pickup device. It is useful for the optical pickup device provided.

1 多波長半導体レーザ装置
2 サブマウント
3 接着剤
4 パッケージ
5a,5b,5c 配線部
6a,6b,6c 半田層
10 2波長半導体レーザ素子
11 基板
20 赤外半導体レーザ素子部
22 半導体層
22a n型クラッド層
22b 活性層
22c p型クラッド層
23 電極層
30 赤色半導体レーザ素子部
32 半導体層
33 電極層
40 青紫色半導体レーザ素子
41 基板
42 半導体層
43 電極層
50 光ピックアップ装置
51 回折格子
52 立上げミラー
53 対物レンズ
54 光ディスク
L20 赤外出射光
L30 赤色出射光
L40 青紫色出射光
C2,C4,C11 中央部
W10,W40 チップ幅
W 幅
Wab,Wbc,Wb,Wc 距離
A,B,C 発光部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multiwavelength semiconductor laser apparatus 2 Submount 3 Adhesive 4 Package 5a, 5b, 5c Wiring part 6a, 6b, 6c Solder layer 10 Two wavelength semiconductor laser element 11 Substrate 20 Infrared semiconductor laser element part 22 Semiconductor layer 22a N-type clad Layer 22b Active layer 22c P-type clad layer 23 Electrode layer 30 Red semiconductor laser device part 32 Semiconductor layer 33 Electrode layer 40 Blue-violet semiconductor laser device 41 Substrate 42 Semiconductor layer 43 Electrode layer 50 Optical pickup device 51 Diffraction grating 52 Rising mirror 53 Objective lens 54 Optical disk L20 Infrared emission light L30 Red emission light L40 Blue-violet emission light C2, C4, C11 Central part W10, W40 Chip width W width Wab, Wbc, Wb, Wc Distance A, B, C Light emitting part

Claims (8)

搭載基板と、
前記搭載基板の上面の上に搭載され、第1の基板、前記第1の基板の上に形成された第1の半導体レーザ素子部、及び前記第1の基板の上に前記第1の半導体レーザ素子部と第1の方向に隣り合うように形成された第2の半導体レーザ素子部を有する第1の半導体レーザ素子と、
前記搭載基板の上面の上に前記第2の半導体レーザ素子部と前記第1の方向に隣り合うように搭載された第2の半導体レーザ素子とを備え、
前記第1の半導体レーザ素子部は、前記第1の基板の上に形成され第1の発光部を含む第1の半導体層を有し、
前記第2の半導体レーザ素子部は、前記第1の基板の上に形成され第2の発光部を含む第2の半導体層を有し、
前記第2の半導体レーザ素子は、第2の基板と、前記第2の基板の上に形成され第3の発光部を含む第3の半導体層とを有し、
前記第1の半導体レーザ素子及び前記第2の半導体レーザ素子は、前記上面と前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層とが対向するように、前記搭載基板の上面の上に搭載され、
前記第2の発光部は、前記搭載基板の前記第1の方向の中央部の上に位置していることを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
A mounting substrate;
A first substrate mounted on an upper surface of the mounting substrate, a first semiconductor laser element section formed on the first substrate, and the first semiconductor laser on the first substrate. A first semiconductor laser element having a second semiconductor laser element part formed so as to be adjacent to the element part in the first direction;
A second semiconductor laser element mounted on the upper surface of the mounting substrate so as to be adjacent to the second semiconductor laser element unit in the first direction;
The first semiconductor laser element section includes a first semiconductor layer formed on the first substrate and including a first light emitting section,
The second semiconductor laser element portion has a second semiconductor layer formed on the first substrate and including a second light emitting portion,
The second semiconductor laser element includes a second substrate, and a third semiconductor layer formed on the second substrate and including a third light emitting unit,
The mounting substrate is arranged so that the upper surface and the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer face each other in the first semiconductor laser element and the second semiconductor laser element. Mounted on the top surface of
The multi-wavelength semiconductor laser device, wherein the second light emitting unit is located on a central portion of the mounting substrate in the first direction.
前記搭載基板の下面が固着された支持体をさらに備え、
前記第2の発光部は、前記支持体の前記第1の方向の中央部の上に位置していることを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザ装置。
Further comprising a support to which the lower surface of the mounting substrate is fixed;
2. The multiwavelength semiconductor laser device according to claim 1, wherein the second light emitting unit is located on a central portion of the support in the first direction.
前記第2の発光部からの出射光の波長は、655nm以上で且つ665nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の多波長半導体レーザ装置。   3. The multiwavelength semiconductor laser device according to claim 1, wherein a wavelength of light emitted from the second light emitting unit is not less than 655 nm and not more than 665 nm. 前記第1の発光部からの出射光の波長は、775nm以上で且つ790nm以下であり、
前記第1の半導体層は、前記第1の基板の上に形成された第1導電型のクラッド層と、前記第1導電型のクラッド層の上に形成された活性層と、前記活性層の上に形成された第2導電型のクラッド層とを含み、
前記第1導電型のクラッド層は、III族元素としてインジウム(In)を含み、V族元素としてリン(P)を含むことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の多波長半導体レーザ装置。
The wavelength of the emitted light from the first light emitting unit is 775 nm or more and 790 nm or less,
The first semiconductor layer includes: a first conductivity type cladding layer formed on the first substrate; an active layer formed on the first conductivity type cladding layer; and A second conductivity type cladding layer formed thereon,
The said 1st conductivity type cladding layer contains indium (In) as a group III element, and contains phosphorus (P) as a group V element, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Multi-wavelength semiconductor laser device.
前記第3の発光部からの出射光の波長は、400nm以上で且つ410nm以下であることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の多波長半導体レーザ装置。   5. The multi-wavelength semiconductor laser device according to claim 1, wherein the wavelength of the emitted light from the third light emitting unit is 400 nm or more and 410 nm or less. 請求項1に記載の多波長半導体レーザ装置と、
対物レンズを含む光学系とを備え、
前記第2の発光部は、前記搭載基板の前記第1の方向の中央部の上に位置していることを特徴とする光ピックアップ装置。
A multi-wavelength semiconductor laser device according to claim 1;
An optical system including an objective lens,
The optical pickup device, wherein the second light emitting unit is located on a central portion of the mounting substrate in the first direction.
前記第2の発光部からの出射光の光軸は、前記光学系の光軸と一致していることを特徴とする請求項6に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 6, wherein an optical axis of light emitted from the second light emitting unit coincides with an optical axis of the optical system. 前記搭載基板の下面が固着された支持体をさらに備え、
前記第2の発光部は、前記支持体の前記第1の方向の中央部の上に位置していることを特徴とする請求項6に記載の光ピックアップ装置。
Further comprising a support to which the lower surface of the mounting substrate is fixed;
The optical pickup device according to claim 6, wherein the second light emitting unit is located on a central portion of the support body in the first direction.
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