JP2021132089A - Semiconductor laser device - Google Patents

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Abstract

To provide a highly reliable multi-wavelength semiconductor laser device.SOLUTION: An embodiment of a semiconductor laser device is a semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths from each other are electrically connected in series, and at least one of the volume of the gain region in the plurality of semiconductor laser elements and the total length in the direction of progression of the relaxation region in which the optical confinement is relaxed at the edge of the semiconductor laser elements, are different from each other.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device.

近年、プロジェクタ等のディスプレイ用途の光源に、従来使われてきたランプに対して、より長寿命の半導体レーザ装置が使用されるようになってきている。しかしながらレーザ光はコヒーレント光であるため、スクリーン上でスペックルと呼ばれる斑点模様のノイズが発生する。このスペックルの低減が、ディスプレイ用途の半導体レーザ装置には求められている。 In recent years, semiconductor laser devices having a longer life have come to be used as light sources for displays such as projectors, as opposed to lamps that have been conventionally used. However, since the laser light is coherent light, speckle-like noise called speckle is generated on the screen. This reduction in speckle is required for semiconductor laser devices for displays.

スペックルの低減にはいくつかの対策があるが、そのうちの一つに、数nm〜数十nm程度に発振波長が異なる複数の半導体レーザ素子を使用するという対策がある。この対策によるスペックル低減のために、同じ波長帯域に含まれるが発振波長の異なる複数の半導体レーザ素子を搭載した装置が求められてきている。例えば赤色の波長帯域であれば、発振波長が638nmの半導体レーザ素子だけではなく、発振波長が640nm、642nm、・・・・、660nm等の半導体レーザ素子も有した装置が求められている。 There are several measures to reduce the speckle, and one of them is to use a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths in the range of several nm to several tens of nm. In order to reduce speckle by this measure, there is a demand for a device equipped with a plurality of semiconductor laser elements included in the same wavelength band but different in oscillation wavelength. For example, in the case of the red wavelength band, there is a demand for a device having not only a semiconductor laser element having an oscillation wavelength of 638 nm but also a semiconductor laser element having an oscillation wavelength of 640 nm, 642 nm, ..., 660 nm and the like.

発振波長の異なる半導体レーザ素子がそれぞれ別のパッケージに搭載された半導体レーザ装置を用意すれば、このスペックル低減は実現できるものの、装置の小型化のためには発振波長の異なる複数の半導体レーザ素子が1つのパッケージに搭載されている方が好ましい。また、発振波長の異なる複数の半導体レーザ素子を1つのパッケージに搭載した方が、発振波長の異なる半導体レーザ素子をそれぞれ別のパッケージに搭載するよりもコスト低減にもつながる。 This speckle reduction can be achieved by preparing semiconductor laser devices in which semiconductor laser devices with different oscillation wavelengths are mounted in different packages, but in order to reduce the size of the device, multiple semiconductor laser devices with different oscillation wavelengths can be realized. Is preferably mounted in one package. Further, mounting a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths in one package leads to cost reduction as compared with mounting semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths in different packages.

例えば特許文献1には、1つのサブマウントの上に複数の半導体レーザ素子が配置された装置が開示され、複数の半導体レーザ素子は、同じ波長帯、異なる波長帯のいずれでもよいことが記載されている。また、特許文献1には、半導体レーザ素子を複数配置する場合、直列で接続されていてもよいことが記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses an apparatus in which a plurality of semiconductor laser elements are arranged on one submount, and describes that the plurality of semiconductor laser elements may be in the same wavelength band or different wavelength bands. ing. Further, Patent Document 1 describes that when a plurality of semiconductor laser elements are arranged, they may be connected in series.

また、例えば特許文献2には、支持ブロックの長手方向に複数のヒートシンク(サブマウント)が並べられ、各ヒートシンクにレーザチップが配置された構造が開示され、複数のレーザチップが電気的に直列に接続されることも開示されている。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a structure in which a plurality of heat sinks (submounts) are arranged in the longitudinal direction of a support block and laser chips are arranged in each heat sink, and the plurality of laser chips are electrically connected in series. It is also disclosed that it will be connected.

特許第6361293号公報Japanese Patent No. 6361293 特表2016−518726号公報Special Table 2016-518726

発振波長の異なる複数の半導体レーザ素子が1つのパッケージに搭載される場合、搭載スペースや配線構造などの関係から直列接続での搭載が望ましい。そして、直列接続された複数の半導体レーザ素子には同一の電流が流れる。 When a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths are mounted in one package, it is desirable to mount them in series because of the mounting space and wiring structure. Then, the same current flows through the plurality of semiconductor laser elements connected in series.

しかし、例えばGaAs系の赤色レーザの場合、発振波長は活性層の歪量で調整される為、歪量子井戸のLH/HHに対するゲインの取れやすさの関係から、発振波長が異なると発振閾値電流Ithなどが変化する。この結果、複数の半導体レーザ素子が搭載されたパッケージにおける一定の駆動電流で見ると、半導体レーザ素子同士で光出力が異なってくる。また、発振波長が長波長になるほど活性層とpクラッド層のヘテロ障壁が高くなり、電子のオーバーフローが生じにくくなる為、温度特性が良くなる。この結果、半導体レーザ装置における動作条件が高温・大電流になるほど、複数の半導体レーザ素子における発振波長の相違に伴う光出力差は大きくなる。 However, in the case of a GaAs-based red laser, for example, the oscillation wavelength is adjusted by the strain amount of the active layer. Is etc. change. As a result, when viewed at a constant drive current in a package in which a plurality of semiconductor laser elements are mounted, the light output differs between the semiconductor laser elements. Further, as the oscillation wavelength becomes longer, the heterobarrier between the active layer and the p-clad layer becomes higher, and electron overflow is less likely to occur, so that the temperature characteristics are improved. As a result, the higher the operating conditions of the semiconductor laser device and the larger the current, the larger the difference in light output due to the difference in oscillation wavelength in the plurality of semiconductor laser elements.

このような理由で、異なる発振波長の半導体レーザ素子が同一電流で駆動される場合、光出力に差が生じやすく、一般的に光出力が高いほど端面劣化は進むことから、半導体レーザ素子毎の寿命にばらつきを生じ、半導体レーザ装置の信頼度低下につながってしまう。
そこで、本発明は、信頼性の高い多波長の半導体レーザ装置を提供することを課題とする。
For this reason, when semiconductor laser elements with different oscillation wavelengths are driven by the same current, the light output tends to differ, and in general, the higher the light output, the more the end face deterioration progresses. The life will vary, leading to a decrease in the reliability of the semiconductor laser device.
Therefore, an object of the present invention is to provide a highly reliable multi-wavelength semiconductor laser device.

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体レーザ装置の一態様は、互いに異なった発振波長を有した複数の半導体レーザ素子が電気的に直列に接続された半導体レーザ装置であって、前記複数の半導体レーザ素子における利得領域の体積が互いに異なっている。 In order to solve the above problems, one aspect of the semiconductor laser device according to the present invention is a semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths are electrically connected in series. The volumes of the gain regions in the plurality of semiconductor laser elements are different from each other.

光の増幅を起こすのに必要なキャリア数が単位体積当たりで一定である場合、レーザ発振に必要な電流は利得領域の体積に依存する。従って、本発明に係る半導体レーザ装置によれば、利得領域の体積の調整によって半導体レーザ素子の発振閾値が調整可能であるため、半導体レーザ装置の望まれる駆動電流における光出力について、複数の半導体レーザ素子の相互間で近接化が可能となる。このため、複数の半導体レーザ素子について寿命のばらつきが抑制され、信頼性の高い多波長の半導体レーザ装置が得られる。 When the number of carriers required to cause light amplification is constant per unit volume, the current required for laser oscillation depends on the volume of the gain region. Therefore, according to the semiconductor laser apparatus according to the present invention, since the oscillation threshold value of the semiconductor laser element can be adjusted by adjusting the volume of the gain region, a plurality of semiconductor lasers have a plurality of semiconductor lasers with respect to the optical output at the desired drive current of the semiconductor laser apparatus. Proximity is possible between the elements. Therefore, the variation in the life of the plurality of semiconductor laser elements is suppressed, and a highly reliable multi-wavelength semiconductor laser device can be obtained.

上記半導体レーザ装置において、前記複数の半導体レーザ素子は、レーザ光の進行方向に対して交わる方向における前記利得領域の幅が互いに異なっていてもよい。このように利得領域の幅が互いに異なっている形態としては、前記複数の半導体レーザ素子がリッジストライプ構造を有し、当該リッジストライプ構造におけるリッジ幅が互いに異なっている形態が好ましい。
利得領域の体積は、利得領域の幅の変更によって調整可能であり、リッジ幅の変更によれば利得領域の幅が容易かつ精度よく調整できる。
In the semiconductor laser apparatus, the plurality of semiconductor laser elements may have different widths of the gain regions in a direction intersecting the traveling direction of the laser beam. As such a form in which the widths of the gain regions are different from each other, it is preferable that the plurality of semiconductor laser elements have a ridge stripe structure and the ridge widths in the ridge stripe structure are different from each other.
The volume of the gain region can be adjusted by changing the width of the gain region, and the width of the gain region can be easily and accurately adjusted by changing the width of the ridge.

上記半導体レーザ装置において、前記複数の半導体レーザ素子は、レーザ光の進行方向における前記利得領域の長さが互いに異なっていてもよい。利得領域の体積は、利得領域の長さの変更によっても調整可能である。 In the semiconductor laser apparatus, the plurality of semiconductor laser elements may have different lengths of the gain regions in the traveling direction of the laser beam. The volume of the gain region can also be adjusted by changing the length of the gain region.

上記半導体レーザ装置において、レーザ光の進行方向に対して交わる方向における光閉じ込めが前記半導体レーザ素子の端部で緩んでいる緩和領域の当該進行方向での合計長が、前記利得領域の体積に替えて、あるいは前記利得領域の体積と共に、前記複数の半導体レーザ素子で互いに異なっていることが好ましい。但し、一部の半導体レーザ素子は上記合計長がゼロであってもよい。 In the semiconductor laser apparatus, the total length in the traveling direction of the relaxation region in which the light confinement in the direction intersecting the traveling direction of the laser light is loosened at the end of the semiconductor laser element is replaced with the volume of the gain region. Or, with the volume of the gain region, it is preferable that the plurality of semiconductor laser elements are different from each other. However, some semiconductor laser devices may have the above total length of zero.

緩和領域では光閉じ込めが弱くなり光のロスが増えるので、緩和領域の長さの調整によって半導体レーザ素子の発振閾値が調整可能である。従って、半導体レーザ装置の望まれる駆動電流における光出力について、緩和領域の長さの調整により複数の半導体レーザ素子の相互間で近接化が可能となる。このため、複数の半導体レーザ素子について寿命のばらつきが抑制され、信頼性の高い多波長の半導体レーザ装置が得られる。 Since the light confinement becomes weak and the light loss increases in the relaxation region, the oscillation threshold value of the semiconductor laser element can be adjusted by adjusting the length of the relaxation region. Therefore, the light output at the desired drive current of the semiconductor laser device can be brought close to each other by adjusting the length of the relaxation region. Therefore, the variation in the life of the plurality of semiconductor laser elements is suppressed, and a highly reliable multi-wavelength semiconductor laser device can be obtained.

緩和領域の長さが異なる半導体レーザ装置において、前記複数の半導体レーザ素子がリッジストライプ構造を有し、前記緩和領域ではリッジが存在しないことが好ましい。リッジが設けられる範囲の調整によって容易に緩和領域の長さが調整される。 In semiconductor laser devices having different lengths of relaxation regions, it is preferable that the plurality of semiconductor laser elements have a ridge stripe structure and no ridges are present in the relaxation region. The length of the relaxation region can be easily adjusted by adjusting the range in which the ridge is provided.

緩和領域の長さが異なる半導体レーザ装置において、前記複数の半導体レーザ素子がリッジストライプ構造を有し、前記緩和領域ではリッジの幅が他の箇所よりも広い形態であってもよい。リッジ幅が広いことでも緩和領域が得られる。 In semiconductor laser devices having different lengths of relaxation regions, the plurality of semiconductor laser elements may have a ridge stripe structure, and the width of the ridges in the relaxation region may be wider than that of other portions. A wide ridge also provides a relaxation area.

また、本発明に係る上記半導体レーザ装置において、前記複数の半導体レーザ素子は、発振波長が互いに同色の波長帯域に含まれることが好ましい。発振波長が同色の波長帯域に含まれることにより、スペックルの低減が図られる。 Further, in the semiconductor laser device according to the present invention, it is preferable that the plurality of semiconductor laser elements have oscillation wavelengths in wavelength bands of the same color. By including the oscillation wavelength in the wavelength band of the same color, the speckle can be reduced.

本発明によれば、信頼性の高い多波長の半導体レーザ装置が得られる。 According to the present invention, a highly reliable multi-wavelength semiconductor laser device can be obtained.

本発明の半導体レーザ装置の第1実施形態を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of the semiconductor laser apparatus of this invention. サブマウント上のレーザチップを示す図である。It is a figure which shows the laser chip on the submount. 比較例におけるレーザチップの入出力特性を示すグラフであるIt is a graph which shows the input / output characteristic of the laser chip in the comparative example. レーザチップの共振器長を示す表である。It is a table which shows the resonator length of a laser chip. 第1実施形態におけるレーザチップの入出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the input / output characteristic of the laser chip in 1st Embodiment. 第2実施形態におけるサブマウント上のレーザチップを示す図である。It is a figure which shows the laser chip on the submount in 2nd Embodiment. レーザチップにおけるリッジストライプ構造を示す図である。It is a figure which shows the ridge stripe structure in a laser chip. レーザチップのリッジ幅を示す表である。It is a table which shows the ridge width of a laser chip. 第3実施形態のレーザチップにおけるリッジストライプ構造を示す図である。It is a figure which shows the ridge stripe structure in the laser chip of 3rd Embodiment. レーザチップにおける緩和領域の長さを示す表である。It is a table which shows the length of the relaxation region in a laser chip. 第3実施形態におけるレーザチップの入出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the input / output characteristic of the laser chip in 3rd Embodiment. 第4実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser chip in 4th Embodiment. 第5実施形態におけるレーザチップの構造を示す図であるIt is a figure which shows the structure of the laser chip in 5th Embodiment. 第6実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser chip in 6th Embodiment. 第7実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser chip in 7th Embodiment. 第8実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser chip in 8th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の半導体レーザ装置の第1実施形態を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the semiconductor laser device of the present invention.

半導体レーザ装置100は、ステムベース101と、ステムブロック102と、複数(ここに示す例では2つ)のレーザチップ103_1、103_2とを備えている。半導体レーザ装置100は開放型のものであってもよいが、図1に示す例ではステムキャップ110を備えた密閉型となっている。 The semiconductor laser apparatus 100 includes a stem base 101, a stem block 102, and a plurality of (two in the example shown here) laser chips 103_1 and 103_2. The semiconductor laser device 100 may be an open type, but in the example shown in FIG. 1, it is a closed type provided with a stem cap 110.

ステムブロック102はステムベース101から突き出し、ステムキャップ110はステムベース101に固定されてステムブロック102を覆う。ステムベース101とステムブロック102とステムキャップ110はいずれも金属製で、これらによってキャンパッケージが構成されている。ステムブロック102とステムベース101は同一材料で構成される必要はなく、各々別々の材料で構成されていてもよいし、ステムベースの一部がステムブロックの材料で構成されていてもよいし、その逆でもよいし、特に限定するものではない。 The stem block 102 protrudes from the stem base 101, and the stem cap 110 is fixed to the stem base 101 to cover the stem block 102. The stem base 101, the stem block 102, and the stem cap 110 are all made of metal, and a can package is formed by these. The stem block 102 and the stem base 101 do not have to be made of the same material, and may be made of different materials, or a part of the stem base may be made of the material of the stem block. The reverse is also possible, and the present invention is not particularly limited.

ステムブロック102は、ステムベース101から立ち上がった側面の一部に、レーザチップ103_1、103_2の搭載されたサブマウント104が半田で固定されている。レーザチップ103_1、103_2から発せられるレーザビームは、図1の上方へと進み、ステムキャップ110にはめ込まれたガラス窓111を透過して半導体レーザ装置100から出射される。 In the stem block 102, a sub-mount 104 on which the laser chips 103_1 and 103_2 are mounted is fixed by solder to a part of the side surface rising from the stem base 101. The laser beam emitted from the laser chips 103_1 and 103_2 travels upward in FIG. 1, passes through the glass window 111 fitted in the stem cap 110, and is emitted from the semiconductor laser apparatus 100.

発光時にレーザチップ103_1、103_2が発する熱は、サブマウント104を介してステムブロック102に伝達され、更にステムブロック102からステムベース101へと伝達される。 The heat generated by the laser chips 103_1 and 103_2 at the time of light emission is transferred to the stem block 102 via the submount 104, and further transferred from the stem block 102 to the stem base 101.

レーザチップ103_1、103_2は、複数スポットのレーザビームを発するマルチエミッタ型のものであってもよいし、単スポットのレーザビームを発するシングルエミッタ型でもよい。レーザチップ103_1、103_2は本発明にいう半導体レーザ素子の一例に相当する。本実施形態におけるレーザチップ103_1、103_2は例えばAlGaInP系の半導体が用いられたレーザチップであるが、本発明にいう半導体レーザ素子は、AlGaInP系以外の半導体が用いられたレーザチップであってもよい。 The laser chips 103_1 and 103_2 may be of a multi-emitter type that emits a laser beam of a plurality of spots, or may be a single-emitter type that emits a laser beam of a single spot. The laser chips 103_1 and 103_2 correspond to an example of the semiconductor laser device referred to in the present invention. The laser chips 103_1 and 103_2 in the present embodiment are, for example, laser chips using an AlGaInP-based semiconductor, but the semiconductor laser element referred to in the present invention may be a laser chip using a semiconductor other than the AlGaInP-based semiconductor. ..

レーザチップ103_1、103_2への給電のため、半導体レーザ装置100には、給電用リードピン105が設けられている。給電用リードピン105はステムベース101を貫通して一端がステムキャップ110内に突き出している。
給電用リードピン105の、ステムキャップ110内に突き出した一端からレーザチップ103_1、103_2にワイヤ106が接続されている。
図2は、サブマウント上のレーザチップを示す図である。
ここでは説明の便宜上、重力方向とは無関係に、図の上方を『上』と称し、図の下方を『下』と称する。
In order to supply power to the laser chips 103_1 and 103_2, the semiconductor laser device 100 is provided with a power supply lead pin 105. One end of the power supply lead pin 105 penetrates the stem base 101 and protrudes into the stem cap 110.
The wire 106 is connected to the laser tips 103_1 and 103_2 from one end of the power feeding lead pin 105 protruding into the stem cap 110.
FIG. 2 is a diagram showing a laser chip on a submount.
Here, for convenience of explanation, the upper part of the figure is referred to as "upper" and the lower part of the figure is referred to as "lower" regardless of the direction of gravity.

サブマウント104の上面には2つのレーザチップ103_1、103_2が搭載されている。具体的には、レーザチップ103_1、103_2は半田で固定されている。各レーザチップ103_1、103_2は、図の左手前側に示された前端103aと図の右奥側に隠れている後端103bとを有し、前端103aからレーザビームを出射する。 Two laser chips 103_1 and 103_2 are mounted on the upper surface of the submount 104. Specifically, the laser chips 103_1 and 103_2 are fixed with solder. Each of the laser chips 103_1 and 103_2 has a front end 103a shown on the left front side in the figure and a rear end 103b hidden on the right back side in the figure, and emits a laser beam from the front end 103a.

2つのレーザチップ103_1、103_2のうち第1のレーザチップ103_1は発振波長が例えば643nmであり、第2のレーザチップ103_2は発振波長が例えば638nmである。何れの発振波長も、550nm以上700nm以下の赤の波長帯域に含まれている。つまり、これら2つのレーザチップ103_1、103_2は、互いに同色(ここに示す例では赤)の波長帯域に含まれるとともに互いに異なった発振波長を有している。このように2つのレーザチップ103_1、103_2の発振波長が異なっていることにより、図1に示す半導体レーザ装置100から出射されるレーザビームではスペックルの低減が図られている。 Of the two laser chips 103_1 and 103_2, the first laser chip 103_1 has an oscillation wavelength of, for example, 643 nm, and the second laser chip 103_2 has an oscillation wavelength of, for example, 638 nm. Each oscillation wavelength is included in the red wavelength band of 550 nm or more and 700 nm or less. That is, these two laser chips 103_1 and 103_2 are included in the wavelength band of the same color (red in the example shown here) and have different oscillation wavelengths. Since the oscillation wavelengths of the two laser chips 103_1 and 103_2 are different in this way, the speckle is reduced in the laser beam emitted from the semiconductor laser apparatus 100 shown in FIG.

各レーザチップ103_1、103_2は、上面と下面に電極を有し、上下の電極間に電圧が印加されることでレーザビームを発する。また、各レーザチップ103_1、103_2の動作電圧は2V以上4V以下である。 Each of the laser chips 103_1 and 103_2 has electrodes on the upper surface and the lower surface, and emits a laser beam when a voltage is applied between the upper and lower electrodes. The operating voltage of each of the laser chips 103_1 and 103_2 is 2 V or more and 4 V or less.

2つのレーザチップ103_1、103_2は、サブマウント104上でワイヤ106によって電気的に直列に接続されている。このため、半導体レーザ装置100としての駆動電圧は5V前後となっている。このような電気的な直列接続のため、サブマウント104の上面には、電気的に区画された複数(ここに示す例では2つ)の電極パターン104aが形成され、各電極パターン104a上に各レーザチップ103_1、103_2が搭載されている。 The two laser chips 103_1 and 103_2 are electrically connected in series by a wire 106 on the submount 104. Therefore, the drive voltage of the semiconductor laser device 100 is around 5 V. Due to such electrical series connection, a plurality of electrically partitioned electrode patterns 104a (two in the example shown here) are formed on the upper surface of the submount 104, and each of them is formed on each electrode pattern 104a. The laser chips 103_1 and 103_2 are mounted.

第1実施形態では、2つのレーザチップ103_1、103_2の長さ(特に共振器長)が互いに異なっており、第1のレーザチップ103_1に較べて第2のレーザチップ103_2の方が長い。 In the first embodiment, the lengths (particularly the resonator lengths) of the two laser chips 103_1 and 103_2 are different from each other, and the second laser chip 103_2 is longer than the first laser chip 103_1.

ここで、2つのレーザチップ103_1、103_2における共振器長が互いに等しい比較例について入出力特性を示す。比較例における各レーザチップ103_1、103_2の共振器長は、第1実施形態における第2のレーザチップ103_2と同じ長さであるものとする。
図3は、比較例におけるレーザチップの入出力特性を示すグラフである。
Here, the input / output characteristics are shown for a comparative example in which the resonator lengths of the two laser chips 103_1 and 103_2 are equal to each other. It is assumed that the resonator lengths of the laser chips 103_1 and 103_2 in the comparative example are the same as those of the second laser chip 103_2 in the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing the input / output characteristics of the laser chip in the comparative example.

図3の横軸は入力電流値を表し、縦軸は光出力値を表す。また、第1のレーザチップ103_1の入出力特性を表すグラフが点線で示され、第2のレーザチップ103_2の入出力特性を表すグラフが実線で示されている。 The horizontal axis of FIG. 3 represents the input current value, and the vertical axis represents the optical output value. Further, the graph showing the input / output characteristics of the first laser chip 103_1 is shown by a dotted line, and the graph showing the input / output characteristics of the second laser chip 103_1 is shown by a solid line.

発振波長が互いに異なる第1のレーザチップ103_1および第2のレーザチップ103_2は、共振器長が互いに等しい場合であっても、活性層の歪量が異なることなどにより、レーザの発振閾値(即ち、グラフの立ち上がり位置)が互いに異なるとともにグラフの傾きも異なる。一方で、電気的に直列に接続された2つのレーザチップ103_1、103_2は同一の駆動電流値Dで駆動される。また、ディスプレイ用途の光源に対する駆動電流値Dは、予め設定された一定値である事が一般的である。 The first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2, which have different oscillation wavelengths, have different laser oscillation thresholds (that is, because the amount of distortion of the active layer is different even when the resonator lengths are equal to each other. The rising positions of the graphs) are different from each other, and the slopes of the graphs are also different. On the other hand, the two laser chips 103_1 and 103_2 electrically connected in series are driven by the same drive current value D. Further, the drive current value D for a light source for display applications is generally a preset constant value.

このため、図3に示すように、同一の駆動電流値Dにおける各レーザチップ103_1、103_2の光出力値には出力差ΔLが生じる虞がある。共振器長が等しい比較例ではこのような出力差ΔLが大きいため、出力が大きい方のレーザチップ(図3の例では第2のレーザチップ103_2)で寿命が短くなってしまい、半導体レーザ装置100の信頼性が低下する。 Therefore, as shown in FIG. 3, there is a possibility that an output difference ΔL may occur in the optical output values of the laser chips 103_1 and 103_2 at the same drive current value D. In the comparative example in which the resonator lengths are the same, such an output difference ΔL is large, so that the laser chip with the larger output (second laser chip 103_2 in the example of FIG. 3) has a shorter life, and the semiconductor laser apparatus 100 The reliability of the is reduced.

このような比較例に対し、本実施形態の半導体レーザ装置100では、2つのレーザチップ103_1、103_2における共振器長が互いに異なっており、これにより2つのレーザチップ103_1、103_2における光出力の差が抑制されている。
図4は、レーザチップの共振器長を示す表である。
In contrast to such a comparative example, in the semiconductor laser apparatus 100 of the present embodiment, the resonator lengths of the two laser chips 103_1 and 103_2 are different from each other, and thus the difference in optical output between the two laser chips 103_1 and 103_2 is increased. It is suppressed.
FIG. 4 is a table showing the resonator length of the laser chip.

図4の上段には、第1のレーザチップ103_1および第2のレーザチップ103_2それぞれの共振器長が示され、下段には、第1のレーザチップ103_1の共振器長を基準とした第2のレーザチップ103_2の共振器長が示されている。 The upper part of FIG. 4 shows the resonator lengths of the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2, respectively, and the lower part shows the second one based on the resonator length of the first laser chip 103_1. The cavity length of the laser chip 103_2 is shown.

第1のレーザチップ103_1(即ち発振波長が643nmのレーザチップ)では共振器長が例えば1385μmであるのに対し、第2のレーザチップ103_2(即ち発振波長が638nmのレーザチップ)では例えば1540μmとなっている。第1のレーザチップ103_1の共振器長を基準とすると、第2のレーザチップ103_2では共振器長が11%長くなっている。 The first laser chip 103_1 (that is, a laser chip having an oscillation wavelength of 643 nm) has a resonator length of, for example, 1385 μm, whereas the second laser chip 103_2 (that is, a laser chip having an oscillation wavelength of 638 nm) has a resonator length of, for example, 1540 μm. ing. Based on the resonator length of the first laser chip 103_1, the resonator length of the second laser chip 103_2 is 11% longer.

この結果、第1実施形態では、第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とで利得領域の体積が互いに異なっており、具体的には、第1のレーザチップ103_1における利得領域の体積は第2のレーザチップ103_2における利得領域の体積よりも小さい。 As a result, in the first embodiment, the volume of the gain region is different between the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2, and specifically, the volume of the gain region in the first laser chip 103_1. Is smaller than the volume of the gain region in the second laser chip 103_2.

一般に、レーザチップの利得領域で光の増幅作用が得られるためには、利得領域の単位体積当たりのキャリア数が、ある一定の数を超えることが必要となる。レーザチップへの入力電流値が、このような一定数を超えるキャリア数を供給できる電流値(即ち発振閾値)に達した場合に、レーザ発振が開始されることになる。従って、他の条件が同一であれば、利得領域の体積が大きい程、発振に必要な総キャリア数が増えて発振閾値が上がり、利得領域の体積が小さい程、発振に必要な総キャリア数が減って発振閾値が下がる。 Generally, in order to obtain the light amplification effect in the gain region of the laser chip, it is necessary that the number of carriers per unit volume in the gain region exceeds a certain number. When the input current value to the laser chip reaches the current value (that is, the oscillation threshold value) capable of supplying the number of carriers exceeding a certain number, the laser oscillation is started. Therefore, if the other conditions are the same, the larger the volume of the gain region, the larger the total number of carriers required for oscillation and the higher the oscillation threshold, and the smaller the volume of the gain region, the larger the total number of carriers required for oscillation. It decreases and the oscillation threshold decreases.

第1実施形態では、上述した比較例に対して第1のレーザチップ103_1における共振器長が短いので利得領域の体積が小さい。従って、第1のレーザチップ103_1における発振閾値は、上記比較例と較べ第1実施形態の方が低い。
図5は、第1実施形態におけるレーザチップの入出力特性を示すグラフである。
In the first embodiment, since the resonator length of the first laser chip 103_1 is shorter than that of the above-mentioned comparative example, the volume of the gain region is small. Therefore, the oscillation threshold value of the first laser chip 103_1 is lower in the first embodiment than in the above comparative example.
FIG. 5 is a graph showing the input / output characteristics of the laser chip according to the first embodiment.

図5の横軸は入力電流値を表し、縦軸は光出力値を表す。また、第1のレーザチップ103_1の入出力特性を表すグラフが点線で示され、第2のレーザチップ103_2の入出力特性を表すグラフが実線で示されている。 The horizontal axis of FIG. 5 represents the input current value, and the vertical axis represents the optical output value. Further, the graph showing the input / output characteristics of the first laser chip 103_1 is shown by a dotted line, and the graph showing the input / output characteristics of the second laser chip 103_1 is shown by a solid line.

第1実施形態では、第1のレーザチップ103_1および第2のレーザチップ103_2におけるレーザの発振閾値(即ち、グラフの立ち上がり位置)の差が、図3に示す比較例に較べて狭まっている。この結果、設定された駆動電流値Dにおける光出力値は、第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とでほぼ等しい値となっている。従って、第1実施形態の半導体レーザ装置100は信頼性の高い装置となっている。 In the first embodiment, the difference between the laser oscillation thresholds (that is, the rising positions of the graph) between the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2 is narrower than that of the comparative example shown in FIG. As a result, the optical output value at the set drive current value D is substantially the same for the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2. Therefore, the semiconductor laser device 100 of the first embodiment is a highly reliable device.

以下、本発明の半導体レーザ装置の他の実施形態について説明する。但し、以下の説明では、既に説明済みの実施形態との相違に着目して説明し、重複説明は省略する。
図6は、第2実施形態におけるサブマウント上のレーザチップを示す図である。
Hereinafter, other embodiments of the semiconductor laser device of the present invention will be described. However, in the following description, the description will be focused on the differences from the embodiments already described, and duplicate description will be omitted.
FIG. 6 is a diagram showing a laser chip on a submount according to the second embodiment.

第2実施形態でも第1実施形態と同様に、2つのレーザチップ103_1、103_2がサブマウント104の上面に搭載され、半田で固定されている。但し、第2実施形態では第1実施形態とは異なり、2つのレーザチップ103_1、103_2における共振器長は同じ長さである。 In the second embodiment as in the first embodiment, the two laser chips 103_1 and 103_2 are mounted on the upper surface of the submount 104 and fixed by soldering. However, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the resonator lengths of the two laser chips 103_1 and 103_2 are the same.

第2実施形態の場合、後述するリッジの幅が第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とで互いに異なっていることにより、第1実施形態と同様に利得領域の体積が互いに異なっている。
図7は、レーザチップにおけるリッジストライプ構造を示す図である。
図7の上段にはレーザチップ103_1、103_2の平面図が示され、下段にはA−A断面図が示されている。
In the case of the second embodiment, since the width of the ridge described later is different between the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2, the volume of the gain region is different from each other as in the first embodiment. There is.
FIG. 7 is a diagram showing a ridge stripe structure in the laser chip.
A plan view of the laser chips 103_1 and 103_2 is shown in the upper part of FIG. 7, and a cross-sectional view taken along the line AA is shown in the lower part.

レーザチップ103_1、103_2は、n型半導体層121と、活性層122と、p型半導体層123と、絶縁層124と、電極層125とが順に積層された構造を有している。n型半導体層121から電極層125に至る積層方向に対して電圧が印加されて電流が流れることによって活性層122に利得領域127が形成される。 The laser chips 103_1 and 103_2 have a structure in which an n-type semiconductor layer 121, an active layer 122, a p-type semiconductor layer 123, an insulating layer 124, and an electrode layer 125 are laminated in this order. A gain region 127 is formed in the active layer 122 by applying a voltage in the stacking direction from the n-type semiconductor layer 121 to the electrode layer 125 and causing a current to flow.

絶縁層124はp型半導体層123を覆っているが、光共振器の延びる方向に沿ったストライプ領域130については絶縁層124が覆っておらず、電極層125がp型半導体層123と接している。電流は、このストライプ領域130を経て積層方向(即ち端面図の上下方向)に流れ、ストライプ領域130の縁は、光共振器の延びる方向に沿ったリッジ溝126によって形成されているため、活性層122の利得領域127は、リッジ溝126で挟まれた範囲に形成される。 The insulating layer 124 covers the p-type semiconductor layer 123, but the insulating layer 124 does not cover the stripe region 130 along the extending direction of the optical resonator, and the electrode layer 125 is in contact with the p-type semiconductor layer 123. There is. The current flows through the stripe region 130 in the stacking direction (that is, in the vertical direction in the end view), and the edge of the stripe region 130 is formed by the ridge groove 126 along the extending direction of the optical resonator, so that the active layer The gain region 127 of 122 is formed in a range sandwiched by the ridge groove 126.

第2実施形態では、積層方向における各層の厚さは、第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とで等しい。このため、第2実施形態における利得領域127の体積は、リッジ溝126の間隔(即ちリッジの幅)によって決まる。
図8は、レーザチップのリッジ幅を示す表である。
In the second embodiment, the thickness of each layer in the stacking direction is equal for the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2. Therefore, the volume of the gain region 127 in the second embodiment is determined by the distance between the ridge grooves 126 (that is, the width of the ridge).
FIG. 8 is a table showing the ridge width of the laser chip.

図8の上段には、第1のレーザチップ103_1および第2のレーザチップ103_2それぞれのリッジ幅が示され、下段には、第1のレーザチップ103_1の共振器長を基準とした第2のレーザチップ103_2のリッジ幅が示されている。 The upper part of FIG. 8 shows the ridge widths of the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2, respectively, and the lower part shows the second laser based on the resonator length of the first laser chip 103_1. The ridge width of tip 103_2 is shown.

第1のレーザチップ103_1(即ち発振波長が643nmのレーザチップ)ではリッジ幅が例えば71μmであるのに対し、第2のレーザチップ103_2(即ち発振波長が638nmのレーザチップ)では例えば80μmとなっている。第1のレーザチップ103_1のリッジ幅を基準とすると、第2のレーザチップ103_2ではリッジ幅が13%広くなっている。 The ridge width of the first laser chip 103_1 (that is, the laser chip having an oscillation wavelength of 643 nm) is, for example, 71 μm, whereas that of the second laser chip 103_2 (that is, the laser chip having an oscillation wavelength of 638 nm) is, for example, 80 μm. There is. Based on the ridge width of the first laser chip 103_1, the ridge width of the second laser chip 103_2 is 13% wider.

この結果、第2実施形態でも、第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とで利得領域の体積が互いに異なっており、具体的には、第1のレーザチップ103_1における利得領域の体積は第2のレーザチップ103_2における利得領域の体積よりも小さい。 As a result, also in the second embodiment, the volume of the gain region is different between the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2. Specifically, the volume of the gain region in the first laser chip 103_1 Is smaller than the volume of the gain region in the second laser chip 103_2.

第2実施形態では、上述した比較例に対して第1のレーザチップ103_1におけるリッジ幅が狭いので利得領域の体積が小さい。この結果、第1のレーザチップ103_1における発振閾値は、上記比較例と較べ第2実施形態の方が低く、第1実施形態における発振閾値とほぼ同等となっている。また、第2実施形態における入出力特性は、図5に示した第1実施形態における入出力特性とほぼ同様となり、設定された駆動電流値Dにおける光出力値は、第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とでほぼ等しい値となっている。従って、第2実施形態の半導体レーザ装置100も信頼性の高い装置となっている。 In the second embodiment, since the ridge width of the first laser chip 103_1 is narrower than that of the above-mentioned comparative example, the volume of the gain region is small. As a result, the oscillation threshold value of the first laser chip 103_1 is lower in the second embodiment than in the comparative example, and is substantially the same as the oscillation threshold value in the first embodiment. Further, the input / output characteristics in the second embodiment are substantially the same as the input / output characteristics in the first embodiment shown in FIG. 5, and the optical output value at the set drive current value D is the same as that of the first laser chip 103_1. The values are almost the same as those of the second laser chip 103_2. Therefore, the semiconductor laser device 100 of the second embodiment is also a highly reliable device.

なお、リッジが設けられずに絶縁層124や電極層125の形成範囲だけで電気的にストライプ領域130が形成されてもよく、その場合には、ストライプ領域130の幅によって利得領域127の体積が調整可能である。また、利得領域127の体積は活性層122の厚さによっても調整可能である。
次に、本発明の半導体レーザ装置の第3実施形態について説明する。
図9は、第3実施形態のレーザチップにおけるリッジストライプ構造を示す図である。
図9の上段にはレーザチップ103_1、103_2の平面図が示され、下段にはA−A断面図が示されている。
The stripe region 130 may be electrically formed only in the forming range of the insulating layer 124 and the electrode layer 125 without providing the ridge, and in that case, the volume of the gain region 127 is increased by the width of the stripe region 130. It is adjustable. The volume of the gain region 127 can also be adjusted by the thickness of the active layer 122.
Next, a third embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described.
FIG. 9 is a diagram showing a ridge stripe structure in the laser chip of the third embodiment.
A plan view of the laser chips 103_1 and 103_2 is shown in the upper part of FIG. 9, and a cross-sectional view taken along the line AA is shown in the lower part.

第3実施形態では第2実施形態と異なり、第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とでリッジ溝126の間隔は同じであるが、第3実施形態では第2のレーザチップ103_2について、リッジ溝126がレーザチップ103_2の端部には設けられていない。一方、ストライプ領域130は、リッジ溝126が延びた範囲を超えて端部近くまで形成されるため、第3実施形態でも第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とでストライプ領域130の長さはほぼ同等となっている。 In the third embodiment, unlike the second embodiment, the distance between the ridge grooves 126 is the same between the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2, but in the third embodiment, the second laser chip 103_2 is used. , The ridge groove 126 is not provided at the end of the laser tip 103_2. On the other hand, since the stripe region 130 is formed beyond the extended range of the ridge groove 126 to near the end portion, the stripe region 130 is formed by the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2 in the third embodiment as well. The lengths are about the same.

リッジ溝126は、光共振器内を往復する光を、図9の左右方向について閉じ込める作用を生じ、光は閉じ込め範囲128内に閉じ込められる。第2のレーザチップ103_2では、リッジ溝126がレーザチップ103_2の端部に設けられていないため、端部での光閉じ込めが緩んでおり、閉じ込め範囲128が広がった緩和領域131が生じている。このように光閉じ込めが緩むと光のロスが増える為、レーザの発振にはより多くのキャリアが必要となって発振閾値が高くなる。
図10は、レーザチップにおける緩和領域の長さを示す表である。
The ridge groove 126 has an effect of confining the light reciprocating in the optical resonator in the left-right direction of FIG. 9, and the light is confined within the confinement range 128. In the second laser chip 103_2, since the ridge groove 126 is not provided at the end of the laser chip 103_2, the light confinement at the end is loosened, and a relaxation region 131 in which the confinement range 128 is widened is generated. When the light confinement is loosened in this way, the light loss increases, so that more carriers are required to oscillate the laser, and the oscillation threshold becomes high.
FIG. 10 is a table showing the length of the relaxation region in the laser chip.

図10の上段には、第1のレーザチップ103_1および第2のレーザチップ103_2それぞれにおける緩和領域131の長さが示され、下段には、共振器長を基準とした第2のレーザチップ103_2における緩和領域131の長さが示されている。 The upper part of FIG. 10 shows the length of the relaxation region 131 in each of the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2, and the lower part shows the length of the second laser chip 103_2 based on the resonator length. The length of the relaxation region 131 is shown.

第1のレーザチップ103_1(即ち発振波長が643nmのレーザチップ)では緩和領域131の長さが例えば0μmである(即ち端面までリッジが形成されている)のに対し、第2のレーザチップ103_2(即ち発振波長が638nmのレーザチップ)では例えば279μmとなっている。レーザチップ103_1、103_2の共振器長を基準とすると、第1のレーザチップ103_1では0%が緩和領域131であり、第2のレーザチップ103_2では18%が緩和領域131となっている。 In the first laser chip 103_1 (that is, the laser chip having an oscillation wavelength of 643 nm), the length of the relaxation region 131 is, for example, 0 μm (that is, a ridge is formed up to the end face), whereas the second laser chip 103_2 (that is, a laser chip with an oscillation wavelength of 643 nm) That is, for a laser chip having an oscillation wavelength of 638 nm), it is, for example, 279 μm. Based on the resonator lengths of the laser chips 103_1 and 103_2, 0% of the first laser chip 103_1 is the relaxation region 131, and 18% of the second laser chip 103_2 is the relaxation region 131.

このように緩和領域131が形成されることにより、第3実施形態における第2のレーザチップ103_2は、上述した比較例における発振閾値よりも高い発振閾値となる。
図11は、第3実施形態におけるレーザチップの入出力特性を示すグラフである。
By forming the relaxation region 131 in this way, the second laser chip 103_2 in the third embodiment has an oscillation threshold value higher than the oscillation threshold value in the above-mentioned comparative example.
FIG. 11 is a graph showing the input / output characteristics of the laser chip according to the third embodiment.

図11の横軸は入力電流値を表し、縦軸は光出力値を表す。また、第1のレーザチップ103_1の入出力特性を表すグラフが点線で示され、第2のレーザチップ103_2の入出力特性を表すグラフが実線で示されている。 The horizontal axis of FIG. 11 represents the input current value, and the vertical axis represents the optical output value. Further, the graph showing the input / output characteristics of the first laser chip 103_1 is shown by a dotted line, and the graph showing the input / output characteristics of the second laser chip 103_1 is shown by a solid line.

第3実施形態では、第2のレーザチップ103_2におけるレーザの発振閾値が上昇し、第1のレーザチップ103_1および第2のレーザチップ103_2におけるレーザの発振閾値(即ち、グラフの立ち上がり位置)の差が、図3に示す比較例に較べて狭まっている。この結果、設定された駆動電流値Dにおける光出力値は、第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とでほぼ等しい値となっている。従って、第3実施形態の半導体レーザ装置100も信頼性の高い装置となっている。
以下、緩和領域131を有する各実施形態について説明する。
図12は、第4実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。
以下の各図では、上段にレーザチップ103_1、103_2の平面図が示され、下段にA−A断面図が示されている。
In the third embodiment, the laser oscillation threshold value of the second laser chip 103_2 rises, and the difference between the laser oscillation threshold values (that is, the rising position of the graph) between the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2 increases. , It is narrower than the comparative example shown in FIG. As a result, the optical output value at the set drive current value D is substantially the same for the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2. Therefore, the semiconductor laser device 100 of the third embodiment is also a highly reliable device.
Hereinafter, each embodiment having the relaxation region 131 will be described.
FIG. 12 is a diagram showing the structure of the laser chip in the fourth embodiment.
In each of the following figures, a plan view of the laser chips 103_1 and 103_2 is shown in the upper row, and a cross-sectional view taken along the line AA is shown in the lower row.

図12に示す第4実施形態では、図9に示す第3実施形態とは異なり、リッジ溝126の長さが第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とで同一となっている。一方、ストライプ領域130についてはリッジ溝126が延びた範囲を超えて端部近くまで形成されるため、第1変形例では、第1のレーザチップ103_1と第2のレーザチップ103_2とで利得領域の体積が異なっている。具体的には、第2のレーザチップ103_2における利得領域の体積は第1のレーザチップ103_1における利得領域の体積よりも大きい。 In the fourth embodiment shown in FIG. 12, unlike the third embodiment shown in FIG. 9, the length of the ridge groove 126 is the same in the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2. On the other hand, since the stripe region 130 is formed beyond the extended range of the ridge groove 126 to near the end, in the first modification, the gain region is formed by the first laser chip 103_1 and the second laser chip 103_2. The volume is different. Specifically, the volume of the gain region in the second laser chip 103_2 is larger than the volume of the gain region in the first laser chip 103_1.

第4実施形態では、第3実施形態と同様に第2のレーザチップ103_2の端部で緩和領域131が形成されているとともに、第3実施形態とは異なり第2のレーザチップ103_2における利得領域の体積が大きい。利得領域の体積が増えることによる発振閾値の低下は、緩和領域131が形成されることによる発振閾値の上昇よりも小さいので、結果として、第4実施形態における第2のレーザチップ103_2は、上述した比較例における発振閾値よりも高い発振閾値となる。
従って、第4実施形態では、緩和領域131の長さによって第2のレーザチップ103_2の入出力特性が調整され、信頼性の高い半導体レーザ装置100が得られる。
図13は、第5実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。
In the fourth embodiment, the relaxation region 131 is formed at the end of the second laser chip 103_2 as in the third embodiment, and unlike the third embodiment, the gain region in the second laser chip 103_2 is formed. The volume is large. As a result, the second laser chip 103_2 in the fourth embodiment is described above because the decrease in the oscillation threshold due to the increase in the volume of the gain region is smaller than the increase in the oscillation threshold due to the formation of the relaxation region 131. The oscillation threshold is higher than the oscillation threshold in the comparative example.
Therefore, in the fourth embodiment, the input / output characteristics of the second laser chip 103_2 are adjusted by the length of the relaxation region 131, and the highly reliable semiconductor laser device 100 can be obtained.
FIG. 13 is a diagram showing the structure of the laser chip in the fifth embodiment.

第5実施形態では、第2のレーザチップ103_2のリッジ溝126の幅が端部でテーパ状に広がっている。このため閉じ込め範囲128も端部で広がって光閉じ込めが緩み、端部に緩和領域131が形成されている。このように、リッジ溝126の幅が端部で広がった構造でも緩和領域131が形成されるので、この緩和領域131の長さによって第2のレーザチップ103_2の入出力特性が調整され、信頼性の高い半導体レーザ装置100が得られる。
図14は、第6実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。
In the fifth embodiment, the width of the ridge groove 126 of the second laser chip 103_2 is tapered at the end. Therefore, the confinement range 128 also expands at the end to loosen the light confinement, and the relaxation region 131 is formed at the end. As described above, since the relaxation region 131 is formed even in the structure in which the width of the ridge groove 126 is widened at the end, the input / output characteristics of the second laser chip 103_2 are adjusted by the length of the relaxation region 131, and the reliability is improved. High-quality semiconductor laser device 100 can be obtained.
FIG. 14 is a diagram showing the structure of the laser chip in the sixth embodiment.

第6実施形態では、第2のレーザチップ103_2のリッジ溝126の幅が端部で段差状に広がっている。このため閉じ込め範囲128も端部で広がって光閉じ込めが緩み、端部に緩和領域131が形成されている。このように、段差状にリッジ溝126の幅が広がった構造でも緩和領域131が形成されるので、この緩和領域131の長さによって第2のレーザチップ103_2の入出力特性が調整され、信頼性の高い半導体レーザ装置100が得られる。
図15は、第7実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。
In the sixth embodiment, the width of the ridge groove 126 of the second laser chip 103_2 is widened in a stepped shape at the end. Therefore, the confinement range 128 also expands at the end to loosen the light confinement, and the relaxation region 131 is formed at the end. As described above, since the relaxation region 131 is formed even in the structure in which the width of the ridge groove 126 is widened in a stepped shape, the input / output characteristics of the second laser chip 103_2 are adjusted by the length of the relaxation region 131, and the reliability is improved. High-quality semiconductor laser device 100 can be obtained.
FIG. 15 is a diagram showing the structure of the laser chip in the seventh embodiment.

第7実施形態では、第2のレーザチップ103_2のリッジ溝126の幅が端部でテーパ状に広がっている。また、第2のレーザチップ103_2のリッジ溝126は端面まで達しておらず、リッジ無しの領域が端部に存在する。これら、テーパ状に広がったリッジ溝126とリッジ無しの領域とによって、レーザチップ103_2の端部では光閉じ込めが緩み緩和領域131が形成されている。このように、リッジ溝126の幅の広がりとリッジ無しの領域との複合構造でも緩和領域131が形成されるので、この緩和領域131の長さによって第2のレーザチップ103_2の入出力特性が調整され、信頼性の高い半導体レーザ装置100が得られる。
図16は、第8実施形態におけるレーザチップの構造を示す図である。
In the seventh embodiment, the width of the ridge groove 126 of the second laser chip 103_2 is tapered at the end. Further, the ridge groove 126 of the second laser chip 103_2 does not reach the end face, and a region without a ridge exists at the end. The tapered ridge groove 126 and the ridgeless region form a relaxation region 131 in which light confinement is loosened at the end of the laser chip 103_2. As described above, since the relaxation region 131 is formed even in the composite structure of the widening of the width of the ridge groove 126 and the region without the ridge, the input / output characteristics of the second laser chip 103_2 are adjusted by the length of the relaxation region 131. Therefore, a highly reliable semiconductor laser device 100 can be obtained.
FIG. 16 is a diagram showing the structure of the laser chip in the eighth embodiment.

第8実施形態では、第2のレーザチップ103_2のリッジ溝126の幅が端部で段差状に広がっている。また、第2のレーザチップ103_2のリッジ溝126は端面まで達しておらず、リッジ無しの領域が端部に存在する。これら、段差状に広がったリッジ溝126とリッジ無しの領域とによって、レーザチップ103_2の端部では光閉じ込めが緩み緩和領域131が形成されている。この緩和領域131の長さによって第2のレーザチップ103_2の入出力特性が調整され、信頼性の高い半導体レーザ装置100が得られる。 In the eighth embodiment, the width of the ridge groove 126 of the second laser chip 103_2 is widened in a stepped shape at the end. Further, the ridge groove 126 of the second laser chip 103_2 does not reach the end face, and a region without a ridge exists at the end. Due to the stepped ridge groove 126 and the ridgeless region, the light confinement is loosened at the end of the laser chip 103_2, and the relaxation region 131 is formed. The input / output characteristics of the second laser chip 103_2 are adjusted by the length of the relaxation region 131, and a highly reliable semiconductor laser device 100 can be obtained.

100…半導体レーザ装置、101…ステムベース、102…ステムブロック、
103_1…第1のレーザチップ、103_2…第2のレーザチップ、
103a…前端、103b…後端、104…サブマウント、104a…電極パターン、
105…給電用リードピン、106…ワイヤ、110…ステムキャップ
121…n型半導体層、122…活性層、123…p型半導体層、124…絶縁層、
125…電極層、126…リッジ溝、127…利得領域、128…閉じ込め範囲、
130…ストライプ領域、131…緩和領域
100 ... semiconductor laser device, 101 ... stem base, 102 ... stem block,
103_1 ... 1st laser chip, 103_2 ... 2nd laser chip,
103a ... front end, 103b ... rear end, 104 ... submount, 104a ... electrode pattern,
105 ... power supply lead pin, 106 ... wire, 110 ... stem cap 121 ... n-type semiconductor layer, 122 ... active layer, 123 ... p-type semiconductor layer, 124 ... insulating layer,
125 ... Electrode layer, 126 ... Ridge groove, 127 ... Gain region, 128 ... Confinement range,
130 ... Striped area, 131 ... Relaxed area

Claims (8)

互いに異なった発振波長を有した複数の半導体レーザ素子が電気的に直列に接続された半導体レーザ装置であって、
前記複数の半導体レーザ素子における利得領域の体積が互いに異なっていることを特徴とする半導体レーザ装置。
A semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths are electrically connected in series.
A semiconductor laser device characterized in that the volumes of gain regions in the plurality of semiconductor laser elements are different from each other.
前記複数の半導体レーザ素子は、レーザ光の進行方向に対して交わる方向における前記利得領域の幅が互いに異なっていることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the plurality of semiconductor laser elements have different widths of the gain regions in a direction intersecting the traveling direction of the laser light. 前記複数の半導体レーザ素子は、リッジストライプ構造を有し、当該リッジストライプ構造におけるリッジ幅が互いに異なっていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 1 or 2, wherein the plurality of semiconductor laser elements have a ridge stripe structure, and the ridge widths in the ridge stripe structure are different from each other. 前記複数の半導体レーザ素子は、レーザ光の進行方向における前記利得領域の長さが互いに異なっていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of semiconductor laser elements have different lengths of the gain regions in the traveling direction of the laser light. レーザ光の進行方向に対して交わる方向における光閉じ込めが前記半導体レーザ素子の端部で緩んでいる緩和領域の当該進行方向での合計長が、前記利得領域の体積に替えて、あるいは前記利得領域の体積と共に、前記複数の半導体レーザ素子で互いに異なっていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The total length in the traveling direction of the relaxation region in which the light confinement in the direction intersecting the traveling direction of the laser light is loose at the end of the semiconductor laser element is replaced with the volume of the gain region or the gain region. The semiconductor laser apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of semiconductor laser elements differ from each other in addition to the volume of the above. 前記複数の半導体レーザ素子は、リッジストライプ構造を有し、前記緩和領域ではリッジが存在しないことを特徴とする請求項5に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 5, wherein the plurality of semiconductor laser elements have a ridge stripe structure and no ridge exists in the relaxation region. 前記複数の半導体レーザ素子は、リッジストライプ構造を有し、前記緩和領域ではリッジの幅が他の箇所よりも広いことを特徴とする請求項5に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to claim 5, wherein the plurality of semiconductor laser elements have a ridge stripe structure, and the width of the ridge in the relaxation region is wider than that of other portions. 前記複数の半導体レーザ素子は、発振波長が互いに同色の波長帯域に含まれることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of semiconductor laser elements include oscillation wavelengths in wavelength bands of the same color.
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