JP2546160B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JP2546160B2 JP5196739A JP19673993A JP2546160B2 JP 2546160 B2 JP2546160 B2 JP 2546160B2 JP 5196739 A JP5196739 A JP 5196739A JP 19673993 A JP19673993 A JP 19673993A JP 2546160 B2 JP2546160 B2 JP 2546160B2
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
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    • H01S5/0206Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
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    • H01S5/0264Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信等の用途に用い
られるの半導体レーザ装置に関し、特にモニタ用受光素
子を有する高出力用の半導体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信用等の半導体レーザでは、レーザ
出力を後方にてモニタし、そのモニタ出力の入力される
APC(Automatic Power Control )回路により帰還を
かけて出力の一定化を図っている。そのため、レーザモ
ジュール内には、半導体レーザの後方にモニタ用の受光
素子が配置されるが、従来例における半導体レーザ素子
と受光素子との配置態様は以下のものであった。
【0003】図3は、第1の従来例を示す断面図であ
る。同図に示されるように、この例では、ステム4上
に、ヒートシンク3を介して単体の半導体レーザ素子1
aがソルダにて固着され、その後方には、単体の受光素
子2aが同じくソルダにて固着されている。第2の従来
例として図4に示すものは、第1の従来例に変更を加
え、半導体レーザ素子1aと受光素子2aとの間に集束
性ロッドレンズ12を配置したものである。すなわち、
この従来例では、一旦拡がったレーザ光をロッドレンズ
12にて集光し受光素子2aの表面に集束させている。
【0004】図5は、第3の従来例を示す断面図であ
る。この従来例では、同一半導体基板上に半導体レーザ
素子部1と受光素子部2とを設け、半導体レーザ素子部
1の活性層6aにて生成されたレーザ光の一部がレーザ
素子部の後方に形成された受光素子部にて受光され光電
変換される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、計測器や高速対
応外部変調用の光源等の用途に高出力対応半導体レーザ
が、また直接変調用に高効率レーザが要望されるように
なってきているが、これら高出力乃至高効率の半導体レ
ーザでは、半導体レーザ素子の前方光出力を向上させる
ため、後方側端面に誘電体膜からなる高反射膜コーティ
ングを行うことが一般的になってきている。そのため、
レーザ素子の後方から出射されるモニタ用の光量に不足
が生じるようになってきており、その結果、正常なAP
C動作が行われなくなったり精度の高い制御が不可能に
なるなどの不都合が生じるようになってきている。
【0006】図3に示した第1の従来例では、半導体レ
ーザ素子の出射する後方光の内一部のみしか受光素子2
aに入力されないため、レーザ素子1aが高出力化ある
いは高効率化されたものである場合、モニタ用の光量が
不足することになる。一方、第2の従来例では、レーザ
素子1aの後方出射光の殆どすべてが受光素子に入力す
るため、光量不足は一応解決されている。しかし、この
方法は平面的なステム上にレンズを固定するものである
ため、モニタ光発光部と受光素子の延長線上にレンズを
固定する位置決めが困難という問題点があった。この点
に対処するものとしてステム上にガイド溝を形成するこ
とが考えられるが、このガイド溝にレーザ素子と受光素
子とを位置合わせすることが困難であるため、根本的な
解決策とはなっていない。
【0007】上述した第3の従来例では、レーザ素子と
受光素子とが近接しているため、集束用のレンズを用い
ることなく全後方出射光を受光素子に入射させることが
できるが、この構造では、後方側端面に反射膜コーティ
ングを行うことができないため、上述の高出力レーザ、
高効率レーザの要求に応えられないという問題点があっ
た。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記各問題点を解決する
ため、本発明によれば、同一半導体基板上に、半導体レ
ーザ素子と、該半導体レーザ素子の出力光をモニタする
受光素子と、がそれぞれ半導体基板面から突起する態様
にて形成され、前記半導体レーザ素子と前記受光素子と
の間の半導体基板上には集束用レンズが固着されている
ことを特徴とする半導体レーザ装置が提供される。そし
て、より好ましくは、前記半導体基板の前記集束用レン
ズの固着個所には、前記レンズの位置決め用の凹部が形
成されており、さらに前記半導体レーザ素子のレンズ側
端面には高反射膜が形成されている。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1(a)乃至(d)は、本発明の一実施
例の製造工程を説明するための図である。まず、図1
(a)に示すように、InP基板5上にSiO2 膜など
の絶縁膜をマスクに用い、気相成長法にて、半導体レー
ザ素子部1、受光素子部2上に、InP層7、InGa
AsP層6、InGaAs層8を選択的に成長させてレ
ーザ素子と受光素子とを形成する。この際、レーザ素子
と受光素子との間には、レーザ素子の後方出射光を10
0%集光できる距離+レンズ長+モニタ出力光の集束距
離、の距離が設定される。
【0010】次に、InP基板5裏面に電極9を形成
し、続いてリフトオフ法を用いて、レーザ素子、受光素
子上に電極9を形成する。ここで、レーザ素子上には導
波路上のみに電極が形成される。次に、フォトレジスト
マスクを形成しRIBE(Reactive Ion Beam Etching
)法により、レーザ素子部1と受光素子部2にて形成
された溝の底部にV字形の溝10を形成する[図1
(b)]。
【0011】次に、図1(c)に示すように、治具11
により半導体レーザ装置を傾けて保持し、半導体レーザ
の端面のみに高反射膜のコーティングを行う。同様にし
て、受光素子の端面のみに無反射膜のコーティングを行
う。次に、図1(b)の工程で形成したV字形の溝10
にソルダ等を用い集束性ロッドレンズ12を固定する
[図1(d)]。
【0012】このようにして得られた半導体レーザ装置
の斜視図と断面図とをそれぞれ図2(a)と図2(b)
に示す。同図に示されるように、半導体レーザ素子部1
のレンズ側端面には高反射膜13が、また受光素子部2
のレンズ側端面には無反射膜14が形成されている。
【0013】本発明の半導体レーザ装置においては、レ
ーザ素子部1と受光素子部2との距離は、レンズ12が
モニタ光を100%集光できる距離+レンズ長+レンズ
12から出射したモニタ光が集束する距離、の合計の距
離に設定されており、この距離はまた各素子の端面に反
射膜、無反射膜のコーティングが可能な距離となってい
るので、この構造により、高出力レーザ・高効率レーザ
を構成することが可能になり、かつレーザをそのように
構成しても、十分なモニタ電流を確保することができ
る。実際、図3の従来例では、得られるモニタ電流は5
0μAであったが、レーザ素子と受光素子とを同様の仕
様で設計した本実施例のレーザ装置では150μAのモ
ニタ電流を得ることができた。
【0014】さらに、本発明では、V字形の溝10を形
成したことによりレンズ12の位置決めが容易となっ
た。そして、レーザ素子と受光素子とは、それぞれフォ
トリソグラフィ工程を用いてInP基板上に形成されて
いるため、溝10は、レーザ素子と受光素子とに正確に
位置決めされており、したがって、各素子とレンズとの
間に位置ずれ、角度ずれの起こることはなくなる。
【0015】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨内にお
いて各種の変更が可能である。例えば、実施例では、I
nP/InGaAsP系のレーザ素子について説明した
が、これをGaAs/AlGaAs系等他の材料を用い
た素子とすることができ、また、集束用レンズをロッド
レンズ以外のレンズに置き換えることができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザ装置は、同一基板上に半導体レーザ素子と受光素子
とを形成し、半導体レーザ素子と受光素子との間の基板
上に位置決め用溝を設けてそこに集束用レンズを配置
し、レーザ素子の後方光を完全に受光素子に入射させる
ことができるようにしたものであるので、以下の効果を
奏することができる。
【0017】 レーザ素子と受光素子との間に十分の
距離を置くことができるので、レーザ素子の後方側に高
反射膜をコーティングすることができるようになり、集
積化されたレーザ装置においてもレーザ素子を高出力・
高効率の素子とすることができる。 レーザ素子の後方出射光をほぼ完全に受光素子に入
射させることができるので、レーザ素子が高出力化乃至
高効率化されてモニタ光出力が低下しても、十分なモニ
タ電流を確保することができ、APC回路を正常に動作
させることができる。 集束用レンズの位置決めが容易となる。また、レー
ザ素子および受光素子に対して位置決め用溝を正確な位
置に形成することができるので、各素子に対してレンズ
を位置ずれ、角度ずれのない状態で固定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の製造工程を説明するため
の図。
【図2】 本発明の一実施例の斜視図と断面図。
【図3】 第1の従来例の断面図。
【図4】 第2の従来例の断面図。
【図5】 第3の従来例の断面図。
【符号の説明】
1 半導体レーザ素子部 1a 半導体レーザ素子 2 受光素子部 2a 受光素子 3 ヒートシンク 4 ステム 5 InP基板 6 InGaAsP活性層 7 InP層 8 InGaAs層 9 電極 10 V字形の溝 11 治具 12 集束用ロッドレンズ 13 高反射膜 14 無反射膜

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一半導体基板上に、半導体レーザ素子
    と、該半導体レーザ素子の出力光をモニタする受光素子
    と、がそれぞれ半導体基板面から突起する態様にて形成
    され、前記半導体レーザ素子と前記受光素子との間の半
    導体基板上には集束用レンズが固着されている半導体レ
    ーザ装置において、前記集束用レンズの固着個所には前
    記レンズの位置決め用の凹部が形成されており、前記半
    導体レーザ素子の前記集束用レンズ側の端面には高反射
    膜が形成されており、かつ、前記受光素子の前記集束用
    レンズ側の端面には反射防止膜が形成されていることを
    特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体基板に形成されたレンズの位
    置決め用の凹部は、フォトリソグラフィ法とエッチング
    法を用いて形成されたものであることを特徴とする請求
    項1記載の半導体レーザ装置。
  3. 【請求項3】 前記半導体レーザ素子および前記受光素
    子は、半導体基板上に選択エピタキシャル成長法を用い
    て形成されたものであることを特徴とする請求項1記載
    の半導体レーザ装置。
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