JP2783806B2 - Optical output monitor - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被照射物に照射される照射光の光出力に対
応した光出力を有するモニタ光を受光素子に集光させて
照射光の光検出を検出する光出力モニタ装置に関するも
のである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to light detection of irradiation light by concentrating monitor light having an optical output corresponding to the light output of irradiation light irradiated on an object to be irradiated, on a light receiving element. The present invention relates to an optical output monitoring device for detecting
従来の技術 近年、光ディスク装置の高性能化、多機能化に伴っ
て、マルチビーム半導体レーザの需要が増大している。
該マルチビーム半導体レーザでは個々のビーム出力を独
立に制御することを要するが、そのためにはそれぞれの
光出力を独立にモニタする必要がある。ところが、従来
のマルチビーム半導体レーザの光出力モニタ装置では、
第４図に示すように、半導体レーザ31から発せられるモ
ニタ光33の発光点32の間隔が通常100μｍと狭いため、
隣接するモニタ光33との間でクロストークが生じる。こ
のため、それぞれのモニタ光33に対応する照射光38の光
量を受光素子37で正確に量ることができないという課題
を有していた。そこで、第５図に示すように、両端部の
モニタ光33の光軸を略直角に曲げるセパレータ34を用い
るようなものが提案されている。このような構造であれ
ば、隣接するモニタ光33との間でクロストークが生じる
のを防止することができるので、それぞれの照射光38の
光量を受光素子37で正確に量ることができる。2. Description of the Related Art In recent years, demands for multi-beam semiconductor lasers have been increasing along with higher performance and more functions of optical disk devices.
In the multi-beam semiconductor laser, it is necessary to control each beam output independently, but for that purpose, it is necessary to monitor each light output independently. However, in a conventional optical output monitoring device of a multi-beam semiconductor laser,
As shown in FIG. 4, the interval between the light emitting points 32 of the monitor light 33 emitted from the semiconductor laser 31 is usually as small as 100 μm.
Crosstalk occurs between the adjacent monitor light 33. For this reason, there is a problem that the light quantity of the irradiation light 38 corresponding to each monitor light 33 cannot be accurately measured by the light receiving element 37. Therefore, as shown in FIG. 5, there has been proposed a device using a separator 34 that bends the optical axis of the monitor light 33 at both ends substantially at a right angle. With such a structure, it is possible to prevent crosstalk from occurring between the monitor light 33 and the adjacent monitor light 33. Therefore, the light quantity of each irradiation light 38 can be accurately measured by the light receiving element 37.
ところで、上記の如くモノシリック型マルチビーム半
導体レーザを用いた場合には、ビーム数が増えるに従っ
て熱的相互作用による素子性能の劣化を生じることが一
般に知られている。特に、第６図（ａ）に示すようなジ
ャンクションアップ方式でレーザチップ31を組み立てた
場合には、発光点32とサブマウント36との距離が大きい
ため、サブマウント36に熱が拡散し難く、素子性能の劣
化が著しい。そこで、素子性能の劣化を防止すべく、第
６図（ｂ）に示すように、レーザチップをジャンクショ
ンダウン方式で組立てることが望まれる。It is generally known that when a monolithic multi-beam semiconductor laser is used as described above, as the number of beams increases, element performance deteriorates due to thermal interaction. In particular, when the laser chip 31 is assembled by a junction-up method as shown in FIG. 6A, since the distance between the light emitting point 32 and the submount 36 is large, heat is hardly diffused to the submount 36. The element performance is significantly deteriorated. Therefore, as shown in FIG. 6 (b), it is desired to assemble the laser chip by a junction down method in order to prevent the deterioration of the element performance.
発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記従来の構造では、セパレータ34の
加工時に端部にばり等が生じるためサブマウント36近傍
の反射面を完全な鏡面とすることが困難であり、加え
て、セパレータ34の反射面を完全にサブマウント36と直
角に取り付けるのが困難である。このため、レーザチッ
プ31のモニタ光33の光軸35がサブマウント36の表面すれ
すれに位置するようなジャンクションダウン方式でレー
ザチップを組立てた場合には、モニタ光33がサブマウン
ト36に入射してその一部がサブマウント36に吸収され
る。この結果、モニタ光33の光量を正確に量ることがで
きず、レーザ出力の測定が困難となるという課題を有し
ていた。However, in the conventional structure described above, it is difficult to make the reflecting surface near the submount 36 a perfect mirror surface because burrs and the like are generated at the ends when the separator 34 is processed. It is difficult to completely attach the reflecting surface of the separator 34 at right angles to the submount 36. For this reason, when the laser chip is assembled in a junction-down manner such that the optical axis 35 of the monitor light 33 of the laser chip 31 is located slightly below the surface of the submount 36, the monitor light 33 is incident on the submount 36. Part of it is absorbed by the submount 36. As a result, there has been a problem that the amount of the monitor light 33 cannot be measured accurately, and it becomes difficult to measure the laser output.
本発明は上記従来の課題を考慮してなされたものであ
って、クロストークが生じるのを防止しつつ、ジャンク
ションダウン方式で組み立てられたレーザチップに対応
しうる光出力モニタ装置の提供を目的とするものであ
る。The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and has as its object to provide an optical output monitoring device that can cope with a laser chip assembled by a junction-down method while preventing crosstalk from occurring. Is what you do.
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、基板上に設けら
れ、被照射物に照射される複数の照射光及びこの照射光
の光出力にそれぞれ対応した光出力を有する複数のモニ
タ光を発する半導体レーザと、上記基板とは離れた位置
に設けられ、上記複数のモニタ光を個別的に検出する複
数の受光素子とを備え、前記半導体レーザから発せられ
た前記複数のモニタ光を前記基板上に設けられた反射型
グレーティングレンズにより反射して前記受光素子に入
射させる光出力モニタ装置であって、 前記反射型グレーティングレンズを、該反射型グレー
ティングレンズの中心を原点、モニタ光の光軸方向をｙ
軸、これと垂直な方向をｘ軸、基板表面をxy平面、基板
に垂直な方向をｚ軸、モニタ光発光点の座標を（0,y1,z
1）、受光素子表面の集光すべき点の座標を（x2,y2,
z2）とした場合に、下記（１）式を満たす形状に、前記
複数のモニタ光及び前記複数の受光素子の夫々に応じ
て、前記基板上に複数形成したことを特徴とする。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is provided on a substrate and has a plurality of irradiation lights irradiating an object to be irradiated and light outputs respectively corresponding to the light outputs of the irradiation lights. A semiconductor laser that emits a plurality of monitor lights, and a plurality of light receiving elements that are provided at positions apart from the substrate and individually detect the plurality of monitor lights, and the plurality of light emitted from the semiconductor laser is provided. An optical output monitor device for reflecting monitor light by a reflection type grating lens provided on the substrate and causing the light to enter the light receiving element, wherein the reflection type grating lens is monitored at an origin at a center of the reflection type grating lens. The optical axis direction of light is y
Axis, the direction perpendicular thereto is the x axis, the substrate surface is the xy plane, the direction perpendicular to the substrate is the z axis, and the coordinates of the monitor light emitting point are (0, y 1 , z
1 ), the coordinates of the light-collecting point on the light-receiving element surface are (x 2 , y 2 ,
z 2 ), a plurality of shapes are formed on the substrate according to the plurality of monitor lights and the plurality of light receiving elements in a shape satisfying the following equation (1).
但し、λはレーザ光の波長、ｍは０、±1,±2,…とな
る整数。 Here, λ is the wavelength of the laser beam, and m is an integer of 0, ± 1, ± 2,.
また、本発明は、基板上に設けられ、被照射物に照射
されるための複数の照射光及びこの照射光の光出力にそ
れぞれ対応した光出力を有する複数のモニタ光を発する
半導体レーザと、上記基板とは離れた位置に設けられ、
上記複数のモニタ光を個別的に検出する複数の受光素子
と、前記基板上に設けられ、前記半導体レーザから発せ
られた前記複数のモニタ光を反射して前記受光素子に入
射させる複数の反射型グレーティングレンズとを備えた
光出力モニタ装置であって、 前記複数の反射型グレーティングレンズが、上記半導
体レーザから出力された各モニタ光を反射して対応する
各受光素子に集光させるように位相整合条件が設定され
ていることを特徴とする。Further, the present invention is provided on a substrate, a semiconductor laser that emits a plurality of irradiation lights for irradiating an object to be irradiated and a plurality of monitor lights having an optical output corresponding to the optical output of the irradiation light, Provided at a position away from the substrate,
A plurality of light-receiving elements for individually detecting the plurality of monitor lights, and a plurality of reflection-type elements provided on the substrate and reflecting the plurality of monitor lights emitted from the semiconductor laser and entering the light-receiving elements. An optical output monitoring device comprising a grating lens, wherein the plurality of reflective grating lenses reflect each monitor light output from the semiconductor laser and focus the light on a corresponding light receiving element. The condition is set.
作用 本発明の第１実施例を、第１図及び第２図に基づい
て、以下に説明する。Operation A first embodiment of the present invention will be described below based on FIG. 1 and FIG.
シリコンからなるサブマウント１の一方の端部にはジ
ャンクションダウン方式で組み立てられたレーザチップ
２が固定されている。このレーザチップ２は図示しない
コンパクトディスク等の被照射物を照射する照射光５
と、この照射光５とは反対の面から発せられ照射光５の
光出力に対応した光出力を有するモニタ光６とをそれぞ
れ３本づつ照射している。上記サブマウント１における
モニタ光６照射側の表面部には、断面三角形状の反射型
グレーティングレンズ３が３つ並列されている。これら
反射型グレーティングレンズ３は夫々に対応するモニタ
光６を反射させて後述の受光素子４に個別的にモニタ光
６を集光させる機能を有しており、その形状は位相整合
条件より求められる。具体的には、下記（１）式を満た
す必要がある。A laser chip 2 assembled by a junction down method is fixed to one end of a submount 1 made of silicon. The laser chip 2 emits light 5 for irradiating an object to be irradiated such as a compact disk (not shown).
And monitor light 6 emitted from the surface opposite to the irradiation light 5 and having a light output corresponding to the light output of the irradiation light 5 are radiated three by three. Three reflective grating lenses 3 having a triangular cross section are arranged in parallel on the surface of the submount 1 on the side where the monitor light 6 is irradiated. These reflection type grating lenses 3 have a function of reflecting the corresponding monitor light 6 and individually condensing the monitor light 6 on the light receiving element 4 described later, and the shape thereof is obtained from the phase matching condition. . Specifically, it is necessary to satisfy the following expression (1).
注1:反射型グレーティングレンズの中心を原点とする。 Note 1: The origin is the center of the reflection grating lens.
注2:サブマウント１表面をxy平面とし、モニタ光の光軸
方向をｙ軸、これと垂直な方向をｘ軸、上記サブマウン
ト１に垂直な方向をｚ軸とする。Note 2: The surface of the submount 1 is an xy plane, the direction of the optical axis of the monitor light is the y axis, the direction perpendicular thereto is the x axis, and the direction perpendicular to the submount 1 is the z axis.
注3:対応するモニタ光発光点の座標を（0,y1,z1）とす
る。Note 3: The coordinates of the corresponding monitor light emitting point to (0, y 1, z 1 ).
注4:対応する受光素子表面の集光すべき点の座標を
（x2,y2,z2）とする。Note 4: The coordinates of the corresponding point on the light receiving element surface to be condensed are (x 2 , y 2 , z 2 ).
注5:λはレーザ光の波長 注6:mは0,±1,±2,…となる整数である。Note 5: λ is the wavelength of the laser light Note 6: m is an integer such as 0, ± 1, ± 2, ...
また、上記反射型グレーティングレンズ３はイオンビ
ーム加工法や電子ビームレジストの露光特性を利用する
方法にブレーズ化されている。前記受光素子４は図示し
ないレーザステムに固定されており、前記反射型グレー
ティングレンズ３で反射された各モニタ光６の集光位置
に配置されている。The reflection type grating lens 3 is blazed by an ion beam processing method or a method utilizing the exposure characteristics of an electron beam resist. The light receiving element 4 is fixed to a laser stem (not shown), and is arranged at a condensing position of each monitor light 6 reflected by the reflection type grating lens 3.
上記の構成において、本発明の光出力モニタ装置を作
動させる場合には以下のようにして行われる。In the above configuration, the operation of the optical output monitoring device of the present invention is performed as follows.
レーザチップ２からは被照射物を照射する照射光５
と、この照射光５の光出力に対応した光出力を有するモ
ニタ光６とが発せられる。このモニタ光６の一部はそれ
ぞれのレーザビーム発光点８に対応して形成された反射
型グレーティングレンズ３で反射されてそれぞれのモニ
タ光６に対応する受光素子４に集光される。Irradiation light 5 for irradiating an object to be irradiated from the laser chip 2
And monitor light 6 having an optical output corresponding to the optical output of the irradiation light 5 are emitted. A part of the monitor light 6 is reflected by the reflective grating lens 3 formed corresponding to each laser beam emission point 8 and condensed on the light receiving element 4 corresponding to each monitor light 6.
ところで、反射型グレーティングレンズ３は上記
（１）式を満たすように形成されているので、隣接する
モニタ光が反射型グレーティングレンズ３に入射した場
合であってもこのモニタ光６は位相条件を満たさず、該
反射型グレーティングレンズ３に対応する受光素子４に
集光されることがない。この結果、それぞれの受光素子
４には対応するモニタ光のみが集光さることになる。By the way, since the reflective grating lens 3 is formed so as to satisfy the above equation (1), the monitor light 6 satisfies the phase condition even when adjacent monitor light enters the reflective grating lens 3. Therefore, the light is not focused on the light receiving element 4 corresponding to the reflection type grating lens 3. As a result, only the corresponding monitor light is collected on each light receiving element 4.
尚、上記実施例ではサブマウント１を何ら処理するこ
となく刻設して反射型グレーティングレンズ３を作製し
ているが、サブマウント１の表面を熱酸化させてSiO2を
形成し、このSiO2を刻設して反射型グレーティングレン
ズ３を作製することも可能である。In the above embodiment has been manufactured a reflection type grating lens 3 engraved without any processing sub-mount 1, the surface of the submount 1 to form a SiO 2 by thermal oxidation, the SiO 2 It is also possible to manufacture the reflection type grating lens 3 by engraving.
また、反射型グレーティングレンズ３は三角状にして
ブレーズ化しているが、このような構造に限定するもの
ではなく、短形状にしても実施例と同様の効果を奏する
ことは勿論である。Further, although the reflection type grating lens 3 is formed into a triangular shape and blazed, it is not limited to such a structure, and it is needless to say that the same effect as that of the embodiment can be obtained even if the shape is short.
（第２実施例） 本発明の第２実施例を、第３図に基づいて以下に説明
する。(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
他の材料からなる薄膜層をサブマウント１上に形成
し、その薄膜層を刻設して反射型グレーティングレンズ
３を形成した以外は上記第１実施例と同様の構造であ
る。尚、上記薄膜層に用いる材料としては、サブマウン
ト１上に薄膜化でき、且つ微細加工可能なものならいか
なるものであってもよい。例えば、SiO2,コーニング705
9ガラス,Al2O3等の誘電体や、フォトレジストを用いれ
ばよい。この場合、誘電体やフォトレジストの表面に金
属を蒸着すれば、回折効果を一層向上させることが可能
である。The structure is the same as that of the first embodiment, except that a thin film layer made of another material is formed on the submount 1, and the thin film layer is carved to form the reflection type grating lens 3. The material used for the thin film layer may be any material that can be thinned on the submount 1 and that can be finely processed. For example, SiO 2 , Corning 705
9 A dielectric such as glass or Al 2 O 3 or a photoresist may be used. In this case, if a metal is deposited on the surface of the dielectric or the photoresist, the diffraction effect can be further improved.
尚、前記第１実施例及び第２実施例では、レーザチッ
プ２からは３つのモニタ光６が発せられているが、この
ような構造に限定されるものではなく、レーザチップ２
から２つのモニタ光６或いは４つ以上のモニタ光６が発
せられている場合でも上記両実施例と同様の効果を奏す
る。In the first and second embodiments, three monitor lights 6 are emitted from the laser chip 2. However, the present invention is not limited to such a structure.
Even if two monitor lights 6 or four or more monitor lights 6 are emitted, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
発明の効果 以上のように本発明によれば、ジャンクションダウン
方式に対応することが可能となるので、基板に熱が拡散
し易くなり素子性能の劣化を防止することができる。こ
れにより、発光装置の信頼性を格段に向上させることが
できる。Effect of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to cope with the junction down method, so that heat is easily diffused to the substrate, and deterioration of element performance can be prevented. Thereby, the reliability of the light emitting device can be remarkably improved.
また、隣接するモニタ光との間でクロストークが生じ
るのを防止することができるので、光出力モニタ装置の
検出精度を飛躍的に向上させることができる等の効果を
奏する。Further, since it is possible to prevent the occurrence of crosstalk between adjacent monitor lights, it is possible to achieve an effect that the detection accuracy of the optical output monitor device can be greatly improved.
また、発光素子を半導体レーザが形成された基板から
離れた位置に設けることが出来、発光素子の配置位置の
自由度が向上する。Further, the light-emitting element can be provided at a position apart from the substrate on which the semiconductor laser is formed, and the degree of freedom in the arrangement position of the light-emitting element is improved.
第１図は第１実施例の光出力モニタ装置におけるモニタ
光の伝播経路を示す平面図、第２図は第１実施例の光出
力モニタ装置の側面図、第３図は第２実施例の光出力モ
ニタ装置におけるモニタ光の伝播経路を示す平面図、第
４図及び第５図は従来の光出力モニタ装置を示す概略説
明図、第６図は半導体レーザの組み立て方法を示す側面
図である。 １……サブマウント、２……レーザチップ、３……反射
型グレーティングレンズ、６……モニタ光。FIG. 1 is a plan view showing a propagation path of monitor light in the optical output monitor device of the first embodiment, FIG. 2 is a side view of the optical output monitor device of the first embodiment, and FIG. FIGS. 4 and 5 are schematic explanatory views showing a conventional light output monitoring device, and FIG. 6 is a side view showing a method of assembling a semiconductor laser. . 1 ... submount, 2 ... laser chip, 3 ... reflective grating lens, 6 ... monitor light.
Claims (2)
複数の照射光及びこの照射光の光出力にそれぞれ対応し
た光出力を有する複数のモニタ光を発する半導体レーザ
と、上記基板とは離れた位置に設けられ、上記複数のモ
ニタ光を個別的に検出する複数の受光素子とを備え、前
記半導体レーザから発せられた前記複数のモニタ光を前
記基板上に設けられた反射型グレーティングレンズによ
り反射して前記受光素子に入射させる光出力モニタ装置
であって、 前記反射型グレーティングレンズを、該反射型グレーテ
ィングレンズの中心を原点、モニタ光の光軸方向をｙ
軸、これと垂直な方向をｘ軸、基板表面をxy平面、基板
に垂直な方向をｚ軸、モニタ光発光点の座標を（0,y1,z
1）、受光素子表面の集光すべき点の座標を（x2,y2,
z2）とした場合に、下記（１）式を満たす形状に、前記
複数のモニタ光及び前記複数の受光素子の夫々に応じ
て、前記基板上に複数形成したことを特徴とする光出力
モニタ装置。 但し、λはレーザ光の波長、ｍは０、±1,±2,…となる
整数。A semiconductor laser provided on a substrate, the semiconductor laser emitting a plurality of irradiation lights for irradiating an object to be irradiated and a plurality of monitor lights each having an optical output corresponding to an optical output of the irradiation light; And a plurality of light receiving elements for individually detecting the plurality of monitor lights, and a reflection grating provided on the substrate with the plurality of monitor lights emitted from the semiconductor laser. An optical output monitoring device that reflects light from a lens and makes the light incident on the light receiving element, wherein the reflection type grating lens has an origin at the center of the reflection type grating lens and an optical axis direction of monitor light as y.
Axis, the direction perpendicular thereto is the x axis, the substrate surface is the xy plane, the direction perpendicular to the substrate is the z axis, and the coordinates of the monitor light emitting point are (0, y 1 , z
1 ), the coordinates of the light-collecting point on the light-receiving element surface are (x 2 , y 2 ,
z 2 ) wherein a plurality of light output monitors are formed on the substrate according to the plurality of monitor lights and the plurality of light receiving elements in a shape satisfying the following equation (1). apparatus. Here, λ is the wavelength of the laser beam, and m is an integer of 0, ± 1, ± 2,.
めの複数の照射光及びこの照射光の光出力にそれぞれ対
応した光出力を有する複数のモニタ光を発する半導体レ
ーザと、上記基板とは離れた位置に設けられ、上記複数
のモニタ光を個別的に検出する複数の受光素子と、前記
基板上に設けられ、前記半導体レーザから発せられた前
記複数のモニタ光を反射して前記受光素子に入射させる
複数の反射型グレーティングレンズとを備えた光出力モ
ニタ装置であって、 前記複数の反射型グレーティングレンズが、上記半導体
レーザから出力された各モニタ光を反射して対応する各
受光素子に集光させるように位相整合条件が設定されて
いることを特徴とする光出力モニタ装置。2. A semiconductor laser which is provided on a substrate and emits a plurality of irradiation lights for irradiating an object to be irradiated and a plurality of monitor lights each having an optical output corresponding to an optical output of the irradiation light. And a plurality of light receiving elements for individually detecting the plurality of monitor lights, provided on the substrate, and reflecting the plurality of monitor lights emitted from the semiconductor laser. An optical output monitor device comprising: a plurality of reflective grating lenses that are incident on a light receiving element, wherein the plurality of reflective grating lenses reflect each monitor light output from the semiconductor laser and correspond to each of the corresponding light beams. An optical output monitoring device, wherein a phase matching condition is set so that light is focused on an element.
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| JP63066850A JP2783806B2 (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Optical output monitor |
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