JP2892812B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JP2892812B2
JP2892812B2 JP2282175A JP28217590A JP2892812B2 JP 2892812 B2 JP2892812 B2 JP 2892812B2 JP 2282175 A JP2282175 A JP 2282175A JP 28217590 A JP28217590 A JP 28217590A JP 2892812 B2 JP2892812 B2 JP 2892812B2
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健 浜田
大介 上田
昭男 ▲吉▼川
裕一 清水
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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、光情報処理,光計測,光通信等に用いる半
導体レーザ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 a semiconductor laser device used for optical information processing, optical measurement, optical communication, and the like.

従来の技術 従来の半導体レーザ装置を第6図に示した断面図を参
照して説明する。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor laser device will be described with reference to a sectional view shown in FIG.

この構造は、素子固定台1の一側面の上方にヒートシ
ンク2を固定し、この上に半導体レーザチップ(以後レ
ーザチップと記す)3を固定し、レーザチップ3の発光
面とヒートシンク2の側面および素子固定台1の上面を
揃えるとともに、レーザチップ3の発光面とは反対側に
レーザ出力光検出用フォトダイオードが載置され、素子
固定台1の上面に信号検出用フォトダイオード5が載置
されたものである。
In this structure, a heat sink 2 is fixed above one side surface of an element fixing base 1, a semiconductor laser chip (hereinafter referred to as a laser chip) 3 is fixed thereon, and a light emitting surface of the laser chip 3 and a side surface of the heat sink 2 and The upper surface of the element fixing base 1 is aligned, a photodiode for detecting a laser output light is mounted on the side opposite to the light emitting surface of the laser chip 3, and the signal detecting photodiode 5 is mounted on the upper surface of the element fixing base 1. It is a thing.

次に、この構造の動作を説明する。レーザチップ3か
ら図面の上方に出射された出射光6は、対象物に反射さ
れて反射光7として信号検出用フォトダイオード5に入
力され、信号処理される。一方、レーザチップ3の出射
光面の反対側か出射されるレーザ光は、レーザ出力光検
出用フォトダイオード4に入力され、レーザ光の強弱に
対応した電流信号に変換される。この信号をレーザチッ
プ駆動回路にフィードバックさせてレーザ光の出力を安
定に制御する。
Next, the operation of this structure will be described. The emitted light 6 emitted from the laser chip 3 to the upper side of the drawing is reflected by the object, input to the photodiode 5 for signal detection as reflected light 7, and subjected to signal processing. On the other hand, the laser light emitted from the opposite side of the emission light surface of the laser chip 3 is input to the laser output light detection photodiode 4, and is converted into a current signal corresponding to the intensity of the laser light. This signal is fed back to the laser chip drive circuit to stably control the output of the laser light.

この従来の構成では、信号検出用フォトダイオード5
とレーザ出力光検出用フォトダイオード4は素子固定台
1に対して水平と水平に近い面内に固定させるのに対し
て、レーザチップ3は垂直面内に固定しなければならな
いので、組立作業効率が悪く、位置合わせ精度に大きな
問題があった。
In this conventional configuration, the signal detecting photodiode 5
And the laser output light detecting photodiode 4 is fixed in a plane that is horizontal and nearly horizontal with respect to the element fixing table 1, whereas the laser chip 3 must be fixed in a vertical plane. However, there was a serious problem in alignment accuracy.

この問題を解決する構造として、第7図の断面図に示
すような半導体レーザ装置がある。
As a structure for solving this problem, there is a semiconductor laser device as shown in the sectional view of FIG.

この構造は、(100)面のシリコン基板8に、両側の
斜面が(111)面により形成されるV状の溝が形成さ
れ、同溝の斜面のうち一方の面をレーザ出射光を反射さ
せる反射ミラー面9とし、これに対向する面側のシリコ
ン基板8の主面を他方の主面に対して低くし、低くした
シリコン基板の主面とV状の溝の斜面とが交わる稜線に
レーザチップ3のレーザ光が出射される前方端面が平行
になるようにレーザチップ3が固定されたものである。
In this structure, a V-shaped groove having slopes on both sides formed by a (111) surface is formed in a (100) silicon substrate 8, and one of the slopes of the groove reflects laser emission light. The main surface of the silicon substrate 8 on the side facing the reflection mirror surface 9 is made lower than the other main surface, and the laser is applied to the ridge line where the lowered main surface of the silicon substrate and the slope of the V-shaped groove intersect. The laser chip 3 is fixed so that the front end face of the chip 3 from which the laser light is emitted is parallel.

この構造によれば、レーザチップ3より水平方向に出
射された出射光を反射ミラー面9で反射させて、ほぼ上
方へ取り出すことができる。これにより、信号検出用フ
ォトダイオード(図示せず)やレーザ出力検出用フォト
ダイオード(図示せず)をシリコン基板8の主面に載置
することができ、位置合わせ精度を上げることができ
る。
According to this structure, the light emitted in the horizontal direction from the laser chip 3 can be reflected by the reflecting mirror surface 9 and taken out substantially upward. Thereby, a photodiode for signal detection (not shown) and a photodiode for laser output detection (not shown) can be mounted on the main surface of the silicon substrate 8, and the alignment accuracy can be improved.

発明が解決しようとする課題 (100)面のシリコン基板8に、斜面が(111)面によ
り形成されるV状の溝を形成した場合、溝の反射ミラー
面9とシリコン基板8の表面に対する傾きθが約55゜と
なるため、出射光の中心軸はシリコン基板主面の垂直方
向より約20゜傾いてしまうという問題点があった。
Problems to be Solved by the Invention When a V-shaped groove whose slope is formed by the (111) plane is formed in the (100) plane silicon substrate 8, the groove is inclined with respect to the reflection mirror surface 9 and the surface of the silicon substrate 8. Since θ is about 55 °, there is a problem that the central axis of the emitted light is inclined about 20 ° from the direction perpendicular to the main surface of the silicon substrate.

また、各種用途のフォトダイオードをシリコン基板上
に載置しなければならず、組立工程が複雑になるという
問題点があった。
In addition, photodiodes for various applications have to be mounted on a silicon substrate, and there is a problem that the assembly process is complicated.

課題を解決するための手段 本発明の半導体レーザ装置は、<110>方向を軸とし
て5゜〜15゜のオフアングルを有する(100)面のシリ
コン基板の上に、両側の斜面が(111)面により形成さ
れたV状あるいは台形状の溝または4つの(111)面に
囲まれた四角錐状あるいは四角錐台状の凹部が形成さ
れ、前記(111)面のうち前記シリコン基板表面に対す
る傾きが45゜に近い面をレーザ光を反射させる反射ミラ
ー面とし、同反射ミラー面に対抗する面の前記凹部の上
端稜線に対して半導体レーザチップの前方端面がほぼ平
行になるように前記半導体レーザチップが前記シリコン
基板に固定されるとともに、前記反射ミラー面の上端稜
線の両方の延長方向の前記シリコン基板上にそれぞれ信
号検出用フォトダイオードが形成され、同信号検出用フ
ォトダイオードが複数に分割されて形成され、分割の方
向が前記反射ミラー面の上端稜線と平行方向のみである
とともに、反射ミラー面内のシリコン基板上もしくは前
記半導体レーザチップの後方の前記シリコン基板上にレ
ーザ出力光検出用フォトダイオードが形成され、さらに
前記シリコン基板上に信号検出用フォトダイオード,レ
ーザ駆動回路,増幅回路および光信号処理回路のうちい
ずれか1以上が形成されたものである。
Means for Solving the Problems A semiconductor laser device according to the present invention has a (100) plane silicon substrate having an off-angle of 5 ° to 15 ° about the <110> direction as an axis, and a slope on both sides is (111). A V-shaped or trapezoidal groove formed by a plane or a quadrangular pyramid or a truncated pyramid-shaped recess surrounded by four (111) planes is formed, and the inclination of the (111) plane with respect to the silicon substrate surface is formed. A surface close to 45 ° is a reflection mirror surface for reflecting laser light, and the semiconductor laser is so arranged that a front end surface of the semiconductor laser chip is substantially parallel to an upper edge line of the concave portion on a surface opposite to the reflection mirror surface. A chip is fixed to the silicon substrate, and signal detection photodiodes are formed on the silicon substrate in both directions of extension of the upper edge of the reflection mirror surface, respectively. The arm is divided into a plurality of parts, the direction of division is only in a direction parallel to the upper edge of the reflection mirror surface, and on a silicon substrate in the reflection mirror surface or on the silicon substrate behind the semiconductor laser chip. A photodiode for detecting laser output light is formed, and further, at least one of a photodiode for signal detection, a laser driving circuit, an amplifier circuit, and an optical signal processing circuit is formed on the silicon substrate.

作用 この構成によれば、シリコン基板の主面が(100)面
より5〜15゜のオフアングルを設けた面になっているた
め、(111)面により形成されたV状もしくは四角錐状
の凹部の反射ミラー面とシリコン基板の主面との角度θ
を40゜≦θ≦50゜の範囲にすることができる。このため
レーザチップから出射されたレーザ光は反射ミラー面で
反射された後のレーザ光の中心軸をシリコン基板主面に
対してほぼ垂直方向にすることができる。
Operation According to this configuration, the main surface of the silicon substrate is a surface provided with an off angle of 5 to 15 ° from the (100) plane, and thus the V-shaped or quadrangular pyramid formed by the (111) plane is formed. Angle θ between the reflection mirror surface of the concave portion and the main surface of the silicon substrate
Can be in the range of 40 ° ≦ θ ≦ 50 °. Therefore, the central axis of the laser light emitted from the laser chip after being reflected by the reflection mirror surface can be made substantially perpendicular to the main surface of the silicon substrate.

また、レーザチップを載置するヒートシンク用のシリ
コン基板内に、レーザ出力光検出用フォトダイオード,
レーザ駆動回路,増幅回路および光信号処理回路が形成
されているため、組立時の角度の補正や組立工程等の複
雑さをなくすことができる。
In addition, a photodiode for detecting a laser output light is provided in a silicon substrate for a heat sink on which a laser chip is mounted.
Since the laser drive circuit, the amplifier circuit, and the optical signal processing circuit are formed, it is possible to eliminate the angle correction at the time of assembly and the complexity of the assembly process.

実施例 本発明の半導体レーザ装置の実施例を第1図に示した
斜視図と断面図を参照して説明する。
Embodiment An embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the perspective view and the cross-sectional view shown in FIG.

これは、〈110〉方向を回転軸として約10゜のオフア
ングルを持たせた(100)面のシリコン基板10上に両側
の斜面が(111)面により形成されるV状の溝(以後V
溝と記す)11が形成され、これらの斜面のうちシリコン
基板10の表面に対する傾きθが45゜に近い方の面を反射
ミラー面12とし、この面に対向する面の溝上端稜線に対
して半導体レーザチップ13の前方端面が平行になるよう
にシリコン基板10の表面にレーザチップ13を固定した構
造である。なお、反射ミラー面12の表面には3000〜5000
Åの金薄膜14が形成されており、ミラーの反射率は90%
以上になっている。また、レーザチップ13は発光部が下
側になるようにはんだ材で固定されている。
This is because a V-shaped groove (hereinafter referred to as V-shaped groove) in which both slopes are formed by the (111) plane on the (100) plane silicon substrate 10 having an off angle of about 10 ° with the <110> direction as the rotation axis.
A groove 11) is formed. Of these inclined surfaces, a surface having a slope θ closer to 45 ° with respect to the surface of the silicon substrate 10 is defined as a reflection mirror surface 12, and a surface opposite to this surface is formed with respect to a groove top ridge line. The structure is such that the laser chip 13 is fixed to the surface of the silicon substrate 10 so that the front end face of the semiconductor laser chip 13 is parallel. The surface of the reflection mirror surface 12 is 3000 to 5000
金 gold thin film 14 is formed, the mirror reflectivity is 90%
That's all. Further, the laser chip 13 is fixed with a solder material so that the light emitting portion is on the lower side.

この構造により、レーザチップ13から水平方向に出射
されたレーザ光のうち約半分は光路15に示すように反射
ミラーで反射されて垂直あるいは垂直方向に近い方向へ
進み、出力光として取り出される。
With this structure, about half of the laser light emitted from the laser chip 13 in the horizontal direction is reflected by the reflection mirror as shown by the optical path 15, travels in the vertical or near vertical direction, and is extracted as output light.

なお、実施例ではV溝について説明したがV溝の頂点
を平坦にして台形状の溝にしてもよい。
In the embodiment, the V-groove has been described, but the apex of the V-groove may be flattened to form a trapezoidal groove.

また、シリコン基板の表面として10゜のオフアングル
を持たせた(100)面を使用したが、実際使用上5〜15
゜のオフアングルを有する(100)面のものでもよい。
このとき反射ミラー面のシリコン基板の表面に対する傾
きθを40゜≦θ≦50゜の範囲におさえることができる。
なお、このことは後に述べる他の実施例においても同じ
ことが言える。
In addition, although a (100) plane having an off angle of 10 ° was used as the surface of the silicon substrate, 5 to 15
A (100) plane having an off angle of ゜ may be used.
At this time, the inclination θ of the reflection mirror surface with respect to the surface of the silicon substrate can be kept within the range of 40 ° ≦ θ ≦ 50 °.
The same can be said for the other embodiments described later.

次に、本発明の半導体レーザ装置の他の実施例につい
て第2図に示した斜視図を参照して説明する。
Next, another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the perspective view shown in FIG.

これは、第1図で説明したオフアングルを設けた(10
0)面のシリコン基板10の上に4つの(111)面に囲まれ
た四角錐状の凹部16が形成され、前記4つの(111)面
のうち前記シリコン基板表面に対する傾きが45゜に一番
近い方の面をレーザ光を反射させる反射ミラー面17と
し、この面に向い合う面の四角錐状凹部16の上端稜線18
に対してレーザチップ13の前方端面が平行になるように
レーザチップ13がシリコン基板10に固定された構造であ
る。なお、反射ミラー面17やレーザチップ13の構造は第
1図で説明した通りである。
This provides the off-angle described in FIG.
A quadrangular pyramid-shaped concave portion 16 surrounded by four (111) planes is formed on the (0) plane silicon substrate 10, and the inclination of the four (111) planes with respect to the silicon substrate surface is set at 45 °. The nearest surface is a reflecting mirror surface 17 for reflecting the laser light, and the upper edge 18 of the quadrangular pyramid-shaped recess 16 on the surface facing this surface.
The laser chip 13 is fixed to the silicon substrate 10 so that the front end face of the laser chip 13 is parallel to the laser chip 13. The structures of the reflection mirror surface 17 and the laser chip 13 are as described with reference to FIG.

この構造により、レーザチップ13から水平方向に出射
されたレーザ光のうち約半分は光路19に示すように反射
ミラー面17で反射されて垂直あるいは垂直に近い方向へ
進み、出力光として取り出される。
With this structure, about half of the laser light emitted in the horizontal direction from the laser chip 13 is reflected by the reflection mirror surface 17 as shown by the optical path 19, travels in the vertical or nearly vertical direction, and is extracted as output light.

なお、実施例では四角錐状の凹部で説明したがこの凹
部の頂点を平坦にして四角錐台状の形にしてもよい。
In the embodiment, the concave portion having the shape of a quadrangular pyramid is described.

次に、本発明の半導体レーザ装置の他の実施例につい
て第3図に示した断面図を参照して説明する。
Next, another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the sectional view shown in FIG.

これは、〈110〉方向を回転軸として約10゜のオフア
ングルを持たせた(100)面のP型シリコン基板20上
に、第1図で示したV溝あるいは第2図で示した四角錐
の凹部が形成され、このV溝あるいは凹部のシリコン基
板20の表面に対する傾きが45゜に一番近い方の面をレー
ザ光を反射させる反射ミラー面21とし、この面のp型シ
リコン基板20側にn型の拡散領域22が形成され、反射ミ
ラー面21の上に絶縁用の酸化シリコン膜23と金薄膜24が
積層され、反射ミラー面21に対向する面の上端稜線に対
してレーザチップ13の前方端面が平行になるようにレー
ザチップ13がシリコン基板20に固定された構造である。
This is because a V-groove shown in FIG. 1 or a four-groove shown in FIG. 2 is formed on a (100) plane P-type silicon substrate 20 having an off angle of about 10 ° with the <110> direction as a rotation axis. A concave portion having a pyramid is formed, and the surface of the V groove or the concave portion whose inclination with respect to the surface of the silicon substrate 20 is closest to 45 ° is a reflection mirror surface 21 for reflecting laser light. An n-type diffusion region 22 is formed on the side, a silicon oxide film 23 for insulation and a gold thin film 24 are laminated on the reflection mirror surface 21, and a laser chip is formed on the upper edge of the surface facing the reflection mirror surface 21. In this structure, the laser chip 13 is fixed to the silicon substrate 20 so that the front end faces of the laser chips 13 are parallel.

なお、金薄膜24の膜厚を500〜1000Åとして半透過膜
とし、レーザ光の一部がp型シリコン基板20とn型拡散
領域23とで構成されたフォトダイオードに入射される構
造である。
The gold thin film 24 has a thickness of 500 to 1000 ° and is a semi-transmissive film, and a part of the laser light is incident on the photodiode constituted by the p-type silicon substrate 20 and the n-type diffusion region 23.

この構造により、レーザチップ13から水平方向に出射
されたレーザ光は、一部は金薄膜24で形成された半透過
膜を通過してフォトダイオードに入射され、残りは半透
過膜で反射されて光路25に示すように垂直あるいは垂直
に近い方向に進み、出力光として取り出される。
With this structure, a part of the laser light emitted in the horizontal direction from the laser chip 13 passes through the semi-transmissive film formed of the gold thin film 24 and enters the photodiode, and the rest is reflected by the semi-transmissive film. As shown in the optical path 25, the light travels in a vertical or nearly vertical direction and is extracted as output light.

なお、フォトダイオードに入射された光は、その光強
度に応じて電流信号に変化され、この電流信号がレーザ
チップ駆動回路に帰還されてレーザ光の出力を一定にさ
せるのに使用される。
The light incident on the photodiode is changed into a current signal in accordance with the light intensity, and the current signal is fed back to the laser chip drive circuit and used to keep the output of the laser light constant.

次に本発明の半導体レーザ装置の他の実施例について
第4図に示した断面図を参照して説明する。
Next, another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the sectional view shown in FIG.

これは、〈110〉方向を回転軸として約10゜のオフア
ングルを持たせた(100)面のP型シリコン基板20上
に、第1図で示したV溝あるいは第2図で示した四角錐
の凹部が形成され、このV溝あるいは凹部のシリコン基
板20の表面に対する傾きが45゜に一番近い方の面をレー
ザ光を反射させる反射ミラー面21とし、この面に対向す
る面の上端稜線に対してレーザチップ13の前方端面が平
行になるようにレーザチップ13がシリコン基板20に固定
され、レーザチップ13の後方のP型シリコン基板20上に
n型拡散領域26が形成された構造である。
This is because a V-groove shown in FIG. 1 or a four-groove shown in FIG. 2 is formed on a (100) plane P-type silicon substrate 20 having an off angle of about 10 ° with the <110> direction as a rotation axis. A concave portion of a pyramid is formed, and the surface of the V groove or the concave portion whose inclination with respect to the surface of the silicon substrate 20 is closest to 45 ° is a reflecting mirror surface 21 for reflecting laser light, and the upper end of the surface facing this surface A structure in which the laser chip 13 is fixed to the silicon substrate 20 so that the front end face of the laser chip 13 is parallel to the ridge line, and an n-type diffusion region 26 is formed on the P-type silicon substrate 20 behind the laser chip 13 It is.

p型シリコン基板20とn型拡散領域26で形成されるフ
ォトダイオードは、レーザチップ13の後端面から出射さ
れたレーザ光を受光し、その光強度に応じて変化した電
流信号を発生させる。この電流信号をレーザチップ駆動
回路に帰還させて、レーザチップ13の前端面から出射さ
れるレーザ光の強度を一定にさせるモニタ用として利用
される。
The photodiode formed by the p-type silicon substrate 20 and the n-type diffusion region 26 receives the laser light emitted from the rear end face of the laser chip 13 and generates a current signal changed according to the light intensity. This current signal is fed back to the laser chip drive circuit, and is used for monitoring to keep the intensity of the laser light emitted from the front end face of the laser chip 13 constant.

なお、レーザチップ13の前端面から水平方向に出射さ
れたレーザ光は、金薄膜が被覆された反射ミラー面21で
反射されて垂直あるいは垂直に近い方向に進み、出力光
として取り出される。
The laser light emitted in the horizontal direction from the front end face of the laser chip 13 is reflected by the reflecting mirror surface 21 coated with the gold thin film, travels in the vertical or nearly vertical direction, and is extracted as output light.

なお、27はレーザチップ13後端面より出射されたレー
ザ光の光路、28はレーザチップ13前端面より出射された
レーザ光の光路を示す。
Reference numeral 27 denotes an optical path of laser light emitted from the rear end face of the laser chip 13, and reference numeral 28 denotes an optical path of laser light emitted from the front end face of the laser chip 13.

次に、本発明の半導体レーザ装置の他の実施例につい
て第5図に示した斜視図を参照して説明する。
Next, another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the perspective view shown in FIG.

この構造は、〈110〉方向を回転軸として約10゜のオ
フアングルを持たせた(100)面のp型シリコン基板20
上に両側の斜面が(111)面により形成されるV溝11が
形成され、これらの斜面のうちシリコン基板20の表面に
対する傾きが45゜に近い方の面を反射ミラー面12とし、
この面に対向する面の溝上端稜線に対してレーザチップ
13の前方端面が平行になるようにシリコン基板20の表面
にレーザチップ13が固定され、レーザチップ13の後方に
n型拡散領域を形成することによりレーザ出力光検出用
フォトダイオード29が形成され、さらにシリコン基板20
上に信号検出用フォトダイオード30が形成されたもので
ある。
This structure has a (100) plane p-type silicon substrate 20 having an off angle of about 10 ° with the <110> direction as a rotation axis.
A V-groove 11 having upper and lower slopes formed by the (111) plane is formed on the upper surface. Of these slopes, a surface closer to 45 ° with respect to the surface of the silicon substrate 20 is defined as a reflection mirror surface 12.
Laser chip against the top edge of the groove on the surface facing this surface
The laser chip 13 is fixed to the surface of the silicon substrate 20 so that the front end faces of the laser light 13 are parallel to each other, and a laser output light detection photodiode 29 is formed by forming an n-type diffusion region behind the laser chip 13, Further silicon substrate 20
The signal detection photodiode 30 is formed thereon.

この構成により、レーザチップ13の前端面から水平方
向に出射されたレーザ光は、金薄膜が被覆された反射ミ
ラー面12で反射されて光路15に示すように垂直あるいは
垂直に近い方向に進み、出力光として取り出される。こ
の出力光が対象物で反射された信号光31は、信号検出用
フォトダイオード30に入力され、信号処理される。一
方、レーザチップ13の後端面より出射されたレーザ光
は、レーザ出力検出用フォトダイオード29に入力され、
光強度に応じた電流信号に変換される。この電流信号が
レーザチップ駆動回路に帰還されて、レーザチップの前
端面より出射されたレーザ光の出力を一定にさせるのに
利用される。
With this configuration, the laser light emitted in the horizontal direction from the front end face of the laser chip 13 is reflected by the reflection mirror surface 12 coated with the gold thin film and travels in the vertical or nearly vertical direction as shown in the optical path 15, It is extracted as output light. The signal light 31 whose output light is reflected by the object is input to the signal detection photodiode 30 and subjected to signal processing. On the other hand, the laser light emitted from the rear end face of the laser chip 13 is input to the laser output detection photodiode 29,
It is converted into a current signal according to the light intensity. This current signal is fed back to the laser chip drive circuit, and is used to make the output of the laser light emitted from the front end face of the laser chip constant.

この構造によれば、レーザ出力光検出用フォトダイオ
ード29と信号検出用フォトダイオード30を同一基板上に
形成しているので小型に集積化することができる。
According to this structure, the photodiode 29 for detecting the laser output light and the photodiode 30 for detecting the signal are formed on the same substrate, so that they can be miniaturized and integrated.

なお、実施例ではレーザ出力光検出用と信号検出用の
フォトダイオードを示したが、これに限られることはな
く、フォトダイオードから得られる信号の増幅回路、レ
ーザチップの駆動回路および光信号処理回路等を同一基
板上に形成することができる。
In the embodiment, the photodiodes for detecting the laser output light and for detecting the signal have been described. However, the present invention is not limited to this. Can be formed on the same substrate.

発明の効果 本発明の半導体レーザ装置によれば、〈110〉方向を
軸として5〜15゜のオフアングルを有する(100)面の
シリコン基板を用いて、(111)面により形成されるV
溝あるいは四角錐状の凹部を形成するので、この(11
1)面のうち一つはシリコン基板の表面に対する傾きが
約45゜となり、この面を反射ミラー面とすることができ
る。この結果、レーザチップから水平方向に出射された
レーザ光は反射ミラー面で反射されて、ほぼ垂直方向に
取り出すことができ、出射方向の位置合わせが簡単とな
る。
Effect of the Invention According to the semiconductor laser device of the present invention, a (100) silicon substrate having an off angle of 5 to 15 ° with respect to the <110> direction is used, and
A groove or quadrangular pyramid-shaped recess is formed.
1) One of the surfaces has an inclination of about 45 ° with respect to the surface of the silicon substrate, and this surface can be used as a reflection mirror surface. As a result, the laser light emitted in the horizontal direction from the laser chip is reflected by the reflecting mirror surface and can be taken out substantially in the vertical direction, so that the alignment in the emission direction is simplified.

また、レーザチップを載置するヒートシンク用のシリ
コン基板上に、レーザ出力光検出用フォトダイオード,
信号検出用フォトダイオード,レーザ駆動回路,増幅回
路および光信号処理回路のうちいずれかが形成されてい
るため、集積化されるとともに組立時の角度の補正や組
立工程の複雑さをなくすことができ、費用を削減するこ
とができる。
In addition, a photodiode for detecting laser output light, a silicon substrate for a heat sink on which a laser chip is mounted,
Since any one of the signal detection photodiode, laser drive circuit, amplifier circuit and optical signal processing circuit is formed, it can be integrated and the angle correction during assembly and the complexity of the assembly process can be eliminated. , Can reduce costs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の半導体レーザ装置のV溝を有する場合
の斜視図と断面図、第2図は本発明の半導体レーザ装置
の四角錐状の凹部を有する場合の斜視図、第3図は反射
ミラー面側にフォトダイオードが形成された本発明の半
導体レーザ装置の断面図、第4図はレーザチップの後方
にフォトダイオードが形成された本発明の半導体レーザ
装置の断面図、第5図はレーザチップを載置するシリコ
ン基板上に各種素子が形成された本発明の半導体レーザ
装置の斜視図、第6図はレーザチップが固定台に設置さ
れた従来の半導体レーザ装置の断面図、第7図はレーザ
チップがシリコン基板に設置された従来の半導体レーザ
装置の断面図である。 10……シリコン基板、11……V状の溝(V溝)、12,17,
21……反射ミラー面、13……半導体レーザチップ、14,2
4……金薄膜、15,19,25……光路、16……四角錐状凹
部、18……反射ミラー面に向い合う面の四角錐状凹部の
上端稜線、20……p型シリコン基板、22,26……n型拡
散領域、23……酸化シリコン膜、27……レーザチップ後
端面より出射されたレーザ光の光路、28……レーザチッ
プ前端面より出射されたレーザ光の光路、29……レーザ
出力光検出用フォトダイオード、30……信号検出用フォ
トダイオード、31……信号光。
FIG. 1 is a perspective view and a sectional view of a semiconductor laser device of the present invention having a V-groove, FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor laser device of the present invention having a quadrangular pyramid-shaped recess, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device of the present invention in which a photodiode is formed on the reflection mirror surface side, FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device of the present invention in which a photodiode is formed behind a laser chip, and FIG. FIG. 6 is a perspective view of a semiconductor laser device of the present invention in which various elements are formed on a silicon substrate on which a laser chip is mounted. FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device in which a laser chip is mounted on a fixed base. FIG. 1 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device in which a laser chip is mounted on a silicon substrate. 10: Silicon substrate, 11: V-shaped groove (V groove), 12, 17,
21 ... Reflective mirror surface, 13 ... Semiconductor laser chip, 14,2
4 ... Gold thin film, 15, 19, 25 ... Optical path, 16 ... Square pyramid concave part, 18 ... Top ridge line of square pyramidal concave part on the surface facing the reflection mirror surface, 20 ... p-type silicon substrate, 22, 26 ... n-type diffusion region, 23 ... silicon oxide film, 27 ... optical path of laser light emitted from rear end face of laser chip, 28 ... optical path of laser light emitted from front end face of laser chip, 29 ... Photodiode for detecting laser output light, 30.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 大介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子工業株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼川 昭男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子工業株式会社内 (72)発明者 清水 裕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−42981(JP,A) 特開 昭62−23163(JP,A) 実開 昭61−153360(JP,U) 実開 昭56−96665(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Daisuke Ueda 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Denshi Kogyo Co., Ltd. Inside of Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Yuichi Shimizu 1006, Kazuma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside of Matsushita Electronics Corporation (56) References JP-A-61-42981 (JP, A) JP-A-62-23163 (JP) , A) Japanese Utility Model Showa 61-153360 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 56-96665 (JP, U)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】<110>方向を軸として5゜〜15゜のオフ
アングルを有する(100)面のシリコン基板の上に、両
側の斜面が(111)面により形成されたV状あるいは台
形状の溝または4つの(111)面に囲まれた四角錐状あ
るいは四角錐台状の凹部が形成され、前記(111)面の
うち前記シリコン基板表面に対する傾きが45゜に近い面
をレーザ光を反射させる反射ミラー面とし、同反射ミラ
ー面に対抗する面の前記凹部の上端稜線に対して半導体
レーザチップの前方端面がほぼ平行になるように前記半
導体レーザチップが前記シリコン基板に固定されるとと
もに、前記反射ミラー面の上端稜線の両方の延長方向の
前記シリコン基板上にそれぞれ信号検出用フォトダイオ
ードが形成され、同信号検出用フォトダイオードが複数
に分割されて形成され、分割の方向が前記反射ミラー面
の上端稜線と平行方向のみであることを特徴とする半導
体レーザ装置。
1. A V-shaped or trapezoidal shape in which slopes on both sides are formed by a (111) plane on a (100) plane silicon substrate having an off angle of 5 ° to 15 ° about a <110> direction as an axis. Or a quadrangular pyramid-shaped or truncated pyramid-shaped concave portion surrounded by four (111) surfaces, and the laser light is applied to a surface of the (111) surface having an inclination with respect to the silicon substrate surface of about 45 °. The semiconductor laser chip is fixed to the silicon substrate such that a front end surface of the semiconductor laser chip is substantially parallel to a reflection mirror surface to be reflected and an upper edge line of the concave portion on a surface opposite to the reflection mirror surface. A signal detection photodiode is formed on each of the silicon substrates in both directions of extension of the upper edge line of the reflection mirror surface, and the signal detection photodiode is formed by being divided into a plurality of parts. A semiconductor laser device wherein a direction is only a direction parallel to an upper edge line of the reflection mirror surface.
【請求項2】反射ミラー面にレーザ光の反射率を高める
コーティング膜が施されていることを特徴とする請求項
1記載の半導体レーザ装置。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a coating film for increasing the reflectance of the laser beam is provided on the reflection mirror surface.
【請求項3】反射ミラー面内のシリコン基板上にレーザ
出力検出用フォトダイオードが形成されていることを特
徴とする請求項1または請求項2記載の半導体レーザ装
置。
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a photodiode for detecting a laser output is formed on a silicon substrate in a surface of the reflection mirror.
【請求項4】半導体レーザチップが固定されたシリコン
基板上の前記半導体レーザチップの後方にレーザ出力検
出用フォトダイオードが形成されていることを特徴とす
る請求項1記載の半導体レーザ装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a laser output detecting photodiode is formed behind the semiconductor laser chip on a silicon substrate to which the semiconductor laser chip is fixed.
【請求項5】半導体レーザチップが固定されたシリコン
基板上に半導体レーザの駆動回路、レーザ出力検出用フ
ォトダイオードから得られる信号の増幅回路、光信号処
理回路のうちいずれか1以上が形成されていることを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
5. A semiconductor laser driving circuit, a signal amplification circuit obtained from a laser output detection photodiode, and an optical signal processing circuit are formed on a silicon substrate to which a semiconductor laser chip is fixed. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein:
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