JP3148283B2 - Multi-beam semiconductor laser device - Google Patents

Multi-beam semiconductor laser device

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数個の発光部が備え
られているマルチビーム半導体レーザ装置に関し、特
に、各発光部にモニタ用受光素子が備えられているマル
チビーム半導体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam semiconductor laser device having a plurality of light-emitting portions, and more particularly to a multi-beam semiconductor laser device having a light-receiving element for monitoring in each light-emitting portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種マルチビーム半導体レーザ装置は
レーザビームプリンタや光磁気ディスクの読み書き用等
の用途に用いられている。図3はこの種従来のマルチビ
ーム半導体レーザ装置の斜視図である。同図に示される
ように、レーザペレット30がヒートシンク32上にマ
ウントされ、そしてこのペレットから装置外に発せられ
るレーザ光の強度を検知するための受光素子ペレット3
1が、レーザペレット30の後方に配置されている。こ
こに図示した例では、レーザペレットは発光部を3個有
しており、それに対応して受光素子ペレット31には3
個のフォトダイオードが形成されている。
2. Description of the Related Art This type of multi-beam semiconductor laser device is used for applications such as laser beam printers and reading / writing of magneto-optical disks. FIG. 3 is a perspective view of a conventional multi-beam semiconductor laser device of this kind. As shown in the figure, a laser pellet 30 is mounted on a heat sink 32, and a light receiving element pellet 3 for detecting the intensity of laser light emitted from the pellet to the outside of the apparatus.
1 is arranged behind the laser pellet 30. In the example shown here, the laser pellet has three light emitting portions, and the light receiving element pellet 31 has three light emitting portions correspondingly.
The photodiodes are formed.

【0003】複数の半導体レーザを独立に駆動するため
には、個々のフォトダイオードに複数個の発光部から発
せられる光が混ざらないで入射されることが必要であ
り、そのため従来は、レーザペレット30と受光ペレッ
ト31との間に両ペレット間を結ぶ光導波路33を設け
ていた(サンヨー・テクニカルレビュー Vol.2
0,No.1,pp.7〜13,1988)
In order to drive a plurality of semiconductor lasers independently, it is necessary that light emitted from a plurality of light-emitting portions be incident on individual photodiodes without being mixed. An optical waveguide 33 connecting between the two pellets is provided between the light-receiving pellet 31 and the light-receiving pellet 31 (Sanyo Technical Review Vol. 2).
0, No. 1, pp. 7-13, 1988)

【0004】あるいは光導波路に代えて発光部とフォト
ダイオードとの一つの組を他の組から分離するために、
組と組との間に仕切りを設けていた。
Alternatively, in order to separate one set of a light emitting unit and a photodiode from another set in place of the optical waveguide,
There were partitions between pairs.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では、
発光部と受光素子との間を光導波路で結合したりあるい
は仕切りによって他の組と分離することが必要であるた
め、部品点数が多くなるという問題点があった。また、
その組み立ても精密さを必要とするため製作が困難であ
り歩留りも高くならなかった。
In the above-mentioned conventional example,
Since it is necessary to couple the light emitting unit and the light receiving element with an optical waveguide or to separate them from each other by a partition, there is a problem that the number of parts increases. Also,
The assembly also required precision, making it difficult to manufacture, and the yield did not increase.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のマルチビーム半
導体レーザ装置は、各々独立に駆動することができる複
数個の半導体レーザペレットまたは複数個の発光部を有
する半導体レーザペレットと、各々の発光部に対応する
同数の受光素子とが同一パッケージ内に収納されたもの
であり、そして、各受光素子はそれぞれフィルタを有し
ており、前記各フィルタの選択性と、前記発光部からの
出射光の前記受光素子のフィルタへの入射角度は、発光
部の発振周波数がずれた場合であってもその発光部の出
射光は対応する受光素子のフィルタを透過することがで
き、かつ、隣接する発光部が同一周波数にて発振する場
合であってもそれぞれの発光部の出射光は対応する受光
素子のフィルタのみを透過するように構成されている
そして、このフィルタは例えば多層干渉膜によって構成
される。
SUMMARY OF THE INVENTION A multi-beam semiconductor laser device according to the present invention comprises a plurality of semiconductor laser pellets or a plurality of semiconductor laser pellets each having a plurality of light emitting portions, each of which can be independently driven; And the same number of light receiving elements corresponding to are contained in the same package, and each light receiving element has a filter, and the selectivity of each filter and
The angle of incidence of the emitted light on the filter of the light receiving element is
Even if the oscillation frequency of
The emitted light can pass through the filter of the corresponding light receiving element.
When adjacent light emitting units oscillate at the same frequency
Even if the light emitted from each light emitting unit is
It is configured to transmit only the filter of the element .
This filter is constituted by, for example, a multilayer interference film.

【0007】[0007]

【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は本発明の一実施例を示す斜視図であ
る。本実施例は、1個の発光部を有する半導体レーザペ
レットと受光部が1個の受光素子ペレットとが2個ずつ
設けられた例である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which two semiconductor laser pellets each having one light emitting unit and two light receiving element pellets each having one light receiving unit are provided.

【0008】本実施例のレーザ装置を組み立てるには、
パッケージ1上のヒートシンク2上に、スクリーニング
された良品の半導体レーザペレット3a、3bをハンダ
4を用いてダイボンドする。ダイボンド用のハンダ材に
はInを5μm厚に延ばしたものを用いる。同様にして
モニタ用の受光素子ペレット5a、5bをパッケージ1
上にマウントする。引き続いて各ペレットの電極部とパ
ッケージの電極6との間をボンディングワイヤ7により
接続する。
To assemble the laser device of the present embodiment,
The screened non-defective semiconductor laser pellets 3 a and 3 b are die-bonded on the heat sink 2 on the package 1 using the solder 4. As the solder material for die bonding, a material obtained by extending In to a thickness of 5 μm is used. Similarly, the light receiving element pellets 5a and 5b for monitoring are packaged in the package 1.
Mount on top. Subsequently, the bonding wire 7 connects between the electrode portion of each pellet and the electrode 6 of the package.

【0009】ここで、半導体レーザペレット3a、3b
には同一発振周波数のAlGaInP系可視光レーザペ
レットが用いられている。これら2つの半導体レーザペ
レットと2つの受光素子ペレットは全て独立に電気的に
駆動することが可能である。レーザを1個ずつ駆動した
場合、出力5mWでの発振波長は共に671.0nmで
あるが、両者を同時に5m駆動した場合、互いの熱干
渉により、2つのレーザは共に発振波長が0.6nm長
波長側へシフトする。
Here, the semiconductor laser pellets 3a, 3b
Use AlGaInP-based visible light laser pellets having the same oscillation frequency. These two semiconductor laser pellets and two light receiving element pellets can all be independently electrically driven. When driving the laser one by one, the oscillation wavelength of the output 5mW are both 671.0Nm, when simultaneously 5 m W driven both by thermal mutual interference, the two lasers together oscillation wavelength 0.6nm Shift to longer wavelength side.

【0010】受光素子ペレット用の半導体基板5の表面
には図2に示されるように、真空蒸着により多層薄膜が
コーティングされている。その多層薄膜の内訳は、半導
体基板5の表面から順に、膜厚1243Åの氷晶石(N
3 AlF6 、屈折率1.35)8と、膜厚700Åの
硫化亜鉛(ZnS、屈折率2.4)9を3層ずつ設け、
その上に氷晶石8を2486Å堆積した後、その上にさ
らに700Å厚の硫化亜鉛9と1243Å厚の氷晶石8
とを3層ずつ積層したものである。
As shown in FIG. 2, the surface of the semiconductor substrate 5 for the light-receiving element pellet is coated with a multilayer thin film by vacuum evaporation. The breakdown of the multilayer thin film is, in order from the surface of the semiconductor substrate 5, cryolite (N
a 3 AlF 6 , a refractive index of 1.35) 8 and three layers of zinc sulfide (ZnS, refractive index of 2.4) 9 having a thickness of 700 ° are provided,
After depositing 2486 mm of cryolite 8 thereon, another 700 mm thick zinc sulfide 9 and 1243 mm thick cryolite 8 were deposited thereon.
Are laminated three by three.

【0011】この多層薄膜は、受光素子ペレットに垂直
に照射される光に対して、透過波長の中心値を671n
m、半値幅を1〜2nmとする狭帯域フィルタを構成し
ている。
This multilayer thin film has a center value of a transmission wavelength of 671 n with respect to light vertically irradiated on the light receiving element pellet.
m, a narrow band filter having a half width of 1 to 2 nm is configured.

【0012】レーザの発光部の大きさが非常に小さい
(5μm×1μm)ため、受光素子ペレットに入射され
る光の角度は、受光素子ペレットの大きさに依存する。
ここで受光素子ペレットの大きさを100μm×100
μmとし、レーザペレット3a(3b)と受光素子ペレ
ット5a(5b)との間の距離を3mmであるものとす
ると、レーザペレット3aから受光素子ペレット5aへ
入射するレーザ光の角度θ1 は、0°≦θ1 ≦1.35
° (最大角度はコーナー部での角度)となる。レーザペレ
ット3bと受光素子ペレット5bに関しても同様であ
る。
Since the size of the light emitting portion of the laser is very small (5 μm × 1 μm), the angle of light incident on the light receiving element pellet depends on the size of the light receiving element pellet.
Here, the size of the light receiving element pellet is 100 μm × 100
Assuming that the distance between the laser pellet 3a (3b) and the light receiving element pellet 5a (5b) is 3 mm, the angle θ 1 of the laser beam incident on the light receiving element pellet 5a from the laser pellet 3a is 0. ° ≦ θ 1 ≦ 1.35
° (the maximum angle is the angle at the corner). The same applies to the laser pellet 3b and the light receiving element pellet 5b.

【0013】一方、レーザペレット3aから受光素子ペ
レット5bへの入射角度θ2 は、受光素子ペレット5
a、5bの中心間距離を0.5mmとして、8.5°≦
θ2 ≦10.5° (最小角度は辺における、また最大角度はコーナー部に
おける角度)となる。
On the other hand, the incident angle θ 2 from the laser pellet 3a to the light receiving element pellet 5b is
When the distance between the centers of a and 5b is 0.5 mm, 8.5 ° ≦
θ 2 ≦ 10.5 ° (the minimum angle is at the side, and the maximum angle is at the corner).

【0014】上記フィルタは、入射角度θに対して、Δ
λ=(1/cos θ′−1)λ だけずれた波長を中心透過領域とするフィルタになる。
但し、θ′は屈折角(sin θ/sin θ′=1.35)で
ある。従って、上記θ2の範囲では波長のずれΔλは、
4.1nm≦Δλ≦6.2nm となるので、レーザペレット3aから受光素子ペレット
5bに入射されるレーザ光は、たとえ並列駆動により発
振波長が長波長側にシフトした場合であっても受光され
ない。レーザペレット3bから受光素子ペレット5aへ
入射するレーザ光も同様に受光されない。
[0014] The above-mentioned filter has a relation of Δ
A filter having a wavelength shifted by λ = (1 / cos θ′−1) λ as a center transmission region.
Here, θ ′ is the refraction angle (sin θ / sin θ ′ = 1.35). Therefore, in the above range of θ 2 , the wavelength shift Δλ is:
Since 4.1 nm ≦ Δλ ≦ 6.2 nm, the laser beam incident on the light receiving element pellet 5b from the laser pellet 3a is not received even if the oscillation wavelength is shifted to the longer wavelength side by parallel driving. Similarly, laser light incident on the light receiving element pellet 5a from the laser pellet 3b is not received.

【0015】このようにして、半導体レーザペレット3
aのレーザ光強度は、受光素子ペレット5aの光電流に
よって、また、レーザペレット3bのレーザ光強度は、
受光素子ペレット5bの光電流によってモニタすること
ができ、2つの半導体レーザを独立に駆動することがで
きる。実際、本実施例により、各受光素子ペレット間の
クロストークを1%以下とすることができた。
In this way, the semiconductor laser pellet 3
The laser beam intensity of a is determined by the photocurrent of the light receiving element pellet 5a, and the laser beam intensity of the laser pellet 3b is
It can be monitored by the photocurrent of the light receiving element pellet 5b, and the two semiconductor lasers can be driven independently. In fact, according to the present embodiment, the crosstalk between the respective light receiving element pellets could be reduced to 1% or less.

【0016】上記実施例では、1個の発光部を持つレー
ザペレットを2個使用していたが、これを複数個の発光
部を持ち、各発光部を独立に駆動することができるレー
ザペレットと置き換えることができる。また、受光素子
についても、複数の、独立に駆動できる受光部を有する
ペレットを用いることができる。また、上記の実施例
は、2つの発光部が同一の周波数で発振するものであっ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の
発光部が互いに異なる波長のレーザ光を射出するもので
あってもよい。その場合には、各受光素子のフィルタの
中心値を異ならしめることが必要となる。
In the above embodiment, two laser pellets having one light emitting portion are used. However, a laser pellet having a plurality of light emitting portions and capable of independently driving each light emitting portion is used. Can be replaced. Further, as the light receiving element, a pellet having a plurality of light receiving portions that can be driven independently can be used. In the above embodiment, the two light emitting units oscillate at the same frequency. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of light emitting units emit laser beams having different wavelengths. May be used. In that case, it is necessary to make the center value of the filter of each light receiving element different.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマルチビ
ーム半導体レーザ装置は、モニタ用の各受光素子に入射
角度選択性あるいは波長選択性のフィルタを設けたもの
であるので、本発明によれば、光導波路や仕切り等を使
用することなく、各受光素子に対応する発光部の光のみ
を受光させるようにすることができる。従って、本発明
によれば、複数の発光部を独立してモニタすることので
きるマルチビームレーザ装置を少ない部分点数によりま
た複雑な組み立て工程を必要とすることなく実現するこ
とができるので、製品の歩留りの向上とコストダウンと
達成することができる。
As described above, the multi-beam semiconductor laser device of the present invention is provided with an incident angle selectable or wavelength selectable filter for each light receiving element for monitoring. For example, it is possible to receive only the light of the light emitting section corresponding to each light receiving element without using an optical waveguide or a partition. Therefore, according to the present invention, a multi-beam laser device capable of independently monitoring a plurality of light-emitting portions can be realized with a small number of parts and without requiring a complicated assembly process. The yield can be improved and the cost can be reduced.

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

【図1】 本発明の一実施例を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の実施例に用いられる受光素子のフィル
タ構造を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a filter structure of a light receiving element used in the embodiment of FIG.

【図3】 従来例の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…パッケージ、 2…ヒートシンク、 3a、3
b…半導体レーザペレット、 4…ハンダ、 5…
半導体基板、 5a、5b…受光素子ペレット、
6…電極、 7…ボンディングワイヤ、 8…氷晶
石、 9…硫化亜鉛、 30…レーザペレット、
31…受光素子ペレット、 32…ヒートシンク、
33…光導波路。
1 ... package, 2 ... heat sink, 3a, 3
b: semiconductor laser pellets, 4: solder, 5:
Semiconductor substrate, 5a, 5b ... light receiving element pellet,
6 ... electrode, 7 ... bonding wire, 8 ... cryolite, 9 ... zinc sulfide, 30 ... laser pellet,
31: light receiving element pellet, 32: heat sink,
33 ... Optical waveguide.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数個の半導体レーザペレットまたは複
数個の発光部を有する半導体レーザペレットと、各発光
部に対応して設けられ、それぞれが対応した発光部の射
出光を透過させるフィルタを有している複数個の受光素
子と、が同一パッケージ内に収納されているマルチビー
ム半導体レーザ装置において、前記各フィルタの選択性
と、前記発光部からの出射光の前記受光素子のフィルタ
への入射角度は、発光部の発振周波数がずれた場合であ
ってもその発光部の出射光は対応する受光素子のフィル
タを透過することができ、かつ、隣接する発光部が同一
周波数にて発振する場合であってもそれぞれの発光部の
出射光は対応する受光素子のフィルタのみを透過するよ
うに選定されていることを特徴とするマルチビーム半導
体レーザ装置。
1. A semiconductor laser pellet having a plurality of semiconductor laser pellets or a plurality of light-emitting portions, and a filter provided for each light-emitting portion and each transmitting light emitted from the corresponding light-emitting portion. a plurality of light receiving elements are, Maruchibi that but housed in the same package
In a semiconductor laser device, the selectivity of each of the filters
And a filter of the light receiving element for the light emitted from the light emitting unit
The angle of incidence to the
However, the light emitted from the light emitting part is
And the adjacent light emitting parts are the same
Even when oscillating at a frequency,
The emitted light will only pass through the filter of the corresponding light receiving element.
A multi-beam semiconductor laser device characterized by being selected as follows .
【請求項2】 前記フィルタが多層干渉膜によって構成
されている請求項1記載のマルチビーム半導体レーザ装
置。
2. The multi-beam semiconductor laser device according to claim 1, wherein said filter comprises a multilayer interference film.
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