JP3239056B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
に関し、コンピュータ等の情報の読みだし及び記録、ま
た音楽用の録音再生等に必要な光ディスク装置や情報信
号読み取り装置の光ピックアップの光源として利用され
る半導体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の半導体レーザ装置の構造を
示す断面図である。
【0003】一般に光ディスクなどに用いられる光ピッ
クアップの半導体レーザ装置は、記録媒体であるディス
クからの信号光を受光する多分割受光素子を同一パッケ
ージの内部に内蔵しているタイプのものが主流となって
おり、一般にホログラム型半導体レーザ装置と呼ばれて
いる。図7において、ステム11、キャップ12、リー
ド端子13があり、ディスクからの信号光をパッケージ
内部の多分割受光素子17の方向へ曲げるための回折格
子15を備えたガラス素子14と半導体レーザ素子の出
力をモニタするモニタ用受光素子とから構成されてい
る。ステム11とキャップ12でパッケージを構成して
いる。
【0004】半導体レーザ素子1の後面から出射した光
3の1部を受光するためのモニタ用受光素子19を備え
たシリコンチップ16があり、このシリコンチップ16
上にはレーザ素子1もダイボンディングされている。1
7はディスクからの信号光を受光するための多分割受光
素子を示し、16及び17の部品はステム11のブロッ
ク部18にダイボンディングされている。また、図7で
半導体レーザ素子1の前面から出射した光(主ビーム)
2が前方に出射している様子を示し、半導体レーザ素子
1の後面から出射した光(モニタ光)3はステムの底面
で反射(一次反射光4)する。
【0005】また、特願平5−104801には、半導
体レーザ装置のステム形状についての開示があり、モニ
タ用ホトダイオードをステムのブロック部に対してレー
ザ光を外に出す配置が示されているが、本発明とは異な
る構造のものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レーザ素子1の後面から出射した光(モニタ光)の内、
その大部分が装置のパッケージ内部で乱反射して、近接
する多分割受光素子17に信号光以外の迷光10となっ
て入射し、これによって、信号特性(ジッタ等)が悪化
し、あるいはピックアップ搭載時のサーボ誤動作等が発
生していた。
【0007】そのため、ピックアップ搭載時に、迷光量
キャンセル回路を設置する必要があり、ピックアップ形
状の小型化・軽量化の妨げになっていた。
【0008】本発明は、上記課題に鑑み、小型化・軽量
化・低コスト化に適した半導体レーザ装置を提供するも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明記載の半導体レ
ーザ装置は、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子
の光出力をモニターするモニタ用受光素子と、レーザ光
の出入射方向に沿った上面に配置される回折格子と該回
折格子からの信号光を受ける多分割受光素子とを備え、
前記半導体レーザ素子の後面出射光がステム上で一次反
射する領域に凹部を設けた半導体レーザ装置において、
前記凹部内にモニタ用受光素子が配置され、該受光素子
の受光面が、半導体レーザ素子の光出射面に対して傾斜
してなると共に、該受光面の傾斜方向は、前記受光素子
の表面で反射した光がステムのブロック部方向へ主とし
て反射される方向であることを特徴とするものである。
【0010】また、本発明記載の半導体レーザ装置
は、前記凹部が、光学的に粗面であることを特徴とする
ものである。
【0011】また、本発明記載の半導体レーザ装置
は、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の光出力
をモニターするモニタ用受光素子と、レーザ光の出入射
方向に沿った上面に配置される回折格子と該回折格子か
らの信号光を受ける多分割受光素子とを備え、前記半導
体レーザ素子の後面出射光がステム上で一次反射する領
域に凹部を設けた半導体レーザ装置において、前記凹部
の形状を前記半導体レーザ素子に対して開いている形の
円錐形状とすると共に、前記ステムのブロック部に前記
モニタ用受光素子が配置されてなることを特徴とするも
のである。
【0012】さらに、本発明記載の半導体レーザ装置
は、前記凹部が光学的に粗面であることを特徴とするも
のである。
【0013】加えて、本発明記載の半導体レーザ装置
は、レーザ素子の後面出射のモニタ光がステム上で一次
反射する領域に凹部を設け、且つこの凹部の底にレーザ
光をモニタするフォトダイオードを傾斜して設置し、該
フォトダイオード面でレーザ素子の後面出射光を主とし
て凹部の内壁面及びステムのブロック部に当てて光を減
衰させ、その結果多分割受光素子への迷光を減少させる
ことを特徴とするものである。
【0014】本発明の半導体レーザ装置は、上記構成に
より、レーザ素子の後面出射光を減衰させることにより
多分割受光素子への迷光を減少させることにより、多分
割受光素子の信号特性(ジッタ等)が良好になり、ある
いはピックアップ搭載時のサーボ誤動作等が発生しない
という半導体レーザ装置を提供することが可能となる。
【0015】また、ピックアップ搭載時に、迷光量のキ
ャンセル回路を設置する必要が生じず、ピックアップ形
伏が小型・軽量化出来ると言う効果も生まれる。
【0016】
【発明の実施の形態】図1乃至図6は本発明の一実施の
形態よりなる半導体レーザ装置を示す図である。図1は
該半導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、図2は
同じく外観図であり、図3は同じく内部構造図であり、
図5は同じく凹部に受光素子を配置した場合の断面図で
あり、図6は同じく凹部の底面を傾斜させた場合の断面
図である。
【0017】図1は該半導体レーザ装置の構造を示す断
面図であり、図1において、12はキャップ、13はリ
ード端子であり、ステム11とキャップ12とでパッケ
ージを構成している。16は半導体レーザ素子1の後面
から出射した光2の1部を受光するための受光素子19
を内蔵するシリコンチップであり、このシリコンチップ
16にはレーザ素子1が直接ダイボンディングされてい
る。半導体レーザ素子1は信号読み取り用の光(主ビー
ム)2を前面から出射し、モニタ光3を後面から出射す
る。信号読み取り用の光2は光ディスク等の情報記録媒
体7で反射し、情報を含む反射光(信号光)8はガラス
素子14に形成されているホログラム素子15で回折さ
れ、回折光9となって多分割受光素子17に入射し、電
気的信号に変換される。
【0018】一方、後面から出射したモニタ光3の大部
分はステム11に設けた凹部5に入射し、一次反射(図
示省略)する。この一次反射光はこの凹部5の内壁面で
反射して後面出射光を減衰させ、多分割受光素子への迷
光を減少させることができる。
【0019】また、この凹部5をプレス機等で応圧して
形成するか或いは切削機で切り出したままの状態とする
ことにより、この凹部の表面は光学的には粗面の状態に
あるため、レーザ光に対する反射率は低い状態となる。
その結果、一次反射光4を大幅に減衰させることがで
き、多分割受光素子17に入る迷光を大きく減衰させる
ことができる。
【0020】さらに、図1及び図3に示されているよう
に、受光素子19を内蔵するシリコンチップ16はステ
ム11の水平面に対して凹部5の方向に突き出すように
配置されている。このような配置を取ることにより、ス
テム11の水平面よりシリコンチップ16が上(外)に
ある場合よりさらに凹部5での一次反射光4を大幅に減
衰させることができ、多分割受光素子17に入る迷光を
大きく減衰させることができる。
【0021】図2は半導体レーザ装置の外観を示してお
り、11はステム、12はキャップ、13はリード端
子、14はディスクからの信号光をパッケージ内部の多
分割受光素子方向に曲げるための回折格子15を備えた
ガラス素子である。ステム11とキャップ12でパッケ
ージを構成している。ここでは、ディスクからの信号光
を受光する多分割受光素子17を同一パッケージ内部に
内蔵しているタイプのもの(ホログラム型半導体レーザ
装置)である。
【0022】内部構造を図3に示す。11はステム、1
3はリード端子、1は半導体レーザ素子、2は半導体レ
ーザ素子1の前面から出射した光(主ビーム)が上方に
立ち上がっている様子を示し、16は半導体レーザ素子
1の後面から出射したモニタ光3の1部を受光するため
の受光素子19を内蔵するシリコンチップであり、この
シリコンチップにはレーザ素子1もダイボンディングさ
れている。17はディスクからの信号光を受光する多分
割受光素子を示し、16及び17の部品はステム11の
ブロック部18にダイボンディングされている。
【0023】ここにおいて、半導体レーザ素子1の後面
から出射した光3(モニタ光)の内、大部分はステム1
1に設けた凹部5の内部で乱反射し、減衰する。凹部5
内部の面状態はプレス機で打ち抜いたままの状態か、或
いは切削機で切り出したままの状態であり、光学的には
粗面であり、レーザ光の反射率は極めて低い状態にあ
る。
【0024】この実施の1例の形態では、プレス機加工
の場合の光の反射率は2%〜10%程度であり、切削機
加工の場合の光反射率も2%〜10%程度であった。ま
た、それぞれの粗面の粗さはいずれも10〜50μm程
度であった。
【0025】この実施の1例の形態では、凹部5の底面
は機械加工によるものであったが、この部分に光散乱吸
収材を塗布または充填しても良い。この光散乱吸収材と
しては、カーボン粉末やシリコン粉末などが適してい
た。
【0026】またこの凹部5の内部表面に反射防止材等
をコートすることで、内部での光減衰の効果を得ること
ができる。この場合の反射防止材としては、SiO2
MgF2 などの材料が適していた。
【0027】またこれらの実施の1例の本実施例では、
半導体レーザ素子1をダイボンディングしたシリコンチ
ップ16が凹部5の内部に少し入るような位置関係にあ
り、ブロック部18にダイボンディングされている。こ
の構成を採ることにより、凹部の内部での光減衰の効果
は5〜10%程度さらに向上することができた。
【0028】これにより、近接する多分割受光素子17
に入射する信号光以外の迷光10を極めて小さく低減す
ることができ、SN比を5〜10%程度さらに向上する
ことができた。
【0029】上述のような半導体レーザ装置の構造を採
ることにより、近接する多分割受光素子17に入射する
信号光以外の迷光10が入射することを低減できた。
【0030】図4乃至図6は実施の形態の他の例の断面
図である。
【0031】図4では、前記凹部5の底を前記半導体レ
ーザ素子1を保持するステム部11の水平面に対して傾
斜した形状5aとしたものである。凹部5aの傾斜面は
ステムのブロック部18の方向へ傾斜させてあり、レー
ザ素子の後面出射光を主としてステムのブロック部方向
に反射させて光を減衰させることにより多分割受光素子
への迷光を減少させている。その結果、多分割受光素子
17に入射する迷光10によるSN比の低下を5〜10
%程度改善することができた。
【0032】図5では、前記凹部5の形状を前記半導体
レーザ素子1に対して開いている形の円錐形状51とし
た場合である。この構造を採ることにより、レーザ素子
1の後面から出射した光3は、ステム11のブロック1
8の方向へ主に反射される。半導体レーザ素子1の後面
から出射したモニタ光3を受光するための受光素子19
を内蔵するシリコンチップ16の方向へ主として反射さ
れる。その結果、多分割受光素子17に入射する迷光1
0によるSN比の低下を5〜10%程度改善することが
できた。
【0033】図6では、半導体レーザ素子1の後面から
出射した光3を受光するための受光素子20を凹部5の
底に配置し、ステム11の底の面に対して受光面を5度
〜40度程度傾斜させる。好ましくは、受光面を10度
〜30度程度傾斜させる。この構造を採ることにより、
受光素子20の表面で反射した光は、ステム11のブロ
ック部18の方向へ主として反射される。その結果、多
分割受光素子17に入射する迷光のSN比を5〜10%
程度向上することができた。尚、この場合、図5に示さ
れるように、半導体レーザ素子1はシリコンチップの上
にダイボンドさていなくてもよい。
【0034】
【発明の効果】本発明記載の半導体レーザ装置は、レ
ーザ素子の後面出射光がステム上で一次反射する領域に
凹部を設け、一次反射光をこの凹部の内壁面で反射して
後面反射光を減衰させ、多分割受光素子への迷光を減少
させることができる。また、この凹部をプレス機等で応
圧して形成するか或いは切削機で切り出したままの状態
とすることにより、この凹部の表面は光学的には粗面の
状態にあるため、レーザ光に対する反射率は低い状態と
なり、一次反射光を大幅に減衰させることができ、多分
割受光素子に入る迷光を大きく減衰させることができ
る。
【0035】また、本発明記載の半導体レーザ装置
は、前記凹部の底をステム部の水平面に対して傾斜させ
ることにより、レーザ素子の後面出射光を主としてステ
ムのブロック部方向に反射させて光を減衰させ、その結
多分割受光素子への迷光を減少させることができる。
【0036】また、本発明記載の半導体レーザ装置
は、レーザ素子の後面出射するモニタ光がステム上で一
次反射する領域に凹部を設け、且つこの凹部の形状を前
記半導体レーザ素子に対して開いている形の円錐形状と
することにより、レーザ素子の後面出射光を主としてス
テムのブロック部方向に反射させて光を減衰させ、その
結果多分割受光素子への迷光を減少させることができ
る。
【0037】さらに、本発明記載の半導体レーザ装置
は、レーザ素子の後面出射のモニタ光がステム上で一次
反射する領域に凹部を設け、且つこの凹部に光散乱吸収
材を塗布または充填することにより、レーザ素子の後面
出射光を主としてこの凹部の光散乱吸収材により光を減
衰させ、その結果多分割受光素子への迷光を減少させる
ことができる。
【0038】加えて、本発明記載の半導体レーザ装置
は、レーザ素子の後面出射のモニタ光がステム上で一次
反射する領域に凹部を設け、且つこの凹部の底にレーザ
光をモニタするフォトダイオードを傾斜して設置し、該
フォトダイオード面でレーザ素子の後面出射光を主とし
て凹部の内壁面及びステムのブロック部に当てて光を減
衰させ、その結果多分割受光素子への迷光を減少させる
ことができる
【0039】本発明の半導体レーザ装置は、上記構成に
より、レーザ素子の後面出射光を減衰させることにより
多分割受光素子への迷光を減少させることにより、多分
割受光素子の信号特性(ジッタ等)が良好になり、ある
いはピックアップ搭載時のサーボ誤動作等が発生しない
という半導体レーザ装置を提供することが可能となる。
【0040】また、ピックアップ搭載時に、迷光量のキ
ャンセル回路を設置する必要が生じず、ピックアップ形
伏が小型・軽量化出来ると言う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態よりなる半導体レーザ装
置の構造断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態よりなる半導体レーザ装
置の外観図である。
【図3】本発明の一実施の形態よりなる半導体レーザ装
置の内部構造図である。
【図4】本発明の他の一実施の形態よりなる半導体レー
ザ装置の構造断面図であり、凹部を傾斜させた構造のも
のである。
【図5】本発明の他の一実施の形態よりなる半導体レー
ザ装置の構造断面図で、凹部の形状を円錐形にした場合
の構造断面図である。
【図6】本発明の他の一実施の形態よりなる半導体レー
ザ装置の構造断面図で、凹部に受光素子を傾斜させて配
置した場合の構造断面図である。
【図7】従来の半導体レーザ装置の構造断面図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ素子 2 前面から出射する主ビーム光 3 後面から出射するモニタ光 4 ステム表面で反射する一次反射光 5 ステムに設けた凹部 5a ステムに設けた傾斜型の凹部 6 散乱光 10 多分割受光素子への迷光 11 ステム 14 回折格子を備えたガラス素子 16 モニタ用受光素子を内蔵するシリコンチップ 17 ディスクからの信号光を受光する多分割受光素子 18 ブロック部 19 16上に設けたモニタ用受光素子 20 単独のモニタ用受光素子 51 ステム上に設ける円錐形の凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 31/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザ素子と該半導体レーザ素
    子の光出力をモニターするモニタ用受光素子とレーザ
    光の出入射方向に沿った上面に配置される回折格子と該
    回折格子からの信号光を受ける多分割受光素子とを
    え、前記半導体レーザ素子の後面出射光がステム上で一
    次反射する領域に凹部を設けた半導体レーザ装置におい
    て、 前記凹部内にモニタ用受光素子が配置され、該受光素子
    の受光面が、半導体レーザ素子の光出射面に対して傾斜
    してなると共に、 該受光面の傾斜方向は、前記受光素子の表面で反射した
    光がステムのブロック部方向へ主として反射される方向
    である ことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 前記凹部は、光学的に粗面であることを
    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】 半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素
    子の光出力をモニターするモニタ用受光素子と、レーザ
    光の出入射方向に沿った上面に配置される回折格子と該
    回折格子からの信号光を受ける多分割受光素子とを備
    え、前記半導体レーザ素子の後面出射光がステム上で一
    次反射する領域に凹部を設けた半導体レーザ装置におい
    て、 前記凹部の形状を前記半導体レーザ素子に対して開いて
    いる形の円錐形状とすると共に、 前記ステムのブロック部に前記モニタ用受光素子が配置
    されてなる ことを特徴とする半導体レーザ装置。
  4. 【請求項4】 前記凹部は光学的に粗面であることを特
    徴とする請求項3に記載の半導体レーザ装置。
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