JP3351863B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光情報読み取り用の光
ビームを照射でき、また入射した光ビームの光出力を検
出できるものであり、特に対物レンズ等と共に用いるこ
とによって光ピックアップを構成し得る半導体レーザ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ピックアップは、一般に、光ディスク
等の光学記録媒体に光ビームを照射すると共に、フォー
カス／トラッキング誤差信号を検出して所定の制御を行
いつつ光学記録媒体からの信号光を検出することにより
情報の読み取りを行う。かかる光ピックアップは、半導
体レーザ、光検出器、ビームスプリッタ、対物レンズ等
の光学部品によって構成され、通常は、構成要素の各々
の光学部品を独立した部品として作製し、これらを光路
調整を行った状態で組み立てることにより製造される。
このため、多数存在する光学部品のために、光路の調整
に多大な工数を要し、コスト低減が困難になっている。
また、個別に作製した光学部品を組み立てているので、
光ピックアップ全体の小型化の面でも限界がある。

【０００３】そこで、図３に示すような半導体レーザ装
置が提案されている（特願平０１−２７０３８２）。こ
の半導体レーザ装置は、シリコン基板等の半導体基板５
１上に、半導体レーザ５２、信号検出用光検出器４５お
よびレーザ光出力モニタ用光検出器５４などを、以下の
ようにして集積化した構造となっている。つまり、半導
体基板５１の上表層に信号検出用光検出器４５を形成
し、また、レーザビームを偏向させるための４５度傾斜
ミラー面５３をエッチング等により形成すると共に、そ
の傾斜ミラー面５３の上表層に光出力モニタ用の光検出
器５４を形成する。次に、所定の位置にチップ状の半導
体レーザ５２を可能な限り高精度にボンディングする。
これによって、半導体レーザ５２、信号検出用光検出器
４５およびレーザ光出力モニタ用光検出器５４の機能を
集積化した構造である。なお、光検出器５４の上は反射
膜としてのコーティング膜５６が形成され、また半導体
レーザ５２の上面と、レーザビーム射出面を除く側面と
に反射膜としてのコーティング膜５５が形成されてい
る。

【０００４】更に、これらとは別に、外付けで対物レン
ズ４４および光分岐用の回折型素子４３を配置すること
により、光ピックアップが構成されている。この光ピッ
クアップにおいては、半導体レーザ５２から出射された
射出レーザビーム５７がコーティング膜５６で反射さ
れ、その反射された射出レーザビーム５８が対物レンズ
４４を経た後に光ディスク４２に照射される。光ディス
ク４２から反射したレーザビームは、回折型素子４３に
て方向を変えて光検出器４５に捉えられ、ここで記録情
報信号の検出が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の半導
体レーザ装置においては、半導体レーザ５２をボンディ
ングして取り付けているが、そのボンディング精度に限
界があって半導体レーザ５２の形成位置に誤差が生じや
すく、また、エッチング等によって傾斜ミラー面５３を
形成する技術に限界があるために傾斜ミラー面の作製位
置精度と傾斜ミラー面５３そのものの形状精度とに誤差
が生じやすかった。前者の誤差が存在する場合には、半
導体レーザ５２の出射点と傾斜ミラー面５３の光ビーム
偏向位置（反射位置）との間の距離にばらつきが発生し
たりする。一方、後者の誤差が存在する場合には、半導
体レーザ５２から発せられたビームの波面収差に劣化が
生じる。また、このようなボンディング精度誤差や距離
のばらつき、或は波面収差劣化が発生するに伴って、以
下のような問題が発生する。すなわち、光検出器５４上
での集光ビームの形状に乱れが発生したり、集光ビーム
の位置にずれが発生したり、或は、光学記録媒体上での
読み取り用集光スポットの波面収差の劣化となって現
れ、フォーカス／トラッキング誤差信号に基づいた制御
用の信号や記録情報信号の検出に大きな悪影響が招来さ
れるという問題が発生する。

【０００６】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決すべくなされたものであり、小型化できることはも
ちろんのこと、作製位置精度と形状精度とに誤差が生じ
にくく、これにより制御用の信号や記録情報信号の検出
を正確に行うことができる半導体レーザ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【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、半導体レーザと、該半導体レーザの一方の端面か
ら射出された光ビームを捉えてモニタするレーザ光出力
モニタ用光検出器と、該半導体レーザの他方の端面から
外部に出射されて外部から戻ってきた戻光ビームを検出
する信号検出用光検出器とが、同一の基板における一方
の側面に、その順番に並んで配置されてモノリシックに
形成された集積素子と、該集積素子とは別に構成され
て、該集積素子における半導体レーザの他方の端面から
出射される光ビームが直接入射するように配置されて固
定されており、入射した該光ビームを外部に出射すると
ともに、外部から戻ってきた該光ビームの戻光ビーム
を、外部に出射される光ビームと分岐させる回折型素子
が設けられた透明ブロックとを具備し、該透明ブロック
には、該回折型素子によって外部に出射される光ビーム
から分岐された戻光ビームを、該集積素子の基板を通過
することなく該集積素子における信号検出用光検出器に
直接入射するように反射させる反射膜が設けられている
ことを特徴とし、そのことにより、上記目的が達成され
る。

【０００８】この半導体レーザ装置において、前記透明
ブロックの反射膜は、前記回折型素子が設けられる面と
は異なる面にのみ設けられているのが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明にあっては、半導体レーザ、信号検出用
光検出器およびレーザ光出力モニタ用光検出器がモノリ
シックに形成された集積素子と、回折型素子および反射
膜が形成された透明ブロックとが、半導体レーザから射
出された光ビームの光路上に回折型素子を、回折型素子
にて分岐され外部から戻ってきた光ビームの光路上に該
反射膜を、該反射膜にて反射した光ビームの光路上に信
号検出用光検出器を各々位置させた状態に固設されてい
る。この構成において、レーザ光出力モニタ用光検出器
は、半導体レーザの別の箇所から射出された光ビームの
光路上に設けられる。

【００１０】このため、半導体レーザ、信号検出用光検
出器およびレーザ光出力モニタ用光検出器がモノリシッ
クに形成されているので、小型化できる。また、集積素
子上に設けられた半導体レーザ、信号検出用光検出器お
よびレーザ光出力モニタ用光検出器における相互の位置
関係は、半導体製造プロセスと同様の高精度で決定でき
る。また、透明ブロックについては、例えばプリズム等
の光学部品の作製技術を利用することにより、透明ブロ
ックの回折型素子を形成する回折型素子形成面と、透明
ブロックの反射膜を形成する反射膜形成面との角度精度
を高精度に出し、その後、回折型素子形成面に半導体製
造技術にて回折型素子を作製することにより、アライメ
ント精度の向上が図れる。このアライメント精度の向上
により、反射面により反射した光ビームを信号検出用光
検出器に位置精度よく入射させることができる

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】図１は、本実施例の半導体レーザ装置１０
０を示す正面図である。この半導体レーザ装置１００
は、ＧａＡｓ基板等の基板１０上に、横方向に共振器を
もつ半導体レーザ１１が形成されており、一方（上側）
の共振器端面１２から光ビーム１３を射出するようにな
っている。半導体レーザ１１のもう一方（下側）の共振
器端面１４側には、この共振器端面１４と隣接して基板
１０上にレーザ光出力モニタ用光検出器１５が形成さ
れ、更にその光検出器１５に隣接して、例えば多分割フ
ォトダイオードからなる信号検出用光検出器１６が形成
されている。つまり、基板１０上には、半導体レーザ１
１、レーザ光出力モニタ用光検出器１５および信号検出
用光検出器１６がモノリシックに作製されていて、半導
体レーザ１１の射出点と信号検出用光検出器１６との相
対的な作製位置等の精度を高精度に出し得るように集積
化されており、これらにより集積素子２５が形成されて
いる。かかる基板１０とは別に、集積素子２５の共振器
端面１２の上側に、例えば硝子、樹脂等からなる透明ブ
ロック２１が、例えば接着等により固設されている。こ
の透明ブロック２１には、共振器端面１２とは反対側の
端面である回折型素子形成面２３に、透明ブロック２１
の共振器端面１２側にある端面から入射した射出光１３
と、透明ブロック２１の上方に設けられる光ディスク
（図示せず）から反射してきた、検出に用いる入射光
（回折光）１７とを分岐するための回折型素子２０が形
成されている。また、透明ブロック２１には、その一つ
の側面の部分的な領域である反射膜形成面２４の上に、
反射膜２２が蒸着等により作製されている。この反射膜
２２は、回折型素子２０を透過することによって得られ
た回折光１７を反射させ、その反射光を、上記集積素子
２５の信号検出用光検出器１６の上に集光させるように
なっている。

【００１３】上述した透明ブロック２１の回折型素子形
成面２３と反射膜形成面２４との面間の角度精度は、プ
リズム等の光学部品を作製する場合と同様に研磨等によ
って必要精度量を確保出来ると考えられる。量産面を考
慮した場合には、複数又は多数の透明ブロック２１を形
成することができるバー状のものを用い、その必要な面
のすべてに研磨等を行った後に切断する方式を採用する
ことが可能である。また、射出成型によって必要な角度
精度を出せる場合は、射出成型を採用するようにしても
よく、採用する場合は、射出成型金型に回折型素子２０
を形成する手段をセットしておき、その状態で射出成型
を行うことにより、回折型素子２０ともども一回の工程
（成型）で作製できる。別工程で回折型素子を作製する
場合は回折型素子２０の形成位置精度は、半導体製造プ
ロセスによる位置決め精度により確保することができ
る。また、回折型素子２０の作製については、量産面を
考慮した場合にはバー状のものを使用してまとめて形成
する方法、あるいは、金型で必要な精度が出れば成型に
よる作製方法でもよい。

【００１４】上記集積素子２５と透明ブロック２１とを
固設する際には、本半導体レーザ装置１００からの射出
光１３が回折型素子２０に入射するように、集積素子２
５と透明ブロック２１との位置合わせをし、次に、検出
に用いる入射光（回折光）１７が信号検出用光検出器１
６の上に所定の集光状態になるように透明ブロック２１
を回転させて合わせる。これにより、回折型素子２０と
半導体レーザ１１の射出点との間の光路長、或は回折型
素子２０と信号検出用光検出器１６との間の光路長は、
半導体製造プロセスでの精度、または光学部品の作製精
度のうちの悪い方の精度の誤差範囲内（ミクロン単位の
誤差範囲内）で設計通りに収まるようになる。

【００１５】図２は、このような構成の本半導体レーザ
素子１００をパッケージングした一例の正面図（断面
図）を示す。上述した集積素子２５、透明ブロック２１
が固定用基板３１に取り付けられ、それがパッケージ基
板３０へ固定されている。更に、その全体がキャップ２
６で包まれ、回折型素子２０の部分だけレーザ光が入出
射できるよう露出されている。なお、この図では、配
線、素子端子などは省略している。

【００１６】以上のような構成の本実施例の半導体レー
ザ装置１００に対し、有限共役系の対物レンズなどを附
加することにより、光ピックアップを構成することがで
きる。

【００１７】以下に、光ピックアップとして構成した場
合の動作を説明する。

【００１８】本実施例の半導体レーザ装置１００内の半
導体レーザ１１から光ビーム１３が射出されると、その
光ビーム１３は透明ブロック２１上の回折型素子２０を
そのまま透過し、その後の光路上に配置された対物レン
ズ（図示せず）を経て光ディスク（図示せず）上に集光
する。光ディスクからの反射光は、再度対物レンズを透
過して回折型素子２０に再び入射するが、回折型素子２
０が光分岐素子として働くために、フォーカス／トラッ
キング誤差信号や記録情報信号を含む光ビーム１３は、
ここで回折光１７として分離される。

【００１９】回折光１７は、透明ブロック２１の側面の
一部分の領域に形成された反射膜２２で反射して信号検
出用光検出器１６上に、上述した理由によって設計通り
の位置に集光する。信号検出用光検出器１６は、入射し
た光に基づき制御用のフォーカス／トラッキング誤差信
号、記録情報信号を検出する。また、半導体レーザ１１
の光出力は、隣接して形成されたモニタ用の光検出器１
５でモニタされる。

【００２０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、半導体
レーザ、信号検出用光検出器およびレーザ光出力モニタ
用光検出器の各光学部品がモノリシックに形成されてい
るので、全体を小型化でき、かつ、各光学部品の相対的
な位置精度を向上させることができる。また、作製位置
精度や形状精度が出難いエッチング等による４５度傾斜
ミラー等の素子を含まないので、作製上有利である。ま
た、透明ブロックの回折型素子形成面と反射膜形成面と
を精度よく作製することにより、本半導体レーザ装置の
組立時に光路の調整が簡単となり、また、光路の設計か
らのずれが小さくできるため、信号検出時に光検出器の
所定の位置へ結果的に高精度に集光させることが出来、
オフセット等の悪影響が生じにくくなるという効果が有
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る半導体レーザ装置を示
す正面図である。

【図２】図１の半導体レーザ装置をパッケージングした
状態を示す正面図（断面図）である。

【図３】 従来の半導体レーザ装置の一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１０ 基板 １１ 半導体レーザ １２ 半導体レーザの共振器端面 １３ 光ビーム（射出光） １４ 半導体レーザの共振器端面 １５ レーザ光出力モニタ用光検出器 １６ 信号検出用光検出器 １７ 光ビーム（回折光） ２０ 回折型素子 ２１ 透明ブロック ２２ 反射膜 ２３ 回折型素子形成面 ２４ 反射膜形成面 ２５ 集積素子 ２６ キャップ ３０ パッケージ基板 ３１ 固定用基板 １００ 半導体レーザ装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザと、該半導体レーザの一方
   の端面から射出された光ビームを捉えてモニタするレー
   ザ光出力モニタ用光検出器と、該半導体レーザの他方の
   端面から外部に出射されて外部から戻ってきた戻光ビー
   ムを検出する信号検出用光検出器とが、同一の基板にお
   ける一方の側面に、その順番に並んで配置されてモノリ
   シックに形成された集積素子と、該集積素子とは別に構成されて、 該集積素子における半
   導体レーザの他方の端面から出射される光ビームが直接
   入射するように配置されて固定されており、入射した該
   光ビームを外部に出射するとともに、外部からの戻光ビ
   ームを、外部に出射される光ビームと分岐させる回折型
   素子が設けられた透明ブロックとを具備し、 該透明ブロックには、該回折型素子によって外部に出射
   される光ビームから分岐された戻光ビームを、該集積素
   子の基板を通過することなく該集積素子における信号検
   出用光検出器に直接入射するように反射させる反射膜が
   設けら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】 前記透明ブロックの反射膜は、前記回折
   型素子が設けられる面とは異なる面にのみ設けられてい
   る請求項１に記載の半導体レーザ装置。