JP3599917B2

JP3599917B2 - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP3599917B2
Application number: JP25962596A
Authority: JP
Inventors: 正治本多
Original assignee: Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH10107371A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レ−ザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置に係わり、特に、半導体レーザ素子の取付構造に特徴を有する半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、活性層の接合面に平行な直線偏光となっている。半導体レーザ素子をパッケージに組み込んだ半導体レーザ装置においては、その主な用途である光ピックアップ等への装着を考慮して、活性層の接合面（直線偏光方向）を容易に識別することができるように、パッケージに前記接合面の方向を示す目印が設けられている。すなわち、図６に示すように、パッケージを構成するステム１０１の中央部に固定した放熱ブロック１０２の側面にサブマウント１０３を介して半導体レーザ素子１０４が固定され、この半導体レーザ素子１０４の活性層接合面１０５を示す目印１０６がステム１０１の周辺部に設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レーザ光の短波長化に対応するため特開平２−２６０６８２号に示されるように、基板の主面を結晶の所定面から傾斜させ、この傾斜主面に半導体層を積層させたレーザ素子が提案され、実用化されている。この種のレーザ素子を図６に示すレーザ素子１０４として用いたところ、レーザ光の直線偏光方向１０７が前記接合面１０５に対して若干ずれることが分かった。このずれが生じることによって、この半導体レーザ装置を目印１０６を基準にして例えば光ピックアップへ装着した場合、偏光プリズムの偏光軸に対する角度ずれが生じ、偏光プリズムを通過する際にレーザ光のパワーに損失が生じる。特に、レーザ光の高出力化が要求されている可視短波長レーザにおいては、レーザ光のパワーに損失が生じるのは大きな問題となる。
【０００４】
そこで本発明は、光ピックアップ等の偏光機能を有する装置に組込んだ場合にレーザ光の損失を少なくすることができる半導体レーザ装置を提供することを主な課題とする。また、上記装置への組込みが容易な半導体レーザ装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板の傾斜主面上に活性層を含む半導体層を形成した半導体レーザ素子と、外部に取付目印を有した前記半導体レーザ素子の取付用パッケージからなる半導体レーザ装置において、前記目印によって規定される基準面に前記半導体レーザ素子から出射する光の直線偏光方向を一致させるように、前記基準面に対して前記活性層の接合面を前記基板主面の傾斜角度に応じて傾斜させたことを特徴とする。
【０００６】
本発明は、前記基準面と前記活性層の接合面の傾斜角度は、前記基板主面の傾斜角度の約半分としたことを特徴とする。
【０００７】
本発明は、前記半導体レーザ素子をジャンクションアップで固定するとともに、前記基準面と前記直線偏光方向を一致させるように前記基板の一部を削ったことを特徴とする。
【０００８】
前記半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板の（１００）面から［０１１］方向に傾斜した主面上に活性層を含む半導体層を形成した半導体レーザ素子であることを特徴とする。また、前記パッケージは前記取付面を有するサブマウントと該サブマウントを固定する放熱ブロックを備え、前記取付面は、前記サブマウント若しくは放熱ブロックの一面を前記基準面に対して傾斜させることによって形成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。ここで、半導体レーザ装置１は、缶封止構造で、ＤＶＤ駆動装置等の書込用光源として用いられる高出力タイプのものを例にとっている。
【００１０】
半導体レーザ装置１の構造について図１，２を参照して説明する。半導体レーザ装置１は、パッケージ２とこれに配置固定される半導体レーザ素子３によって主構成される。
【００１１】
前記パッケージ２は、ステム４とこれに気密固定されるキャップ５を備えている。前記ステム４は、厚さが１〜２ｍｍ程度の円形の金属板で構成され、その上面に銅製の放熱用ブロック６が固定されている。この放熱用ブロック６の側面には、シリコン製のサブマウント７が固定され、このサブマウント７の側面が前記半導体レ−ザ素子３の取付面８とされ、この取付面８に前記半導体レ−ザ素子３がジャンクションダウンで固定される。
【００１２】
半導体レ−ザ素子３の構造については後で詳述するが、長辺が３００μｍ前後の直方体形状を成し、ステム４の法線方向にレーザ光が出射するように設定されている。
【００１３】
ステム４の上面には、半導体レ−ザ素子３の下面から出射されるレ−ザ光を受光するモニター用の受光素子９が固定されている。ステム４の外周部分には、一対のＶ字切込みによる第１の取付目印１０，１０と、矩形切込みによる第２の取付目印１１が設けられている。第１の目印１０，１０は、従来、活性層接合面を表すために形成していた位置と同じ位置に形成されている。第２の目印１１は、半導体レーザ素子３の取付方向を表すため、従来と同様の位置に配置される。ステム４には、前記半導体レ−ザ素子３と受光素子９へのワイヤ接続に用いる３本のリードピン１２が固定されている。
【００１４】
キャップ５の上面には、円形の窓１３が形成され、この窓１３は、透明なガラス１４によって気密して塞がれている。キャップ５は内部に前記半導体レ−ザ素子３や放熱用ブロック６、サブマウント７を収納してステム４上面に気密して固定される。
【００１５】
次に、半導体レーザ素子３の構造について図５を参照して説明する。この半導体レーザ素子３は、例えば埋込リッジ構造のレーザ素子で、ｎ型ＧａＡｓ基板３ａの主面上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層３ｂ、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰクラッド層３ｃ、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ量子井戸型活性層３ｄ、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰクラッド層３ｅ、ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層３ｆを積層し、クラッド層３ｅ、キャップ層３ｆの両側をエッチング除去して中央にストライプ状リッジを残し、その両側にｎ型ＧａＡｓブロック層３ｇを形成し、それらの上を覆うようにｐ型ＧａＡｓコンタクト層３ｈを形成し、上下の面にｐ電極３ｉとｎ電極３ｊをオ−ミック接触して形成している。前記ｎ型ＧａＡｓ基板３ａは、その主面を（１００）面から［０１１］方向に所定角度δ（５°以上）傾斜させて形成したオフアングル基板を用いている。上記構造によって、この半導体レーザ３は、発光波長６３５ｎｍの高出力赤色レーザを構成する。
【００１６】
オフアングル基板を用いる半導体レーザ素子は、上記公報に記載されているように、レーザ光の短波長化を図ることができるが、その反面、レーザ光の直線偏光方向Ｐが活性層３ｄの接合面Ｊに対してレーザ光軸を中心として所定角度φずれやすいことが分かった。このような角度φのずれがあると、偏光プリズムを有する光ピックアップ等に装着した場合に、偏光プリズムによる光吸収等が生じてレーザ光の損失が生じる。損失を防ぐためには、偏光プリズムの偏光軸を調節する必要があり、光ピックアップへの組立て作業性を低下させることになる。上記のずれ角度φについて検討したところ、半導体レーザ素子の構造や組成によって変動し、前記基板３ａの傾斜角度δに応じても変化することが分かった。そこで、上記ずれ角度φによる影響を防ぐための構造について以下説明する。
【００１７】
ステム４の目印１０，１０と、レーザ光の軸（図１の紙面に垂直な方向）によって規定される面を基準面Ｓとし、この基準面Ｓにレーザ素子３から出射する光の直線偏光方向Ｐがほぼ一致するように、半導体レーザ素子３を固定する。直線偏光方向Ｐは、活性層接合面Ｊに対して前記基板３ａの傾斜角度δに相応してφ傾斜するので、基準面Ｓに直線偏光方向Ｐを一致させるためには、前記φを打ち消すように出射レーザの光軸を中心に活性層接合面Ｊを角度φだけ反対方向に回転させればよい。すなわち、活性層接合面Ｊと基準面Ｓの成す角度がφとなるように調節する。通常、角度δ＞角度φとなることが多く、この素子の例では角度δ≒角度φ×２となるが、角度φ自体、若しくは角度δと角度φの対応関係は、レーザ素子の構造によっても種々変化するので、予め素子毎に角度φ、若しくは角度δと角度φの対応関係を調べておき、それによって判明した角度φに基づき取付の調整を行えばよい。この例では、δ＝１２°に対してφ＝５°に設定している。
【００１８】
この傾斜角度φを得るために、図１に示すように、放熱用ブロック６を、そのサブマウント７取付側の面が基準面Ｓに対して角度φ傾斜するように形成して水平断面が台形状を成すようにし、サブマウント７の取付面８が、基準面Ｓに対して角度φ傾斜するように構成している。その結果、この取付面８に固定したレーザ素子３の活性層接合面Ｊが基準面Ｓに対して角度φとなり、レーザ素子３の直線偏光方向Ｐが基準面Ｓとほぼ一致して平行になる。そのため、光ピックアップ等に組み込む場合、従来の半導体レーザ装置と同じようにして目印１０，１０、あるいは目印１１を基準に組み込むことができ、偏光プリズムの偏光軸とのずれに起因するパワー損失を防止することができる。
【００１９】
図１に示す実施例では、放熱用ブロック６の一部を切り取って水平断面を台形状としたが、他の例として、図３に示すように、放熱用ブロック６は従来と同様の水平断面矩形状とし、サブマウント７をその一部を切取って水平断面を台形状とすることもできる。この場合、サブマウント７の切取った面が取付面８となり、この取付面８が基準面Ｓと前記傾斜角度φを成すようにすることができる。
【００２０】
また、その他の例として、図４に示すように、放熱用ブロック６，サブマウント７は従来と同様の構成のものとし、レーザ素子３及びサブマウント７を固定した放熱用ブロック６を、レーザ素子３の直線偏光方向Ｐが基準面Ｓとほぼ平行になるように所定角度φ回転させた後、ステム４に固定した構造を採用することもできる。このような構成であれば、従来のレーザ装置の部品をそのまま利用することができ、コストアップを防止することができる。
【００２１】
また、上記実施例は、半導体レーザ素子３をジャンクションダウンでサブマウント７に固定する場合であったが、ジャンクションアップで固定する場合は、放熱用ブロック６やサブマウント７を従来と同様の構成とし、半導体基板３ａのＮ電極３ｊ側の一部を削ることより前記所定傾斜角度φを設定することもできる。
【００２２】
また、上記実施例は、缶封入タイプのレーザを例に取ったが、本発明はこれ以外にも取付けのための目印がパッケージに設けられたレーザ装置にも適用することができ、例えば金属フレームにサブマウントを介してレーザ素子を固定し、レーザ素子の周囲に保護樹脂を設けたフレームタイプのレーザ装置に適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光ピックアップ等の偏光機能を有する装置に組込んだ場合にレーザ光の損失を少なくすることができる半導体レーザ装置を提供することができる。また、上記装置への組込みが容易な半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す一部切欠平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示すガラス１４取外し状態の平面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示すガラス１４取外し状態の平面図である。
【図５】同実施例のレーザ素子の構造を示す断面図である。
【図６】従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
１半導体レーザ装置
２パッケージ
３半導体レーザ素子
４ステム
５キャップ
６放熱用ブロック
７サブマウント
８取付面
９受光素子
１０取付目印
１１取付目印
Ｊ活性層接合面
Ｐ直線偏光方向
Ｓ基準面

Claims

基板の傾斜主面上に活性層を含む半導体層を形成した半導体レーザ素子と、外部に取付目印を有した前記半導体レーザ素子の取付用パッケージからなる半導体レーザ装置において、前記目印によって規定される基準面に前記半導体レーザ素子から出射する光の直線偏光方向を一致させるように、前記基準面に対して前記活性層の接合面を前記基板主面の傾斜角度に応じて傾斜させたことを特徴とする半導体レーザ装置。
前記基準面と前記活性層の接合面の傾斜角度は、前記基板主面の傾斜角度の約半分としたことを特徴とする請求項 1 に記載の半導体レーザ装置。
前記半導体レーザ素子をジャンクションアップで固定するとともに、前記基準面と前記直線偏光方向を一致させるように前記基板の一部を削ったことを特徴とする請求項 1 〜２のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
前記半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板の（１００）面から［０１１］方向に傾斜した主面上に活性層を含む半導体層を形成した半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
前記パッケージは前記取付面を有するサブマウントと該サブマウントを固定する放熱ブロックを備え、前記取付面は、前記サブマウント若しくは放熱ブロックの一面を前記基準面に対して傾斜させることによって形成したことを特徴とする請求項1 〜４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。