JP3970380B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルビデオディスク等を始めとする高密度光記録再生装置に用いる光ピックアップの光源及び、信号検出用の受光素子を兼ね備えた光源として利用される半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来技術においては、光記録再生装置に用いる光ピックアップの光源等に用いられている半導体レーザ装置は、その中に１つのレーザチップを搭載しているものが多く実用化されている。ゆえに、１つの半導体レーザ装置からは単一波長のレーザ光が出射する（ここで、用いる「単一波長」とは、レーザチップを構成している結晶が有するバンドギャップで決定される波長を意味し、発振時の縦モードに関するシングルモード、及び自励発振型レーザにおけるマルチモードは、共に「単一波長」に含む。）。
【０００３】
代表的な１例を、図３３に示す。これは、従来技術の半導体レーザ装置全体構造を一部切り欠いて示した斜視図である。単一波長のレーザ光を出射するレーザチッブ１００がステム１０１上の素子付け用ブロック１０１ａに設置されている。レーザチップ１００から出射した単一波長のレーザ光はステム１０１に設けた基準面１０１ｂに対し垂直な方向に進行し、半導体レーザ装置の上部に設けた出射窓１０２から出射する。また、レーザチップ１００の後方に光出力モニタ用の受光素子１００ｃが設置されている。矢印Ｃはレーザチップ１００から出射したレーザ光が出射される様子を示す。 これらの部品が出射窓１０２を有するキャップ１０３で覆われ一つのパッケージに納まった半導体レーザ装置を構成していた。１０４は、リード端子を示す。
【０００４】
他の、従来例としては、
１．複数のレーザチップをモノリシックに集積化したマルチビーム半導体レーザが特開平３−１８７２８５号公報に開示されている。
２．３つの半導体レーザを各々の発光点位置をずらしてサブマウント上にハイブリッドに集積化した半導体レーザ装置が特開平３−１１２１８４号公報に開示されている。
３．他、複数の半導体レーザの発光点を三次元的に配置することができる受発光素子が特開平６−３５０１８７号公報に開示されている。
【０００５】
これらの内代表的な１例である特開平６−３５０１８７号公報に開示された従来例を、図３４に示す。図３４は、半導体基板１１１上に受光素子１１２ａ、１１２ｂと凹部１１３が形成され、その凹部１１３にレーザチップ１１５、１１６を設置したものである。レーザチップ１１５、１１６は互いに波長が異なるレーザであり、レーザチップ１１５、１１６から水平方向（紙面の下方から上方に向かう方向）に出射された光はそれぞれ、マイクロミラー１１４の斜面で反射されて、半導体基板１１１に対し垂直な方向（紙面裏側から表側に貫通する方向)に出射される。
【０００６】
また、１つのレーザチップと光記録媒体からの反射光を受光する受光素子を同一パッケージ内に収納し、前反射光を回折する回折素子を具備する光ピックアップ装置が特公平５−９８５１号公報に開示されている。図３５に、本光ピックアップ装置を集積化した１例である半導体レーザ装置の例を、一部切り欠いて示した斜視図に示す。
【０００７】
同図では、単一波長のレーザ光を出射するレーザチップ１２０がステム１２１上の素子付け用ブロック１２１ａに設置されている。レーザチップ１２０から出射した単一波長のレーザ光がステム１２１に設けた基準面１２１ｂに対し垂直な方向に進行し、半導体レーザ装置の上部に設けた回折素子１２５から出射する。素子付け用ブロック１２１ａには光記録媒体からの反射光を受光する受光素子１２３が設置されてある。レーザチップ１２０の後方に光出力モニタ用の受光素子１２０ｃが設置されてある。光記録媒体からの反射光は、回折素子１２５により前記受光素子１２３方向に回折する。１２６は、リード端子を示す。矢印Ｃは、レーザチップ１２０から出射したレーザ光が、半導体レーザ装置の上部に設けた回折素子１２５から出射し，さらに光記録媒体で反射され半導体レーザ装置に戻って来る様子を示し、矢印Ｄは前記回折素子１２５による回折光が、受光素子１２３で受光される様子を示す。
【０００８】
また、従来より、ＣＤ（コンパクトディスク）、ビデオディスク、光磁気ディスク等の光記録媒体はすべて厚さ１．２ｍｍの基板を用いていた。一方、近年、より高密度化を図るために、半導体レーザからのレーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズの開口数を大きくする技術が導入されている。対物レンズの大開口化により、光学的な分解能が向上し、高密度光記録に対して有効な手段となるが、集光スポットの収束性能が低下するという問題がある。
【０００９】
すなわち、前述した１．２ｍｍ厚の基板を用いる光記録媒体の場合、その面振れ及びそれを取り付けるターンテーブルの面振れにより誘発する対物レンズの傾きによって、光スポットにコマ収差が発生し、良質の記録／再生信号を得ることが出来ない。そこで対物レンズの開口数を大きくしても光スポットのコマ収差が大きくならないように、基板厚の薄い光記録媒体を用いる方法がとられている。
【００１０】
例えば高密度光記録装置として今後急速な普及が期待されるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）装置では、前述の理由から０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体を用いている。しかし、基板厚を薄くした光記録媒体の記録／再生のために最適化された対物レンズでは、従来より用いられてきた１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しては、球面収差が大きくなり記録／再生が困難となる問題点がある。
【００１１】
そのため従来の光記録媒体との互換性を保つために、異なる基板厚の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを独立して用意する。或いは、特開平７−１８２６９０号公報には、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズと半導体レーザ装置との間に前記対物レンズの集光状態を変換し、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑える変換レンズを設け、基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする例が開示されている。
【００１２】
図３６に、本開示例を示す。図中１３１は半導体レーザ装置、１３２は前記半導体レーザ装置１３１から出射したレーザ光を光記録媒体１４０の記録面上に集光するための対物レンズ、１３３は前記半導体レーザ装置１３１から出射した発散光をほぼ平行光束に変換するためのコリメートレンズ、１３４は前記光記録媒体１４０で反射したレーザ光を検出するための検出光学系、１３５は前記光記録媒体１４０からの反射光を前記検出光学系１３４に分岐するためのビームスプリッタ、１３６は前記対物レンズ１３２と前記ビームスプリッタ１３５の間に設けられ、前記対物レンズ１３２に向かう光東の集光状態を変換するための変換レンズで、凹レンズである。１３７は光検出器である。また、図３７（ａ）、（ｂ）は光記録媒体と光スポットの収束状態を示す図で、１４０ａは０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体、１４０ｂは１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を示す。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、異なる波長のレーザ光を光源として記録／再生を行うことを必要とする異種の光記録媒体を一つの光記録再生装置で記録／再生する場合は、異なる波長のレーザ光を出射する別々の半導体レーザ装置を光ピックアップに搭載して光記録再生装置に組み込み、光記録媒体が必要とする波長に応じて、半導体レーザ装置の駆動を切り替える必要があった。すなわち、異なる波長の半導体レーザ装置を複数個搭載していた。
【００１４】
具体例をあげるならば、前述のＤＶＤ用光記録媒体とＣＤ−Ｒ用光記録媒体を記録／再生する場合は、光記録媒体の材料の違いにより用いる波長が異なる。ＤＶＤ用光記録媒体は波長６２５〜６６０ｎｍ（中心波長６５０ｎｍまたは、６３５ｎｍ）、ＣＤ−Ｒ用光記録媒体は波長７８０〜７９０ｎｍ（中心波長は材料により細かくは微妙に異なるが、ほぼ７８５ｎｍ付近である。）なる波長の半導体レーザを必要とした。このように、従来技術の半導体レーザ装置を用いた場合、少なくとも異なる波長の半導体レーザ装置それぞれを独立に搭載することになるため、部品点数が増加し、装置が大型化し、価格に影響を与えるという問題点があった。
【００１５】
また、特開平３−１８７２８５号公報及び、特開平３−１１２１８４号公報に開示された従来例は、独立したレーザチップを横方向に配置している例であるが、レーザチップのストライプと平行な方向におよそレーザチップの横幅分の距離すなわち、少なくとも２００μｍ程度発光点の間隔が開くことになる。特開平６−３５０１８７号公報に開示された従来例においても同様の問題が生じる。このように、発光点の間隔が開くとレンズの収差等の問題が発生し、特に高密度光記録システム等では使用困難が顕著になる。
【００１６】
また、特公平５−９８５１号公報に開示された従来例では、１つのレーザチップと前記レーザチップの波長にあわせて設計された受光素子が同一パッケージに収納されてなる光ピックアップ装置を集積化した半導体レーザ装置であり、異なる波長のレーザ光を光源として記録／再生を行うことを必要とする異種の光記録媒体を、一つの光記録再生装置で記録／再生する場合は、異なる波長のレーザチップ及び、それらに応じ最適化した受光素子をそれぞれ１個ずつ搭載した別々の光ピックアップ装置を集積化した半導体レーザ装置を独立して搭載する必要があった。
【００１７】
また、特開平７−１８２６９０号公報に開示された従来例では、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズと半導体レーザ装置との間に前記対物レンズの集光状態を変換し、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑える変換レンズを設ける点、及び基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする機構部分の必要性から、部品点数の増大、装置の大型化、コストアップなどの問題点があった。
【００１８】
以上をまとめると、従来技術では異なる波長のレーザ光を光源として記録／再生を行うことを必要とする異種の光記録媒体を、一つの光記録再生装置で記録／再生する場合には、異なる波長のレーザチップまたは、異なる波長のレーザチップとそれらに応じて最適化した受光素子をそれぞれ１個ずつ搭載した、別々に集積化した半導体レーザ装置を独立に搭載することになるので、部品点数の増加、装置の大型化、コストアップなどの第一の問題点があった。
【００１９】
また、複数のレーザチップを集積化した半導体レーザ装置では、発光点の間隔が開くことによりレンズの収差等の問題が発生するという、第二の問題点があった。
【００２０】
さらに、基板厚の異なる光記録媒体に対し記録／再生を行う場合、球面収差の発生を抑えるための変換レンズを設ける点、及び基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする機構部分の必要性から、部品点数の増加、装置の大型化、コストアップなどの第三の問題点があった。
【００２１】
【問題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザ装置は、異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザチップと、前記レーザ光の透過および反射により、透過レーザ光と反射レーザ光を同一光軸上に出射させる光軸調整用の光学素子と、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子とを一つのレーザパッケージ内に有し、かつ、該レーザパッケージに前記光記録媒体からの反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を備え、前記受光素子は異なる波長に応じそれぞれ反射光を受光する受光部を備えてなることを特徴とする半導体レーザ装置であって、前記受光素子は、波長に応じ最適化されたそれぞれ独立の受光部を有し、前記受光部は、受光領域の面積が、前記反射光の波長に応じて異なるとともに、受光領域における不純物の拡散深さが前記反射光の波長に応じて異なることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２２】
本発明に係る半導体レーザ装置は、それぞれ受光部が、その受光面が光軸方向に異なる高さに設定されてなることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２３】
本発明に係る半導体レーザ装置は、異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザチップと、前記レーザ光の透過および反射により、透過レーザ光と反射レーザ光を同一光軸上に出射させる光軸調整用の光学素子と、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子とを一つのレーザパッケージ内に有し、かつ、該レーザパッケージに前記光記録媒体からの反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を備え、前記受光素子は異なる波長に応じそれぞれ反射光を受光する受光部を備えてなることを特徴とする半導体レーザ装置であって、前記受光素子上には、前記波長に応じて異なる膜厚の誘電体膜が形成されており、それぞれ受光部はその受光面が光軸方向に異なる高さに設定されてなるとともに、受光領域における不純物の拡散深さが前記反射光の波長に応じて異なることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２４】
本発明に係る半導体レーザ装置は、前記受光素子は、波長に応じ最適化されたそれぞれ独立の受光部を有することを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２５】
本発明に係る半導体レーザ装置は、前記受光素子の受光面がステム基準面に対して傾斜して設けられていることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２６】
本発明に係る半導体レーザ装置は、前記光軸調整用の光学素子は、波長選択性光学素子、無偏光ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタの何れかからなることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２７】
本発明に係る半導体レーザ装置は、前記複数のレーザチップおよび前記光軸調整用の光学素子をＬ型ブロックを介して設置してなることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２８】
本発明に係る半導体レーザ装置は、複数のレーザチップの一方と前記光軸調整用の光学素子との光路中に、レーザ光の波面を変換する波面変換手段を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２９】
本発明に係る半導体レーザ装置は、複数のレーザチップの一方と前記光軸調整用の光学素子との光路中に、レーザ光の開口を制限する開口制限手段を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００３０】
【発明の実施の態様】
本発明は１つの半導体レーザ装置のパッケージ内に互いに異なる波長のレーザチップを２つ内蔵することで、１つの半導体レーザ装置から、記録／再生する光記録媒体の必要とする波長のレーザ光が出射するものである。ただし、波長選択性光学素子、ビームスプリッタ、偏光分離等の光学素子を用いたレーザ光の透過と反射により、透過光と反射光が同一光軸上を通過するべく半導体レーザ装置から出射する位置関係に設置してなるものである。以上により、前述した第一、第二の問題点を同時に解決するものである。
【００３１】
さらに、パッケージ内の前記レーザチップの内、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体の記録／再生に利用するレーザチップと前記光学素子との間に、レーザ光の波面を変換する波面変換手段、または開口を制限する開口制限手段を設置することで、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更することにより、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、良質の記録／再生信号を得るものである。
【００３２】
一方、レーザチップと、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、前記反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を同一装置に具備する半導体レーザ装置においては、前述した手段すなわち２つのレーザチップ及び光学素子を具備し、２つの波長のレーザ光が同一進行方向且つ、同一光軸上を通過する手段、及び、波面変換手段、または開口制限手段の他に、２つの波長のレーザ光を受光するために、前記受光素子の受光領域を回折方向に長くすることや、異なる波長に応じ受光位置や受光高さを変える、前記受光素子を傾斜して設置するあるいは異なる波長に応じた分光感度曲線を有する受光素子を与える等の手段を用いて異なる波長のどちらの場合においても、光記録媒体からの反射光を受光し、適切な信号検出を行う受光素子を具備した半導体レーザ装置を得る。
【００３３】
本発明では前述した構成によって、２つのレーザチップから出射するレーザ光を光学レンズ等を介してモニタしながら、位置決めすることにより同一光軸上を出射させることができ、光記録媒体の必要とする波長に応じて、駆動するレーザチップを切り替えることで、１つの半導体レーザ装置から２種類の波長のレーザ光が必要に応じて出射する。
【００３４】
また、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを用いた光へツドで１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を記録／再生する場合において、半導体レーザ装置に内蔵した波面変換手段または、開口制限手段により、一方のレーザ光の前記対物レンズでの集光状態を変更させ、半導体レーザ装置の外部（前記対物レンズと半導体レーザ装置との間）に変換レンズ等を設ける方法や、さらには基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする機構を設けるなどの大がかりな方法を用いなくとも、球面収差の発生を抑え良質の記録／再生信号を得ることができる。
【００３５】
さらには、レーザチップと光記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、前記反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を同一装置に具備する半導体レーザ装置においては、前述した手段すなわち２つのレーザチップ及び光学素子を具備しながら、尚、２つの波長のレーザ光を受光するために前記受光素子の受光領域を回折方向に長くすることや、異なる波長で受光位置や受光高さを変える、あるいは異なる波長に応じた分光感度曲線を有する受光素子を与える等の方法で、異なる波長のどちらの場合においても、光記録媒体からの反射光を受光し、適切な信号検出を行う受光素子を具備した半導体レーザ装置を得る。
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施例をさらに詳細に説明する。
【００３７】
［実施例１］
図１は、半導体レーザ装置の全体構造を一部切り欠いて示した斜視図であり、図２は半導体レーザ装置の断面図である。
【００３８】
異なる波長のレーザ光すなわち、波長６５０ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ１、波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ２、及びレーザチップ１の波長を透過し、レーザチップ２の波長を反射する波長選択性光学素子３がそれぞれサブマウント部材４ａ、４ｂ、４ｃ上に取り付けられ、ステム５上に図２に示す位置関係に設置されている。この位置関係は、レーザチップ１の出射端面ｌａがステム５に設けた基準面５ｂに平行で、レーザチップ２の出射端面２ａが前記基準面５ｂに垂直で、波長選択性光学素子３が前記基準面５ｂに対して４５゜となっている。
【００３９】
このとき、サブマウント４ｂと共に先に位置決めされたレーザチップ２から出射し、前記波長選択性光学素子３により反射したレーザ光を光学レンズ等を介して平行光とし、前記平行光をモニタしながら、前記レーザチップ１を含むサブマウント４ａをもう一方のレーザチップ１を発光しつつ動かしながら前記光学レンズ等を介して平行光にすることで、すでにモニタしている先に位置決めされたレーザチップ２の平行光と位置合わせを行う。これによって、レーザチップ１、２の光学上の発光点のずれを無くすことができる。このようにして、２つのレーザチップから出射するレーザ光を、同一光軸上を通過させることができ、半導体レーザ装置の上部に設けた出射窓８ａから、共に基準面５ｂに対し垂直な方向に出射する。図１、図２上ではレーザチップ１から出射した波長６５０ｎｍのレーザ光を実線で示し、レーザチップ２から出射した波長７８５ｎｍのレーザ光を点線で示している。波長選択性光学素子３での透過及び反射の後は、両者は同一光軸上をとおるので、実線のみで示している。
【００４０】
尚、レーザチッブ１、２の後方には光出力モニタ用の受光素子６ａ及び６ｂが設置されている。これらの部品が出射窓８ａを有するキャップ８で覆われ一つのパッケージに納まった半導体レーザ装置を構成している。１０は、リード端子を示す。
【００４１】
図３は、図１、２における光軸調整用の波長選択性光学素子３に変えて無偏光ビームスプリッタ３ａを用いたものである。
【００４２】
異なる波長のレーザ光すなわち、波長６５０ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ１、波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ２、無偏光ビームスプリッタ３ａがそれぞれサブマウント部材４ａ、４ｂ、４ｄ上に取り付けられステム５上に図３に示す位置関係に設置されている。この位置関係は、レーザチップ１の出射端面ｌａがステム５に設けた基準面５ｂに平行で、レーザチップ２の出射端面２ａが前記基準面５ｂに垂直、無偏向ビームスプリッタ３ａの反射面が前記基準面５ｂに対し４５゜の傾きを有する構造となっている。
【００４３】
図４は、光軸調整用の光学素子として偏光ビームスプリッタ３ｂを用いたものである。
【００４４】
異なる波長のレーザ光すなわち、波長６５０ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ１、波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ２、偏向ビームスプリッタ３ｂがそれぞれサブマウント部材４ａ、４ｅ、４ｄ上に取り付けられステム５上に図４に示す位置関係に設置されている。この位置関係は、レーザチップ１の出射端面ｌａがステム５に設けた基準面５ｂに平行で、レーザチップ２の出射端面２ａが前記基準面５ｂに垂直で、偏向ビームスプリッタ３ｂの張合せ面が前記基準面５ｂに対し４５°となっている。なお、レーザチップ１、２の電界ベクトルの方向は図４の横に記す方向となっている。
【００４５】
図３及び図４においても、図１、２の場合と同様に、サブマウント４ｅと共に先に位置決めされたレーザチップ２から出射し、偏向ビームスプリッタ３ａにより反射したレーザ光を光学レンズ等を介して平行光とし、前記平行光をモニタしながら、前記レーザチップ１を含むサブマウント４ａをもう一方のレーザチップ１を発光しつつ動かしながら前記光学レンズ等を介して平行光とすることで、すでにモニタしている先に位置決めされたレーザチップ２の平行光と位置あわせを行う。これによってレーザチップ１、２の光学上の発光点のずれを無くすことができる。このようにし、２つのレーザチップから出射するレーザ光を同一光軸上を通過させることができ、半導体レーザ装置の上部に設けた出射窓８ａから、共に基準面５ｂに対し垂直な方向に出射する。
【００４６】
［実施例２］
図５、６、７は、複数のレーザチップおよび前記光軸調整用の光学素子をＬ型ブロックを介して設置した実施例を示す断面図である。
【００４７】
図５において、前記レーザチップ１、レーザチップ２、及び光軸調整用の光学素子（図５の実施例では波長選択性光学素子）３を取り付けたサブマウント４ｃ’がＬ型ブロック４ｆ上に取り付けられ、ステム５上に図２に示す位置関係に設置されている。この位置関係は、実施例１に示す位置関係と同様である。
【００４８】
ところで、半導体レーザの活性層と垂直な方向のずれはレーザチップの基板（主にＧａＡｓ等で構成される）厚のばらつきによるので、その値は、±１０μｍ程度である。このように、光学的な収差の無視できる範囲において、２つのレーザチップから出射するレーザ光を、同一光軸上を通過する様にし、半導体レーザ装置の上部に設けた出射窓８ａから出射する。本実施例によれば、レーザチップ１、２を１つのＬ型ブロックに取り付けることによって、前記の組み立ての工数及び、発光点の調整の工数を効果的に削減できる。
【００４９】
図６は、前記Ｌ型ブロック４ｆ上に、光軸調整用の光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３を位置決めし取り付けるための切欠き部４ｇを設けたものである。この切欠き部４ｇに光学素子３をはめ込むことにより、光学素子を精度良く取り付けることが容易になり、組み立て、調整の工数を削減し、コストダウンすることができる。
【００５０】
図７は、前記Ｌ型ブロック４ｆ上に、光軸調整用の光学素子（本実施例では、無偏向ビームスプリッタ）３ａを位置決めして取り付けるための台座部４ｈを設けてある。この台座部４ｈに光学素子３ａを取り付けることにより、光学素子を精度良く取り付けることが容易になり、組み立て、調整の工数を削減し、コストダウンすることができる。
【００５１】
前述までの実施例での半導体レーザ装置は、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを用いた光ヘッドでの光源として利用され、前記光ヘッドで１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を記録／再生する場合においては、球面収差の発生を抑えるため、半導体レーザ装置の外部（前記対物レンズと半導体レーザ装置との間）に変換レンズ等の球面収差補償手段を設ける方法を用いる光ヘッドで利用される。
【００５２】
［実施例３］
次の実施例は、上記の、変換レンズ等の球面収差補償手段をレーザパッケージ内に設けた例を示すものである。
【００５３】
図８は、本実施例の半導体レーザ装置内部の光学系を拡大して示した図であり、図９は本半導体レーザ装置と外部の光ヘッドの光学系の概要を示した図である。
【００５４】
レーザチップ１は、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体１１（例えばＤＶＤ用光記録媒体）に対し利用し、レーザチップ２は、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体１２（例えばＣＤ−Ｒ用光記録媒体）に対して利用する。対物レンズ２１は前記光記録媒体１１の記録／再生に対し最適化されたレンズであり、前記光記録媒体１１の情報信号面１１ａで最適に集光する。また、前記レーザチップ２と光軸調整用の光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３との間には、レーザチップ２から出射したレーザ光の波面を変換し、対物レンズ２１に向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズ２１による集光状態を変更する波面変換手段としての、凹レンズ１４が設置してある。該凹レンズ１４を通過したレーザ光は波面が変換されるため、点線で記した光路を進行し、前記対物レンズ２１を介し１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体１２に対しても球面収差の発生を抑えて、情報信号面１２ａに最適に集光する。
【００５５】
なお、４ｆはＬ型ブロックであり、４ｉは波面変換手段としての、前記凹レンズ１４を設置する部材である。２２は前記光記録媒体１１または１２で反射したレーザ光を検出するための検出光学系、２３は前記光記録媒体１１または１２で反射したレーザ光を前記検出光学系に分岐するためのビームスプリッタ、２４は光検出器である。
【００５６】
図１０は、他の例を示す、半導体レーザ装置内部の光学系拡大図、図１１は半導体レーザ装置と外部の光ヘッドの光学系の概要図である。
【００５７】
図８、９の実施例と異なる点は、レーザ光の波面変換手段を用いる代りにレーザ光の開口制限手段を用いた点である。対物レンズ２１は前記光記録媒体１１の記録／再生に対し最適化されたレンズであり、前記光記録媒体１１の情報信号面１ｌａで最適に集光する。また、前記のレーザチップ２と光軸調整用の光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３との間には、レーザチップ２から出射したレーザ光の開口を制限し、対物レンズ２１に向かうレーザ光の収束状態を制限し、対物レンズ２１による集光状態を変更する開口制限手段としての、アパーチャ１５が設置してある。前記アパーチャ１５を通過したレーザ光は開口が制限されることにより、点線で記した光路を進行し、前記対物レンズ２１を介し１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体１２に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面１２ａで最適に集光する。開口径は約φ０．４ｍｍとしている。本開口によるビームの広がりは、約０．４５度となり、光学的に無視出来る。４ｆはＬ型ブロックであり、４ｉは開口制限手段としての、前記アパーチャ１５を設置する部材である。
【００５８】
図１２はさらに他の例を示すものであり、レーザチップ２と光軸調整用の光学素子（本実施例では無偏向ビームスプリッタ）３ａとの間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の波面を変換し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更する波面変換手段としての、凹レンズ１４ａを、前記光学素子３ａに固定し設置している。前記凹レンズ１４ａが固定された前記光学素子３ａは、Ｌ型ブロック４ｆに設置した台座４ｈに設置されている。
【００５９】
前記凹レンズ１４ａを通過したレーザ光は波面が変換されることにより、対物レンズでの集光状態が変更され前記、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。このように、波面変換手段を前記光学素子に固定し設置することで、波面変換手段を設置するための部材を用いる必要がなくなり、部品点数の削減ならびに、前記部材に関わる位置調整の時間も不要となる。
【００６０】
図１３は、アパーチャ１５ａを用いた場合であり、レーザチップ２と光学素子（本実施例では無偏向ビームスプリッタ）３ａとの間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の開口を制限し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更する開口制限手段としての、アパーチャ１５ａを、前記光学素子３ａに固定し設置している。前記アパーチャ１５ａが固定された前記光学素子３ａは、Ｌ型ブロック４ｆに設置した台座４ｈに設置されている。
【００６１】
前記アパーチャ１５ａを通過したレーザ光は開口が制限されることにより、対物レンズでの集光状態が変更され、前記１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。ここで、開口径は約φ０．６ｍｍとしている。また、図１２の例と同様に、開口制限手段を前記光学素子に固定し設置することで、開口制限手段を設置するための部材を用いる必要がなくなり、部品点数の削減ならびに、前記部材に関わる位置調整の時間も不要となる。
【００６２】
［実施例４］
図１４は、半導体レーザ装置のパッケージに光記録媒体からの反射光を回折する回折素子、及び該回折素子で回折された反射光を受光する受光素子とを備えた本半導体レーザ装置全体構造を一部切り欠いて示した斜視図である。
【００６３】
波長６５０ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ１、波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ２、及びレーザチップ１の波長を透過し、レーザチップ２の波長を反射する波長選択性光学素子３がステム９上の素子付け用ブロック９ａに設置されている。この位置関係は、レーザチップ１の出射端面ｌａがステム９に設けた基準面９ｂに平行で、レーザチップ２の出射端面２ａが前記基準面９ｂに垂直で、波長選択性光学素子３が前記基準面９ｂに対し４５゜となっている。
【００６４】
また、素子付け用Ｌ型ブロック９ａには光記録媒体からの反射光を受光する受光素子１０が設置され、レーザチップ１、２の後方に光出力モニタ用の受光素子６ａ及び６ｂが設置されている。これらの部品がキャップ１７で覆われてなり、キャップ１７には光記録媒体からの反射光を、所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子１６が設置されている。
【００６５】
１３はリード端子を示す。矢印Ａは、２つのレーザチップ１、及び２から出射したレーザ光が、請求項１の実施例に記載した原理で同一進行方向、すなわち、共に基準面９ｂに対し垂直な方法に進行し、半導体レーザ装置の上部に設けた回折素子１６から出射し、さらに光記録媒体で反射され半導体レーザ装置に戻つて来る様子を示す。矢印Ｂは前記回折素子１６による回折光が、受光素子１０に入射する様子を示す。
【００６６】
本実施例においても、２つのレーザチップから出射するレーザ光は、先に位置決めされたレーザチップ１から出射したレーザ光を光学レンズ等を介して平行光とし、前記平行光をモニタしながら、もう一方のレーザチップ２を発光しながら前記光学レンズ等を介して平行光とし、すでにモニタしている先に位置決めされたレーザチップ１の平行光と位置あわせを行うことで、レーザチップ１、２の発光点の活性層と平行な方向のずれを無くすることができる。また、活性層と垂直な方向の発光点のずれはレーザチップの基板（主にＧａＡｓ等で構成される）厚のぱらつきによるので、その値は、±１０μｍ程度である。このように、光学的な収差の無視できる範囲において、２つのレーザチップから出射するレーザ光の光軸を、同一光軸上に合わせることができる。
【００６７】
図１５に図１４の内部構成の拡大図を示し、図１６に前記回折素子１６、受光素子１０、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側から見た図を示す（以下の図では、特に指定しない限り、波長６５０ｎｍのレーザ光を実線、波長７８５ｎｍのレーザ光を点線で表す。また特に指定しない限り、回折光は一次回折光を意味する。）。
【００６８】
レーザチップ１から出射した波長６５０ｎｍのレーザ光及び、レーザチップ２から出射した波長７８５ｎｍのレーザ光はそれぞれ、波長選択性光学素子３を透過及び反射し、同一光軸上を進行し回折素子１６を通過して、光記録媒体で反射され、回折素子１６で所定の波面を生成して回折し、前記受光素子１０で受光される。回折素子１６は３分割され１６ａ、１６ｅ、１６ｆの３領域から成り、各々の領域において波長６５０ｎｍでの３つの回折光ｌａ、ｌｅ、ｌｆ、波長７８５ｎｍでの３つの回折光２ａ、２ｅ、２ｆが発生する。
【００６９】
回折光ｌａ、２ａはフォーカスエラー信号検出用の回折光であり、その回折光とほぼ同じ方向の分割線により２分割された前記受光素子１０の受光領域３１ａ、３１ｂの分割線３２上に集光し、受光領域３１ａ、３１ｂの出力差によってフォーカス誤差信号を得る。回折光ｌｅ、２ｅ及び、ｌｆ、２ｆはトラッキング誤差信号検出用の回折光であり、それぞれ、前記受光素子１０に形成された受光領域３３及び、３４で検出される。
【００７０】
一般にレーザ光がある特定の格子定数の回折格子によって回折される場合、その回折角は波長が長いほど大きくなる。したがって、本実施例の場合、波長６５０ｎｍのレーザ光の回折光ｌａ、ｌｅ、ｌｆは、受光領域３１ａ、３１ｂ、３３、３４の中で光軸に近い側、すなわち紙面左側に集光する。一方、波長７８５ｎｍのレーザ光の回折光２ａ、２ｅ、２ｆは、受光領域３１ａ、３１ｂ、３３、３４の中で光軸に遠い側、すなわち紙面右側に集光する。また、波長の温度変化により回折角が変化する。本実施例では、波長６５０ｎｍのレーザ光が、温度変化等で６２５〜６６０ｎｍの範囲で変化する場合、回折光ｌａ、ｌｅ、１ｆの回折角は１７．３〜１８．２゜の範囲で変化する。一方、波長７８５ｎｍのレーザ光が、温度変化等で７７０〜７９０ｎｍの範囲で変化する場合、回折光２ａ、２ｅ、２ｆの回折角は２０．６〜２１．９゜の範囲で変化する。前述の、異なる波長であることによる回折角の違い及び、温度変化などに伴う回折角変動によるスポット位置変動、及び部品公差、組み立て公差等による、フォーカスオフセットを考慮すると、前述の受光素子１０に形成された受光領域３１ａ、３１ｂ、３３、３４の回折方向の長さＬは４８０μｍとなった。
【００７１】
また本実施例は、６２５〜６６０ｎｍ及び、７８０〜７９０ｎｍの広範囲で変化する２つの波長に対し、１本の前記分割線５０上でフォーカスエラー信号検出を行うが、前記分割線３２の角度を、紙面ｘ方向に対し０．７４゜傾けることで、６２５〜６６０ｎｍ及び、７７０〜７９０ｎｍの範囲で変化する２つの波長に対し、フォーカスオフセットを極めて少なくすることができる。波長６５０ｎｍに対して、フォーカスオフセット量が０μｍとなる特性を有する回折格子を設計すると、６２５ｎｍで０．０１７μｍ、７９０ｎｍで−０．０７７μｍとなり、６２５ｎｍ〜７９０ｎｍの範囲では、０．０１７μｍ〜−０．０７７μｍの範囲の値をとる。このように極めて小さいフォーカスオフセット量となる結果を得た。
【００７２】
本実施例における半導体レーザ装置は、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを用いた光ヘッドでの光源として利用され、前記光ヘッドで１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を記録／再生する場合においては、球面収差の発生を抑えるため、半導体レーザ装置の外部（前記対物レンズと半導体レーザ装置との間）に変換レンズ等の球面収差補償手段を設ける方法を用いる光ヘッドで利用される。
【００７３】
図１７、１８は、上記実施例に波面変換素子としての凹レンズ１４、または開口制限手段としてのアパーチャ１５（実施例３）を追加したものである。
【００７４】
図１７は、半導体レーザ装置の前記レーザチップ２と光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３との間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の波面を変換し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更する波面変換手段としての、凹レンズ１４が設置してある。該凹レンズ１４を通過したレーザ光は波面が変換されることにより、点線で記した光路を進行し、対物レンズを介し１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。
【００７５】
図１８は、半導体レーザ装置の前記レーザチップ２と光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３との間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の開口を制限し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を制限し、対物レンズによる集光状態を変更する開口制限手段としての、アパーチャ１５を設置した。前記アパーチャ１５を通過したレーザ光は開口が制限されることにより、点線で記した光路を進行し、対物レンズを介し１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。
【００７６】
ここで、対物レンズとは０．６ｍｍ厚基板の光記録媒体の記録／再生に対し最適化されたレンズであり、レーザチップ１から出射したレーザ光は、前記光記録媒体の情報信号面で最適に集光するものとする。９ａは素子付け用Ｌ型ブロックであり、４ｉ（図１７）、４ｊ（図１８）は、それぞれ前記凹レンズ１４、アパーチャ１５を設置する部材である。素子付け用ブロック９ａには光記録媒体からの反射光を受光する受光素子１０が設置されてなる。１６は光記録媒体からの反射光を所定の波面を生成して前記受光素子１０方向に回折する回折素子である。４１、４２はそれぞれ前記回折素子１６で回折した６５０ｎｍ、７８５ｎｍの回折光を示す。
【００７７】
本実施例に示した構成により、２つのレーザチップと光記録媒体からの反射光を受光する受光素子を同一パッケージ内に収納し、前記反射光を受光素子方向に回折する回折素子を有する半導体レーザ装置においても、前記波面変換手段、または開口制限手段を同一パッケージに内蔵することにより、１つの半導体レーザ装置で球面収差の発生を抑え、良質の記録／再生信号を得ることができ、異なる２つの波長のどちらの場合においても光記録媒体からの反射光を受光し、適切な信号検出を行う受光素子を具備した、半導体レーザ装置を得る。
【００７８】
図１９、２０は、レーザチップ２と光学素子（本実施例では無偏光ビームスプリッタ）３ａとの間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の波面を変換し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換して対物レンズによる集光状態を変更する、波面変換手段としての凹レンズ１４ａが前記光学素子３ａ、または、レーザチップ２から出射したレーザ光の開口を制限し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更する開口制限手段としてのアパーチャ１５ａ、を固定し設置した例を示すものである。
【００７９】
図１９では、凹レンズ１４ａを通過したレーザ光は波面が変換されることにより、対物レンズでの集光状態が変更され、前記１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。図２０では、該アパーチャ１５ａを通過したレーザ光は開口が制限されることにより、対物レンズでの集光状態が変更され前記、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。
【００８０】
本実施例に示した例により、１つの半導体レーザ装置で、球面収差の発生を抑え良質の記録／再生信号を得ることが出来、異なる２つの波長のどちらの場合においても、光記録媒体からの反射光を受光し、適切な信号検出を行う受光素子を具備した半導体レーザ装置を得る。かつ、波面変換手段または開口制限手段を前記光学素子に固定し設置することで、波面変換手段を設置するための部材を用いる必要がなくなり、部品点数の削減ならびに、前記部材に関わる位置調整の時間も不要となる。
【００８１】
［実施例５］
図２１は回折素子１６、受光素子５０、波長６５０ｎｍ及び、７８５ｎｍのレーザ光の回折光を、光軸方向の光記録媒体側から見た図を示している。
【００８２】
波長６５０ｎｍのレーザ光の回折光の内、ｌａは前記受光素子５０に形成された受光領域５１ａ、５１ｂの分割線５２上で集光し、ｌｅ、ｌｆは５３ａ、５３ｂ上で集光する。
【００８３】
同様に波長７８５ｎｍのレーザ光の回折光の内、２ａは前記受光素子５０に形成された受光領域５４ａ、５４ｂの分割線５５上で集光し、２ｅ、２ｆは５６ａ、５６ｂ上で集光する。フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号の検出方法は前述した実施例４の場合と同様である。
【００８４】
さらに本実施例では、高密度光記録媒体用として用いられる波長６５０ｎｍのレーザ光の回折光用の受光領域５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂの面積を、波長７８５ｎｍのレーザ光の回折光用の受光領域５４ａ、５４ｂ、５６ａ、５６ｂに比べ小さくすることで、受光領域５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂの応答速度を、受光領域５４ａ、５４ｂ、５６ａ、５６ｂの応答速度より向上している。このように、回折光の波長に応じて受光領域を分離形成し、受光領域の面積を変えることで、応答速度を向上することが出来る。
【００８５】
１６は３領域１６ａ、１６ｅ、１６ｆを有する回折素子、各々の領域における波長６５０ｎｍの回折光をｌａ、ｌｅ、ｌｆ、波長７８５ｎｍの回折光２ａ、２ｅ、２ｆとする。
【００８６】
図２２は、図２１で示した受光素子における２つの分割線の角度ｒｌ、ｒ２を、波長に応じて別々に設計したものである。
【００８７】
フォーカス誤差信号検出用の受光領域６１ａ、６１ｂ及び６４ａ、６４ｂのそれぞれの分割線６２、６５の角度ｒｌ、ｒ２を紙面ｘ方向に対しそれぞれ、０．７８°、０．８３°傾けて形成している。これによって、波長６５０ｎｍの場合は、６２５〜６６０ｎｍの範囲でフォーカスオフセット量は−０．００１〜０μｍ、波長７８５ｎｍの場合は、７８０〜７９０ｎｍの範囲で、フォーカスオフセット量は−０．０１０〜０．００７μｍとなり、波長変動によるフォーカスオフセットの発生をさらに小さくすることができる。
【００８８】
６３ａ、６３ｂ、６６ａ、６６ｂはトラッキング誤差信号検出用の受光領域である。
【００８９】
［実施例６］
本実施例は、受光するレーザ光の波長に応じ、別々の材料で受光素子を作製し搭載したものである。図２３、図２４により説明する。
【００９０】
受光素子として多く用いられているＳｉフォトダイオードは、図２４中のアに示す様な分光感度曲線を有し、一般に波長８００〜９００ｎｍの範囲でピーク感度を持つ。７８５ｎｍのレーザ光に対しては、前記の様な受光素子が多く用いられており、図２３の受光素子７０ｂは、図２４中のアに示す様な分光感度曲線を有するものを用いている。
【００９１】
ところが前記図２４中のアの場合、６５０ｎｍのレーザ光では７８５ｎｍのレーザ光に比べ受光感度が２０％以上低下するため、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号等の信号レベルが同様に低下することになる。このため本実施例では、ＧａＡｓＰなる材料を用いて、図２４中のイに示す様な分光感度曲線を有する受光素子７０ａを６５０ｎｍのレーザ光の受光素子として用いた。以上のような異なる材料の受光素子７０ａ、７０ｂを２つ搭載することで、６５０ｎｍ、７８５ｎｍのどちらの場合でも適切な信号出力を得ることができる。１６は３領域１６ａ、１６ｅ、１６ｆを有する回折素子、各々の領域における波長６５０ｎｍの回折光をｌａ、ｌｅ、ｌｆ、波長７８５ｎｍの回折光２ａ、２ｅ、２ｆとする。信号検出の方式等はこれまでの実施例の場合と同様である。
【００９２】
図２５は、同一の材料（例えばシリコーンＳｉ）を用いて、受光領域における不純物の拡散深さを違えることで、レーザ光の波長付近でピーク感度となる分光感度曲線を有する受光素子８０ａ、８０ｂを同一装置内に搭載したものである。
【００９３】
図２５において、波長６５０ｎｍ用の受光素子８０ａは不純物の拡散領域が８１ａで示されており、その拡散深さは約１μｍであり、図２４中のイに示す様な分光感度曲線を有する。波長７８５ｎｍ用の受光素子８０ｂは不純物の拡散領域が８１ｂで示されており、その拡散深さは約１．２μｍであり、図２４中のアに示す様な分光感度曲線を有する。以上のような受光素子８０ａ、８０ｂを２つ搭載することで、６５０ｎｍの場合でも適切な信号出力を得ることが出来る。信号検出の方式等はこれまでの実施例と同様である。４１、４２はそれぞれ６５０ｎｍ、７８５ｎｍの回折光を示す。
【００９４】
図２６、２７は、本実施例は、受光素子上に受光するレーザ光の波長に応じて、異なる膜厚の誘電体膜を形成したものである。６５０ｎｍ用及び、７８５ｎｍのレーザ光用の受光素子をそれぞれ８２ａ、８２ｂとする。
【００９５】
図２６では、前記受光素子８２ａ、８２ｂ上にＳｉＯ，ＳｉＯ2なる２層の誘電体膜がλ／４なる厚さに施してある。それぞれの屈折率が１．７５、１．４５であることから、前記受光素子８２ａの場合、ＳｉＯ膜８３ａは１１２．ｌｎｍ、ＳｉＯ2膜８４ａは９２．６ｎｍであり、前記受光素子８２ｂの場合、ＳｉＯ膜８３ｂは１３５．３ｎｍ、ＳｉＯ2膜８４ｂは１１２．ｌｎｍとなっている。
【００９６】
さらに、図２７では、前記受光素子８２ａ、８２ｂ上にＡｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，ＭｇＦ2なる３層の誘電体膜がそれぞれλ／４、λ／２、λ／４なる厚さに施してある例を示す。すなわち、それぞれの屈折率が１．６０、２．００、１．２８であることから、膜厚は前記受光素子８２ａの場合、それぞれＡｌ2Ｏ3膜８５ａは１０１．６ｎｍ、ＺｒＯ2膜８６ａは１６２．５ｎｍ、ＭｇＦ2膜８７ａは１２７．０ｎｍであり、前記受光素子８２ｂの場合、それぞれＡｌ2Ｏ3膿８５ｂは１２２．７ｎｍ、ＺｒＯ2膜８６ｂは１９６．３ｎｍ、ＭｇＦ2膜８７ｂは１５３．３ｎｍとなる。
【００９７】
このように、受光する波長に応じて、実際の膜厚を違えることで、波長に応じた高透過率の誘電体膜を得るとともに、受光素子表面での回折光の反射を抑制でき、それによって装置内部での迷光の発生も抑制できる。
【００９８】
以上のような高透過率の誘電体膜を施した受光素子８２ａ、８２ｂを２つ搭載することで、６５０ｎｍ、７８５ｎｍのどちらの場合でも適切な信号出力を得ることができる。４１、４２はそれぞれ６５０ｎｍ、７８５ｎｍの回折光を示す。
【００９９】
［実施例７］
一般に、ある格子定数に対して長波長の回折光は短波長の回折光に比べ回折角が大きいため、受光素子の受光面に対しビームウエスト位置が高くなる。したがって、どちらか一方の波長のビームウエスト位置に受光面を合わせると、他方の波長のレーザ光は、その受光面位置ではビームにぼけが生じフォーカスオフセットの原因となる。
【０１００】
図２１の実施例は、受光素子８８ａ、８８ｂの受光面位置を相対的に違えることで、波長の違いによるビームのぼけを防止している。具体的には、受光素子８８ａ、８８ｂの設置場所９Ｃを段構造とし、段差３０μｍを設けた。これにより、波長７８５ｎｍレーザ光用の前記受光素子８８ｂは、波長６５０ｎｍレーザ光用の前記受光素子８８ａに対し、３０μｍ程高い位置に受光面が設置される。これらの位置関係の前記受光素子８８ａ、８８ｂを同一の装置内に搭載する。これにより、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光素子８８ａ、８８ｂの受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生じず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなる。この時、波長６５０ｎｍの場合は、６２５〜６６０ｎｍの範囲でフォーカスオフセット量は−０．００１〜０μｍ、波長７８５ｎｍの場合は、７８０〜７９０ｎｍの範囲で、フォーカスオフセット量は−０．０２３〜０．００８μｍとなり、波長変動によるフォーカスオフセットの発生を極めて小さくすることができる。
【０１０１】
分割線の角度は０．７８°とした。
【０１０２】
図２９は、回折素子１６と対向する面に段差３０μｍの段構造を有する１つの受光素子８９を設けたものである。段差で分離された一方の面（回折素子１６から遠い側の面）には波長６５０ｎｍ用の受光領域８９ａが、他方の面（回折素子１６から近い側の面）には波長７８０ｎｍ用の受光領域８９ｂが形成される。これにより、波長７８５ｎｍレーザ光用の前記受光領域８９ｂは、波長６５０ｎｍレーザ光用の前記受光素子８９ａに対し、相対的に３０μｍ程高い位置に受光面が設置される。したがって、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光領域８９ａ、８９ｂの受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生ぜず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなる。
【０１０３】
図３０は、図２９で示した受光素子が有する段差で分離された受光領域の不純物の拡散深さを違えた受光素子９０の例であり、その断面図を示す。
【０１０４】
すなわち、段差で分離された一方の面（回折素子１６から遠い側の面）に形成された波長６５０ｎｍ用の受光領域には不純物の拡散領域９０ａがあり、その拡散深さは約１μｍであり、図２４中のイに示す様な分光感度曲線を有する。他方の面（回折素子１６から近い側の面）に形成された波長７８５ｎｍ用の受光領域には不純物の拡散領域９０ｂがあり、その拡散深さは約１．２μｍであり、図２４中のアに示す様な分光感度曲線を有する。このように、段差で分離されたそれぞれの面に異なる波長に応じた分光感度曲線を有する受光領域を形成することで、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光領域の受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生じず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなり、且つ両波長において共に良好な信号レベルが得られる。
【０１０５】
図３１は、図２９、図３０で示した受光素子が有する段差で分離された受光面に、膜厚の異なる誘電体膜を別々に形成し同一装置内に搭載したものである。
【０１０６】
受光素子９１には段差で分離された２つの受光領域、すなわち６５０ｎｍ用及び、７８５ｎｍのレーザ光用の受光領域９１ａ、９１ｂがある。図３１では、前記受光領域９１ａ、９１ｂ上にＡｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，ＭｇＦ2なる３層の誘電体膜がそれぞれλ／４、λ／２、λ／４なる厚さにて施してある例を示す。すなわち、それぞれの屈折率が１．６０、２．００、１．２８であることから、膜厚は前記受光領域９１ａの場合それぞれＡｌ2Ｏ3膜９２ａは１０１．６ｎｍ、ＺｒＯ2膜９３ａは１６２．５ｎｍ、ＭｇＦ2膜９４ａは１２７．０ｎｍであり、前記受光領域９１ｂの場合、それぞれＡｌ2Ｏ3膜９２ｂは１２１．８ｎｍ、ＺｒＯ2膜９３ｂは１９５．０ｎｍ、ＭｇＦ2膜９４ｂは１５２．３ｎｍとなっている。
【０１０７】
このように、受光する波長に応じて膜厚を違えることで、波長に応じた高透過率の誘電体膜を得る、とともに受光素子表面での回折光の反射を抑制でき、それによって装置内部での迷光の発生も抑制できる。以上のように波長に応じた高透過率の誘電体膜を施した受光素子９１を搭載することで、６５０ｎｍ、７８５ｎｍのどちらの場合でも信号レベル低下を防止し、適切な信号出力を得ることが出来る。ここで用いる誘電体膜はＳｉＯ，ＳｉＯ2なる２層の誘電体膜でも構わない。
【０１０８】
また、必要に応じて、図３０で示したように、受光素子が有する段差で分離された受光領域の不純物の拡散深さを違える方法も利用して構わない。このように、段差で分離されたそれぞれの面に異なる波長に応じた分光感度曲線を有する受光領域を形成し、かつ波長に応じた高透過率の誘電体膜を施したことで、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光領域９ｌａ、９ｌｂの受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生じず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなり、且つ両波長において共に良好な信号出力が得られる。
【０１０９】
図３２は、受光素子１０の設置場所９ｄを傾斜構造とし、受光素子１０の受光面がステム基準面９ｂに対し、５〜６°傾斜している。
【０１１０】
これにより、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光素子１０の受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生じず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなる。この時、波長６５０ｎｍの場合は、６２５〜６６０ｎｍの範囲でフォーカスオフセット量は−０．００１〜０μｍ、波長７８５ｎｍの場合は、７８０〜７９０ｎｍの範囲で、フォーカスオフセット量は−０．００８〜０．００８μｍとなり、波長変動によるフォーカスオフセットの発生を極めて小さくすることができる。分割線の角度は０．７８°とした。
【０１１１】
本実施例については、傾斜構造は受光素子１０を必要な傾斜を有する台座上に設置する方法、または受光素子自身に傾斜を持たせる方法等がある。また、必要に応じて受光素子１０の代わりに、実施例１６、１７で用いた受光素子５０または６０を用いて構わない。また、図２５、図２６、図２７等で示した手法等を用いて構わない。
【０１１２】
本発明の図１４ないし図３２で用いた受光素子の材料は、必要に応じて、Ｇｅ，ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＧａＡＳＰ，ＡＩＧａＡｓ，ＡＩＧａｌｎＰ等を用いても構わない。
【０１１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、１つの半導体レーザ装置のパッケージ内に異なる波長のレーザチップと波長選択性光学素子を内蔵することで、異なる波長のレーザ光を同一光軸上に精度良く出射することができる半導体レーザ装置を提供し得る。異なる波長のレーザ光を必要とする異種の光記録媒体を記録／再生する場合に、本半導体レーザ装置を用いることにより、異なる波長のレーザ光を出射する別々の半導体レーザ装置を２つ搭載する必要がなくなり、部品点数の削減、装置の小型化、それらに伴うコストダウン等の効果を得る。
【０１１４】
また、複数のレーザチップを１つのＬ型ブロックに設置することで組立ての工数及び、発光点の調整の工数を削減することが出来る。
【０１１５】
さらに、一方のレーザチップと光学素子との光路中にレーザ光の波面を変換する波面変換手段や、レーザ光の開口を制限する開口制限手段を設置することによって、例えば、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを用いた光ヘッドで、例えば１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を記録／再生する場合において、一方のレーザ光の前記対物レンズでの集光状態を変更することが可能となり、半導体レーザ装置の外部（前記対物レンズと半導体レーザ装置との間）に変換レンズ等を設ける方法や、さらには基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする機構を設けるなどの大がかりな方法を用いなくとも、球面収差の発生を抑え良質の記録／再生信号を得ることが出来る。すなわち、基板厚が異なる光記録媒体の記録／再生に関して互換性を容易に与えることが可能になる。
【０１１６】
また、レーザチップと、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、前記反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を、同一装置に具備する半導体レーザ装置において、異なる波長のどちらの場合においても、光記録媒体からの反射光を受光し適切な信号検出を行う受光素子を具備することにより、異なる波長のレーザ光を必要とする異種の光記録媒体を一つの光記録再生 装置で記録／再生する場合に、適切な信号検出を行う受光素子を具備した半導体レーザ装置を得る。
【０１１７】
またさらに、波長に応じ独立した受光素子を光軸方向に異なる高さに設置することで、２つの波長ともにそのビームウエストが受光素子の受光面に位置することになり、ビームにぼけが生じず波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなる半導体レーザ装置を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を説明する斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】本発明の実施例１の他の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例１をさらに他の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施例２の他の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例２のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例３を説明する内部光学系の拡大図である。
【図９】本発明の実施例３の半導体レーザ装置と外部の光ヘッドの光学系の概要を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例３の内部光学系の他の構成例を示す拡大図である。
【図１１】本発明の実施例３の半導体レーザ装置と外部の光ヘッドの光学系の他の概要例を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例３のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例３のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例４を説明する斜視図である。
【図１５】本発明の実施例４の内部構成例を示す拡大図である。
【図１６】本発明の実施例４における、回折素子、受光素子、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側からた図である。
【図１７】本発明の実施例４の他の内部構成例を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施例４のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施例４のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施例４のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施例５における、回折素子、受光素子、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側から見た図である。
【図２２】本発明の実施例５の他の例における、回折素子、受光素子、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側から見た図である。
【図２３】本発明の実施例６における、回折素子、受光素子、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側から見た図である。
【図２４】分光感度曲線を示す図である。
【図２５】本発明の実施例６における受光素子の構成例を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施例６における受光素子の他の構成例を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施例６における受光素子のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図２８】本発明の実施例７を説明する断面図である。
【図２９】本発明の実施例７の他の構成例を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施例７における受光素子の構成例を示す断面図である。
【図３１】本発明の実施例７における受光素子の他の構成例を示す断面図である。
【図３２】本発明の実施例７における受光素子のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図３３】従来技術を説明する斜視図である。
【図３４】他の従来技術を説明する上面図である。
【図３５】さらに他の従来技術を説明する斜視図である。
【図３６】従来技術の光学系を説明する構成図である。
【図３７】図３７の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１、２ レーザチッブ
３ 波長選択性光学素子
３ａ ビームスプリッタ
３ｂ 偏向分離素子
１４、１４ｂ 波面変換手段
１５、１５ａ 開口制限手段
４ｆ、９ａ Ｌ型ブロック
２４ 光検出器
１０、５０、６０、７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂ、８２ａ、８２ｂ、８８ａ、８８ｂ、８９、９０、９１ 受光素子
１６ 回折素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルビデオディスク等を始めとする高密度光記録再生装置に用いる光ピックアップの光源及び、信号検出用の受光素子を兼ね備えた光源として利用される半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来技術においては、光記録再生装置に用いる光ピックアップの光源等に用いられている半導体レーザ装置は、その中に１つのレーザチップを搭載しているものが多く実用化されている。ゆえに、１つの半導体レーザ装置からは単一波長のレーザ光が出射する（ここで、用いる「単一波長」とは、レーザチップを構成している結晶が有するバンドギャップで決定される波長を意味し、発振時の縦モードに関するシングルモード、及び自励発振型レーザにおけるマルチモードは、共に「単一波長」に含む。）。
【０００３】
代表的な１例を、図３３に示す。これは、従来技術の半導体レーザ装置全体構造を一部切り欠いて示した斜視図である。単一波長のレーザ光を出射するレーザチッブ１００がステム１０１上の素子付け用ブロック１０１ａに設置されている。レーザチップ１００から出射した単一波長のレーザ光はステム１０１に設けた基準面１０１ｂに対し垂直な方向に進行し、半導体レーザ装置の上部に設けた出射窓１０２から出射する。また、レーザチップ１００の後方に光出力モニタ用の受光素子１００ｃが設置されている。矢印Ｃはレーザチップ１００から出射したレーザ光が出射される様子を示す。 これらの部品が出射窓１０２を有するキャップ１０３で覆われ一つのパッケージに納まった半導体レーザ装置を構成していた。１０４は、リード端子を示す。
【０００４】
他の、従来例としては、
１．複数のレーザチップをモノリシックに集積化したマルチビーム半導体レーザが特開平３−１８７２８５号公報に開示されている。
２．３つの半導体レーザを各々の発光点位置をずらしてサブマウント上にハイブリッドに集積化した半導体レーザ装置が特開平３−１１２１８４号公報に開示されている。
３．他、複数の半導体レーザの発光点を三次元的に配置することができる受発光素子が特開平６−３５０１８７号公報に開示されている。
【０００５】
これらの内代表的な１例である特開平６−３５０１８７号公報に開示された従来例を、図３４に示す。図３４は、半導体基板１１１上に受光素子１１２ａ、１１２ｂと凹部１１３が形成され、その凹部１１３にレーザチップ１１５、１１６を設置したものである。レーザチップ１１５、１１６は互いに波長が異なるレーザであり、レーザチップ１１５、１１６から水平方向（紙面の下方から上方に向かう方向）に出射された光はそれぞれ、マイクロミラー１１４の斜面で反射されて、半導体基板１１１に対し垂直な方向（紙面裏側から表側に貫通する方向)に出射される。
【０００６】
また、１つのレーザチップと光記録媒体からの反射光を受光する受光素子を同一パッケージ内に収納し、前反射光を回折する回折素子を具備する光ピックアップ装置が特公平５−９８５１号公報に開示されている。図３５に、本光ピックアップ装置を集積化した１例である半導体レーザ装置の例を、一部切り欠いて示した斜視図に示す。
【０００７】
同図では、単一波長のレーザ光を出射するレーザチップ１２０がステム１２１上の素子付け用ブロック１２１ａに設置されている。レーザチップ１２０から出射した単一波長のレーザ光がステム１２１に設けた基準面１２１ｂに対し垂直な方向に進行し、半導体レーザ装置の上部に設けた回折素子１２５から出射する。素子付け用ブロック１２１ａには光記録媒体からの反射光を受光する受光素子１２３が設置されてある。レーザチップ１２０の後方に光出力モニタ用の受光素子１２０ｃが設置されてある。光記録媒体からの反射光は、回折素子１２５により前記受光素子１２３方向に回折する。１２６は、リード端子を示す。矢印Ｃは、レーザチップ１２０から出射したレーザ光が、半導体レーザ装置の上部に設けた回折素子１２５から出射し，さらに光記録媒体で反射され半導体レーザ装置に戻って来る様子を示し、矢印Ｄは前記回折素子１２５による回折光が、受光素子１２３で受光される様子を示す。
【０００８】
また、従来より、ＣＤ（コンパクトディスク）、ビデオディスク、光磁気ディスク等の光記録媒体はすべて厚さ１．２ｍｍの基板を用いていた。一方、近年、より高密度化を図るために、半導体レーザからのレーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズの開口数を大きくする技術が導入されている。対物レンズの大開口化により、光学的な分解能が向上し、高密度光記録に対して有効な手段となるが、集光スポットの収束性能が低下するという問題がある。
【０００９】
すなわち、前述した１．２ｍｍ厚の基板を用いる光記録媒体の場合、その面振れ及びそれを取り付けるターンテーブルの面振れにより誘発する対物レンズの傾きによって、光スポットにコマ収差が発生し、良質の記録／再生信号を得ることが出来ない。そこで対物レンズの開口数を大きくしても光スポットのコマ収差が大きくならないように、基板厚の薄い光記録媒体を用いる方法がとられている。
【００１０】
例えば高密度光記録装置として今後急速な普及が期待されるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）装置では、前述の理由から０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体を用いている。しかし、基板厚を薄くした光記録媒体の記録／再生のために最適化された対物レンズでは、従来より用いられてきた１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しては、球面収差が大きくなり記録／再生が困難となる問題点がある。
【００１１】
そのため従来の光記録媒体との互換性を保つために、異なる基板厚の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを独立して用意する。或いは、特開平７−１８２６９０号公報には、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズと半導体レーザ装置との間に前記対物レンズの集光状態を変換し、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑える変換レンズを設け、基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする例が開示されている。
【００１２】
図３６に、本開示例を示す。図中１３１は半導体レーザ装置、１３２は前記半導体レーザ装置１３１から出射したレーザ光を光記録媒体１４０の記録面上に集光するための対物レンズ、１３３は前記半導体レーザ装置１３１から出射した発散光をほぼ平行光束に変換するためのコリメートレンズ、１３４は前記光記録媒体１４０で反射したレーザ光を検出するための検出光学系、１３５は前記光記録媒体１４０からの反射光を前記検出光学系１３４に分岐するためのビームスプリッタ、１３６は前記対物レンズ１３２と前記ビームスプリッタ１３５の間に設けられ、前記対物レンズ１３２に向かう光東の集光状態を変換するための変換レンズで、凹レンズである。１３７は光検出器である。また、図３７（ａ）、（ｂ）は光記録媒体と光スポットの収束状態を示す図で、１４０ａは０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体、１４０ｂは１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を示す。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、異なる波長のレーザ光を光源として記録／再生を行うことを必要とする異種の光記録媒体を一つの光記録再生装置で記録／再生する場合は、異なる波長のレーザ光を出射する別々の半導体レーザ装置を光ピックアップに搭載して光記録再生装置に組み込み、光記録媒体が必要とする波長に応じて、半導体レーザ装置の駆動を切り替える必要があった。すなわち、異なる波長の半導体レーザ装置を複数個搭載していた。
【００１４】
具体例をあげるならば、前述のＤＶＤ用光記録媒体とＣＤ−Ｒ用光記録媒体を記録／再生する場合は、光記録媒体の材料の違いにより用いる波長が異なる。ＤＶＤ用光記録媒体は波長６２５〜６６０ｎｍ（中心波長６５０ｎｍまたは、６３５ｎｍ）、ＣＤ−Ｒ用光記録媒体は波長７８０〜７９０ｎｍ（中心波長は材料により細かくは微妙に異なるが、ほぼ７８５ｎｍ付近である。）なる波長の半導体レーザを必要とした。このように、従来技術の半導体レーザ装置を用いた場合、少なくとも異なる波長の半導体レーザ装置それぞれを独立に搭載することになるため、部品点数が増加し、装置が大型化し、価格に影響を与えるという問題点があった。
【００１５】
また、特開平３−１８７２８５号公報及び、特開平３−１１２１８４号公報に開示された従来例は、独立したレーザチップを横方向に配置している例であるが、レーザチップのストライプと平行な方向におよそレーザチップの横幅分の距離すなわち、少なくとも２００μｍ程度発光点の間隔が開くことになる。特開平６−３５０１８７号公報に開示された従来例においても同様の問題が生じる。このように、発光点の間隔が開くとレンズの収差等の問題が発生し、特に高密度光記録システム等では使用困難が顕著になる。
【００１６】
また、特公平５−９８５１号公報に開示された従来例では、１つのレーザチップと前記レーザチップの波長にあわせて設計された受光素子が同一パッケージに収納されてなる光ピックアップ装置を集積化した半導体レーザ装置であり、異なる波長のレーザ光を光源として記録／再生を行うことを必要とする異種の光記録媒体を、一つの光記録再生装置で記録／再生する場合は、異なる波長のレーザチップ及び、それらに応じ最適化した受光素子をそれぞれ１個ずつ搭載した別々の光ピックアップ装置を集積化した半導体レーザ装置を独立して搭載する必要があった。
【００１７】
また、特開平７−１８２６９０号公報に開示された従来例では、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズと半導体レーザ装置との間に前記対物レンズの集光状態を変換し、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑える変換レンズを設ける点、及び基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする機構部分の必要性から、部品点数の増大、装置の大型化、コストアップなどの問題点があった。
【００１８】
以上をまとめると、従来技術では異なる波長のレーザ光を光源として記録／再生を行うことを必要とする異種の光記録媒体を、一つの光記録再生装置で記録／再生する場合には、異なる波長のレーザチップまたは、異なる波長のレーザチップとそれらに応じて最適化した受光素子をそれぞれ１個ずつ搭載した、別々に集積化した半導体レーザ装置を独立に搭載することになるので、部品点数の増加、装置の大型化、コストアップなどの第一の問題点があった。
【００１９】
また、複数のレーザチップを集積化した半導体レーザ装置では、発光点の間隔が開くことによりレンズの収差等の問題が発生するという、第二の問題点があった。
【００２０】
さらに、基板厚の異なる光記録媒体に対し記録／再生を行う場合、球面収差の発生を抑えるための変換レンズを設ける点、及び基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする機構部分の必要性から、部品点数の増加、装置の大型化、コストアップなどの第三の問題点があった。
【００２１】
【問題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザ装置は、異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザチップと、前記レーザ光の透過および反射により、透過レーザ光と反射レーザ光を同一光軸上に出射させる光軸調整用の光学素子と、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子とを一つのレーザパッケージ内に有し、かつ、該レーザパッケージに前記光記録媒体からの反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を備え、前記受光素子は異なる波長に応じそれぞれ反射光を受光する受光部を備えてなることを特徴とする半導体レーザ装置であって、前記受光素子は、波長に応じ最適化されたそれぞれ独立の受光部を有し、前記受光部は、受光領域の面積が、前記反射光の波長に応じて異なるとともに、受光領域における不純物の拡散深さが前記反射光の波長に応じて異なることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２２】
本発明に係る半導体レーザ装置は、それぞれ受光部が、その受光面が光軸方向に異なる高さに設定されてなることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２３】
本発明に係る半導体レーザ装置は、異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザチップと、前記レーザ光の透過および反射により、透過レーザ光と反射レーザ光を同一光軸上に出射させる光軸調整用の光学素子と、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子とを一つのレーザパッケージ内に有し、かつ、該レーザパッケージに前記光記録媒体からの反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を備え、前記受光素子は異なる波長に応じそれぞれ反射光を受光する受光部を備えてなることを特徴とする半導体レーザ装置であって、前記受光素子上には、前記波長に応じて異なる膜厚の誘電体膜が形成されており、それぞれ受光部はその受光面が光軸方向に異なる高さに設定されてなるとともに、受光領域における不純物の拡散深さが前記反射光の波長に応じて異なることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２４】
本発明に係る半導体レーザ装置は、前記受光素子は、波長に応じ最適化されたそれぞれ独立の受光部を有することを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２５】
本発明に係る半導体レーザ装置は、前記受光素子の受光面がステム基準面に対して傾斜して設けられていることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２６】
本発明に係る半導体レーザ装置は、前記光軸調整用の光学素子は、波長選択性光学素子、無偏光ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタの何れかからなることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２７】
本発明に係る半導体レーザ装置は、前記複数のレーザチップおよび前記光軸調整用の光学素子をＬ型ブロックを介して設置してなることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２８】
本発明に係る半導体レーザ装置は、複数のレーザチップの一方と前記光軸調整用の光学素子との光路中に、レーザ光の波面を変換する波面変換手段を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００２９】
本発明に係る半導体レーザ装置は、複数のレーザチップの一方と前記光軸調整用の光学素子との光路中に、レーザ光の開口を制限する開口制限手段を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００３０】
【発明の実施の態様】
本発明は１つの半導体レーザ装置のパッケージ内に互いに異なる波長のレーザチップを２つ内蔵することで、１つの半導体レーザ装置から、記録／再生する光記録媒体の必要とする波長のレーザ光が出射するものである。ただし、波長選択性光学素子、ビームスプリッタ、偏光分離等の光学素子を用いたレーザ光の透過と反射により、透過光と反射光が同一光軸上を通過するべく半導体レーザ装置から出射する位置関係に設置してなるものである。以上により、前述した第一、第二の問題点を同時に解決するものである。
【００３１】
さらに、パッケージ内の前記レーザチップの内、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体の記録／再生に利用するレーザチップと前記光学素子との間に、レーザ光の波面を変換する波面変換手段、または開口を制限する開口制限手段を設置することで、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更することにより、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、良質の記録／再生信号を得るものである。
【００３２】
一方、レーザチップと、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、前記反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を同一装置に具備する半導体レーザ装置においては、前述した手段すなわち２つのレーザチップ及び光学素子を具備し、２つの波長のレーザ光が同一進行方向且つ、同一光軸上を通過する手段、及び、波面変換手段、または開口制限手段の他に、２つの波長のレーザ光を受光するために、前記受光素子の受光領域を回折方向に長くすることや、異なる波長に応じ受光位置や受光高さを変える、前記受光素子を傾斜して設置するあるいは異なる波長に応じた分光感度曲線を有する受光素子を与える等の手段を用いて異なる波長のどちらの場合においても、光記録媒体からの反射光を受光し、適切な信号検出を行う受光素子を具備した半導体レーザ装置を得る。
【００３３】
本発明では前述した構成によって、２つのレーザチップから出射するレーザ光を光学レンズ等を介してモニタしながら、位置決めすることにより同一光軸上を出射させることができ、光記録媒体の必要とする波長に応じて、駆動するレーザチップを切り替えることで、１つの半導体レーザ装置から２種類の波長のレーザ光が必要に応じて出射する。
【００３４】
また、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを用いた光へツドで１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を記録／再生する場合において、半導体レーザ装置に内蔵した波面変換手段または、開口制限手段により、一方のレーザ光の前記対物レンズでの集光状態を変更させ、半導体レーザ装置の外部（前記対物レンズと半導体レーザ装置との間）に変換レンズ等を設ける方法や、さらには基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする機構を設けるなどの大がかりな方法を用いなくとも、球面収差の発生を抑え良質の記録／再生信号を得ることができる。
【００３５】
さらには、レーザチップと光記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、前記反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を同一装置に具備する半導体レーザ装置においては、前述した手段すなわち２つのレーザチップ及び光学素子を具備しながら、尚、２つの波長のレーザ光を受光するために前記受光素子の受光領域を回折方向に長くすることや、異なる波長で受光位置や受光高さを変える、あるいは異なる波長に応じた分光感度曲線を有する受光素子を与える等の方法で、異なる波長のどちらの場合においても、光記録媒体からの反射光を受光し、適切な信号検出を行う受光素子を具備した半導体レーザ装置を得る。
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施例をさらに詳細に説明する。
【００３７】
［実施例１］
図１は、半導体レーザ装置の全体構造を一部切り欠いて示した斜視図であり、図２は半導体レーザ装置の断面図である。
【００３８】
異なる波長のレーザ光すなわち、波長６５０ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ１、波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ２、及びレーザチップ１の波長を透過し、レーザチップ２の波長を反射する波長選択性光学素子３がそれぞれサブマウント部材４ａ、４ｂ、４ｃ上に取り付けられ、ステム５上に図２に示す位置関係に設置されている。この位置関係は、レーザチップ１の出射端面ｌａがステム５に設けた基準面５ｂに平行で、レーザチップ２の出射端面２ａが前記基準面５ｂに垂直で、波長選択性光学素子３が前記基準面５ｂに対して４５゜となっている。
【００３９】
このとき、サブマウント４ｂと共に先に位置決めされたレーザチップ２から出射し、前記波長選択性光学素子３により反射したレーザ光を光学レンズ等を介して平行光とし、前記平行光をモニタしながら、前記レーザチップ１を含むサブマウント４ａをもう一方のレーザチップ１を発光しつつ動かしながら前記光学レンズ等を介して平行光にすることで、すでにモニタしている先に位置決めされたレーザチップ２の平行光と位置合わせを行う。これによって、レーザチップ１、２の光学上の発光点のずれを無くすことができる。このようにして、２つのレーザチップから出射するレーザ光を、同一光軸上を通過させることができ、半導体レーザ装置の上部に設けた出射窓８ａから、共に基準面５ｂに対し垂直な方向に出射する。図１、図２上ではレーザチップ１から出射した波長６５０ｎｍのレーザ光を実線で示し、レーザチップ２から出射した波長７８５ｎｍのレーザ光を点線で示している。波長選択性光学素子３での透過及び反射の後は、両者は同一光軸上をとおるので、実線のみで示している。
【００４０】
尚、レーザチッブ１、２の後方には光出力モニタ用の受光素子６ａ及び６ｂが設置されている。これらの部品が出射窓８ａを有するキャップ８で覆われ一つのパッケージに納まった半導体レーザ装置を構成している。１０は、リード端子を示す。
【００４１】
図３は、図１、２における光軸調整用の波長選択性光学素子３に変えて無偏光ビームスプリッタ３ａを用いたものである。
【００４２】
異なる波長のレーザ光すなわち、波長６５０ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ１、波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ２、無偏光ビームスプリッタ３ａがそれぞれサブマウント部材４ａ、４ｂ、４ｄ上に取り付けられステム５上に図３に示す位置関係に設置されている。この位置関係は、レーザチップ１の出射端面ｌａがステム５に設けた基準面５ｂに平行で、レーザチップ２の出射端面２ａが前記基準面５ｂに垂直、無偏向ビームスプリッタ３ａの反射面が前記基準面５ｂに対し４５゜の傾きを有する構造となっている。
【００４３】
図４は、光軸調整用の光学素子として偏光ビームスプリッタ３ｂを用いたものである。
【００４４】
異なる波長のレーザ光すなわち、波長６５０ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ１、波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ２、偏向ビームスプリッタ３ｂがそれぞれサブマウント部材４ａ、４ｅ、４ｄ上に取り付けられステム５上に図４に示す位置関係に設置されている。この位置関係は、レーザチップ１の出射端面ｌａがステム５に設けた基準面５ｂに平行で、レーザチップ２の出射端面２ａが前記基準面５ｂに垂直で、偏向ビームスプリッタ３ｂの張合せ面が前記基準面５ｂに対し４５°となっている。なお、レーザチップ１、２の電界ベクトルの方向は図４の横に記す方向となっている。
【００４５】
図３及び図４においても、図１、２の場合と同様に、サブマウント４ｅと共に先に位置決めされたレーザチップ２から出射し、偏向ビームスプリッタ３ａにより反射したレーザ光を光学レンズ等を介して平行光とし、前記平行光をモニタしながら、前記レーザチップ１を含むサブマウント４ａをもう一方のレーザチップ１を発光しつつ動かしながら前記光学レンズ等を介して平行光とすることで、すでにモニタしている先に位置決めされたレーザチップ２の平行光と位置あわせを行う。これによってレーザチップ１、２の光学上の発光点のずれを無くすことができる。このようにし、２つのレーザチップから出射するレーザ光を同一光軸上を通過させることができ、半導体レーザ装置の上部に設けた出射窓８ａから、共に基準面５ｂに対し垂直な方向に出射する。
【００４６】
［実施例２］
図５、６、７は、複数のレーザチップおよび前記光軸調整用の光学素子をＬ型ブロックを介して設置した実施例を示す断面図である。
【００４７】
図５において、前記レーザチップ１、レーザチップ２、及び光軸調整用の光学素子（図５の実施例では波長選択性光学素子）３を取り付けたサブマウント４ｃ’がＬ型ブロック４ｆ上に取り付けられ、ステム５上に図２に示す位置関係に設置されている。この位置関係は、実施例１に示す位置関係と同様である。
【００４８】
ところで、半導体レーザの活性層と垂直な方向のずれはレーザチップの基板（主にＧａＡｓ等で構成される）厚のばらつきによるので、その値は、±１０μｍ程度である。このように、光学的な収差の無視できる範囲において、２つのレーザチップから出射するレーザ光を、同一光軸上を通過する様にし、半導体レーザ装置の上部に設けた出射窓８ａから出射する。本実施例によれば、レーザチップ１、２を１つのＬ型ブロックに取り付けることによって、前記の組み立ての工数及び、発光点の調整の工数を効果的に削減できる。
【００４９】
図６は、前記Ｌ型ブロック４ｆ上に、光軸調整用の光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３を位置決めし取り付けるための切欠き部４ｇを設けたものである。この切欠き部４ｇに光学素子３をはめ込むことにより、光学素子を精度良く取り付けることが容易になり、組み立て、調整の工数を削減し、コストダウンすることができる。
【００５０】
図７は、前記Ｌ型ブロック４ｆ上に、光軸調整用の光学素子（本実施例では、無偏向ビームスプリッタ）３ａを位置決めして取り付けるための台座部４ｈを設けてある。この台座部４ｈに光学素子３ａを取り付けることにより、光学素子を精度良く取り付けることが容易になり、組み立て、調整の工数を削減し、コストダウンすることができる。
【００５１】
前述までの実施例での半導体レーザ装置は、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを用いた光ヘッドでの光源として利用され、前記光ヘッドで１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を記録／再生する場合においては、球面収差の発生を抑えるため、半導体レーザ装置の外部（前記対物レンズと半導体レーザ装置との間）に変換レンズ等の球面収差補償手段を設ける方法を用いる光ヘッドで利用される。
【００５２】
［実施例３］
次の実施例は、上記の、変換レンズ等の球面収差補償手段をレーザパッケージ内に設けた例を示すものである。
【００５３】
図８は、本実施例の半導体レーザ装置内部の光学系を拡大して示した図であり、図９は本半導体レーザ装置と外部の光ヘッドの光学系の概要を示した図である。
【００５４】
レーザチップ１は、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体１１（例えばＤＶＤ用光記録媒体）に対し利用し、レーザチップ２は、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体１２（例えばＣＤ−Ｒ用光記録媒体）に対して利用する。対物レンズ２１は前記光記録媒体１１の記録／再生に対し最適化されたレンズであり、前記光記録媒体１１の情報信号面１１ａで最適に集光する。また、前記レーザチップ２と光軸調整用の光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３との間には、レーザチップ２から出射したレーザ光の波面を変換し、対物レンズ２１に向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズ２１による集光状態を変更する波面変換手段としての、凹レンズ１４が設置してある。該凹レンズ１４を通過したレーザ光は波面が変換されるため、点線で記した光路を進行し、前記対物レンズ２１を介し１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体１２に対しても球面収差の発生を抑えて、情報信号面１２ａに最適に集光する。
【００５５】
なお、４ｆはＬ型ブロックであり、４ｉは波面変換手段としての、前記凹レンズ１４を設置する部材である。２２は前記光記録媒体１１または１２で反射したレーザ光を検出するための検出光学系、２３は前記光記録媒体１１または１２で反射したレーザ光を前記検出光学系に分岐するためのビームスプリッタ、２４は光検出器である。
【００５６】
図１０は、他の例を示す、半導体レーザ装置内部の光学系拡大図、図１１は半導体レーザ装置と外部の光ヘッドの光学系の概要図である。
【００５７】
図８、９の実施例と異なる点は、レーザ光の波面変換手段を用いる代りにレーザ光の開口制限手段を用いた点である。対物レンズ２１は前記光記録媒体１１の記録／再生に対し最適化されたレンズであり、前記光記録媒体１１の情報信号面１ｌａで最適に集光する。また、前記のレーザチップ２と光軸調整用の光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３との間には、レーザチップ２から出射したレーザ光の開口を制限し、対物レンズ２１に向かうレーザ光の収束状態を制限し、対物レンズ２１による集光状態を変更する開口制限手段としての、アパーチャ１５が設置してある。前記アパーチャ１５を通過したレーザ光は開口が制限されることにより、点線で記した光路を進行し、前記対物レンズ２１を介し１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体１２に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面１２ａで最適に集光する。開口径は約φ０．４ｍｍとしている。本開口によるビームの広がりは、約０．４５度となり、光学的に無視出来る。４ｆはＬ型ブロックであり、４ｉは開口制限手段としての、前記アパーチャ１５を設置する部材である。
【００５８】
図１２はさらに他の例を示すものであり、レーザチップ２と光軸調整用の光学素子（本実施例では無偏向ビームスプリッタ）３ａとの間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の波面を変換し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更する波面変換手段としての、凹レンズ１４ａを、前記光学素子３ａに固定し設置している。前記凹レンズ１４ａが固定された前記光学素子３ａは、Ｌ型ブロック４ｆに設置した台座４ｈに設置されている。
【００５９】
前記凹レンズ１４ａを通過したレーザ光は波面が変換されることにより、対物レンズでの集光状態が変更され前記、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。このように、波面変換手段を前記光学素子に固定し設置することで、波面変換手段を設置するための部材を用いる必要がなくなり、部品点数の削減ならびに、前記部材に関わる位置調整の時間も不要となる。
【００６０】
図１３は、アパーチャ１５ａを用いた場合であり、レーザチップ２と光学素子（本実施例では無偏向ビームスプリッタ）３ａとの間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の開口を制限し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更する開口制限手段としての、アパーチャ１５ａを、前記光学素子３ａに固定し設置している。前記アパーチャ１５ａが固定された前記光学素子３ａは、Ｌ型ブロック４ｆに設置した台座４ｈに設置されている。
【００６１】
前記アパーチャ１５ａを通過したレーザ光は開口が制限されることにより、対物レンズでの集光状態が変更され、前記１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。ここで、開口径は約φ０．６ｍｍとしている。また、図１２の例と同様に、開口制限手段を前記光学素子に固定し設置することで、開口制限手段を設置するための部材を用いる必要がなくなり、部品点数の削減ならびに、前記部材に関わる位置調整の時間も不要となる。
【００６２】
［実施例４］
図１４は、半導体レーザ装置のパッケージに光記録媒体からの反射光を回折する回折素子、及び該回折素子で回折された反射光を受光する受光素子とを備えた本半導体レーザ装置全体構造を一部切り欠いて示した斜視図である。
【００６３】
波長６５０ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ１、波長７８５ｎｍのレーザ光を出射するレーザチップ２、及びレーザチップ１の波長を透過し、レーザチップ２の波長を反射する波長選択性光学素子３がステム９上の素子付け用ブロック９ａに設置されている。この位置関係は、レーザチップ１の出射端面ｌａがステム９に設けた基準面９ｂに平行で、レーザチップ２の出射端面２ａが前記基準面９ｂに垂直で、波長選択性光学素子３が前記基準面９ｂに対し４５゜となっている。
【００６４】
また、素子付け用Ｌ型ブロック９ａには光記録媒体からの反射光を受光する受光素子１０が設置され、レーザチップ１、２の後方に光出力モニタ用の受光素子６ａ及び６ｂが設置されている。これらの部品がキャップ１７で覆われてなり、キャップ１７には光記録媒体からの反射光を、所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子１６が設置されている。
【００６５】
１３はリード端子を示す。矢印Ａは、２つのレーザチップ１、及び２から出射したレーザ光が、請求項１の実施例に記載した原理で同一進行方向、すなわち、共に基準面９ｂに対し垂直な方法に進行し、半導体レーザ装置の上部に設けた回折素子１６から出射し、さらに光記録媒体で反射され半導体レーザ装置に戻つて来る様子を示す。矢印Ｂは前記回折素子１６による回折光が、受光素子１０に入射する様子を示す。
【００６６】
本実施例においても、２つのレーザチップから出射するレーザ光は、先に位置決めされたレーザチップ１から出射したレーザ光を光学レンズ等を介して平行光とし、前記平行光をモニタしながら、もう一方のレーザチップ２を発光しながら前記光学レンズ等を介して平行光とし、すでにモニタしている先に位置決めされたレーザチップ１の平行光と位置あわせを行うことで、レーザチップ１、２の発光点の活性層と平行な方向のずれを無くすることができる。また、活性層と垂直な方向の発光点のずれはレーザチップの基板（主にＧａＡｓ等で構成される）厚のぱらつきによるので、その値は、±１０μｍ程度である。このように、光学的な収差の無視できる範囲において、２つのレーザチップから出射するレーザ光の光軸を、同一光軸上に合わせることができる。
【００６７】
図１５に図１４の内部構成の拡大図を示し、図１６に前記回折素子１６、受光素子１０、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側から見た図を示す（以下の図では、特に指定しない限り、波長６５０ｎｍのレーザ光を実線、波長７８５ｎｍのレーザ光を点線で表す。また特に指定しない限り、回折光は一次回折光を意味する。）。
【００６８】
レーザチップ１から出射した波長６５０ｎｍのレーザ光及び、レーザチップ２から出射した波長７８５ｎｍのレーザ光はそれぞれ、波長選択性光学素子３を透過及び反射し、同一光軸上を進行し回折素子１６を通過して、光記録媒体で反射され、回折素子１６で所定の波面を生成して回折し、前記受光素子１０で受光される。回折素子１６は３分割され１６ａ、１６ｅ、１６ｆの３領域から成り、各々の領域において波長６５０ｎｍでの３つの回折光ｌａ、ｌｅ、ｌｆ、波長７８５ｎｍでの３つの回折光２ａ、２ｅ、２ｆが発生する。
【００６９】
回折光ｌａ、２ａはフォーカスエラー信号検出用の回折光であり、その回折光とほぼ同じ方向の分割線により２分割された前記受光素子１０の受光領域３１ａ、３１ｂの分割線３２上に集光し、受光領域３１ａ、３１ｂの出力差によってフォーカス誤差信号を得る。回折光ｌｅ、２ｅ及び、ｌｆ、２ｆはトラッキング誤差信号検出用の回折光であり、それぞれ、前記受光素子１０に形成された受光領域３３及び、３４で検出される。
【００７０】
一般にレーザ光がある特定の格子定数の回折格子によって回折される場合、その回折角は波長が長いほど大きくなる。したがって、本実施例の場合、波長６５０ｎｍのレーザ光の回折光ｌａ、ｌｅ、ｌｆは、受光領域３１ａ、３１ｂ、３３、３４の中で光軸に近い側、すなわち紙面左側に集光する。一方、波長７８５ｎｍのレーザ光の回折光２ａ、２ｅ、２ｆは、受光領域３１ａ、３１ｂ、３３、３４の中で光軸に遠い側、すなわち紙面右側に集光する。また、波長の温度変化により回折角が変化する。本実施例では、波長６５０ｎｍのレーザ光が、温度変化等で６２５〜６６０ｎｍの範囲で変化する場合、回折光ｌａ、ｌｅ、１ｆの回折角は１７．３〜１８．２゜の範囲で変化する。一方、波長７８５ｎｍのレーザ光が、温度変化等で７７０〜７９０ｎｍの範囲で変化する場合、回折光２ａ、２ｅ、２ｆの回折角は２０．６〜２１．９゜の範囲で変化する。前述の、異なる波長であることによる回折角の違い及び、温度変化などに伴う回折角変動によるスポット位置変動、及び部品公差、組み立て公差等による、フォーカスオフセットを考慮すると、前述の受光素子１０に形成された受光領域３１ａ、３１ｂ、３３、３４の回折方向の長さＬは４８０μｍとなった。
【００７１】
また本実施例は、６２５〜６６０ｎｍ及び、７８０〜７９０ｎｍの広範囲で変化する２つの波長に対し、１本の前記分割線５０上でフォーカスエラー信号検出を行うが、前記分割線３２の角度を、紙面ｘ方向に対し０．７４゜傾けることで、６２５〜６６０ｎｍ及び、７７０〜７９０ｎｍの範囲で変化する２つの波長に対し、フォーカスオフセットを極めて少なくすることができる。波長６５０ｎｍに対して、フォーカスオフセット量が０μｍとなる特性を有する回折格子を設計すると、６２５ｎｍで０．０１７μｍ、７９０ｎｍで−０．０７７μｍとなり、６２５ｎｍ〜７９０ｎｍの範囲では、０．０１７μｍ〜−０．０７７μｍの範囲の値をとる。このように極めて小さいフォーカスオフセット量となる結果を得た。
【００７２】
本実施例における半導体レーザ装置は、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを用いた光ヘッドでの光源として利用され、前記光ヘッドで１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を記録／再生する場合においては、球面収差の発生を抑えるため、半導体レーザ装置の外部（前記対物レンズと半導体レーザ装置との間）に変換レンズ等の球面収差補償手段を設ける方法を用いる光ヘッドで利用される。
【００７３】
図１７、１８は、上記実施例に波面変換素子としての凹レンズ１４、または開口制限手段としてのアパーチャ１５（実施例３）を追加したものである。
【００７４】
図１７は、半導体レーザ装置の前記レーザチップ２と光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３との間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の波面を変換し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更する波面変換手段としての、凹レンズ１４が設置してある。該凹レンズ１４を通過したレーザ光は波面が変換されることにより、点線で記した光路を進行し、対物レンズを介し１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。
【００７５】
図１８は、半導体レーザ装置の前記レーザチップ２と光学素子（本実施例では波長選択性光学素子）３との間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の開口を制限し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を制限し、対物レンズによる集光状態を変更する開口制限手段としての、アパーチャ１５を設置した。前記アパーチャ１５を通過したレーザ光は開口が制限されることにより、点線で記した光路を進行し、対物レンズを介し１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。
【００７６】
ここで、対物レンズとは０．６ｍｍ厚基板の光記録媒体の記録／再生に対し最適化されたレンズであり、レーザチップ１から出射したレーザ光は、前記光記録媒体の情報信号面で最適に集光するものとする。９ａは素子付け用Ｌ型ブロックであり、４ｉ（図１７）、４ｊ（図１８）は、それぞれ前記凹レンズ１４、アパーチャ１５を設置する部材である。素子付け用ブロック９ａには光記録媒体からの反射光を受光する受光素子１０が設置されてなる。１６は光記録媒体からの反射光を所定の波面を生成して前記受光素子１０方向に回折する回折素子である。４１、４２はそれぞれ前記回折素子１６で回折した６５０ｎｍ、７８５ｎｍの回折光を示す。
【００７７】
本実施例に示した構成により、２つのレーザチップと光記録媒体からの反射光を受光する受光素子を同一パッケージ内に収納し、前記反射光を受光素子方向に回折する回折素子を有する半導体レーザ装置においても、前記波面変換手段、または開口制限手段を同一パッケージに内蔵することにより、１つの半導体レーザ装置で球面収差の発生を抑え、良質の記録／再生信号を得ることができ、異なる２つの波長のどちらの場合においても光記録媒体からの反射光を受光し、適切な信号検出を行う受光素子を具備した、半導体レーザ装置を得る。
【００７８】
図１９、２０は、レーザチップ２と光学素子（本実施例では無偏光ビームスプリッタ）３ａとの間に、レーザチップ２から出射したレーザ光の波面を変換し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換して対物レンズによる集光状態を変更する、波面変換手段としての凹レンズ１４ａが前記光学素子３ａ、または、レーザチップ２から出射したレーザ光の開口を制限し、対物レンズに向かうレーザ光の収束状態を変換し、対物レンズによる集光状態を変更する開口制限手段としてのアパーチャ１５ａ、を固定し設置した例を示すものである。
【００７９】
図１９では、凹レンズ１４ａを通過したレーザ光は波面が変換されることにより、対物レンズでの集光状態が変更され、前記１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。図２０では、該アパーチャ１５ａを通過したレーザ光は開口が制限されることにより、対物レンズでの集光状態が変更され前記、１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対しても球面収差の発生を抑え、その情報信号面で最適に集光する。
【００８０】
本実施例に示した例により、１つの半導体レーザ装置で、球面収差の発生を抑え良質の記録／再生信号を得ることが出来、異なる２つの波長のどちらの場合においても、光記録媒体からの反射光を受光し、適切な信号検出を行う受光素子を具備した半導体レーザ装置を得る。かつ、波面変換手段または開口制限手段を前記光学素子に固定し設置することで、波面変換手段を設置するための部材を用いる必要がなくなり、部品点数の削減ならびに、前記部材に関わる位置調整の時間も不要となる。
【００８１】
［実施例５］
図２１は回折素子１６、受光素子５０、波長６５０ｎｍ及び、７８５ｎｍのレーザ光の回折光を、光軸方向の光記録媒体側から見た図を示している。
【００８２】
波長６５０ｎｍのレーザ光の回折光の内、ｌａは前記受光素子５０に形成された受光領域５１ａ、５１ｂの分割線５２上で集光し、ｌｅ、ｌｆは５３ａ、５３ｂ上で集光する。
【００８３】
同様に波長７８５ｎｍのレーザ光の回折光の内、２ａは前記受光素子５０に形成された受光領域５４ａ、５４ｂの分割線５５上で集光し、２ｅ、２ｆは５６ａ、５６ｂ上で集光する。フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号の検出方法は前述した実施例４の場合と同様である。
【００８４】
さらに本実施例では、高密度光記録媒体用として用いられる波長６５０ｎｍのレーザ光の回折光用の受光領域５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂの面積を、波長７８５ｎｍのレーザ光の回折光用の受光領域５４ａ、５４ｂ、５６ａ、５６ｂに比べ小さくすることで、受光領域５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂの応答速度を、受光領域５４ａ、５４ｂ、５６ａ、５６ｂの応答速度より向上している。このように、回折光の波長に応じて受光領域を分離形成し、受光領域の面積を変えることで、応答速度を向上することが出来る。
【００８５】
１６は３領域１６ａ、１６ｅ、１６ｆを有する回折素子、各々の領域における波長６５０ｎｍの回折光をｌａ、ｌｅ、ｌｆ、波長７８５ｎｍの回折光２ａ、２ｅ、２ｆとする。
【００８６】
図２２は、図２１で示した受光素子における２つの分割線の角度ｒｌ、ｒ２を、波長に応じて別々に設計したものである。
【００８７】
フォーカス誤差信号検出用の受光領域６１ａ、６１ｂ及び６４ａ、６４ｂのそれぞれの分割線６２、６５の角度ｒｌ、ｒ２を紙面ｘ方向に対しそれぞれ、０．７８°、０．８３°傾けて形成している。これによって、波長６５０ｎｍの場合は、６２５〜６６０ｎｍの範囲でフォーカスオフセット量は−０．００１〜０μｍ、波長７８５ｎｍの場合は、７８０〜７９０ｎｍの範囲で、フォーカスオフセット量は−０．０１０〜０．００７μｍとなり、波長変動によるフォーカスオフセットの発生をさらに小さくすることができる。
【００８８】
６３ａ、６３ｂ、６６ａ、６６ｂはトラッキング誤差信号検出用の受光領域である。
【００８９】
［実施例６］
本実施例は、受光するレーザ光の波長に応じ、別々の材料で受光素子を作製し搭載したものである。図２３、図２４により説明する。
【００９０】
受光素子として多く用いられているＳｉフォトダイオードは、図２４中のアに示す様な分光感度曲線を有し、一般に波長８００〜９００ｎｍの範囲でピーク感度を持つ。７８５ｎｍのレーザ光に対しては、前記の様な受光素子が多く用いられており、図２３の受光素子７０ｂは、図２４中のアに示す様な分光感度曲線を有するものを用いている。
【００９１】
ところが前記図２４中のアの場合、６５０ｎｍのレーザ光では７８５ｎｍのレーザ光に比べ受光感度が２０％以上低下するため、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号等の信号レベルが同様に低下することになる。このため本実施例では、ＧａＡｓＰなる材料を用いて、図２４中のイに示す様な分光感度曲線を有する受光素子７０ａを６５０ｎｍのレーザ光の受光素子として用いた。以上のような異なる材料の受光素子７０ａ、７０ｂを２つ搭載することで、６５０ｎｍ、７８５ｎｍのどちらの場合でも適切な信号出力を得ることができる。１６は３領域１６ａ、１６ｅ、１６ｆを有する回折素子、各々の領域における波長６５０ｎｍの回折光をｌａ、ｌｅ、ｌｆ、波長７８５ｎｍの回折光２ａ、２ｅ、２ｆとする。信号検出の方式等はこれまでの実施例の場合と同様である。
【００９２】
図２５は、同一の材料（例えばシリコーンＳｉ）を用いて、受光領域における不純物の拡散深さを違えることで、レーザ光の波長付近でピーク感度となる分光感度曲線を有する受光素子８０ａ、８０ｂを同一装置内に搭載したものである。
【００９３】
図２５において、波長６５０ｎｍ用の受光素子８０ａは不純物の拡散領域が８１ａで示されており、その拡散深さは約１μｍであり、図２４中のイに示す様な分光感度曲線を有する。波長７８５ｎｍ用の受光素子８０ｂは不純物の拡散領域が８１ｂで示されており、その拡散深さは約１．２μｍであり、図２４中のアに示す様な分光感度曲線を有する。以上のような受光素子８０ａ、８０ｂを２つ搭載することで、６５０ｎｍの場合でも適切な信号出力を得ることが出来る。信号検出の方式等はこれまでの実施例と同様である。４１、４２はそれぞれ６５０ｎｍ、７８５ｎｍの回折光を示す。
【００９４】
図２６、２７は、本実施例は、受光素子上に受光するレーザ光の波長に応じて、異なる膜厚の誘電体膜を形成したものである。６５０ｎｍ用及び、７８５ｎｍのレーザ光用の受光素子をそれぞれ８２ａ、８２ｂとする。
【００９５】
図２６では、前記受光素子８２ａ、８２ｂ上にＳｉＯ，ＳｉＯ2なる２層の誘電体膜がλ／４なる厚さに施してある。それぞれの屈折率が１．７５、１．４５であることから、前記受光素子８２ａの場合、ＳｉＯ膜８３ａは１１２．ｌｎｍ、ＳｉＯ2膜８４ａは９２．６ｎｍであり、前記受光素子８２ｂの場合、ＳｉＯ膜８３ｂは１３５．３ｎｍ、ＳｉＯ2膜８４ｂは１１２．ｌｎｍとなっている。
【００９６】
さらに、図２７では、前記受光素子８２ａ、８２ｂ上にＡｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，ＭｇＦ2なる３層の誘電体膜がそれぞれλ／４、λ／２、λ／４なる厚さに施してある例を示す。すなわち、それぞれの屈折率が１．６０、２．００、１．２８であることから、膜厚は前記受光素子８２ａの場合、それぞれＡｌ2Ｏ3膜８５ａは１０１．６ｎｍ、ＺｒＯ2膜８６ａは１６２．５ｎｍ、ＭｇＦ2膜８７ａは１２７．０ｎｍであり、前記受光素子８２ｂの場合、それぞれＡｌ2Ｏ3膿８５ｂは１２２．７ｎｍ、ＺｒＯ2膜８６ｂは１９６．３ｎｍ、ＭｇＦ2膜８７ｂは１５３．３ｎｍとなる。
【００９７】
このように、受光する波長に応じて、実際の膜厚を違えることで、波長に応じた高透過率の誘電体膜を得るとともに、受光素子表面での回折光の反射を抑制でき、それによって装置内部での迷光の発生も抑制できる。
【００９８】
以上のような高透過率の誘電体膜を施した受光素子８２ａ、８２ｂを２つ搭載することで、６５０ｎｍ、７８５ｎｍのどちらの場合でも適切な信号出力を得ることができる。４１、４２はそれぞれ６５０ｎｍ、７８５ｎｍの回折光を示す。
【００９９】
［実施例７］
一般に、ある格子定数に対して長波長の回折光は短波長の回折光に比べ回折角が大きいため、受光素子の受光面に対しビームウエスト位置が高くなる。したがって、どちらか一方の波長のビームウエスト位置に受光面を合わせると、他方の波長のレーザ光は、その受光面位置ではビームにぼけが生じフォーカスオフセットの原因となる。
【０１００】
図２１の実施例は、受光素子８８ａ、８８ｂの受光面位置を相対的に違えることで、波長の違いによるビームのぼけを防止している。具体的には、受光素子８８ａ、８８ｂの設置場所９Ｃを段構造とし、段差３０μｍを設けた。これにより、波長７８５ｎｍレーザ光用の前記受光素子８８ｂは、波長６５０ｎｍレーザ光用の前記受光素子８８ａに対し、３０μｍ程高い位置に受光面が設置される。これらの位置関係の前記受光素子８８ａ、８８ｂを同一の装置内に搭載する。これにより、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光素子８８ａ、８８ｂの受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生じず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなる。この時、波長６５０ｎｍの場合は、６２５〜６６０ｎｍの範囲でフォーカスオフセット量は−０．００１〜０μｍ、波長７８５ｎｍの場合は、７８０〜７９０ｎｍの範囲で、フォーカスオフセット量は−０．０２３〜０．００８μｍとなり、波長変動によるフォーカスオフセットの発生を極めて小さくすることができる。
【０１０１】
分割線の角度は０．７８°とした。
【０１０２】
図２９は、回折素子１６と対向する面に段差３０μｍの段構造を有する１つの受光素子８９を設けたものである。段差で分離された一方の面（回折素子１６から遠い側の面）には波長６５０ｎｍ用の受光領域８９ａが、他方の面（回折素子１６から近い側の面）には波長７８０ｎｍ用の受光領域８９ｂが形成される。これにより、波長７８５ｎｍレーザ光用の前記受光領域８９ｂは、波長６５０ｎｍレーザ光用の前記受光素子８９ａに対し、相対的に３０μｍ程高い位置に受光面が設置される。したがって、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光領域８９ａ、８９ｂの受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生ぜず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなる。
【０１０３】
図３０は、図２９で示した受光素子が有する段差で分離された受光領域の不純物の拡散深さを違えた受光素子９０の例であり、その断面図を示す。
【０１０４】
すなわち、段差で分離された一方の面（回折素子１６から遠い側の面）に形成された波長６５０ｎｍ用の受光領域には不純物の拡散領域９０ａがあり、その拡散深さは約１μｍであり、図２４中のイに示す様な分光感度曲線を有する。他方の面（回折素子１６から近い側の面）に形成された波長７８５ｎｍ用の受光領域には不純物の拡散領域９０ｂがあり、その拡散深さは約１．２μｍであり、図２４中のアに示す様な分光感度曲線を有する。このように、段差で分離されたそれぞれの面に異なる波長に応じた分光感度曲線を有する受光領域を形成することで、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光領域の受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生じず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなり、且つ両波長において共に良好な信号レベルが得られる。
【０１０５】
図３１は、図２９、図３０で示した受光素子が有する段差で分離された受光面に、膜厚の異なる誘電体膜を別々に形成し同一装置内に搭載したものである。
【０１０６】
受光素子９１には段差で分離された２つの受光領域、すなわち６５０ｎｍ用及び、７８５ｎｍのレーザ光用の受光領域９１ａ、９１ｂがある。図３１では、前記受光領域９１ａ、９１ｂ上にＡｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，ＭｇＦ2なる３層の誘電体膜がそれぞれλ／４、λ／２、λ／４なる厚さにて施してある例を示す。すなわち、それぞれの屈折率が１．６０、２．００、１．２８であることから、膜厚は前記受光領域９１ａの場合それぞれＡｌ2Ｏ3膜９２ａは１０１．６ｎｍ、ＺｒＯ2膜９３ａは１６２．５ｎｍ、ＭｇＦ2膜９４ａは１２７．０ｎｍであり、前記受光領域９１ｂの場合、それぞれＡｌ2Ｏ3膜９２ｂは１２１．８ｎｍ、ＺｒＯ2膜９３ｂは１９５．０ｎｍ、ＭｇＦ2膜９４ｂは１５２．３ｎｍとなっている。
【０１０７】
このように、受光する波長に応じて膜厚を違えることで、波長に応じた高透過率の誘電体膜を得る、とともに受光素子表面での回折光の反射を抑制でき、それによって装置内部での迷光の発生も抑制できる。以上のように波長に応じた高透過率の誘電体膜を施した受光素子９１を搭載することで、６５０ｎｍ、７８５ｎｍのどちらの場合でも信号レベル低下を防止し、適切な信号出力を得ることが出来る。ここで用いる誘電体膜はＳｉＯ，ＳｉＯ2なる２層の誘電体膜でも構わない。
【０１０８】
また、必要に応じて、図３０で示したように、受光素子が有する段差で分離された受光領域の不純物の拡散深さを違える方法も利用して構わない。このように、段差で分離されたそれぞれの面に異なる波長に応じた分光感度曲線を有する受光領域を形成し、かつ波長に応じた高透過率の誘電体膜を施したことで、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光領域９ｌａ、９ｌｂの受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生じず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなり、且つ両波長において共に良好な信号出力が得られる。
【０１０９】
図３２は、受光素子１０の設置場所９ｄを傾斜構造とし、受光素子１０の受光面がステム基準面９ｂに対し、５〜６°傾斜している。
【０１１０】
これにより、波長６５０ｎｍの回折光４１、波長７８５ｎｍの回折光４２は、ともにそのビームウエストが受光素子１０の受光面に位置する構造となり、ビームにぼけが生じず、波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなる。この時、波長６５０ｎｍの場合は、６２５〜６６０ｎｍの範囲でフォーカスオフセット量は−０．００１〜０μｍ、波長７８５ｎｍの場合は、７８０〜７９０ｎｍの範囲で、フォーカスオフセット量は−０．００８〜０．００８μｍとなり、波長変動によるフォーカスオフセットの発生を極めて小さくすることができる。分割線の角度は０．７８°とした。
【０１１１】
本実施例については、傾斜構造は受光素子１０を必要な傾斜を有する台座上に設置する方法、または受光素子自身に傾斜を持たせる方法等がある。また、必要に応じて受光素子１０の代わりに、実施例１６、１７で用いた受光素子５０または６０を用いて構わない。また、図２５、図２６、図２７等で示した手法等を用いて構わない。
【０１１２】
本発明の図１４ないし図３２で用いた受光素子の材料は、必要に応じて、Ｇｅ，ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＧａＡＳＰ，ＡＩＧａＡｓ，ＡＩＧａｌｎＰ等を用いても構わない。
【０１１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、１つの半導体レーザ装置のパッケージ内に異なる波長のレーザチップと波長選択性光学素子を内蔵することで、異なる波長のレーザ光を同一光軸上に精度良く出射することができる半導体レーザ装置を提供し得る。異なる波長のレーザ光を必要とする異種の光記録媒体を記録／再生する場合に、本半導体レーザ装置を用いることにより、異なる波長のレーザ光を出射する別々の半導体レーザ装置を２つ搭載する必要がなくなり、部品点数の削減、装置の小型化、それらに伴うコストダウン等の効果を得る。
【０１１４】
また、複数のレーザチップを１つのＬ型ブロックに設置することで組立ての工数及び、発光点の調整の工数を削減することが出来る。
【０１１５】
さらに、一方のレーザチップと光学素子との光路中にレーザ光の波面を変換する波面変換手段や、レーザ光の開口を制限する開口制限手段を設置することによって、例えば、０．６ｍｍ厚の基板の光記録媒体に対し最適化された対物レンズを用いた光ヘッドで、例えば１．２ｍｍ厚の基板の光記録媒体を記録／再生する場合において、一方のレーザ光の前記対物レンズでの集光状態を変更することが可能となり、半導体レーザ装置の外部（前記対物レンズと半導体レーザ装置との間）に変換レンズ等を設ける方法や、さらには基板の厚さの違いに応じて前記変換レンズを出し入れする機構を設けるなどの大がかりな方法を用いなくとも、球面収差の発生を抑え良質の記録／再生信号を得ることが出来る。すなわち、基板厚が異なる光記録媒体の記録／再生に関して互換性を容易に与えることが可能になる。
【０１１６】
また、レーザチップと、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、前記反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を、同一装置に具備する半導体レーザ装置において、異なる波長のどちらの場合においても、光記録媒体からの反射光を受光し適切な信号検出を行う受光素子を具備することにより、異なる波長のレーザ光を必要とする異種の光記録媒体を一つの光記録再生 装置で記録／再生する場合に、適切な信号検出を行う受光素子を具備した半導体レーザ装置を得る。
【０１１７】
またさらに、波長に応じ独立した受光素子を光軸方向に異なる高さに設置することで、２つの波長ともにそのビームウエストが受光素子の受光面に位置することになり、ビームにぼけが生じず波長変動によるフォーカスオフセットの発生が小さくなる半導体レーザ装置を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を説明する斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】本発明の実施例１の他の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例１をさらに他の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施例２の他の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例２のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例３を説明する内部光学系の拡大図である。
【図９】本発明の実施例３の半導体レーザ装置と外部の光ヘッドの光学系の概要を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例３の内部光学系の他の構成例を示す拡大図である。
【図１１】本発明の実施例３の半導体レーザ装置と外部の光ヘッドの光学系の他の概要例を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例３のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例３のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例４を説明する斜視図である。
【図１５】本発明の実施例４の内部構成例を示す拡大図である。
【図１６】本発明の実施例４における、回折素子、受光素子、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側からた図である。
【図１７】本発明の実施例４の他の内部構成例を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施例４のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施例４のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施例４のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施例５における、回折素子、受光素子、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側から見た図である。
【図２２】本発明の実施例５の他の例における、回折素子、受光素子、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側から見た図である。
【図２３】本発明の実施例６における、回折素子、受光素子、及び異なる波長の回折光を光記録媒体側から見た図である。
【図２４】分光感度曲線を示す図である。
【図２５】本発明の実施例６における受光素子の構成例を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施例６における受光素子の他の構成例を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施例６における受光素子のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図２８】本発明の実施例７を説明する断面図である。
【図２９】本発明の実施例７の他の構成例を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施例７における受光素子の構成例を示す断面図である。
【図３１】本発明の実施例７における受光素子の他の構成例を示す断面図である。
【図３２】本発明の実施例７における受光素子のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図３３】従来技術を説明する斜視図である。
【図３４】他の従来技術を説明する上面図である。
【図３５】さらに他の従来技術を説明する斜視図である。
【図３６】従来技術の光学系を説明する構成図である。
【図３７】図３７の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１、２ レーザチッブ
３ 波長選択性光学素子
３ａ ビームスプリッタ
３ｂ 偏向分離素子
１４、１４ｂ 波面変換手段
１５、１５ａ 開口制限手段
４ｆ、９ａ Ｌ型ブロック
２４ 光検出器
１０、５０、６０、７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂ、８２ａ、８２ｂ、８８ａ、８８ｂ、８９、９０、９１ 受光素子
１６ 回折素子
Claims (9)
- 異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザチップと、前記レーザ光の透過および反射により、透過レーザ光と反射レーザ光を同一光軸上に出射させる光軸調整用の光学素子と、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子とを一つのレーザパッケージ内に有し、かつ、該レーザパッケージに前記光記録媒体からの反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を備え、前記受光素子は異なる波長に応じそれぞれ反射光を受光する受光部を備えてなることを特徴とする半導体レーザ装置であって、
前記受光素子は、波長に応じ最適化されたそれぞれ独立の受光部を有し、
前記受光部は、受光領域の面積が、前記反射光の波長に応じて異なるとともに、受光領域における不純物の拡散深さが前記反射光の波長に応じて異なることを特徴とする半導体レーザ装置。 - それぞれ受光部は、その受光面が光軸方向に異なる高さに設定されてなることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
- 異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザチップと、前記レーザ光の透過および反射により、透過レーザ光と反射レーザ光を同一光軸上に出射させる光軸調整用の光学素子と、光記録媒体からの反射光を受光する受光素子とを一つのレーザパッケージ内に有し、かつ、該レーザパッケージに前記光記録媒体からの反射光を所定の波面を生成して前記受光素子方向に回折する回折素子を備え、前記受光素子は異なる波長に応じそれぞれ反射光を受光する受光部を備えてなることを特徴とする半導体レーザ装置であって、
前記受光素子上には、前記波長に応じて異なる膜厚の誘電体膜が形成されており、それぞれ受光部は、その受光面が光軸方向に異なる高さに設定されてなるとともに、受光領域における不純物の拡散深さが前記反射光の波長に応じて異なることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記受光素子は、波長に応じ最適化されたそれぞれ独立の受光部を有す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。
- 前記受光素子の受光面はステム基準面に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
- 前記光軸調整用の光学素子は、波長選択性光学素子、無偏光ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタの何れかからなることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の半導体レーザ装置。
- 前記複数のレーザチップおよび前記光軸調整用の光学素子をＬ型ブロックを介して設置してなることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の半導体レーザ装置。
- 複数のレーザチップの一方と前記光軸調整用の光学素子との光路中に、レーザ光の波面を変換する波面変換手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の半導体レーザ装置。
- 複数のレーザチップの一方と前記光軸調整用の光学素子との光路中に、レーザ光の開口を制限する開口制限手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の半導体レーザ装置。
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