JP4555725B2 - 受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光情報処理、光計測、光通信、光記録ディスク等に使用する受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置に関するものである。

近年、パソコン、テレビ放送録画などの大容量情報記録媒体として、光ディスクメディアに直接情報を書き込むことができる、いわゆる記録型光ディスクメディアの普及が進んでおり、代表的な記録型光ディスクとして、一度だけ書き込みができるＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、また繰り返し消去／記録ができるＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどがある。

図７は、従来の技術における光ピックアップ装置の概略図であり、図７（ａ）は全体の構成、図７（ｂ）は、ＬＤパワーモニタ用フォトダイオード４およびＬＤパワーモニタ用光電流−電圧変換アンプ５を含むＬＤパワーモニタ用受光回路１００の構成を示した図である（例えば特許文献１参照）。

図７において、１は半導体レーザダイオード（以下、ＬＤという）、２ａ、２ｂ、２ｃ、および２ｄはレンズ、３ａ、および３ｂはビームスプリッタ、４はＬＤパワーモニタ用フォトダイオード、５はＬＤパワーモニタ用光電流-電圧変換アンプ（以下、Ｉ−Ｖアンプという）、６はアクチュエータ、７は光ディスク、８はトラッキングサーボ制御用フォトダイオード（ＰＤ）、９はフォーカシングサーボ制御用フォトダイオード（ＰＤ）、１０はトラッキングサーボ制御用光電流-電圧変換アンプ、１１はフォーカシングサーボ制御用光電流-電圧変換アンプ、１２はレーザ駆動回路、１３は帰還抵抗である。

なお、図７において、Ｉ−Ｖアンプ５、１０、および１１は、一段アンプ構成となっているが、Ｉ−Ｖアンプの後にさらにアンプが複数段、任意につながっていてもよい。

図７に示すような光ピックアップ装置において、光ディスク７の再生／記録／消去に用いる半導体レーザダイオード１の発光パワーとして、再生／記録／消去のそれぞれのモードに応じた所定の発光パワーで安定して発光するように、正確に発光パワーをコントロールする必要がある。

図７に示す光ピックアップ装置では、ＬＤ１から出射した光をビームスプリッタ３ａで分岐し、ＬＤパワーモニタ用フォトダイオード４で受け、そのＬＤパワーモニタ用フォトダイオード４の出力としての光電流をＬＤパワーモニタ用光電流-電圧変換アンプ５で電圧出力に変換し、その電圧出力が一定となるように、ＡＰＣ（オートマティックパワーコントロール）回路を通じ、レーザ駆動回路１２へフィードバック制御をかけることにより、ＬＤ１の発光パワーが一定となるようにコントロールしている。

また、この構成では、ＬＤパワーを検出するための専用のＬＤパワーモニタ用フォトダイオード（以下、フォトダイオードをＰＤと略す）４が備わっているが、ＬＤパワーをモニタするための役割と、フォーカシングサーボ制御用ＰＤ９、またはトラッキングサーボ制御用ＰＤ８との役割を兼ね備えている光ピックアップ装置もある。
特開平１１−４１０３６号公報

しかしながら上記の従来構成では、以下に示す課題がある。

ＬＤ１から実際には所望の一定の発光パワーが出力していたとしても、受光回路１００が温度係数を持っている場合、アンプ５の出力電圧が外部などの温度変化により変化し、その変化に応じて、ＡＰＣ回路によりＬＤ駆動回路１２にフィードバック制御が働くため、実質、ＬＤ１の発光パワーが変化してしまうことになる。

このように、実際にはＬＤ１の発光パワーが正しく所望の一定パワーで発光しているにもかかわらず、受光回路１００の出力特性に温度依存性があるために、所望のパワーと違ったパワーに発光するようにフィードバックがかかってしまうことがある。

このように所望のパワーと違ったパワーで発光するようにフィードバックがかかると、例えば再生しているにもかかわらず、受光回路１００の出力が負の温度係数を持つとすると、温度が上昇した場合、ＡＰＣ回路にはＬＤ１の発光パワーを上げるようにフィードバックがかかり、実質、ＬＤ１の発光パワーが上昇し、誤って光ディスクに情報を記録してしまう、もしくは繰り返し記録対応ディスクなどでは情報を消去してしまうといった問題が生じてしまう。

また逆の場合として、記録しているにもかかわらず、受光回路１００の出力が正の温度係数を持つとすると、温度が上昇した場合、ＡＰＣ回路にはＬＤ１の発光パワーを下げるようにフィードバックがかかり、実質、ＬＤ１の発光パワーが低下し、本来、光ディスクに情報を記録するのに必要な発光パワーが得られず、記録ができないといった問題が生じてしまう。

このような問題を起こさないように、受光回路１００の出力電圧は温度に対し変化しない、つまり温度に対しフラットな特性であることが望ましい。

このように近年における記録型光ディスクメディアの普及とともに、受光回路１００の出力電圧の温度依存性を無くすことが光ピックアップ装置において必要不可欠な技術となっている。

そこで、従来の技術における課題について、さらに詳しく説明する。

従来の技術では、受光回路１００の温度係数をフラットにするために、Ｉ−Ｖアンプ５の出力電圧温度係数を調整していた。

ここで、Ｉ−Ｖアンプ５の出力電圧温度係数については、Ｉ−Ｖアンプ５のゲインを決定する帰還抵抗１３の温度係数でほぼ決定されるため、Ｉ−Ｖアンプ５の出力電圧温度係数を調整するためには、帰還抵抗１３の温度係数を変更すること等が必要となる。

通常、Ｉ−Ｖアンプ５の帰還抵抗１３の温度係数を変えるためには、帰還抵抗１３を形成するための材質を変える必要がある。ここで帰還抵抗１３の種類としては、例えば、半導体チップ内に抵抗を形成する場合、半導体基板に不純物を拡散することにより形成する拡散抵抗、また半導体基板表面にポリシリコンを形成することにより形成するポリシリコン抵抗などがある。

これら帰還抵抗の温度係数を変えるためには、拡散する不純物の材質、ポリシリコンなどの材質を変える必要がある。また、温度係数の異なる材質で形成された抵抗を二種類以上組み合わせ、抵抗として組み合わせることにより温度係数を調整することもできる。

このように帰還抵抗１３の温度係数を調整することにより、受光回路１００の出力電圧Ｖｏの温度係数を調整する様子について図８を用いて簡略的に説明する。

図８（ａ）は、受光回路１００の出力電圧Ｖｏについて、調整前の温度係数を示したものであり、図中に示した温度係数は一例として挙げたものである。

また、図８（ａ）では、温度が−１０℃の時の出力電圧で規格化した各温度における出力電圧Ｖｏの変化率を縦軸にとっている。

図８（ａ）に示す例では、出力電圧Ｖｏの温度係数は、温度が高くなると出力電圧が小さくなり、いわゆる負の温度係数を持っていて、温度範囲が−１０℃〜７０℃の範囲で出力電圧Ｖｏは約−３％変化している。

また出力電圧Ｖｏが図８（ａ）に示すような温度係数を持っていて、この時の帰還抵抗１３の抵抗値についての温度係数が、例えば図８（ｂ）に示すような特性であったとする。

ここで、図８（ｂ）では、温度が−１０℃の時の抵抗値で規格化した各温度における抵抗値の変化率を縦軸にとっている。

通常、図８（ｂ）に示すように、帰還抵抗１３の温度係数は温度に対し直線的に変化し、温度変化に対する傾きは、その抵抗を形成する材質により一般的に決まる。この例の場合、帰還抵抗１３は温度範囲が−１０℃〜７０℃の範囲で抵抗値として約−２％変化するような温度係数を持っている。

ＬＤの出力をモニタし、モニタ出力を決定する系が上記のような構成であるとき、受光回路１００の出力電圧Ｖｏの温度係数を温度変化に対しフラットになるように調整するとする。

温度係数を調整した後の出力電圧Ｖｏの温度依存性を図８（ｃ）に示す。図８（ｃ）では、受光回路１００の出力電圧Ｖｏの温度係数を調整前（点線）に対し、見かけ上、温度が−１０℃の出力を基点として温度係数の傾きを反時計方向に角度θ°回転、調整した様子（実線）を示している。

この場合、調整後において温度範囲が−１０℃〜７０℃の範囲で出力電圧Ｖｏは約１％以下の変動に抑えられている。通常、図８（ｃ）に示すように、見かけ上、出力電圧Ｖｏの温度係数を角度θ°回転させたい場合、帰還抵抗１３の温度係数を図８（ｄ）に示すように、見かけ上、調整前（点線）に対し、角度θ°回転させることにより実現させることができる。

出力電圧の温度係数を１％以内に抑えるためには、図８（ｄ）に示すように、帰還抵抗１３の温度係数の傾きとして、温度範囲が−１０℃〜７０℃の範囲で抵抗値が約＋１％変化する程度にする必要がある。

しかしながら、上述したように、帰還抵抗１３の温度係数の傾きを変えるためには、帰還抵抗１３を形成する材質そのものを見直す必要があり、調整前と調整後で抵抗を形成する材質を変えなければ実現できず、容易に帰還抵抗の温度係数を変えることができなかった。

このように帰還抵抗１３の温度係数を変えるために、帰還抵抗１３の材質そのものを都度、選定、見直す必要があったため、Ｉ−Ｖアンプ５の温度係数を調整、制御することは容易ではなく、困難であった。

また半導体チップ内に帰還抵抗１３を形成する場合、材質の変更に伴い、半導体を作りこむためのプロセス条件も見直す必要があり、容易に帰還抵抗１３を変えることはできず、Ｉ−Ｖアンプの温度係数を調整することは困難であった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、環境温度の変化による受光回路の出力変動を簡便な構成で防止できる受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置を提供するものである。

本発明の概要は、帰還抵抗の材質は従来のままで、ＰＤ上に形成された保護膜の膜厚を制御することで、受光回路の温度係数をフラットにすることが可能であり、従来のように、帰還抵抗を形成する材質を見直して温度係数を改善するよりも容易に温度係数を改善でき、また保護膜の膜厚の設計を行うだけで、任意に系としての温度係数を制御することができるものである。

上記の課題を解決するため、本発明の受光回路は、−１０℃〜７０℃の範囲でレーザ波長が４００ｎｍ〜４１５ｎｍに変化する青紫半導体レーザダイオードの出射光のパワーを検出する受光回路であって、
周囲温度の変化に対して青紫半導体レーザダイオードと同じ影響が及ぼされ、青紫半導体レーザダイオードの出射光を受ける受光部と、受光部で光電変換された光電流を増幅する光電流−電圧変換アンプとを備え、
受光部上には、ｎ型シリコン基板の表面にシリコン酸化膜が膜厚６ｎｍ、さらにその上に、シリコン窒化膜が膜厚約４４ｎｍの厚みで形成された２層構造である保護膜が形成され、保護膜が、透過する光の波長変化に伴う保護膜の透過率の温度係数を有し、
光電流−電圧変換アンプにはゲインに関係する帰還抵抗が接続され、帰還抵抗は温度変化に対する−２５０ｐｐｍ／℃のポリシリコン抵抗の温度係数を有するものであり、
光電流−電圧変換アンプの出力電圧が−１０℃〜７０℃の範囲での温度変化に対して約−０．５％の変動に抑えられることを特徴とする。

受光部と光電流-電圧変換アンプとが同一の半導体基板上に形成されていることが好ましい。

受光部と光電流-電圧変換アンプとが同一のパッケージ内に収納されていることが好ましい。

パッケージにおいて、少なくとも光が入射される部分には光透過性部材が配置されていることが好ましい。

本発明の半導体レーザ装置は、−１０℃〜７０℃の範囲でレーザ波長が４００ｎｍ〜４１５ｎｍに変化する青紫半導体レーザダイオードと、上記の受光回路を備えた半導体レーザ装置であって、受光回路は青紫半導体レーザダイオードの出力をモニタすることを特徴とする。

本発明の光ピックアップ装置は、本発明の半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置から出射した光が記録媒体において反射した反射光を受光する受光部とを備える。

本発明の受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置によれば、受光素子上の保護膜等の厚さを変更するだけで出力電圧の温度係数が容易に調整、変更できるため、帰還抵抗の抵抗値の温度依存性を、光の波長が環境温度の変化によってシフトすることに伴う保護膜等の光透過率の温度依存性で補償することにより、簡便に温度変化による出力変動を防止できる高性能の受光増幅回路を実現できる。

以下、本発明による実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における受光回路の構成を示した図である。

図１において、４はＬＤパワーモニタ用フォトダイオード、５はＬＤパワーモニタ用光電流-電圧変換アンプ（Ｉ−Ｖアンプ）、１３は帰還抵抗、１４はｎ型半導体基板、１５はｐ型拡散領域、１６は受光部、１７ａ、および１７ｂは基板保護膜、１８はＬＤパワーモニタ用フォトダイオード４への入射光、１９は受光部保護膜である。

なお、ｎ型半導体基板１４およびｐ型拡散領域１５については、例えばｐ側基板とｎ型拡散領域の組み合わせでもよく、受光部１６の構造についても、特に本実施の形態に限定されるものではない。

ＬＤパワーモニタ用フォトダイオード４への入射光１８は、半導体レーザダイオードＬＤ（図示せず）から出射されたものである。通常、ＬＤは、ＬＤパワーモニタ用フォトダイオード４などと同じ筐体に収納されており、周囲温度変化に対し同様に影響が及ぼされる。

周囲温度が変化すると、ＬＤから出射される光は通常、波長変化を起こす。

一例として、青紫色の光を出射するＬＤでは周囲温度が−１０℃から７５℃まで変化すると、波長が４００ｎｍから４１５ｎｍまで変化することもある。

このとき、図１で示すように受光部１６上に保護膜１９が形成されている場合、温度変化による波長変化に応じて、見かけ上の光の透過率が変化する。

本発明は、この現象を用いて受光回路の出力の温度依存性をフラットにするものであり、以下、図２を用いて、本発明の基本原理について説明する。

図２（ａ）は保護膜１９の透過率の温度依存性を示した図であり、この場合、青色ＬＤを用いた例を示している。なお、図２（ａ）の横軸には、温度と併記してその温度におけるＬＤの波長を示している。また、光透過率は温度が−１０℃の時の透過率で規格化している。したがって、図２における透過率は上記の条件で規格化された透過率である。なお後述の図３および図５における透過率も図２の透過率と同様である。

このように光ピックアップシステム内においては、温度変化により波長が変化し、このため保護膜１９を通過する光の透過率が温度により変化する現象が起こっている。

また保護膜１９の膜厚を厚くしたり、薄くしたりすると光の透過率が変化することが分かっており、膜厚の違いにより波長変化に応じて光の透過率が変化する様子を図２（ｂ）に例として示す。一般的には、ここで図示したように、保護膜１９の膜厚が厚い方が波長変化に対して透過率は敏感に変動する。

本発明は、上記した現象を利用して受光回路の応答に関する温度依存性をフラットにしている。

つまり、上述したように、環境温度の変化に対して保護膜１９の見かけ上の透過率が変化するので、入射光１８が受光部１６へ入射する光量が変化し、つまりはＩ−Ｖアンプ５へ入力として入る光電流が変化し、このためＩ−Ｖアンプ５の出力電圧Ｖｏも温度に対し、見かけ上、変化することになる。

そこでＩ−Ｖアンプ５の出力電圧Ｖｏの温度係数を変化させるために、保護膜１９の膜厚を調整することにより、その膜厚に応じて透過率の温度変化が異なってくるので、見かけ上、Ｉ−Ｖアンプ５としての出力電圧温度係数を任意に調整することができる。

図１で示した受光回路の調整前の出力電圧Ｖｏの温度依存性を図２（ｃ）に示す。ここで出力電圧は温度が−１０℃における出力電圧で規格化されている。

図２（ｃ）に示すように、温度範囲が―１０℃〜７０℃の範囲で出力電圧は約−３％変化している。そこで、図２（ｄ）に示すように、透過率の温度変化が、見かけ上、角度θ回転するように、保護膜の膜厚を調整前の膜厚よりも厚く設定する。このときのＩ−Ｖアンプ５の温度係数を図２（ｅ）に示す。

本実施の形態によれば、図２（ｂ）で示したように膜厚に応じて透過率の温度変化の傾きが変化することを利用して、図２（ｄ）に示すように、保護膜の膜厚を変えて、透過率の温度変化が、見かけ上、角度θ回転するようにすれば、Ｉ−Ｖアンプ５としての温度係数もまた角度θ変化することになり、Ｉ−Ｖアンプ５としての温度係数をフラットにすることができる。

図２（ｅ）には、調整前の出力電圧Ｖｏの温度変化が約−３％であったのに対し、調整後では約−０．５％に改善された例を示した。

このように、受光部１６上の保護膜１９の光透過率に関して、その温度依存性を予め把握して、Ｉ−Ｖアンプ５の出力の温度依存性とキャンセルしあうように保護膜１９の膜厚を設定すれば、受光回路の出力に対する環境温度の影響を除くことができ、ひいては半導体レーザダイオードＬＤの出力を安定させることが可能となる。その結果、これらを用いた光ピックアップ装置の記録・再生等で誤動作を起こすことなく、高い信頼性が得られる。

また、受光部保護膜１９の構成について、詳述していないが、単層、もしくは複数の層が積層された積層構造であってもよく、積層構造の場合、各層の膜厚を適切に組み合わせることにより、Ｉ−Ｖアンプ５としての温度係数を任意に調整することが可能となる。

図３に本実施の形態における具体例について示す。

本具体例において、温度変化の範囲は−１０℃〜７０℃であり、入射光としていわゆる青紫レーザを使用し、上記変化の範囲でレーザ波長が４００ｎｍ〜４１５ｎｍに変化する。

図３（ａ）は、図１に示した帰還抵抗１３として、温度係数が約−２５０ｐｐｍ／℃のポリシリコン抵抗を用いた場合の抵抗値の温度依存性を示した図である。なお、抵抗値は、温度が−１０℃の時の抵抗値で規格化されている。

図３（ａ）に示した場合では、帰還抵抗１３は環境温度が−１０℃〜７０℃の範囲で抵抗値が約−２％変化した。

一方、図３（ｂ）に受光部１６上の保護膜１９の透過率の温度依存性を示す。ここで、保護膜１９の構成は、ｎ型半導体基板１４例えばｎ型シリコン基板の表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）が膜厚約６ｎｍ、さらにその上に、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）が膜厚約３６ｎｍの厚みで形成された２層構造である。なお、透過率は、温度が−１０℃の時の透過率で規格化されている。

図３（ｂ）の場合、環境温度が−１０℃〜７０℃の範囲で、保護膜１９の透過率は約−１％変化した。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示した特性を有する帰還抵抗１３と保護膜１９とを備えた受光回路の出力電圧Ｖｏの温度依存性を図３（ｃ）に示す。なお、出力電圧は、温度が−１０℃の時の出力で規格化されている。

図３（ｃ）に示すように、環境温度が−１０℃〜７０℃の範囲で、出力電圧Ｖｏは約−３％変化しており、図３（ａ）および図３（ｂ）に示した抵抗値および透過率の温度変化の和になっていることがわかる。

ここで、受光部保護膜１９の構成をＳｉＯ_２の膜厚は固定し、ＳｉＮの膜厚のみを約４４ｎｍにして透過率の調整を図った。この場合の保護膜１９の透過率の温度依存性を図３（ｄ）に示す。これからわかるように、調整前の保護膜透過率が−１０℃〜７０℃の範囲で約−１％変化していたものが、調整後、約＋１．５％の変化とすることができた。

このように保護膜１９の膜厚を調整した後の出力電圧Ｖｏの温度依存性を図３（ｅ）に示す。これからわかるように、調整前に出力電圧が−１０℃〜７０℃の範囲で約−３％変動していたのを、調整後、約−０．５％の変動に抑えることが可能となった。

以上、本実施の形態によれば、環境温度の変化によって、ＬＤパワーモニタ用受光回路の出力が変動するのを、簡便な構成で抑制でき、それによって、ＬＤの出力を安定化できる。

また、本実施の形態の受光回路を、ＬＤとともに使用すれば、環境温度の変化による出力変動が抑えられた高性能の半導体レーザ装置を実現できる。また、図７に示したような光ピックアップ装置に適用すれば、環境温度の変化による誤動作を防止でき、信頼性を大幅に向上することが可能となる。なお図７では光電流-電圧変換アンプ５、１０、および１１としてＩ−Ｖアンプからなる一段アンプ構成となっているが、本発明は特にこのようなアンプ構成にこだわるものでなく、これらＩ−Ｖアンプの後にさらにアンプが複数段、任意につながっていても、本発明は同様に効果がある。
（参考例）
図４は、参考例における受光回路の構成を示した図であり、図４（ａ）は受光部上に保護膜を有しない場合であり、図４（ｂ）は受光部上に保護膜を有する場合であり、図４（ｃ）は図４（ａ）の構成に対して光透過性部材がガラス板にコーティングされた場合である。

図４において、２０は光透過性物質で形成された光透過性部材、２１はガラス基板であり、その他、図１と共通の要素については、図１と同じ番号を付け、説明を省略する。

本参考例では、受光部１６の上部に光透過性部材２０を配置したことを特徴とする。この光透過性部材２０を通って入射光１８は受光部１６へ入射する。光透過性部材２０として、例えば、光透過フィルタや、受光部１６へ入射光１８が入射するまでに通過する光軸上に配置されているレンズなどの表面に形成されているような反射防止膜用コーティング膜などがある。
光透過性部材２０は第１の実施の形態に示した保護膜１９と同様な働きをするものである。つまり温度変化に対して、光透過性部材２０を通過する入射光１８の波長が変化し、またこの光透過性部材２０の膜厚と波長変化に応じて、光透過性部材２０の透過率が図２（ａ）のように変化することにより、受光部１６に入射される入射光１８の光量が変化し、見かけ上、Ｉ−Ｖアンプ５の入力が変化し、温度変化に対し、出力電圧Ｖｏが変化するものである。

第１の実施の形態と同様、この光透過性部材２０の膜厚を適切に設計することにより出力電圧Ｖｏを所望の温度変化させることができるのである。出力電圧Ｖｏの温度変化を任意に調整する原理については、第１の実施の形態と全く同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。

また図４（ｂ）に示すように、保護膜１９と光を透過させる光透過性部材２０が両方兼ね備えているような場合でも、保護膜１９または光透過性部材２０のお互いの膜厚を適切に組み合わせて設計することによって、出力電圧Ｖｏの温度係数を調整することができる。ここで保護膜１９の材質と光透過性部材２０の材質については、特に同じである必要性もなく、両者の材質により本発明が特に限定されるものではない。

このように本参考例では、入射光１８が温度変化により波長変化し、その結果、物質への透過率が変化するような材質で形成されているような光透過性部材２０が、入射光１８が通過する光軸上に少なくともひとつ以上配置されていれば、これまで述べている出力電圧の温度係数を調整する効果が得られるものである。

ここで図４（ｃ）および図５を用いて、出力電圧Ｖｏ等の温度依存性を調整する具体例について説明する。なお、本具体例においては、第１の実施の形態の具体例と、温度変化の範囲、使用するＬＤ、およびその波長変化量は同じである。

図４（ｃ）において、光透過性部材２０として、フッ化マグネシウムを用いており、これがホウケイ酸ガラスからなるガラス板２１の表面（光が入射する側）にコーティングされている。本参考例において、フッ化マグネシウムの厚みは約１９０ｎｍである。

また、帰還抵抗１３の材質および抵抗変化の温度依存性は第１の実施の形態の場合と同様である。

図５（ａ）は本参考例における帰還抵抗の抵抗値の温度依存性を示した図である。なお、抵抗値は、温度が−１０℃の時の抵抗値で規格化されている。

図５（ａ）に示した場合では、帰還抵抗１３は環境温度が−１０℃〜７０℃の範囲で抵抗値が約−２％変化した。

図５（ｂ）に、光透過性部材をコーティングしたガラス板２１の透過率の温度依存性を示す。なお、透過率は温度が−１０℃のときの透過率で規格化されている。図５（ｂ）からわかるように、環境温度が−１０℃〜７０℃の範囲で、透過率は約−１％変化した。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示した特性を有する帰還抵抗１３とガラス板２１とを備えた受光回路の出力電圧Ｖｏの温度依存性を図５（ｃ）に示す。なお、出力電圧は、温度が−１０℃の時の出力で規格化されている。

図５（ｃ）に示すように、環境温度が−１０℃〜７０℃の範囲で、出力電圧Ｖｏは約−３％変化しており、図５（ａ）および図５（ｂ）に示した抵抗値および透過率の温度変化の和になっていることがわかる。

ここで、フッ化マグネシウムの膜厚を約１９０ｎｍから約４０５ｎｍにして透過率の調整を図った。この場合のガラス板の透過率の温度依存性を図５（ｄ）に示す。これからわかるように、調整前の保護膜透過率が−１０℃〜７０℃の範囲で約−１％変化していたものが、調整後、約＋１％の変化とすることができた。

このように光透過性部材２０の膜厚を調整した後の出力電圧Ｖｏの温度依存性を図５（ｅ）に示す。これからわかるように、調整前に出力電圧が−１０℃〜７０℃の範囲で約−３％変動していたのを、調整後、約−１％の変動に抑えることが可能となった。
（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態における受光回路の構成を示した図である。
図６において、２２はＩ−Ｖアンプ形成領域、２３はパッケージであり、その他、図１および図４と共通の要素については図１および図４と同じ番号を付け、説明を省略する。

Ｉ−Ｖアンプ形成領域２２は、ＬＤパワーモニタ用光電流−電圧変換アンプ（Ｉ−Ｖアンプ）５をｎ型半導体基板１４上に形成するための領域であり、同じ半導体基板１４上に、受光部１６とＩ−Ｖアンプ５とが形成されていることを特徴とする。

またパッケージ２３は、ｎ型半導体基板１４を機械的損傷等から保護するために設けられており、パッケージ２３の上部に光透過性部材２０を配置し、パッケージ２３の蓋として用いている。

入射光１８はパッケージ２３の上方より、光透過性部材２０を透過して受光部１６に入射する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態、および参考例に示したのと同様の効果を奏するとともに、受光部１６とＩ−Ｖアンプ５を同一のｎ型半導体基板１４に形成しているため、装置の小型化が図れ、それに伴い受光部からＩ−Ｖアンプへの電流伝達ロスが低減されるため、高感度の受光回路が構成できる。

なおｎ型半導体基板１４はこれに限らず他の半導体基板でもよい。

また、図６では光透過性部材２０がパッケージ２３の蓋としてパッケージ２３の全面を覆っているが、必ずしも蓋全体を光透過性部材とする必要はなく、少なくとも入射光１８が通過する一部分が光透過性部材で構成されていればよい。

このとき、光透過性部材２０として、参考例に示したように、表面にコーティングが施されたガラス等を用いてもよいし、受光部の上に保護膜が形成されていても構わない。

また、これまでの説明においてＬＤパワーモニタ用の受光回路の出力の温度依存性をフラットにする事例について述べてきたが、本発明はＬＤパワーモニタ用に限定されるものではなく、一般の光情報処理、光計測、光通信等に用いられる受光回路に適用しても同様の効果を奏する。

本発明に係る受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置は、環境温度の変化に対する出力変動を抑制でき、ＤＶＤやＣＤ等の記録・再生等に使用される受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置などに適用する上で有用である。

本発明の第１の実施の形態における受光回路の構成を示した図である。 本発明の第１の実施の形態における各パラメータの温度依存性の傾向を示した図であり、図２（ａ）は受光部上の保護膜の透過率の温度依存性を示した図、図２（ｂ）は上記透過率の保護膜厚による変化を示した図、図２（ｃ）は受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図２（ｄ）は保護膜厚調整後の透過率の温度依存性を示した図、図２（ｅ）は保護膜厚調整後の出力電圧の温度依存性を示した図である。 本発明の第１の実施の形態における各パラメータの温度依存性を示した図であり、図３（ａ）は帰還抵抗の温度依存性を示した図、図３（ｂ）は保護膜の透過率の温度依存性を示した図、図３（ｃ）は受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図３（ｄ）は保護膜厚調整後の透過率の温度依存性を示した図、図３（ｅ）は保護膜厚調整後の出力電圧の温度依存性を示した図である。 本発明の参考例における受光回路の構成を示した図であり、図４（ａ）は受光部上に保護膜を有しない場合の構成図、図４（ｂ）は受光部上に保護膜を有する場合の構成図、図４（ｃ）は光透過性部材がガラス板にコーティングされた場合の構成である。 本発明の参考例における各パラメータの温度依存性を示した図であり、図５（ａ）は帰還抵抗の温度依存性を示した図、図５（ｂ）は保護膜の透過率の温度依存性を示した図、図５（ｃ）は受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図５（ｄ）はコーティング膜厚調整後の透過率の温度依存性を示した図、図５（ｅ）はコーティング膜厚調整後の出力電圧の温度依存性を示した図である。 本発明の第２の実施の形態における受光回路の構成を示した図である。 従来の技術における光ピックアップ装置の構成を示した図であり、図７（ａ）は全体の構成図、 図７（ｂ）はＬＤパワーモニタ用受光回路の構成図である。 従来の技術における各パラメータの温度依存性を示した図であり、図８（ａ）は受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図８（ｂ）は帰還抵抗の温度依存性を示した図、図８（ｃ）は調整後の受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図８（ｄ）は調整後の帰還抵抗の温度依存性を示した図である。

符号の説明

１ 半導体レーザダイオード（ＬＤ）
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ レンズ
３ａ、３ｂ ビームスプリッタ
４ ＬＤパワーモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）
５ ＬＤパワーモニタ用光電流−電圧変換アンプ（Ｉ−Ｖアンプ）
６ アクチュエータ
７ 光ディスク
８ トラッキングサーボ制御用ＰＤ
９ フォーカシングサーボ制御用ＰＤ
１０ トラッキングサーボ制御用光電流−電圧変換アンプ（Ｉ−Ｖアンプ）
１１ フォーカシングサーボ制御用光電流−電圧変換アンプ（Ｉ−Ｖアンプ）
１２ レーザ駆動回路
１３ 帰還抵抗
１４ ｎ型半導体基板
１５ ｐ型拡散領域
１６ 受光部
１７ａ、１７ｂ 基板保護膜
１８ ＬＤパワーモニタ用フォトダイオード４への入射光
１９ 受光部保護膜
２０ 光透過性部材
２１ ガラス板
２２ Ｉ−Ｖアンプ形成領域
２３ パッケージ
１００ ＬＤパワーモニタ用受光回路

Claims (6)

1. −１０℃〜７０℃の範囲でレーザ波長が４００ｎｍ〜４１５ｎｍに変化する青紫半導体レーザダイオードの出射光のパワーを検出する受光回路であって、
   周囲温度の変化に対して前記青紫半導体レーザダイオードと同じ影響が及ぼされ、前記青紫半導体レーザダイオードの出射光を受ける受光部と、前記受光部で光電変換された光電流を増幅する光電流−電圧変換アンプとを備え、
   前記受光部上には、ｎ型シリコン基板の表面にシリコン酸化膜が膜厚６ｎｍ、さらにその上に、シリコン窒化膜が膜厚約４４ｎｍの厚みで形成された２層構造である保護膜が形成され、前記保護膜が、透過する光の波長変化に伴う前記保護膜の透過率の温度係数を有するものであり、
   前記光電流−電圧変換アンプにはゲインに関係する帰還抵抗が接続され、前記帰還抵抗が温度変化に対する−２５０ｐｐｍ／℃のポリシリコン抵抗の温度係数を有するものであり、
   前記光電流−電圧変換アンプの出力電圧が−１０℃〜７０℃の範囲での温度変化に対して約−０．５％の変動に抑えられることを特徴とする受光回路。
2. 受光部と光電流-電圧変換アンプとが同一の半導体基板上に形成されている請求項１記載の受光回路。
3. 受光部と光電流-電圧変換アンプとが同一のパッケージ内に収納されている請求項１または請求項２記載の受光回路。
4. パッケージの少なくとも光が入射される部分には、光透過性部材が配置されている請求項３記載の受光回路。
5. −１０℃〜７０℃の範囲でレーザ波長が４００ｎｍ〜４１５ｎｍに変化する青紫半導体レーザダイオードと、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の受光回路を備えた半導体レーザ装置であって、
   前記受光回路は前記青紫半導体レーザダイオードの出力をモニタすることを特徴とする半導体レーザ装置。
6. 請求項５記載の半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置から出射した光が記録媒体において反射した反射光を受光する受光部とを備えた光ピックアップ装置。

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