JP4617600B2 - ２波長半導体レーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２波長半導体レーザ装置に関し、更に詳細には、少ない部品点数で、しかも出力制御用の光検出器の光軸調整を要しないように構成された２波長半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学記録媒体の多様化と共に、種類の異なる光学記録媒体、例えばＣＤ（コンパクトディスク）及びＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の二種類の光学記録媒体を記録、再生できる装置が、注目されている。
このような記録・再生装置の光学ピックアップ装置の光源には、２波長半導体レーザ装置が使用されている。例えばＣＤ及びＤＶＤの双方を記録・再生する装置の光学ピックアップ装置には、光源として、ＣＤ記録・再生用の発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子と、ＤＶＤ記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの半導体レーザ素子とを備えた２波長半導体レーザ装置が設けられている。
【０００３】
ここで、図３から図５を参照して、ＣＤ用の発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子及びＤＶＤ用の発光波長６５０ｎｍの半導体レーザ素子をモノリシックに基板上に備えた従来の２波長半導体レーザ装置の構成を説明する。図３は従来の２波長半導体レーザ装置の要部構成を示す断面図、図４は従来の２波長半導体レーザ装置を半導体ブロックにマウントした状態の断面図、及び図５は従来の２波長半導体レーザ装置の平面図である。
従来の２波長半導体レーザ装置３０は、図３に示すように、ＣＤ用の発光波長７８０ｎｍの第１の半導体レーザ素子３２及びＤＶＤ用の発光波長６５０ｎｍの第２の半導体レーザ素子３４をｎ型ＧａＡｓ基板３６上に分離溝３７を介して並列配置でモノリシックに集積させている。
【０００４】
第１の半導体レーザ素子３２は、ｎ型ＧａＡｓ基板３６上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０、活性層４２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層４６からなる積層構造を備えている。
ｐ型ＧａＡｓキャップ層４６及びｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４の上部はストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層４８で埋め込まれている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４６及び埋め込み電流狭窄層４８上には、ｐ側電極５０が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３６の裏面には共通電極としてｎ側電極５２が設けてある。
このように、第１の半導体レーザ素子３２は、ゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されている。
【０００５】
第２の半導体レーザ素子３４は、第１の半導体レーザ素子３２と共通のｎ型ＧａＡｓ基板３６及びｎ型ＧａＡｓバッファ層３８上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層５４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、活性層５８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６２からなる積層構造を備えている。
ｐ型ＧａＡｓキャップ層６２及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０の上部はストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層６４で埋め込まれている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６２及び埋め込み電流狭窄層６４上には、ｐ側電極６６が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３６の裏面には共通電極としてｎ側電極５２が設けてある。
このように、第２の半導体レーザ素子３４は、第１の半導体レーザ素子３２と同様にゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されている。
【０００６】
第１の半導体レーザ素子３２と第２の半導体レーザ素子３４とは、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８を露出させた分離溝３７によって、物理的に相互に分離されていて、それぞれ、７８０ｎｍのレーザ光及び６５０ｎｍのレーザ光を基板と平行にほぼ同じ方向に出射する。
第１の半導体レーザ素子３２の発光点３２ａと第２の半導体レーザ素子３４の発光点３４ａとの間隔は、図５に示すように、１００μｍ〜２００μｍ程度になっている。
【０００７】
第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４は、図４に示すように、それぞれ、ｐ側電極５０及び６６を下にして半導体ブロック７０の電極７２、７４に接合されている。
また、図５に示すように、半導体ブロック７０の第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４の出射端面とは反対側には、光検出器、例えばＰＩＮダイオード７６が設けてある。
ＰＩＮダイオード７６は、第１及び第２の半導体レーザ素子３２、３４の裏面側端面から出射されたレーザ光を受光してそれぞれのレーザ光の光強度を測定し、出力制御信号として第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４の駆動装置（図示せず）に出力し、レーザ光の光強度が一定になるように第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４の駆動電流をＡＰＣ（Automatic Power Control ）方式で制御する。
第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４は、そのいずれか一方が、選択的に動作するように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の２波長半導体レーザ装置３０では、第１の半導体レーザ素子３２と第３の半導体レーザ素子３４とが離隔してレーザストライプが並列配置され、従って発光点が離隔しているために、ＰＩＮダイオード７６の光軸を一方の半導体レーザ素子の発光点、例えば第１の半導体レーザ素子３２の発光点に整合させると、他方の半導体レーザ素子の発光点、つまり第２の半導体レーザ素子３４の発光点がＰＩＮダイオード７６の光軸に整合しない。これでは、第２の半導体レーザ素子３４のレーザ光の光強度を正確に測定することができない。
そのために、それぞれの半導体レーザ素子を動作させる際に、ＰＩＮダイオード７６の光軸を調節することが必要になり、機構が複雑になるという問題があった。
【０００９】
また、第１及び第２の半導体レーザ素子のそれぞれに光検出器を設けると、２波長半導体レーザ装置全体が、１個の光検出器を増やした分だけ大型化し、小型化の要求に反することになり、また、部品点数が増えて、製品コストが嵩むと言う問題が生じる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、少ない部品点数で、しかも出力制御用としてレーザ光の光強度を正確に測定できる構成の２波長半導体レーザ装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る２波長半導体レーザ装置は、第１の発光波長のレーザ光を発光する第１の半導体レーザ素子と、第１の発光波長より短い波長の第２の発光波長のレーザ光を発光する第２の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器とを備え、
第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子は、それぞれのレーザストライプが一直線上でかつ同じ高さになる配置で、レーザストライプに直交する方向に設けられた分離溝により相互に分離されて基板上に配列され、
光検出器は、第１の半導体レーザ素子の分離溝と反対側端面から出射されるレーザ光を受光するように配置され、
第２の半導体レーザ素子は第１の半導体レーザ素子の光導波路として機能し、第１の半導体レーザ素子は第２の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機能するように構成され、
第１及び第２の半導体レーザ素子のいずれか一方が、選択的に動作するようになっていることを特徴としている。
【００１２】
本発明で、レーザストライプとは、活性層のストライプ状発光領域を言う。本発明は、第２の半導体レーザ素子の発光波長が第１の半導体レーザ素子の発光波長より短いという条件を満たす限り、第１及び第２の半導体レーザ素子の発光波長のいかんを問わず適用でき、また、レーザ共振器構造を構成する化合物半導体の組成に制約無く適用できる。
例えば第１の半導体レーザ素子は、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層からなる発光波長７８０ｎｍのレーザ共振器構造を備え、一方、第２の半導体レーザ素子は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層からなる発光波長６５０ｎｍのレーザ共振器構造を備えるようにすることもできる。
【００１３】
本発明に係る２波長半導体レーザ装置は、第１の半導体レーザ素子をＣＤの記録・再生用の発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子とし、第２の半導体レーザ素子をＤＶＤの記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの半導体レーザ素子とすることにより、ＣＤとＤＶＤの双方を記録・再生する装置の光学ピックアップ装置の光源として最適な２波長半導体レーザ装置を実現することができる。
【００１４】
本発明は、第２の半導体レーザ素子を第１の導体レーザ素子の光導波路として機能させ、第１の半導体レーザ素子を第２の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機能させ、一つの光検出器のみを第１の半導体レーザ素子の出力制御用の専用光検出器として設けることにより、従来の２波長半導体レーザ装置のように、光検出器の光軸調節を行ったり、半導体レーザ素子のそれぞれに出力制御用の光検出器を設けたりすることなく、２個の半導体レーザ素子のレーザ光の光強度を出力制御信号として正確に測定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る２波長半導体レーザ装置の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の２波長半導体レーザ装置の構成を示す斜視図である。
本実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０は、ＣＤの記録・再生用の発光波長７８０ｎｍの第１の半導体レーザ素子１２Ａと、ＤＶＤの記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの第２の半導体レーザ素子１２Ｂと、半導体レーザ素子１２Ａの出力制御用の光検出器１４とを備えた２波長半導体レーザ装置である。
半導体レーザ素子１２Ａ、Ｂは、図１に示すように、それぞれのレーザストライプ１６Ａ、Ｂが一直線上になるように配置され、レーザストライプ１６Ａ、Ｂに直交する方向に設けられた分離溝１８で分離されていて、いずれか一方が、選択的に動作するようになっている。
【００１６】
半導体レーザ素子１２Ａは、例えば三元ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造を備えた、従来の第１の半導体レーザ素子３２と同じ構成の半導体レーザ素子であって、分離溝１８側の端面がレーザ光の出射端面となっている。
即ち、第１の半導体レーザ素子１２Ａは、ｎ型ＧａＡｓ基板３６上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０、活性層４２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層４６の積層構造を備えている。
ｐ型ＧａＡｓキャップ層４６及びｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４の上部はストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層４８で埋め込まれている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４６及び埋め込み電流狭窄層４８上には、ｐ側電極５０が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３６の裏面には共通電極としてｎ側電極５２が設けてある。
このように、第１の半導体レーザ素子１２Ａは、ゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されている。
【００１７】
また、半導体レーザ素子１２Ａは、半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ光の波長より長いバンドギャップ波長のレーザ共振器構造を備えているので、後述するように、半導体レーザ素子１２Ｂの裏面側端面から出射されたレーザ光を吸収して光強度を検出し、半導体レーザ素子１２Ｂの出力を制御する出力制御用光検出器として機能するように構成されている。
【００１８】
半導体レーザ素子１２Ｂは、バンドギャップ・エネルギーが半導体レーザ素子１２Ａの活性層のバンドギャップ・エネルギーより大きな活性層を有する、発振波長が短いレーザ共振器、例えば四元ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造を備えた、従来の半導体レーザ素子３４と同じ構成の半導体レーザ素子であって、分離溝１８の反対側の端面がレーザ光の出射端面となっている。
【００１９】
即ち、第２の半導体レーザ素子１２Ｂは、第１の半導体レーザ素子１２Ａと共通のｎ型ＧａＡｓ基板３６及びｎ型ＧａＡｓバッファ層３８上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層５４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、活性層５８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６２の積層構造を備えている。活性層５８は、第１の半導体レーザ素子１２Ａの活性層４２と基板上で同じ高さに位置するように形成されている。
ｐ型ＧａＡｓキャップ層６２及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０の上部はストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層６４で埋め込まれている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６２及び埋め込み電流狭窄層６４上には、ｐ側電極６６が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３６の裏面には共通電極としてｎ側電極５２が設けてある。
このように、第２の半導体レーザ素子３４は、第１の半導体レーザ素子３２と同様にゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されている。
【００２０】
半導体レーザ素子１２Ａは、出射端面、即ち分離溝１８側の端面からレーザ光を出射する。出射されたーザ光は、分離溝１８を横切って半導体レーザ素子１２Ｂの分離溝側端面、つまり裏面側端面に入射する。半導体レーザ素子１２Ｂの発光波長は半導体レーザ素子１２Ａの発光波長より短いので、レーザ光は、殆ど吸収されることなく半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ共振器構造を透過して、半導体レーザ素子１２Ｂの出射端面から再び出射される。
例えば、２波長半導体レーザ装置１０が光学ピックアップ装置の光源として設けられているときには、出射されたレーザ光は、光学ピックアップ装置の光学系に入射する。
一方、出射端面とは反対側の裏面端面から出射された半導体レーザ素子１２Ａのレーザ光は、光強度が光検出器１４によって検出される。光検出器１４は、検出した光強度を半導体レーザ素子１２Ａの駆動装置（図示せず）に出力制御信号として出力する。
【００２１】
半導体レーザ素子１２Ｂは、出射端面、即ち分離溝１８とは反対側の端面からレーザ光を光学ピックアップ装置の光学系に向けて、直接、出射する。
一方、出射端面とは反対側の裏面側端面、つまり分離溝１８側の端面から出射された半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ光は、半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ光の波長よりバンドギャップ波長の長いレーザ共振器構造を有する半導体レーザ素子１２Ａで吸収される。
つまり、半導体レーザ素子１２Ｂの動作時には、半導体レーザ素子１２Ａは、光検出器として機能し、半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ光の光強度が検出し、検出した光強度を半導体レーザ素子１２Ｂの駆動装置（図示せず）に出力制御信号として出力する。
【００２２】
以上の構成により、本実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０は、第２の半導体レーザ素子１２Ｂを第１の導体レーザ素子１２Ａの光導波路として機能させ、第１の半導体レーザ素子１２Ａを第２の半導体レーザ素子１２Ｂの出力制御用の光検出器として機能させ、光検出器１４のみを第１の半導体レーザ素子１２Ａの出力制御用の専用の光検出器として設けている。
これにより、２波長半導体レーザ装置１０は、従来の２波長半導体レーザ装置のように、光検出器の光軸調節を行ったり、半導体レーザ素子のそれぞれに出力制御用の光検出器を設けたりすることなく、２個の半導体レーザ素子のレーザ光の光強度を出力制御信号として正確に測定することができる。
【００２３】
図２を参照して、本実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０の作製方法を説明する。図２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、本実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０を作製する際の工程毎の断面図である。
先ず、図２（ａ）に示すように、ｎ側ＧａＡｓ基板３６上全面に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０、活性層４２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層４６からなる第１の半導体レーザ素子１２Ａの積層構造を形成する。
【００２４】
次いで、図２（ｂ）に示すように、第１の半導体レーザ素子１２Ａの形成領域上の積層構造上にＳｉＮX 膜等でマスク６８を形成し、続いて露出した第２の半導体レーザ素子１２Ｂの形成領域のｎ側ＧａＡｓバッファ層３８上の第１の半導体レーザ素子１２Ａの積層構造をエッチングして除去し、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８を露出させる。
次に、図２（ｃ）に示すように、マスク６８を使った選択成長法によって、露出したｎ型ＧａＡｓバッファ層３８上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層５４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、活性層５８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６２からなる第２の半導体レーザ素子３４の積層構造を形成する。この際、活性層５８は、第１の半導体レーザ素子３２の活性層４２と同じ高さになるようにする。
【００２５】
続いて、図示しないが、ｐ型ＧａＡｓキャップ層及びｐ型クラッド層の上部からなるリッジが一直線上になるように、第１の半導体レーザ素子１２Ａ及び第２の半導体レーザ素子１２Ｂの積層構造をエッチングしてリッジを形成する。
次に、埋め込み電流狭窄層でリッジを埋め込み、更に、ｐ側電極及びｎ側電極を形成して、第１の半導体レーザ素子１２Ａ及び第２の半導体レーザ素子１２Ｂの境界をエッチングして、分離溝１８を形成することにより、図１に示す２波長半導体レーザ装置１０を作製する。
【００２６】
尚、以上の実施形態例で示した、第１及び第２の半導体レーザ素子の発光波長、化合物半導体層の組成、その他寸法等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、本発明はこれら例示に限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の発光波長のレーザ光を発光する第１の半導体レーザ素子と、第１の発光波長より短い波長の第２の発光波長のレーザ光を発光する第２の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器とを備え、第１及び第２の半導体レーザ素子をそれぞれのレーザストライプが一直線上でかつ同じ高さになるように配置することにより、第２の半導体レーザ素子を第１の半導体レーザ素子の光導波路として、第１の半導体レーザ素子を第２の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機能させ、第１の半導体レーザ素子のみに専用の光検出器を設けている。
これにより、従来の２波長半導体レーザ装置のように、一方の半導体レーザ素子から他方の半導体レーザ素子に切り換える度に光検出器の光軸調節を行ったり、半導体レーザ素子のそれぞれに出力制御用の光検出器を設けたりすることなく、２個の半導体レーザ素子のレーザ光の光強度を出力制御信号として正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例の２波長半導体レーザ装置の要部構成を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０を作製する際の工程毎の断面図である。
【図３】従来の２波長半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。
【図４】従来の２波長半導体レーザ装置を半導体ブロックにマウントした状態の断面図である。
【図５】従来の２波長半導体レーザ装置の平面図である。
【符号の説明】
１０……実施形態例の２波長半導体レーザ装置、１２Ａ……ＣＤの記録・再生用の発光波長７８０ｎｍのＢ第１の半導体レーザ素子、１２Ｂ……ＤＶＤの記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの第２の半導体レーザ素子、１４……光検出器、１６Ａ、Ｂ……レーザストライプ、１８……分離溝、３０……従来の２波長半導体レーザ装置、３２……ＣＤ用の発光波長７８０ｎｍの第１の半導体レーザ素子、３４……ＤＶＤ用の発光波長６５０ｎｍの第２の半導体レーザ素子、３６……ｎ型ＧａＡｓ基板、３７……分離溝、３８……ｎ型ＧａＡｓバッファ層、４０……ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、４２……活性層、４４……ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、４６……ｐ型ＧａＡｓキャップ層、４８……埋め込み電流狭窄層、５０……ｐ側電極、５２……ｎ側電極、５４……ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層、５６……ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５８……活性層、６０……ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、６２……ｐ型ＧａＡｓキャップ層、６４……埋め込み電流狭窄層、６６……ｐ側電極、６８……マスク、７０……半導体ブロック、７２、７４……電極、７６……ＰＩＮダイオード。
【発明の属する技術分野】
本発明は、２波長半導体レーザ装置に関し、更に詳細には、少ない部品点数で、しかも出力制御用の光検出器の光軸調整を要しないように構成された２波長半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学記録媒体の多様化と共に、種類の異なる光学記録媒体、例えばＣＤ（コンパクトディスク）及びＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の二種類の光学記録媒体を記録、再生できる装置が、注目されている。
このような記録・再生装置の光学ピックアップ装置の光源には、２波長半導体レーザ装置が使用されている。例えばＣＤ及びＤＶＤの双方を記録・再生する装置の光学ピックアップ装置には、光源として、ＣＤ記録・再生用の発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子と、ＤＶＤ記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの半導体レーザ素子とを備えた２波長半導体レーザ装置が設けられている。
【０００３】
ここで、図３から図５を参照して、ＣＤ用の発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子及びＤＶＤ用の発光波長６５０ｎｍの半導体レーザ素子をモノリシックに基板上に備えた従来の２波長半導体レーザ装置の構成を説明する。図３は従来の２波長半導体レーザ装置の要部構成を示す断面図、図４は従来の２波長半導体レーザ装置を半導体ブロックにマウントした状態の断面図、及び図５は従来の２波長半導体レーザ装置の平面図である。
従来の２波長半導体レーザ装置３０は、図３に示すように、ＣＤ用の発光波長７８０ｎｍの第１の半導体レーザ素子３２及びＤＶＤ用の発光波長６５０ｎｍの第２の半導体レーザ素子３４をｎ型ＧａＡｓ基板３６上に分離溝３７を介して並列配置でモノリシックに集積させている。
【０００４】
第１の半導体レーザ素子３２は、ｎ型ＧａＡｓ基板３６上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０、活性層４２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層４６からなる積層構造を備えている。
ｐ型ＧａＡｓキャップ層４６及びｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４の上部はストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層４８で埋め込まれている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４６及び埋め込み電流狭窄層４８上には、ｐ側電極５０が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３６の裏面には共通電極としてｎ側電極５２が設けてある。
このように、第１の半導体レーザ素子３２は、ゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されている。
【０００５】
第２の半導体レーザ素子３４は、第１の半導体レーザ素子３２と共通のｎ型ＧａＡｓ基板３６及びｎ型ＧａＡｓバッファ層３８上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層５４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、活性層５８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６２からなる積層構造を備えている。
ｐ型ＧａＡｓキャップ層６２及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０の上部はストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層６４で埋め込まれている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６２及び埋め込み電流狭窄層６４上には、ｐ側電極６６が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３６の裏面には共通電極としてｎ側電極５２が設けてある。
このように、第２の半導体レーザ素子３４は、第１の半導体レーザ素子３２と同様にゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されている。
【０００６】
第１の半導体レーザ素子３２と第２の半導体レーザ素子３４とは、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８を露出させた分離溝３７によって、物理的に相互に分離されていて、それぞれ、７８０ｎｍのレーザ光及び６５０ｎｍのレーザ光を基板と平行にほぼ同じ方向に出射する。
第１の半導体レーザ素子３２の発光点３２ａと第２の半導体レーザ素子３４の発光点３４ａとの間隔は、図５に示すように、１００μｍ〜２００μｍ程度になっている。
【０００７】
第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４は、図４に示すように、それぞれ、ｐ側電極５０及び６６を下にして半導体ブロック７０の電極７２、７４に接合されている。
また、図５に示すように、半導体ブロック７０の第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４の出射端面とは反対側には、光検出器、例えばＰＩＮダイオード７６が設けてある。
ＰＩＮダイオード７６は、第１及び第２の半導体レーザ素子３２、３４の裏面側端面から出射されたレーザ光を受光してそれぞれのレーザ光の光強度を測定し、出力制御信号として第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４の駆動装置（図示せず）に出力し、レーザ光の光強度が一定になるように第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４の駆動電流をＡＰＣ（Automatic Power Control ）方式で制御する。
第１の半導体レーザ素子３２及び第２の半導体レーザ素子３４は、そのいずれか一方が、選択的に動作するように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の２波長半導体レーザ装置３０では、第１の半導体レーザ素子３２と第３の半導体レーザ素子３４とが離隔してレーザストライプが並列配置され、従って発光点が離隔しているために、ＰＩＮダイオード７６の光軸を一方の半導体レーザ素子の発光点、例えば第１の半導体レーザ素子３２の発光点に整合させると、他方の半導体レーザ素子の発光点、つまり第２の半導体レーザ素子３４の発光点がＰＩＮダイオード７６の光軸に整合しない。これでは、第２の半導体レーザ素子３４のレーザ光の光強度を正確に測定することができない。
そのために、それぞれの半導体レーザ素子を動作させる際に、ＰＩＮダイオード７６の光軸を調節することが必要になり、機構が複雑になるという問題があった。
【０００９】
また、第１及び第２の半導体レーザ素子のそれぞれに光検出器を設けると、２波長半導体レーザ装置全体が、１個の光検出器を増やした分だけ大型化し、小型化の要求に反することになり、また、部品点数が増えて、製品コストが嵩むと言う問題が生じる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、少ない部品点数で、しかも出力制御用としてレーザ光の光強度を正確に測定できる構成の２波長半導体レーザ装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る２波長半導体レーザ装置は、第１の発光波長のレーザ光を発光する第１の半導体レーザ素子と、第１の発光波長より短い波長の第２の発光波長のレーザ光を発光する第２の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器とを備え、
第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子は、それぞれのレーザストライプが一直線上でかつ同じ高さになる配置で、レーザストライプに直交する方向に設けられた分離溝により相互に分離されて基板上に配列され、
光検出器は、第１の半導体レーザ素子の分離溝と反対側端面から出射されるレーザ光を受光するように配置され、
第２の半導体レーザ素子は第１の半導体レーザ素子の光導波路として機能し、第１の半導体レーザ素子は第２の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機能するように構成され、
第１及び第２の半導体レーザ素子のいずれか一方が、選択的に動作するようになっていることを特徴としている。
【００１２】
本発明で、レーザストライプとは、活性層のストライプ状発光領域を言う。本発明は、第２の半導体レーザ素子の発光波長が第１の半導体レーザ素子の発光波長より短いという条件を満たす限り、第１及び第２の半導体レーザ素子の発光波長のいかんを問わず適用でき、また、レーザ共振器構造を構成する化合物半導体の組成に制約無く適用できる。
例えば第１の半導体レーザ素子は、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層からなる発光波長７８０ｎｍのレーザ共振器構造を備え、一方、第２の半導体レーザ素子は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層からなる発光波長６５０ｎｍのレーザ共振器構造を備えるようにすることもできる。
【００１３】
本発明に係る２波長半導体レーザ装置は、第１の半導体レーザ素子をＣＤの記録・再生用の発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子とし、第２の半導体レーザ素子をＤＶＤの記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの半導体レーザ素子とすることにより、ＣＤとＤＶＤの双方を記録・再生する装置の光学ピックアップ装置の光源として最適な２波長半導体レーザ装置を実現することができる。
【００１４】
本発明は、第２の半導体レーザ素子を第１の導体レーザ素子の光導波路として機能させ、第１の半導体レーザ素子を第２の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機能させ、一つの光検出器のみを第１の半導体レーザ素子の出力制御用の専用光検出器として設けることにより、従来の２波長半導体レーザ装置のように、光検出器の光軸調節を行ったり、半導体レーザ素子のそれぞれに出力制御用の光検出器を設けたりすることなく、２個の半導体レーザ素子のレーザ光の光強度を出力制御信号として正確に測定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る２波長半導体レーザ装置の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の２波長半導体レーザ装置の構成を示す斜視図である。
本実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０は、ＣＤの記録・再生用の発光波長７８０ｎｍの第１の半導体レーザ素子１２Ａと、ＤＶＤの記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの第２の半導体レーザ素子１２Ｂと、半導体レーザ素子１２Ａの出力制御用の光検出器１４とを備えた２波長半導体レーザ装置である。
半導体レーザ素子１２Ａ、Ｂは、図１に示すように、それぞれのレーザストライプ１６Ａ、Ｂが一直線上になるように配置され、レーザストライプ１６Ａ、Ｂに直交する方向に設けられた分離溝１８で分離されていて、いずれか一方が、選択的に動作するようになっている。
【００１６】
半導体レーザ素子１２Ａは、例えば三元ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造を備えた、従来の第１の半導体レーザ素子３２と同じ構成の半導体レーザ素子であって、分離溝１８側の端面がレーザ光の出射端面となっている。
即ち、第１の半導体レーザ素子１２Ａは、ｎ型ＧａＡｓ基板３６上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０、活性層４２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層４６の積層構造を備えている。
ｐ型ＧａＡｓキャップ層４６及びｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４の上部はストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層４８で埋め込まれている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４６及び埋め込み電流狭窄層４８上には、ｐ側電極５０が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３６の裏面には共通電極としてｎ側電極５２が設けてある。
このように、第１の半導体レーザ素子１２Ａは、ゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されている。
【００１７】
また、半導体レーザ素子１２Ａは、半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ光の波長より長いバンドギャップ波長のレーザ共振器構造を備えているので、後述するように、半導体レーザ素子１２Ｂの裏面側端面から出射されたレーザ光を吸収して光強度を検出し、半導体レーザ素子１２Ｂの出力を制御する出力制御用光検出器として機能するように構成されている。
【００１８】
半導体レーザ素子１２Ｂは、バンドギャップ・エネルギーが半導体レーザ素子１２Ａの活性層のバンドギャップ・エネルギーより大きな活性層を有する、発振波長が短いレーザ共振器、例えば四元ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造を備えた、従来の半導体レーザ素子３４と同じ構成の半導体レーザ素子であって、分離溝１８の反対側の端面がレーザ光の出射端面となっている。
【００１９】
即ち、第２の半導体レーザ素子１２Ｂは、第１の半導体レーザ素子１２Ａと共通のｎ型ＧａＡｓ基板３６及びｎ型ＧａＡｓバッファ層３８上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層５４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、活性層５８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６２の積層構造を備えている。活性層５８は、第１の半導体レーザ素子１２Ａの活性層４２と基板上で同じ高さに位置するように形成されている。
ｐ型ＧａＡｓキャップ層６２及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０の上部はストライプ状リッジとして形成され、リッジの両脇は埋め込み電流狭窄層６４で埋め込まれている。また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６２及び埋め込み電流狭窄層６４上には、ｐ側電極６６が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板３６の裏面には共通電極としてｎ側電極５２が設けてある。
このように、第２の半導体レーザ素子３４は、第１の半導体レーザ素子３２と同様にゲインガイド型半導体レーザ素子として構成されている。
【００２０】
半導体レーザ素子１２Ａは、出射端面、即ち分離溝１８側の端面からレーザ光を出射する。出射されたーザ光は、分離溝１８を横切って半導体レーザ素子１２Ｂの分離溝側端面、つまり裏面側端面に入射する。半導体レーザ素子１２Ｂの発光波長は半導体レーザ素子１２Ａの発光波長より短いので、レーザ光は、殆ど吸収されることなく半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ共振器構造を透過して、半導体レーザ素子１２Ｂの出射端面から再び出射される。
例えば、２波長半導体レーザ装置１０が光学ピックアップ装置の光源として設けられているときには、出射されたレーザ光は、光学ピックアップ装置の光学系に入射する。
一方、出射端面とは反対側の裏面端面から出射された半導体レーザ素子１２Ａのレーザ光は、光強度が光検出器１４によって検出される。光検出器１４は、検出した光強度を半導体レーザ素子１２Ａの駆動装置（図示せず）に出力制御信号として出力する。
【００２１】
半導体レーザ素子１２Ｂは、出射端面、即ち分離溝１８とは反対側の端面からレーザ光を光学ピックアップ装置の光学系に向けて、直接、出射する。
一方、出射端面とは反対側の裏面側端面、つまり分離溝１８側の端面から出射された半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ光は、半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ光の波長よりバンドギャップ波長の長いレーザ共振器構造を有する半導体レーザ素子１２Ａで吸収される。
つまり、半導体レーザ素子１２Ｂの動作時には、半導体レーザ素子１２Ａは、光検出器として機能し、半導体レーザ素子１２Ｂのレーザ光の光強度が検出し、検出した光強度を半導体レーザ素子１２Ｂの駆動装置（図示せず）に出力制御信号として出力する。
【００２２】
以上の構成により、本実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０は、第２の半導体レーザ素子１２Ｂを第１の導体レーザ素子１２Ａの光導波路として機能させ、第１の半導体レーザ素子１２Ａを第２の半導体レーザ素子１２Ｂの出力制御用の光検出器として機能させ、光検出器１４のみを第１の半導体レーザ素子１２Ａの出力制御用の専用の光検出器として設けている。
これにより、２波長半導体レーザ装置１０は、従来の２波長半導体レーザ装置のように、光検出器の光軸調節を行ったり、半導体レーザ素子のそれぞれに出力制御用の光検出器を設けたりすることなく、２個の半導体レーザ素子のレーザ光の光強度を出力制御信号として正確に測定することができる。
【００２３】
図２を参照して、本実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０の作製方法を説明する。図２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、本実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０を作製する際の工程毎の断面図である。
先ず、図２（ａ）に示すように、ｎ側ＧａＡｓ基板３６上全面に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０、活性層４２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層４６からなる第１の半導体レーザ素子１２Ａの積層構造を形成する。
【００２４】
次いで、図２（ｂ）に示すように、第１の半導体レーザ素子１２Ａの形成領域上の積層構造上にＳｉＮX 膜等でマスク６８を形成し、続いて露出した第２の半導体レーザ素子１２Ｂの形成領域のｎ側ＧａＡｓバッファ層３８上の第１の半導体レーザ素子１２Ａの積層構造をエッチングして除去し、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３８を露出させる。
次に、図２（ｃ）に示すように、マスク６８を使った選択成長法によって、露出したｎ型ＧａＡｓバッファ層３８上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層５４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、活性層５８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６２からなる第２の半導体レーザ素子３４の積層構造を形成する。この際、活性層５８は、第１の半導体レーザ素子３２の活性層４２と同じ高さになるようにする。
【００２５】
続いて、図示しないが、ｐ型ＧａＡｓキャップ層及びｐ型クラッド層の上部からなるリッジが一直線上になるように、第１の半導体レーザ素子１２Ａ及び第２の半導体レーザ素子１２Ｂの積層構造をエッチングしてリッジを形成する。
次に、埋め込み電流狭窄層でリッジを埋め込み、更に、ｐ側電極及びｎ側電極を形成して、第１の半導体レーザ素子１２Ａ及び第２の半導体レーザ素子１２Ｂの境界をエッチングして、分離溝１８を形成することにより、図１に示す２波長半導体レーザ装置１０を作製する。
【００２６】
尚、以上の実施形態例で示した、第１及び第２の半導体レーザ素子の発光波長、化合物半導体層の組成、その他寸法等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、本発明はこれら例示に限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の発光波長のレーザ光を発光する第１の半導体レーザ素子と、第１の発光波長より短い波長の第２の発光波長のレーザ光を発光する第２の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器とを備え、第１及び第２の半導体レーザ素子をそれぞれのレーザストライプが一直線上でかつ同じ高さになるように配置することにより、第２の半導体レーザ素子を第１の半導体レーザ素子の光導波路として、第１の半導体レーザ素子を第２の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機能させ、第１の半導体レーザ素子のみに専用の光検出器を設けている。
これにより、従来の２波長半導体レーザ装置のように、一方の半導体レーザ素子から他方の半導体レーザ素子に切り換える度に光検出器の光軸調節を行ったり、半導体レーザ素子のそれぞれに出力制御用の光検出器を設けたりすることなく、２個の半導体レーザ素子のレーザ光の光強度を出力制御信号として正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例の２波長半導体レーザ装置の要部構成を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態例の２波長半導体レーザ装置１０を作製する際の工程毎の断面図である。
【図３】従来の２波長半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。
【図４】従来の２波長半導体レーザ装置を半導体ブロックにマウントした状態の断面図である。
【図５】従来の２波長半導体レーザ装置の平面図である。
【符号の説明】
１０……実施形態例の２波長半導体レーザ装置、１２Ａ……ＣＤの記録・再生用の発光波長７８０ｎｍのＢ第１の半導体レーザ素子、１２Ｂ……ＤＶＤの記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの第２の半導体レーザ素子、１４……光検出器、１６Ａ、Ｂ……レーザストライプ、１８……分離溝、３０……従来の２波長半導体レーザ装置、３２……ＣＤ用の発光波長７８０ｎｍの第１の半導体レーザ素子、３４……ＤＶＤ用の発光波長６５０ｎｍの第２の半導体レーザ素子、３６……ｎ型ＧａＡｓ基板、３７……分離溝、３８……ｎ型ＧａＡｓバッファ層、４０……ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、４２……活性層、４４……ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、４６……ｐ型ＧａＡｓキャップ層、４８……埋め込み電流狭窄層、５０……ｐ側電極、５２……ｎ側電極、５４……ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層、５６……ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５８……活性層、６０……ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、６２……ｐ型ＧａＡｓキャップ層、６４……埋め込み電流狭窄層、６６……ｐ側電極、６８……マスク、７０……半導体ブロック、７２、７４……電極、７６……ＰＩＮダイオード。
Claims (3)
- 第１の発光波長のレーザ光を発光する第１の半導体レーザ素子と、第１の発光波長より短い波長の第２の発光波長のレーザ光を発光する第２の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器とを備え、
第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子は、それぞれのレーザストライプが一直線上でかつ同じ高さになる配置で、レーザストライプに直交する方向に設けられた分離溝により相互に分離されて基板上に配列され、
光検出器は、第１の半導体レーザ素子の分離溝と反対側端面から出射されるレーザ光を受光するように配置され、
第２の半導体レーザ素子は第１の半導体レーザ素子の光導波路として機能し、第１の半導体レーザ素子は第２の半導体レーザ素子の出力制御用の光検出器として機能するように構成され、
第１及び第２の半導体レーザ素子のいずれか一方が、選択的に動作するようになっていることを特徴とする２波長半導体レーザ装置。 - 第１の半導体レーザ素子はＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造を備え、第２の半導体レーザ素子はＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層からなるレーザ共振器構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の２波長半導体レーザ装置。
- 第１の半導体レーザ素子がＣＤ（コンパクトディスク）の記録・再生用の発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子であり、第２の半導体レーザ素子がＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の記録・再生用の発光波長６５０ｎｍの半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項２に記載の２波長半導体レーザ装置。
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