JPH03187285A - Multibeam semiconductor laser - Google Patents
Multibeam semiconductor laserInfo
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- JPH03187285A JPH03187285A JP1326644A JP32664489A JPH03187285A JP H03187285 A JPH03187285 A JP H03187285A JP 1326644 A JP1326644 A JP 1326644A JP 32664489 A JP32664489 A JP 32664489A JP H03187285 A JPH03187285 A JP H03187285A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は複数のレーザダイオードがモノリシックに集
積化された、マルチビーム半導体レーザに関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a multi-beam semiconductor laser in which a plurality of laser diodes are monolithically integrated.
[従来の技術]
第2図は例えばJournal of Electro
nic Engineerrng Vol−24,No
、248 August 1987年(DempaPu
blication) P 54〜P 5Bに示された
従来のマルチビーム半導体レーザの全体の構成を示す一
部破砕斜視図である。[Prior art] Fig. 2 shows, for example, the Journal of Electro
nic Engineer Vol-24, No.
, 248 August 1987 (DempaPu
FIG. 2 is a partially exploded perspective view showing the overall configuration of the conventional multi-beam semiconductor laser shown in P 54 to P 5B.
図において(la)〜(1c)は3連のマルチビームの
レーザダイオードチップであり、(la) 、 (lc
)は外側のレーザダイオードチップ、(lb)は中央の
レーザダイオードチップである。(2a)〜(2c)は
3連のレーザダイオードチップ(1a)〜(lc)から
の各後面光をモニタする3連のフォトダイオードであり
(2aン〜(2c)はレーザダイオードチップ(Iaン
〜(1c)の各々レーザ光を独立にモニタする。In the figure, (la) to (1c) are three multi-beam laser diode chips, (la), (lc
) is the outer laser diode chip, and (lb) is the center laser diode chip. (2a) to (2c) are three photodiodes that monitor the respective rear lights from three laser diode chips (1a) to (lc) (2a to (2c) are laser diode chips (Ia) The laser beams of each of (1c) to (1c) are independently monitored.
(3a)〜(3c)は各レーザダイオードチップ(1a
)〜(lcJを各々独立に駆動させるためのレーザ用電
極、(4a)〜(4c)はモニタのフォトダイオード(
2a)〜(2C)の各出力を検出するための電極、(5
)はレーザダイオードチップ(1a)〜(1c)、及び
フォトダイオード(2a)〜(2c)の共通電極、(6
)はステム、(7)は各素子を窒素封入するためのキャ
ップ、(8)は各レーザの前面光を外部へ取り出すため
のガラス窓、(11)はレーザ出射光である。(3a) to (3c) are each laser diode chip (1a
) to (laser electrodes for driving each lcJ independently, (4a) to (4c) are monitor photodiodes (
electrodes for detecting each output of 2a) to (2C), (5
) is a common electrode of laser diode chips (1a) to (1c) and photodiodes (2a) to (2c), (6
) is a stem, (7) is a cap for filling each element with nitrogen, (8) is a glass window for taking out the front light of each laser to the outside, and (11) is a laser emitted light.
第3図は第2図に示した一連のレーザダイオードチップ
(1a)〜(IC)とフォトダイオード(2a)〜(2
C)の位置関係を拡大して示した模式図であり、(9a
)〜(9c)はレーザダイオードチップ(la)〜(I
c)のレーザ光の拡がり角や、横モードを制御するため
の発光ストライプである。第4図は第3図中の発光スト
ライプ(9a)〜(9C)の幅を広くした場合のレーザ
ダイオードチップ(la)〜(lc)とフォトダイオー
ド(2a)〜(2C)の位置関係を示す模式図である。Figure 3 shows a series of laser diode chips (1a) to (IC) and photodiodes (2a) to (2) shown in Figure 2.
It is a schematic diagram showing an enlarged positional relationship of (9a).
) to (9c) are laser diode chips (la) to (I
c) is a light emitting stripe for controlling the spread angle and transverse mode of the laser beam. Figure 4 shows the positional relationship between the laser diode chips (la) to (lc) and photodiodes (2a) to (2C) when the widths of the light emitting stripes (9a) to (9C) in Figure 3 are widened. It is a schematic diagram.
次に動作について説明する。一般にレーザダイオードは
電流信号を直接光信号に変換できる、いわゆる直接変調
が可能な光素子である。またレーザダイオードチップの
両端面から出射される光出力の比は常に一定であるため
、前面への光出力は後面の光出力をモニタすることによ
りフィードバック制御が出来る。そのため一般にはレー
ザダイオードチップとフォトダイオードが組み合わされ
て用いられている。Next, the operation will be explained. In general, a laser diode is an optical element that can directly convert a current signal into an optical signal, and is capable of so-called direct modulation. Furthermore, since the ratio of the optical outputs emitted from both end faces of the laser diode chip is always constant, the optical output to the front side can be feedback-controlled by monitoring the optical output at the rear side. Therefore, a combination of a laser diode chip and a photodiode is generally used.
第2図はレーザダイオードチップ(1a)〜(1C)と
フォトダイオード(2a)〜(2C)の組み合わせが3
組同一のパッケージに集積されたものである。したかっ
て各レーザダイオードチップ(1a)〜(lc)及び各
フォトダイオード(2a)〜(2C)は互いに電気的に
独立しており、たとえば、レーザ用電極(3a)より注
入した電流はレーザダイオードチップ(1a)のみを発
光させ、そのレーザ光をフォトダイオード(2a)のみ
が検出する。レーザダイオードチップ(lb) 、 (
lc) 、フォトダイオード(2b) 、 (2c)
、レーザ用電極(3b) 、 (3c)についても同様
の原理であるが、共通電極(5)については全ての素子
が共通に使用する。Figure 2 shows three combinations of laser diode chips (1a) to (1C) and photodiodes (2a) to (2C).
The two sets are assembled in the same package. Therefore, each laser diode chip (1a) to (lc) and each photodiode (2a) to (2C) are electrically independent from each other, and for example, the current injected from the laser electrode (3a) flows through the laser diode chip. Only the laser beam (1a) is emitted, and only the photodiode (2a) detects the laser beam. Laser diode chip (lb), (
lc), photodiode (2b), (2c)
The same principle applies to the laser electrodes (3b) and (3c), but the common electrode (5) is commonly used by all elements.
以上のような原理で各レーザダイオードチップ(la)
〜(IC)を同時に、かつ独立に駆動できるため、たと
えば光ディスク等における情報のやり取りを並列化した
り、読み出し、書き込みが同時に行なえるなどしてシス
テムの情報処理速度をスピードアップ出来る。Based on the above principle, each laser diode chip (LA)
Since the ICs can be driven simultaneously and independently, it is possible to speed up the information processing speed of the system by, for example, parallelizing the exchange of information on optical discs, etc., and performing reading and writing simultaneously.
従来のマルチビーム半導体レーザは以上のように電気的
には各素子が独立されているが、光学的には必ずしも完
全に独立しているわけではない。Although each element of a conventional multi-beam semiconductor laser is electrically independent as described above, optically they are not necessarily completely independent.
レーザ光の接合面に対して水平方向の広がり角はレーザ
ダイオードチップ(la)〜(lc)の端面での発光ス
ポットの横方向の径によって決定され、この径が小さく
なるほど広がり角は広くなる。そしてスポット径は第3
図に示す発光ストライプ(9a)〜(9C)の幅Wによ
って決まる。通常のレーザダイオードチップ(1a)〜
(lc)の場合、この発光ストライプ(9a)〜(9C
)の幅Wは2〜4μm程度であり、このWの範囲におい
て基本モード動作が、実現されている。またマルチビー
ム半導体レーザにおいては各レーザ光の発光間隔は非常
に重要なパラメータであり、発光ストライプ(9a)〜
(9C)の間隔は100μm程度にまで近接させるのが
一般的であるが、これ以上の間隔をあけることは、光シ
ステムにおける光学系とのマツチングを損なうことにな
りうる。The spread angle of the laser beam in the horizontal direction with respect to the junction surface is determined by the lateral diameter of the light emitting spot at the end face of the laser diode chips (la) to (lc), and the smaller the diameter, the wider the spread angle. And the spot diameter is the third
It is determined by the width W of the light emitting stripes (9a) to (9C) shown in the figure. Normal laser diode chip (1a) ~
In the case of (lc), this luminescent stripe (9a) to (9C
) is approximately 2 to 4 μm, and fundamental mode operation is realized within this W range. Furthermore, in a multi-beam semiconductor laser, the emission interval of each laser beam is a very important parameter, and the emission stripe (9a) to
(9C) is generally set close to about 100 μm, but if the distance is larger than this, matching with the optical system in the optical system may be impaired.
このようにある程度のビーム広がりを有する発光ストラ
イプ(9a)〜(9C)を近接させると、後面の各フォ
トダイオード(2a)〜(2C)は隣接する別のレーザ
光を受光してしまうことが起こりつる。When the light-emitting stripes (9a) to (9C) having a certain degree of beam spread are placed close to each other in this way, each of the photodiodes (2a) to (2C) on the rear surface may receive another adjacent laser beam. Vine.
第4図は発光ストライプ(9a)〜(9C)の幅Wを広
くすることによってビーム広がり角を比較的狭くし、各
レーザビームが各フォトダイオード(2a)〜(2c)
に良好に天測し隣接する別のフォトダイオード(2a)
〜(2C)にレーザ光が入射しないようにしたものであ
る。しかしながら発光ストライプ(9)の幅Wを広くし
ていくと基本モードが得られにくくなり、高次モードが
存在する傾向がある。FIG. 4 shows that the beam spread angle is made relatively narrow by widening the width W of the light emitting stripes (9a) to (9C), and each laser beam is connected to each photodiode (2a) to (2c).
Another photodiode (2a) that has good celestial measurements and is adjacent to
~(2C) is designed to prevent laser light from entering. However, as the width W of the light-emitting stripe (9) increases, it becomes difficult to obtain a fundamental mode, and higher-order modes tend to exist.
また後面光のみならず、前面光までもが狭ビーム化され
るようになるためシステムの光学系との光学的結合が良
くなり、戻り光等などの影響も受けやすくなり、雑音等
の問題も発生しやすくなってしまう。In addition, not only the rear light but also the front light becomes a narrow beam, which improves the optical coupling with the system's optical system, making it more susceptible to the effects of return light, etc., and reducing problems such as noise. It becomes more likely to occur.
[発明が解決しようとする課題]
従来のマルチビーム半導体レーザは以上のように構成さ
れているので、各レーザダイオードチップを良好な出射
光を発せられるような状態に設計して駆動させる場合、
各レーザダイオードチップ間での光学的な干渉が大きく
、各レーザダイオードチップを完全に独立した状態で駆
動することが困難になるといった問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional multi-beam semiconductor laser is configured as described above, when designing and driving each laser diode chip in a state in which it can emit good output light,
There is a problem in that optical interference between the laser diode chips is large, making it difficult to drive each laser diode chip completely independently.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、前面に、出射されるべき各レーザ光が良好な
光学的特性を有し、かつ各レーザダイオードチップが良
好な独立駆動が出来るマルチビーム半導体レーザを得る
ことを目的とする。This invention was made in order to solve the above-mentioned problems. Each laser beam to be emitted has good optical characteristics on the front surface, and each laser diode chip has good independent drive. The purpose is to obtain a multi-beam semiconductor laser that can be used.
[課題を解決するための手段]
この発明に係るマルチビーム半導体レーザは光出射の後
面側の発光ストライプの幅のみを広くし、後面より出射
され、モニタ用のフォトダイオードに入射されるレーザ
光を狭ビーム化したものである。[Means for Solving the Problems] The multi-beam semiconductor laser according to the present invention widens only the width of the light emitting stripe on the rear surface side of light emission, so that the laser light emitted from the rear surface and incident on the monitoring photodiode is It has a narrower beam.
[作用]
この発明におけるマルチビーム半導体レーザは後面側の
み幅の広い発光ストライプによって、後面側のレーザ光
が狭ビーム化され、後面側のモニター用のフォトダイオ
ードに後面光が良好に入射される。したがって隣接する
モニター用フォトダイオードに後面光の一部が到達する
ことがなくなるため、マルチビーム半導体レーザにおけ
る各レーザ光の光学的な干渉が少なくなる。[Function] In the multi-beam semiconductor laser according to the present invention, the laser light on the rear side is made into a narrow beam by the wide light emitting stripe only on the rear side, and the rear light is incident on the monitor photodiode on the rear side in a good manner. Therefore, a portion of the rear light does not reach the adjacent monitor photodiode, so optical interference between the respective laser beams in the multi-beam semiconductor laser is reduced.
[実施例]
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はマルチビーム半導体レーザのレーザダイオードチッ
プとフォトダイオードの関係位置を示す模式図である。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. 1st
The figure is a schematic diagram showing the relative positions of a laser diode chip and a photodiode of a multi-beam semiconductor laser.
図において(Ia)〜(lc)。In the figure (Ia) to (lc).
(2a)〜(2c)は第2図の従来例に示したものと同
等であるので説明を省略する。(10a)〜(10c)
は後面側のストライプ幅のみが広げられた発光ストライ
プである。(2a) to (2c) are the same as those shown in the conventional example of FIG. 2, so their explanation will be omitted. (10a) to (10c)
is a light-emitting stripe in which only the width of the stripe on the rear side is widened.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
第1図の発光ストライプ(10a)〜(10c)の幅は
前面部では従来と同様で2〜4μm程度であり、後面部
では7〜10μm程度もしくはそれ以上に広げられてい
る。したがって前面の発光スポット及びビームの水平方
向の広がり角は従来例と殆んど同様の特性を示すが、後
面の発光スポット径は水平方向に大きくなりビームの水
平方向の広がり角は前面光に比べ狭くなる。そのため、
例えば発光ストライプ(10b)より出射された後面光
は発光ストライプ(Job)用のモニタ用のフォトダイ
オード(2b)のみに入射し、隣のフォトダイオード(
2a)。The width of the light emitting stripes (10a) to (10c) in FIG. 1 is about 2 to 4 .mu.m at the front surface, which is the same as the conventional one, and is widened to about 7 to 10 .mu.m or more at the rear surface. Therefore, the front light emission spot and the horizontal spread angle of the beam exhibit almost the same characteristics as the conventional example, but the rear light emission spot diameter becomes larger in the horizontal direction, and the horizontal spread angle of the beam becomes larger than that of the front light. It gets narrower. Therefore,
For example, the rear light emitted from the light emitting stripe (10b) enters only the photodiode (2b) for monitoring the light emitting stripe (Job), and the rear light emitted from the light emitting stripe (10b) enters only the photodiode (2b) for monitoring the light emitting stripe (Job), and enters the adjacent photodiode (2b).
2a).
(2C)には入射しなくなる。It is no longer incident on (2C).
すなわち、レーザダイオードチップ(la)〜(1c)
及びそれらの光出力制御を行うためのモニタ用フォトダ
イオード(2a)〜(2C)の各組が互いに独立し、電
気的にも光学的に干渉しないようになる。また各レーザ
の発振モードも、前面側からレーザダイオードチップ(
la)〜(1c)それぞれの中央に達する幅の狭い発光
ストライプ(IOa)〜(loc)の幅によって基本モ
ード化されるため、前面より出射されるレーザビームの
特性も従来例のものと比べて、全く遜色ない。That is, laser diode chips (la) to (1c)
The monitor photodiodes (2a) to (2C) for controlling their optical outputs are independent from each other and do not interfere electrically or optically. The oscillation mode of each laser can also be changed from the front side to the laser diode chip (
la) to (1c) The width of the narrow light emitting stripes (IOa) to (loc) reaching the center of each makes the fundamental mode, so the characteristics of the laser beam emitted from the front are also different from those of the conventional example. , it's no different.
なお、上記実施例では3連のマルチビーム半導体レーザ
の場合について説明したが、2連又は4連以上のマルチ
ビームレーザであってもよい。In the above embodiment, the case of three multi-beam semiconductor lasers has been described, but it may be two, four or more multi-beam lasers.
また上記実施例ではレーザダイオードチップ(1a)〜
(lc)とフォトダイオード(2a)〜(2c)がステ
ム上で組み合わされ、モノリシック化された場合につい
て示したが、同一のウェハ上にレーザダイオードとフォ
トダイオードがモノリシックに集積されたものであって
も上記実施例と同様の効果を奏する。Further, in the above embodiment, the laser diode chips (1a) to
(lc) and photodiodes (2a) to (2c) are combined on a stem to form a monolith. However, this is a case in which a laser diode and a photodiode are monolithically integrated on the same wafer. This embodiment also produces the same effects as the above embodiment.
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば、レーザダイオードチ
ップとモニタ用のフォトダイオードの1組が複数組同一
の素子内に集積化された、いわゆるマルチビーム半導体
レーザにおいて、各レーザダイオードチップの少なくと
も後面、すなわち上記モニタ用のフォトダイオード側の
発光ストライプの幅を前面の光出射側の発光ストライプ
幅より広くしたので、各レーザダイオードチップ間の光
出力制御において光学的な干渉が防止でき、各レーザが
完全に独立して電流信号を光信号に変換できるという効
果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in a so-called multi-beam semiconductor laser in which a plurality of sets of a laser diode chip and a monitoring photodiode are integrated into the same element, each laser At least the width of the light emitting stripe on the rear side of the diode chip, that is, on the monitor photodiode side, is made wider than the width of the light emitting stripe on the light output side of the front surface, thereby preventing optical interference in controlling the light output between each laser diode chip. This has the effect that each laser can convert a current signal into an optical signal completely independently.
第1図はこの発明の一実施例によるマルチビーム半導体
レーザのレーザダイオードチップとフォトダイオードの
位置関係を示す模式図、第2図は従来のマルチビーム半
導体レーザの一部破砕斜視図、第3図及び第4図は第2
図のマルチビーム半導体レーザのレーザダイオードチッ
プとフォトダイオードの位置関係を示す模式図である。
図において(la)〜(IC)はレーザダイオードチッ
プ、(2) 〜(2C)は7tトダイオード、(lOa
)〜(IOc)は発光ストライプである。
なお、図中、同一符号は同一 又は相当部分を示す。FIG. 1 is a schematic diagram showing the positional relationship between a laser diode chip and a photodiode of a multi-beam semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially exploded perspective view of a conventional multi-beam semiconductor laser, and FIG. 3 and Figure 4 is the second
FIG. 3 is a schematic diagram showing the positional relationship between a laser diode chip and a photodiode of the multi-beam semiconductor laser shown in the figure. In the figure, (la) to (IC) are laser diode chips, (2) to (2C) are 7t diodes, (lOa
) to (IOc) are luminescent stripes. In addition, the same symbols in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
の光出力を制御するためのフォトダイオードの1組が、
複数組並列に、且つ、同一素子内に集積化された、いわ
ゆるマルチビーム半導体レーザにおいて、該レーザダイ
オードチップの少なくとも該フォトダイオード側の端面
付近の発光ストライプ幅が、もう一方の端面側の発光ス
トライプ幅より広いことを特徴とするマルチビーム半導
体レーザ。A set of a laser diode chip and a photodiode for controlling the optical output of the laser diode chip,
In a so-called multi-beam semiconductor laser in which multiple sets of laser diode chips are integrated in parallel and in the same device, the width of the light emitting stripe near the end face of the laser diode chip at least on the photodiode side is equal to the width of the light emitting stripe on the other end face side. A multi-beam semiconductor laser characterized by being wider than its width.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1326644A JPH03187285A (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Multibeam semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1326644A JPH03187285A (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Multibeam semiconductor laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03187285A true JPH03187285A (en) | 1991-08-15 |
Family
ID=18190089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1326644A Pending JPH03187285A (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Multibeam semiconductor laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03187285A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5406543A (en) * | 1993-04-07 | 1995-04-11 | Olympus Optical Co., Ltd. | Optical head with semiconductor laser |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1326644A patent/JPH03187285A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5406543A (en) * | 1993-04-07 | 1995-04-11 | Olympus Optical Co., Ltd. | Optical head with semiconductor laser |
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