JPH04287996A - 半導体レーザ素子 - Google Patents

半導体レーザ素子

Info

Publication number
JPH04287996A
JPH04287996A JP3146362A JP14636291A JPH04287996A JP H04287996 A JPH04287996 A JP H04287996A JP 3146362 A JP3146362 A JP 3146362A JP 14636291 A JP14636291 A JP 14636291A JP H04287996 A JPH04287996 A JP H04287996A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photodiode
laser
semiconductor laser
substrate
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3146362A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Kitamura
祥司 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP3146362A priority Critical patent/JPH04287996A/ja
Publication of JPH04287996A publication Critical patent/JPH04287996A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/02208Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02212Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/02218Material of the housings; Filling of the housings
    • H01S5/02234Resin-filled housings; the housings being made of resin
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光出力をモニタするホ
トダイオードと一体化した半導体レーザ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザチップの前面からの光出力
を一定にするために、レーザチップの背面からの光の入
射する位置にホトダイオードを置き、そのホトダイオー
ドの出力をレーザの入力電流にフィードバックすること
が従来行われている。図2はそのような半導体レーザ素
子の一例で、レーザチップ1は基板2を介してヒートシ
ンク3の上に支持されている。ヒートシンク3はキャッ
プ4と共に金属容器を形成するステム5の上に固定され
ている。レーザチップ1は前面側からキャップ4のガラ
ス窓41を通じて外部へ出るレーザビーム6を出射する
と共に背面側にも光61を出射する。モニタ用のホトダ
イオード7はステム5のこの光61の入射する位置に置
かれる。
【0003】図3は図2の素子に比してコストダウンさ
れた半導体レーザ素子の例で、図(b) に拡大して示
すようにホトダイオード7をレーザチップ1を支持する
基板2の一部に作りつけたものである。基板2は主にn
型単結晶Si基板を用い、その表面の一部に不純物を拡
散してp型領域をつくり、pn接合ホトダイオードを形
成したものである。
【0004】図4は樹脂モールド型のレーザ素子の例で
、図3(b) に示したホトダイオード7を作りつけた
基板2をリードフレームのマウント部8に接着し、レー
ザチップ1およびホトダイオード7とリードフレームの
外部リード部81とを導線9で接続したのち、レーザチ
ップ1およびホトダイオードの保護のためにエポキシ樹
脂などの樹脂10でモールドしたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3, 図4の素子で
は、ホトダイオード7をレーザチップ1の支持基板2に
一体に形成することによりコストダウンの目的は達成で
きるが、基板面2に平行な方向に出射する光61とpn
接合面のなす角が小さいため、光61に対向した構造の
図2の素子に較べてホトダイオード7の受光量が少なく
なり、ホトダイオードの出力電流が小さいため、レーザ
出射光制御の上で問題がある。上記の角度を大きくする
ために、レーザチップ1の発光点の位置やレーザチップ
1とホトダイオード7の間の距離の最適化を図ることも
試みられたが、レーザの光出射特性のばらつきや組立て
精度等の問題もあり、ホトダイオードの安定した出力を
得るのは容易でない。
【0006】本発明の目的は、上述の問題を解決し、レ
ーザチップ支持基板に形成されるホトダイオードにレー
ザチップ背面からの光を有効に入射させる構造を備えた
半導体レーザ素子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は半導体レーザ素体がその前面からのレー
ザ光出射方向に平行な主表面を有する基板上に支持され
、レーザ素体の背面側の前記基板表面部にレーザ出力モ
ニタ用ホトダイオードを備えた半導体レーザ素子におい
て、レーザ素体背面およびホトダイオードを含む基板表
面が、レーザ光に対して透明で周囲より屈折率の大きい
材料で覆われたものとする。そして、レーザ素体背面お
よびホトダイオードを含む基板表面を覆う材料の上に空
気が接する場合はその材料がシリコーン樹脂あるいはア
クリル樹脂であり、その材料の上に樹脂が接する場合は
その材料がTiO2 であることが有効である。
【0008】あるいは、上記のようにレーザ出力モニタ
用ホトダイオードを備えた半導体レーザ素子において、
レーザ素体背面から見てホトダイオードの先にホトダイ
オード側に反射面を有する反射体を備えたものとする。 そして、反射体の反射面の立てた法線がレーザ光出射方
向に対して角度をなすことも有効である。また、いずれ
の場合もホトダイオードが第一導電型の半導体よりなる
レーザ素体支持基板の表面層内に第二導電形の領域を選
択的に形成してなることが有効である。
【0009】
【作用】レーザ素体背面とホトダイオードを含む基板表
面を覆う材料とその周囲の物質との屈折率差により、レ
ーザ素体背面から出た光の多くはその両者の界面で反射
され、あるいはレーザ素体背面から見てホトダイオード
の先に備えられる反射体の反射面によりレーザ素体背面
から出た光が反射されるので、ホトダイオードに入射す
る光量が増大し実用的なホトダイオード出力が得られる
【0010】
【実施例】以下、図2ないし図4と共通の部分に同一の
符号を付した図を引用して本発明の実施例について説明
する。
【0011】図1は本発明の一実施例の発振波長λ 7
80nmのGaAs/AlGaAsレーザ半導体素子の
製造工程を示し、まず金属からなるヒートシンク3の上
にレーザチップ支持基板2を固着する( 同図(a))
。このレーザチップ支持基板2は図3の場合と同様n型
単結晶シリコンよりなり、1mm角で厚さ300 μm
である。そしてその一面からの不純物拡散により0.5
mm×0.5mmのp型領域を設けてホトダイオード7
を形成したものである。基板2の所定の位置には半導体
レーザチップ1が固着される(同図(b))。レーザチ
ップ1は厚さ100μmのGaAs基板の上にGaAs
/AlGaAs多層膜をエピタキシャル成長およびフォ
トプロセスなどで形成したものである。そして、両端面
にはAl2 O3 /TiO2 誘電体多層膜が形成さ
れ、反射率が前面50%, 背面70%に制御されてい
る。さらに、レーザへの電流の供給あるいはホトダイオ
ードの出力信号の取出しのため、レーザチップ1および
基板2にワイヤーボンディングにより電気的接続を行う
【0012】つぎに、基板2上に粘度600 Pのシリ
コーン樹脂11を滴下し、ホトダイオードを覆うと共に
レーザチップ背面に接触させる(同図(c))。そのあ
と、100 ℃で1時間および150 ℃で4時間のベ
ーキング処理を行う。図1(d) はシリコーン樹脂被
覆後の断面構造を示し、この際、シリコーン樹脂11は
レーザチップ1のエピタキシャル膜表面から約5μmの
深さの位置にある発光部の高さまで被覆している必要が
ある。これらの工程を終わったヒートシンク3を図3に
示したと同様にステム5の上に固定し、端子との接続を
行ったのちにガラス窓41を有するキャップ4をステム
5に溶接して封止する。
【0013】シリコーン樹脂11の屈折率は1.50で
あり、レーザチップの背面から出た光の大部分はシリコ
ーン樹脂11の内部に封じ込められるので、ホトダイオ
ードの出力電流はレーザ出力5mVの際に100μAと
なり、レーザ入力へのフィードバックに十分な値が得ら
れた。
【0014】被覆材料としてはシリコーン樹脂のかわり
に屈折率1.50〜1.55のアクリル樹脂でもよい。 しかし、エポキシ樹脂ではレーザ光による劣化のおそれ
があるので不適である。また、有機材料でなく、Al2
 O3 , TiO2 , SiO2 などの無機材料
を蒸着等の方法で被着してもよい。特に屈折率2.45
以上のTiO2 は、レーザチップ1およびホトダイオ
ード7を屈折率1.55程度の樹脂でモールドする場合
に、その下層とすることによってモールド樹脂との必要
な屈折率差を得るのに有効である。
【0015】図5は本発明の別の実施例を示し、図3,
 図4に示したのと同様にホトダイオード7を作りつけ
た基板2のホトダイオードの後方に反射体12を設置し
たものである。反射体12は、厚さ 300μmのシリ
コン板を長さ1mm, 幅 200μmに切断したもの
であり、基板2の表面上にエポキシ樹脂で垂直に接着さ
れている。この反射体12の反射面13は反射率制御の
ために誘電体多層膜により被覆されている。誘電体多層
膜は、Al2 O3 とTiO2 をλ/4、すなわち
 195nmの膜厚で交互に2層ずつ堆積させ、さらに
λ/2、すなわち 390nmの厚さのAl2 O3 
を1層積んだもので、70%の反射率を有している。図
からわかるようにこの反射面13は基板2の面に垂直で
はあるがレーザチップ1の前面および背面に平行でなく
、ある角度、例えば20゜程度傾いている。このように
することは、反射光がレーザチップ1の前面からのレー
ザ光出射方向に一致してレーザ素子特性に影響が及ぶの
を防ぐ効果をもつ。図6に示した実施例では、レーザチ
ップ1の支持基板2を加工して反射体12を形成したも
ので、このような加工は反射体12以外の部分をドライ
エッチングにより除去することにより行われる。この場
合、反射面13は基板2の面に垂直でなく、ホトダイオ
ード7の側に倒されている。これにより反射光を出射レ
ーザ光の発光点に戻さないようにすると同時に、ホトダ
イオード7に入射する反射光の光量を増加させることが
できる。
【0016】図7はさらに別の実施例を示し、レーザチ
ップ1を支持し、ホトダイオード7を作り付けた基板1
を接着したリードフレームのマウント部8の1mm角の
部分を垂直に起こして反射体12を形成したものである
。この反射体12の反射面13もレーザチップ1の光出
射面に対して20°程度傾けてある。このあとリードフ
レームの外部リード部81間の連結部82を切離し、図
4に示した素子と同様にエポキシ樹脂でモールドする。 なお、反射面13のレーザチップ1の光出射面あるいは
基板2の面になす角度は、レーザ光の出射角とチップ1
、ホトダイオード7, 反射体12の位置関係から最適
化すればよい。
【0017】各実施例のレーザ素子とも、レーザ出力3
mWの際にホトダイオードの出力電流はバイアス電圧1
0Vで 100μA 以上が得られ、レーザ入力へのフ
ィードバックに十分な値であった。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、レーザチップ支持基板
に、例えばpn接合を形成することにより一体に作り込
まれたホトダイオードへのレーザチップ背面からの出射
光の入射光量を、チップ背面からホトダイオード表面に
かけてレーザ光に対して透明で周囲より屈折率の大きい
材料で被覆することにより、あるいはホトダイオードの
背後に反射光をホトダイオードに入射させる反射体を設
けることによって増加させることができ、ホトダイオー
ドからレーザ光量モニタとして十分な出力を得ることが
できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の半導体レーザ素子の製造工
程の一部を(a) 〜(d) の順に示す斜視図および
断面図
【図2】従来の半導体レーザ素子の一例の斜視図
【図3】従来の半導体レーザ素子の他の例の斜視図
【図
4】従来の半導体レーザ素子のさらに他の例の斜視図
【図5】本発明の別の実施例の半導体レーザ素子の斜視
【図6】本発明のさらに別の実施例の半導体レーザ素子
の斜視図
【図7】本発明のさらに異なる実施例の半導体レーザ素
子の斜視図
【符号の説明】
1    レーザチップ 2    レーザチップ支持基板 3    ヒートシンク 7    ホトダイオード 8    リードフレームマウント部 11    シリコーン樹脂 12    反射体 13    反射面

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザ素体がその前面からのレーザ
    光出射方向に平行な主表面を有する基板上に支持され、
    レーザ素体の背面側の前記基板表面部にレーザ出力モニ
    タ用ホトダイオードを備えたものにおいて、レーザ素体
    背面およびホトダイオードを含む基板表面が、レーザ光
    に対して透明で周囲より屈折率の大きい材料で覆われた
    ことを特徴とする半導体レーザ素子。
  2. 【請求項2】レーザ素体背面およびホトダイオードを含
    む基板表面を覆う材料の上に空気が接し、その材料がシ
    リコーン樹脂である請求項1記載の半導体レーザ素子。
  3. 【請求項3】レーザ素体背面およびホトダイオードを含
    む基板表面を覆う材料の上に空気が接し、その材料がア
    クリル樹脂である請求項1記載の半導体レーザ素子。
  4. 【請求項4】レーザ素体背面およびホトダイオードを含
    む基板表面を覆う材料の上に樹脂が接し、その材料が二
    酸化チタンである請求項1記載の半導体レーザ素子。
  5. 【請求項5】半導体レーザ素体がその前面からのレーザ
    光出射方向に平行な主表面を有する基板上に支持され、
    レーザ素体の背面側の前記基板表面部にレーザ出力モニ
    タ用ホトダイオードを備えたものにおいて、レーザ素体
    背面から見てホトダイオードの先にホトダイオード側に
    反射面を有する反射体を備えたことを特徴とする半導体
    レーザ素子。
  6. 【請求項6】反射体の反射面に立てた法線がレーザ光出
    射方向に対して角度をなす請求項5記載の半導体レーザ
    素子。
  7. 【請求項7】ホトダイオードが第一導電型の半導体より
    なるレーザ素体支持基板の表面層内に第二導電形の領域
    を選択的に形成してなる請求項1ないし6のいずれかに
    記載の半導体レーザ素子。
JP3146362A 1991-01-25 1991-06-19 半導体レーザ素子 Pending JPH04287996A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3146362A JPH04287996A (ja) 1991-01-25 1991-06-19 半導体レーザ素子

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP732891 1991-01-25
JP3-7328 1991-01-25
JP3146362A JPH04287996A (ja) 1991-01-25 1991-06-19 半導体レーザ素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04287996A true JPH04287996A (ja) 1992-10-13

Family

ID=26341606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3146362A Pending JPH04287996A (ja) 1991-01-25 1991-06-19 半導体レーザ素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04287996A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0918087A (ja) * 1995-06-27 1997-01-17 Nec Corp マルチビーム半導体レーザ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0918087A (ja) * 1995-06-27 1997-01-17 Nec Corp マルチビーム半導体レーザ装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6369506B1 (en) Light emitting apparatus and method for mounting light emitting device
US6069905A (en) Vertical cavity surface emitting laser having intensity control
US6567435B1 (en) VCSEL power monitoring system using plastic encapsulation techniques
US5068866A (en) Semiconductor laser apparatus
US6025213A (en) Semiconductor light-emitting device package and method of manufacturing the same
JP7293348B2 (ja) 位相結合されたレーザ装置、および位相結合されたレーザ装置を製造するための方法
JPH04132274A (ja) 発光ダイオード
US6347107B1 (en) System and method of improving intensity control of laser diodes using back facet photodiode
JPH0766995B2 (ja) 半導体レーザ装置
KR100464333B1 (ko) 수광소자 및 그 제조방법
JPS59205774A (ja) 半導体発光素子
US7745895B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP2008244368A (ja) 光半導体モジュール及び受光素子
US7067854B2 (en) Optical receiver
GB2213957A (en) Waveguide to opto-electronic transducer coupling
JPH04287996A (ja) 半導体レーザ素子
JPH0645656A (ja) 発光装置及びそれを備えた光ファイバ式光電センサ
JPH11261111A (ja) モニタ機構を備えた発光装置
JPH08116127A (ja) 半導体レーザ装置
US6856637B2 (en) Optical transmitter having photodiode
JPS61108186A (ja) 電気光学装置
US4937638A (en) Edge emitting light emissive diode
JP2000183439A (ja) 半導体レーザ装置
JPS6012294Y2 (ja) 複合型光半導体素子
JPH11163390A (ja) 光モジュール