JPH0491485A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPH0491485A
JPH0491485A JP2205509A JP20550990A JPH0491485A JP H0491485 A JPH0491485 A JP H0491485A JP 2205509 A JP2205509 A JP 2205509A JP 20550990 A JP20550990 A JP 20550990A JP H0491485 A JPH0491485 A JP H0491485A
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semiconductor laser
stem
light
laser device
electrode
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Japanese (ja)
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Mototaka Tanetani
元隆 種谷
Haruhisa Takiguchi
滝口 治久
Morichika Yano
矢野 盛規
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Original Assignee
Sharp Corp
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    • 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

Abstract

PURPOSE:To make it possible to radiate laser light which has stabilized wavelength and excellent mono-chromaticity by installing a semiconductor laser device, a photodiode which monitors the intensity of laser light radiated from the semiconductor laser device, and an optical modulator which modulates the intensity of laser light on the same stem. CONSTITUTION:A DFB type semiconductor laser device 101, which is a light source, is installed to a stem 103. Then, a photodiode 102 to monitor radiated light is installed so that it may come into contact with the radiation end face. To supply current to the semiconductor laser device 101, an interconnection is made between a surface electrode of the semiconductor laser device 101 and a stem rear side electrode 109. An interconnection is made from another electrode of the photodiode 102 to a stem rear side electrode 110 where a stem electrode 114 is further installed. The stem is covered with a stem cap 108. A liquid shutter 104, which serves as an optical modulator, is installed to the stem cap 108 so that it may come into contact with the forward radiating end face of the semiconductor laser device 101.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体レーザ装置に関し、さらに詳しくは、
変調度が異なる駆動方式であっても、波長安定性に優れ
たレーザ光が得られる半導体レーザ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor laser device, and more specifically,
The present invention relates to a semiconductor laser device that can obtain laser light with excellent wavelength stability even when driving methods with different degrees of modulation are used.

(従来の技術) 半導体レーザ素子は、非常に小型であり、大きな強度の
光を得ることができるので2例えば、光デイスク装置の
情報読出し用光源や、レーザプリンタの光源として、あ
るいは光通信の分野における光源として、広く用いられ
ている。特に、レーザプリンタは、現在のところ、コン
ピュータの出刃装置、電子複写機、あるいはファクシミ
リなどの事務機器に専ら応用されている。しかし、今後
(Prior Art) Semiconductor laser elements are very small and can produce light with high intensity, so they are used, for example, as a light source for reading information in optical disk devices, a light source for laser printers, or in the field of optical communications. It is widely used as a light source in In particular, laser printers are currently applied exclusively to office equipment such as computer printers, electronic copying machines, and facsimile machines. But in the future.

これらの機器が一般家庭に広く普及することを考えると
、半導体レーザ素子の需要は非常に大きくなるものと予
想される。
Considering that these devices will become widespread in general households, it is expected that the demand for semiconductor laser devices will increase significantly.

現在実用化されているレーザプリンタには、主として、
ポリゴンミラーによってレーザ光を偏向させる方式が採
用されている。しかし、このような方式のレーザプリン
タには、様々な問題点がある。例えば、ポリゴンミラー
を加工するには多くの工程が必要であるので、レーザプ
リンタのコストが高くなる。また、ポリゴンミラーを高
速で回転させる必要があるので、大きな雑音が発生する
Laser printers currently in practical use mainly include:
A method is adopted in which the laser beam is deflected using a polygon mirror. However, this type of laser printer has various problems. For example, many steps are required to process a polygon mirror, which increases the cost of laser printers. Furthermore, since the polygon mirror needs to be rotated at high speed, a large amount of noise is generated.

このような問題点を解決するために、最近では。Recently, in order to solve such problems.

レーザ光を偏向させるための光学的手段として。As an optical means for deflecting laser light.

ポリゴンミラーに代えてホログラムを利用する方式が盛
んに検討されている。このホログラム方式は、スタンプ
方式による大量生産が可能であるので、レーザプリンタ
のコストを低減することができる。また、使用する部材
がディスク状であり。
A method using a hologram instead of a polygon mirror is being actively studied. This hologram method allows for mass production using a stamp method, so the cost of laser printers can be reduced. Moreover, the member used is disk-shaped.

3一 回転時の雑音がほとんどないという長所を有する。31 It has the advantage of almost no noise during rotation.

さらに、従来のポリゴンミラ一方式ではレーザ光を偏向
させた後に使用されるFθレンズが不要であるという利
点もある。
Furthermore, the conventional one-type polygon mirror has the advantage that it does not require an Fθ lens that is used after deflecting the laser beam.

第4図はホログラム方式のレーザプリンタシステムの概
略構成図である。ここで、このレーザプリンタの印刷原
理を説明する。
FIG. 4 is a schematic diagram of a holographic laser printer system. Here, the printing principle of this laser printer will be explained.

光源である半導体レーザ素子401から出射された波長
約780nmのレーザ光402が、コリメータレンズ4
06を通り、ホログラムディスク403によって偏向か
つ走査され、シリンドリカルレンズ407を通って。
A laser beam 402 with a wavelength of about 780 nm emitted from a semiconductor laser element 401 serving as a light source passes through a collimator lens 4.
06, deflected and scanned by the hologram disk 403, and passed through the cylindrical lens 407.

感光体ドラム404の表面に照射される。このとき。The surface of the photoreceptor drum 404 is irradiated with light. At this time.

感光体ドラム404が回転すると共に、印刷すべきパタ
ーンに応じて、光源である半導体レーザ素子401の発
光強度を駆動電流直接変調方式で変調することにより、
このパターンを感光体ドラム404の表面上に描く。半
導体レーザ素子401から出射されるレーザ光の波長は
、感光体ドラム404の表面に形成されている感光層が
充分な感度を有する範囲内に設定されている。パターン
に応じて露光された感光体ドラム404は、感光部分の
みが帯電して、 トナー(図示せず)を吸着する。パタ
ーン状に吸着されたトナーは、感光体ドラム404の回
転によって用紙405の表面に接触し、印刷すべきパタ
ーンが用紙405上に転写される。次いで、パターンが
転写された用紙405は、 トナーを定着させるために
、加熱手段(図示せず)により熱処理され、そしてプリ
ンタから排出される。このような一連の操作を繰り返す
ことにより、所望のパターンを普通紙上に連続的に印刷
することができる。
As the photoreceptor drum 404 rotates, the light emission intensity of the semiconductor laser element 401, which is the light source, is modulated using a drive current direct modulation method according to the pattern to be printed.
This pattern is drawn on the surface of the photoreceptor drum 404. The wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element 401 is set within a range in which the photosensitive layer formed on the surface of the photosensitive drum 404 has sufficient sensitivity. Only the photosensitive portions of the photosensitive drum 404 that have been exposed to light according to the pattern are charged and attract toner (not shown). The toner adsorbed in the pattern comes into contact with the surface of the paper 405 as the photosensitive drum 404 rotates, and the pattern to be printed is transferred onto the paper 405. Next, the paper 405 onto which the pattern has been transferred is heat-treated by a heating means (not shown) to fix the toner, and is then ejected from the printer. By repeating this series of operations, a desired pattern can be continuously printed on plain paper.

上述の、ホログラムを用いてレーザ光を偏光させる技術
は光の回折現象を利用したものであり。
The above-mentioned technique of polarizing laser light using a hologram utilizes the phenomenon of light diffraction.

その原理は「光集積回路」 (西原浩、春名正光。Its principle is "optical integrated circuit" (Hiroshi Nishihara, Masamitsu Haruna).

栖原敏明共著、オーム社刊、  1985年、第67〜
lot頁)に記載されている。レーザ光の偏向方向は。
Co-authored with Toshiaki Suhara, published by Ohmsha, 1985, No. 67~
lot page). What is the deflection direction of the laser beam?

ホログラムの回転周期、その形状、レーザ光の入射方向
、およびレーザ光の波長などの条件に依存して変化する
It changes depending on conditions such as the rotation period of the hologram, its shape, the incident direction of the laser beam, and the wavelength of the laser beam.

レーザプリンタにおいて適切な精度でノfターンを印刷
するためには、感光体ドラム404上に、誤差約50μ
mの精度でパターンを形成しなければならない。従って
レーザ光の偏向方向は厳密に設定されなければならず、
上述した条件を一定に保たなければならない。中でも、
ホログラムディスク403に照射するレーザ光の波長の
変動を5Å以下に抑えることが特に重要である。したが
って、ホログラムを用いたレーザプリンタ用の光源とし
て用いられる半導体レーザ素子としては1分布帰還型(
DFB型)半導体レーザ素子、ブラッグ反射型(DBR
型)半導体レーザ素子および複合共振器半導体レーザ素
子などの波長安定化構造を有する半導体レーザ素子が好
ましい。これらの波長安定化構造を有する半導体レーザ
素子は、駆動直流電流をパルス状ニ供給するパルス駆動
させた場合でも、単一縦モードで発振し、かつ単色性に
優れているからである。
In order to print no f turns with appropriate precision in a laser printer, an error of approximately 50 μm is required on the photoreceptor drum 404.
The pattern must be formed with an accuracy of m. Therefore, the deflection direction of the laser beam must be set strictly.
The conditions mentioned above must be kept constant. Among them,
It is particularly important to suppress fluctuations in the wavelength of the laser light irradiated onto the hologram disk 403 to 5 Å or less. Therefore, the one-distribution feedback type (
DFB type) semiconductor laser device, Bragg reflection type (DBR type)
Semiconductor laser devices having a wavelength stabilizing structure, such as type) semiconductor laser devices and composite resonator semiconductor laser devices, are preferred. This is because semiconductor laser elements having these wavelength-stabilized structures oscillate in a single longitudinal mode and have excellent monochromaticity even when pulse-driven by supplying a driving direct current in pulses.

これらの半導体レーザ素子の構造は「光通信素子工学」
 (末松安晴著、オーム社刊、  1984年。
The structure of these semiconductor laser devices is based on “optical communication device engineering.”
(Yasuharu Suematsu, published by Ohmsha, 1984.

第12章)に記載されている。Chapter 12).

(発明が解決しようとする課題) 第5図(a)は従来の半導体レーザ装置を用いてレーザ
光の強度を変調する場合の電流ノfルス信号の一例を示
すグラフ図であり、第5図(b)は上記ノ旬レス信号に
対応して半導体レーザ装置から出射されるレーザ光パル
ス信号の波長変動を示すグラフ図である。
(Problems to be Solved by the Invention) FIG. 5(a) is a graph diagram showing an example of a current nozzle signal when modulating the intensity of laser light using a conventional semiconductor laser device. (b) is a graph diagram showing the wavelength fluctuation of the laser light pulse signal emitted from the semiconductor laser device in response to the above-mentioned no-time reply signal.

上述のような半導体レーザ素子を光源として用いたレー
ザプリンタで、実際にレーザ光を変調して印刷を実施す
る場合は、半導体レーザ素子に印加される変調信号は、
第5図(a)に示すように9幅が様々に異なった電流パ
ルス信号である。
When actually printing by modulating laser light with a laser printer that uses the semiconductor laser device as described above as a light source, the modulation signal applied to the semiconductor laser device is
As shown in FIG. 5(a), the current pulse signal has nine different widths.

理論的には、このような電流ノくルス信号が印加された
場合は、信号の変化に即応して、一定波長のレーザ光の
パルス信号が得られるのであるが。
Theoretically, when such a current pulse signal is applied, a pulse signal of laser light of a constant wavelength can be obtained in immediate response to changes in the signal.

実際は、電流が通じている間に半導体レーザ素子が発熱
するので、印加される電流パルス信号の幅や、電流密度
に依存してレーザ光の波長が変動する。従って、第5図
(a)に示すような電流ノくルス信号を半導体レーザ素
子に印加した場合に、第5図(b)に示すような乱れた
波長のレーザ光のノクルス信号が得られる場合が多い。
In reality, since the semiconductor laser element generates heat while current is flowing, the wavelength of the laser light varies depending on the width of the applied current pulse signal and the current density. Therefore, when a current Noculus signal as shown in FIG. 5(a) is applied to a semiconductor laser element, a Noculus signal of a laser beam with a disordered wavelength as shown in FIG. 5(b) is obtained. There are many.

第5図(b)の場合、特に。Especially in the case of FIG. 5(b).

最初の電流パルス信号の間に放射されるレーザ光の波長
が5人を越えて変動しているので、適切な精度の印刷パ
ターンを得ることができない。
Since the wavelength of the laser light emitted during the first current pulse signal varies by more than 5, it is not possible to obtain a printed pattern with adequate precision.

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とするところは、印加される電流パルスの長さや電
流密度に依存することなく、波長が安定しており、単色
性に優れたレーザ光を放射することが可能な半導体レー
ザ装置を提供することにある。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to provide a device with stable wavelength and excellent monochromaticity, regardless of the length of the applied current pulse or current density. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of emitting laser light.

(課題を解決するための手段) 本発明は、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子か
ら出射されるレーザ光の強度をモニターするホトダイオ
ードと、該レーザ光を強度変調する光変調器とを同一の
ステム上に設けた半導体レーザ装置であり、そのことに
より上記目的が達成される。
(Means for Solving the Problems) The present invention includes a semiconductor laser device, a photodiode that monitors the intensity of laser light emitted from the semiconductor laser device, and an optical modulator that modulates the intensity of the laser light. The present invention is a semiconductor laser device provided on a stem, thereby achieving the above object.

好ましくは、上記半導体レーザ素子に駆動電流を供給す
る電極と、上記ホトダイオードからモニター電流を取り
出す電極と、上記光変調器に駆動電圧を印加する電極と
、これらの各素子に共通の電圧レベルを供給する電極と
は、上記ステムから引き出されている。
Preferably, an electrode for supplying a drive current to the semiconductor laser element, an electrode for extracting a monitor current from the photodiode, an electrode for applying a drive voltage to the optical modulator, and a common voltage level is supplied to each of these elements. The electrode is drawn out from the stem.

本発明の半導体レーザ装置に用いられる半導体レーザ素
子は1分布帰還構造と1分布反射構造と。
The semiconductor laser element used in the semiconductor laser device of the present invention has a single distribution feedback structure and a single distribution reflection structure.

素子内部または外部に設置された光反射部を利用した複
合共振器構造とからなる群から選択された少なくとも1
つの波長安定化構造を有することが好ましい。
At least one selected from the group consisting of a composite resonator structure using a light reflecting part installed inside or outside the element.
It is preferable to have two wavelength stabilizing structures.

また、上記の光度:A器としては2例えば、液晶を利用
した光シャッター、固体磁気光学効果素子。
In addition, the above-mentioned luminous intensity: A device is 2, for example, an optical shutter using liquid crystal, a solid magneto-optic effect element.

および固体電気光学効果素子が挙げられる。ステムに設
けられた窓部を構成するような光変調器を用いてもよい
and solid electro-optic effect elements. An optical modulator that constitutes a window provided in the stem may also be used.

(作用) 本発明の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子に印
加される駆動電流の電流密度が一定に保たれており、電
圧パルス信号を光変調器に印加することにより、半導体
レーザ素子から出射されるレーザ光の変調を行う。この
ように、半導体レーザ素子に供給される電流の電流密度
が一定である場合には、この半導体レーザ素子の温度が
一定に保たれるので、その温度変化に起因するレーザ光
の波長変動が抑制される。
(Function) In the semiconductor laser device of the present invention, the current density of the drive current applied to the semiconductor laser element is kept constant, and by applying a voltage pulse signal to the optical modulator, light is emitted from the semiconductor laser element. modulates the laser beam. In this way, when the current density of the current supplied to the semiconductor laser element is constant, the temperature of the semiconductor laser element is kept constant, so fluctuations in the wavelength of the laser light due to temperature changes are suppressed. be done.

(実施例) 以下に1本発明の実施例について説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below.

第1図は本発明の一実施例である半導体レーザ装置を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device which is an embodiment of the present invention.

ステム103上に、光源であるDFB型半導体レーザ素
子101が設けられており、その後方出射端面に面して
、出射光モニター用のホトダイオード102が設けられ
ている。この両者は、それぞれの一方の電極面力筒n系
の半田材でステムに固定されている。
A DFB type semiconductor laser element 101 serving as a light source is provided on the stem 103, and a photodiode 102 for monitoring emitted light is provided facing the rear emitting end face thereof. Both of these are fixed to the stem with n-type solder material on each electrode surface.

半導体レーザ素子101に電流を供給するために、半導
体レーザ素子lotの表面電極からステム裏面電極10
9に配線されており、出射レーザ光をモニターするため
に、ホトダイオード102のもう一方の電極からステム
裏面電極110に配線されている。さらに。
In order to supply current to the semiconductor laser device 101, the stem back electrode 10 is connected from the front surface electrode of the semiconductor laser device lot.
9, and is wired from the other electrode of the photodiode 102 to the stem back electrode 110 in order to monitor the emitted laser light. moreover.

ステムにはステム電極114が設けられている。ステム
にはステムキャップ108が被せられており、このステ
ムキャップ108には、  DFB型半導体レーザ素子
101の前方出射端面に面して、光変調器である液晶シ
ャッター104が設けられている。液晶シャッター10
4はレーザ光出射窓であり、液晶材料105が、透明電
極が設けられた2枚の偏光板106および107で挟ま
れた構造を有する。光入射側の偏光板107に設けられ
た透明電極または光出射側の偏光板106に設けられた
透明電極のどちらか一方はステムに接続されており、も
う一方はステムキャップ108に設けられたキャップ電
極112.およびキャップ電極受け113を介してステ
ム103の裏面電極111に引き出されている。
A stem electrode 114 is provided on the stem. The stem is covered with a stem cap 108, and a liquid crystal shutter 104, which is an optical modulator, is provided on the stem cap 108, facing the front emission end face of the DFB type semiconductor laser element 101. LCD shutter 10
4 is a laser beam exit window, which has a structure in which a liquid crystal material 105 is sandwiched between two polarizing plates 106 and 107 provided with transparent electrodes. Either the transparent electrode provided on the polarizing plate 107 on the light input side or the transparent electrode provided on the polarizing plate 106 on the light output side is connected to the stem, and the other is connected to the cap provided on the stem cap 108. Electrode 112. and is led out to the back electrode 111 of the stem 103 via the cap electrode receiver 113.

上記液晶シャッター104を用いて、電圧信号によりレ
ーザ光を変調する方法と゛しては、ねじれネマティック
方式を採用した。これは、液晶材料に接して設けられた
電極に電圧を印加して液晶材料に含まれる液晶の配列状
態を変化させることにより。
A twisted nematic method was adopted as a method for modulating laser light with a voltage signal using the liquid crystal shutter 104. This is done by applying a voltage to an electrode provided in contact with the liquid crystal material to change the alignment state of the liquid crystal contained in the liquid crystal material.

この液晶材料を透過する光の偏光方向を制御し得る原理
を利用して、透過光の強度を変調するする方法である。
This method modulates the intensity of transmitted light by utilizing the principle of controlling the polarization direction of light transmitted through a liquid crystal material.

この液晶材料と、偏光板とを組み合わせることにより、
透過光の強度を変調することができる。この原理は9例
えば「応用物理ハンドブック」 (応用物理学会編、丸
善株式会社刊。
By combining this liquid crystal material and a polarizing plate,
The intensity of transmitted light can be modulated. This principle is explained in the ``Applied Physics Handbook'' (edited by Japan Society of Applied Physics, published by Maruzen Co., Ltd.).

1990年、第50頁)に記載されている。本発明の半
導体レーザ装置においては、  DFB型半導体レーザ
素子101から出射される光は一般にTEモード偏光で
あり、偏波面はステム103と半導体レーザ素子101
との接合面に平行である。したがって、光出射側の偏光
板106を、その偏光方向がステム103と半導体レー
ザ素子101との接合面に平行になるように設けておき
、光入射側の偏光板107の代わりにガラス板を用いて
もよい。
1990, p. 50). In the semiconductor laser device of the present invention, the light emitted from the DFB type semiconductor laser element 101 is generally TE mode polarized light, and the polarization plane is between the stem 103 and the semiconductor laser element 101.
parallel to the joint surface with Therefore, the polarizing plate 106 on the light output side is provided so that its polarization direction is parallel to the bonding surface between the stem 103 and the semiconductor laser element 101, and a glass plate is used instead of the polarizing plate 107 on the light input side. You can.

本発明に用いられるこのような光変調器は、電圧信号が
印加された状態でのみ光が透過するように調整されてい
る。
Such an optical modulator used in the present invention is adjusted to transmit light only when a voltage signal is applied.

上述の半導体レーザ装置の、半導体レーザ素子101に
直流電流を流して連続駆動した。立ち上げ後の短時間が
経過すると、半導体レーザ素子101の駆動電流による
発熱と放熱とが平衡状態になり、上記素子の温度が安定
化した。液晶シャッター104を開いて前方出射光11
5が出射していることを確認した後、後方出射光116
をホトダイオード102を用いてモニターしながら、レ
ーザ光の波長を780nmに調整した。そして、レーザ
光の波長の変動幅の測定を行ったところ、波長変動幅は
2Å以下であった。
The semiconductor laser element 101 of the above-described semiconductor laser device was continuously driven by passing a direct current through it. After a short period of time after startup, the heat generation and heat dissipation caused by the drive current of the semiconductor laser device 101 reached an equilibrium state, and the temperature of the device became stable. Open the liquid crystal shutter 104 to emit forward light 11
After confirming that the light 5 is emitted, the rear emitted light 116
While monitoring using the photodiode 102, the wavelength of the laser beam was adjusted to 780 nm. Then, when the fluctuation width of the wavelength of the laser beam was measured, the wavelength fluctuation width was 2 Å or less.

第2図(a)は本発明の半導体レーザ装置を用いて放射
光の強度を変調する場合の電圧パルス信号の一例を示す
グラフ図であり、第2図(b)は上記電圧パルス信号に
対応して半導体レーザ装置から出射されるレーザ光パル
ス信号の波長変動を示すグラフ図である。
FIG. 2(a) is a graph diagram showing an example of a voltage pulse signal when the intensity of emitted light is modulated using the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 2(b) corresponds to the voltage pulse signal described above. FIG. 2 is a graph diagram showing wavelength fluctuations of a laser light pulse signal emitted from a semiconductor laser device.

液晶シャッター104に、第2図(a)に示すような。The liquid crystal shutter 104 is as shown in FIG. 2(a).

印刷パターンに対応する電圧パルス信号を印加した。電
圧が印加されている間のみ、液晶シャ・ツタ−104が
開いてレーザ光が出射され、第2図(b)に示すような
安定した波長のレーザ光のパルス信号を得た。最高変調
速度は100μsであった。
A voltage pulse signal corresponding to the printed pattern was applied. Only while the voltage was applied, the liquid crystal shutter 104 was opened to emit laser light, and a pulse signal of laser light with a stable wavelength as shown in FIG. 2(b) was obtained. The maximum modulation speed was 100 μs.

なお9本実施例においては半導体レーザ素子としてDF
B型半導体レーザ素子を用いたが1代わりにブラッグ反
射型レーザ素子や複合共振器型半導体レーザ素子を用い
た場合でも同様の結果が得られる。
9 In this example, DF is used as the semiconductor laser element.
Although a B-type semiconductor laser device is used, similar results can be obtained even if a Bragg reflection type laser device or a composite resonator type semiconductor laser device is used instead.

より速い変調速度を得るための方法としては。As a way to obtain faster modulation speed.

光変調器に用いる液晶材料として強誘電タイプの液晶材
料を用いること、および光変調器に固体磁気光学効果素
子を用いることなどが考えられる。
It is conceivable to use a ferroelectric type liquid crystal material as the liquid crystal material used in the optical modulator, and to use a solid magneto-optic effect element in the optical modulator.

この固体磁気光学効果素子は、  GGG (Gado
liniumGallium Garmet)の透明基
板上に鉄ビスマスの磁気ガーネット薄膜(厚さ5μm)
を設けたものである。上記薄膜はファラデー効果を示し
、それにかけられる磁界の方向に依存して透過光の偏波
面を回転させる性質がある。磁界は上記薄膜に電流を流
すことにより発生し9発生した磁界の向きを変えるため
には上記薄膜に、加熱用抵抗を用いて熱パルスを加える
。この固体磁気光学効果素子を2枚の偏光板に挾むこと
により光変調器が得られる。
This solid magneto-optic effect element is GGG (Gado
Magnetic garnet thin film (5 μm thick) of iron bismuth on a transparent substrate of liniumGallium Garmet
It has been established. The thin film exhibits the Faraday effect and has the property of rotating the plane of polarization of transmitted light depending on the direction of the magnetic field applied thereto. The magnetic field is generated by passing a current through the thin film, and in order to change the direction of the generated magnetic field, a heat pulse is applied to the thin film using a heating resistor. An optical modulator is obtained by sandwiching this solid magneto-optic effect element between two polarizing plates.

この光変調器を本発明の半導体レーザ装置に用いる場合
は、上記薄膜に電流を通すためか、または。
When this optical modulator is used in the semiconductor laser device of the present invention, it is used for passing current through the thin film, or.

上記加熱用抵抗に電流を通すために用いる配線用電極を
新たにステムに設けることが必要になる。
It is necessary to newly provide the stem with a wiring electrode used to pass current through the heating resistor.

光変調器に固体電気光学効果素子を用いてもよい。この
場合にも比較的高速で光変調を行うことが可能になる。
A solid electro-optic effect element may be used in the optical modulator. In this case as well, it becomes possible to perform optical modulation at relatively high speed.

固体電気光学効果素子の代表的な例としては、  Ga
AsとAlGaAsとの多重量子井戸構造を有する素子
が挙げられる。この素子は、以下に示すように作製され
る。
A typical example of a solid-state electro-optic effect element is Ga
An example is an element having a multiple quantum well structure of As and AlGaAs. This device is fabricated as shown below.

第3図は固体電気光学効果素子の代表的な例であるGa
AsとAlGaAsとの多重量子井戸構造を有する素子
の断面図である。
Figure 3 shows a typical example of a solid-state electro-optic effect element.
1 is a cross-sectional view of an element having a multiple quantum well structure of As and AlGaAs.

まず、  n−GaAs基板301上に、  n−Al
GaAs層302.  GaAs層とAlGaAs層と
から形成された高抵抗の多重量子井戸層303.および
p−AlGaAs層304を分子線エピタキシャル法を
用いて順次成長させる。次いで。
First, on the n-GaAs substrate 301, n-Al
GaAs layer 302. A high resistance multiple quantum well layer 303 made of a GaAs layer and an AlGaAs layer. Then, a p-AlGaAs layer 304 is sequentially grown using molecular beam epitaxial method. Next.

基板を部分的にエツチングして除去することにより、光
入射部306を設け、最後に、基板の裏面にオーミック
電極308を、  p−AlGaAs層304の表面に
、光伝播部307を除いてオーミック電極309を設け
る。
By partially etching and removing the substrate, a light incidence part 306 is provided, and finally, an ohmic electrode 308 is formed on the back surface of the substrate, and an ohmic electrode is formed on the surface of the p-AlGaAs layer 304 except for the light propagation part 307. 309 is provided.

図中、矢印は半導体レーザ素子からの前方出射光115
が、この固体電気光学効果素子を透過する状態を示す。
In the figure, the arrow indicates the forward emitted light 115 from the semiconductor laser element.
shows the state in which light is transmitted through this solid-state electro-optic effect element.

このように作製された固体電気光学効果素子を光変調器
として用いる場合は、オーミック電極308と、309
とに電圧を印加して多重量子井戸層303の光吸収率を
変化させることにより、前方出射光115を変調する。
When using the solid electro-optic effect element manufactured in this way as an optical modulator, ohmic electrodes 308 and 309
By applying a voltage to and changing the light absorption rate of the multiple quantum well layer 303, the forward emitted light 115 is modulated.

上記のような光変調法の原理については9例えば、 「
半導体超格子の物理と応用」 (日本物理学会編、培風
館刊、  1984年)に記載されている。この固体電
気光学効果素子を用いた半導体レーザ装置では、  n
sオーダーの変調速度を比較的簡単に得ることができる
。この光変調器は液晶シャッターと比較して消光比に劣
るが、光の強度に対する感光体の感度は非線形的に変化
するので、上記光変調器のオン/オフ特性を調節すれば
Regarding the principles of the light modulation method described above, see 9.
"Physics and Applications of Semiconductor Superlattices" (edited by the Physical Society of Japan, published by Baifukan, 1984). In a semiconductor laser device using this solid-state electro-optic effect element, n
Modulation speeds on the order of s can be obtained relatively easily. This optical modulator has an extinction ratio inferior to that of a liquid crystal shutter, but since the sensitivity of the photoreceptor to light intensity changes nonlinearly, the on/off characteristics of the optical modulator can be adjusted.

印刷特性上の問題は生じない。There are no problems with printing characteristics.

本発明の半導体レーザ装置の光変調器としては。As an optical modulator of the semiconductor laser device of the present invention.

これ以外にも、多重量子井戸構造を有しており。In addition to this, it also has a multiple quantum well structure.

これに電圧を剛化することにより透過光の屈折率を変化
させるエタロン型光変調器などを用いることができる。
An etalon-type optical modulator or the like that changes the refractive index of transmitted light by stiffening the voltage can be used.

本発明の半導体レーザ装置は波長780nmのレーザ光
量外にも1例えば、  670na+や830rvなど
の波長の種々のレーザ光を出射させることが可能である
The semiconductor laser device of the present invention can emit various laser beams with wavelengths other than the laser beam with a wavelength of 780 nm, such as 670 na+ and 830 rv.

さらに、レーザプリンタ用光源としてだけではなく、出
射光の波長が安定していることが必要とされるあらゆる
システムの光源として用いることができる。例えば、出
射光1.3μm帯や1.55μm帯の半導体レーザ素子
を用いれば、光LAN (光ローカルエリアネットワー
ク)システム用の光源として最適である。
Furthermore, it can be used not only as a light source for laser printers, but also as a light source for any system that requires a stable wavelength of emitted light. For example, if a semiconductor laser device with an output light of 1.3 μm band or 1.55 μm band is used, it is optimal as a light source for an optical LAN (optical local area network) system.

(発明の効果) 本発明の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子に印
加する電流の電流密度が一定に保たれており、電圧パル
ス信号を光変調器に印加することによりレーザ光の変調
を行うので、様々な異なる長さのパルス信号によりレー
ザ光を変調させる場合でも安定した波長のレーザ光パル
スを得ることができる。
(Effects of the Invention) In the semiconductor laser device of the present invention, the current density of the current applied to the semiconductor laser element is kept constant, and the laser light is modulated by applying a voltage pulse signal to the optical modulator. Even when laser light is modulated by pulse signals of various different lengths, laser light pulses with stable wavelengths can be obtained.

4、′  の1. な8日 第1図は本発明の半導体レーザ装置の一例を示す断面図
、第2図(a)は本発明の半導体レーザ装置を用いて放
射光の強度を変調する場合の電圧パルス信号の一例を示
すグラフ図、第2図(b)は上記電圧パルス信号に対応
して半導体レーザ装置から出射されるレーザ光パルス信
号の波長変動を示すグラフ図、第3図は固体電気光学効
果素子の代表的な例であるGaAsとAlGaAsとの
多重量子井戸構造を有する素子の断面図、第4図はホロ
グラム方式のレーザプリンタシステムの概略構成図、第
5図(a)は従来の半導体レーザ装置を用いてレーザ光
の強度を変調する場合の電流パルス信号の一例を示すグ
ラフ図、第5図(b)は上記電流パルス信号に対応して
半導体レーザ装置から出射されるレーザ光パルス信号の
波長変動を示すグラフ図である。
4,' 1. Figure 1 is a cross-sectional view showing an example of the semiconductor laser device of the present invention, and Figure 2 (a) is an example of a voltage pulse signal when modulating the intensity of emitted light using the semiconductor laser device of the present invention. FIG. 2(b) is a graph showing the wavelength fluctuation of the laser light pulse signal emitted from the semiconductor laser device in response to the voltage pulse signal, and FIG. 3 is a representative of the solid-state electro-optic effect element. FIG. 4 is a schematic diagram of a holographic laser printer system, and FIG. FIG. 5(b) is a graph showing an example of a current pulse signal when the intensity of the laser light is modulated by using the current pulse signal. FIG.

101・・・DFB型半導体レーザ素子、  102・
・・ホトダイオード、103・・・ステム、104・・
・液晶シャッター 108・・・ステムキャップ、  
109,110,111・・・ステム裏面電極。
101...DFB type semiconductor laser element, 102.
...Photodiode, 103...Stem, 104...
・LCD shutter 108... Stem cap,
109, 110, 111... stem back electrode.

114・・・ステム電極。114... Stem electrode.

以上that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から出射
されるレーザ光の強度をモニターするホトダイオードと
、該レーザ光を強度変調する光変調器とを同一のステム
上に設けた半導体レーザ装置。 2、前記半導体レーザ素子に駆動電流を供給する電極と
、前記ホトダイオードからモニター電流を取り出す電極
と、前記光変調器に駆動電圧を印加する電極と、これら
の各素子に共通の電圧レベルを供給する電極とが、前記
ステムから引き出されている、請求項1に記載の半導体
レーザ装置。 3、前記半導体レーザ素子が、分布帰還構造と、分布反
射構造と、素子内部または外部に設置された光反射部を
利用した複合共振器構造とからなる群から選択された少
なくとも1つの波長安定化構造を有する、請求項1に記
載の半導体レーザ装置。 4、前記光変調器が、液晶を利用した光シャッターと、
固体磁気光学効果素子と、固体電気光学効果素子とから
なる群から選択される、請求項1に記載の半導体レーザ
装置。 5、前記光変調器が、前記ステムに設けられた窓部を構
成する、請求項4に記載の半導体レーザ装置。
[Claims] 1. A semiconductor laser element, a photodiode for monitoring the intensity of laser light emitted from the semiconductor laser element, and an optical modulator for modulating the intensity of the laser light are provided on the same stem. Semiconductor laser equipment. 2. An electrode for supplying a drive current to the semiconductor laser element, an electrode for extracting a monitor current from the photodiode, an electrode for applying a drive voltage to the optical modulator, and supplying a common voltage level to each of these elements. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the electrode is drawn out from the stem. 3. The semiconductor laser element has at least one wavelength stabilizing structure selected from the group consisting of a distributed feedback structure, a distributed reflection structure, and a composite resonator structure using a light reflecting section installed inside or outside the element. The semiconductor laser device according to claim 1, having a structure. 4. The light modulator includes an optical shutter using liquid crystal;
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is selected from the group consisting of a solid-state magneto-optic effect element and a solid-state electro-optic effect element. 5. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein the optical modulator constitutes a window provided in the stem.
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