JPH06290476A - 光半導体装置、半導体レーザーユニット、及び光メモリ装置用光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部に信号検出手段を複数実装した半導体レ
ーザーユニットにおいて、迷光の少ないユニットを提供
する。 【構成】 半導体レーザーパッケージから出射するレー
ザー光の偏光方向に平行な方向側に光記録媒体からの信
号検出手段を備え、接合面に垂直な方向側にレーザー出
力検出手段を備えて構成される。 【効果】 カバーガラス等の半導体レーザーチップ前方
にある光学部品表面からの反射光が信号検出用手段に迷
光として入射するのを削減させ、また、前記カバーガラ
ス等の半導体レーザーチップ前方にある光学部品表面か
らの反射光を用いて半導体レーザーチップの出力モニタ
ーを行う為の受光素子入射光量を増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光半導体装置、半導体レ
ーザーユニット、及びこのレーザーユニットを搭載した
光メモリ装置用光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体レーザーユニットを図２８
に示す。ヒートシンク基台１１を載置し、リード４をガ
ラス５でシールしたステム３上にサブマウント３１、半
導体レーザーチップ２、レーザー出力検出用受光素子１
ｄ、及び信号検出用受光素子１ｃを搭載し、カバーガラ
ス７の取付けられたキャップ６でシールして構成され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ハイパワーレーザーを
用いて図２８に示したような金属パッケージの内部に信
号検出用受光素子を実装しようとすると、図に示すよう
にパッケージから出射されるレーザービームのレーザー
チップ接合面に垂直なビーム広がり方向側のヒートシン
ク上に載置するのが一般的である。この場合レーザーチ
ップ接合面に垂直なビーム広がり角が大きいためカバー
ガラス等の光学部品でレーザービームが反射されて迷光
として受光素子に入射するという欠点がある。また、迷
光を避けるために受光素子とレーザーチップ間距離を大
きくとろうとすると、パッケージが大きくなるという欠
点がある。

【０００４】そこで本発明はこの様な問題を解決するも
ので、その目的とするところは、信号検出用受光素子を
パッケージ内部に実装する場合にノイズの少ない信号検
出が可能で、かつ小形の放熱性に優れた半導体レーザー
ユニットを提供するところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置
は、 （１） 半導体基板上に設けた凹部に前記基板表面に略
平行な方向に光を出射する半導体レーザーチップが載置
され、さらに前記基板凹部の前方出射レーザー光が当た
る部分に前記基板に略垂直な方向に反射する反射鏡面を
備え、さらに前記基板から略垂直に出射するレーザー光
の偏光方向と平行な方向、叉は前記レーザー光の楕円短
軸と平行な方向の前記基板上に光記録媒体からの反射光
を検出する信号検出手段を備え、前記レーザー光の偏光
方向と垂直な方向、叉は前記レーザー光の楕円長軸と平
行な方向の前記基板上にレーザー出力検出手段を備えて
構成したことを特徴とする。 （２） 光記録媒体からの反射光を検出する信号検出手
段は受光素子であって、前記反射光の光軸中心が当たる
前記受光素子中心を、前記基板表面と前記基板から略垂
直に出射するレーザー光軸中心が交わる点を通り、前記
レーザー光の偏光方向に平行な線、叉は前記レーザー光
の楕円短軸に平行な線に対して、±６度〜±１５度傾
き、前記交わる点を通る線上の前記基板上に配置して構
成したことを特徴とする。

【０００６】（３） 光記録媒体からの反射光を検出す
る信号検出手段は受光素子であって、前記反射光の光軸
中心が当たる前記受光素子中心を、前記基板表面と前記
基板から略垂直に出射するレーザー光軸中心が交わる点
を通り、前記レーザー光の偏光方向に平行な線、叉は前
記レーザー光の楕円短軸に平行な線に対して、±４０度
〜±５０度傾き、前記交わる点を通る線上の前記基板上
に配置して構成したことを特徴とする。

【０００７】（４） 半導体レーザーチップを載置した
半導体基板が実装された、パッケージに設けたカバーガ
ラス等、半導体レーザーチップ前方出射光の光路上にあ
る光学部品からの反射光を前方出射モニターとして検出
するレーザー出力検出手段を前記半導体基板上に形成し
て構成したことを特徴とする。

【０００８】（５） 半導体レーザーチップが載置され
た半導体基板材質としてＧａＡｓを用い、半導体レーザ
ーチップと受光素子を形成する半導体基板を一体構造と
して構成したことを特徴とする。

【０００９】（６） 半導体レーザーチップが載置され
た半導体基板の光記録媒体からの反射光が当たる部分に
凹部を設け、前記凹部内にフォトダイオードを形成して
構成したことを特徴とする。

【００１０】（７） 半導体レーザーチップが載置され
た半導体基板凹部の後方出射レーザー光が当たる部分
を、前記基板側面まで貫通させて構成したことを特徴と
する。

【００１１】（８） 半導体レーザーチップが載置され
た半導体基板凹部の後方出射レーザー光が当たる部分の
前記基板表面に対する角度を３７度以下、叉は５８度以
上に設定して構成したことを特徴とする。

【００１２】また、本発明の半導体レーザーユニット
は、 （９） （１）〜（８）項記載のいずれかの前記光半導
体装置をセラミックパッケージに載置して構成したこと
を特徴とする。

【００１３】（１０）セラミック基台中心部に段差、叉
は穴を設け、前記段差叉は穴にヒートシンクを挿入し、
前記ヒートシンク上に（１）〜（８）項記載のいずれか
の前記光半導体装置を載置し、ワイアーボンド、キャッ
プシールして構成したことを特徴とする。

【００１４】（１１）リードフレーム上に（１）〜
（８）項記載のいずれかの前記光半導体装置を載置し、
半導体レーザーチップを載置した半導体基板上に、突起
を設けたカバープレートを接着することによって前記レ
ーザーチップ、フォトダイオードを封止し、さらに前記
リードフレーム下部に放熱用ヒートシンクを載置し、前
記カバープレート及び前記ヒートシンク側面を表面に露
出させて樹脂モールドして構成したことを特徴とする。

【００１５】（１２）前記カバープレートと半導体基板
との接着を紫外線硬化樹脂系接着剤、叉はエポキシ系接
着剤を用いてなることを特徴とする。

【００１６】（１３）前記カバープレートをガラスプレ
ス、叉は樹脂モールドで成形してなることを特徴とす
る。

【００１７】（１４）電気的に冷却する素子を（１）〜
（８）項記載のいずれかの前記光半導体装置とパッケー
ジ間に挿入して構成したことを特徴とする。

【００１８】（１５）半導体レーザーパッケージから出
射するレーザー光軸中心が前記パッケージ中心と一致し
ないように構成したことを特徴とする。

【００１９】（１６）半導体レーザーユニットに入出力
する信号線がレーザーダイオード系、フォトダイオード
系、及び電源系と３種類に分離して入出力できるように
前記ユニット内部でそれぞれ隣接した端子に接続して構
成したことを特徴とする。

【００２０】（１７）半導体基板上に設けた凹部に前記
基板表面に略平行な方向に光を出射する半導体レーザー
チップが載置され、さらに前記基板凹部の前方出射レー
ザー光が当たる部分に前記基板に略垂直な方向に反射す
る反射鏡面を備え、前記基板上に光記録媒体からの信号
検出手段、及び、レーザー出力検出手段を備え、さらに
光記録媒体からの反射光を検出する信号検出手段、及び
レーザー出力検出手段の出力を増幅する前置増幅器をパ
ッケージ内部に搭載して構成したことを特徴とする。

【００２１】また、本発明の光メモリ装置用光ヘッド
は、 （１８）（９）〜（１７）項記載のいずれかの前記半導
体レーザーユニットを搭載し、光記録媒体のラジアル方
向と、半導体基板から略垂直に出射するレーザー光の偏
光方向と平行な方向を一致させて構成したことを特徴と
する。

【００２２】

【実施例】

（実施例１）本発明の光半導体装置、及び半導体レーザ
ーユニットの第一の実施例を図１及び図２に示す。図１
は半導体レーザーユニットの外観を示す斜視図であり、
図２は図１の半導体レーザーユニットに実装されている
光半導体装置を示す図である。 近年、半導体基板上に
凹部と反射鏡を形成し、凹部に半導体レーザーを前記半
導体基板表面に略平行な方向にレーザー光を出射するよ
うに取付け、前記半導体基板凹部に設けた反射鏡でレー
ザー光を前記半導体基板に略垂直な方向に反射させ、さ
らに前記半導体基板上に受光素子を形成するタイプの光
半導体装置が提唱されている。図２（ａ）は光半導体装
置の平面図、図２（ｂ）は正面断面図である。半導体基
板１に設けた凹部１ａに半導体レーザーチップ２が実装
され、さらに半導体レーザーチップ２から出射され、半
導体基板１表面に平行に出射されるレーザー光が半導体
基板１上に設けた反射鏡１ｂで反射され、垂直な方向に
出射される。さらに反射鏡１ｂで反射され、半導体基板
１表面に垂直に出射するレーザー光２３の偏光方向２３
ａに平行な方向、叉はレーザー光２３の楕円短軸に平行
な半導体基板１上に、光記録媒体からの反射光を検出す
る信号検出用受光素子１ｃを備え、レーザー光２３の偏
光方向２３ａに垂直な方向、叉はレーザー光２３の楕円
長軸に平行な半導体基板１上に、レーザー出力検出用受
光素子１ｄを配置している。 図１に示す半導体レーザ
ーユニットは、図２に示した光半導体装置２８がリード
４をガラス５でシールしたステム３上に実装され、カバ
ーガラス７の実装されたキャップ６でシールして構成さ
れる。

【００２３】半導体レーザーユニットを用いた光メモリ
装置用光ヘッドではカバーガラスやその他レーザーチッ
プより前方にある光学部品からの反射光が迷光として受
光素子に入射し、信号品質を低下させることがある。半
導体レーザーは、例えば出射するレーザー光の偏光方向
に垂直な方向、叉はレーザー光の楕円短軸に垂直な方向
のビーム広がり角が半値全角で約２７度、偏光方向に平
行方向、叉は楕円短軸に平行な方向が約１０度というよ
うに、前記垂直な方向が広がり角が大きいという性質が
ある。そこで本実施例のように半導体レーザーチップと
受光素子を同一パッケージに実装する場合は、半導体基
板表面から垂直に出射するレーザー光の偏光方向に平行
な側、叉はレーザー光の楕円短軸に平行な側に光記録媒
体からの反射光を検出する受光素子を配置することによ
り、迷光を減らすことが可能となる。また、同じ迷光量
であれば、半導体基板から垂直に出射するレーザー光
の、前記反射鏡上の光軸中心に近い位置に配置できる
為、光半導体装置、及び半導体レーザーユニットが小型
化できるという特徴がある。

【００２４】また本実施例ではレーザー出力検出手段を
カバーガラス等、レーザーチップより前方にある光学部
品からの反射光を前方出射光モニターとして検出する方
式で構成している。この場合、半導体基板表面から垂直
に出射するレーザー光の偏光方向に垂直な側、叉はレー
ザー光の楕円長軸に平行な側にレーザー出力検出手段を
配置することにより、受光素子への入射光量が増やせる
という特徴がある。

【００２５】次に本発明の光半導体装置の別の実施例を
図３、図４、図５、図６、図７、図８に示す。図は本実
施例の平面図である。

【００２６】これらの例でも同様に、半導体基板１に設
けた凹部１ａに半導体レーザーチップ２が実装され、さ
らに半導体レーザーチップ２から出射され、半導体基板
１表面に平行に出射されるレーザー光が半導体基板１上
に設けた反射鏡１ｂで反射され、垂直な方向に出射され
る。さらに反射鏡１ｂで反射され、半導体基板１表面に
垂直に出射するレーザー光２３の偏光方向２３ａに平行
な方向、叉はレーザー光２３の楕円短軸に平行な方向の
半導体基板１上に、光記録媒体からの反射光を検出する
信号検出用受光素子１ｃを備え、レーザー光２３の偏光
方向２３ａに垂直な方向、叉はレーザー光２３の楕円長
軸に平行な方向の半導体基板１上に、レーザー出力検出
用受光素子１ｄを配置して構成している。

【００２７】図３に光半導体装置第二の実施例を示す。
図３に示す例では光記録媒体からの反射光を検出する信
号検出用受光素子１ｃは長方形状で、その長手方向が半
導体基板１表面から垂直に出射するレーザー光２３の偏
光方向２３ａに平行、叉はレーザー光２３の楕円短軸に
平行な方向に配置され、かつ前記光記録媒体からの反射
光軸中心が当たる前記受光素子中心２０２が前記基板１
表面と前記基板１から垂直に出射するレーザー光軸中心
が交わる点１ｇを通り前記レーザー光２３の偏光方向２
３ａに平行、叉はレーザー光２３の楕円短軸に平行な線
２０１に対して角度３０を１０度とした線２０３、２０
４上の前記基板１上に配置している。

【００２８】図４に光半導体装置第三の実施例を示す。
図４に示す例では図３に示した例と同様に、光記録媒体
からの反射光を検出する信号検出用受光素子１ｃは長方
形状で、その長手方向が半導体基板１表面から垂直に出
射するレーザー光２３の偏光方向２３ａに平行、叉はレ
ーザー光２３の楕円短軸に平行な方向に配置され、かつ
前記光記録媒体からの反射光軸中心が当たる前記受光素
子中心２０２が前記基板１表面と前記基板１から垂直に
出射するレーザー光軸中心が交わる点１ｇを通り前記レ
ーザー光２３の偏光方向２３ａに平行、叉はレーザー光
２３の楕円短軸に平行な線２０１に対して角度３０を４
５度とした線２０３、２０４上の前記基板１上に配置し
ている。

【００２９】図５に光半導体装置第四の実施例を示す。
図５に示す例では、図３に示した例の信号検出用受光素
子１ｂの長方形状長手方向を、半導体基板１表面と前記
基板１から垂直に出射するレーザー光軸中心が交わる点
１ｇを通り前記レーザー光２３の偏光方向２３ａに平
行、叉はレーザー光２３の楕円短軸に平行な線２０１に
対して角度３０を１０度とした線２０３、２０４に平行
に配置している。

【００３０】図６に光半導体装置第五の実施例を示す。
図６に示す例では、図４に示した例の信号検出用受光素
子１ｂの長方形状長手方向を、半導体基板１表面と前記
基板１から垂直に出射するレーザー光軸中心が交わる点
１ｇを通り前記レーザー光２３の偏光方向２３ａに平
行、叉はレーザー光２３の楕円短軸に平行な線２０１に
対して角度３０を４５度とした線２０３、２０４に平行
に配置している。

【００３１】図７に光半導体装置第六の実施例を示す。
図７に示す例では光記録媒体からの信号検出手段として
の受光素子１ｃの長方形状長手方向が、半導体基板１表
面から垂直に出射するレーザー光２３の偏光方向２３ａ
に平行、叉はレーザー光２３の楕円短軸に平行に配置さ
れ、かつ前記光記録媒体からの反射光軸中心が当たる前
記受光素子中心２０２が前記基板１表面と前記基板１か
ら垂直に出射するレーザー光軸中心が交わる点１ｇを通
り前記レーザー光２３の偏光方向２３ａに平行、叉はレ
ーザー光２３の楕円短軸に平行な線２０１上の前記基板
１上に２箇所配置している。さらに前記配置した２箇所
の受光素子１ｃの両側に４箇所、計６箇所に信号検出用
受光素子１ｃを配置して構成している。本構成は光記録
媒体のトラックエラー信号検出として３ビーム法を用い
た場合に対応している。

【００３２】図８に光半導体装置第七の実施例を示す。
図８に示す例では図４に示した信号検出用受光素子１ｂ
の外側に同様の第二の信号検出用受光素子１ｅを配置し
ている。また図２、図３、図５、図６、図７に示した例
でも同様に受光素子１ｅの配置が考えられる。

【００３３】本構成の光半導体装置を用いることによ
り、光記録媒体からの反射光を検出する受光素子に入射
する迷光を減らすことが可能となる。また、同じ迷光量
であれば、半導体基板から垂直に出射するレーザー光
の、前記反射鏡上の光軸中心に近い位置に配置できる
為、光半導体装置、及び半導体レーザーユニットが小型
化できるという特徴がある。

【００３４】上記半導体基板材質としては一般的にはシ
リコン基板が用いられるが、ＧａＡｓ基板を用い、Ｇａ
Ａｓ基板上に半導体レーザーチップ、及びフォトダイオ
ードを半導体製造プロセスで形成することによって一体
構造とすることができる。本構造を用いることにより半
導体レーザーチップと半導体基板上の受光素子との位置
が半導体製造プロセスの加工精度で実現できる為、数μ
ｍレベルで実現できる。光メモリ装置用光ヘッドに用い
る場合は、サーボエラー信号系のマージン配分等に対し
て有利になるという利点がある。

【００３５】（実施例２）本発明の光半導体装置に関す
る第八の実施例を図９に示す。図は本実施例の外観を示
す斜視図である。図の例では光記録媒体からの信号光が
当たる位置に、レーザーチップ２が実装されている凹部
１ａと同様の窪み１ｆをエッチング等によって形成し、
その窪み１ｆ内に信号検出用の受光素子１ｃを形成して
いる。実施例１で述べた光半導体装置を半導体レーザー
パッケージに実装し、光ヘッドとしてまとめた例として
は、後の実施例１２の図２３に示すように、例えば半導
体レーザーユニットと光記録媒体間にホログラム素子、
対物レンズを配置して構成される。この場合、半導体レ
ーザーチップ２のレーザー光出射点から光記録媒体まで
の光学長と、光記録媒体から半導体基板１上の受光素子
１ｃ表面までの光学長とは半導体基板１上に設ける凹部
１ａによってほぼ一定に決まってしまう。しかし、光記
録媒体から反射された信号光を受光素子１ｃ上に最適形
状で集光させるために光記録媒体と受光素子１ｃ間の距
離を調整したい場合が発生する。このような場合、本実
施例のように受光素子１ｃを形成する半導体基板１に窪
み１ｆを設けることによって最適な受光素子配置が可能
となる。

【００３６】また、本発明は図２から図８までに示した
光半導体装置でも実施可能である。

【００３７】（実施例３）本発明の光半導体装置の第
九、第十の実施例を図１０、図１１に示す。図１０は光
半導体装置第九の実施例を示す斜視図、図１１は光半導
体装置第十の実施例を示す正面断面図である。

【００３８】図１０は半導体基板１上に設けた凹部１ａ
の半導体レーザーチップ２の後方出射レーザー光が当た
る部分を半導体基板１側面まで貫通させている。

【００３９】図１１は半導体基板１上に設けた凹部１ａ
の半導体レーザーチップ２の後方出射レーザー光が当た
る部分の、半導体基板１表面に対する角度３０を６５度
に設定している。本角度は５８度以上、叉は３７度以下
に設定するのがよい。

【００４０】光半導体装置では、半導体レーザーチップ
の後方出射光が半導体基板に設けた凹部側面に当たって
反射し、カバーガラスを透過して出射され、対物レンズ
で光記録媒体上に集光する。この光は例えば光メモリシ
ステムではノイズの発生原因のひとつとなる。そこで本
実施例に示した構造を用いることによって、レーザーチ
ップの後方出射光が対物レンズに入射しないように対策
し、前記ノイズを防止することが可能になる。

【００４１】（実施例４）本発明の半導体レーザーユニ
ットの第二の実施例を図１２に示す。図１２は本実施例
の外観を示す斜視図である。本実施例では、光半導体装
置２８とステム３との間に絶縁シート８を挿入して構成
している。

【００４２】半導体基板上に受光素子としてフォトダイ
オードを形成した場合に、逆バイアス電圧を加えて使用
する場合は、半導体基板の裏側から加えるのが一般的で
ある。そこで逆バイアス電圧を加えて使用する場合、前
記半導体パッケージに逆バイアス電圧が加わってしま
う。そこで本実施例のように半導体基板１が実装される
ステム３が半導体基板１に設けた受光素子１ｃ、１ｄに
かける逆バイアス電圧と同一電位にならないように絶縁
シート８を半導体基板１とステム３間に挟んで構成して
いる。このような構成にすることにより光ヘッドに取り
付ける場合にステム３とステム３が実装される光ヘッド
筺体間の絶縁を考慮しなくてよくなるという特徴があ
る。

【００４３】（実施例５）本発明の半導体レーザーユニ
ットの第三の実施例を図１３に示す。図１３（ａ）は本
実施例の平面図、図１３（ｂ）は正面断面図である。本
実施例ではパッケージとして金属の代わりにセラミック
を用いている。図１３ではセラミックパッケージ９に光
半導体装置２８を実装し、半導体基板１上のボンディン
グパットとセラミックパッケージ９端子間をワイアーボ
ンディングし、カバーガラス７でシールして構成してい
る。本実施例のパッケージとしては面実装タイプのＬＣ
Ｃ（Ｌｅａｄｌｅｓｓ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）セ
ラミックパッケージを示してある。

【００４４】また、本実施例以外のセラミックパッケー
ジとしてＧｕｌｌ Ｗｉｎｇリードタイプ、Ｆｌａｔリ
ードタイプ、Ｊリードタイプ、Ｂｕｔｔリードタイプへ
の実装も考えられる。

【００４５】セラミックパッケージを用いることによ
り、パッケージから出力させる端子数が増やせ、小型化
が可能となる。

【００４６】（実施例６）本発明の半導体レーザーユニ
ットの第四の実施例を図１４に示す。図１４（ａ）は本
実施例の平面図、図１４（ｂ）は正面断面図である。本
実施例のセラミックパッケージはセラミック基台１０中
心部に穴１０ａを設け、前記穴１０ａに例えば銅製のヒ
ートシンク部材１１を挿入し、前記ヒートシンク部材１
１上に前記光半導体装置２８を実装し、前記光半導体装
置２８の半導体基板１上のボンディングパットとパッケ
ージ端子間をワイアーボンディングし、例えば窒素雰囲
気中でカバーガラス７でシールして構成される。

【００４７】ハイパワーレーザーをパッケージに実装す
る場合は放熱性が問題となる。そこで本実施例では半導
体レーザーチップの十分な放熱性を確保するためにセラ
ミックパッケージ内にヒートシンク部材１１を形成して
構成している。

【００４８】次に本発明の第五の実施例を図１５に示
す。図１５は本実施例の断面を示す正面断面図である。
本実施例ではＧｕｌｌ Ｗｉｎｇリードタイプを用いた
もので、図１４に示した例と同様に放熱性が向上してい
る。他にＦｌａｔリードタイプ、Ｊリードタイプ、Ｂｕ
ｔｔリードタイプの高放熱パッケージも考えられる。

【００４９】（実施例７）本発明の半導体レーザーユニ
ットの第六の実施例を図１６に示す。図１６は本実施例
の正面断面図である。本実施例では例えば銅製のヒート
シンク１１を設けたプラスチック基台１２上に前記光半
導体装置２８及びリードフレーム１３を実装し、前記光
半導体装置２８の半導体基板１上に形成されたボンディ
ングパットとリードフレーム端子間を例えば金線等のワ
イアー１４でワイアーボンディングされる。さらに突起
１５ａを設けたカバープレート１５が前記突起１５ａと
半導体基板１間で接着固定され、最後に樹脂を周りに充
填して構成される。前記突起を例えば窒素雰囲気中で半
導体基板上に接着することにより、半導体レーザーチッ
プ、及びフォトダイオードを封止できるように前記突起
形状を構成している。前記複雑な構造をしたカバープレ
ート１５はガラスプレス、叉は樹脂モールドで成形され
ている。また前記接着剤は紫外線硬化樹脂系、叉はエポ
キシ系接着剤を用いている。本構造を用いることにより
放熱性の優れた低価格のプラスチックパッケージを実現
することが可能となる。

【００５０】（実施例８）本発明の半導体レーザーユニ
ットの第七の実施例を図１７に示す。図１７は本実施例
の正面断面図である。本実施例では実施例５に示したセ
ラミックパッケージ９と前記半導体レーザーチップ２の
搭載された半導体基板１間に、例えばペルチェ素子１６
等の電気冷却素子を実装して構成している。電気冷却素
子を用いることによって半導体レーザーチップ２の放熱
性を向上させている。 （実施例９）本発明の半導体レーザーユニットの第八、
第九の実施例を図１８、図１９に示す。図１８、図１９
は本実施例を示す平面図である。図１８ではセラミック
パッケージ９に前記光半導体装置２８を実装し、カバー
ガラス７でシールして構成している。本実施例では図２
に示した光半導体装置２８を用いて構成している。本構
成の光半導体装置２８は半導体基板１から垂直に出射す
るレーザー光の偏光方向に平行な方向側が短くなる構造
で、それにともなってセラミックパッケージ９も前記レ
ーザー光の偏光方向に平行な方向側が短くなっている。
本構造ではセラミックパッケージ９の中心ではない位置
からレーザー光が出射している。本構造を用いてセラミ
ックパッケージの短手方向が光ヘッドの上下方向になる
様に配置することにより、光ヘッドの薄型化が可能とな
る。

【００５１】同様な実施例を図１９に示す。図１９では
前記光半導体装置２８の半導体基板１上の受光素子パタ
ーン、及びボンディングパット位置を変更して配置する
ことによって半導体基板１の、半導体基板１表面から垂
直に出射するレーザー光の偏光方向に垂直な方向側を短
くして構成し、それにともなってセラミックパッケージ
９も同方向に短くしている。本構造でもセラミックパッ
ケージ９の中心ではない位置からレーザー光が出射して
いる。パッケージの短手方向を光ヘッドの上下方向にな
る様に配置することにより、光ヘッドの薄型化が可能と
なる。

【００５２】実施例４、５、６、７に示した構造のパッ
ケージを用いることによっても上記と同様の構成にする
ことにより、光ヘッドの薄型化が可能となる。

【００５３】（実施例１０）本発明の半導体レーザーユ
ニット第十の実施例を図２０に示す。図２０は本発明の
半導体レーザーユニットの平面図である。図２０ではユ
ニットの受光素子関係の配線がパッケージ左側の１０
１、１０２、１０３、１０４、１０５端子に接続されて
いる。半導体レーザー関係の配線が１０６、１０７端
子、電源関係の配線が１０９、１１０端子に接続されて
構成している。本構成では受光素子関係の配線、半導体
レーザー関係の配線、及び電源関係の配線をそれぞれ一
かたまりにしてパッケージ外部に向けて出力している。
本構造を用いることにより信号系受光素子へのノイズの
混入等を防止し、ヘッドアンプとユニット間の信号線の
引き回しを容易にしている。

【００５４】（実施例１１）本発明の半導体レーザーユ
ニット第十一、第十二の実施例を図２１、及び図２２に
示す。図２１、図２２は本発明の実施例を示す平面図で
ある。図２１はパッケージ１７に前記光半導体装置２
８、及び光記録媒体からの反射光を検出する信号検出手
段の出力を増幅する前置増幅器１ｈを備えた第二の半導
体基板１８を実装し、前記光半導体装置２８の半導体基
板１と第二の半導体基板１８間、及び第二の半導体基板
１８とパッケージ１７の端子間をワイアーボンディング
し、カバーガラス７でシールして構成される。

【００５５】また図２２に示す実施例では前記半導体レ
ーザーチップ２の搭載された半導体基板１と同一基板上
に光記録媒体からの反射光を検出する信号検出手段の出
力を増幅する前置増幅器１ｈを形成し、パッケージ１７
に実装して構成されている。

【００５６】以上のように前置増幅器をパッケージ内に
実装することにより、信号品質を向上させることが可能
になる。

【００５７】（実施例１２）次に本発明の光メモリ装置
用光ヘッドの実施例を図２３、図２４、図２５、図２
６、及び図２７に示す。図は光ヘッドの光学部品構成を
示した図である。図２３に第一の実施例を示す。本実施
例では、本発明の半導体レーザーユニット１９を用いて
光磁気記録媒体用の光ヘッドを構成した例である。本実
施例ではカバーガラス７に検光子としての偏光板２６を
載置した半導体レーザーユニット１９、透過型ホログラ
ム２０、対物レンズ２１、及び光記録媒体２２で構成さ
れる。半導体レーザーチップ２から出射されたレーザー
光２３は前記半導体基板１に設けた凹部１ａの反射面１
ｂで反射され、半導体基板１表面に垂直方向に曲げら
れ、カバーガラス７、ホログラム２０、対物レンズ２１
を透過して光記録媒体２２に集光される。光記録媒体２
２で反射した光は同様に対物レンズ２１、ホログラム素
子２０を透過し、ホログラム素子２０で回折したレーザ
ー光１次回折光２４、及び−１次回折光２５は偏光板２
６を透過して半導体基板１上に形成した受光素子に集光
される。光記録媒体２２に記録されている信号、及び光
記録媒体２２にフォーカシングサーボ、トラッキングサ
ーボをかける為のエラー信号を半導体基板１に設けた受
光素子で検出している。

【００５８】本実施例の光ヘッドはフォーカスエラー信
号としては、ホログラム２０で非点収差を発生させるこ
とにより、非点収差法で検出している。トラッキングエ
ラー信号検出はプッシュプル法で行っている。フォーカ
シングサーボ、トラッキングサーボをかけるために対物
レンズを二軸アクチュエータに搭載して駆動する方式が
一般的であるが、本構成の光ヘッドでは構成部品が少な
い為、光学系全体を二軸アクチュエータに搭載すること
も可能である。

【００５９】図２４に第二の実施例を示す。本実施例で
は、上記第一の実施例に示した半導体レーザーユニット
１９上でカバーガラスとホログラム２０を一体構造とし
て構成している。本実施例では上記第一の実施例と比べ
て構成部品が少なくなる為、光ヘッドの信頼性の向上、
及び組立時の工数削減に有利となる構造となっている。

【００６０】図２５に第三の実施例を示す。本実施例で
は上記第一の実施例に示した透過型ホログラムの代わり
に反射型ホログラム２７を用いている。第一の実施例に
示した光ヘッドを薄型化しようとすると、例えば図２３
のホログラム２０と対物レンズ２１間に反射ミラーを挿
入する。本実施例では前記反射ミラーの代わりに回折機
能も持たせた反射型ホログラムを用いることにより、部
品点数の少ない薄型光ヘッドを実現している。

【００６１】図２６に示す第四の実施例を示す。本実施
例では図２４に示す上記第二の実施例のホログラム２０
の基板裏側に第二の回折格子２９を設け、さらに実施例
１図７に示した光半導体装置２８で構成している。本実
施例では第二の回折格子２９を用いてトラッキングエラ
ー信号検出を３ビーム法を用いて行っている。

【００６２】図２６に第五の実施例を示す。本実施例は
光記録媒体からの信号再生原理として、光強度の変化に
よって再生を行うタイプの方式、例えばピットが既に光
記録媒体に形成されている再生専用型、光記録媒体上に
ピットを形成するライトワンス型、及び相の変化を用い
る相変化型等の光メモリ装置用光ヘッドに本発明の半導
体レーザーユニットを応用している。図に示すように半
導体レーザーユニット１９、ホログラム２０、対物レン
ズ２１、及び光記録メディア２２で構成される。

【００６３】本構成で部品点数の少ない光ヘッドを実現
している。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように本発明の光半導体装置
の構造を用いることにより、カバーガラス等の半導体レ
ーザーチップ前方にある光学部品表面からの反射光が光
記録媒体からの反射光を検出する信号検出用受光素子に
迷光として入射するのを削減し、前記カバーガラス等の
半導体レーザーチップ前方にある光学部品表面からの反
射光を用いて半導体レーザーチップの出力モニターを行
う為の受光素子入射光量を増加させることが可能とな
る。

【００６５】また、本発明の半導体レーザーユニットを
用いることによりある程度の入出力端子数が確保でき、
放熱性の優れた小型、軽量半導体レーザーユニットが実
現可能となる。

【００６６】また、本発明の半導体レーザーユニットを
用いて光ヘッドを構成することにより、小型、軽量、薄
型の光ヘッドが実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体レーザーユニット第一の実
施例を示す斜視図。

【図２】 （ａ）本発明の光半導体装置第一の実施例を
示す平面図。（ｂ）図２ａの正面断面図。

【図３】 本発明の光半導体装置第二の実施例を示す
平面図。

【図４】 本発明の光半導体装置第三の実施例を示す
平面図。

【図５】 本発明の光半導体装置第四の実施例を示す
平面図。

【図６】 本発明の光半導体装置第五の実施例を示す
平面図。

【図７】 本発明の光半導体装置第六の実施例を示す
平面図。

【図８】 本発明の光半導体装置第七の実施例を示す
平面図。

【図９】 本発明の光半導体装置第八の実施例を示す
斜視図。

【図１０】 本発明の光半導体装置第九の実施例を示す
斜視図。

【図１１】 本発明の光半導体装置第十の実施例を示す
平面図。

【図１２】 本発明の半導体レーザーユニット第二の実
施例を示す斜視図。

【図１３】（ａ）本発明の半導体レーザーユニット第三
の実施例を示す平面図。（ｂ）図１３ａの正面断面図。

【図１４】（ａ）本発明の半導体レーザーユニット第四
の実施例を示す平面図。（ｂ）図１４ａの正面断面図。

【図１５】 本発明の半導体レーザーユニット第五の実
施例を示す平面図。

【図１６】 本発明の半導体レーザーユニット第六の実
施例を示す平面図。

【図１７】 本発明の半導体レーザーユニット第七の実
施例を示す平面図。

【図１８】 本発明の半導体レーザーユニット第八の実
施例を示す平面図。

【図１９】 本発明の半導体レーザーユニット第九の実
施例を示す平面図。

【図２０】 本発明の半導体レーザーユニット第十の実
施例を示す平面図。

【図２１】 本発明の半導体レーザーユニット第十一の
実施例を示す平面図。

【図２２】 本発明の半導体レーザーユニット第十二の
実施例を示す平面図。

【図２３】 本発明の光メモリ装置用光ヘッド第一の実
施例を示す光学部品構成図。

【図２４】 本発明の光メモリ装置用光ヘッド第二の実
施例を示す光学部品構成図。

【図２５】 本発明の光メモリ装置用光ヘッド第三の実
施例を示す光学部品構成図。

【図２６】 本発明の光メモリ装置用光ヘッド第四の実
施例を示す光学部品構成図。

【図２７】 本発明の光メモリ装置用光ヘッド第五の実
施例を示す光学部品構成図。

【図２８】 従来の半導体レーザーユニットの斜視図。

【符号の説明】

１、 半導体基板 １ａ、 凹部 １ｂ、 反射鏡 １ｃ、 信号検出用受光素子 １ｄ、 レーザー出力検出用受光素子 １ｅ、 第二の信号検出用受光素子 １ｆ、 窪み １ｇ、 半導体基板上光軸中心 １ｈ、 前置増幅器 ２、 半導体レーザーチップ ３、 ステム ４、 リード ５、 ガラス ６、 キャップ ７、 カバーガラス ８、 絶縁シート ９、 セラミックパッケージ １０、 セラミック基台 １０ａ、穴 １１、 ヒートシンク部材 １２、 プラスチック基台 １３、 リードフレーム １４、 ワイアー １５、 カバープレート １５ａ、突起 １６、 ペルチェ素子 １７、 パッケージ １８、 第二の半導体基板 １９、 半導体レーザーユニット ２０、 透過型ホログラム ２１、 対物レンズ ２２、 光記録媒体 ２３、 レーザー光 ２３ａ、偏光方向 ２４、 レーザー光１次回折光 ２５、 レーザー光−１次回折光 ２６、 偏光板 ２７、 反射型ホログラム ２８、 光半導体装置 ２９、 第二の回折格子 ３０、 角度 ３１、 サブマウント １０１〜１１０、端子番号 ２０１〜２０４、基準線 ２０２、受光素子中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米窪 政敏 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に設けた凹部に前記基板表
   面に略平行な方向に光を出射する半導体レーザーチップ
   が載置され、さらに前記基板凹部の前方出射レーザー光
   が当たる部分に前記基板に略垂直な方向に反射する反射
   鏡面を備え、さらに前記基板から略垂直に出射するレー
   ザー光の偏光方向と平行な方向、叉は前記レーザー光の
   楕円短軸と平行な方向の前記基板上に光記録媒体からの
   反射光を検出する信号検出手段を備え、前記レーザー光
   の偏光方向と垂直な方向、叉は前記レーザー光の楕円長
   軸と平行な方向の前記基板上にレーザー出力検出手段を
   備えたことを特徴とする光半導体装置。
2. 【請求項２】 半導体基板上に設けた凹部に前記基板表
   面に略平行な方向に光を出射する半導体レーザーチップ
   が載置され、さらに前記基板凹部の前方出射レーザー光
   が当たる部分に前記基板に略垂直な方向に反射する反射
   鏡面を備え、さらに光記録媒体からの反射光を検出する
   信号検出手段は受光素子であって、前記反射光の光軸中
   心が当たる前記受光素子中心を、前記基板表面と前記基
   板から略垂直に出射するレーザー光軸中心が交わる点を
   通り、前記レーザー光の偏光方向に平行な線、叉は前記
   レーザー光の楕円短軸に平行な線に対して、±６度〜±
   １５度傾き、前記交わる点を通る線上の前記基板上に配
   置したことを特徴とする光半導体装置。
3. 【請求項３】 半導体基板上に設けた凹部に前記基板表
   面に略平行な方向に光を出射する半導体レーザーチップ
   が載置され、さらに前記基板凹部の前方出射レーザー光
   が当たる部分に前記基板に略垂直な方向に反射する反射
   鏡面を備え、さらに光記録媒体からの反射光を検出する
   信号検出手段は受光素子であって、前記反射光の光軸中
   心が当たる前記受光素子中心を、前記基板表面と前記基
   板から略垂直に出射するレーザー光軸中心が交わる点を
   通り、前記レーザー光の偏光方向に平行な線、叉は前記
   レーザー光の楕円短軸に平行な線に対して、±４０度〜
   ±５０度傾き、前記交わる点を通る線上の前記基板上に
   配置したことを特徴とする光半導体装置。
4. 【請求項４】 半導体レーザーチップを載置した半導体
   基板が実装された、パッケージに設けたカバーガラス
   等、半導体レーザーチップ前方出射光の光路上にある光
   学部品からの反射光を前方出射光モニターとして検出す
   るレーザー出力検出手段を、前記基板上に形成したこと
   を特徴とする光半導体装置。
5. 【請求項５】 半導体レーザーチップが載置された半導
   体基板材質としてＧａＡｓを用い、半導体レーザーチッ
   プと前記受光素子を形成する半導体基板を一体構造とし
   たことを特徴とする光半導体装置。
6. 【請求項６】 半導体レーザーチップが載置された半導
   体基板の光記録媒体からの反射光が当たる部分に凹部を
   設け、前記凹部内にフォトダイオードを形成したことを
   特徴とする光半導体装置。
7. 【請求項７】 半導体レーザーチップが載置された半導
   体基板凹部の後方出射レーザー光が当たる部分を、前記
   基板側面まで貫通させたことを特徴とする光半導体装
   置。
8. 【請求項８】 半導体レーザーチップが載置された半導
   体基板凹部の後方出射レーザー光が当たる部分の前記基
   板表面に対する角度を３７度以下、叉は５８度以上に設
   定したことを特徴とする光半導体装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８に記載のいずれかの前記光
   半導体装置をセラミックパッケージに載置したことを特
   徴とする半導体レーザーユニット。
10. 【請求項１０】セラミック基台中心部に段差、叉は穴を
    設け、前記段差叉は穴にヒートシンクを挿入し、前記ヒ
    ートシンク上に前記請求項１〜８に記載のいずれかの光
    半導体装置を載置し、ワイアーボンド、キャップシール
    したことを特徴とする半導体レーザーユニット。
11. 【請求項１１】リードフレーム上に前記請求項１〜８に
    記載のいずれかの光半導体装置を載置し、半導体レーザ
    ーチップを載置した半導体基板上に、突起を設けたカバ
    ープレートを接着することによってレーザーチップ、フ
    ォトダイオードを封止し、さらに前記リードフレーム下
    部に放熱用ヒートシンクを載置し、前記カバープレート
    及び前記ヒートシンク側面を表面に露出させて樹脂モー
    ルドしたことを特徴とする半導体レーザーユニット。
12. 【請求項１２】前記カバープレートに設けた突起と半導
    体基板の接着を紫外線硬化樹脂系接着剤、叉はエポキシ
    系接着剤を用いたことを特徴とする請求項１１記載の半
    導体レーザーユニット。
13. 【請求項１３】前記カバープレートをガラスプレス、叉
    は樹脂モールドで成形したことを特徴とする請求項１１
    記載の半導体レーザーユニット。
14. 【請求項１４】電気的に冷却する素子を前記請求項１〜
    ８に記載のいずれかの光半導体装置とパッケージ間に挿
    入したことを特徴とする半導体レーザーユニット。
15. 【請求項１５】半導体レーザーパッケージから出射する
    レーザー光軸中心が前記パッケージ中心と一致しないこ
    とを特徴とする半導体レーザーユニット。
16. 【請求項１６】半導体レーザーユニットに入出力する信
    号線がレーザーダイオード系、フォトダイオード系、及
    び電源系と３種類に分離して出力できるよう、前記ユニ
    ット内部でそれぞれ隣接した端子に接続したことを特徴
    とする半導体レーザーユニット。
17. 【請求項１７】半導体基板上に設けた凹部に前記基板表
    面に略平行な方向に光を出射する半導体レーザーチップ
    が載置され、さらに前記基板凹部の前方出射レーザー光
    が当たる部分に前記基板に略垂直な方向に反射する反射
    鏡面を備え、前記基板上に前記光記録媒体からの信号検
    出手段、及び、レーザー出力検出手段を備え、さらに光
    記録媒体からの反射光を検出する信号検出手段、及びレ
    ーザー出力検出手段の出力を増幅する前置増幅器をパッ
    ケージ内部に搭載したことを特徴とする半導体レーザー
    ユニット。
18. 【請求項１８】請求項９〜１７のいずれかに記載の前記
    半導体レーザーユニットを搭載し、光記録媒体のラジア
    ル方向と半導体基板から略垂直に出射するレーザー光の
    偏光方向と平行な方向を一致させて配置したことを特徴
    とする光メモリ装置用光ヘッド。