JPH0728081B2 - 半導体レーザとその製造方法 - Google Patents

半導体レーザとその製造方法

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JPH0728081B2
JPH0728081B2 JP24984884A JP24984884A JPH0728081B2 JP H0728081 B2 JPH0728081 B2 JP H0728081B2 JP 24984884 A JP24984884 A JP 24984884A JP 24984884 A JP24984884 A JP 24984884A JP H0728081 B2 JPH0728081 B2 JP H0728081B2
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【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、時に3ビームトラッキング方式
の光学式記録装置、光学式再生装置あるいは光学式記録
再生装置を構成する光学式ヘッドに光源として用いた場
合に0次ビームの光学式記録媒体に対するタンジェンシ
ャルスキュー角の変化に対する依存性のないトラッキン
グエラー信号を得ることができるようにすることのでき
る新規な半導体レーザと、その製造方法を提供しようと
するものである。
背景技術 先ず、第3図に従って、従来の半導体レーザを光源とす
る光学式ヘッド及びトラッキング誤差検出方法について
説明する。
1は半導体レーザ(レーザダイオード)で、これのレー
ザビーム出射端面1A側より出射した断面形状が楕円のレ
ーザビームはコリメータレンズ(不用の場合もある)2
に入射せしめられて平行ビームとされ、回析格子(グレ
ーティング)3に入射せしめられる。該回析格子3より
射出した0次ビームL0および±1次ビームL+1、L-1(尚
+2次以上、−2次以下のビームは無視する)は非偏光
ビームスプリッタ(ハーフミラ)4を通過した後、対物
レンズ5により集束せしめられ、その集束された0次ビ
ームL0および±1次ビームL+1、L-1は光学式記録媒体
(光磁気記録媒体も含む)6の記録面に所定間隔(例え
ば10μm)を置いて入射せしめられる。尚、上記ビーム
スプリッタ4として非偏光ではなく偏光ビームスプリッ
タを用いる場合にはその偏光ビームスプリッタと回析格
子3との間に1/4波長板を配置する必要がある。
光学式記録媒体6で反射した0次ビームL0および±1次
ビームL+1、L-1は対物レンズ5を通過してビームスプリ
ッタ4に入射せしめられ、その一部はその入射面4aで反
射して光検出器7に入射せしめられる。この光検出器7
は0次ビームL0及び±1次L+1、L-1が各別に入射せしめ
られる3個の光検出部により構成される。そして、±1
次ビームが入射せしめられる一対の光検出部からの一対
の光検出出力の差を検出することにより、0次ビームL0
の光学式記録媒体6の記録面上でのトラッキング状態に
応じたトラッキング誤差信号を得るようにされる。又、
0次ビームが入射せしめられる光検出部からは、再生信
号、フォーカスエラー信号等を得る。
次に、半導体レーザの一例1について第4図に従って説
明する。この半導体レーザ1はチップ状で通常一方の電
極を兼ねた銅等からなるヒートシンク8上に固着されて
いる。半導体レーザ1の構造を上層から下層の順で説明
すると、1aは電極層、1bはn型のGaAs層(基板層)、1c
はn型のGaAlAs(クラッド層)、1dはGaAlAs層(活性
層)、1eはP型のGaAs層(クラッド層)、1fはP型のGa
As層である。そして、活性層1d、特にその中央部から上
述のレーザビームLが射出する。この半導体レーザ1の
レーザビーム射出端面(劈開面)1Aを正面とすると、そ
の幅が100〜300μm、高さ(厚さ)が80〜100μm、奥
行が200〜300μmである。活性層1dのヒートシンク8の
上面からの高さは数μmである。
背景技術の問題点 ところで、0次ビームL0の光学式記録媒体6の記録面に
対するタンジェンシャルスキュー角が変化すると、トラ
ッキングエラー信号もそれに応じて周期的に変化し、正
確なトラッキングエラーを検出することができなかっ
た。
そこで、その原因を探究したところ、次のことが判明し
た。光学式記録媒体6で反射した0次ビームL0及び±1
次ビームL+1、L-1は対物レンズ5を通過した後、ビーム
スプリッタ4の反射面4aで反射するのみならず、ビーム
スプリッタ4を通過し、回析格子3に入射する。する
と、入射した各ビームに対応して0次ビーム及び±1次
ビームが発生し、コリメータレンズ2を通過して半導体
ビーム素子1に向う。この半導体レーザ1に向うビーム
のビーム量は、非偏光ビームスプリッタを用いた場合に
は多く、偏光ビームスプリッタを用いた場合は少ない。
この場合、半導体レーザ1のレーザビーム出射端面1Aの
回析格子3に対する相対回動角位置に応じて半導体レー
ザ1上の中心ビーム1aの入射位置とその両側に位置する
両側ビームLb、Lcの入射位置との位置関係が異なり、3
種類の位置関係がある。その第1のものは、中心ビーム
Laの入射位置がレーザビーム出射端面1a上の活性層1dに
位置し、両側ビームLa、Lcが中心ビームLaの位置を通り
活性層1dと直行する直線上においてその中心ビーム1aの
上下に位置する部分に入射される場合である。又、第2
のものは、中心ビームLa及び両側ビームLb,Lcが共に、
活性層1d上に位置し、そして、第3のものは中心ビーム
La及び両側ビームLb、Lcの入射位置を結ぶ直線が上記2
つの場合の中間のある角度になる。そして、これら中心
ビームLa及び両側ビームLb、Lc、1次ビームL0と±1次
ビームL+1、L-1が回析格子3によって再回析され、且つ
混在して重畳される。
ところで、両側ビーム1b、1cの片方がヒートシンク8の
面に入射した場合は、その面が粗面であるので、そのビ
ームについてはそこで乱反射されるので問題はない。し
かし、両側ビームLb、Lcの少なくとも一方が半導体レー
ザ1のレーザビーム出射端面1Aに入射する。そして、こ
の端面1Aの反射率が大きいのでこの端面1Aでそのビーム
が反射し、上述の光路を通過して光検出器7に入射し、
+1次又は−1次ビームと干渉を起す。このため、0次
ビームL0の光学式記録媒体6の記録面に対するタンジェ
ンシャルスキュー角に応じて光検出器7に入射する+1
次又は−1次ビームの強度が変化し、トラッキングエラ
ー信号がそのスキュー角に応じて周期的に変化する。第
6図は両側ビームLb、Lcの一方Lbが半導体レーザ1のレ
ーザビーム発行端面1Aに入射し、他方Lcがヒートシンク
8に入射した場合における、0次ビームL0の記録面に対
するタンジェンシャルスキュー角α°とトラッキングエ
ラー信号Seのレベルとの理想的関係を示す曲線図であ
る。この図から解るように、スキュー角α°の変化に応
じてトラッキングエラー信号Seのレーザビームの波長λ
に対し、λ/2毎の周期でレベルが変化する。具体的には
|a|が増大するにつれてトラッキングエラー信号Seのレ
ベルが減衰する。尚、両側ビームLb、Lcはレーザビーム
出射端面1Aに入射する場合は、波形の振幅が中心L0の場
合の2倍になり、又、位相も第6図に示す場合とは異な
る。
次に、一方の側のビームLbがレーザビーム出射面1Aに入
射し、他方の側のビームLcがヒートシンク8に入射する
場合の干渉について第7図によって説明する。尚、この
図ではレンズ系の図示を省略してある。この図におい
て、出射端面1Aは正規の状態が破線にて示され、正規の
状態から傾いた一般的な状態が実線で示される。又、科
学式記録媒体6も正規な状態が破線で示され、正規な状
態から傾いた一般的な状態が実線で示される。
0次ビームL0は上記正規の状態におけるレーザビーム出
射端面1A及び同じく光学式媒体6(の記録面)に対して
鉛直である。第7図あるいは下記の式(1)〜(6)に
おいて、θは+1次ビームL+1の0次ビームL0に対する
角度、l1がレーザ出射端面1Aと回析格子3との間の位相
長、l2は回析格子3と光学式記録媒体6(の記録面)と
の間の位相長、Δll1、Δll2は位相長l1l2に対する0次
ビームL0及び+1ビームL+1間の位相差である。Δl3
Δl4は光学式記録媒体6、レーザビーム出射端面1Aのス
キュー位相であり、gは回析格子3における0次ビーム
L0と+1ビームL+1間の位相差、i0、i0は回析格子3に
おける0次ビーム、+1次ビームの透過率、tはハーフ
ミラー4の透過率、r、fは光学式記録媒体6の記録面
上、レーザビーム出射端面1A上の反射率である。
ここで、+1次ビームL+1が入射する光学式記録媒体6
の記録面上の点Aにおける入射光の複素振幅を下記の4
つの場合(1)〜(4)(a1〜a4)に分けて考える。
(1)a1:+1次ビームL+1が直接に点Aに入射した場
合の入射光の複素振幅 (2)a2:0次ビームL0が光学式記録媒体6で反射し、再
度回析格子3に入射することによって得られた0次ビー
ムがレーザビーム出射端面1Aで反射し、再度回析格子3
に入射することによって得られた+1次ビームが点Aに
入射した場合の入射光の複素振幅 (3)a3:0次ビームL0が光学式記録媒体6で反射し、再
度回析格子3に入射することによって得られた+1次ビ
ームがレーザビーム出射端面1Aで反射し、再度回析格子
3に入射することによって得られた0次ビームが点Aに
入射した場合の入射光の複素振幅 (4)a4:+1次ビームL+1が光学式記録媒体6で反射
し、再度回析格子3に入射することによって得られた0
次ビームがレーザビーム出射端面1Aで反射し、再度回析
格子3に入射することによって得られた0次ビームが点
Aに入射した場合の入射光の複素振幅 次に、a1〜a4を式にして示す。
a1=i1t・exp{j(l1+g+l2+Δl2+Δl3)} ・・
・(1) a2=i0 2i1t3rf・exp[j{3(l1+l2)+g+Δl2+Δ
l3}] ・・・(2) a3=i0 2i1t3rf・exp[j{3(l1+l2)+g+2Δl1
Δl2+Δl3+2Δl4}] ・・・(3) a4=i0 2i1t3rf・exp[j{3(l1+l2)+g+3(Δl2
+Δl3)+2Δl1+2Δl4}] ・・・(4) 計算の簡略化のため、レーザビームの可干渉距離を2
(l1+l2)以下とすると、点Aにおける光の強度Iaは次
式で表わされる。
Ia=|a12+|a2+a3+a42 =i1 2t2[1+i4t4r2f2{3+2cos2(Δl1+Δl4)+2c
os2(Δl1+Δl4+Δl2+Δl3)+2cos2(Δl2+Δ
l3}] ・・・(5) 又、両側ビームLb、Lcがレーザビーム出射端面1Aに入射
する場合において、+1次ビームL+1が光学式記録媒体
6の記録面上の点Aに入射し、−1次ビームL-1が0次
ビームL0に対し対称な点Bに入射する場合は、点Aの光
の強度Iaは前記式(5)のとおりであるが、その点Bの
光の強度Ibは次式で表わされる。
Ib=i1 2t2[1+i1 4t4r2f2{3+2cos2(Δl1−Δl4
+2cos2(Δl1−Δl4+Δl2−Δl3)+2cos2(Δl2−Δ
l3)}] ・・・(6) このように、両側ビームLb、Lcの少なくとも一方がビー
ム出射端面1Aに入射し、その結果、その端面1Aで反射
し、光検出器7に入射するので+1次又は−1次ビーム
と干渉を起す。そのため、0次ビームの光学式記録媒体
に対するタンジェンシャルスキュー角の変化によって光
検出器7に入射する+1次あるいは−1次ビームの強度
が変化する。即ち、トラッキングエラー信号のレベルが
トラッキング状態によってだけでなく、タンジェンシャ
ルスキュー角の変化によっても変化してしまう。
本発明は、中心ビームと両側ビームとの位置関係が第1
の位置関係にある場合において、即ち、両側ビームが中
心ビーム入射部を通り活性層と直交する直線上において
中心ビーム入射部の上下に位置する部分に入射される場
合において、半導体基板の入射した一方の側ビームがレ
ーザ光出射方向に反射されて干渉を生じ、その結果、0
次ビームの光学敷記録媒体に対するタンジェンシャルス
キュー角の変化によってトラッキングエラー信号が変化
するという問題点を解決しようとするものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、半導体基板のレーザビーム出射端面に、該半
導体基板の裏面側から上記両側ビームのうち基板に帰還
する方の側ビームの帰還位置よりも深いところまでダイ
シングにより切欠かれた粗面からなる段部が形成された
半導体レーザを、表面部にレーザダイオードが群成せし
められたウェハ状の半導体基板の上記各レーザダイオー
ドのレーザビーム出射方向と直角の方向の各劈開すべき
領域を上記半導体基板の裏面側からハーフダイシングし
て溝を形成し、その後上記劈開すべき領域にて劈開する
ことにより得るものである。
作用 本発明によれば、半導体レーザの一方の側ビームが、ハ
ーフダイシングにより形成された段部を成す粗面に入射
されるようにすることができる。依って、そのビームは
その面にて乱反射され。依って、光学式ヘッドの光路に
ほとんど戻らず、干渉等の問題を回避することができ
る。
実施例 以下に、本発明半導体レーザとその製造方法を添附図面
に示した実施例に従って詳細に説明する。
第1図(A)乃至(C)は本発明半導体レーザの製造方
法の実施の一例を工程順に示すものである。
(A)ウェハ状の半導体基板10に対してレーザダイオー
ドを形成するための一連の処理を施し、その後半導体基
板10を裏返しにする。第1図(A)は裏返しにした状態
を示す。尚、半導体基板10はGaAsからなり、N+型の導電
型を有する。11は該半導体基板10の表面に形成されたGa
AlAsからなるN型のクラッド層、12はGaAlAsからなる活
性層、13は活性層12の表面に形成されたGaAlAsからなる
P型のスタッド層、14は該クラッド層13の表面に形成さ
れたP+型の半導体層で、該半導体層14はプロトン等の選
択的なイオン打込みにより部分的に結晶が破壊されて電
気的絶縁性を帯びるようにされている。15は半導体層14
の絶縁性を帯びるようにされた領域、16は半導体層15の
イオン打込みによる絶縁性領域化されていないストライ
プ領域で、前記活性層12の該ストライプ領域16と対応す
る部分がレーザ光の発生源となる。
(B)次に、ウェハ状半導体基板10の裏面のストライプ
領域16と直角方向のスクライブすべき各領域に沿ってハ
ーフダイシングをして粗面よりなる溝17を形成する。18
はハーフダイシングにより形成されたダイシング面であ
る。このハーフダイシングは残り厚さtが例えば50〜10
0μm程度になるように行う。というのは、残り厚さt
がその程度だと、ダイシング面18ガ活性層やクラッド層
には至らずレーザ光の発生に支障を来さないがそれでい
て上下両側ビームのうちの基板に戻る方の側ビームが粗
面からなるダイシング面18に帰還するようにできるから
である。第1図(B)はハーフダイシング後の状態を示
す。
(C)次に、上記各溝17にて劈開してウェハ状の半導体
基板10をバー状に分割する。第1図(C)は半導体基板
10をバー状にする劈開をした後の状態を示し、同図にお
いて19は劈開により形成されたレーザビーム出射端面で
ある。
その後、レーザビーム出射方向と同じ方向のスクライブ
すべきライン20に沿ってスクライブしてペレタイズす
る。
第2図は第1図に示す製造方法によって製造されたとこ
ろの本発明半導体レーザの実施の一例を示す斜視図であ
る。このような半導体レーザは、半導体基板のレーザビ
ーム出射端面に、該半導体基板10の裏面側から上記両面
ビームのうち基板に帰還する方の側ビームの帰還位置よ
りも深いところまでダイシングにより切欠きその後劈開
することにより形成された粗面からなる段部を有した形
状を有している。このような半導体レーザは、一般に活
性層12と近い側の表面にてヒートシンクにボンディング
される(尤も、それとは逆に活性層12と遠い側の表面に
てボンディングするようにしても良い。)。
このような半導体レーザによれば、上側ビームLcがハー
フダイシングにより形成されたところ段部を成す粗面ダ
イシング面18に入射する。そして、該ダンシング面18は
劈開面19に比較して非常に粗い面になるので、そのダイ
シング面18に入射される上側ビームLcはその面にて乱反
射される。従って、半導体レーザに帰還する上側ビーム
Lcが再反射によって光学式ヘッドの光路に戻り、干渉を
起すことを回避することができる。尚、下側ビームLcは
ヒートシンクに戻るが、ヒートシンク表面自身は粗面で
あるので、ヒートシンクに帰還した下側ビームLcによる
干渉もほとんど生じない。
発明の効果 以上に述べたように、本発明によれば、上側ビーム(あ
るいは下側ビーム)がハーフダイシングにより形成さ
れ、従って目の粗い段部を成すダイシング面に帰還する
ようにすることが可能となる。そして、その半導体レー
ザは3ビームトラッキング方式の光学式記録装置、再生
装置あるいは記録再生装置の光学式ヘッドに光源として
両側ビームが中心ビーム入射部の上下に入射されるよう
に用いられるので、レーザビーム出射端面に入射される
一方の側ビームがダイシング面にて乱反射されることに
なる。依って、両側ビームが反射されて光学式ヘッドの
本来の光路に戻ることを防止することができ、延いては
干渉を防止することができる。従って、0次ビームの光
学式記録媒体に対するタンジェンシャルスキュー角の変
化によってトラッキングエラー信号が変化することを防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至(C)は本発明半導体レーザの製造方
法の実施の一例を工程順に示す斜視図、第2図はその製
造方法により製造されたところの本発明半導体レーザの
斜視図、第3図乃至第7図は背景技術とその問題点を説
明するためのもので、第3図は光学式ヘッドの概略を示
す配置図、第4図及び第5図は光学式ヘッドに用いられ
た半導体レーザの一例を示す正面図、第6図はタンジェ
ンシャルスキュー角の変化に対するトラッキングエラー
信号のレベル変化を示す曲線図、第7図は干渉の説明に
供する線図である。 符号の説明 10……半導体基板、17……溝、18……ダイシングにより
形成された粗面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3ビームトラッキング方式の光学式ヘッド
    に、光源として、両側ビームが中心ビーム入射部を通り
    活性層と直交する直線上において中心ビーム入射部の上
    下に位置する部分に入射されるように、用いられる半導
    体レーザであって、 半導体基板のレーザビーム出射端面に、該半導体基板の
    裏面側から上記両側ビームのうち基板に帰還する方の側
    ビームの帰還位置よりも深いところまでダイシングによ
    り切り欠かれた粗面からなる段部が形成された ことを特徴とする半導体レーザ
  2. 【請求項2】3ビームトラッキング方式の光学式ヘッド
    に、光源として、両側ビームが中心ビーム入射部を通り
    活性層と直交する直線上において中心ビーム入射部の上
    下に位置する部分に入射されるように、用いられる半導
    体レーザの製造方法であって、 表面部にレーザダイオードが群成せしめられたウエハ状
    の半導体基板の上記各レーザダイオードのレーザビーム
    出射方向と直角の方向の各劈開すべき領域を上記半導体
    基板の裏面側からハーフダイシングすることにより、後
    の劈開により生じるレーザビーム出射端面の上記両側ビ
    ームのうち基板に帰還する方の側ビームの帰還位置より
    も深い粗面からなる溝を形成し、 その後、上記劈開すべき領域にて劈開する ことを特徴とする半導体レーザの製造方法
JP24984884A 1984-11-27 1984-11-27 半導体レーザとその製造方法 Expired - Lifetime JPH0728081B2 (ja)

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