JPH0855357A

JPH0855357A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH0855357A
Application number: JP6193259A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Sakurai; 道彦桜井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】発振波長の異なる半導体レーザを備えた半導
体レーザ装置の非点隔差補正を可能にし且つ小型、薄
型、軽量化を図る。【構成】パッケージ内に発振波長の異なる複数の半導
体レーザチップ３４，３５と、各半導体レーザチップか
らの出射光の光軸を同一光軸上に一致させるための、出
射光を透過・反射する光学誘電体多層膜のダイクロイッ
クミラー３６を形成した透光性の平行平面板３７とを設
け、各出射光の水平成分に関する光軸が平行平面板に対
して斜めに透過するように配置した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置、特
に発振波長の異なる複数の半導体レーザチップを有して
夫々に非点隔差補正がなされ且つ装置の小型、薄型、軽
量化が可能な半導体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザにおいて、例えばゲイン・
ガイド型の半導体レーザは、縦多モード発振のため、イ
ンデックス・ガイド型の半導体レーザのような縦単一モ
ード発信の半導体レーザに比べ、戻り光束による発振が
乱されにくいという性質がある。このため、ゲイン・ガ
イド型の半導体レーザは、読み取り面等からの戻り光束
による自己結合効果に起因するノイズレベルの増加がな
く、特に高Ｓ／Ｎ比が要求される光ディスクプレーヤの
光学ピックアップの光源として利用されている。

【０００３】しかしながら、このゲイン・ガイド型の半
導体レーザは、レーザ接合面（いわゆる活性層の面）に
平行な面内で発散する光（水平成分の光）の発光点と、
レーザ接合面に垂直な面内で発散する光（垂直成分の
光）の発光点とが異なり、いわゆる非点隔差のある光学
特性を有している。

【０００４】即ち、図１３Ａ，Ｂに示すように、ゲイン
・ガイド型の半導体レーザ１から出射される光ビーム２
は発散光であり、レーザ接合面（活性層３の面）に平行
な面（Ｘ−Ｙ面）内と垂直な面（Ｘ−Ｚ面）内とで固有
の放射角θ_aとθ_bを持つ。

【０００５】そして、放射角θ_bで広がる垂直成分の光
Ｌ_bの仮想発光点Ａが半導体レーザ１の端面（即ち鏡
面）４であるのに対し、放射角θ_aで広がる水平成分の
光Ｌ_aの仮想発光点Ｂが端面４より奥に入った点とな
る。従って、この光ビーム２では、レーザ接合面に垂直
な面内の垂直成分の光Ｌ_bと平行な面内の水平成分の光
Ｌ _aとで仮想発光点が異なり、光学上でいう非点隔差Δ
Ｚが生ずる。

【０００６】上記のゲイン・ガイド型の半導体レーザを
コンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）等
の光ディスクプレーヤの光学ピックアップの光源として
使用した場合、非点隔差ΔＺは、再生特性に悪影響を与
える。

【０００７】従来、このような非点隔差を補正するため
に、図１１及び図１２に示すような構成の半導体レーザ
装置が提案されている。この半導体レーザ装置１１は、
パッケージ１２内の基台１３上にサブマウント部材１４
を介してゲイン・ガイド型の半導体レーザチップ１５が
取付けられ、パッケージ１２の窓にはレーザ光の光軸Ｌ
_Oに対して半導体レーザチップ１５のレーザ接合面（Ｘ
−Ｙ面）内で所定角度θ_A傾くように、透光性の平行平
面板、例えば平行平面ガラス板１６が配されて成る。

【０００８】この半導体レーザ装置１１の構成によれ
ば、レーザ結合面に平行な面内で図１１に示すように、
水平成分光Ｌ_aの光軸Ｌ_Oが平行平面ガラス板１６に斜
めに透過することにより、見かけ上、仮想発光点Ｂはレ
ーザチップ１５の端面（鏡面）側に移り、一方、レーザ
接合面に垂直な面内では図１２に示すように、垂直成分
光Ｌ_bの光軸Ｌ_Oが平行平面ガラス板１６に直角に透過
するので、仮想発光点Ａは変わらない。従って、傾けた
平行平面ガラス板１６を透過させることにより、非点隔
差が補正される。

【０００９】一方、光源波長の異なる規格の光ディスク
を再生可能にするシステム、即ち、例えば光ディスクを
記録密度に応じて規格化した場合、その光ディスクの規
格に応じて夫々特定波長の光源を選択して共通の装置で
再生できるようにしたシステムが開発されてきている。
このようなシステムにおいて使用される光学ピックアッ
プとしては、発振波長の異なる光源に対して光学系を可
能な限り共有化することが構成の簡素化、製造コストの
点から好ましい。

【００１０】このような要求から、図１０に示すような
光源部２０が考えられている。図９において、２１は第
１の光源となる例えば波長６８０ｎｍの半導体レーザ装
置、２２は第２の光源となる例えば波長７８０ｎｍの半
導体レーザ装置、２３はダイクロイックミラーを示す。
この光源部２０では、第１の半導体レーザ装置２１から
の出射光（光軸Ｌ₁₁）がダイクロイックミラー２３を透
過し、第２の半導体レーザ装置２２の出射光（光軸
Ｌ₁₂）がダイクロイックミラーで反射して第１の半導体
レーザ装置２１からの出射光の光軸Ｌ₁₁と同一の光軸に
一致するように構成される。之れ以後の夫々の出射光は
共通の光学系を通ることになる。ここで第１及び第２の
半導体レーザ装置２１及び２２は前述の図１０の半導体
レーザ装置１１と同様の構成を採る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
１０の光源部２０においては、第１及び第２の半導体レ
ーザ装置２１及び２２、ダイクロイックミラー２３等の
個別部品の組み合で構成されているため、部品点数が多
く、光学系の寸法、容積が大きくなる等、設計上問題と
なることが予想される。図１０の例では、光源部２０の
縦ａ×横ｂ×奥行ｃの寸法が１０ｍｍ×１０ｍｍ×５．
６ｍｍ以上となり、光学ピックアップの更なる小型化、
薄型化、軽量化が困難となる。また、光学的調整工数が
多くなることも避けられない。

【００１２】本発明は、上述の点に鑑み、発振波長の異
なる複数の半導体レーザチップを有して夫々に非点隔差
補正ができ、且つ装置全体の小型化、薄型化、軽量化を
可能にし、また光学的調整工程を削減でき光学ピックア
ップに適用して好適ならしめる半導体レーザ装置を提供
するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の本発明に係る半導
体レーザ装置は、パッケージ３０内に発振波長の異なる
複数の半導体レーザチップ３４，３５と、各半導体レー
ザチップ３４，３５からの出射光の光軸Ｌ₁₃，Ｌ₁₄を同
一光軸上に一致させるための、出射光を通過・反射する
光学誘電体多層膜３６が形成された透光性の平行面板３
７を設け、各出射光の水平成分に関する光軸Ｌ₁₃，Ｌ₁₄
が平行平面板３７に対して斜めに透過するように配置し
て構成する。

【００１４】第２の本発明は、第１の発明の半導体レー
ザ装置において、平行平面板３７を、そのいずれか一方
の面のみに光学誘電体多層膜４１を形成して構成する。

【００１５】第３の本発明は、第１の発明の半導体レー
ザ装置において、平行平面板３７を、２枚の平板３７
Ａ，３７Ｂの間に光学誘電体多層膜３６を挟み一体化し
て構成する。

【００１６】第４の本発明は、第１、第２又は第３の発
明の半導体レーザ装置において、平行平面板３７を、光
学誘電体多層膜３６が形成されない面３７Ｘ，３７Ｙ又
は３７Ｚに、入射する前記出射光の波長に対して反射防
止処理を施して構成する。

【００１７】

【作用】第１の本発明においては、一の発振波長を持つ
半導体レーザチップ３４からの出射光は、光学誘電体多
層膜３６が形成された平行平面板３７を透過し、他の発
振波長を持つ半導体レーザチップ３５からの出射光は、
光学誘電体多層膜３６で反射してその光軸Ｌ₁₄が一の発
振波長をもつ半導体レーザチップからの出射光の光軸Ｌ
₁₃に一致する。従って、両出射光は、それ以後、共有す
る光学系を通過することになる。

【００１８】そして、平行平面板３７が各出射光の水平
成分の光軸Ｌ₁₃，Ｌ₁₄に対して斜めに配されるので、各
レーザチップ３４，３５からの出射光の垂直成分に関す
る光軸は平行平面板３７に直角に透過し、各出射光の水
平成分に関する光軸Ｌ₁₃，Ｌ ₁₄は平行平面板３７に対し
て斜めに透過するようになり、各出射光の非点隔差が補
正される。

【００１９】また、パッケージ３０内に複数の半導体レ
ーザチップ３４，３５と光学誘電体多層膜３６を形成し
た平行平面板３７を配置するので、パッケージ３０の小
型化、薄型化が可能となる。また、パッケージ３０内で
一体化され１つの部品として構成されるので、例えば光
学ピックアップの光源部に適用した場合、光学ピックア
ップを構成する部品点数が少なくなり、光学ピックアッ
プの光学系組立時の調整工数の削減が図れる。

【００２０】第２の本発明においては、図８に示すよう
に、平行平面板３７のいずれか一方の面のみに光学誘電
体多層膜４１を形成することにより、一の半導体レーザ
チップ３５からの出射光が透過する平行平面板３７の実
効板厚が、平行平面板３７の板厚と同じとなり、他の半
導体レーザチップ３４からの出射光が透過する平行平面
板の実効板厚は光学誘電体多層膜４１で反射するために
平行平面板３７の板厚の２倍となり、各出射光の透過す
る実効板厚に差が生ずる。これによって、夫々の発振波
長の異なるレーザチップの異なる非点隔差が独立に補正
される。

【００２１】第３の本発明においては、図３に示すよう
に、２枚の平板３７Ａ，３７Ｂの間に光学誘電体多層膜
３６を挟んで一体化して平行平面板３７を構成すること
により、２枚の平板３７Ａ，３７Ｂの板厚を異ならして
置けば、一の半導体レーザチップ３４からの出射光が透
過する平行平面板３７の実効板厚が２枚の平板３７Ａ，
３７Ｂの板厚の合計となり、他方の半導体レーザチップ
３５からの出射光が透過する平行平面板３７の実効板厚
は光学誘電体多層膜３６で反射するために一方の平板３
７Ｂの板厚の２倍となり、各出射光の透過する実効板厚
に差が生ずる。これによって、夫々の発振波長の異なる
レーザチップの異なる非点隔差が独立に補正される。

【００２２】第３の本発明において、平板（３７Ａ，３
７Ｂ）のガラス材料の屈折率を変えて、実効板厚を調整
してもよい。また、平板（３７Ａ，３７Ｂ）の板厚と屈
折率を変えて、これら板厚と屈折率を組み合わせて、実
効板厚を調整してもよい。

【００２３】第４の本発明においては、平行平面板３７
の光学誘電体多層膜３６（又は４１）が形成されない面
３７Ｘ，３７Ｙ，３７Ｚに之に入射する出射光（すなわ
ちレーザ光）の波長に対して反射防止処理を施すことに
より、入射するレーザ光の損失が低減する。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る半導体レ
ーザ装置の実施例を説明する。

【００２５】図１及び図２は本発明の一実施例である。
図３はその要部を示す構成図である。本例は、一側面に
例えば透光性の平行平面ガラス板３１を配してレーザ光
を出射する窓部３２を形成した薄型（直方体）のパッケ
ージ３０を設ける。このパッケージ３０内に、第１の半
導体レーザチップ（例えば図４の発振スペクトルで示す
発振波長５００ｎｍのレーザチップ）３４と、第２の半
導体レーザチップ（例えば図５の発振スペクトルで示す
発振波長７８０ｎｍのレーザチップ）３５と、光学誘電
体多層膜からなるダイクロイックミラー即ち、例えば図
６に示す透過率特性（波長５００ｎｍの光は透過し、波
長７８０ｎｍの光は反射する）を有するダイクロイック
ミラー３６が形成された透光性の平行平面板、例えば平
行平面ガラス板３７を配置して半導体レーザ装置２９を
構成する。

【００２６】半導体レーザチップ３４及び３５は、夫々
例えばシリコン等よりなるサブマウント部材３８及び３
９上に取付けられ、このサブマウント部材３８及び３９
がパッケージ３０の内底面に配置される。このとき、各
半導体レーザチップ３４及び３５は、そのレーザ光の光
軸Ｌ₁₃及びＬ₁₄がパッケージ３０の内底面、サブマウン
ト部材３４，３５の上面等に平行な方向に出射されるよ
うに、且つ光軸Ｌ₁₃及びＬ₁₄が共に同じ高さから出射さ
れるように取付ける。

【００２７】平行平面ガラス板３７は、ダイクロイック
ミラー３６を２枚の透光性平行平面ガラス板３７Ａ及び
３７Ｂ間に挟んで３者一体化して構成される。この平行
平面ガラス板３７は第１及び第２の半導体レーザチップ
３４及び３５間に配置されると共に、その板面が夫々の
レーザチップ３４及び３５からの出射光、特にその水平
成分の光軸Ｌ₁₃，Ｌ₁₄に対して夫々所定角度になるよう
斜めに配置される。本例では、夫々の光軸Ｌ₁₃，Ｌ₁₄に
対して４５°傾くように配置される。

【００２８】非点隔差の補正は、前述したように、平行
平面ガラス板３７をレーザ光の光軸に傾けて配置するこ
とが有効である。その際、レーザチップ３４，３５から
出射されたレーザ光の垂直成分（レーザ接合面に垂直な
面内での成分光）に関する光軸を平行平面ガラス板３７
に直角に入射させ、レーザ光の水平成分（レーザ接合面
に平行な面内での成分光）に関する光軸を平行平面ガラ
ス板３７に斜めに入射させるようになす。

【００２９】図３の構成で第１の半導体レーザチップ３
４からの出射光は、平行平面ガラス板３７と共にダイク
ロイックミラー３６を透過して直進する。第２の半導体
レーザチップ３５からの出射光は、ダイクロイックミラ
ー３６で反射される。このとき、第２の半導体レーザチ
ップ３５から出射光のダイクロイックミラー３６で反射
した反射光軸は、第１の半導体レーザチップ３４から出
射しダイクロイックミラー３６を透過した透過光軸に一
致するように調整される。

【００３０】上記第１及び第２の半導体レーザチップ３
４及び３５をゲイン・ガイド型半導体レーザチップとす
ると、夫々固有の非点隔差を有する。この第１及び第２
の半導体レーザチップ３４及び３５を光ディスク用光源
として利用する場合、非点隔差の補正が必要となる（非
点隔差をゼロにするのが望ましい）。

【００３１】一般に、第１及び第２の半導体レーザチッ
プ３４及び３５の発振波長が異なる場合、非点隔差を補
正すべき量は異なる。

【００３２】一方、平行平面板による非点隔差補正量Ａ
ｓは数１の理論式で与えられる。

【００３３】

【数１】Ｎは平行平面板の屈折率ｔは平行平面板の板厚 θは平行平面板の傾き（即ち平行平面板の法線と斜め透
過する光軸とのなす角）

【００３４】数１の式において、例えばＮ＝１．４９、
ｔ＝０．２５ｍｍ、θ＝３０°とすれば、非点隔差補正
量Ａｓ＝２７．６μｍとなる。例えばＮ＝１．４９、ｔ
＝０．２５ｍｍ、θ＝４５°とすれば、非点隔差補正量
Ａｓ＝６７．６μｍとなる。

【００３５】今、非点隔差補正量として第１の半導体レ
ーザチップ３４では４０．０μｍが、第２の半導体レー
ザチップ３５では２７．０μｍが夫々必要であるとす
る。

【００３６】図３の構成において、平行平面ガラス板３７の屈折率Ｎ＝１．４９、平行平面ガラス板３７の傾きθ＝４５° 平行平面ガラス板３７Ａの厚みｔ₁＝１００μｍ、平行平面ガラス板３７Ｂの厚みｔ₂＝５０μｍ、とすれば、第１の半導体レーザチップ３４の出射光が透
過する平行平面ガラス板３７の実効厚みｔは２枚のガラ
ス板３７Ａ及び３７Ｂを透過するので、ｔ₁＋ｔ₂＝１
００μｍ＋５０μｍ＝１５０μｍとなり、第２の半導体
レーザチップ３５が透過する平行平面ガラス板３７の実
効厚みｔは、ダイクロイックミラー３６で反射するので
同じガラス板３７Ｂの板厚ｔ₂の２倍の距離を通過する
ことになりｔ₂＋ｔ₂＝５０μｍ＋５０μｍ＝１００μ
ｍとなる。

【００３７】従って、非点隔差補正量Ａｓは、第１の半
導体レーザチップ３４についてＡｓ＝４０．６μｍ、第
２の半導体レーザチップ３５についてＡｓ＝２７．０μ
ｍが得られ、共に非点隔差補正が達成される。

【００３８】斯くして、本例の半導体レーザ装置２９に
おいては、各半導体レーザチップ３４及び３５の非点隔
差を夫々独立に補正することができ、且つパッケージ３
０の小型化、薄型化が可能となり、半導体レーザ装置２
９の軽量化も可能となる。因みに本例ではパッケージの
大きさが縦ａ₁×横ｂ₁×高さｃ₁＝５ｍｍ×５ｍｍ×
２ｍｍ以下となり、容積が図９に比較して１／１０以下
に低減した半導体レーザ装置が得られる。

【００３９】図３の平行平面ガラス板３７において、そ
の平行平面ガラス板３７Ａ及び３７Ｂのガラス材料の屈
折率を夫々変えて、実効板厚を調整することもできる。
また、平行平面ガラス板３７Ａ及び３７Ｂの板厚と屈折
率を変え、これら板厚と屈折率を組み合わせて、実効板
厚を調整することもできる。

【００４０】尚、上例においては、ダイクロイックミラ
ー３６を２枚の平行平面ガラス板３７Ａ及び３７Ｂ間に
挟んで平行平面ガラス板３７を構成したが、その他、図
８に示すように、１枚構造の平行平面ガラス板３７のい
ずれか一方の面のみに、例えば図７に示す透過率特性
（波長５００ｎｍの光は反射し、波長７８０ｎｍの光は
透過する）を有する光学誘電体多層膜からなるダイクロ
イックミラー４１を形成した構成とすることもできる。
この場合、第２の半導体レーザチップ３５からの出射光
（光軸Ｌ₁₄）をダイクロイックミラー４１を透過させ、
第１の半導体レーザチップ３４からの出射光（光軸
Ｌ₁₃）をダイクロイックミラー４１で反射するようにな
す。

【００４１】また、図３及び図８の平行平面ガラス板３
７においてダイクロイックミラー３６及び４１が形成さ
れない面３７Ｘ，３７Ｙ又は３７Ｚに、ここに入射され
る波長のレーザ光を反射しないように、反射防止処理、
例えば反射防止膜をコーティングすることもできる。こ
のように反射防止処理を施すことにより、平行平面ガラ
ス板３７を透過するレーザ光の損失を低減することがで
きる。

【００４２】図９は本例の半導体レーザ装置２９を光デ
ィスクプレーヤの光学ピックアップ５０の光源に適用し
た場合である。同図において、５１はビームスプリッタ
ー、５２はディスク、５３はレンズ系、５４は受光素子
を示す。半導体レーザ装置２９の第１又は第２のレーザ
チップ３４又は３５から出射したレーザ光５５は、ビー
ムスプリッター５１で反射されてレンズ系５３を通して
ディスク５２の面に照射される。ディスク面で反射され
たレーザ光はレンズ系５３、ビームスプリッター５１を
通して受光素子５４に検出され、情報の読み取りが行な
われる。

【００４３】このように、本例に係る半導体レーザ装置
２９は、光学ピックアップの部品点数を削減し、更なる
小型化、薄型化を可能にする。また、半導体レーザ装置
２９が１部品として構成されているので、光学ピックア
ップの光学系の組立時の調整工数を削減できる。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係る半導体レーザ装置によれ
ば、発振波長の異なる複数の半導体レーザチップの非点
隔差を夫々独立に補正することができると共に、全体を
小型化、薄型化、軽量化することができる。また、複数
の半導体レーザチップ、光学誘電体多層膜を有する平行
平面板等をパッケージ内に配置することにより全体が一
部品となる。従って、本発明の半導体レーザ装置は、例
えば光学ピックアップの光源に適用した場合、光学ピッ
クアップの構成する部品点数の削減が図られ、また光学
ピックアップの小型化、薄型化、軽量化が図られ、さら
に光学系組立時の調整工数を削減することができる。

【００４５】半導体レーザ装置を構成する平行平面板と
して、平行平面板の一方の面のみに光学誘電体多層膜を
形成して成る平行平面板を用いる場合、或は２枚の平行
平面板の間に光学誘電体多層膜を挟み一体化して形成し
て成る平行平面板を用いる場合、いずれも異なる発振波
長の半導体レーザに対して夫々独立の非点隔差補正する
ことができる。

【００４６】さらに、平行平面板の光学誘電体多層膜が
形成されない面に、之に入射される出射光、即ちレーザ
光の波長に対して反射防止処理を施すときは、入射する
レーザ光の損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザ装置の上方よりみた
断面図である。

【図２】本発明に係る半導体レーザ装置の側方よりみた
断面図である。

【図３】本発明に係る半導体レーザ装置の要部の構成図
である。

【図４】第１の半導体レーザチップの発振スペクトル図
である。

【図５】第２の半導体レーザチップの発振スペクトル図
である。

【図６】ダイクロイックミラーの透過率特性図である。

【図７】ダイクロイックミラーの透過率特性図である。

【図８】本発明に係る半導体レーザ装置の他の例を示す
要部の構成図である。

【図９】本発明の半導体レーザ装置を光源に用いた光学
ピックアップの構成図である。

【図１０】光源部の比較例の構成図てある。

【図１１】従来の半導体レーザ装置のレーザ接合面に平
行な面に沿った断面図である。

【図１２】従来の半導体レーザ装置のレーザ接合面に垂
直な面に沿った断面図である。

【図１３】Ａ半導体レーザの斜視図である。Ｂレー
ザ光の非点隔差の説明図である。

【符号の説明】

１半導体レーザ２レーザビーム３活性層４端面（鏡面）Ａ，Ｂ仮想発光点１１，２１，２２半導体レーザ装置１５半導体レーザチップ１６平行平面ガラス板２９半導体レーザ装置３０パッケージ３２窓部３４，３５半導体レーザチップ３６，４１光学誘電体多層膜のダイクロイックミラー３７，３７Ａ，３７Ｂ平行平面ガラス板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パッケージ内に発振波長の異なる複数の
半導体レーザチップと、該各半導体レーザチップからの
出射光の光軸を同一光軸上に一致させるための前記出射
光を透過・反射する光学誘電体多層膜が形成された透光
性の平行平面板とが設けられ、前記各出射光の水平成分
に関する光軸が前記平行平面板に対して斜めに透過する
ように配置されて成ることを特徴とする半導体レーザ装
置。
【請求項２】前記平行平面板は、そのいずれか一方の
面のみに前記光学誘電体多層膜を形成して構成されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】前記平行平面板は、２枚の平板の間に前
記光学誘電体多層膜を挟み一体化して構成されることを
特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】前記平行平面板は、前記光学誘電体多層
膜が形成されない面に、入射する前記出射光の波長に対
して反射防止処理が施されていることを特徴とする請求
項１、２又は３に記載の半導体レーザ装置。