JPH09321384A - モールドレーザダイオード - Google Patents

モールドレーザダイオード

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JPH09321384A
JPH09321384A JP13934896A JP13934896A JPH09321384A JP H09321384 A JPH09321384 A JP H09321384A JP 13934896 A JP13934896 A JP 13934896A JP 13934896 A JP13934896 A JP 13934896A JP H09321384 A JPH09321384 A JP H09321384A
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JP
Japan
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laser diode
molded
chip
laser
lens
Prior art date
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Withdrawn
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JP13934896A
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English (en)
Inventor
Shoji Kitamura
祥司 北村
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザビームの放射特性の方向依存性の小さ
い、光ピックアップへの組み込みが容易なモールドレー
ザダイオードを提供する。 【解決手段】レーザダイオードチップ11、その光出力強
度を検出するモニタフォトダイオードなどを樹脂モール
ドしたモールドレーザダイオードにおいて、レーザダイ
オードチップからモールド樹脂16の外表面までの少なく
ともレーザ光(光軸 Z) が通過する領域を、円筒軸がレ
ーザチップのへき開面および活性層面に垂直であるシリ
ンドリカル凹レンズCLとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、主として光ディ
スク用ピックアップに用いられる、レーザダイオードチ
ップを樹脂封止したモールドレーザダイオードに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、従来のキャンタイプのレーザダイ
オードに比べ、製造コストが低く、形状の自由度の大き
な半導体レーザ装置であるモールドタイプのものが開発
されている。図5は従来のモールドレーザダイオードの
透視斜視図である。レーザダイオードチップ11( 以下レ
ーザダイオードをLDと記す) は、GaAs/ AlGaAs系のダブ
ルヘテロ構造を有する。このLDチップ11がモニタフォト
ダイオード( 以下フォトダイオードをPDと記す) を内蔵
するサブマウント12を介してメインポスト13と一体の主
板に固着されている。モニタPDおよびLDチップ11から金
ワイヤ15によりサブポスト14にそれぞれ配線されてい
る。さらに、これらメインポスト13の主板、LDチップ11
およびサブマウント12は周囲を透光性のエポキシ樹脂な
どのモールド樹脂16によりモールド(封止)されてい
る。モールド樹脂16のレーザビームL の透過面は平面で
ある。全体がモールドレーザダイオード1 ( 以下、MLD
と記す)である。 LDチップ11の活性層面( 図示してな
いがLDチップ面または主板面としてよい) の法線方向を
y 方向として、レーザビームL の光軸 Z (z 方向) 、z
方向とy方向に垂直な方向をx 方向 (活性層面内方向)
とするように座標を決めておく。レーザビームの発光点
(LD チップのレーザビーム放射面) に対する光強度の角
度分布を放射特性という。図6は従来のモールドレーザ
ダイオードの放射特性のグラフである。カーブc がx 方
向、カーブd がy 方向の放射特性である。従って、レー
ザビームL の光強度の半値強度線は半値全角 (x 方向)
と半値全角 (y 方向) を短軸、長軸とする楕円である。
半値全角は、前者が10度程度、後者が40度程度が一般的
である。
【0003】これらのMLD は、各種光システムに組み込
まれて使用される。光ディスク用ピックアップに組み込
まれて使用される場合の典型例として、コンパクトディ
スクシステムにおいては一般的な方法である" 3ビーム
法" について説明する。図7は3ビーム光ピックアップ
を用いたコンパクトディスクシステムの図であり、
(a)は光学系の模式図であり、(b)は光検出フォト
ダイオードの光スポットの模式図である。
【0004】MLD 1 から放射されたレーザビームL は回
折格子2 を通過し、光軸が不変のメインビームと、この
光軸の両側に対称な2 本のサブビームに分けられる。レ
ーザビームの最大光強度の方向を各光軸とする。各ビー
ムはハーフミラー3 、アイリス4i、対物レンズ4 を経
て、ディスク5 のピット面5pに点集光( 合焦) される。
メインビームはピット上に合焦されピット情報の読みと
りに利用され、サブビームはピット列の両側に合焦さ
れ、メインビームがピットの中央をトレースするための
制御用に用いられる。 ディスクからの反射光は再び対物
レンズ4 を通りハーフミラー3 を通過して光検出PD 6に
入射して電気信号に変換される。
【0005】光検出PD 6は2 組のPDから構成されてい
る。メインビームは中央の4 分割されているメインPDの
各PD、A 、B 、C およびD に入射し、スポットSmとなっ
ている。スポットSmはメインビームのフォーカシング制
御に用いられる。2 本のサブビームは、それぞれメイン
PDの両側に配されている2 個のサブPD、E およびF に入
射しスポットSe、Sfとなっている。このサブPD E、F で
の受光光量は電気出力に変換される。サブPD E E、F か
らの電気出力が等しいときに、メインビームがピットに
合致するように、対物レンズ4 をピット列とメインビー
ムに垂直方向にサーボ微調整することにより、メインビ
ームのトラッキング制御が行われる。
【0006】この光学系では、対物レンズ直前のアイリ
ス4iの直径により、ビームは光学系光軸の中心から±5
度程度の領域が使用される。この有効領域内において
も、垂直方向は水平方向に比べて平坦な強度分布とな
る。光学系の光軸をz 軸に一致させるとすると、メイン
PDの対角にあるPD対(A、C およびB 、D)のバランスを取
るために、x 方向は45°傾けてある。
【0007】2 本のサブビームの光軸は、メインビーム
の光軸に対して対称の角度にあるので、光軸は対物レン
ズの中央を通らず、対物レンズおよびディスクのピット
面に垂直ではない。そのため、ディスクから戻るサブビ
ームの光軸の角度ずれは2 倍となり、対物レンズにけら
れ、その光軸像Ze、ZfはスポットSe、Sfの中央にはない
が、スポットと光軸の関係は対称なので、両PDの光量は
同じである。
【0008】しかし実際には、光ピックアップ光学系の
光軸とレーザビームの光軸とは僅かにずれることがあ
り、光軸像Ze、Zfは同じ方向にずれる。特にx 方向にず
れて、光軸像Zea 、Zfa となった場合は、この方向では
レーザビーム幅は狭い( 図6参照) ので、スポットの光
強度の差は大きくなり、オフセットが発生し、メインビ
ームの位置制御不良が起こる。
【0009】3ビーム光学ピックアップにおいて、ビー
ムの出射方向が光学系光軸より2 °水平方向にずれた場
合のサブビームの強度分布から光検出PDの出力のバラン
ス指標を試算した。各光検出PDの光量をIe、Ifとしたと
きの、バランス指標K を(Ie-If)/2/(Ie+If) と定義し
た。横軸にはレーザビームの半値全角(X方向) を 取っ
た。図8はバランス指標K の半値全角(x方向) 依存性の
グラフである。バランス指標K は0 が理想的である。半
値全角(x方向) が大きくなれば、K は小さくなり、メイ
ンビームのトラッキング制御性が向上することが予想さ
れる。半値全角 (垂直) ではこのような大きな依存性は
みられない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】光学的な対策として、
有効領域内の光強度分布をフラットに近づけることは有
効である。そのためには、光ビームの水平方向の広がり
を大きくして垂直方向の広がりに近づければ良い。光ビ
ームの水平方向の広がりを大きくする一つの方法として
には、レーザチップ自身からの水平出射角度を大きくす
ることが考えられる。それには、水平方向の光閉じこめ
を緩和する層構成を取れば良いが、これにより水平モー
ドの双方性等のモードの不安定をきたす可能性が有り得
策ではない。
【0011】本発明の目的は、レーザビームの放射特性
の方向依存性の小さい、光ピックアップへの組み込みが
容易なモールドレーザダイオードを提供することにあ
る。
【0012】
【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、レーザダイオードチップ、その光出力強度を検出
するモニタフォトダイオードなどを樹脂モールドしたモ
ールドレーザダイオードにおいて、レーザダイオードチ
ップからモールド樹脂の外表面までの少なくともレーザ
光が通過する領域は、円筒軸がレーザチップのへき開面
および活性層面に垂直であるシリンドリカル凹レンズで
あることとする。
【0013】前記レンズはモールド樹脂により形成され
ていると良い。前記レンズはモールド樹脂とその外側に
固着されているアダプタとからなると良い。前記アダプ
タは樹脂またはガラスからなると良い。前記アダプタと
モールド樹脂とは互いに嵌合わせられる位置決め機構を
有すると良い。
【0014】上記シリンドリカル凹レンズの作用により
モールドレーザダイオードから放射されるレーザビーム
の水平方向の広がり角度のみを増加させることができる
ので、光軸付近の水平方向の光強度分布はフラットに近
づく。従って、3 ビーム方式の光ピックアップにおい
て、レーザ光軸の光学系の光軸からのずれによるレーザ
ビームのアイリスによるけられに起因する、トラッキン
グ制御信号用のフォトダイオードの光量バランスのくず
れを軽減し、トラッキングサーボ不良の発生を押さえる
ことが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施例1 図1は本発明に係るモールドレーザダイオードの透視図
であり、(a) は正面図であり、(b) は側面図である。レ
ンズ面H以外は従来と同じ構成なので説明は省略する。
レンズ面Hは円筒面の一部であり、円筒面の中心軸は光
軸Z に垂直である。レンズ面Hの反対面はLDチップの発
光面であり平面である。
【0016】モールド樹脂としてエポキシ樹脂( 屈折率
n=1.41 ) を用い、その曲率半径を1 mm、レンズの厚さ
を1.01mmのシリンドリカルレンズClとした。このシリン
ドリカルレンズ面は樹脂モールド金型に設けた。図4は
本発明に係るモールドレーザダイオードの放射特性のグ
ラフである。半値全角は、垂直方向40度に対して水平方
向30度となり、従来のMLD の放射特性(図6)に比べ、
光軸を中心とした±5 °での光強度分布の平坦性は大幅
に改善されている。
【0017】得られたMLD を用いて3 ビーム方式の光ピ
ックアップの組み立て工程を行ったところ、トラッキン
グ制御信号用のフォトダイオードの光量バランスをとる
工程が容易になった。また、この光ピックアップを用い
て、CDシステムは問題なく動作した。円面収差を小さく
するため、円筒面をレンズ表面から光軸に沿っての距離
の高次の関数に従う形状としても良い。 実施例2 図2は本発明に係る他のモールドレーザダイオードの透
視図であり、(a) は正面図であり、(b) は側面図であ
る。シリンドリカルレンズ面Hを有するアクリル樹脂(
屈折率 n=1.48 ) 製の小板からなる、レンズ部の厚さ0.
95mmのアダプタ17を別途作製し、従来のMLD の平面であ
る光出射面( エポキシ樹脂の厚さは1.0mm)に接着剤によ
り接着した。円筒面の曲率半径を2.0mm とすることによ
り、エポキシ樹脂とこの小板はシリンドリカルレンズを
形成し、実施例1と同様な効果が得られた。
【0018】アダプタはガラスや他の樹脂を用いても作
製することができる。 実施例3 図3は本発明に係る別のモールドレーザダイオードの透
視図であり、(a) は正面図であり、(b) は側面図であ
る。シリンドリカルレンズ面Hを有するアクリル樹脂製
の小板からなるアダプタ17a のモールド樹脂に固着され
る側には凹部を形成してある。一方モールド樹脂にはア
ダプタ17a の凹部に精度良く嵌合できる凸部を形成して
おき、これらを嵌合し( 嵌合部 J) 接着した。嵌合部を
形成したため、アダプタの光軸に対する位置合わせが容
易になった。
【0019】実施例1と同様な効果が得られた。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、レーザダイオードチッ
プ、その光出力強度を検出するモニタフォトダイオード
などを樹脂モールドしたモールドレーザダイオードにお
いて、レーザダイオードチップからモールド樹脂の外表
面までの少なくともレーザ光が通過する領域は、円筒軸
がレーザチップのへき開面および活性層面に垂直である
シリンドリカル凹レンズとしたため、3 ビーム方式の光
ピックアップの組み立て作業は容易になった。その結
果、トラッキングサーボ不良による組立不良を低減でき
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るモールドレーザダイオードの透視
図、(a) 正面図、(b) 側面図
【図2】本発明に係る他のモールドレーザダイオードの
透視図、(a) 正面図、(b) 側面図
【図3】本発明に係る別のモールドレーザダイオードの
透視図、(a) 正面図、(b) 側面図
【図4】本発明に係るモールドレーザダイオードの放射
特性のグラフ
【図5】従来のモールドレーザダイオードの透視斜視図
【図6】従来のモールドレーザダイオードの放射特性の
グラフ
【図7】3ビーム光ピックアップを用いたコンパクトデ
ィスクシステムの図、(a)光学系の模式図、(b)光
検出フォトダイオードの光スポットの模式図
【図8】バランス指標K の半値全角(X方向) 依存性のグ
ラフ
【符号の説明】
1 ノールドレーザダイオード 11 レーザダイオードチップ 12 サブマウント 13 メインポスト 14 サブポスト 15 金ワイヤ 16 モールド樹脂 17 アダプタ 17a アダプタ J 嵌合部 2 回折格子 3 ハーフミラー 4 対物レンズ 4i アイリス 5 ディスク 5p ピット面 6 光検出器 L レーザビーム Z 光軸 A〜D 4分割フォトダイオード E、F フォトダイオード H シリンドリカルレンズ面 Se E上のスポット Sf F上のスポット Sm メインフォトダイオード上のスポット Ze 光軸像 Zf 光軸像 Zea 光軸像 Zfa 光軸像

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザダイオードチップ、その光出力強度
    を検出するモニタフォトダイオードなどを樹脂モールド
    したモールドレーザダイオードにおいて、レーザダイオ
    ードチップからモールド樹脂の外表面までの少なくとも
    レーザ光が通過する領域は、円筒軸がレーザチップのへ
    き開面および活性層面に垂直であるシリンドリカル凹レ
    ンズであることを特徴とするモールドレーザダイオー
    ド。
  2. 【請求項2】前記レンズはモールド樹脂により形成され
    ていることを特徴とする請求項1に記載のモールドレー
    ザダイオード。
  3. 【請求項3】前記レンズはモールド樹脂とその外側に固
    着されているアダプタとからなることを特徴とする請求
    項1に記載のモールドレーザダイオード。
  4. 【請求項4】前記アダプタは樹脂またはガラスからなる
    ことを特徴とする請求項3に記載のモールドレーザダイ
    オード。
  5. 【請求項5】前記アダプタとモールド樹脂とは互いに嵌
    合わせられる位置決め機構を有することを特徴とする請
    求項3または4に記載のモールドレーザダイオード。
JP13934896A 1996-06-03 1996-06-03 モールドレーザダイオード Withdrawn JPH09321384A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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