JPS6025914B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体発光装置に係り、特に半導体レーザや
高輝度発光ダイオードなどからの発光が指向性良く放射
するようにした半導体発光装置に関する。

「一般に半導体レーザや発光ダ
イオードなどの半導体発光素子を安定して動作せしめる
ためには気密封止がぜひとも必要とされる。

ところで半導体発光素子のなかでも発光を半導体結晶の
端面から取出す構造の、所謂る端面放射型構造をした半
導体レーザや高輝度発光ダイオードの特徴は発光が指向
性良く放射されるところ換言すれば、発光ビームの広が
り角が比較的小さいところにある。こうした端面放射型
構造の半導体発光素子の気密封止体ととしては、発光の
指向性が良いという特徴を損わないようにすることが必
要である。ところでこの種の端面放射型発光素子に気密
封止体を設けた装置は第１図に示すように構成されてい
る。この第１図で半導体発光素子１０の発光は気密封止
体１１の一部に構成された光透過性窓１１ａを通して取
り出される構造になっている。なお第１図で１２は電極
端子、１３は絶縁物である。しかしながら、このよ，う
な気密封止体１ １は実用上満足し得るものとはいいが
たい。即ち端面放射型半導体発光素子の発光の指向性が
良いといっても、例えば最近、光通信用伝送路として通
常用いられる光学ファイバーの開口角および閉口径に比
して発光ビームの広がり角はまだまだ大きすぎる。この
ような場合、端面放射型発光素子の発光を光学ファイバ
ーに効率良く結合せしめるためには、光学フアィバの入
力端を端面放射型発光素子の出力端面にできるだけ近づ
けることが必要とされる。しかしながら第１図に示すよ
うな従来のような気密封止体の構造の場合では、気密封
止体の光透過性窓１１ａの厚みによって制限され、光学
フアィバの入力端を端面放射型発光素子の出力端面に充
分近づけることができない。また、端面放射型発光素子
の発光を通常のごとく光学レンズによって集光し、かつ
指向せしめる場合においても、従来のような気密封止体
を具備したる半導体発光装置では少くとも透過性窓の厚
みに制限されて光学レンズを端面放射型発光素子の出力
端面に近づけることができないために、効率を上げるた
めには、光学レンズとしては焦点距離が長くて、かつ開
口数の大なるものが必要となる。このために、光学レン
ズは大きいものとなってしまう。この発明は上記した点
に鑑みなされたもので、端面放射型発光素子から放射さ
れる発光を集光性と指向性ともに良く取り出すことが可
能な気密封止体を具備した半導体発光装置を提供するに
ある。以下図面を参照してこの発明の実施例を説明する
。

第２図は本発明の一実施例の構成を示した断面図である
。この第２図で端面放射型発光素子２０はＧａＡＩＡｓ
ダブルヘテロ接合構造の半導体レーザである。この半導
体レーザ２川ょヒートシンクを兼ねたステム２１ｂ上に
マウントされ、半導体レーザ２０端面より放射されたレ
ーザ光は気密封止体の一部に形成された光透過性ガラス
窓２１ａの内側にとりつけられたシリンドリカルレンズ
２４によって集光され、かつ、指向されて気密封止体２
１より放射されるべくなされている。この場合、レーザ
光が放射される半導体結晶の端面上の特定領域はｐ−ｎ
接合面に平行な方向に長く、接合面に垂直方向には極め
て短かくほぼ長方形状をしており、この特定領域から放
射されるレーザ光のビームの広がり角は接合面に平行な
方向には充分４・さく、接合面に垂直な方向には大きい
。また光透過性ガラス窓２１ａにとりつけられたシリン
ドリカルレンズ２４は軸が特定領域の長手方向にあるよ
うに配置され、レーザ光の接合面に垂直方向の大きなビ
ーム向がり角を小さくするために設けられたものである
。上記シリンドリカルレンズ２４は、光透過性の接着剤
によって光透過性ガラス窓に接着されている。上記で示
した実施例において、半導体レーザ光を集光するための
シリンドリカルレンズ２４は光透過性窓の内側にとりつ
けられるために、半導体レーザのレーザ光が放射される
半導体結晶の端面の特定領域に極めて近接させることが
できる。

このために、シリンドリカルレンズ２４としては関口数
さえ大であれば、焦点距離が短か〈、閉口蓬の小なるも
のを用いることができる。そしてレンズの焦点距離が短
かければ短かし、程、レンズを通して取り出される集光
させたレーザ光のビームサイズは小さくなる。このよう
なシリンドリカルレンズとしては、例えば光学フアィバ
などを利用できる。直径が１００一ｍ程度の光ファィバ
をそのままか、あるいはその側面を適当に研摩したもの
をこの目的の為のシリンドリカルレンズとして用いるこ
とができる。なお上記実施例においては光透過性窓に取
りつけるレンズとして、シリンドリカルレンズを用いた
が、これは、半導体レーザから放射されるし−ザ光のビ
ーム広がり角が接合面に垂直方向では極めて大きいが接
合面に水平方向では小さく、通常接合面に水平方向のビ
ームの広がりはあまり問題ではならず、垂直方向のビー
ムの広がり角だを狭くすることが必要になるためであっ
た。

特に発光ビームの垂直および水平の両方のビームの広が
り角が問題になる場合は、光透過性窓にとりつけるレン
ズとして通常の凸レンズを用いれば良い。また上記実施
例ではしンズを光透過性窓の内側半導体レーザが設けら
れている側だけに取りつけた場合であるが、光透過性窓
の内側のレンズに対向した光透過性窓の外側の位置にも
別のレンズを取りつけても良い。この例が第３図に示す
例で、光透過性窓の内側には凸レンズ３５を外側にはシ
リンドリカルレンズ３４をとりつけたものである。これ
は、半導体レーザから放射されるレーザ光のビームウエ
ストの位置が一般的には接合面に垂直方向と水平方向と
で異なるためには、単一レンズでは、垂直方向と水平方
向とは同時に集光し、かつ、指向することができないた
めに、光透過性窓の外側にとりつけたシリンドリカルレ
ンズ３４によって垂直方向と水平方向の集光の差を補正
するようにしたものである。レンズをふたつ用いる場合
としては、光透過性窓の内側にとりつけた凸レンズによ
って半導体発光素子の発光を集光し、一度ほぼ平行光線
とし、さらに光透過性窓の外側にとりつけた凸レンズに
よって結像せしめるような使い方もできる。以上実施例
の説明は半導体発光素子として端面放射型半導体レーザ
の場合について、また封止体の光透過性窓にとりつける
レンズとして特定の構造のものを用いた場合について行
ったが、本発明はこれらの場合だけに限定されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の気密封止体を具備せる半導体発光装置の
構成断面図、第２図は本発明の−実施例を示す半導体発
光装置の構成断面図、第３図本発明の他の実施例を示す
半導体発光装置の構成断面図である。 １２・・・・・・電極端子、１３・・・・・・絶縁物、
２０・・・・・・半導体レーザ、２１・・・・・・ステ
ム２１ｂと光透過性ガラス窓２１ａとからなる気密封止
体、２４・…・・シリンドリカルレンズ。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発光素子の発光取出し側を光透過性窓とした気密封
   止体により発光素子を気密封止した半導体装置に於いて
   、前記光透過性窓は平板上の透明部材からなり且つ該平
   板上の透明部材の中央部に前記発光素子からの光を集光
   する少なくとも前記発光素子側に凸状の光学レンズが一
   体化形成されていることを特徴とする半導体発光装置。 ２ 発光素子は端面放射型半導体レーザ又は発光ダイオ
   ードからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の半導体発光装置。３ 光学レンズ円筒状のシリンド
   リカルレンズであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の半導体発光装置。