JPS6032382A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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Publication number
JPS6032382A
JPS6032382A JP14152383A JP14152383A JPS6032382A JP S6032382 A JPS6032382 A JP S6032382A JP 14152383 A JP14152383 A JP 14152383A JP 14152383 A JP14152383 A JP 14152383A JP S6032382 A JPS6032382 A JP S6032382A
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JP
Japan
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semiconductor laser
laser device
photodiode
laser light
metal
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Pending
Application number
JP14152383A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kota Kano
加納 剛太
Kunio Ito
国雄 伊藤
Masahiro Kume
雅博 粂
Yuichi Shimizu
裕一 清水
Masaru Wada
優 和田
Takeshi Hamada
健 浜田
Fumiko Tajiri
田尻 文子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable to reliably obtain an APC signal even if the reflectivity of the lower end of a semiconductor laser element is set to 1 or near this value by applying part of a laser light emitted from the upper end of the element as a monitoring light to a photoelectric converter mounted on the ceiling of a conductive sealing vessel. CONSTITUTION:A photodiode 7 of a photoelectric converter is bonded to the ceiling surface of a metal vessel 11, and the top of an external lead is connected through a soft metal 13 such as an indium to the opposite surface side to the bonded surface. With this structure, a photodiode 7 receives part of a laser light emitted from the upper end of a semiconductor laser element 6 as a monitoring light, photoelectrically converts it and outputs as an APC signal. Accordingly, it is not necessary to emit the laser light from the lower end for monitoring. Since the vessel 11 is electrically connected to a metal stem substrate 4 by sealing, an electrically equivalent state to the conventional structure for bonding the photodiode 7 directly to the metal stem substrate 4 can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の
一部をモニタ光として利用し、し1ザ光の強弱に対応さ
せて供給電力量を制御することにより出射光の安定化を
はかるようにした半導体レーザ装置に関するものである
Detailed Description of the Invention: Industrial Application Field The present invention utilizes a portion of the laser light emitted from a semiconductor laser element as a monitor light, and controls the amount of power supplied in accordance with the strength of the laser light. This invention relates to a semiconductor laser device in which emitted light is stabilized by doing so.

従来例の構成とその問題点 半導体レーザ装置は、小型軽量、高効率ならびに高信頼
性のレーザ光源とし7て、近年、光エレクトロニクスの
分野で広く利用されているが、光エレクトロニクス装置
の性能には、レーザ光のノイズの大小が大きく影響する
。このし〜ザ光のノイズを小さくして高いS/Nを得る
ための方策の1つとして、半導体レーザ装置への供給電
力の自動制御(A P C: Automatic P
ower Control )方式がある。ところで、
八PCをがけるためには半導体レーザ素子から出射され
るレーザ光の強弱を検知する必要があシ、半導体レーザ
装置内に光電変換素子を配置し、光電変換装置の出力を
APC信号として利用するようic Lだ構造が既に提
案されている。
Conventional configurations and their problems Semiconductor laser devices have been widely used in the field of optoelectronics in recent years as small, lightweight, highly efficient, and highly reliable laser light sources. , the magnitude of laser light noise has a large effect. As one of the measures to reduce the noise of the laser light and obtain a high S/N, automatic control of the power supplied to the semiconductor laser device (APC) is proposed.
There is a control method. by the way,
8 In order to use PC, it is necessary to detect the strength of the laser light emitted from the semiconductor laser device.A photoelectric conversion device is placed inside the semiconductor laser device, and the output of the photoelectric conversion device is used as an APC signal. Similar structures have already been proposed.

第1図はかかる構造をもつ従来の半導体レーザ装置を一
部破断して示した斜視図であり、その構造は、外部リー
ド1,2および3が植設された金属ステム基体4に放熱
ブロック6を取りつけ、この放熱ブロックに半導体レー
ザ素子6を接着するとともに、金属ステム基体4に光電
変換素子、例えばホトダイオード7を接着し、さらに、
画素子と外部リードとの間を金属細線8.9で接続して
得た組立構体を、透孔10をもつ金属容器11で封止し
たものとなっている。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a conventional semiconductor laser device having such a structure. A semiconductor laser element 6 is attached to this heat dissipation block, and a photoelectric conversion element, for example, a photodiode 7 is attached to the metal stem base 4, and further,
An assembled structure obtained by connecting a pixel element and an external lead with a thin metal wire 8.9 is sealed with a metal container 11 having a through hole 10.

このような構造とされた半導体レーザ装置では、半導体
レーザ素子(共振器)の上下両端面の反射率はそれぞれ
32%であシ、上側端面から出射されたレーザ光は透孔
1oを通して金属容器11の外部へ取り出される。一方
、下側端面から出射されたレーザ光は、モニタ光として
ホトダイオード7で受光されるとともに、光電変換され
、APC信号として取り出される。しかしながら、下側
端面から出射されるレーザ光の強度は、モニタ光として
必要とされる強度よりもはるかに大きい。このため、モ
ニタ光の一部がホトダイオード7の表面で反射され、こ
れが透光10から外部に現われてゴーストとなる問題が
あった。
In a semiconductor laser device having such a structure, the reflectance of both the upper and lower end surfaces of the semiconductor laser element (resonator) is 32%, and the laser light emitted from the upper end surface passes through the through hole 1o and passes through the metal container 11. taken outside. On the other hand, the laser light emitted from the lower end face is received by the photodiode 7 as monitor light, photoelectrically converted, and taken out as an APC signal. However, the intensity of the laser light emitted from the lower end facet is much higher than the intensity required as monitor light. Therefore, a part of the monitor light is reflected on the surface of the photodiode 7, and this light appears outside through the transparent light 10, creating a ghost.

このゴーストを排除するには、下側端面を金属膜あるい
は誘電体膜で覆うことによって反射率を高め、下側端面
からの出射されるレーザ光を減少させればよいのである
が、これらの被膜の被着によって反射率を高めすぎると
モニタ光が不足するところとなり、APC信号が得られ
なくなる不都合をきたす。したがって、被膜の被着に際
しては、ゴーストの排除とモニタ光の確保との2面から
破着条件を定めねばならず、被着作業は決して容易では
ない。このため、第2図で断面構造を示すように、ホト
ダイオード7を金属ステム基体4の主面に対して傾斜さ
せて接着するようにした構造が提案されるに至っている
。このような構造によれば、半導体レーザ素子らの上側
端面から出射されたレーザ光は、これに対して透明であ
るガラス板等の透光板12を透過し、透孔10から確実
に取り出されるが、下側端面から出射されたレーザ光の
反射角度が変化し、その大半は金属容器11の内部に閉
じ込められる。したがって、ゴーストか排除される。し
かしながら、図示するように半導体レーザ素子7を傾斜
させて接着するには、金属ステム基体4に対して、底面
が傾斜し、しかも湛の傾斜角が特定された凹所を穿設す
る必要があシ、金属ステム基体そのものの加工コストが
大幅に高騰する不都合が生じる。
In order to eliminate this ghost, it is possible to increase the reflectance by covering the lower end face with a metal film or dielectric film and reduce the laser light emitted from the lower end face, but these coatings If the reflectance is increased too much due to adhesion, there will be a shortage of monitor light, causing the inconvenience of not being able to obtain an APC signal. Therefore, when applying a film, breakage conditions must be determined from two aspects: eliminating ghosts and securing monitor light, and the application process is by no means easy. For this reason, a structure has been proposed in which the photodiode 7 is bonded to the main surface of the metal stem base 4 at an angle, as shown in a cross-sectional structure in FIG. According to such a structure, the laser light emitted from the upper end face of the semiconductor laser elements is transmitted through the transparent plate 12 such as a transparent glass plate, and is reliably extracted from the through hole 10. However, the reflection angle of the laser beam emitted from the lower end face changes, and most of it is confined inside the metal container 11. Therefore, it will be ghosted or eliminated. However, in order to bond the semiconductor laser element 7 at an angle as shown in the figure, it is necessary to drill a recess in the metal stem base 4 with an inclined bottom surface and a specified inclination angle. Second, there arises the disadvantage that the processing cost of the metal stem base itself increases significantly.

発明の目的 本発明の目的は、従来、モニタ光を得るために利用され
ていた半導体レーザ素子の下側端面の反射率を1もしく
はこれに近い値としても、APC信号を確実に得ること
ができる構造の半導体レーザ装置を提供することにある
OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to reliably obtain an APC signal even if the reflectance of the lower end face of a semiconductor laser element conventionally used to obtain monitor light is 1 or close to it. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device having a structure.

発明の構成 本発明の半導体レーザ装置は、ステム基体に取シつけら
れた半導体レーザ素子を天面に透孔もち、かつ、導電性
の封止容器で封止するとともに、同封止容器の前記透孔
部を除く内側天面に光電変換素子の一方の面を接着し、
他方の面を前記半導体レーザ素子のレーザ光出射面と対
向させ、さらに前記ステム基体を貫通する外部リードの
先端部を直接もしくは接続手段を介して前記光電変換素
子の他方の面土の電極へ接続した構造を具備している。
Composition of the Invention The semiconductor laser device of the present invention has a semiconductor laser element mounted on a stem base body having a through hole in the top surface, and is sealed with a conductive sealing container, and the semiconductor laser device of the present invention is sealed with a conductive sealing container. Glue one side of the photoelectric conversion element to the inner top surface excluding the hole,
The other surface faces the laser light emitting surface of the semiconductor laser element, and the tip of the external lead penetrating the stem base is connected to the electrode of the other surface of the photoelectric conversion element directly or through a connecting means. It has a built-in structure.

この構造によれば、導電性の封止容器の天面に取り付け
られた光電変換素子は、半41体レーザ素子の上側端面
から出射されたレーザ光の一部をモニタ光として受光し
、APC信号を発生する。
According to this structure, the photoelectric conversion element attached to the top surface of the conductive sealed container receives a part of the laser light emitted from the upper end surface of the half-41 laser element as monitor light, and receives an APC signal. occurs.

このため、下側端面の反射率を1とし、この面からの出
射光を零にしてもよく、寸た、光電変換素子におけるレ
ーザ光の反射が透孔を通して外部に現われることもない
Therefore, the reflectance of the lower end face may be set to 1, and the light emitted from this face may be made zero, and the reflection of the laser light from the photoelectric conversion element will not appear outside through the through hole.

実砲例の説明 本発明の実砲例について、図面を参照して詳して説明す
る。
Description of Actual Gun Examples Actual gun examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第3図は、本発明にかがる半導体レーザ装置の一実施例
を示す断面図であり、半導体レーザ素子6のステム基体
4への取シ付けは、第1図あるいは第2図で示した従来
構造と同じである。しかしながら、光電変換素子である
ホトダイオード7が金属容器11の天面に接着され、こ
の接着面とは反対の面側に外部リード1の頂部がインジ
ウム等の軟金属13を介して接続された構造とされてい
る点で従来のものとは相違している。このような構造と
された本発明の半導体レーザ装置では、ホトダイオード
7が半導体レーザ素子6の上側端面から出射されるレー
ザ光の一部をモニタ光として受光し、これを光電変換し
てAPC信号として出力するため、下側端面からモニタ
用のレーザ光を出射させる必要はない。捷た、金属容器
11がホトダイオード7の一方の電極を兼ねるところと
なるが、この金属容器11は封正により金属ステム基体
4へ電気的に接続されるため、金属ステム基体4ヘホト
ダイオード7を直接接層する従来構造と電気的には等価
な状態が得られる。
FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention, and the attachment of the semiconductor laser element 6 to the stem base 4 is similar to that shown in FIG. 1 or 2. The structure is the same as the conventional structure. However, there is a structure in which the photodiode 7, which is a photoelectric conversion element, is adhered to the top surface of the metal container 11, and the top of the external lead 1 is connected to the surface opposite to this adhesive surface via a soft metal 13 such as indium. It is different from the conventional one in that it is In the semiconductor laser device of the present invention having such a structure, the photodiode 7 receives a part of the laser light emitted from the upper end surface of the semiconductor laser element 6 as monitor light, photoelectrically converts it and converts it into an APC signal. Therefore, it is not necessary to emit a monitoring laser beam from the lower end face. The twisted metal container 11 also serves as one electrode of the photodiode 7, but since this metal container 11 is electrically connected to the metal stem base 4 by sealing, the photodiode 7 is directly connected to the metal stem base 4. A state electrically equivalent to that of the conventional structure in contact can be obtained.

ところで、ホトダイオード7と外部リード1との間の接
続は、上記の軟金属を用いた接続構造に限られるもので
はない。
Incidentally, the connection between the photodiode 7 and the external lead 1 is not limited to the connection structure using the above-mentioned soft metal.

第4図aおよびbは、他の接続構造を示す図であり、第
4図aで示すように、ばね14を介在させる構造、ある
いは、第4図すで示すように、偏平化のための加圧加工
と曲げ加工が施された先端部15をもつ外部リード1を
使用し、直接接続した構造を採用することもできる。
4a and 4b are views showing other connection structures, such as a structure in which a spring 14 is interposed as shown in FIG. 4a, or a structure for flattening as shown in FIG. It is also possible to use an external lead 1 having a tip 15 that has been subjected to pressure processing and bending, and adopt a structure in which it is directly connected.

ところで、半導体レーザ素子の出射光の典型的な半値全
角は、接合に水平な方向が6〜16°、接合に垂直な方
向が20〜40°であり、ホトダイオード7の接着位置
、パッケージ寸法の決定に際しては、出射光の半値全角
、ホトダイオードの感度ならびに半導体レーザ素子の光
出力を考励、する必要がある。
By the way, the typical full width at half maximum of the emitted light of a semiconductor laser element is 6 to 16 degrees in the direction horizontal to the junction and 20 to 40 degrees in the direction perpendicular to the junction. In this case, it is necessary to consider the full width at half maximum of the emitted light, the sensitivity of the photodiode, and the optical output of the semiconductor laser element.

以上説明してきた本発明の半導体レーザ装置では、透孔
側へ出射されるレーザ光の一部からAPC(g −’i
 ’C(47でおり、レーザ光のノイズが低減する。
In the semiconductor laser device of the present invention described above, a part of the laser light emitted to the through hole side is converted into APC (g −'i
'C (47), the noise of the laser beam is reduced.

第6図は、APCをかけない半導体レーザ装置下側端面
からのレーザ光を利用してAPCをかけた半導体レーザ
装置および本発明の半導体レーザ装置の電流値に対する
レーザ光のS / N f:比較検討した実験結果を示
す図であり、横軸は、しきい値電流で正規化している。
FIG. 6 shows a comparison of S/N f of laser light with respect to current value of a semiconductor laser device that is subjected to APC using laser light from the lower end facet of a semiconductor laser device that is not subjected to APC, and a semiconductor laser device of the present invention. It is a diagram showing the experimental results studied, and the horizontal axis is normalized by the threshold current.

′1.り、縦軸は、中心周波数f = 1 Mh 、帯
域幅Δf−300曲におけるS/Nである。同図におい
て、特性曲線AがAPCをかけ々い半導体レーザ装置、
特性曲線Bが下側端面からのレーザ光を利用してAPC
をかけた半導体レーザ装置、そして、特性曲線Cが本発
明の半導体レーザ装置のS/N全示している。
'1. The vertical axis is the S/N in a song with a center frequency f = 1 Mh and a bandwidth Δf-300. In the same figure, the characteristic curve A indicates a semiconductor laser device with an APC
Characteristic curve B shows APC using laser light from the lower end face.
The characteristic curve C shows the entire S/N ratio of the semiconductor laser device of the present invention.

図示するところから明らかなように、本発明の半導体レ
ーザ装置ではS/Nの著るしい改善がなされている。
As is clear from the drawings, the semiconductor laser device of the present invention has significantly improved S/N ratio.

以上、本発明を金属封止形の半導体レーザ装置を例示し
て説明したが、ステム基体ならびに封止容器をセラミッ
ク等の絶縁体を素材として構成するとともに、要部をメ
タライズした封止構造としても、本発明は適用可能であ
る。
The present invention has been explained above by exemplifying a metal-sealed semiconductor laser device, but it may also be possible to construct a stem base and a sealing container made of an insulator such as ceramic, and to have a sealing structure in which main parts are metallized. , the present invention is applicable.

発明の効果 本発明の半導体レーザ装置では、APC信号を得るため
の光電変換素子を照射するレーザ光が、半導体レーザ素
子の上側端面から出射されるレーザ光の一部であるため
、下側端面の反射率を高めこの面からの出射光をほぼ抑
圧することが可能とな9、しきい値電流の減少、微分効
率の向上ならびに高出力化がはかれる。また、縦モード
、横モードの単一性も改善され、雑音も低減される。
Effects of the Invention In the semiconductor laser device of the present invention, the laser light that irradiates the photoelectric conversion element for obtaining an APC signal is a part of the laser light emitted from the upper end facet of the semiconductor laser element. It is possible to increase the reflectance and substantially suppress the light emitted from this surface 9, thereby reducing the threshold current, improving the differential efficiency, and increasing the output. Furthermore, the unity of the longitudinal mode and transverse mode is improved, and noise is also reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の半導体レーザ装置の構造を示す一部破断
斜視図、第2図は光電変換素子からの反射光の軽減をは
かる構造をもつ従来の半導体し〜ザ装置の断面図、第3
図は本発明の半導体レーザ装置の構造を例示する断面図
、第4図aおよびbは、光電変換素子と外部リードとの
接続構造の他の実梅例を示す部分拡大断面図、再生図は
、本発明の半導体レーザ装置と従来の半導体レーザ装置
の電流値に対するレーザ光のS / Nを比較検削する
ために行った実験結果を示す図である。 1〜3 ・・・外部リード、4・・・・金属ステム基体
、5・・・・・放熱ブロック、6・・・・・半導体レー
ザ素子、7・・・・・・ホトダイオード、8,9・・・
・金属細線、10・・・・・透孔、11・・・・・・金
属容器、12・・・・・透光板、13・・・・軟金属、
14・・・・・・ばね、15・・・・・・外部リードの
先端部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
1 図 @2図 第3図 第4図 ワ 第5図
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the structure of a conventional semiconductor laser device, FIG. 2 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device having a structure for reducing reflected light from a photoelectric conversion element, and FIG.
The figure is a cross-sectional view illustrating the structure of the semiconductor laser device of the present invention, FIGS. , is a diagram showing the results of an experiment conducted to compare and inspect the S/N of laser light with respect to the current value of a semiconductor laser device of the present invention and a conventional semiconductor laser device. 1 to 3... External lead, 4... Metal stem base, 5... Heat dissipation block, 6... Semiconductor laser element, 7... Photodiode, 8, 9...・・・
・Thin metal wire, 10...Through hole, 11...Metal container, 12...Transparent plate, 13...Soft metal,
14...Spring, 15...Tip of external lead. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person
1 Figure @2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ステム基体に取り伺けられた半導体レーザ素子を
、”天面に透孔をもち、かつ、導電性の封止容器で封止
するとともに、同封止容器の前記透孔部を除く内側天面
に光電変換素子の一方の面を接着し、他方の面を前記半
導体レーザ素子のレーザ光出射面と対向させ、さらに、
前記ステム基体を貫通する外部リードの先端部を直]妾
もしくは接続手段を介して前記光電変換素子の他方の面
上の電極に接続したことを特徴とする半導体レーザ装置
(1) The semiconductor laser element that has been inserted into the stem base is sealed with a conductive sealing container that has a through hole on the top surface, and the inside of the sealing container excluding the through hole part. One surface of the photoelectric conversion element is adhered to the top surface, the other surface is opposed to the laser light emitting surface of the semiconductor laser element, and further,
A semiconductor laser device characterized in that a tip of an external lead penetrating the stem base is directly connected to an electrode on the other surface of the photoelectric conversion element via a concubine or connecting means.
(2)接続手段が、軟金属体またはばねのいずれかであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導
体レーザ装置。
(2) The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the connecting means is either a soft metal body or a spring.
JP14152383A 1983-08-02 1983-08-02 Semiconductor laser device Pending JPS6032382A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5317174B2 (en) * 1974-06-15 1978-06-06
JPS57173238A (en) * 1981-04-17 1982-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical transmitter

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