JPS605592Y2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光フアイバ通信において用いられる半導体レー
ザ装置の改良に関するものである。

一般に、ＧａＡ ｌ Ａｓ、あるいはＩｎＧａＡｓＰな
ど化合物半導体を用いた半導体レーザ装置は、他のレー
ザ装置に比べてはるかに高効率、小形、軽量および長寿
命の特長を有しており、また、信号による変調も容易で
あるために光フアイバ通信用光源として数多く実用に供
せられている。

しかしながら、このような半導体レーザ装置はその特性
上発振を生ずる電流のしきい値が環境温度によって大き
く変化するために、光フアイバ通信用光源として用いる
場合には、その光出力をモニタしながら装置の主要素で
ある半導体レーザ素子へ注入する電流のバイアス値を常
に最適状態に調整する必要がある。

そのために、従来の半導体レーザ装置では、光出力をモ
ニタするために半導体レーザ素子の出力側の出射端面付
近に光ダイオードを配置して、受光側光ファイバ端面か
らの散乱光を検出したり、あるいは出力側出射端面と反
対側、いわばモニタ側出射端面の近傍に通常の面受光型
光ダイオードを配置して、その端面からの出力光を検知
したりしていた。

もちろん、外部に付加する光検出器によって光出力をモ
ニタすべく、前述のモニタ側出射端面に近接して光ファ
イバやガラス棒などの光伝送体を設置し、半導体レーザ
装置の外部へ光ビームを導く構成のものも知られていた
。

しかしながら、このような従来の半導体はいずれも半導
体レーザ素子とは個別に組立てられた光ダイオードを付
加して光出力をモニタするように構成されていたために
、装置の小形化を推進するための支障となっていたばか
りでなく、組立工数がかさみ製造原価の低減化が難しい
という欠点があった。

また、光ダイオードを内蔵した形式のものにおいても光
ダイオードとして素子底面に対し垂直方向から光が入射
する、いわゆる面受光型光ダイオードを使用していたた
めに仮りに半導体レーザ素子と一体化して組立てるとし
ても、光ダイオード素子をいわば立てた形としなければ
ならず、従って組立工程が簡単にならないという欠点が
あった。

本考案の目的は、半導体レーザ素子と光グイオ−ド素子
とを一体化して組立てることによって組立工数、製造費
、および組立容積の増大を招くことなしに光出力を安定
、かつ効率よくモニタすることのできる半導体レーザ装
置を提供するにある。

本考案によれば、電流注入型の半導体レーザ素子と内部
にｐｎ接合を有する平板状の光ダイオード素子とを、該
光ダイオード素子の底面が前記半導体レーザ素子からの
出射光ビーム方向同一の放熱基板上に配置した半導体レ
ーザ装置において、前記ｐｎ接合面が前記半導体レーザ
の活性層と平行に形成され、前記光ダイオード素子の受
光端面が前記ｐｎ接合面に対し傾斜し、前記出射光ビー
ムが前記受光端面へ斜め方向から入射し屈折した後、前
記ｐｎ接合部で検知されることを特徴とする半導体レー
ザ装置が得られる。

次に、図面を参照して本考案による半導体レーザ装置の
詳細を説明する。

第１図は本考案の第１の実施例の構成を側面図によって
示したものである。

本実施例の半導体レーザ素子１はＩｎＧａＡｓＰ混晶か
らなる活性層１４を有する通常良く知られたＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ二重へテロ接合ストライプ形半導体レーザ
素子であり、出力側出射端面１１から出射する光ビーム
が出力光として利用される。

光ダイオード素子３は半導体レーザ素子１と同様にその
結晶構造を限定しないが、本実施例ではＩｎＰ基板上に
格子整合するようにエピタキシャル成長されたＩｎ１−
、ＧａｘＡｓｙＰｌｙ （０≦Ｘ、ｙ≦ｌ）混晶中にｐ
ｎ接合３２を有する、いわゆるｐｉｎダイオード構造の
素子を用いている。

これら半導体レーザ素子１及び光ダイオード素子３はい
ずれも２００〜３００μｍ角程度の大きさと１００μｍ
前後の厚みを有し、約１．．５ｍｍ角のシリコン単結晶
板５をサブマウントとして銅ブ冶ツク７の上に融着組立
てられている。

半導体レーザ素子１と光ダイオード素子３の配置間隔は
約１００μｍ、受光端面３１はＩｎｐ結晶をメサ形状に
エツチングして形成したもので、受光端面３１とｐｎ接
合３２の面のなす角は約５５度である。

レーザ用リード線１５及び光ダイオード用リード線３３
のホンディング面はほぼ同一平面内となるように設計さ
れている。

光ダイオード素子３は、受光端面３１をＩｎｐｎ根基の
メサ形エツチングによって形成し、ｐｎ接合３２に近い
面を上方にして基板５上に取付けられている。

半導体レーザ素子１のモニタ側出射端面１２から出射し
た光ビームは、受光端面３１の傾きによりプリズム作用
で屈折され、ｐｎ接合３２付近のＩｎＧａＡｓＰ層で吸
収されて光電流を発生する。

Ｉｎｐ基板は半導体レーザ素子１の発振波長１．２〜１
．４μｍに対して十分に透明であり、また、受光端面３
１のプリズム作用により光ビームがｐｎ接合３２の広い
面積で検知される。

上記実施例によれば、ｐｎ接合３２の広い面積を有効に
光検知のために利用できるので、大きなモニタ電気出力
が得られる。

更に、受光端面３１の半導体レーザ素子１からの出射光
ビーム方向に対する傾斜が光ダイオード素子３自体の構
造によって得られるので、光ダイオード素子３の取付は
位置にばらつきが生じたとしても、モニタ用光ビームが
光ダイオード素子３の受光端面３１で反射して活性層１
４へ戻り半導体レーザ素子素子１の動作に影響を与える
恐れがないという利点がある。

第２図は本考案の第２の実施例の構成を側面図によって
示したものである。

この実施例は前記第１の実施例と同一原理に基づくもの
であるが、光ダイオ・−ド素子３に代わる４の取付は方
向が第１の実施例に対し上下反対となっている。

そして、シリコン単結晶板６に形成された溝６１の中に
光ダイオード素子４が固定され、光ダイオード素子４の
光検知領域、即ちｐｎ接合４２の位置を半導体レーザ素
子１の光ビーム出射位置、即ち活性層１４の位置より低
くすることによって受光効率のさらに向上を目ざしてい
る。

光ダイオード素子４及び半導体レーザ素子１がいずれも
同じ導電型のＩｎｐ基板を用いて作られている場合は、
この実施例によれば、光ダイオード素子４と半導体レー
ザ素子１が同極性で使用できるという利点が得られる。

なお、上述の第１〜２の実施例においては、光ダイオー
ド素子及び半導体レーザ素子がいずれもＩｎＰ、 Ｉｎ
ＧａＡｓＰ系混晶を組成として形成されている場合につ
いて示したが、ＧａＡ ７３ Ａｓ系混晶を組成とする
ことも、あるいは、ＧａＡ ｌ Ａｓ系半導体レーザ素
子とシリコン光ダイオード素子との組合せおよびＩｎＧ
ａＡｓＰ系半導体レーザ素子とゲルマニウム光ダイオー
ド素子との組合せを採ることも可能である。

但腰シリコン光ダイオード素子、あるいはゲルマニウム
光ダイオード素子を用いる場合には素子基板の光吸収効
果により光検出感度の低下が発生しよう。

また、上述の実施例では放熱基板としてシリコン単結晶
板を用いたが、必ずしもこれに限定するものではなく、
例えばダイヤモンド、あるいは銅ブロックを直接利用す
るなどしてもよい。

熱伝導率の良いダイヤモンドを使用した場合には、特性
上シリコン単結晶板以上の効果が期待されよう。

銅ブロックの直接利用の場合には、半導体レーザ素子と
の熱膨張係数の相違による破損を防止するために、例え
ば歌い融着材料を選択するなどの配慮が必要である。

以上の説明により明らかなように、本考案によれば、光
出力モニタ用素子として、半導体レーザ素子と同一放熱
基板上に取付は易い形状の、いわゆる端面受光形光ダイ
オード素子を用いており、これを半導体レーザ素子のモ
ニタ側出射端面に近接して同一放熱基板上に平面的に配
置し、かつ光ダイオード素子の受光端面を傾斜させるこ
とによって、半導体レーザ素子から出射した光ビームが
光ダイオード素子の受光端面で反射しても、再び半導体
レーザ素子へ帰還してレーザ動作を阻害するようなこと
がなく、かつ光出力が安定で、光検出感度の高いモニタ
を得ることが可能となる。

また、いずれも０．２ｒｒｖｎ角程度の半導体レーザ素
子および光ダイオード素子が同一放熱基板上、例えば１
〜２ｒｒｖｎ角程度のシリコン単結晶板、あるいは直径
２ｒｒｖｎ前後の銅チップの上に平面的に配置されるの
で、半導体レーザ装置が極めて小形に構成てきることは
勿論、平面的配置構成のために組立ての機械的工作が容
易であり、製造原価の低減化に対しても得られる効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による第１の実施例の構成を示す側面図
、第２図は第２の実施例の構成を示す側面図である。 図において、１は半導体レーザ素子、１１は出力側出射
端面、１２はモニタ側出射端面、１４は活性層、１５は
レーザ用リード線、３．４は光ダイオード素子、３１．
４１は受光端面、３２，４２はｐｎ接合、３３．４３は
光ダイオード用リード線、５，６はシリコン単結晶板、
６１は溝、７は銅ブロックである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電流注入型の半導体レーザ素子と内部にｐｎ接合を有す
   る平板状の光ダイオード素子とを、該光ダイオード素子
   の底面が前記半導体レーザ素子からの出射光ビーム方向
   と略平行となるように、同一の放熱基板上に配置した半
   導体レーザ装置において、前記ｐｎ接合面が前記半導体
   レーザの活性層と平行に形成され、前記光ダイオード素
   子の受光端面が前記ｐｎ接合面に対し傾斜し、前記出射
   光ビームが前記受光端面へ斜め方向から入射し屈折した
   後、前記ｐｎ接合部で検知されることを特徴とする半導
   体レーザ装置。