JPS6184086A

JPS6184086A - 半導体レ−ザ装置

Info

Publication number: JPS6184086A
Application number: JP20503484A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Shikama; 信介鹿間; Mitsushige Kondo; 近藤　光重; Akira Hashimoto; 昭橋本; Kenjirou Kime; 木目　健次朗
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-09-29
Filing date: 1984-09-29
Publication date: 1986-04-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し産業上の利用分野］この発明は半導体レーザ装置、特に、半導体レーザから
の出射光をモニタする光検知器を含む半導体レーザ装置
に関する。

［従来の技術］第３図は従来の半導体レーザ装置の概略御成を示す図で
ある。第３図において、半導体レーザ装置は、レーザ光
を出射するＧａＡＳまたはＧａＡＱＡｓなどのへテロ接
合からなる半導体レーザチップ１と、半導体レーザチッ
プ１の裏端面５からの出射光７を検知する光検知器２と
、半導体レーザチップ１を保持するマウント３とを含む
。半導体レーザチップ１とマウント３との間には、半導
体レーザチップ１とマウント３との熱膨張係数の差によ
り生じる応力を吸収する、ための緩衝層８が両方に接し
て設けられる。次に、従来の半導体レーザ装置の動作に
ついて述べる。

半導体レーザチップ１には、ここには図示されていない
が、ＰＮ接合を挾んで、２本のリード線がボンディング
されており、この２本のリード線を介してＰＮ接合の順
方向に電流を供給することにより、半導体レーザチップ
１の両端面４および５から拡散レーザ光６および７が出
射される。一般に、半導体レーザチップを上述のように
電流で駆動する際には半導体レーザチップの温度上昇が
生じ、半導体レーザチップの温度上昇により指数関数的
に半導体レーザチップの寿命が縮まることが知られてい
る。そこで、半導体レーザチップ１の放熱を目的として
、たとえば銀などの熱伝導性の良い材料で作られたマウ
ント３が用いられる。

しかし、このマウント３上にＧａ　Ａｓなどの半導体材
料からなる半導体レーザ出射光１を直接マウントし固定
すると、半導体レーザチップ１とマウント３の熱膨張率
が大きく異なるので、半導体レーザチップ１に電流を印
加して温度上昇が生じた場合、半導体レーザチップ１に
大きな応力が発生することになる。このような応力も半
導体レーザチップ１の寿命を劣化させることが知ら゛れ
ているので、半導体レーザチップ１をマウント３に取付
ける際には、通常、半導体レーザチップ１と似た熱膨張
率を有する、たとえばシリコンなどの材料による緩衝層
８が挾み込まれる。緩衝層８の厚みは典型的には１００
μｍ〜２００μｍ程度であり、これより厚すぎると熱を
素早くマウント３に逃がす上で問題があり、博すざると
マウント３の熱膨張が半導体レーザチップ１に歪みを与
えるので問題となる。半導体レーザチップ１およびｔｌ
ｉ衝層８のマウント３への固定には熱膨張の吸収のため
にたとえばインジウムや金−シリコンなどの軟らかいは
んだが用いられることが多いが、第３図においては省略
されている。裏端面５から出射されるレーザ光７からな
る光束を受光する光検知器２は、典型的にはシリコンを
基材とするＰＩＮフォトダイオードが用いられる。なお
、半導体レーザチップ１の裏端面５からの出射光７の強
度は、前方出射光６の強度に比例し、レーザ出射光とし
て使用される前方出射光６からなる光束の強度が光検知
器２の出力によりモニタされる。この光検知器２の利用
法としては半導体レーザ出力安定化装置用の検出器が挙
げられる。

第４図は光検知器を用いた半導体レーザ出力制御ｉＩｌ
装置の構成を示す図である。第４図において、装置は、
半導体レーザチップ１からの出射光７を受けて、出射光
７の強度に応じた光電流１２に変換する光検知器２と、
光検知器２からの光電流１２に応じて半導体レーザ１へ
与える駆１１３Ｉｆ流を調整する、負帰還回路で構成さ
れる半導体レーザ出射光安定化回路１０と、光検知器２
へ逆バイアスを与える電源１１とから構成される。安定
化回路１０はたとえば特公昭５４−１０８４１に述べら
れている。次に、制御］１１の動作について述べる。

従来から、半導体レーザチップの駆０電流−出射光強度
特性は動作湿度（半導体レーザチップ自身の温度または
周囲温度）により大きく変動することが知られている。

しかし、光検知器２において、与えられる半導体レーザ
出射光１からの出射光７を光電流１２に変換して半導体
レーザ出射光安定化回路１０に与え、負帰還回路で構成
される半導体レーザ出射光安定化回路１０により半導体
レーザチップ１の駆動電流をｌ１ｉＩＪ　Ｉｌ！するこ
とにより、動作温度が変化しても半導体レーザチップ１
の出射光強度を一定に保つことができる。

［発明の解決しようとする問題点〕従来の半導体レーザ装置においては、半導体レーザチッ
プを保持するために１１１層とマウントとの２つの部材
を用いており、組立時間の増加、コスト高の要因となっ
ていた。

また、半導体レーザチップと光検知器が空間的に離れて
配置されるので、レーザ装置全体が大きくなるという欠
点もあった。

この発明の目的は、上述の欠点を除去し、レーザＶ装置
の部品数の低減と装置の小型化とを図った半導体レーザ
装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］この発明に係るレーザ装置においては、緩衝層を半導体
レーザチップと同様の熱膨張率を有する半導体材料から
なる光検知器で置換する。

［作用］上述の構成によれば、光検知器がマウントと半導体レー
ザチップとの間に両方に接して配置されるので、半導体
レーザチップで生じる熱は光検知器を通してマウントに
放出されるとともに、マウントと半導体レーザチップと
の熱膨張差を吸収するので、半導体レーザチップに応力
を与えない。

また、半導体レーザチップと光検知器とが接して配置さ
れるので、レーザ装置の小型化をもたらすことができる
。

［実施例コ第１図はこの発明の一実施例である半導体レーザ装置の
構成を示す図である。第１図において、従来の装置と同
一の構成要素は同符号で示される。

第１図の構成において、（３ａ、６．ｓまたはＧａＡｆ
Ｊ。

Ａｓなどのへテロ接合からなる半導体レーザチップ１を
保持するためのマウント３の上に、従来の緩衝層の代わ
りに光検知器２が配置され、光検知器２を介して半導体
レーザチップ１が設置される。

半導体レーザチップ１はその出射光６および７からなる
光束の中心線が光検知器２の上面と平行またはほぼ平行
になるように、かつ後方出射光７からなる光束の少なく
とも一部が図中に破線２０およびハンチングで示される
ように光検知器２に入射するように配置される。マウン
ト３は、熱伝導性の良い、たとえば銀で構成され、半導
体レーザチップ１の駆動時の放熱器としての機能を有す
る。

光検知器２は本来の半導体レーザチップ１からの出射光
強度モニタ用としてのＩ！能に加えて、半導体レーザチ
ップ１駆動時の湿度上昇に伴う、マウント３と半導体レ
ーザチップ１の熱膨張率の違いにより生ずる半導体レー
ザチップ１における内部応力発生を防止するＩｍＩｆ層
としての機能をも有する。このため、光検知器２は、た
とえばシリコンなどの半導体を基材とするフォトダイオ
ードなど半導体レーザチップ１を構成する材料と類似の
熱膨張率を有する材料により構成される。また光検知器
２の厚みは１００〜２００μｍ程度の厚みに設定され、
半導体レーザチップ１で生ずる熱を速やかに放散すると
同時に、マウント３の熱膨張を吸収して半導体レーザチ
ップ１に伝えないよう配慮される。さらに、半導体レー
ザチップ１の表端面４および光検知器２ならびにマウン
ト３の一方端を揃えて配置する構成にすれば、半導体レ
ーザチップ１からの拡散出射光６は妨げられることがな
く、レーザ装置の効率の上で有効である。

第２図は、この発明の第２の実施例を示す図である。第
２図において、マウント３上に配置される薄い光検知器
２に接して半導体レーザチップ１がその出射光束の中心
軸が光検知器２に垂直またはほぼ垂直になるように設置
される。第１図に示される第１の実施例と同様、光検知
器２は熱応力の緩衝層と、速やかに半導体レーザチップ
１の熱をマウント３に放出する役目を兼ね隔えるように
、たとえばシリコンなどの半導体フォトダイオードで構
成され、かつその厚みは約１００〜２００μｍに設定さ
れる。またさらに、マウント３は放熱器として有効なた
とえば銀ブロックの金属材料で構成されることが望まし
い。

第２の実施例の構成においては、半導体レーザチップ１
の裏端面５からの出射光７はすべて光検短冊２に与えら
れるので、光検知器２のモニタ出力が第１の実施例より
も大きくとれるという副次的効果をも有する。

［効果コ以上のように、この発明による半導体レーザ装置におい
ては、マウント上に光検知器を配し、かつ光検知器に接
してマウントと対向して半導体レーザチップを設置して
いる。したがって、俤来使用していたＩ！衝層が不要に
なり、構成部品数の低減１組立工程数の減少およびコス
ト低減を同時に達成することができ、安価な半導体レー
ザ装置が実現できる。またさらに、従来装置と比較して
光検知器と半導体レーザチップとの空間的距離が縮小さ
れるので、半導体レーザ装置の小型化にも寄与すること
が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例である半導体レーザ装
置の構成を示す図である。第２図はこの発明の第２の実
施例の構成を示す図である。第３図は従来の半導体レー
ザ装置の概略構成を示す図である。第４図は、光検知器
を用いて半導体レーザ出射光強度を安定化する方法を示
す図である。図において、１は半導体レーザチップ、２は光検知器、
３はマウント、４は半導体レーザチップの表端面、５は
半導体レーザチップのＨ端面、６は表端面からのレーザ
出射光、７は１ｍ面からのレーザ出射光である。なお、図中、同符号は同一または相当部を示す。代　　理　　人　　　　　大　　岩　　増　　雄第１図２：尤２按釦呑牛、判等休し−１７表吟め凹、九種七ジ呑への人材り第２図２　尤楔知焉−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ光を出射する一方および他方端面を有する
半導体レーザチップと、前記半導体レーザチップからの
レーザ光を受ける光検知手段と、前記半導体レーザチッ
プを保持するための良熱伝導体から形成される保持手段
とを備え、前記光検知手段は前記保持手段に接して固定され、前記半導体レーザチップは前記一方出射端面からのレー
ザ光の一部または全部が前記光検知手段に与えられるよ
うに前記保持手段と反対側に前記光検知手段に接して固
定される、半導体レーザ装置。
（２）前記光検知手段は前記半導体レーザチップと同一
または類似の熱膨張率を有する半導体を用いたフォトダ
イオードである、特許請求の範囲第１項記載の半導体レ
ーザ装置。
（３）前記光検知手段の厚みは２００μｍ以下である、
第１項または第２項に記載の半導体レーザ装置。
（４）前記光検知手段の厚みは１００μｍ以上である、
特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
半導体レーザ装置。
（５）前記光検知手段の前記レーザ光を受ける平面と前
記レーザ光からなる光束の中心軸とが互いに平行または
ほぼ平行である、特許請求の範囲第１項ないし第４項の
いずれかに記載の半導体レーザ装置。
（６）前記光検知手段の前記レーザ光を受ける平面と前
記レーザ光からなる光束の中心軸とが互いに直角または
ほぼ直角である、特許請求の範囲第１項ないし第４項の
いずれかに記載の半導体レーザ装置。
（７）前記半導体レーザチップの一方出射端面と前記光
検知手段の一方端と前記保持手段の１辺とが揃えて配置
される、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか
に記載の半導体レーザ装置。