JPS62143492A - 支持体およびこの支持体を組み込んだ光電子装置 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は光電子装置、特にレーザチップから発光された
レーザ光を受光素子でモニターする構造の光電子装置に
関する。

〔背景技術〕

ディジタル・オーディオ・ディスク、ビディオ・ディス
ク等の情報処理用の発光源あるいは光通信用の発光源と
して、半導体レーザ装置が使用されている。半導体レー
ザ装置の一つとして、ステムの主面に固定されたヒート
シンクにサブマウント（支持体）を介して取付けられた
レーザチップ（半導体レーザ素子）から発光される前方
のレーザ光（前方出射光）を、ステムの主面に取付けら
れたキャンプの天井部分の窓から外部に発光させるとと
もに、後方のレーザ光（後方出射光）をステムの主面に
取付けられた受光素子でモニターする構造が知られてい
る。

ところで、前記サブマウントにレーザチップを固定する
場合、サブマウントの主面全域にソルダーを設けておき
、その後、レーザチップを所定位置に静止させた状態で
前記ソルダーを溶かしてレーザチップの固定を行う方法
があるが、どの方法によると、前記レーザチップから外
れたソルダーの表面は、前記溶融時、うねり等が生じて
凹凸が生じてしまう。このため、レーザチップから発光
されたモニター側の後方出射光がレーザチップから外れ
たソルダー面で反射され、受光素子におけるモニター出
力がバラツキ（低下）、モニター精度が低くなる。

そこで、本出願人はモニター精度安定のために、レーザ
チップと受光素子との間のサブマウント主面領域を鏡面
とした技術を提案（特願昭５９−２７０８５号）してい
る。この技術は受光素子の位置を適当に選択すれば、常
に安定したモニターが行える。

しかし、このような鏡面構造のサブマウントを使用した
光電子装置にあっては、第５図に示されるように、後方
出射光の干渉が起こり、遠視野像（Ｆ　Ｆ　Ｐ）に、角
度により光強度が零となる部分ができ、この光強度が零
となる位置に受光素子を配置した場合には、受光できる
光が少なく、換言するならばモニター電流Ｉｓが低くな
りすぎ、モニターができ難くなるということが本発明者
によってあきらかとされた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、レーザ光出力のモニターが安定して行
える光電子装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、レーザ光出力モニターの安定化に
よって、前方出射光の安定制御化が達成できる光電子装
置を提供することにある。

本発明の他の目的は、レーザ光出力のモニターが安定し
て行える支持体を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の光電子装置にあっては、レーザチッ
プを固定するサブマウントの主面は粗面となっているこ
とから、レーザチップから発光された後方出射光がサブ
マウント主面に当たった場合散乱するため、干渉の度合
が低くなるとともに遠視野像の各角度において光強度が
零となるようなことはなくなり、受光素子でのモニター
光量が安定し、安定したレーザ光出力モニターが達成で
きる。

〔実施例〕

第１図は本発明の概要を示す模式図、第２図は同じく光
電子装置の要部を示す斜視図、第３図は同じくサブマウ
ントとレーザチップとの関係を示す斜視図、第４図は同
じく遠視野像における光強度を示すグラフ、第５図は遠
視野像における光強度が所定角度で零となる例を示すグ
ラフである。

本発明の特徴的なことは、第１図に示されるように、レ
ーザチップ１を取り付けるシリコンからなる支持体（サ
ブマウント）２の主面が点々を施して示しであるように
、鏡面ではなくラップ仕上げ程度の粗面となっていて、
レーザチップ１のレーザ光３である後方出射光４の受光
素子５に直接角たる直接光６およびサブマウント２で反
射して受光素子５に達した反射光７による干渉が起きて
も、前記反射光７が粗面で反射していることから散乱性
が高く、後方出射光４の遠視野像は第４図に示されるよ
うに、光強度が第４図のように零とはならずある程度の
光強度を有することになる。

この結果、受光素子５はレーザ光中心軸から外れたある
広い角度域にあればモニターに必要な光を受光すること
ができ、モニター電流は安定し、安定したモニターが達
成できることになる。また、前記サブマウント２はシリ
コン板であることから、粗面はソルダー等のように経時
変化が起きないため、いつまでも安定したモニターが行
える。なお、第４図および第５図のグラフは、レーザ光
中心軸から外れた角度（θ）における光強度を示してい
る。

また、前記レーザチップ１は、接合材（ソルダー）８に
よってサブマウント２に固定されているが、前記ソルダ
ー８は前記レーザチップ１の一点鎖線で示されるように
共振器９の受光素子５側の端部分は設けられていない。

これは、第３図にも示されているように、接合前のソル
ダー８にあっては、ソルダー８のパターンの一部、すな
わち、後方出射光４を発光する共振器９の端部に対応す
る箇所を内側に矩形状に窪ませておき、ソルダー８によ
ってレーザチップ１をサブマウント２に接合した際、前
記共振器９の延長上にソルダー８が外み出ないようにし
ている。この結果、前記共振器９の端から発光されるレ
ーザ光３が、外み出て盛り上がったソルダ一部分によっ
て遮られるような不良は生じない。

つぎに、第１図に示されるような構造を有する光電子装
置、すなわち、半導体レーザ装置について説明する。

半導体レーザ装置は、第２図に示されるように、矩形の
銅製のステム１０の上面（主面）中央部に銅製のヒート
シンク１１を鑞材で固定した構造となっている。ヒート
シンク１１の一側面にはサブマウント２を介してレーザ
チップ１が固着されている。前記サブマウント２はシリ
コン板からなり、厚さ０．２ｍｍ、−辺の長さ１ｍｍの
正方形となっている。このレーザチップ１はレーザ光３
をその上端（前方出射光１２）および下端（後方出射光
４）からそれぞれ発光する。前記ステム１０の主面には
受光素子５が固定されている。この受光素子５はレーザ
チップ１の下端から発光される後方出射光４を受光し、
光出力を検出するモニター素子となっている。したがっ
て、この受光素子５によるモニターから前方出射光１２
の光強度が制御される。前記ステム１０には３本のり一
部１３が取付けられている。１本のリード１３はステム
１０に電気的にも接続され、他の２本のリード１３はス
テム１０を貫通し、かつステム１０に対して絶縁的に固
定されている。この貫通状態の２木のり一部１３の上端
はそれぞれワイヤ１４を介してレーザチップ１または受
光素子５の各電極に電気的に接続されている。

なお、前記レーザチップ１は、第３図に示されるように
、ＧａＡｌＡｓ系の化合物半導体によって構成されたＣ
３Ｐ　（ｃｈａｎｎｅｌｅｄ−ｓｕ−ｂｓｔｒａｔｅ−
ｐｌａｎａｒ）型のもの、すなわち短波長レーザが使用
されている。このＣ８Ｐ型のレーザチップ１は、同図で
は裏返し状態となっているが、以下の説明では正立状態
のものについて説明するが、ｎ形のＧａＡｓからなる基
板１５上に多層成長層１６を存し、多層成長層１６の上
面にアノード電極１７を、基板１５の下面にカソード電
極１８を有した構造となっている。前記基板１５の主面
中央には両側が傾斜したｍ　（チャネル）１９が設けら
れている。また、前記多層成長層１６は、基板１５の主
面上に直接形成されたｎ形のＧａＡＪＩＡｓによるクラ
ッド層２０と、このクラッド層２０の上面に形成された
ＧａＡ旦Ａｓによる活性層２１と、この活性層２１の上
面に形成されたｐ形のＧａＡＪＪＡｓによるクラッド層
２２と、このクラッド層２２の上面に形成されたｎ形の
ＧａＡｓによるキャンプ層２３と、からなる四層の多層
成長構造となっている。また、前記キャップ層２３には
クラッド層２２の途中深さにまで達し、かつチャネル１
９の幅と同一の幅を有する亜鉛（Ｚｎ）の部分拡散によ
るｐ形の拡散層（電流狭窄用拡散り２４（国内点々が施
されている領域）が形成されている。また、レーザチッ
プ１の共振器９端を被うように保護膜２５が設けられて
いる。この保護膜２５は、同図では二点鎖線で示しであ
るが、レーザ発振時の高熱でＧａＡｌＡｓからなる共振
器９の端面が劣化することを防止するために設けられる
。

前記レーザチップ１は前述のように、共振器９の両端面
は保護膜２５で保護されているが、この共振器９の延在
方向に対して直交する方向の両端、すなわち、レーザチ
ップ１の両側面はクラッド層２０、活性層２１．クラッ
ド層２２が露出しているため、ｐｎ接合は保護されてい
ない。このｐｎ接合部分はレーザチップ１の取付面から
数μｍ程度しか離れていない。このため、レーザチップ
１をソルダー８を用いてサブマウント２に固定する場合
、レーザチップ１の両側面側にソルダー８が外み出すと
、この外み出したソルダー８が前記ｐｎ接合に接触して
レーザチップ１はレーザ発振しなくなる。このようなこ
とから、ソルダー８の幅は、レーザチップ１の製造時の
幅の寸法精度をも加味して短く設計され、レーザチップ
１をサブマウント２に固定した際、ソルダー８はレーザ
チップ１の両側面から外み出さないようになっている。

なお、ソルダー８の長さは、レーザチップ１の両端が保
護膜２５で被われていることもあって、ソルダー８の外
み出しは、共振器９の端に対応する領域を除いては支障
がないことから、レーザチップ１の長さよりも長く設計
されている。

一方、ステムｌＯの天井部に円形の窓２６を有する金属
製のキャップ２７が気密的に固定され、前記ヒートシン
クＩＬレーザチップ１、受光素子５、リード１３上端部
、ワイヤ１４等を封止している。前記キャップ２７の天
井部には窓２６を塞ぐ透明なガラス板２８が気密的に固
着されている。したがって、レーザチップ１の上端から
発光した前方出射光１２は、この窓２６を通過してステ
ム１０とキャップ２７とによって形成されたパッケージ
外に発光される。なお、ステム１０には、この半導体レ
ーザ装置を各種機器に取付ける際使用する取付孔２９が
設けられている。

〔効果〕

（１）本発明の光電子装置にあっては、後方出射光のサ
ブマウントの主面で反射しかつ受光素子に達する後方出
射光は、サブマウントの主面が粗面となっていることか
ら、散乱気味となり、レーザチップから受光素子に直接
到達する直接光との間での干渉性が低くなるため、遠視
野像の各角度での光強度が零となることもなく、受光素
子はモニターに必要な光量を所定の配置領域で得ること
ができ、安定したモニターを行うことができるという効
果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明の光電子装置の組立に
あっては、常にモニターに必要なレーザ光を得ることが
できることから、受光素子の取付精度は高精度が要求さ
れないため組立工数の低減が可能となるという効果が得
られる。

（３）上記（１）により、本発明の光電子装置は、安定
して後方出射光のモニターが行えることから、安定した
前方出射光が得られるという効果が得られる。

（４）本発明の光電子装置の組立に用いられる支持体は
レーザチップを固定する面はレーザ光が干渉し難い粗面
となっていることと、この粗面は経時変化しないシリコ
ン面となっていることから、後方出射光のモニターが安
定して行えるという効果が得られる。

（５）本発明の光電子装置にあっては、レーザチップの
サブマウントへの固定はソルダーが使用されるが、この
ソルダーはレーザチップの共振器の延長上やｐｎ接合が
露出するレーザチップの両側面に外み出さないようにな
っているため、レーザ発振不能や、レーザ光遮断等の不
具合は起きず、光電子装置の安定動作が得られるという
効果が得られる。

（６）上記（１）〜（５）により、本発明によれば、信
頼度の高い光電子装置を安価に提供することができると
いう相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、サブマウント
はシリコン以外の熱伝導度が高いＳｉＣ等でも前記実施
例同様な効果が得られる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である短波長レーザの製造
技術に適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではなく、たとえば、長波長レーザの製造技術
などに適用できる。

本発明は少なくとも発光素子およびこの発光素子から発
光される光を受ける受光素子を有する光電子装置の製造
技術には適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示す模式図、 第２図は同じく光電子装置の要部を示す斜視図、第３図
は同じくサブマウントとレーザチップとの関係を示す斜
視図、 第４図は同じく遠視野像における光強度を示すグラフ、 第５図は遠視野像における光強度が所定角度で零となる
例を示すグラフである。 ■・・・レーザチップ、２・・・支持体（サブマウント
）、３・・・レーザ光、４・・・後方出射光、５・・・
受光素子、６・・・直接光、７・・・反射光、８・・・
接合材（ソルダー）、９・・・共１ｉ器、１０・・・ス
テム、１１・・・ヒートシンク、１２・・・前方出射光
、１３・・・リード、１４・・・ワイヤ、１５・・・基
板、１６・・・多層成長層、１７・・・アノード電極、
１８・・・カソード電極、１９・・・溝（チャネル）、
２０・・・クラッド層、２１・・・活性層、２２・・・
クラット層、２３・・・キャンプ層、２４・・・拡散層
（電流狭窄用拡散層）、２５・・・保護膜、２６・・・
窓、２７・・・キャップ、／　第１図 第　　２　　図 第　　　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザチップ固定用に主面の一部に接合材を設けた
   支持体であって、前記レーザチップから発光される後方
   出射光が当たる支持体の主面部分は粗面となっているこ
   とを特徴とする支持体。 ２、前記支持体は矩形板からなるとともに、前記接合材
   は前記支持体の各辺の中央部分に相互に独立して設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   支持体。 ３、前記接合材にあって支持板中央寄りのレーザチップ
   の共振器端に対応する部分は接合材が存在しない形状と
   なるとともに、前記共振器と直交する方向の接合材幅は
   前記レーザチップの幅よりも短くなっていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の支持体。 ４、支持体と、この支持体の主面に部分的に設けられた
   接合材を介して固定されたレーザチップと、このレーザ
   チップから発光された後方出射光を受光する受光素子と
   を有する光電子装置であって、前記受光素子に達する後
   方出射光が当たる支持体の主面部分は粗面となっている
   ことを特徴とする光電子装置。 ５、前記支持体は矩形板からなるとともに、前記接合材
   は前記支持体の各辺の中央部分に相互に独立して設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   光電子装置。 ６、前記レーザチップは共振器端面部分が保護膜で被わ
   れているとともに、前記受光素子側のレーザチップの共
   振器端に対応する部分には接合材が設けられておらずか
   つ前記接合材は共振器と直交する方向のレーザチップ両
   端から外み出していないことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の光電子装置。