WO2000004614A1 - Dispositif laser a semi-conducteur - Google Patents

Dispositif laser a semi-conducteur Download PDF

Info

Publication number
WO2000004614A1
WO2000004614A1 PCT/JP1999/003765 JP9903765W WO0004614A1 WO 2000004614 A1 WO2000004614 A1 WO 2000004614A1 JP 9903765 W JP9903765 W JP 9903765W WO 0004614 A1 WO0004614 A1 WO 0004614A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor laser
laser element
elements
distance
laser device
Prior art date
Application number
PCT/JP1999/003765
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takehiro Shiomoto
Ikuo Kohashi
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Kabushiki Kaisha filed Critical Sharp Kabushiki Kaisha
Priority to KR1020007002638A priority Critical patent/KR100333027B1/ko
Priority to DE69920653T priority patent/DE69920653T2/de
Priority to US09/508,630 priority patent/US6456635B1/en
Priority to EP99929803A priority patent/EP1033793B1/en
Publication of WO2000004614A1 publication Critical patent/WO2000004614A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser device suitable for constituting an optical pickup for reading and writing information on different optical disks.
  • Optical discs are widely used not only for recording video and audio, but also for external storage in computers, because of their random access characteristics, in which the recording capacity is large and the time required for reading does not change depending on the information recording position.
  • different optical disks are used depending on the application, and the characteristics required for an optical pickup for reading and writing information differ for each optical disk.
  • CDs Compact discs
  • An optical pickup that reads a CD-ROM in which a CD is formatted for external storage of a computer can have a large light spot diameter, so an infrared semiconductor laser device with a wavelength of around 780 ⁇ m is used as a light source, and a condenser lens An aperture ratio (NA) of about 0.45 is used.
  • a laser device is used, and a condenser lens with an NA of about 0.6 is used.
  • an optical pickup for DV D it is also possible to read information from CD and CD-ROM by adjusting the NA of the condenser lens using an aperture stop or the like.
  • CD-R which has a common information recording format with a CD and can write information only once
  • CD-R can read signals with an ordinary optical pickup for CD, and is characterized by the low price of the optical disc itself.
  • the wave A recording film of an organic material designed to make writing and reading of information suitable for light with a length of around 780 nm is used.
  • CD-R cannot read information without using an optical pickup using an infrared laser as a light source.
  • a red semiconductor laser and infrared semiconductor laser are used as light sources. Is required.
  • a semiconductor laser element 3 is fixed to a heat-dissipating block 2 formed integrally with a pedestal 1 made of a metal disk using a conductive adhesive or a metal material (not shown). ing.
  • a semiconductor laser device is usually about 200 ⁇ 100 // 111 wide, 250 ⁇ m / m long, and about 100 // m thick.
  • the heat release block 2 has a side of 2 mm or more in order to form a flat surface by molding.
  • a monitoring photodiode (PD) 6 for monitoring the intensity of light emitted from the rear end face of the semiconductor laser device 3 is provided in the recess 1 a of the pedestal 1.
  • the monitor PD 6 is fixed in advance with a conductive adhesive or metal material (not shown) applied to the bottom surface of the recess 1a of the pedestal and the lower surface of the monitor PD 6.
  • a cap (not shown) having a laser light emission window is put on the semiconductor laser element 3, the heat radiation block 2, and the monitor PD 6 in one package, and then the cap is welded to the pedestal 1. I do. Welding of the cap is performed in an inert gas such as nitrogen or argon, or in dry air to prevent moisture from remaining inside the package. Weld without gaps to keep the inside of the package airtight, and And prevent long-term deterioration of semiconductor devices such as the semiconductor laser device 3 and the monitor PD 6.
  • a plurality of lead pins penetrating through the pedestal 1 while being insulated from the pedestal 1 are provided. That is, the upper electrode 3a of the semiconductor laser device 3 and the flat portion 51a of the lead pin 51 having a diameter of about 0.2 mm are electrically connected by the gold wire 501.
  • the surface electrode 6a of the monitor PD 6 and the tip of the lead bin 52 are also connected by a gold wire 502.
  • a gap of 0.1 mm or more is provided between the pedestal 1 and the lead pins 51 and 52 for insulation, and they are fixed to each other with a thread color edge.
  • the cap has an inner diameter that does not make contact with the lead pin, and a portion that contacts the pedestal 1 has a flat portion with a width of about 0.5 mm in order to maintain airtightness. For this reason, the size of the pedestal 1 was required to be 3.8 mm or more in diameter.
  • the emission optical axis C of the semiconductor laser device 3 passes through the light emitting point 301 and is perpendicular to the front end face.
  • the distance between the emission optical axis of the semiconductor laser used as the light source and the central axis of the focusing lens is sufficiently short, and desirably 80 ⁇ m or less, information can be read from the optical disc. .
  • the spherical aberration increases quadratically, and as a result, the information cannot be read because the diameter of the condenser spot is large. .
  • a Marechal limit (0.071, ⁇ is the wavelength of a laser beam) is set as an allowable limit of spherical aberration.
  • a condensing lens used for an ordinary optical pickup if the center axis of the condensing lens deviates from the optical axis of the semiconductor laser device by about 80 ⁇ m, the Marechal limit will be exceeded.
  • the infrared semiconductor laser and a red semiconductor laser are simply used side by side as a light source, since the diameter of the pedestal 1 is 3.8 mm or more as described above, the infrared laser light and the red laser are used.
  • the distance L between the optical axes of light is also 3.8 mm or more. In this case, the distance between the optical axis of each laser beam and the central axis of the condenser lens completely exceeds 80 // m. Therefore, information cannot be read from or written to a different optical disk without moving the condenser lens.
  • an optical pickup as shown in Nikus, published April 21, 1997, No. 687, pages 138.
  • the red and infrared semiconductor laser devices having the structure shown in FIG. 6 are used as 3t101 and 102, but the distance between the emission optical axes of these two laser beams is made sufficiently small.
  • the adjustment is performed by using the prism 76 so that the information can be read and written to and from the different optical disks 81 and 82 without moving the condenser lens 71.
  • a polarizing beam splitter is used as the prism 76 to increase the light use efficiency.
  • the polarization directions of the infrared laser light and the red laser light are orthogonal to each other, and the respective outgoing lights are completely transmitted and reflected by the polarizing beam splitter. These lights are converted into circularly polarized lights whose rotation directions are opposite to each other by passing through the 1Z4 wavelength plate 72, reflected by the optical disk 81 or 82, and again returned to the 1/4 wavelength plate 72.
  • the light is converted into linearly polarized light orthogonal to each other by passing through, and the infrared light is completely reflected by the polarizing beam splitter 176, and the red light is completely transmitted and returned to the respective semiconductor laser devices and detected.
  • the collimator lens 75 has the function of converting the light emitted from the semiconductor laser devices 101 and 102 into parallel light, and although there is no problem if it is not ideal, it is not practical. In this case, the characteristics of the optical pickup can be stabilized.
  • the red laser beam from the semiconductor laser device 102 is expanded in beam diameter by the polarization hologram 73, so that the effective NA of the condenser lens 71 is increased, and the diameter of the condensing spot is reduced to that of the DVD. It is designed to be of a size that is convenient for reading information. Since the polarization hologram 73 has no effect on infrared laser light whose polarization direction is orthogonal, the effective NA of the condenser lens 71 is small for infrared light, The spot diameter is large enough to read CD information.
  • the hologram element 77 attached to the infrared semiconductor laser device 101 generates three beams for track control and, at the same time, changes the direction of the signal light reflected by the optical disk 81 and returned to the signal PD ( (Not shown).
  • the assembling of the present optical pickup is generally performed in the following procedure.
  • the focusing lens 7 The optical elements of the prism 76, the collimator lens 75, the rising mirror 74, the polarization hologram 73, and the 1/4 wavelength plate 72 are adjusted and installed at predetermined positions with respect to the central axis O of 1.
  • the red semiconductor laser device 102 is installed such that its emission optical axis B substantially coincides with the central axis O of the condenser lens 71.
  • the outgoing optical axis A of the infrared semiconductor laser device 101 is adjusted so as to be parallel to the central axis O of the condenser lens 71 after the direction of 90 ° is converted by the prism 76.
  • the infrared semiconductor laser device 101 is moved in parallel so that the outgoing optical axis A and the central axis O of the condenser lens 71 are substantially aligned.
  • the condenser lens 71 as a reference, it is necessary to adjust the position of optical components such as the prism 76, the red semiconductor laser device 102, and the infrared semiconductor laser device 101.
  • the mechanical mounting accuracy S is expressed by equation (1).
  • the present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to read and write information on an optical disk such as a CD, a CD-R, and a DVD without increasing the number of parts, and therefore, using an assembly technology equivalent to a conventional optical pickup. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device capable of realizing a possible optical pickup.
  • the present invention selects one of the light beams emitted from two semiconductor laser devices having different emission wavelengths, and transmits the light beam through an optical system including a focusing lens on different optical disks.
  • a semiconductor laser device used for an optical pickup that reads and writes information by focusing light.
  • the semiconductor laser device includes:
  • Heat dissipating block A first semiconductor laser element and a second semiconductor laser element mounted on the heat-dissipating block so as to have different emission wavelengths, and the respective emission optical axes are substantially parallel to each other;
  • the distance between the output optical axis of the first semiconductor laser element and the central axis of the condenser lens is d1
  • the output optical axis of the second semiconductor laser element and the central axis of the condenser lens are
  • d 2 is the distance between the two
  • L is the distance between the emission optical axes of the first and second semiconductor laser elements.
  • the semiconductor laser device is characterized in that the first and second semiconductor laser elements are mounted on the heat radiation block so as to satisfy the following.
  • the distance L between the emission optical axes of the first and second semiconductor laser elements be 160 ⁇ m or less is as follows.
  • the central axis of the condenser lens coincides with the emission optical axis of the semiconductor laser device. That is, this is a case where the light emitting point of the semiconductor laser element is located on the central axis of the condenser lens.
  • the spherical aberration increases quadratically as described above. As a result, information cannot be read because the diameter of the focused spot is large.
  • the Marechal limit (0.07) is set as the allowable limit of spherical aberration.
  • the first semiconductor laser device is, for example, an infrared laser device
  • the second semiconductor laser device is
  • the body laser element is, for example, a red laser element. Semiconductor laser elements of other colors, such as blue, can of course be used.
  • the semiconductor laser elements are mounted on the same heat-dissipating block, and 0 ⁇ L ⁇ d 1 + d 2 is provided between the condenser lens and the first and second semiconductor laser elements.
  • Dl and d 2 are each 8 since there is a relation of ⁇ 1 6 0 / im
  • this semiconductor laser device enables an optical pickup that can read and write information on different optical discs without moving the focusing lens or increasing the number of parts. It can be manufactured.
  • an optical pickup device configured by incorporating the semiconductor laser device having the above configuration is capable of transmitting light of 600 nm and light of 780 nm in an optical path that is parallel and has an interval of 160 ⁇ m or less. Can be generated. Therefore, it is possible to read information on all DVD media and CD media-related discs including CD-R media currently in circulation.
  • one of the first and second semiconductor laser elements is arranged such that the emission end faces of the first and second semiconductor laser elements are on different planes.
  • the one semiconductor laser element is shifted rearward in the emission optical axis direction with respect to the other semiconductor laser element, and the one semiconductor laser element is perpendicular to the emission optical axis within a range where the emission optical axis does not overlap with the other semiconductor laser element. In the direction of the other semiconductor laser.
  • the light emitting point is located at the center of the device, and the first and second semiconductor laser devices may be devices having the width dimension (200 to 300 m) of a normal semiconductor laser device.
  • the distance L between the output optical axes can be made equal to or less than 160 // m.
  • a part of the heat-dissipating block located forward in the traveling direction of the emitted light of the one semiconductor laser element may be cut off.
  • the first and second semiconductor laser elements and the heat-dissipating block are mounted on the same heat-dissipating block via a submount. It may be stored in a cage.
  • first and second semiconductor laser elements elements having different light emitting point positions can be used.
  • the method of manufacturing the first and second semiconductor laser elements is not limited, and the emission wavelength can be set to an arbitrary one.
  • the first and second semiconductor laser elements may be mounted directly on a heat-dissipating block, or at least one of them may be mounted on a heat-dissipating block via a submount.
  • the height of the light emitting points of the two semiconductor laser elements can be adjusted by adjusting the height of the submount.
  • the positions can be matched.
  • the inspection of the semiconductor laser element can be performed before assembling the semiconductor laser device.
  • the material used to fix the semiconductor laser element to the heat dissipation block rises to the light emitting point, partially blocking the path of the laser light, and crawls the element! / It can prevent the problem of going up and causing a short circuit.
  • each light emitting point is located between the central axis of the first semiconductor laser element and the central axis of the second semiconductor laser element.
  • the distance L between the emission optical axes can be made equal to or less than 160 / m irrespective of the width dimension of these semiconductor laser elements. Therefore, even if a semiconductor laser device having a normal width dimension (200 to 300 / m) is used as the first and second semiconductor laser devices, the distance L between the emission optical axes of the semiconductor laser devices is 1 unit. It is possible to set it to 60 jum or less.
  • the semiconductor laser device of the present invention has an emission wavelength different from those of the first and second semiconductor laser devices, and has an emission optical axis corresponding to the emission light of each of the first and second semiconductor laser devices.
  • a third semiconductor laser device mounted on the heat dissipation block so as to be substantially parallel to the axis may be further provided.
  • the distance between the emission optical axis of the third semiconductor laser element and the central axis of the condenser lens is d3
  • the distance between the emission optical axes of the first and third semiconductor laser elements are L 1 and L 2, respectively.
  • the three semiconductor laser elements are mounted on a heat dissipation block so that Since all three semiconductor laser elements are mounted on a common heat radiation block, the relative position between each two semiconductor laser elements can be accurately determined.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an internal structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an optical pickup using the semiconductor laser device of the present invention, which can read and write different optical disks.
  • FIG. 3A is an enlarged perspective view of a semiconductor laser device and a heat-dissipating block portion on which the semiconductor laser device is mounted in the internal structure of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is an enlarged view showing an end face of a semiconductor laser device in which a light emitting point used in the second embodiment is not at the center of the device.
  • FIG. 4A is an enlarged front view of a semiconductor laser device and a heat-dissipating block for mounting the semiconductor laser device in the internal structure of the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state where only the sub-mount is mounted.
  • FIG. 4B is a diagram showing a modification of the embodiment of FIG. 4A, in which both the infrared semiconductor laser device and the red semiconductor laser device are mounted on a submount.
  • FIG. 5A is a perspective view showing an internal structure of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention using a normal heat radiation block.
  • FIG. 5B is a perspective view showing a modified example of the fourth embodiment, in which a notch is provided in the heat radiation block so as not to hinder the progress of the emitted light of the red semiconductor laser.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the internal structure of a conventional semiconductor laser device.
  • FIG. 7 shows reading and writing different optical disks using the conventional semiconductor laser device.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an optical pickup capable of performing the above-described operations. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIGS. 1 to 5B the same or similar parts as those shown in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals as those used in FIGS.
  • FIG. 1 shows an internal structure of a semiconductor laser device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the infrared semiconductor laser element 31 and the red semiconductor laser element 32 are both mounted on the heat radiation block 2 integrated with the pedestal 1.
  • the distance from the semiconductor laser element mounting surface of the heat radiation block 2 to the light emitting points 31 1 and 321 of the two semiconductor laser elements 31 and 32 is the same, and accordingly, the light emitting points of the two semiconductor laser elements are They are arranged parallel to the width direction of the laser element. Assuming that the width dimension of the infrared semiconductor laser element 31 is Wl and the width dimension of the red semiconductor laser element 32 is W2, the emission point is located at the center position of the ordinary semiconductor laser element.
  • the distance between the light-emitting point 31 1 of the red light-emitting laser element 32 and the light-emitting point 321 of the red light-emitting laser element 32, and therefore the distance L between the output optical axes A and B, is expressed by the equation (2) using the element width dimensions Wl and W2. Is done.
  • L is equal to (W1 + W2) / 2 when there is no gap between the two laser elements.
  • L is larger than (W1 + W2) no This is the case where there is a gap between the elements. Therefore, L can be expressed as in the following equation (3).
  • G is a gap size between two semiconductor laser devices.
  • the position of the light emitting point should be at least 5 ⁇ m away from the side of the semiconductor laser device in order to avoid deterioration of device characteristics due to non-radiative recombination of carriers on the side of the semiconductor laser device.
  • the widths W1 and W2 of the device are 200 to 300 / m. However, in order to make L less than 160 ⁇ m (L ⁇ 160 / zm), In the embodiment, an element having a smaller width dimension was used.
  • the light output from the rear end faces of the infrared semiconductor laser device 31 and the red semiconductor laser device 32 were both monitored by one monitor PD 6.
  • the monitor PD 6 is made of silicon (Si) and has sensitivity to light of any wavelength. Furthermore, the size of the light receiving section is about 900 / zmX 1200 / m, which is sufficiently larger than the light emitting point interval 160 / m of the semiconductor laser elements 31 and 32, so that the output of each semiconductor laser element is It is possible to monitor. Also, since the two semiconductor laser elements are not used at the same time, signals are not mixed.
  • the two semiconductor laser elements 31 and 32 and the monitor PD 6 are electrically connected to the lead pins 51, 52 and 53 by gold wires, respectively, and connected to an external electric circuit. You can connect.
  • a cap having a laser light emission window covering the two semiconductor laser elements 31 and 32, a heat radiation block 2 on which they are mounted, and a monitor PD 6 (not shown in FIG. 1. Reference number 1 1 0) was welded to pedestal 1 and housed in one package.
  • a PD for signal reception and an IC for signal processing may be accommodated in the package.
  • the signal receiving PD may receive only either infrared or red laser light, or may receive both.
  • G ⁇ (Wl + W2) / 2 + G ⁇ / cos 6 (G ⁇ 0)... (4)
  • G is a gap size between two semiconductor laser elements, and ⁇ is an acute angle.
  • the case where the front emission end faces of the two semiconductor laser elements are on the same plane has been described, but if the two semiconductor laser elements are displaced in the optical axis direction, the emission optical axis of the first semiconductor laser element and the second The point where the plane including the end face of the semiconductor laser element intersects is considered to be the light emitting point of the first semiconductor laser element.
  • FIG. 2 shows a case where an optical pickup capable of reading and writing information on different optical disks is formed by using the semiconductor laser device 100 of the present invention.
  • the distance between the semiconductor laser elements is exaggerated.
  • the central axis O of the condenser lens 71 is adjusted so that the emission optical axis A of the infrared laser element 31 and the emission optical axis B of the red laser element 32 are parallel to each other.
  • the distance between the two optical axes A and B is L
  • the center axis of the condensing lens 71 is between the two optical axes A and B and on a line connecting the light emitting points of the two laser elements. Adjust so that O comes.
  • the semiconductor laser device 100 may be provided with a hologram for generating three beams and changing the signal light traveling direction. Further, in order to adjust the NA, an optical element for expanding the beam diameter of the red laser beam, or conversely, an opening for limiting the beam diameter of the infrared laser beam is provided on the semiconductor laser device 100 side of the condenser lens 71. It goes without saying that it is also good.
  • FIG. 3A is a perspective view of a semiconductor laser device according to Embodiment 2 of the present invention in which a semiconductor laser element and a portion of a heat-dissipating block on which the semiconductor laser element is mounted are extracted and shown.
  • each of the semiconductor laser elements 31 and 32 has a width of 300 // m, which is the same as that of a normal semiconductor laser element, but the light emitting point is not located at the center position of the element. Is used.
  • FIG. 3B shows an enlarged front emission end face of the semiconductor laser element 32 in which the light emitting point used in the present embodiment is not located at the center position.
  • the semiconductor laser device has a structure in which the emission end face structure is extended in a direction perpendicular to the paper surface. The outline of the layer structure of the end face is as follows.
  • Lower electrode 3 2b semiconductor substrate 3 2 2, lower cladding layer 3 2 3, active layer 3 2 4, first upper cladding layer 3 2 5, current confinement layer 3 2 6, 2nd upper cladding layer 3 2 5 And upper electrode 3 2a.
  • a forward voltage is applied between the upper electrode 32a and the lower electrode 32b, a current flows through the opening 329 of the current confinement layer 326. Since the current density is high near the opening 329 and the carrier density is high, laser oscillation occurs. Occurs. As a result, the light emitting point 3 21 is located immediately below the opening 3 229 of the current confinement layer of the active layer 3 24.
  • the size of the light emitting point 3221 is about several / zm, but it can be regarded as a point when it comes to making an optical pickup. That is, the position of the light emitting point 3221 can be determined by the position of the opening 3229.
  • the other semiconductor laser element 31 has a substantially left-right symmetric end face structure with respect to the semiconductor laser element 32.
  • the distance L can be made sufficiently narrower than the target L ⁇ 160 zm, and the distance L between optical axes can be reduced by about 140 / m as compared with the first embodiment. It is possible.
  • FIG. 4A is a front view of a semiconductor laser device according to Embodiment 3 of the present invention, in which a semiconductor laser element and a portion of a heat-release block on which the semiconductor laser element is mounted are extracted and shown.
  • the light emitting point 3 21 of the red laser element 32 is located at about 5 ⁇ m from the lower electrode 32 b surface of the element.
  • the emission point 311 of the infrared laser element 31 is located at about 50 // m from the lower electrode 31 b surface of the element.
  • the red laser element 32 was mounted on the submount 9 and then mounted on the heat dissipation block 2. A part of the heat radiating block 2 was cut out, and the semiconductor laser element 32 mounted on the submount 9 was set in the cut out part 20. Thus, the height positions of the light emitting points 311 and 321 of the two semiconductor laser elements 31 and 32 were matched.
  • aluminum nitride having good heat radiation characteristics was used.
  • Submount 9 is made of silicon carbide in addition to aluminum nitride Ceramics such as (SiC), diamond, and beryllia (BeO), and silicon can also be used.
  • SiC aluminum nitride Ceramics
  • BeO beryllia
  • silicon can also be used.
  • a semiconductor such as silicon if a semiconductor such as silicon is used, a PD for one monitor can be formed on the submount 9, so that the device can be reduced in size and the manufacturing time can be reduced.
  • the infrared laser element 31 and the red laser element 32 may be mounted on the submounts 91 and 92, respectively.
  • FIG. 5A is a diagram showing an internal structure of a semiconductor laser device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the red semiconductor laser device 32 is shifted rearward in the optical axis direction (toward the pedestal 1) with respect to the infrared semiconductor laser device 31 mounted on the heat radiation block 2.
  • the red semiconductor laser element 32 is displaced from the laser axis 31 in the direction perpendicular to the optical axis to the extent that the emission optical axis B of the red semiconductor laser element 32 does not overlap the infrared semiconductor laser element 31. It is. Contrary to what is shown, the infrared semiconductor laser element 31 may be shifted behind the red semiconductor laser element 32 so as to overlap the bracket in the element width direction.
  • an ordinary semiconductor laser having a width of 200 / m and a light emitting point at the center of the element is used.
  • the distance L can be set to 1 of the width of the infrared semiconductor laser element 31, that is, about 100 / im.
  • one or both of the two semiconductor laser elements may be mounted on the submount as in the case of the third embodiment or its modification.
  • at least the semiconductor laser element positioned in front of the laser emission direction (infrared semiconductor laser element 31 in FIG. 5A) has an emission point as shown in FIG. 3A.
  • the semiconductor laser element that is not at the center of the laser the semiconductor laser element that is positioned rearward in the laser emission direction (the red semiconductor laser element 32 in FIG.
  • the distance between the emission optical axes of the two semiconductor lasers can be further reduced.
  • an element whose emission point position is 5 ⁇ m from the side, it is possible to set L 5 im.
  • Light emitted from a normal semiconductor laser device is spread in an elliptical shape. In particular, it is known to spread significantly in the direction perpendicular to the active layer (see 3224 in FIG. 3B). For this reason, when the semiconductor laser device is mounted so that the light emitting point is located at a position other than the end of the heat radiation block 2, a part of the emitted light is reflected by the heat radiation block 2 and the traveling direction of the light is changed to collect the light. There is a possibility that the amount of light incident on the optical lens is extremely reduced as compared with the output of the semiconductor laser. In order to prevent such a loss of emitted light, in the configuration shown in FIG. 5B, a red semiconductor is attached to the heat radiation block 2 so that the light emitted from the red semiconductor laser element 32 is not hindered by the heat radiation block 2. A notch 10 is provided immediately before the laser element 32 and in front of the optical axis.
  • the distance from the semiconductor laser element mounting surface of the heat dissipation block to the light emitting points of the two semiconductor laser elements is the same is described.
  • the explanation was given only for /, but the distance may be different as described in relation to the first embodiment.
  • L can be made as small as possible.
  • the advantage is that the inspection of the laser element can be performed before assembling the semiconductor laser device. You. Also, when fixing the semiconductor laser element to the heat dissipation block with a material, a large amount of soft material must be used due to the material of the heat dissipation block. Will protrude between. At this time, if the height from the heat radiation block to the light emitting point is small, the material rises up to the light emitting point, partially blocking the path of the laser beam, or creeping up the element to cause a short circuit.
  • Such a problem can also be solved by mounting the semiconductor laser device on the heat-dissipating block via the submount as in the third embodiment.
  • the semiconductor laser element is also fixed to the submount by using a material.
  • a material having a linear expansion coefficient close to that of the semiconductor laser element that is, a material that is relatively hard is used. Since it can be used, the amount of wood used is small and thin. Therefore, in this case, it is not related to the problem such as protrusion of the lumber.
  • the semiconductor laser element located on the rear side is mounted via the submount, the light emitting point of this semiconductor laser element can be sufficiently located from the semiconductor laser element mounting surface of the heat dissipation block.
  • the laser beam can be prevented from being obstructed by the heat-dissipating block. Therefore, in this case, it is not necessary to provide the notch as shown in Fig. 5B in the heat dissipation block.
  • the semiconductor laser device of the present invention is constituted by a combination of a blue semiconductor laser element and a red semiconductor laser element, or an infrared semiconductor laser element and a blue semiconductor laser element. Needless to say, this may be done.
  • a semiconductor laser device using three semiconductor laser elements can be similarly manufactured. That is, if the distance between the third semiconductor laser element and the central axis of the condenser lens is d3, the values of dl + d3, d2 + d3, and d1 + d2 are all 160 m The following may be sufficient. Further, the distances between the output optical axes of the first and third semiconductor laser elements and the distances between the output optical axes of the second and third semiconductor laser elements are L 1 and L 2, respectively. Then, of course, L l and L 2 must be d1 + d3 and d2 + d3, respectively. As a configuration using three semiconductor laser elements, for example, a configuration as shown in FIG.

Description

明 細 書 半導体レーザ装置 技術分野
本発明は、 異なる光ディスクに情報を読み書きする光ピックアップを構成する のに好適な半導体レーザ装置に関する。 背景技術
光ディスクは、 記録容量が大きいことや情報記録位置によって読み取りまでに 要する時間が変化しないというランダムアクセス特 のため、 映像 ·音声の記録 ばかりでなくコンピュータの外部記憶などにも広く用いられている。 し力 し、 用 途により異なる光ディスクが用いられ、 光ディスクごとに情報を読み書きするた めの光ピックアツプに要求される特性が異なっている。
通常、 音声情報の記録に用いられているコンパク トディスク （CD) 、 または
CDをコンピュータの外部記憶用にフォーマツトした CD— ROMを読み取る光 ピックアップでは光スポット径が大きくても良いので、 光源として波長 780 η m付近の赤外半導体レーザ装置が用いられ、 集光レンズには開口率 （NA) が 0. 45程度のものが用いられている。
一方、 記憶容量が大きく、 映像情報等の記録に用いられているデジタルバーサ タイルディスク （DVD) を読み取る光ピックアップでは、 光スポットを小さく する必要があるので、 光源として波長 630〜680 nmの赤色半導体レーザ装 置が用いられ、 集光レンズには N Aが 0. 6程度のものが用いられている。 DV D用の光ピックアップでは、 開口絞り等を用いて集光レンズの N Aを調整すれば CD、 CD— ROMの情報を読み取ることも可能である。
また、 CDと情報記録フォーマツトが共通で一度だけ情報の書き込みが可能な CD— Rと呼ばれる光ディスク力 近年、 爆発的に普及してきている。 CD— R は通常の CD用光ピックアップで信号を読み取ることが可能で、 光ディスク自体 の価格が安価という特徴がある。 CD— Rでは、 CDとの互換性を考慮して、 波 長 7 8 0 n m付近の光に対し、 情報の書き込み、 読み取りが好適になるよう設計 された有機材料の記録膜が用いられている。 このため C D— Rは、 光源に赤外レ 一ザを用いた光ピックァップを用いなければ情報を読み取ることができない。 上記のように大量に使用されている C D、 C D - R OM, C D - R , D V D等 の異なる光ディスクの情報を 1つの光ピックアップで読むためには、 光源として 赤色半導体レーザと赤外半導体レーザとが必要となる。
光ディスクごとに光ピックァップを交換することは不便であると同時に装置が 大きくなるため、 レ、ずれの光ディスクでも光ピックアップを交換することなく情情 報の読み書きが可能で、 従来の C D用光ピックアップと大きさや、 作りやすさが 変わらない光ピックァップの開発が望まれている。
異なる光ディスクに対し、 情報を読み書きすることができる光ピックアップを 実現するためには、 前述したように赤外半導体レーザと赤色半導体レーザの 2種 類のレーザ光源が必要となる。 これらのレーザ光源の大きさが、 光ピックアップ の大きさを制限している。 即ち、 従来の半導体レーザ装置の内部構造は、 例えば、 図 6のようになつている。
図 6において、 半導体レーザ素子 3は、 金属製の円盤からなる台座 1と一体的 に形成された放熱用ブロック 2に、 導電性接着材または金属蠟材等 （図示せず） を用いて固定されている。 半導体レ一ザ素子は、 通常、 幅2 0 0 // 111、 長さ 2 5 0 / m、 厚さ 1 0 0 // m程度である。 放熱用プロック 2は成形により平坦面を作 るため、 一辺を 2 mm以上としている。
台座 1の凹部 1 aには、 半導体レーザ素子 3の後方端面より出射される光の強 度を監視するためのモニター用ホトダイオード （P D) 6が設けられている。 モ 二ター用 P D 6は、 あらかじめ台座の凹部 1 aの底面とモニタ一用 P D 6の下面 に施された導電性接着材または金属蠟材等 （図示せず） にて固定されている。 前記半導体レーザ素子 3、 放熱用ブロック 2、 モニター用 P D 6を 1つのパッ ケージに収納するため、 レーザ光出射用窓を有するキャップ （図示せず） を被せ た後、 該キャップを台座 1に溶接する。 キャップの溶接は、 窒素、 アルゴン等の 不活性ガスまたは乾燥空気中で行い、 パッケージ内部に湿気が残らないようにし ている。 パッケージ内部を気密に保つよう隙間なく溶接し、 外部からの湿気の侵 入も防止して、 半導体レーザ素子 3、 モニター用 P D 6等の半導体素子の長期的 な劣化を防止している。
半導体素子と外部との電気的な接続を行うために、 台座 1と絶縁された状態で 台座 1を貫通するリードピンが複数設けられている。 即ち、 半導体レーザ素子 3 の上部電極 3 aと、 直径約 0 . 2 mmのリードピン 5 1の平坦部 5 1 aとは、 金 ワイヤ 5 0 1で電気的に接続されている。 モニター用 P D 6の表面電極 6 aとリ 一ドビン 5 2の先端も金ワイヤ 5 0 2により接続されている。 絶縁のために台座 1とリードピン 5 1、 5 2とは、 0 . 1 mm以上の隙間を設け、 糸色縁物で互いに 固定してある。
前記キャップは、 前記リードピンと接触しないような内径を有し、 気密を保つ ために、 台座 1と接触する部分は幅 0 . 5 mm程度の平坦部を有する。 このため 台座 1の大きさとしては、 直径 3 . 8 mm以上が必要であった。
半導体レーザ素子 3の出射光軸 Cは、 発光点 3 0 1を通り、 前方端面に垂直な 方向になっている。 一方、 光源として用いる半導体レーザの出射光軸と集光レン ズの中心軸との距離が十分近い場合、 望ましくは 8 0 μ m以下であれば、 光ディ スクから情報を読み取ることが可能である。 つまり、 半導体レーザの出射光軸と 集光レンズの中心軸との距離が大きくなるに従い、 2次関数的に球面収差が増加 し、 その結果、 集光スポッ ト径が大きくなつて情報が読めなくなる。 例えば、 光 ディスクシステムでは、 球面収差の許容できる限界として、 マレシャル限界 （0 . 0 7 1 , λはレーザ光の波長） とされている。 通常の光ピックアップに用いられ る集光レンズでは、 集光レンズの中心軸と半導体レーザ素子の出射光軸が 8 0 μ m程度ずれるとマレシャル限界を超えてしまう。
ところ力 光源に赤外半導体レーザと赤色半導体レーザとを用レ、て単純に並べ て使用すると、 前記のように台座 1の直径が 3 . 8 mm以上あるため、 赤外レー ザ光と赤色レーザ光の光軸間距離 Lも 3 . 8 mm以上となってしまう。 この場合、 各レーザ光の光軸と集光レンズの中心軸との距離は完全に 8 0 // mを超えてしま う。 したがって、 集光レンズを移動しなければ異なる光ディスクに対し情報を読 み書きすることはできない。
上記課題を解決するため、 図 7に示すような光ピックアップが日経エレクトロ 二クス、 1 9 9 7年 4月 2 1日発行、 N o . 6 8 7 , 1 3 8頁に記載されている。 本光ピックァップでは、 図 6に記載した構造の赤色及び赤外半導体レーザ装置を 3t 1 0 1 , 1 0 2として用いているが、 これら 2つのレーザ光の出射光軸間距 離を十分小さくなるようプリズム 7 6を用いて調整し、 集光レンズ 7 1を移動す ることなく異なる光ディスク 8 1及び 8 2に対し情報の読み書きを可能としてい る。
図 7の光ピックアツプの動作について詳しく説明する。 本光ピックァップでは 光の利用効率を高めるために、 プリズム 7 6として偏光ビームスプリッタ一を用 いている。 赤外レーザ光の偏光方向と赤色レーザ光の偏光方向は互いに直交して おり、 偏光ビームスプリツターではそれぞれの出射光は完全に透過、 反射される。 これらの光は、 1 Z 4波長板 7 2を通過することによりより互いに回転方向が逆 向きの円偏光に変換され、 光ディスク 8 1または 8 2で反射され、 再び 1ノ 4波 長板 7 2を通過することにより互いに直交する直線偏光に変換され、 偏光ビーム スプリッタ一 7 6で赤外光は完全に反射、 赤色光は完全に透過してそれぞれの半 導体レーザ装置に戻り、 検出される。
コリメータ一レンズ 7 5は、 半導体レーザ装置 1 0 1、 1 0 2から出た光を平 行光に変換する機能を有しており、 理想的には無くても問題ないが、 実用上はあ るほうが光ピックァップの特性を安定させることができる。
半導体レーザ装置 1 0 2からの赤色レーザ光は、 偏光ホログラム 7 3によりビ —ム径を拡大され、 集光レンズ 7 1の実効的な N Aが大きくなるようにされて集 光スポット径を D V Dの情報を読み取るのに都合の良い大きさとなるようにされ ている。 この偏光ホログラム 7 3は、 偏光方向の直交する赤外レーザ光に対して は何の影響も与えないので、 赤外光に対しては集光レンズ 7 1の実効的な NAは 小さく、 集光スポット径が C Dの情報を読み取るのに都合の良い大きさとなる。 赤外半導体レーザ装置 1 0 1に取り付けられたホログラム素子 7 7は、 トラッ ク制御用の 3ビームを発生すると同時に、 光ディスク 8 1で反射されて戻ってき た信号光の方向を、 信号用 P D (図示せず） に入射するように変換する機能を有 する。
本光ピックアップの組立は、 概略次のような手順となる。 まず、 集光レンズ 7 1の中心軸 Oに対し、 プリズム 7 6、 コリメーターレンズ 7 5、 立ち上げミラー 7 4、 偏光ホログラム 7 3、 1ノ 4波長板 7 2の各光学素子を所定の位置に調整、 設置する。 赤色半導体レーザ装置 1 0 2は、 その出射光軸 Bが集光レンズ 7 1の 中心軸 Oと略一致するよう設置する。 次に赤外半導体レーザ装置 1 0 1の出射光 軸 Aを、 プリズム 7 6にて 9 0 ° 向きを変換した後に集光レンズ 7 1の中心軸 Oと平行になるように調整する。 更に、 赤外半導体レーザ装置 1 0 1を平行移動 して、 出射光軸 Aと集光レンズ 7 1の中心軸 Oが略一致するように調整する。 集光レンズ 7 1を基準として考えると、 プリズム 7 6、 赤色半導体レーザ装置 1 0 2、 赤外半導体レーザ装置 1 0 1等の光学部品の位置調整が必要となる。 各 光学素子の理想的位置からの偏差量をそれぞれ s 1、 s 2、 s 3とするとき、 機 械的な搭載精度 Sは、 式 （1 ) で表される。
S = ^l2 + s22 + s32 . . . . ( i )
部品点数が多くなると、 搭載精度 Sが大きくなり、 組み立てが困難になる。 この ように、 図 6に示した従来の半導体レーザ装置を光源として異なる光ディスクに 対して情報を読み書きすることが可能な光ピックァップを作製しょうとすると、 プリズムの不要な従来の C D用光ピックアップに比べて作製が極めて困難になる という問題があった。 発明の開示
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、 部品点数を増加させることなく、 したがって従来の光ピックアップと同等の組立技術で C D、 C D - R , D V D等 の異なる光ディスクに対し情報を読み書きすることが可能な光ピックアツプを実 現できる半導体レーザ装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、 本発明は、 出射波長の異なる 2つの半導体レーザ素 子からの出射光のいずれかを選択し、 該出射光を異なる光ディスク上に集光レン ズを含む光学系を介して集光して、 情報を読み書きする光ピックアップに用いら れる半導体レ一ザ装置であって、
該半導体レーザ装置は、
放熱用プロックと、 異なる出射波長を有し、 それぞれの出射光軸が互いに略平行となるように前記 放熱用プロックに搭載された第一の半導体レーザ素子及び第二の半導体レーザ素 子とを備え、
前記第一の半導体レ一ザ素子の出射光軸と前記集光レンズの中心軸との間の距 離を d 1、 第二の半導体レーザ素子の出射光軸と前記集光レンズの中心軸との間 の距離を d 2とし、 前記第一及び第二の半導体レーザ素子の出射光軸間距離を L としたとき、 次の関係式
0≤L≤d l + d 2≤ 1 6 0 // m
を満足するように前記第一及び第二の半導体レーザ素子が前記放熱用プロックに 搭載されていることを特徴とする半導体レーザ装置を提供する。
前記第一及び第二の半導体レーザ素子の出射光軸間距離 Lとして、 1 6 0 μ m 以下の値が望ましいとする根拠は、 次の理由による。
集光レンズの中心軸と半導体レーザ素子の出射光軸が一致しているのが理想で ある。 即ち、 集光レンズの中心軸上に半導体レーザ素子の発光点がある場合であ る。 集光レンズの中心軸と半導体レーザ素子の出射光軸がずれると、 前述したよ うに、 2次関数的に球面収差が増加する。 その結果、 集光スポット径が大きくな つて情報が読めなくなる。 例えば、 光ディスクシステムでは、 球面収差の許容で きる限界として、 マレシャル限界 （0 . 0 7え） とされている。 通常の光ピック ァップに用いられる集光レンズでは、 集光レンズの中心軸と半導体レーザ素子の 出射光軸が 8 0 μ πι程度ずれるとマレシャル限界を超えてしまう。 異なる 2つの 半導体レーザ素子それぞれの出射光軸と集光レンズの中心軸との距離をそれぞれ d l、 d 2とすると、 d l、 d 2の両方ともが 8 0 μ ιηを越えてはいけない。 こ のような条件は、 これら 2つの半導体レ一ザ素子の出射光軸間の距離しが 1 6 0 μ mであれば、 集光レンズの中心軸が 2つの半導体レーザ素子の発光点を結ぶ線 分上を通れば達成され、 Lが 1 6 0 μ m未満であれば、 集光レンズの中心軸が前 記線分外を通っても達成される。 一方、 Lが 1 6 0 // mを超えた場合には、 集光 レンズの中心軸をどのように配置しても d 1、 d 2の少なくとも一方が 8 0 /z m を越えてしまう。 このことより、 Lとして 1 6 Ο μ πιの値がその許容限界となる。 第一の半導体レーザ素子は、 たとえば、 赤外線レーザ素子であり、 第二の半導 体レーザ素子は、 たとえば、 赤色レーザ素子である。 青色等、 他の色の半導体レ 一ザ素子も勿論使用可能である。
上記構成の半導体レーザ装置は、 半導体レーザ素子が同一の放熱用プロックに 搭載され、 しかも、 集光レンズと第一および第二の半導体レーザ素子との間には 0≤L≤d 1 + d 2≤1 6 0 /i mなる関係があるため、 d l、 d 2をそれぞれ 8
0 // m以下にでき、 したがって、 この半導体レーザ装置を使用すれば、 集光レン ズを移動することや部品点数を増加させることなく異なる光ディスクに対し情報 を読み書きすることが可能な光ピックァップを製作することが可能となる。
より詳しくは、 上記構成の半導体レーザ装置を組み込んで構成された光ピック ァップ装置は平行でかつ間隔が 1 6 0 μ m以下の光路で 6 5 0 n mの光と 7 8 0 n mの光とを発生させることが可能となる。 したがって、 現在流通している C D 一 Rメディアを含めた総ての D V Dメディア， C Dメディァ関連のディスク上の 情報を読み出すことが可能である。
一実施の形態においては、 前記第一及び第二の半導体レーザ素子のうちの一方 の半導体レーザ素子は、 これら第一及び第二の半導体レーザ素子の出射端面が異 なる平面上にあるように、 他方の半導体レーザ素子に対して出射光軸方向後側に ずらされるとともに、 前記一方の半導体レーザ素子は、 その出射光軸が前記他方 の半導体レーザ素子に重ならない範囲で、 出射光軸に垂直な方向に前記他方の半 導体レーザ一素子側にずらされている。
この構成では、 発光点が素子の中央にあり、 前記第一及び第二の半導体レーザ 素子として、 通常の半導体レーザ素子の幅寸法 （2 0 0〜 3 0 0 m) を有する 素子を用いても、 出射光軸間の距離 Lを 1 6 0 // m以下にすることが可能となる。 この実施の形態において、 前記一方の半導体レーザ素子、 つまり、 出射光軸方 向後側の半導体レーザ素子の出射光が、 その素子の前方に位置する放熱用プロッ ク部分によって反射されるという事態を回避するため、 前記一方の半導体レーザ 素子の出射光の進行方向前方に位置する放熱用プロックの一部を切り欠いてもよ い。 あるいは、 この半導体レーザ素子をサブマウントを介して放熱用ブロックに 前記第一及び第二の半導体レーザ素子並びに前記放熱用プロックは同一のパッ ケージ内に収納してもよい。
また、 前記第一及び第二の半導体レーザ素子として、 発光点位置を異にする素 子を使用することができる。 この場合、 第一及び第二の半導体レーザ素子の作製 方法を限定されることなく、 また、 発光波長を任意のものとすることが可能とな る。
前記第一及び第二の半導体レーザ素子は、 放熱用プロックに直接搭載してもよ いし、 それらの少なくとも一方をサブマウントを介して放熱用ブロックに載置し てもよい。
サブマウントを使用した場合、 2つの半導体レーザ素子の発光点の高さ位置が 互いに異なっていても、 サブマウントの高さを調節することにより、 2つの半導 体レーザ素子の発光点の高さ位置を一致させることができる。 また、 半導体レー ザ素子の検査を半導体レーザ装置に組み立てる前に実施することができる。 また、 半導体レーザ素子を放熱用ブロックに固定するのに使用される蠟材が発光点まで 盛り上がってレーザ光の進路を部分的にふさレ、だり、 素子を這！/、上がって短絡を 起したりする問題を防止することができる。
一実施の形態においては、 前記第一の半導体レーザ素子の中心軸と前記第二の 半導体レーザ素子の中心軸との間にそれぞれの発光点がある。
この場合、 これらの半導体レーザ素子の幅寸法に関係なく、 出射光軸間距離 L を 1 6 0 / m以下にできる。 したがって、 通常の幅寸法 （2 0 0〜3 0 0 / m) を有する半導体レーザ素子を前記第一及び第二の半導体レーザ素子として用いて も、 半導体レーザ素子の出射光軸間距離 Lを 1 6 0 ju m以下とすることが可能と なる。
さらに、 本発明の半導体レーザ素子は、 前記第一および第二の半導体レーザ素 子とは異なる出射波長を有し、 出射光軸が前記第一および第二の半導体レーザ素 子のそれぞれの出射光軸と略平行となるように前記放熱用ブロックに搭載された 第三の半導体レーザ素子をさらに備えることができる。 この場合、 前記第三の半 導体レーザ素子の出射光軸と前記集光レンズの中心軸との間の距離を d 3とし、 前記第一及び第三の半導体レーザ素子の出射光軸間距離並びに前記第二及び第三 の半導体レーザ素子の出射光軸間距離をそれぞれ L 1 , L 2としたとき、 さらに 次の関係式
0≤L l≤d l + d 3≤ 1 6 0 /z m
0≤L 2≤d 2 + d 3≤ l 6 0 /x m
が成り立つように、 3つの半導体レーザ素子は放熱用プロックに搭載される。 3つの半導体レーザ素子をすベて共通の 1つの放熱用プロックに搭載するため、 各 2つの半導体レーザ素子間の相対位置を精度よく決めることができる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の第 1の実施形態に係る半導体レーザ装置の内部構造を表す斜視 図である。
図 2は本発明の半導体レーザ装置を用いた、 異なる光ディスクを読み書きする ことが可能な光ピックァップの模式図である。
図 3 Aは本発明の第 2の実施形態に係る半導体レーザ装置の内部構造のうち半 導体レーザ素子とそれを搭載する放熱用ブロック部分を拡大して表した斜視図で ある。
図 3 Bは第 2の実施形態で使用される発光点が素子の中心にない半導体レーザ 素子の端面を拡大して示した図である。
図 4 Aは本発明の第 3の実施形態に係る半導体レーザ装置の内部構造のうち半 導体レーザ素子とそれらを搭載する放熱用ブロック部分を拡大して表した正面図 であり、 赤色半導体レーザ素子のみをサブマウントに搭載した様子を示した図で ある。
図 4 Bは赤外半導体レーザ素子、 赤色半導体レーザ素子ともサブマウントに搭 載した、 図 4 Aの実施形態の変形例を示した図である。
図 5 Aは通常の放熱用プロックを使用した本発明の第 4の実施形態に係る半導 体レーザ装置の内部構造を表す斜視図である。
図 5 Bは放熱用プロックに赤色半導体レーザ出射光の進行を妨げないように切 り欠きを設けた、 第 4の実施形態の変形例を示す斜視図である。
図 6は従来例の半導体レーザ装置の内部構造を表す斜視図である。
図 7は従来例の半導体レーザ装置を用いた、 異なる光ディスクを読み書きする ことが可能な光ピックァップの模式図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を添付の図 1〜図 5 Bに基づき詳細に説明する。 尚、 これらの図面において、 図 6、 7に示した部分と同一または同様の部分には図 6、 7で使用したのと同じ符号を付している。
[実施の形態 1 ]
図 1は、 本発明の実施の形態 1に関わる半導体レーザ装置 100の内部構造を 示したものである。 赤外半導体レーザ素子 3 1と赤色半導体レーザ素子 32とを 共に台座 1と一体化された放熱用ブロック 2に搭載している。
半導体レーザ素子の発光点が半導体レーザ素子の幅方向に平行に配置されて!、 る場合について以下に説明する。
図 1では、 放熱用プロック 2の半導体レーザ素子搭載面から 2つの半導体レー ザ素子 31、 32の発光点 31 1, 321までの距離が同じで、 従って、 2つの 半導体レーザ素子の発光点が半導体レーザ素子の幅方向に平行に配置されている。 赤外半導体レーザ素子 31の幅寸法を Wl、 赤色半導体レーザ素子 32の幅寸法 を W 2とすると、 通常の半導体レーザ素子では発光点は素子の中心位置にあるの で、 赤外半導体レーザ素子 31の発光点 31 1と赤色発光体レーザ素子 32の発 光点 321の距離、 従って、 出射光軸 A、 B間の距離 Lは、 素子の幅寸法 Wl、 W2を用いて式 （2) で表される。
L≥ (Wl +W2) /2 · · · · (2)
ここで Lが （W1+W2) /2と等しくなるのは 2つのレーザ素子間に間隙がな い場合であり、 一方、 Lが （W1 +W2) ノ 2よりも大きくなるのは 2つのレー ザ素子間に間隙がある場合である。 そこで、 Lは次の （3) 式のようにも表すこ とができる。
L= (W 1 +W 2 ) /2+G (G≥ 0) · . . · (3)
ここで、 Gは 2つの半導体レーザ素子間の隙間寸法である。
ところで、 発光点の位置は、 半導体レーザ素子側面でのキャリアの非発光再結 合による素子特性の劣化を避けるため、 素子側面から 5 μ m以上離すことが望ま しく、 また、 2つの半導体レーザ素子 3 1、 3 2同士は 1 0 /i m程度離して設け (G= 1 0 μ τη) 、 互いに機械的に破壊したり、 電気的に導通することを避ける ようにすることが望ましい。 通常の半導体レーザ素子では素子の幅寸法 W1、 W 2は 200〜3 00 / mであるが、 Lを 1 6 0 μ m以下 （L≤ 1 6 0 /z m) とす るために本実施の形態では、 より幅寸法の狭い素子を用いた。
式 （2) 、 (3) と上述した機械的破壊を避けるための間隔 1 0 / mとを考慮 し、 同じ幅寸法 Wの素子を用いる場合、 （2W/2) + 1 0 ^ 1 60より、 素子 の幅寸法 W= l 5 0 /z mの素子を用いれば良い。 本実施の形態では、 赤外半導体 レーザ素子 3 1、 赤色半導体レーザ素子 3 2共、 幅寸法 W= 1 5 0 μ mの素子を 用い、 L= 1 6 0 / mを達成した。 尚、 言うまでもなく、 各半導体レーザ素子の 幅寸法 Wをさらに小さくすれば、 それに応じて Lをさらに小さくできる。
赤外半導体レーザ素子 3 1と赤色半導体レーザ素子 3 2の後方端面からの光出 力はともに 1つのモニター用 PD 6によりモニタ一した。 モニター用 PD 6はシ リコン （S i ) 製であり、 いずれの波長の光に対しても感度を有する。 さらに、 受光部の大きさは約 900 /zmX 1 200 / mであり、 半導体レーザ素子 3 1 と 3 2の発光点間隔 1 60 / mに比べ十分大きいので、 いずれの半導体レーザ素 子の出力もモニタ一することが可能である。 また、 前記 2つの半導体レーザ素子 は、 同時には使用されないため、 信号が混ざることはない。
また、 従来の半導体レーザ装置と同様、 2つの半導体レーザ素子 3 1、 3 2と モニター用 PD 6はそれぞれリードピン 5 1、 5 2、 53に金ワイヤで電気的に 接続され、 外部の電気回路と接続できるようになつている。 また、 前記 2つの半 導体レーザ素子 3 1、 3 2とそれらを搭載した放熱用ブロック 2、 モニター用 P D 6を覆うレーザ光出射用窓を有するキャップ （図 1には図示せず。 図 2に参照 番号 1 1 0で示す。 ） を台座 1に溶接して 1つのパッケージに収納した。 また、 図示していないが信号受信用 PD及び信号処理用 I Cもパッケージ内に収容して も良い。 信号受信用 P Dは赤外または赤色レーザ光のいずれか一方のみを受信す るものでも良く、 両方を受信するものでも良い。
次に、 放熱用ブロック 2の半導体レーザ素子搭載面から 2つの半導体レーザ素 子 3 1、 3 2の発光点までの距離が異なる場合について説明する。 2つの半導体 レーザ素子の発光点を結ぶ線分と半導体レーザ素子の幅方向とのなす角を Θとす ると、
L= { (Wl +W2) /2 +G} /c o s 6 (G≥0) . . . (4) となる。 ただし、 Gは 2つの半導体レーザ素子間の隙間寸法、 Θは鋭角である。 例えば、 放熱用ブロック 2の半導体レーザ搭載面から赤色半導体レーザ素子 3
2の発光点 321までの距離が 5 μ m、 赤外半導体レーザ素子 3 1の発光点 31 1までの距離が 50 μπιであり、 Wl =W2 = 1 50 μ mの場合、 2つの半導体 レ一ザ素子を 10 /zm離して載置した （G= 10/ m) とすると、 θ = 1 5. 7° となる。 このとき、 （4) 式より Lは 1 66 //mとなり、 2つの半導体レ 一ザ素子の発光点が半導体レーザ素子の幅方向に平行に配置されている場合 （1 60 μπι) に比べて 6 /im大きくなつてしまう。 また、 L≤ 1 60 μιηという条 件も満たすことができない。 そのため、 幅寸法が 140 μηιと、 更に狭い 2つの 半導体レーザ素子を、 10 m離して載置することにより、 L=1 57/^mを達 成した。 このとき、 0 = 16. 7° である。
以上の説明は、 2つの半導体レーザ素子の前方出射端面が同一平面上に有る場 合について説明したが、 光軸方向にずれている場合には第一の半導体レーザ素子 の出射光軸と第二の半導体レーザ素子の端面を含む平面が交わる点を第一の半導 体レーザ素子の発光点と考えれば良レ、。
また、 以上の説明は 2つの半導体レーザ素子の幅方向が互いに平行である場合 について説明したが、 少なくとも一方の半導体レーザ素子の幅方向が出射光軸の 回りに回転して配置された場合は、 Lをより小さく配置できる。
異なる光ディスクに対し情報の読み書きが可能な光ピックアツプを本発明の半 導体レーザ装置 100を用いて構成した場合を図 2に示す。 図 2では半導体レー ザ素子間の間隔は誇張して描かれている。 図 2において、 集光レンズ 71の中心 軸 Oと赤外レーザ素子 31の出射光軸 A、 赤色レーザ素子 32の出射光軸 Bとは それぞれが平行になるように調整してある。 2つの光軸 Aと Bの距離は Lであり、 該 2つの光軸 A、 Bの間であって、 かつ、 2つのレーザ素子の発光点を結ぶ線分 上に集光レンズ 71の中心軸 Oがくるように調整しておく。 そうすると、 光軸 A と中心軸 Oとの距離 d 1、 光軸 Bと中心軸 Oとの距離 d 2はともに 80 m以下 となり、 d 1 + d 2 = L≤ 1 6 0 // mとなることは図より明らかである。 このた め、 図 7のような従来の光ピックァップに必須であつたプリズム 7 6を使用せず に、 集光レンズ 7 1を移動することなく、 異なる光ディスクに対し情報を読み書 きすることが可能な光ピックアップを実現できる。 なお、 距離 d lおよび d 2が それぞれ 8 0 μ ηαを超えない限りは、 集光レンズ 7 1の中心軸 Οが 2つのレーザ 素子の発光点を結ぶ線分外にきてもよい。 この場合、 d l + d 2は Lよりも大き くなる （d l + d 2〉L ) ため、 Lの値は、 2つのレーザ素子の発光点を結ぶ線 分上に集光レンズ 7 1の中心軸 Oがくる場合に比べて、 小さくする必要があ る。 ）
簡単のため図 2には図示していないが、 半導体レーザ装置 1 0 0には、 3ビー ム発生、 信号光進行方向変換用ホログラムを設けても良い。 また、 N Aを調整す るために集光レンズ 7 1の半導体レーザ装置 1 0 0側に赤色レーザ光のビーム径 拡大用光学素子、 ないしは逆に赤外レーザ光のビーム径制限用開口を設けても良 いということは言うまでもなレ、。
[実施の形態 2 ]
図 3 Aは、 本発明の実施の形態 2に関わる半導体レーザ装置のうち半導体レー ザ素子とそれを搭載した放熱用プロックの部分とを取り出して示した斜視図であ る。
本実施の形態では、 半導体レーザ素子 3 1， 3 2として、 素子の幅が通常の半 導体レーザ素子と同等の 3 0 0 // mであるが、 発光点が素子の中心位置にないも のを用いている。 図 3 Bに本実施の形態で使用する発光点が中心位置にない半導 体レーザ素子 3 2の前方出射端面部を拡大して示した。 半導体レーザ素子は該出 射端面構造が紙面に垂直方向に延伸された構造を有する。 端面の層構造の概略は 以下のようである。 下部電極 3 2 b、 半導体基盤 3 2 2、 下部クラッド層 3 2 3、 活性層 3 2 4、 第 1上部クラッド層 3 2 5、 電流狭窄層 3 2 6、 第 2上部クラッ ド層 3 2 5と上部電極 3 2 a。 上部電極 3 2 aと下部電極 3 2 bの間に順電圧を 印加すると電流狭窄層 3 2 6の開口部 3 2 9を通って電流が流れる。 開口部 3 2 9近傍は電流密度が高く、 したがってキヤリァ密度が高くなるのでレーザ発振が 生じる。 その結果、 発光点 3 2 1は活性層 3 2 4の電流狭窄層の開口部 3 2 9直 下の部分になる。 実際には発光点 3 2 1の寸法は数 /z m程度あるが、 光ピックァ ップ作成に関していえば点とみなして差し支えない。 即ち、 発光点 3 2 1の位置 は開口部 3 2 9の位置により決めることができる。 尚、 図 3 Aから容易に理解で きるように、 もう一方の半導体レーザ素子 3 1は、 半導体レーザ素子 3 2と略左 右対称の端面構造を有する。
図 3 Aに示すように、 それぞれ半導体レーザ素子の発光点 3 1 1， 3 2 1がそ れぞれの素子 3 1， 3 2の中心軸 X 1と X 2との間にくるように放熱用プロック 2上に載置した。 発光点から半導体レーザ素子側面までの距離は、 上述のように 5 μ m以上必要であり、 2つの半導体レーザ素子の間隔も 1 0 // m以上必要であ る。 このことから、 それぞれの半導体レーザの発光点 3 1 1と 3 2 1との間隔、 即ち、 出射光軸 A、 B間距離 Lは 5 X 2 + 1 0 = 2 0 / m以上とする必要があ る。 しかし、 目標とする L≤ 1 6 0 z mに比べると十分狭くすることが可能であ り、 第 1の実施の形態に比べ、 光軸間距離 Lを略 1 4 0 / m程度小さくすること が可能である。
[実施の形態 3 ]
図 4 Aは、 本発明の実施の形態 3に関わる半導体レーザ装置のうち、 半導体レ 一ザ素子とそれを搭載した放熱用プロックの部分とを取り出して示した正面図で ある。
赤色レーザ素子 3 2の発光点 3 2 1は、 素子の下部電極 3 2 b面から約 5 μ m の位置にある。 一方、 赤外レーザ素子 3 1の発光点 3 1 1は、 素子の下部電極 3 1 b面から約 5 0 // mの位置にある。 図 4 Aのように、 赤色レ一ザ素子 3 2をサ ブマウント 9に搭載してから、 放熱用ブロック 2に搭載した。 放熱用ブロック 2 の一部を切り欠き、 該切り欠いた部分 2 0に、 サブマウント 9に搭載した半導体 レーザ素子 3 2を設置した。 このことにより、 2つの半導体レーザ素子 3 1， 3 2の発光点 3 1 1 , 3 2 1の高さ位置を一致させた。 サブマウント 9には、 放熱 特性の良い窒化アルミニウムを用いた。
サブマウント 9の材質として、 窒化アルミニウムの外に、 シリコンカーバイド ( S i C) やダイヤモンド、 ベリリア （B e O) などのセラミック、 シリコン等 を用いることもできる。 特に、 シリコン等の半導体を用いれば、 モニタ一用の P Dをサブマウント 9に形成することができるので、 装置の小型化、 作製時間の短 縮等が可能となる。
放熱用ブロック 2の段差部 2 aとサブマウント 9との互いに対向する側面間の 隙間を 1 0 μ mとし、 さらに、 前記段差部 2 aの対向側面と半導体レーザ素子 3 1の側面ならびにサブマゥント 9の対向側面と半導体レ一ザ素子 3 2の側面を 夫々一致するようにこれらの素子を搭載すれば、 2つの半導体レーザ素子 3 1 , 3 2の発光点の間隔、 したがって 2つのレーザ光の光軸間距離 Lは、 実施の形態 1の場合と同じように、 幅寸法が 1 5 0 // mの素子を用いれば、 L = 1 6 0 / m とすることが可能である。 さらに、 半導体レーザ素子 3 1， 3 2として、 実施の 形態 2の場合と同じように、 発光点の位置が素子の中心位置に無い素子を用いれ ば、 L≥ 2 0 μ m以上の任意の値に設定することができる。
さらに、 図 4 Bのように、 赤外レーザ素子 3 1、 赤色レーザ素子 3 2ともそれ ぞれサブマゥント 9 1， 9 2に搭載しても良い。
[実施の形態 4 ]
図 5 Aは、 本発明の実施の形態 4に関わる半導体レーザ装置の内部構造を示し た図である。
本実施の形態 4の半導体レーザ装置は、 放熱用プロック 2に搭載される赤外半 導体レーザ素子 3 1に対して、 赤色半導体レーザ素子 3 2を光軸方向後方 （台座 1側） にずらすとともに、 赤色半導体レーザ素子 3 2の出射光軸 Bが赤外半導体 レーザ素子 3 1に重ならない範囲で、 光軸と垂直方向レーザ素子 3 1側に赤色半 導体レーザ素子 3 2をずらして配置したものである。 図示したものとは逆に、 赤 外半導体レーザ素子 3 1の方を、 赤色半導体レーザ素子 3 2の後方に、 かっこれ と素子幅方向に重なるようにずらしてもよい。 本実施の形態における半導体レー ザ素子 3 1 , 3 2には、 幅寸法が 2 0 0 / m、 発光点位置も素子の中心位置にあ る通常の半導体レーザを用いている。
赤外半導体レーザ素子 3 1の光軸 Aと赤色半導体レーザ素子 3 2の光軸 Bとの 距離 Lは、 赤外半導体レ一ザ素子 3 1の幅の 1 / 2、 即ち 1 0 0 /i m程度とする ことができる。
本実施の形態 4においても、 実施の形態 3あるいはその変形例の場合と同様、 2つの半導体レーザ素子のいずれか、 または双方をサブマウントに搭載してもよ レ、。 また、 2つの半導体レーザ素子のうち、 少なくともレーザ出射方向前方に位 置する半導体レーザ素子 （図 5 Aにおいては赤外半導体レーザ素子 3 1 ) に、 図 3 Aに示したような発光点が素子の中心位置にない半導体レーザ素子を用い、 レ 一ザ出射方向後方に位置する半導体レーザ素子 （図 5 Aにおレ、ては赤色半導体レ 一ザ素子 3 2 ) の出射光軸が前方の半導体レーザ素子の側面の直ぐ外側を走るよ うすれば、 2つの半導体レーザの出射光軸間距離をより小さくできる。 発光点位 置を側面から 5 μ mの素子を用いることにより、 L 5 i mとすることが可能で ある。
通常の半導体レーザ素子からの出射光は楕円状に広がっている。 特に活性層 (図 3 Bの 3 2 4参照） に垂直な方向には大きく広がることが知られている。 こ のため、 発光点が放熱用プロック 2の端部以外にくるよう半導体レーザ素子を搭 載した場合、 出射光の一部が放熱用ブロック 2で反射され、 光の進行方向が変え られて集光レンズに入射する光量が半導体レーザの出力に比べて極端に減少する 恐れがある。 このような出射光の損失を防ぐために、 図 5 Bの構成では赤色半導 体レーザ素子 3 2の出射光が放熱用ブロック 2により進行が妨げられないように 該放熱用プロック 2に、 赤色半導体レーザ素子 3 2の直前から光軸方向前方に切 り欠き部 1 0を設けている。
以上、 実施の形態 2乃至 4においては、 放熱用ブロックの半導体レーザ素子搭 載面から 2つの半導体レーザ素子の発光点までの距離が同じ場合につ！/、てのみ説 明を行なったが、 その距離が異なっていてもよいことは実施の形態 1に関連して 説明した通りである。
特に実施の形態 3の場合、 サブマゥントを使用することにより、 放熱用プロッ クの半導体レーザ素子搭載面から半導体レーザ素子の発光点までの距離を同じに することにより Lをできるだけ小さくできるだけでなく、 半導体レーザ素子の検 査を半導体レーザ装置に組み立てる前に実施することができる、 という利点があ る。 また、 半導体レーザ素子を放熱用ブロックに蠟材で固定する場合、 放熱用ブ ロックの材質の関係上、 軟らかい蠟材を多量に使用しなければならないため、 蠟 材が半導体レーザ素子と放熱用プロックとの間にはみ出すことになる。 このとき、 放熱用プロックから発光点までの高さが小さいと、 蠟材が発光点まで盛り上がつ てレーザ光の進路を部分的に塞いだり、 素子を這い上がって短絡を起したりする 問題が生じ得る。 このような問題も、 実施の形態 3のようにサブマウントを介し て半導体レーザ素子を放熱用プロックに搭載することにより解決される。 なお、 半導体レーザ素子のサブマウントへの固定も蠟材によって行なわれるが、 この蠟 材には、 サブマウントの材質上、 線膨脹係数が半導体レーザ素子に近いもの、 つ まり、 比較的硬いものが使用できるため、 蠟材の使用量は少なく、 薄くて済む。 したがって、 この場合には、 蠟材のはみ出し等の問題とは無縁である。
また、 実施の形態 4において、 後方 （台座側） に位置する半導体レーザ素子を サブマウントを介して搭載すれば、 この半導体レーザ素子の発光点を放熱用プロ ックの半導体レーザ素子搭載面から十分に離すことができるので、 レ一ザ光の進 行が放熱用ブロックにより妨げられないようにすることができる。 したがって、 この場合には、 図 5 Bに示したような切り欠きを放熱用プロックに設ける必要は ない。
以上の説明は全て赤色半導体レーザ素子と赤外半導体レーザ素子を用いた場合 について説明したが、 その他の半導体レーザ素子、 例えば、 G a N系の半導体レ 一ザ素子を用いてもよい。 G a N系半導体レーザ素子では紫外、 青色、 及び緑色 の波長のレーザ光が得られる。 光ディスク用として青色半導体レ一ザ素子が必要 な場合、 青色半導体レーザ素子と赤色半導体レーザ素子、 または赤外半導体レー ザ素子と青色半導体レーザ素子といつた組み合わせで本発明の半導体レーザ装置 を構成してもよいことは言うまでもない。
さらに、 3つの半導体レーザ素子を用いた半導体レーザ装置も同様に作製する ことができる。 即ち、 第 3の半導体レーザ素子と集光レンズの中心軸との距離を d 3とすれば、 d l + d 3、 d 2 + d 3、 及び d 1 + d 2の値がすべて 1 6 0 m以下であればよい。 また、 第一及び第三の半導体レーザ素子の出射光軸間距離 · 並びに第二及び第三の半導体レーザ素子の出射光軸間距離をそれぞれ L 1， L 2 としたとき、 L l， L 2はそれぞれ d 1 + d 3， d 2 + d 3以下でなければなら ないことはもちろんである。 3つの半導体レーザ素子を用いた構成としては、 例 えば、 本出願人が既に開示している特開平 1 0— 3 3 5 7 4 6号公報の図 5のよ うな構成とすればよレ、。 但し、 特開平 1 0— 3 3 5 7 4 6号公報の図 5に示され た半導体レーザ装置では、 3つの半導体レーザ素子はそれぞれ別個の放熱台に搭 載された上で所定位置に配置されるが、 本発明によれば 3つの半導体レーザ素子 は 1つの共通の放熱用ブロックに搭載される。 この場合、 本発明の構成は、 前者 の構成に比べて、 2つの半導体レーザ素子間の相対位置精度が向上するという利 点、がある。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 出射波長の異なる 2つの半導体レーザ素子からの出射光のいずれかを選択し、 該出射光を異なる光ディスク （81, 82) 上に集光レンズ （71) を含む光学 系を介して集光して、 情報を読み書きする光ピックアップに用いられる半導体レ 一ザ装置であって、
該半導体レーザ装置 （100) は、
放熱用ブロック （2) と、
異なる出射波長を有し、 それぞれの出射光軸 （A， B) が互いに略平行となる ように前記放熱用プロック （2) に搭載された第一の半導体レーザ素子 （31) 及び第二の半導体レーザ素子 （32) とを備え、
前記第一の半導体レーザ素子 （31) の出射光軸 （A) と前記集光レンズ （7 1) の中心軸 （O) との間の距離を d l、 第二の半導体レーザ素子 （32) の出 射光軸 （B) と前記集光レンズの中心軸との間の距離を d 2とし、 前記第一及び 第二の半導体レーザ素子の出射光軸間距離を Lとしたとき、 次の関係式
0≤L≤d l + d 2≤160/zm
を満足するように前記第一及び第二の半導体レーザ素子 （3 1, 32) が前記放 熱用ブロック （2) に搭載されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記第一及び第二の半導体レーザ素子のうちの一方の半導体レーザ素子 （3
2または 31) は、 これら第一及び第二の半導体レーザ素子の出射端面が異なる 平面上にあるように、 他方の半導体レーザ素子 （31または 32) に対して出射 光軸方向後側にずらされるとともに、 前記一方の半導体レーザ素子は、 その出射 光軸 （Bまたは A) が前記他方の半導体レーザ素子に重ならない範囲で、 出射光 軸に垂直な方向に前記他方の半導体レーザー素子側にずらされていることを特徴 とする請求項 1に記載の半導体レーザ装置。
3. 前記一方の半導体レーザ素子の出射光の進行方向前方に位置する放熱用プロ ックの一部を切り欠いていることを特徴とする請求項 2に記載の半導体レーザ装
4. 前記第一及び第二の半導体レーザ素子並びに前記放熱用プロックを同一のパ ッケージ内に収納したことを特徴とする請求項 1または 2に記載の半導体レーザ
5. 前記第一及び第二の半導体レーザ素子は発光点 （31 1, 321) 位置を異 にする素子であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の半導体レーザ装置。
6. 前記第一及び第二の半導体レーザ素子の少なくとも一方をサブマゥント （ 9， 91, 92) に載置したことを特徴とする請求項 1または 2に記載の半導体レー ザ装置。
7. 前記第一の半導体レーザ素子の中心軸 （XI) と前記第二の半導体レーザ素 子の中心軸 （X2) との間にそれぞれの発光点 （31 1, 321) があることを 特徴とする請求項 1または 2に記載の半導体レーザ装置。
8. さらに、 前記第一および第二の半導体レーザ素子 （31， 32) とは異なる 出射波長を有し、 出射光軸が前記第一および第二の半導体レーザ素子のそれぞれ の出射光軸 （A， B) と略平行となるように前記放熱用ブロック （2) に搭載さ れた第三の半導体レーザ素子をさらに備え、
前記第三の半導体レーザ素子の出射光軸と前記集光レンズ （71) の中心軸 (O) との間の距離を d 3とし、 前記第一及び第三の半導体レーザ素子の出射光 軸間距離並びに前記第二及び第三の半導体レーザ素子の出射光軸間距離をそれぞ れ L l， L2としたとき、 さらに次の関係式
0≤L l≤d l +d 3≤ 160 im
0≤L2≤d 2 + d 3≤ 160 μ m
が成り立つように、 前記 3つの半導体レーザ素子が前記放熱用プロックに搭載さ れていることを特徴とする請求項 1に記載の半導体レーザ装置。
PCT/JP1999/003765 1998-07-14 1999-07-13 Dispositif laser a semi-conducteur WO2000004614A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020007002638A KR100333027B1 (ko) 1998-07-14 1999-07-13 반도체 레이저 장치
DE69920653T DE69920653T2 (de) 1998-07-14 1999-07-13 Halbleiterlaservorrichtung
US09/508,630 US6456635B1 (en) 1998-07-14 1999-07-13 Semiconductor laser device
EP99929803A EP1033793B1 (en) 1998-07-14 1999-07-13 Semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10/198457 1998-07-14
JP19845798 1998-07-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000004614A1 true WO2000004614A1 (fr) 2000-01-27

Family

ID=16391432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1999/003765 WO2000004614A1 (fr) 1998-07-14 1999-07-13 Dispositif laser a semi-conducteur

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6456635B1 (ja)
EP (1) EP1033793B1 (ja)
KR (1) KR100333027B1 (ja)
CN (1) CN1118911C (ja)
DE (1) DE69920653T2 (ja)
WO (1) WO2000004614A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1047051A2 (en) * 1999-04-19 2000-10-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting module and compatible optical pickup device adopting the same
US6807207B2 (en) 1999-02-04 2004-10-19 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
US7113528B2 (en) 2002-07-18 2006-09-26 Nec Electronics Corporation Semiconductor laser device

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3849967B2 (ja) * 2000-05-19 2006-11-22 シャープ株式会社 光ピックアップ
JP3844290B2 (ja) * 2001-01-24 2006-11-08 シャープ株式会社 ホログラムレーザおよび光ピックアップ
JP2003324238A (ja) * 2002-05-02 2003-11-14 Sumitomo Electric Ind Ltd レーザモジュールおよび光ネットワーク
KR20050008767A (ko) * 2002-06-03 2005-01-21 소니 가부시끼 가이샤 2파장 광소자
JP2004152845A (ja) * 2002-10-29 2004-05-27 Sharp Corp 半導体レーザ装置
KR20040076650A (ko) * 2003-02-26 2004-09-03 삼성전자주식회사 광픽업 장치
JP4639578B2 (ja) * 2003-06-27 2011-02-23 日本電気株式会社 半導体レーザモジュール及びその製造方法
US7086390B2 (en) * 2004-11-05 2006-08-08 Briggs & Stratton Corporation Integrated fuel tank and vapor containment system
KR100576881B1 (ko) * 2005-01-03 2006-05-10 삼성전기주식회사 반도체 레이저 다이오드장치 및 그 제조방법
GB2432785B (en) * 2005-12-05 2011-08-10 Gerald Hipperson A lotion application compartment
JP4711838B2 (ja) * 2006-01-27 2011-06-29 株式会社東芝 多波長半導体レーザ装置
JP4283837B2 (ja) * 2006-09-26 2009-06-24 シャープ株式会社 半導体レーザ装置およびそれを用いた光ピックアップ装置
TW200947895A (en) * 2008-05-08 2009-11-16 Truelight Corp Tri-wavelength bi-directional fiber communication system
TW200947893A (en) * 2008-05-08 2009-11-16 Truelight Corp Dual-wavelength laser element for fiber communication
CN101587216B (zh) * 2008-05-20 2013-03-20 光环科技股份有限公司 用于光纤通信的双波长激光组件
CN108258577B (zh) * 2018-03-20 2019-08-23 福建中科光芯光电科技有限公司 一种用于提升激光器芯片可靠性及耦合效率的倒装封装
US11824323B1 (en) * 2018-12-06 2023-11-21 Nlight, Inc. Diode laser package for bidirectionally emitting semiconductor laser devices
CN112582874B (zh) * 2019-09-29 2021-10-01 山东华光光电子股份有限公司 一种激光光灸用复合激光器及封装方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62152474U (ja) * 1986-03-19 1987-09-28
JPS6460829A (en) * 1987-09-01 1989-03-07 Hitachi Ltd Optical head
JPH0432288A (ja) * 1990-05-29 1992-02-04 Toshiba Corp 集積型半導体レーザ装置
JPH04154182A (ja) * 1990-10-18 1992-05-27 Nec Corp 半導体レーザ装置
US5619488A (en) * 1991-09-07 1997-04-08 Fuji Xerox Co., Ltd. Information recording device
JPH09320098A (ja) * 1996-05-27 1997-12-12 Sony Corp 光ピックアップ装置および複合光学装置
JPH1069670A (ja) * 1996-05-15 1998-03-10 Samsung Electron Co Ltd 異なった厚さを有するディスクとの互換採用が可能な光ピックアップ装置
JPH10312577A (ja) * 1997-05-02 1998-11-24 Motorola Inc 光学的サブモジュールおよび製作方法
JPH11112108A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Victor Co Of Japan Ltd 半導体レーザ素子

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4517667A (en) 1982-06-10 1985-05-14 Xerox Corporation Direct read after write optical disk system
JPS62152474A (ja) 1985-12-26 1987-07-07 アロカ株式会社 マグネテイツクインプラント加温装置
JPH0664755B2 (ja) 1987-03-16 1994-08-22 日本電信電話株式会社 相変態形書き替え可能光記録媒体光ヘツド用半導体アレイレ−ザ
US4860276A (en) 1986-09-18 1989-08-22 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Micro optical head with an optically switched laser diode
JPH02159083A (ja) 1988-12-12 1990-06-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
JP2869279B2 (ja) * 1992-09-16 1999-03-10 三菱電機株式会社 半導体レーザダイオード及びその製造方法並びに半導体レーザダイオードアレイ
JP3048902B2 (ja) 1995-11-02 2000-06-05 三洋電機株式会社 光学式記録媒体の再生装置
JP3597311B2 (ja) 1996-07-18 2004-12-08 オリンパス株式会社 光ピックアップ
KR100195137B1 (ko) 1996-10-24 1999-06-15 윤종용 호환형 광픽업장치
KR20000015991A (ko) 1996-10-31 2000-03-25 다카노 야스아키 광 픽업 장치
JP3375850B2 (ja) 1997-05-28 2003-02-10 シャープ株式会社 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP3304825B2 (ja) 1997-06-13 2002-07-22 シャープ株式会社 半導体レーザ装置およびその製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62152474U (ja) * 1986-03-19 1987-09-28
JPS6460829A (en) * 1987-09-01 1989-03-07 Hitachi Ltd Optical head
JPH0432288A (ja) * 1990-05-29 1992-02-04 Toshiba Corp 集積型半導体レーザ装置
JPH04154182A (ja) * 1990-10-18 1992-05-27 Nec Corp 半導体レーザ装置
US5619488A (en) * 1991-09-07 1997-04-08 Fuji Xerox Co., Ltd. Information recording device
JPH1069670A (ja) * 1996-05-15 1998-03-10 Samsung Electron Co Ltd 異なった厚さを有するディスクとの互換採用が可能な光ピックアップ装置
JPH09320098A (ja) * 1996-05-27 1997-12-12 Sony Corp 光ピックアップ装置および複合光学装置
JPH10312577A (ja) * 1997-05-02 1998-11-24 Motorola Inc 光学的サブモジュールおよび製作方法
JPH11112108A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Victor Co Of Japan Ltd 半導体レーザ素子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1033793A4 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6807207B2 (en) 1999-02-04 2004-10-19 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
EP1047051A2 (en) * 1999-04-19 2000-10-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting module and compatible optical pickup device adopting the same
EP1047051A3 (en) * 1999-04-19 2001-01-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting module and compatible optical pickup device adopting the same
US6587481B1 (en) 1999-04-19 2003-07-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting module and compatible optical pickup device adopting the same
US7113528B2 (en) 2002-07-18 2006-09-26 Nec Electronics Corporation Semiconductor laser device

Also Published As

Publication number Publication date
CN1118911C (zh) 2003-08-20
EP1033793B1 (en) 2004-09-29
EP1033793A1 (en) 2000-09-06
KR20010023938A (ko) 2001-03-26
EP1033793A4 (en) 2001-04-18
DE69920653T2 (de) 2005-10-13
CN1273703A (zh) 2000-11-15
US6456635B1 (en) 2002-09-24
DE69920653D1 (de) 2004-11-04
KR100333027B1 (ko) 2002-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2000004614A1 (fr) Dispositif laser a semi-conducteur
US7483468B2 (en) Multiple wavelengths semiconductor laser device
JP3199650B2 (ja) 光ピックアップ
US6747939B2 (en) Semiconductor laser device and optical pickup device using the same
JP3007065B2 (ja) ディスク互換採用が可能な光ピックアップ装置
JP2001102676A (ja) 光集積ユニット、光ピックアップ及び光記録媒体駆動装置
JP2533871B2 (ja) 半導体レ−ザ装置
KR20010102380A (ko) 광 정보 처리 장치
JPH04199890A (ja) 半導体レーザ装置
JPH1166590A (ja) 光集積ユニット、光ピックアップ装置およびｄｖｄシステム
JP2007115724A (ja) 半導体レーザ装置
JP3509314B2 (ja) 光ピックアップ
JP3482747B2 (ja) 光ピックアップ
JP3379292B2 (ja) 光ピックアップ及び光ディスク装置
JP3451021B2 (ja) 半導体レーザ装置、及び半導体レーザ装置の製造方法
JP3846884B2 (ja) 半導体レーザ装置搭載用フレーム、半導体レーザ装置、光ピックアップ装置および半導体レーザ装置の製造方法
JP2004047096A (ja) 光学的記録再生装置用光学ヘッド
JP2001244574A (ja) ２波長光源装置および光ヘッド装置
JP2006269934A (ja) ２波長レーザーダイオードホログラムモジュールおよびそれを用いた光ピックアップ装置
JP2004327608A (ja) サブマウント、レーザモジュール、光学装置、半導体レーザ装置およびその製造方法
JPH11186658A (ja) 半導体レーザ装置
JP2004079168A (ja) 光学的記録再生装置用光学ヘッド
JPH10208283A (ja) 光ピックアップ
JP2000251299A (ja) 光ディスク装置
JP2008077722A (ja) 光ヘッド装置およびモノリシック型二波長光源

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 99801112.6

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN ID JP KR SG US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020007002638

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09508630

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999929803

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999929803

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020007002638

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1020007002638

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1999929803

Country of ref document: EP