CN1251369C

CN1251369C - 具有接受监视器用激光的受光元件的半导体激光装置

Info

Publication number: CN1251369C
Application number: CNB021268916A
Authority: CN
Inventors: 河本聡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: CN1399375A; US6956883B2; US20030016710A1; TW554600B; JP2003031885A

Abstract

一种半导体激光装置，其具有半导体激光元件、受光元件、引线框架和外壳。上述半导体激光元件是射出激光的芯片状元件。上述受光元件是接受从上述半导体激光元件中射出的监视器用激光并将其变换成电信号的芯片状元件。在上述引线框架上安装上述半导体激光元件和上述受光元件。上述外壳，其结构是对上述半导体激光元件和上述受光元件进行包围，在其内面的至少一部分上具有光反射面。

Description

具有接受监视器用激光的受光元件的半导体激光装置

技术领域

本发明涉及一种半导体激光装置，其中具有接受监视器用激光的受光元件。

背景技术

利用图1A、图1B和图1C来说明过去的半导体激光装置的结构。图1A是表示过去的半导体激光装置的构成的俯视图，图1B是沿上述俯视图中的1B-1B线的剖面图，图1C是从激光的发光面一侧来观看上述半导体激光装置的正视图。

如图1A～图1C所示，半导体激光元件安装座(以下简称半导体激光元件)101被放置在硅片102上。在该硅片102上形成受光元件103，并且，在模压成型的引线框架104上安装硅片102。

在引线框架104周围布置管脚105。在该管脚105和硅片102、受光元件103之间，以及引线框架104和半导体激光元件101之间，形成接合线106。再有，在引线框架104上设置外壳107，以便覆盖上述半导体激光元件101，硅片102、受光元件103和接合线106。

在这种半导体激光装置中，由于其装配时经受过热力，并且激光振荡时发热，若在半导体激光元件101上施加应力，则作为半导体激光元件101所具有的特性的时间性老化将加速进行。因此半导体激光元件101的寿命将缩短。为了采取对策，半导体激光元件101不直接安装到引线框架104上，而是安装到线膨胀系数比较接近的硅片102上。

主激光L1从半导体激光元件101的一边的端面101A射出。监视器用激光L2从与这一边的端面101A相反的一侧的另一边的端面101B发光。监视器用激光L2若从另一端面101B向后方射出，则该监视器用激光L2射入到受光元件103内，由该受光元件103进行光电变换后，作为电流被检测出来。

图1B所示的半导体激光装置，在结构上，监视器用激光L2的主射出方向和受光元件103的受光面变成为平行状态。在此，所谓主射出方向是指监视器用激光L2的射出方向中射出的激光L2的光强度最强的方向。

如上所述，若把受光元件103的受光面布置成与监视器用激光L2的主射出方向相平行，则监视器用激光L2的大部分不射入到受光元件103内，而是作为无用光被周围的外壳107和引线框架104吸收，或者进行散射。但是，由于监视器用激光L2以一定的广角度进行射出，所以，受光元件103对偏离主射出方向的一部分监视器用激光L2进行拾取，将其变换成监视器用电流。所以，过去的半导体激光装置，受光元件103对监视器用激光L的受光率很低。为了把这种缺陷压缩到最小限度，通常把受光元件103布置在尽量接近半导体激光元件101的监视器用激光出射点的地方。这样，就使半导体激光元件101的布置受到很大限制。

并且，如果未射入受光元件103而是将从周围的外壳107和引线框架104上反射出来的散射光射入到半导体激光元件101内，那么就会变成杂波，使激光振荡产生混乱，容易发生故障。

发明的内容

本发明是为解决上述问题而提出的，本发明的半导体激光装置，其特征在于具有：

芯片状半导体激光元件，其射出激光；

芯片状受光元件，其接受从上述半导体激光元件射出的监视器用激光并将其变换成电信号；

引线框架，其上安装上述半导体激光元件和上述受光元件；以及

外壳，其结构是在上述半导体激光元件和上述受光元件的周围，对其形成合包围状态，在该外壳内面的至少一部分上具有光反射面。

上述受光元件具有受光面，上述外壳所具有的上述光反射面的至少一部分被布置在与上述受光面对面的位置上。

一条直线通过上述半导体激光元件的上述监视器用激光射出的出射点并与上述监视器用激光的主出射方向相平行，相对于该直线，上述受光元件的上述受光面呈平行状态。

上述外壳所具有的上述光反射面的至少一部分是凹面。

上述凹面是椭圆面。

上述凹面是抛物面。

上述外壳所具有的上述光反射面的至少一部分是白色。

上述受光元件具有受光面，上述受光面的中心被布置在这样一个位置上，该位置通过上述半导体激光元件的监视器用激光进行射出的出射点，包括一条与上述监视器用激光的主出射方向相平行的直线，而且偏离与上述引线框架表面相垂直的平面。

上述外壳所具有的上述光反射面被布置在这样一个位置上，该位置通过上述半导体激光元件的监视器用激光进行射出的出射点，包括一条与上述监视器用激光的主出射方向相平行的直线，而且相交在与上述引线框架表面相垂直的平面上。

上述受光元件的上述受光面被设定在从上述引线框架表面来看与安装上述半导体激光元件的面不同的高度上。

上述半导体激光装置射出2种以上的波长的激光。

上述2种以上的波长的激光分别是红色和红外区。

一种半导体激光装置，其特征在于具有：

平板状的引线框架；

芯片状的半导体激光元件，其被安装在上述引线框架上，用于射出主激光和监视器用激光；

芯片状受光元件，其被安装在上述引线框架上，用于接受从上述半导体激光元件中射出的上述监视器用激光，并将其变换成电信号；以及

外壳，其覆盖被安装在上述引线框架上的上述半导体激光元件和上述受光元件，它具有与上述半导体激光器和上述受光元件对面的内面以及外部一侧的外面，上述外壳的上述内面的至少一部分具有光反射面。

上述受光元件的上述受光面平行于这样一条直线，该直线通过上述半导体激光元件的上述监视器用激光进行射出的出射点，平行于上述监视器用激光的主出射方向。

上述外壳所具有的上述光反射面的至少一部分是凹面。

上述凹面是椭圆面。

上述凹面是抛物面。

上述外壳所具有的上述光反射面的至少一部分是白色的。

上述外壳所具有的上述光反射面，被布置在这样一个位置上，该位置通过上述半导体激光元件的监视器用激光进行射出的出射点，包括一条与上述监视器用激光的主出射方向相平行的直线，而且相交在与上述引线框架表面相垂直的平面上。

上述受光元件的上述受光面被设定在从上述引线框架的表面来看与安装上述半导体激光元件的面不同的高度上。

上述半导体激光元件射出2种以上波长的激光。

上述2种以上波长的激光分别是红色区和红外区。

附图的简要说明

图1A是表示过去的半导体激光装置的构成的俯视图。

图1B是沿着上述图1A所示的上述俯视图中的1B-1B线的剖面图。

图1C是从激光的发光面一侧观看过去的半导体激光装置的正视图。

图2A是表示本发明第1实施方式的半导体激光装置的构成的俯视图。

图2B是沿着上述图2A所示的上述俯视图中的2B-2B线的剖面图。

图2C是从激光的发光面一侧观看上述第1实施方式的上述半导体激光装置的正视图。

图3A是表示本发明第1实施方式的变形例的半导体激光装置的构成的俯视图。

图3B是沿着上述图3A所示的上述俯视图中的3B-3B线的剖面图。

图3C是从激光的发光面一侧观看上述第1实施方式的变形例的上述半导体激光装置的正视图。

图4A是表示本发明第2实施方式的半导体激光装置的构成的俯视图。

图4B是沿着上述图4A所示的上述俯视图中的4B-4B线的剖面图。

图4C是从激光发光面一侧观看上述第2实施方式的上述半导体激光装置的构成的俯视图。

图4D是相当于上述第2实施方式的变形例的半导体激光装置的上述4B-4B线的剖面图。

图5A是表示本发明的第3实施方式的上述半导体激光装置的构成的俯视图。

图5B是沿着上述图5A所示的上述俯视图中的5B-5B的剖面图。

图5C是从激光发光面一侧观看上述第3实施方式的上述半导体激光装置的俯视图。

图6A是表示本发明的第3实施方式的变形例的半导体激光装置的构成的正视图。

图6B是沿着上述图6A所示的上述俯视图中的6B-6B线的剖面图。

图6C是从激光发光面一侧观看上述第3实施方式的变形例的上述半导体激光装置的正视图。

图7A是表示本发明的第4实施方式的上述半导体激光装置的构成的俯视图。

图7B是沿着上述上述图7A所示的上述俯视图中的7B-7B线的剖面图。

图7C是从激光发光面一侧观看上述第4实施方式的上述半导体激光装置的俯视图。

图8A是表示本发明的第4实施方式的变形例的半导体激光装置的构成的俯视图。

图8B是沿着上述图8A所示的上述俯视图中的8B-8B线的剖面图。

图8C是从激光发光面一侧观看上述第4实施方式变形例的半导体激光装置的正视图。

图9A是表示本发明的第5实施方式的上述半导体激光装置的构成的俯视图。

图9B是沿着上述图9A所示的上述俯视图中的9B-9B线的剖面图。

图9C是从激光发光面一侧观看上述第5实施方式的上述的半导体激光装置的正视图。

图10A是表示本发明的第5实施方式的变形例的半导体激光装置的构成的俯视图。

图10B是沿着上述图10A所示的上述俯视图中的10B-10B线的剖面图。

图10C是从激光发光面一侧观看上述第5实施方式的变形例的上述半导体激光装置的正视图。

图11是本发明的上述实施方式的半导体激光装置中的上部和下部2个外壳的侧视图。

图12是表示在本发明上述实施方式的半导体激光装置中采用的外壳的光反射面形状和监视器用激光的受光率的关系的曲线图。

具体的实施方式

以下参照附图，详细说明本发明的实施方式。在说明中，全部附图中对共同的部分，标注共同的参考符号，其说明从略。

第1实施方式

首先，说明本发明第1实施方式的半导体激光装置。

图2A是表示第1实施方式的半导体激光装置的构成的俯视图。

图2B是沿上述俯视图中的2B-2B线的剖面图，图2C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图2A～图2C所示，半导体激光元件11被安装在陶瓷基片12上。形成下部外壳13的模型形成在引线框架14上。在引线框架14上安装有陶瓷基片12和受光元件15。上述引线框架14例如由平板状的金属材料构成。

在上述引线框架14的周围布置管脚16。在该管脚16与陶瓷基片12、受光元件15之间形成接合线17。并且在引线框架14和半导体激光元件11之间也形成接合线17。而且，在图2B、图2C中省略了接合线17。

再者，在引线框架14上形成了上部的外壳13，以便覆盖上述半导体激光元件11、陶瓷基片12、受光元件15和接合线17。外壳13，在对上述半导体激光器件11、陶瓷基片12、受光元件15和接合线17进行覆盖的内面上，如图2B和图2C所示具有上面13A和侧面13B。并且，上面13A构成光反射面，用于对从半导体激光元件11射出的激光进行反射。

主激光L1从上述半导体激光元件11的一边的端面11A上射出。监视器用激光L2从与这一边的端面11A相反一侧的另一边的端面11B上射出。若监视器用激光L2从上述另一边的端面11B中向后方射出，则该监视器用激光L2射入到受光元件15内，由该受光元件15对其进行光电变换，作为电流检测出来。

以下详细说明上述半导体激光装置的结构和制造方法。

首先，对引线框架材料进行冲压加工，形成所需的图形，再进行成型，形成引线框架14。在该引线框架14上利用注塑成型等方法对形成下部的外壳13的树脂进行成型，使其对安装半导体激光元件11的部分进行包围。引线框架14的母材，考虑到半导体激光元件11工作时的散热性而采用铜系材料。而且，有时也可采用42合金等铁系材料。对引线框架14，考虑到装配性，预先进行镀金或镀钯等作为适当的外面保护。

然后，在上述形成了上述下部的外壳13的引线框架14上，例如通过陶瓷基片12等来安装半导体激光元件11和受光元件15。半导体激光元件11如过去的例子所述，若安装的零件直接接触引线框架14，则随时间的增长而老化的速度将加快。因此，通常在引线框架14和半导体激光元件11之间设置这样一种陶瓷基片12，它由氮化铝等材料制成，其线膨胀系数接近半导体激光元件11，热传导率高于硅等。

在上述陶瓷基片12上预先通过汽化镀金和图形制作，在其表面上形成电极。半导体激光元件11的安装方法：例如，把金焊锡等粘接剂加热到300℃，使该金焊锡熔化后，再使其硬化，即可把半导体激光元件11熔化粘接在陶瓷基片12上。这样一来，能确保半导体激光元件11和陶瓷基片12上的电极板之间电气导通。有时也采用银环氧树脂粘接剂等来代替焊锡。但是，在此情况下存在的问题是粘接剂向上爬和产生的气体造成污染等，所以，对该实施方式不太适合。

上述半导体激光装置的里面，考虑到粘接半导体激光元件11时的加热和安装该半导体激光装置之后的散热性，引线框架14从外壳13的一部分中露出来。所谓上述外壳13的一部分，尤其是指夹持引线框架14安装半导体激光元件11的位置的里面所对应的部分。

在此，半导体激光元件11和受光元件15同样地安装在与引线框架14的表面相平行的平面上。因此，为了使受光元件15直接接受从半导体激光元件11来的监视器用激光L2，要把受光元件15安装成向半导体激光元件11一侧倾斜的状态，于是安装受光元件15的引线框架14的安装面应当形成倾斜状态。为了使上述引线框架14的安装面形成倾斜状态，必须弯曲引线框架14，相对于安装陶瓷基片12的面，形成斜面。假定在引线框架14上形成了斜面，考虑到环行生产线等，一连串的引线框架在工序上流动的情况，产品设计和设备设计都受到很大的限制。其结果，产生巨大的危害，例如产品特性降低，设备费用增加，装配速度下降等。

再者，由于引线框架14上的受光元件15的安装部变成了压入到已成型的树脂内的状态，所以，如上所述，当安装受光元件15时很难进行高温加热。其结果，装配性产生很大问题。因此，从设计上在包括该第1实施方式在内的本发明的实施方式中，把安装在引线框架14上的半导体激光元件11、陶瓷基片12和受光元件15布置成与引线框架14基本平行。

以下详细说明该第1实施方式的外壳。外壳13由下部和上部两个部分构成。下部的外壳13如上所述预先形成与引线框架14紧密结合的形式。半导体激光元件11被加热粘接在已成型的引线框架14上。因此，下部的外壳，采用耐热性工程塑料(例如聚醚酮醚(PEEK)等)和液晶聚合物(LCP)等材料。另外，也可以采用聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚苯硫(PPS)、聚酞酰胺(PPA)、多芳(基)化合物(PAR)(U聚合物)、聚酰胺亚胺(PAI)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚酰亚胺(PI)和聚四氟乙烯等(FR(PTFE))等材料。但是，若综合考虑耐热性，耐化学腐蚀性、机械强度、引线紧密固定性、成型性、产生气体、和成本等，则PEEK或LCP、PPA更适用于包括第1实施方式在内的本发明的实施方式。

并且，在耐热性方面，除了上述热可塑性树脂外，也可以采用环氧树脂等热固性树脂。但是，环氧树脂等热固性树脂存在的问题是：连续自动送进成型后产生毛刺，在高温下特性发生变化等，对本发明的实施方式不太适用。

再者，上部外壳13在安装半导体激光元件11和利用接合线17等的接线、半导体激光装置内部的装配结束后，利用粘接剂、热压接、超声波粘接、压入、嵌合等方法，作为盖子精密地安装到下部外壳上。

上述上部和下部的外壳13的形状，既可以是单纯地分成上部和下部的形式，也可以是像箱状那样把上部嵌入到下部内的形式。在嵌入的情况下，例如，也可以制成这样的形状，即在接合面的任一方设置凸部，在另一方设置凹部，当按入时，正好是凸部和凹部互相咬合。并且，也可以制成这样的形状，即在任一方设置带有返回的突起部，当压入时，被设置在另一方的凹部卡住。再者，上部的外壳也可以由2个以上的零件构成。

在该第1实施方式中，把硅系粘合剂涂敷到上部或下部的外壳13的粘合面上。然后，把上部安装到下部上，在约200℃下进行热固化，把上部的外壳粘接到下部的外壳上。

上述外壳13的材料选择那种外壳13内面的光反射率高的材料。或者对外壳13的内面进行表面处理，使其内面的光反射率提高。这里所谓的外壳13的内面，是指具有空心结构的外壳的内部的安装有半导体激光元件11一侧所面对的面。而且，通常，在我们从外侧观看半导体激光装置的外壳的情况下，能看到外壳的面是外面。

在该第1实施方式中，若把光反射面设置在与受光元件15的受光面对置的一侧，即上部的外壳13的内面(上面13A)上，则效果尤其突出，若考虑这一点，则光反射率高的白色耐热PBT树脂等适合用作上部外壳13的材料。在该PBT树脂的情况下，考虑到耐热性，光反射率和成型性，混入10％--30％的玻璃纤维。这里考虑到粘合剂的固化温度，用载荷挠度温度为210℃～220℃的PBT进行注射成型，制成上部外壳。PBT的难燃性达到UL-94VO级也没有问题。

上述外壳13的其他材料，采用在树脂(例如ABS等)上电镀金属(例如铬等)的材料，也能获得同样的效果。并且，不用树脂而使用有光泽的金属材料等，也能获得同样的效果。考虑到外壳13的制造成本等，在该第1实施方式中采用PBT。

再者，在引线框架14上形成的下部外壳13一方也可以设置光反射面。并且，光反射面也可以只形成在外壳13的内面的一部分上。也可以形成在整个内面上。例如，如果在外壳13的内面中，只把具有从半导体激光元件11扩展的监视器用激光L2入射的部分制成光反射面，那么，其他部分不需要制成光反射面。也就是说，在外壳13的内面中，如果只有监视器用激光L2的入射部分变成所需的光反射面，那么，其他部分不太需要光反射面。同样，如果仅将入射部分制成所需要的光反射面形状。那么，其他部分不必特意考虑其光学的形状。与此相反，考虑到无用的反射光重新射入到半导体激光元件内，将造成杂波，所以，有时最好是对不需要光反射的部分，尤其是半导体激光元件的对面一侧等主动地制成非反射面。这样，在外壳13的内面中，对其有光反射面功能的部分加以限制，还能节约材料费和成型费。

为了尽量减小上述外壳13内面具有光反射面作用的部分的面积，进一步实现低成本，小型化，最好把光反射面设置在尽量靠近半导体激光元件11的位置上。再有，从半导体激光元件11到光反射面的距离最好是小于从半导体激光元件11到受光元件15的距离。为实现该条件，本发明的许多实施方式，设置光反射面的位置，在通过激光出射点与激光主出射方向相平行的直线上，而且与离开受光元件15的距离相等或更近。在引线框架上许多半导体激光元件连在一起的情况下，最后进行引线切断，分离成单个的半导体激光装置。

完成的半导体激光装置的外形如图2A所示，与外部进行电气连接用的4条外引线，以及安装时定位和散热用的叶片(引线框架14)从外壳13向两侧面突出。也可以是这样的形状，即利用与传感部的安装方法使电气连接用引线(外引线)从半导体激光装置的侧面突出来。再者，也可以是这样的形状，即使散热用的叶片从半导体激光装置的后方向外壳外面突出也可以。有时也在叶片的前端部上设置螺钉固定用的孔等。

这样，半导体激光装置在2波长振荡的情况下具有4条引线。这4条引线分别是：2条用于向半导体激光元件11上加电流，1条用于从受光元件15中取出电流，另一条用作公用接地。引线的极性由半导体激光元件11的极性决定。1波长振荡的情况下，共有3条引线，其中1条用于向半导体激光元件11上加电流。引线的条数由半导体激光元件11的振荡波长数来决定，在安装多个半导体激光元件的情况下，由半导体激光元件的数量等来决定。

再者，设置引线框架14，除了电气连接用的引线外，从外壳13露出的叶片和里面散热片等均为接地状态。这是为了当把该半导体激光装置安装到传感部的金属框体上时，防止电气短路。

再者，在半导体激光装置的前面，设置一种开口部，以便取出从半导体激光元件11来的主激光。有时也可以在该开口部上设置玻璃等透光性零件。

以下说明上述第1实施方式的变形例的半导体激光装置。该变形例是考虑到在上述第1实施方式的半导体激光装置安装到传感框体上时，向传感框体内压入以及旋转方向的光轴调整等而进行变形的。

图3A是表示第1实施方式的变形例半导体激光装置的构成的俯视图。图3B是沿着上述俯视图中的3B-3B线的剖面图。图3C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图3A-图3C所示，在把半导体激光装置压入到传感框体的圆筒孔部内之后，把形成的半导体激光装置的侧面的外壳18制成部分圆筒形状，以便能够旋转。并且取消引线框架19的叶片部分。在此情况下，设计成这样，即需要旋转调整的激光出射点能来到圆筒中心。外壳18的内面如图3B所示，具有上面18A和侧面18B。上面18A构成一种光反射面，用于使从半导体激光元件11射出的监视器用激光L2进行反射。

再者，在下部外壳18形成半导体激光装置的侧面的情况下，若从装配精度上和零件精度上使上部外壳18在侧面上露出来，则在侧面上产生出台阶，不能发挥外形标准的作用。为防止这种现象，采用把上部外壳嵌入到下部外壳内侧的方式。

如上所述，在第1实施方式和变形例中，通过把外壳的内面制成光反射面，使过去无用的光，即被周围吸收或散射的监视器用激光向受光元件一侧反射，射入到受光元件内。这样，能有效地利用监视器用激光，以便对从半导体激光元件射出的主激光的状态进行确认。并且，根据该第1实施方式和变形例，可以不另外设置反射板等高价零件，就能实现超小型半导体激光装置，其监视器用激光的受光效率大大提高，制造成本低，生产效率高。

第2实施方式

以下说明本发明第2实施方式的半导体激光装置。在该第2实施方式中，对于和上述第1实施方式的结构相同的部分，标注相同的符号，其说明从略。

图4A是表示第2实施方式的半导体激光装置的构成的俯视图，图4B是沿着上述俯视图中的4B-4B线的剖面图，图4C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图4B所示，外壳23的内面形成光反射面，而且作为该光反射面的内面的一部分构成斜面。也就是说，覆盖受光元件15的外壳23的内面具有上面23A，斜面23B、和上面23C。并且，上面23A、斜面23B和上面23C形成一种光反射面，用于反射从半导体激光元件11射出的监视器用激光L2。这时，也可以仅把斜面23B作为光反射面。作为光反射面的斜面的角度可以设定为能使受光元件15的受光效率提高的规定角度。在此，例如，斜面23B的角度相对于监视器用激光L2的主出射光轴来说，设定为45度。

这样，把外壳23的内面的至少一部分作为光反射面而且制成斜面，即可使从半导体激光元件11来的监视器用激光L2高效率地射入到受光元件15内。

该第2实施方式即使改变半导体激光元件11和受光元件15的布置位置，也可以通过适当设定斜面23B的角度，来优化监视器用激光L向受光元件15内的入射光量。

以下说明上述第2实施方式的变形例的半导体激光装置。

图4D是相当于上述第2实施方式的变形例的图4B的剖面图。

在本实施方式中，覆盖受光元件15的外壳24的内面具有上面24A，斜面24B和上面24C。上面24A、斜面24B、和上面24C构成为光反射面，用于反射从半导体激光元件11射出的监视器用激光L2。这时，也可以仅把斜面24B作为光反射面。

再者，本实施方式与图4B所示的结构相比，使外壳24的内面的斜面24B接近半导体激光元件11的出射点，布置在受光元件15的正上面。作为光反射面的斜面24B的角度可以设定为能使受光效率提高的规定角度。这里，例如把斜面24B的角度设定为与监视器用激光L2的主出射光轴形成45度角。

这样；若把外壳的斜面24B设置在受光元件15的正上边，则如前边已叙述的那样，使光反射面接近半导体激光元件11的激光出射点，所以，容易使半导体激光装置小型化。

如上所述，在本第2实施方式和变形例中，把外壳的内面作为光反射面，并且把该光反射面的一部分制成斜面，从而能使过去作为无用光而被周围吸收，散射的监视器用激光反射到受光元件一侧，射入到受光元件内。这样，能有效地利用监视器用激光，以便确认主激光状态。并且，若按照这些实施方式，则不另外设置反射片等高价零件，即可实现监视器用激光的受光效率大大提高，成本低生产效率高的超小型半导体激光装置。

第3实施方式

以下说明本发明第3实施方式的半导体激光装置。

在该第3实施方式中，对于和上述第1实施方式的结构相同的部分标注相同的符号，其说明从略。

图5A是表示第3实施方式的半导体激光装置的构成的俯视图。图5B是沿上述俯视图中的5B-5B线的剖面图，图5C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图5B所示，外壳33的内面形成光反射面，而且，作为该光反射面的内面的一部分变成椭圆面形状。也就是说，覆盖受光元件15的外壳33的内面具有椭圆面形状33A。并且，椭圆面形状33A构成一种光反射面，用于反射从半导体激光元件11射出的监视器用激光L2。这时，椭圆面形状33A中也可以只把监视器用激光L2照射的一部分作为光反射面。

在外壳33内面上具有椭圆面形状33A的该实施方式，如果把激光出射点布置在椭圆面的一方的焦点上，把受光元件15的受光面布置在椭圆面的另一方的焦点上，那么可以利用椭圆面的光学特征来把监视器用激光L2聚焦在受光元件15的受光面上。

这样，把外壳33的内面的至少一部分作为光反射面而且制成椭圆面，能把来自半导体激光元件11的监视器用激光L2高效率地射入到受光元件15内。而且，在上述椭圆面上也包含球面。

再者，包括该第3实施方式在内的本发明的其他实施方式，采用单片2波长型半导体激光元件。上述2波长型半导体激光元件用一个元件即可射出红色和红外2种波长的激光。2波长型半导体激光元件具有：红外发光部，其在砷化镓衬底上具有铝镓砷双异质结构活性层；以及红色发光部，其在同一衬底上具有铟镓铝磷多重量子井结构活性层。红色、红外两个发光部均是具有所谓SBR(Selectively Buried Ridge：选择掩埋脊)的脊型结构的半导体激光元件。

上述两个发光部的间隔根据从半导体激光元件前面射出的主激光的要求特性来决定。这里，上述两个发光部的间隔例如按110微米来形成。从半导体激光元件后面射出的2个监视器用激光的间隔从结构上看，等同于从半导体激光元件前面射出的2个主激光的间隔。

根据安装这种半导体激光装置的DVD/CD用的传感头的要求，在必须扩大主激光的间隔的情况下，也要扩大监视器用激光的间隔，所以在图1A-图1C所示的过去的结构中，必须更改为使受光元件的面积等增大。因此，会产生例如半导体激光装置本身的尺寸也要增大等的弊端。

但是，若按照该第3实施方式，则利用光反射面的聚光效应，能减小受光元件，有助于半导体激光装置本身的小型化。并且，只要根据激光的间隔对光反射面形状稍加更改，即使在布置许多半导体激光元件的情况下也能把各元件保持在与更改前相同的位置上。

再者，半导体激光元件即便不是单片，如果利用上述效应，也能实现小型半导体激光装置。也就是说，按照所需的间隔把红色发光的激光元件和红外发光的激光元件安装到引线框架上的情况下，如果利用这2个激光元件的布置来对光反射面的形状进行优化设计，那么，能采用更小的受光元件。作为上述效果的用途，也能使以下半导体激光装置小型化：一种是HD-DVD使用的兰紫色、红色、红外3种波长型半导体激光装置；另一种是采用其中的2种的2波长半导体激光装置。

以下说明上述第3实施方式的变形例的半导体激光装置。

图6A是表示第3实施方式的变形例的半导体激光装置的构成的俯视图，图6B是沿上述俯视图中的6B-6B线的剖面图，图6C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图6A～图6C所示，外壳34的内面也可以不是椭圆面形状，而是椭圆柱面形状34A。也就是说，沿监视器用激光L2的出射方向的截面，如图6B所示外壳34的内面(光反射面)具有椭圆形状，从激光发光面一侧观看的图，如图6C所示，外壳34的内面也可以具有直线形状。

从上述半导体激光元件11来的激光的放射分布一般是以主出射方向为中心，具有一定纵宽尺寸比的椭圆形分布。因此，根据受光元件15的大小和布置，有时对椭圆的短轴方向(在此情况下是指与激光元件安装面相平行的方向)也不太要求聚光性。在此情况下，在制造上，与椭圆面相比椭圆柱面更容易成型，有利于降低成本。而且，在上述监视器用激光中也包括圆柱面。

如上所述，在第3实施方式及其变形例中，以外壳内面为光反射面，而且把该光反射面制成椭圆面形状或椭圆柱面形状，使过去作为无用光，而被周围吸收、散射的监视器用激光反射到受光元件一侧，射入到受光元件内。这样，能有效地利用监视器用激光，用于确认主激光状态。并且，若采用这些实施方式，则不另外设置反射片等高价零件，即可实现监视器用激光的受光效率大大提高，制造成本低，生产效率高的超小型半导体激光装置。

第4实施方式

以下说明本发明第4实施方式的半导体激光装置。在该第4实施方式中，对于和上述第1实施方式的构成相同的部分标注相同的符号，其说明从略。

图7A是表示第4实施方式的上述半导体激光装置的构成的俯视图，图7B是沿上述俯视图中的7B-7B线的剖面图，图7C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图7B所示，外壳43的内面形成光反射面，而且，作为该光反射面的内面的一部分形成抛物面形状43A，也就是说，覆盖受光元件15的外壳43的内面具有抛物面形状43A。并且，抛物面形状43A形成一种光反射面，用于反射从半导体激光元件11射出的监视器用激光L2。这时，抛物面形状43A中，也可以仅把监视器用激光L2照射的一部分作为光反射面。

在外壳43内面上具有抛物面形状43A的该实施方式中，在激光出射点离开受光元件15的情况下，可以把激光看作是基本平行的光，所以，如果把受光元件15的受光面布置在抛物面的焦点上，那么，能利用抛物面的光学特征来把监视器用激光聚焦到受光面上。

这样，把外壳43的内面的至少一部分作为光反射面，而且是制成抛物面，所以能把从半导体激光元件11来的监视器用激光L2高效率地射入到受光元件15内。在该第4实施方式中，利用聚焦效果，能和第3实施方式一样地使用。

以下说明上述第4实施方式的变形例的半导体激光装置。

图8A是表示第4实施方式的变形例的半导体激光装置的构成的俯视图，图8B是沿上述俯视图中的8B-8B线的剖面图，图8C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图8A-图8C所示，外壳44的内面也可以不是抛物面形状，而是抛物柱面形状44A。也就是说，沿监视器用激光L2的出射方向的截面，如图8B所示外壳44的内面(光反射面)具有抛物形状，从激光发光面一侧观看的图，如图8C所示，外壳44的内面也可以具有直线形状。

如上所述，从上述半导体激光元件11来的激光的放射分布一般是以主出射方向为中心，具有一定纵宽尺寸比的椭圆形分布。因此，根据受光元件15的大小和布置，有时对椭圆的短轴方向(在此情况下是指与激光元件安装面相平行的方向)也不太要求聚光性。在此情况下，在制造上，与抛物面相比抛物柱面更容易成型，有利于降低成本。

如上所述，在第4实施方式及其变形例中，以外壳内面为光反射面，而且把该光反射面制成抛物面形状或抛物柱面形状，使过去作为无用光而被周围吸收、散射的监视器用激光反射到受光元件一侧，射入到受光元件内。这样，能有效地利用监视器用激光，用于确认主激光状态。并且，其采用这些实施方式，则不另外设置反射片等高价零件，即可实现监视器用激光的受光效率大大提高，制造成本低，生产效率高的超小型半导体激光装置。

第5实施方式

以下说明本发明第5实施方式的半导体激光装置。在该第5实施方式中，对于和上述第1实施方式的构成相同的部分标注相同的符号，其说明从略。

图9A是表示第5实施方式的上述半导体激光装置的构成的俯视图，图9B是沿上述俯视图中的9B-9B线的剖面图，图9C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图9B所示，受光元件15的受光面的中心部，通过监视器用激光L2的出射点，被布置在离开了与该监视器用激光L2的主出射光轴相平行的直线(主出射轴)的位置上。也就是说，当从与引线框架54的面相垂直的方向来观看时，受光元件15的受光面的中心部和上述主出射光轴不在同一平面上。这种布置也包括以下情况：把受光元件15的受光面整体布置在离开上述主出射光轴的位置上。也就是说，当从与引线框架54的面相垂直的方向上观看时，受光元件15的受光面区域和上述主出射光轴不在同一平面上。

上述受光元件15的受光面的中心部被布置在偏离上述主出射光轴的位置上，这并不是由于制造误差而造成的位置偏离，而是指有意使其偏离。上述布置的出现，大都是受到引线框架的图形形成和半导体激光装置的外形尺寸等的限制，不能把受光元件15布置到激光的中心上。

再者，把光反射面53A布置在外壳53的一部分上，以便相交在这样一个平面(以下称为主出射平面)上，该平面通过监视器用激光L2射出的出射点，包括监视器用激光L2的与主出射方向相平生的直线在内，而且，与引线框架表面相垂直。这样，能使监视器用激光L2向受光元件15一侧反射。在此，为了使监视器用激光L2有效地向受光元件15反射，上述光反射面53A相对于监视器用激光L2的主出射方向，形成按一定角度θ进行倾斜的面。

如上所述，即使在受光元件15位于偏离上述主出射平面的位置上的情况下，如果把设置在外壳53的一部分上的光反射面制成适当的形状，例如制成部分圆柱面等，布置成使光反射面按照适当的角度θ与上述主出射平面相交叉，那么，受光元件15能确保充分的受光量。其结果，能显著提高布置半导体激光元件11时的自由度。上述光反射面位于上述主出射平面附近即可，如果使其形状变成如图9C所示把偏离上述主出射平面的上述光反射面的一部分除掉，那么，就能有助于半导体激光装置的小型化。

过去，把受光元件布置在激光的出射轴上是必须条件。在该第5实施方式中，能消除这种结构上的限制，能更加自由地设计半导体激光装置。

并且，采用引线框架的过去的半导体激光装置，如前所述，为了提高监视器用激光的受光率，必须把受光元件布置在尽量靠近激光出射点的地方。但是，若按照第5实施方式中，则不一定要把受光元件布置在监视器用激光的出射点附近，例如图9B所示，把厚的陶瓷片52***到半导体激光元件11和引线框架54之间，也可以没有任何问题地充分拾取监视器用激光L2。而且，即使在此情况下，如前面也已说明的那样，尽量把光反射面设置在半导体激光元件11的激光出射点附近，这样能使半导体激光装置小型化。

再者，在过去的结构的半导体激光装置中，通过***陶瓷片等来遮挡从半导体激光元件来的激光，产生的缺陷是受光率进一步降低。但，如果是该第5实施方式的半导体激光装置的结构，那么不会发生这种问题。

再者，在该第5实施方式中，把半导体激光元件11安装在陶瓷片52上，使激光元件衬底一侧面向陶瓷片。激光元件的结构是利用MOCVD(金属有机物化学汽相淀积)方法，在约100微米的砷化镓衬底上淀积数微米的薄膜。所以，激光出射位置位于离开安装面约数微米的位置上。为了在半导体激光元件11工作时，把PN结面(≡激光出射位置)上的发热有效地传输到陶瓷片52一侧，采用这种安装方法。

另一方面，即使过去的结构的半导体激光装置，如果采用上述安装方法，也能使从激光出射位置到受光元件受光面的高度之差最多达到数微米，在受光率这一点上不会出现致命的问题。但是，若对半导体激光元件本身的温度特性加以改善，则能采用另一种安装方法，即与上述情况相反，把砷化家衬底一侧面向陶瓷片。(此法能提高装配性)。在此情况下在该第5实施方式的半导体激光装置中，由于和采用上述厚的陶瓷片时一样，所以，其功能没有问题。但是，过去的结构，与受光面的高度差相当于砷化镓衬底的厚度，受光率大幅度下降，产生致命的缺陷。

以下说明上述第5实施方式的变形例的半导体激光装置。

图10A是表示第5实施方式的变形例的半导体激光装置的构成的俯视图，图10B是沿上述俯视图中的10B-10B线的剖面图，图10C是从激光发光面一侧观看上述半导体激光装置的正视图。

如图10A-图10C所示，对上述第5实施方式的半导体激光装置也可以进行适当的引线成型，形成引线框架55。通过对引线框架55进行成型，能对来自外壳53的电气连接用引线和叶片的取出位置进行调节，或者防止从外壳53上脱落。若适当采用这种成型，则在把该半导体激光装置安装到金属制的传感器框体上的情况下，也不用担心其短路。

如上所述，在本第5实施方式和变形例中，把外壳的内面作为光反射面，并且在该光反射面上相对于监视器用激光的出射方向设定出一定的角度，使监视器用激光向受光元件上反射，从而能使过去作为无用光而被周围吸收，散射的监视器用激光反射到受光元件一侧，射入到受光元件内。这样，能有效地利用监视器用激光，以便确认主激光状态。并且，若按照这些实施方式，则不另外设置反射片等高价零件，即可实现监视器用激光的受光效率大大提高，成本低生产效率高的超小型半导体激光装置。

再者，本发明的上述实施方式的半导体激光装置在制造时把上部和下部的2个外壳组合在一起制成一个外壳的情况示于图11。图11是上述实施方式的半导体激光装置中的上部和下部的2个外壳的侧视图。

如图11所示，在引线框架14上安装半导体激光元件11。并且在引线框架14上成型下部的外壳13。在下部的外壳13上粘接上部的外壳13。这样，把上部和下部2个外壳组合起来制成一个外壳的方法能适用于本发明的上述实施方式的半导体激光装置的制造方法。

最后，从本发明的上述实施方式的半导体激光装置获得的受光率示于图12。图12是表示上述实施方式的半导体激光装置中所使用的外壳的光反射面形状和监视器用激光的受光率的关系的曲线图。

如图12所示，外壳内面的光反射面形状为带有45度斜面(斜平面)时、椭圆面时和抛物面时，均能获得更高的受光率，约相当于图1A～图1C所示的过去的实施方式的2倍。

并且，上述各实施方式不仅可以分别单独实施，而且，也可以适当组合实施。再有，在上述各实施方式中，包括各个阶段的发明，通过对各实施方式中所公开的许多构成要素进行适当地组合，还可以抽取出各个阶段的发明。

发明的效果：

如上所述，若按照本发明的实施方式，则可使被周围吸收和散射的监视器用激光进行反射，射入到受光元件一侧，从而能提供可提高监视器用激光受光效率的半导体激光装置。

本发明不应限制到仅仅作为示例给出的图示实施例，而是可以在权利要求的范围内进行许多变化和修改。

Claims

1.一种半导体激光装置，其特征在于具有：

半导体激光元件，具有第一侧端面和位于与第一侧端面相对位置的第二侧端面，主激光束从上述第一侧端面射出，监视器用激光束从上述第二侧端面射出，上述监视器用激光束根据上述主激光束而变化，并且被用于监视上述主激光束的状态；

芯片状受光元件，其接受从上述半导体激光元件的第二侧端面射出的监视器用激光束；

平板，其上安装上述半导体激光元件和上述受光元件；以及

外壳，其设置在上述平板上并且包围上述受光元件，上述外壳在内面的至少一部分上具有光反射面并且防止上述监视器用激光束透射，上述光反射面将从上述第二侧端面射出的监视器用激光束的至少一部分反射到上述受光元件。

2.如权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：上述受光元件具有受光面，上述外壳所具有的上述光反射面的至少一部分被布置在与上述受光面对面的位置上。

3.如权利要求2所述的半导体激光装置，其特征在于：一条直线通过上述半导体激光元件的上述监视器用激光射出的出射点并与上述监视器用激光的主出射方向相平行，相对于该直线，上述受光元件的上述受光面呈平行状态。

4.如权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：上述外壳所具有的上述光反射面的至少一部分是凹面。

5.如权利要求4所述的半导体激光装置，其特征在于：上述凹面是椭圆面。

6.如权利要求4所述的半导体激光装置，其特征在于：上述凹面是抛物面。

7.如权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：上述外壳所具有的上述光反射面的至少一部分是白色。

8、如权利要求1所述的半导体激光装置，其中，上述受光元件具有一受光面，上述受光面的中心偏离一垂直于上述平板之上表面的、包含一主出射轴的平面。

9、如权利要求8所述的半导体激光装置，其中，上述外壳的光反射表面与一垂直于上述平板之上表面的、包含一主出射轴的平面相交。

10.如权利要求8所述的半导体激光装置，其特征在于：上述受光元件的上述受光面被设定在从上述引线框架表面来看与安装上述半导体激光元件的面不同的高度上。

11.如权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：上述半导体激光装置射出2种以上的波长的激光。

12.如权利要求11所述的半导体激光装置，其特征在于：上述2种以上的波长的激光分别是红色和红外区。