JPS6195590A

JPS6195590A - 光電子装置

Info

Publication number: JPS6195590A
Application number: JP59216193A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sawai; 沢井　雅明; Mikio Koyama; 小山　幹夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1986-05-14

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、たとえば、前方および後方からそ
れぞれレーザ光を発光する半導体レーザ素子（レーザチ
ップ）と、前記前方に発光されるレーザ光の一部を受光
する受光素子と、を有する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、たとえば、日立評論社発行「日
立評論Ｊ　１９８３年第１０号、昭和５８年１０月２５
日発行、Ｐ４５〜Ｐ４８に記載されているように、ステ
ムの主面に固定されたヒートシンクに取付けられたレー
ザチップ（半導体レーザ素子）から発光される前方レー
ザ光を、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、他の後方レーザ
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。

一方、前記文献にも記載されているように、半４層体レ
ーザの高出力化を図るために、レーザ光を発光する出射
面に設けられる５ｉｏ２１］２等からなる誘電体膜を後
方では複数とし、反射率を大として、後方のレーザ光の
発光量を小さくし、その分だけ前方レーザ光の光強度を
大きくした構造が開発されている。

ところで、前記レーザチップは前方レーザ光の出力が大
きくなる反面、後方レーザ光の出力が低くなるため、従
来の後方レーザ光のモニター構造では高精度のモニター
ができ難いということがわかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前方出力光のモニターが高精度となる
光電子装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、前方出力光強度の高精度側？１１
１が可能となる光電子装置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
を節単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の受光素子内蔵の半導体レーザ装置は
、光強度が弱い後方レーザ光をモニターすることなく、
光強度の大きな前方レーザ光（光出力光）の一部を受光
素子で受光して、レーザ光強度をモニターするようにな
っていることから、非対称出力型のレーザチップを内蔵
した半導体レーザ装置の出力制御性向上が達成できるも
のである。

〔実施例１〕第１図は本発明の実施例１による半導体レーザ装置の要
部を示す断面図、第２図は同じく半導体レーザ装置に組
み込まれたレーザチップの横弐図、第３図は同じくレー
ザチップの両端から発光されるレーザ光の光強度を示す
グラフである。

この実施例の半導体レーザ装置は、第１図Ｓこ示される
ような構造となっている。

半導体レーザ装置は銅製のステムｌの上面（主面）中央
部に銅製のヒートシンク２を鑞材で固定した構造となっ
ている。ヒートシンク２の一側面中段にはサブマウント
３を介して半導体レーザ素子（レーザチップ）４が固着
されている。このレーザチップ４はその上端および下端
（図示せず）からそれぞれレーザ光５を発光する。この
レーザチップ４はその概略を第２図で示されるように、
レーザチップ４の両端の出射面にそれぞれ誘電体膜から
なる反射膜６が設けられている。この反射膜６は活性層
７０両端の劣化防止のために設けられ、たとえば、Ｓ　
ｒ　Ｏｚ膜で形成されている。この反射膜６は発光され
るレーザ光５の波長λの１／４の厚さとなっている。ま
た、このレーザチップ４は一端側では、反射膜６は華−
であるが、他端側では層間および層外にアモルファス・
ノリコン膜８を有する２層構造となっている。したがっ
て、このレーザチップ４は再出射面に設けられる反射膜
６の数が異なるため、発光されるレーザ光５の出力が、
第３図のＰｏ　（光出力）−＋、（電流）のグラフで示
されるように、Ｐｒ、Ｐ−と異なり、たとえば、単一の
反射膜６か設けられた側から発光されるレーザ光５の光
出力は、使用領域では、２層の反射膜６が設けられた側
から発光されるレーザ光５の出力Ｐ、の約１０倍となる
。このため、このレーザチップ４はＰ、を出力（前方レ
ーザ光）とするようにして使用される。なお、同図中に
おける９、１０はそれぞれ電極を示す。

一方、前記ヒートシンク２の先端（上端）側面はサブマ
ウント３が取付けられた面よりも一段と奥に引き込むよ
うになっているとともに、その先端側面部分には受光素
子１１を固定するための傾斜面部１２を有している。こ
の傾斜面部１２には受光素子１１が固定されている。こ
の受光素子１１はレーザチップ４の上端から発光される
レーザ光５　（前方レーザ光）の外周寄りの光を受光し
、光出力を検出するモニター素子となっている。

他方、前記ステム１には３本のり一ド１３が取付けられ
ている。１本のリード１３はステム１に電気的にも接続
され、他の２本のり一ト１３はステムｌを貫通し、かつ
ステム１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４または受光素子１１の各電極に電気
的に接続されている。

また、ステムｌの天井部に円形の窓１５を有する金属製
のキャップ１６が気密的に固定され、前記ヒートシンク
２、レーザチップ４、受光素子１１、リード１３の上端
部、ワイヤ１４等を封止している。前記キャンプ１６の
天井部には窓１５を寒く透明なガラス板１７が気密的に
固着されている。したがって、レーザチップ４の上端か
ら発光されたレーザ光５はこの窓１５を通過してステム
１とキャップ１６によって形成されたパッケージ外に放
射される。

このような半導体レーザ装置は光強度の弱い後方レーザ
光をモニターせず、光強度の強い前方レーザ光をモニタ
ーすることから、確実かつ高精度のモニターが行える。

すなわち、従来のように、後方レーザ光をモニターする
構造では、後方レーザ光の光強度か低く、モニターの正
確度が低い。

また、従来の場合、レーザチップ４をサブマウント３に
固定するソルダー（図示せず）が、レーザチップ４の接
合部周縁に盛り上がっていたりすると、この盛り上がり
部分に当たったレーザ光５がけられ、受光素子に到達す
るレーザ光量が減少する。

しかし、この実施例では、光強度の大きな前方レーザ光
の一部を検出する構造となっているため、従来のような
レーザ光量の低下によるモニター精度の低下は生じない
。

〔実施例２〕第４図は本発明の実施例２による半導体レーデ装置の要
部を示す断面図である。

この実施例の半導体レーザ装置にあっては、レーザチッ
プ４から発光される前方レーザ光（レーザ光５）を受光
する受光素子１１は、窓１５！こ近接するキャップ１６
の天井部分にサブマウント１８を介して配設されている
。また、キ島ノブ１６の天井部分には、ガラスのような
絶縁体１９を介してリード１３か貫通固定されている。

このリート１３の内端は前記受光素子１１の一方の電極
とワイヤ１４を介して電気的に接続されている。また、
前記受光素子１１の他方の電極は前記サブマウント１８
．キャップ１６．ステム１を介してステム１に電気的に
も接続されたり−ド１３に電気的に導通状態となってい
る。

この実施例２では、キャップ１６側に受光素子１１を取
付ける構造となっていることから、前記実施例１のよう
に小さく狭いヒートシンク２にレーザチップ１および受
光素子１１を固定しなくとも良くなり、レーザチップ４
および受光素子１１の実装がし易い特長がある。

（実施例３〕第５図〜第８図は本発明の実施例３による半導体レーザ
装置を示す図である。第５図は半導体レーザ装置の要部
を示す断面図、第６図は同じく平面図、第７図は同しく
半導体レーザ装置に組み込まれた受光素子の平面図、第
８図は同じく受光素子の断面図である。

この実施例の半導体レーザ装置は、矩形のステム１の主
面に設けられたヒートシンク２の側面にサブマウント３
を介して取付けられたレーザチ。

プ４のステムｌ側に発光されるレーザ光５を出力光（前
方レーザ光）として用いる構造となっている。したがっ
て、この実施例の半導体レーザ装置にあっては、キャッ
プ１６には窓が設けられず、代わりにステム１に窓１５
が設けられる。すなわち、前記ステムｌの中央には、透
明板からなるガラス板１７が気密的に固定されている。

また、このガラス板１７の内面には、第７図および第８
図に示されるような構造の受光素子１１か固定されてい
る。この受光素子１１はその中心にレーザ光５が透過す
る透過孔２０が設けられている。

一方、前記ステム１の主面にはヒートシンク２が固定さ
れている。そして、このヒートシンク２の側面にはサブ
マウント３を介してレーザチップ４が固定されている。

このレーザチップ４は実施例１と同様に一方のレーザ光
の光強度は他方のレーザ光の光強度よりも表かに大きい
（たとえば、１０倍）非対称出力型レーザであり、その
出力光をステムｌ側に発光させ、前記受光素子１１の透
過孔２０内を突き抜けるようになっている。また、この
出力光（前方レーザ光５）の外周部の光は、前記透過孔
２０の周縁の受光面に当たる。

ここで、受光素子１１の構造について説明する。

受光素子１１は中央に透過孔２０を有するｎ形のシリコ
ン基板２１の主面表層部に枠状にｐ形層２２が設けられ
、ｐｎ接合が形成されている。また、前記ｐ形層２２の
内外周部分にはｐ十形領域２３が形成されている。また
、前記シリコン基板２１の主面には部分的に絶縁膜２４
（第７図においては点々が施されている領域）が設けら
れるとともに、この絶縁膜２４の一部上面にはＡ文から
なるアノード電極２５　（第７図においてはハツチング
が施されている領域）が設けられている。また、このア
ノード電極２５は第７図で示されるように、その−隅に
広く広がり、ボンディングバソド部２６を形成している
。そして、このボンディングバノド部２６には、第５図
に示されるように、外部端子であるリート１３との間に
張られるワイヤ１４の一端が接続される。なお、前記シ
リコン基板２１の裏面にはＴｉ−Ｎｉ　−Ａｕ等からな
るカソード電極２７が形成されている。したがって、こ
の受光素子１１はこのカソード電極２７を介して前記ガ
ラス仮１７に固着される。

他方、前記ステム１には実施例１と同様に３本のリード
１３がステム１に絶縁体１９を介して、貫通状態である
いは直接状態で固定されている。

また、ステム１に貫通状態で固定されたり一部１３の内
端とレーザチップ４および受光素子１１の電極はワイヤ
１４によって電気的に接続されている。さらに、この半
導体レーザ装置は、ステムｌの両端部分に半導体レーザ
装置を所望機器に固定するための取付孔２８が設けられ
ている。

この実施例３の半導体レーザ装置は、ステム１の中央部
分に受光素子１１が組み込まれ、ステムｌに固定された
ヒートシンク２にレーザチップ・１がサブマウント３を
介して固定される構造となっていることから、組立が容
易でかつ精度も出し易くなる特長がある。

〔実施例４〕第９図は本発明の実施例４による半導体レーザ装置の要
部を示す断面図である。この実施例４の半導体レーザ装
置は、通常のキャン形（ＴＯ形）の半導体レーザ装置に
おいてヒートシンク２の上部に支持体２９を取付け、こ
の支持体２９の取付部３０に透過孔２０を有する受光素
子１１を固定　。

した構造となっている。したがって、この半導体レーザ
装置はその組立によって新たにキャップ１６の高さが高
いものを使用するだけで、通常の半導体レーザ装置の組
立に用いる部品をそのまま使用できるという簡便さがあ
る。また、この実施例４は後方レーザ光５が前方の受光
素子１１の受光面に到達しないようにヒートシンク２の
下部に傾斜した斜面３１が設けられている。この結果、
この半導体レーザ装置は、前方レーザ光の一部のみを正
確に受光できるため、精度の高いモニタリングが可能と
なる。

〔効果〕

（１）本発明の半導体レーザ装置は、出力光となる前方
レーザ光の一部を確実に受光素子で受光するｆこめ、レ
ーザチップの出力モニターは正確に行えるという効果が
得られる。

（２）上記（１）のように、本発明の半導体レーザ装置
は、前方レーザ光の光強度をモニターする構造となって
いるため、後方レーザ光強度に比較して前方レーザ光強
度が強い非対称出力型のレーザチップ内蔵のものに対し
てモニターリング効果が大となるという効果が得られる
。

（３）本発明の半導体レーザ装置にあっては、レーザ光
をモニターする受光素子１１は受光面の中央部分にレー
ザ光が透過する透過孔２０を設２すた構造となっている
ことから、この透過孔２０を透過した光を出力光として
利用し、透過孔２０を透過しない周縁レーザ光をモニタ
ー用の光として利用しているため、レーザ光を無駄なく
利用でき、極めて効率的であるという効果が得られる。

（４）上記（３）から、本発明の半導体レーザ装置は後
方し−ザ光強度シこ比較して前方レーザ光強度が強い非
対称出力型のレーザチップ内蔵のものにあっては、レー
ザ光の効率的な利用による使用電力の無駄が抑えられる
という効果が得られる。

（５）上記（１１〜（４）により本発明によれば、半導
体レーザ装置の高精度モニタリングが可能となることか
ら、ＡＰＣ（Ａｕ　ｔ　ｏｍａ　ｔ　ｉ　ｃ　　Ｐｏ　
−ｗｅｒ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ）が達成できる゛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つき具
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ＴＭ囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

〔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半導体レーザ素子に
おけるレーザ光制御技術に通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、発光
ダイオードを内蔵した光電子装置における発光強度制ｊ
ｌ■技術等に適用できる。

本発明は少なくとも光を発光する発光素子を内蔵した光
電子装置の光量制：１１１技術に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１による半導体レーザ装置の要
部を示す断面図、第２図は同じく半導体レーザ装置に組み込まれたレーザ
チップの模式図、第３図は同じくレーザチップの両端から発光されるレー
ザ光の光強度を示すグラフ、第４図は本発明の実施例２による半導体レーザ装置の要
部を示す断面図、第５図は本発明の実施例３による半導体レーザ装置の要
部を示す断面図、第６図は同じく平面図、第７図は同じく半導体レーザ装置に組み込まれた受光素
子の平面図、第８図は同じく受光素子の断面図、第９図は本発明の実施例４による半導体レーザ装置の要
部を示す断面図である。１・・・ステム、２・・・ヒートシンク、３・・・サブ
マウント、４・・・半導体レーザ素子（レーザチップ）
、５・・・レーザ光、６・・・反射膜、７・・・活性層
、８・・・アモルファス・シリコン膜、９．１０・・・
電極、１１・・・受光素子、１２・・・傾斜面部、１３
・・・リード、１４・・・ワイヤ、１５・・・窓、１６
・・・キャップ、１７・・・ガラス十反、１８・・・サ
ブマウント、１９・・・を色縁体、２０・・・透過孔、
２１・・・シリコン基板、２２・・・ｐ形層、２３・・
・ｐ＋形領領域２４・・・絶縁膜、２５・・・７ノード
電極、２６・・・ボンディングパ。ト部、２７・・・カソード電極、２８・・・取付孔、２
９・・・支持体、３０・・・取付部、３１・・・斜面。

Claims

【特許請求の範囲】１、パッケージの外に向かって光を発光する発光素子と
、前記光の一部を受光する受光素子と、を有することを
特徴とする光電子装置。２、前記受光素子は受光面の中央に前記光が透過する透
過孔が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光電子装置。３、前方および後方にそれぞれレーザ光を発光する半導
体レーザ素子と、前記前方に発光される出力光の一部を
受光する受光素子と、を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光電子装置。４、前記前方に発光されるレーザ光の光強度は後方に発
光されるレーザ光の光強度よりも強いことを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の光電子装置。