JPS62287684A - Semiconductor laser device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make the mounting of a calibration plate easy, and obtain a laser light wherein astigmatic difference which is different chip by chip is calibrated with high accuracy, by arranging a calibrating plate wherein a zone plate to calibrate the astigmatic difference is formed in the approximately vertical direction to an optical axis. CONSTITUTION:A semiconductor laser device has a chip 20 with an astigmatic difference DELTAL, and this chip 20 is mounted on a supporting stand 21 having a heat dissipation function. A cap 23 is provided with a light-transparent window 24 having a angle of theta2 ( 90 deg.) to an optical axis H, and a calibrating plate 25 Which is transparent to light is mounted on the window 24 with a distance D from a chip 20. The calibrating plate 25 makes the astigmatic difference DELTAL of a laser light output from the chip 20 zero, and has a collimation function to make said laser light a parallel ray. It is composed of light-transparent parallel plates made of glass, sapphire, etc., and a concentric circular stripe pattern formed on the surface of the parallel plates, that is, a zone plate.

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、オーディオ、ビデオ等のディスクプレーヤ等
に使用される半導体レーザ装置に関するものである。Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor laser device used in audio, video, etc. disc players.

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、実開昭ｓｏ−ｔ
　ｔ　１０５８号公報に記載されるものがあった。以下
、その構成を図を用いて説明する。(Conventional technology) Conventionally, as a technology in this field, Jikai Sho so-t
There was one described in t1058 publication. The configuration will be explained below using figures.

第２図は従来の半導体レーザにおける光学系を示す断面
図、第３図は第２図の半導体レーザの接合面に垂直な面
に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an optical system in a conventional semiconductor laser, and FIG. 3 is a sectional view taken along a plane perpendicular to the bonding surface of the semiconductor laser in FIG.

第２図および第３図において、■はレーザ光を出力する
半導体レーザチップ、２はその共振器端面である鏡面で
あり、該半導体レーザチップ（以下、単にチップという
）１は例えばダブルへテロ接合半導体レーザの一種であ
る利得導波型半導体レーザ素子で作られている。レーザ
光軸Ｈ上には平行光線を作るためのコリメータレンズ３
が配置され、さらにそのコリメータレンズ３とチップｌ
との間には平行平面透光部材からなる非点隔差補正用の
補正板４が設けられている。また、コリメータレンズ３
の後方には光線収束用の対物レンズ５、及びビデオディ
スク等の読取面６が配設されている。In FIGS. 2 and 3, ■ is a semiconductor laser chip that outputs laser light, 2 is a mirror surface that is the end face of its cavity, and the semiconductor laser chip (hereinafter simply referred to as a chip) 1 is, for example, a double heterojunction. It is made with a gain waveguide semiconductor laser element, which is a type of semiconductor laser. A collimator lens 3 is located on the laser optical axis H to create parallel light beams.
is arranged, and its collimator lens 3 and chip l
A correction plate 4 for astigmatic difference correction made of a parallel plane transparent member is provided between the two. In addition, collimator lens 3
An objective lens 5 for converging light rays and a reading surface 6 for reading a video disc or the like are arranged behind the lens.

チップｌはその半導体の接合面に対し平行な面（ｘ−ｙ
軸面）と垂直な面（Ｘ−Ｚ軸面）とでレーザ発振光の焦
点位置がずれている。すなわち、垂直な面では鏡面２上
に焦点があるのに対し、平行な面では鏡面２より奥の共
振器内に焦点があり、非点隔差ΔＬとなっている。この
ような非点隔差ΔＬを有するチップｌを、例えばビデオ
ディスク等の読取面６に対する光源として使用すると、
該読取面６へのレーザスポットの集光を困難にする。Chip l has a plane parallel to the junction surface of its semiconductor (x-y
The focal position of the laser oscillation light is shifted between the vertical plane (X-Z axis plane) and the vertical plane (X-Z axis plane). That is, on a perpendicular surface, the focal point is on the mirror surface 2, whereas on a parallel surface, the focal point is located inside the resonator deeper than the mirror surface 2, resulting in an astigmatism difference ΔL. When a chip l having such an astigmatism difference ΔL is used as a light source for the reading surface 6 of a video disc, for example,
This makes focusing the laser spot on the reading surface 6 difficult.

そこで従来の装置では、チップ１とコリメータレンズ３
との間の発散状態のレーザ光路中に、厚さし、屈折率ｎ
の補正板４を光軸Ｈに対してチップｌの接合面（Ｘ−Ｙ
軸面）内で角度０１だけ傾けて位置させている。これは
、補正板４により非点隔差ΔＬが生ずることを利用して
、非点隔差ΔＬを有するチップｌの非点隔差をＯに補正
するものである。角度０１は次式で与えられる。Therefore, in the conventional device, the chip 1 and the collimator lens 3
In the laser optical path in a diverging state between the thickness and the refractive index n
The corrector plate 4 is aligned with the joint surface of the chip l (X-Y
It is tilted at an angle of 01 within the axial plane). This is to correct the astigmatism difference of the chip l having the astigmatism difference ΔL to O by utilizing the fact that the astigmatism difference ΔL is generated by the correction plate 4. Angle 01 is given by the following equation.

第４図は補正板４を内蔵した従来の半導体レーザ装置の
構造を示す断面図である。この装置では、外部導出端子
１０を有する支持台１１に非点隔差ΔＬをもつチップ１
を搭載すると共に、該支持台ｌｌ上にキャップ１２を固
定してそのチップｌを封止している。キャップ１２は光
軸Ｈに対して所定角度０１だけ傾斜した光透過用の窓１
３を有し、その窓１３には補正板４が取付けられている
。FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional semiconductor laser device incorporating a correction plate 4. As shown in FIG. In this device, a chip 1 having an astigmatism difference ΔL is mounted on a support base 11 having an external lead-out terminal 10.
At the same time, a cap 12 is fixed on the support base 11 to seal the chip 1. The cap 12 has a light transmission window 1 inclined at a predetermined angle 01 with respect to the optical axis H.
3, and a correction plate 4 is attached to the window 13.

以上の構成において、外部導出端子１０に所定の電圧を
印加すれば、チップ１からレーザ光が出力されるが、そ
のレーザ光の非点隔差ΔＬが補正板４で補正されＯとな
る。補正されたレーザ光は、第２図および第３図のコリ
メータレンズ３で平行光になり、その平行光が対物レン
ズ５で集束されて読取面６上に照射される。In the above configuration, when a predetermined voltage is applied to the external lead-out terminal 10, a laser beam is output from the chip 1, and the astigmatism difference ΔL of the laser beam is corrected by the correction plate 4 and becomes O. The corrected laser beam is turned into parallel light by the collimator lens 3 shown in FIGS. 2 and 3, and the parallel light is focused by the objective lens 5 and irradiated onto the reading surface 6.

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の半導体レーザ装置では、個々
のチップ１毎に非点隔差ΔＬが異なるため、それに適し
た種々の角度０１を持つキャップ１２を予め多種類作っ
ておいて、搭載すべきチップｌの非点隔差ΔＬに応じた
キャップ１２を選択して組み立てなければならず、製造
上の困難性を伴なうばかりか、製造効率が悪い、特に、
補正板４は、チップｌ、及びコリメートレンズ３等の光
学系の光軸Ｈに対して角度０１だけ傾けて精度良く取付
けなければならないため、相当の困難性を伴なう。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the semiconductor laser device having the above configuration, since the astigmatism difference ΔL differs for each individual chip 1, many types of caps 12 having various angles 01 suitable for the astigmatism difference ΔL are made in advance. Therefore, it is necessary to select and assemble the cap 12 according to the astigmatism difference ΔL of the chip l to be mounted, which not only causes manufacturing difficulties but also reduces manufacturing efficiency.
The correction plate 4 must be mounted accurately at an angle 01 with respect to the optical axis H of the optical system such as the chip 1 and the collimating lens 3, which is accompanied by considerable difficulty.

本発明は前記従来技術が持っていた問題点のうち、補正
板４を高い精度で、効率良く取付けることが困難である
点について解決した半導体レーザ装置を提供するもので
ある。The present invention provides a semiconductor laser device that solves the problem of the prior art, which is that it is difficult to mount the correction plate 4 with high precision and efficiency.

（問題点を解決するための手段） 末完１１！１は前記問題点を解決するために、非点隔差
補正機能を有する半導体レーザ装置において、非点隔差
を有するチップから出力されるレーザ光における光軸上
の所定位置で、かつその光軸と略直交する方向に、光透
過性の補正板を配置したものである。この補正板には、
搭載すべきチップを用いてホログラフィおよびホトリソ
グラフィ等の技術でそのチップの非点隔差を補正するゾ
ーンプレートが形成されている。(Means for Solving the Problems) Suekan 11!1 solves the above-mentioned problems, in a semiconductor laser device having an astigmatism correction function, in a laser beam output from a chip having an astigmatism difference. A light-transmitting correction plate is arranged at a predetermined position on the optical axis and in a direction substantially perpendicular to the optical axis. This correction board has
A zone plate is formed using a chip to be mounted to correct the astigmatism difference of the chip using techniques such as holography and photolithography.

（作　用） 本発明によれば、以上のように半導体レーザ装置を構成
したので、ゾーンプレートが形成された補正板は、チッ
プから出力されるレーザ光の非点隔差をＯにするように
働くと共に、光軸と略直交する方向に配置された該補正
板は、半導体レーザ装置の製造を簡単化し、さらに量産
化を可能にする。従って前記問題点を除去できるのであ
る。(Function) According to the present invention, since the semiconductor laser device is configured as described above, the correction plate on which the zone plate is formed works to reduce the astigmatism difference of the laser beam output from the chip to O. In addition, the correction plate arranged in a direction substantially perpendicular to the optical axis simplifies manufacturing of the semiconductor laser device and further enables mass production. Therefore, the above-mentioned problem can be eliminated.

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ装置の断
面図である。(Embodiment) FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device showing an embodiment of the present invention.

この半導体レーザ装置は非点隔差ΔＬをもつチップ２０
を有し、このチップ２０が放８ａｉｅを有する支持台２
１に搭載されている。支持台２１には外部導出端子２２
が植設され、その外部導出端子２２がチップ２０と接続
されている。また、支持台２１には、例えば通常の半導
体レーザを搭載するために用いられるキャンシール型の
キャップ２３が固着されており、このキャップ２３内に
チップ２０が封止されている。キャップ２３にはチップ
２０の光軸Ｈに対して角度０２　　（ｓｏｏ）をもつ光
透過用の窓２４が設けられ、その窓２４にはチップ２０
から距ｆｉＤ隔てて光透過性の補正板２５が取付けられ
ている。補正板２５は、チップ２０から出力されるレー
ザ光の非点隔差ΔＬをＯにし、かつ該レーザ光を平行光
にするコリメート機能を持つもので、ガラス、サファイ
ヤ等からなる光透過性の平行平面板と、その平行平面板
の面に形成された同心円状の縞模様、つまりゾーンプレ
ートとで構成されている。This semiconductor laser device has a chip 20 with an astigmatism difference ΔL.
, and this chip 20 has a support base 2 having an opening 8aie.
It is installed in 1. The support base 21 has external lead-out terminals 22.
is implanted, and its external lead-out terminal 22 is connected to the chip 20. Further, a can seal type cap 23 used for mounting, for example, a normal semiconductor laser is fixed to the support base 21, and the chip 20 is sealed within this cap 23. The cap 23 is provided with a light transmission window 24 having an angle of 02 (soo) with respect to the optical axis H of the chip 20, and the window 24 has a window 24 for transmitting light.
A light-transmissive correction plate 25 is attached at a distance fiD from. The correction plate 25 has a collimating function that sets the astigmatism difference ΔL of the laser beam output from the chip 20 to O, and converts the laser beam into parallel light. It consists of a face plate and a concentric striped pattern formed on the surface of the parallel plane plate, that is, a zone plate.

このような補正板２５を有するキャップ２３の製造方法
を第５図を参照しつつ説明する。A method of manufacturing the cap 23 having such a correction plate 25 will be explained with reference to FIG.

先ず、キャップ２３に取付けられた光透過性の平行平面
板２５−１に、半透明の例えばマイクロポジット等のホ
トレジストを塗布する。First, a translucent photoresist such as microposit is applied to the light-transmitting parallel plane plate 25-1 attached to the cap 23.

次に、非点隔差ΔＬを持った搭載予定のチップ２０を用
い、このチップ２０の発光点２０ａから距＃２ｆの位置
に、焦点圧＃ｆの凸レンズ３０を配置する。Next, using a chip 20 to be mounted having an astigmatism difference ΔL, a convex lens 30 having a focal pressure #f is placed at a distance #2f from the light emitting point 20a of this chip 20.

すると、凸レンズ３０の主点位置から距＃２ｆの位置３
１−１に発光点２０ａの等倍の像ができる。この凸レン
ズ３０と位置３１−１の間にくさび形の半透鏡３１を挿
入してチップ２０から出射されたレーザ光を２分し、一
方のレーザ光をキャンプ２３へ、他方のレーザ光を非点
隔差ΔＬの補正のための平行平板ガラス板３３及び凸レ
ンズ３４へと導く。キャップ２３はその平行平面板２５
−１が位置３１−１から第１図の距離りだけ離れた箇所
に、配こする。Then, position 3 at distance #2f from the principal point position of the convex lens 30
A same-size image of the light emitting point 20a is formed at 1-1. A wedge-shaped semi-transparent mirror 31 is inserted between this convex lens 30 and position 31-1 to divide the laser beam emitted from the chip 20 into two, sending one laser beam to the camp 23 and sending the other laser beam to the astigmatism point. It leads to a parallel flat glass plate 33 and a convex lens 34 for correcting the distance difference ΔL. The cap 23 has a parallel plane plate 25
-1 is placed at a location separated by the distance shown in FIG. 1 from position 31-1.

半透鏡３２による反射方向には、位置３１−２において
発光点２０ａの等倍の像ができる。この像は、屈折率ｎ
、厚さｔの平行平板ガラス板３３によって上記式を満足
する角度０１を与えることで、非点隔差ΔＬが補正され
た後、焦点距離Ｆの凸レンズ３４により平行光線にされ
る。凸レンズ３４により平行光線になったレーザ光は、
全反射ｔＱ３５および３６で反射し、平行平面板２５−
１に半透鏡３２を透過したレーザ光と対向して入射する
。このようにしてキャンプ２３の平行平面板２５−１に
入射する２方向からのレーザ光は、該平行平面板２５−
１において定常的干渉縞を形成する。この干渉縞が所望
するゾーンプレート　（ホログラム）である。In the direction of reflection by the semi-transparent mirror 32, a same-size image of the light emitting point 20a is formed at a position 31-2. This image has a refractive index n
, the astigmatism difference ΔL is corrected by providing an angle 01 that satisfies the above equation with a parallel flat glass plate 33 having a thickness t, and then the light beam is made into a parallel light beam by a convex lens 34 having a focal length F. The laser light that has become parallel light beams by the convex lens 34 is
Reflected by total reflection tQ35 and 36, parallel plane plate 25-
The laser beam that has passed through the semi-transparent mirror 32 is incident on the laser beam 1 . In this way, the laser beams from two directions incident on the parallel plane plate 25-1 of the camp 23 are transmitted to the parallel plane plate 25-1.
1 to form stationary interference fringes. This interference pattern is the desired zone plate (hologram).

ゾーンプレートが形成された平行平面板２５−１上のホ
トレジストを現像し、そのホトレジストによってゾーン
プレートに対応する凹凸模様を形成する。その凹凸模様
上に金属を蒸着すると、該金属は凹部において平行平面
板２５−１上に付若し、凸部においてホトレジスト上に
付着する。そこで、リフトオフ法等により、ホトレジス
ト上に付着した金属をそのホトレジストと共に選択的に
除去すれば、蒸着金属膜によるゾーンプレートが平行平
面板２５−１上に形成され、第１図における補正板２５
の製造が完了する。The photoresist on the parallel plane plate 25-1 on which the zone plate is formed is developed, and an uneven pattern corresponding to the zone plate is formed by the photoresist. When metal is deposited on the uneven pattern, the metal is deposited on the parallel plane plate 25-1 in the concave portions and on the photoresist in the convex portions. Therefore, if the metal adhering to the photoresist is selectively removed together with the photoresist by a lift-off method or the like, a zone plate made of a vapor-deposited metal film is formed on the parallel plane plate 25-1, and the correction plate 25-1 in FIG.
Manufacturing is completed.

そこで、このゾーンプレートを作製するために用いたチ
ップ２０を支持台２１に搭載し、該チップ２０から距離
りの箇所に前記補正板２５が位こするようにキャップ２
３を該支持台２１に固着すれば、第１図の半導体レーザ
装置が得られる。この半導体レーザ装置において、外部
導出端子２２に所定の電圧を印加すれば、チップ２０か
らレーザ光が出力され、補正板２５を通過する。補正板
２５のゾーンプレートから出射する光は、ホログラムか
らの再生光であるため、非点隔差ΔＬが０に補正され、
コリメートされたレーザ光が得られる。Therefore, the chip 20 used for producing this zone plate is mounted on the support stand 21, and the cap 20 is placed so that the correction plate 25 is placed at a distance from the chip 20.
3 to the support base 21, the semiconductor laser device shown in FIG. 1 is obtained. In this semiconductor laser device, when a predetermined voltage is applied to the external lead-out terminal 22, laser light is output from the chip 20 and passes through the correction plate 25. Since the light emitted from the zone plate of the correction plate 25 is reproduced light from the hologram, the astigmatism difference ΔL is corrected to 0,
A collimated laser beam is obtained.

本実施例の利点をまとめれば、次のようになる。搭載予
定のチップ２０を用い、ホログラフィの技術とホトリソ
グラフィの技術で、チップ２０の非点隔差ΔＬをＯに補
正するゾーンフレートをキャップ２３の平行平面板２５
−１に形成して補正板２５を作り、この補正板２５をチ
ップ２０の光軸Ｈに対して略直交する方向に配置して半
導体レーザ装置を製造するため、量産性に優れ、使用す
るチップ２０ｆｔに異なる非点隔差ΔＬを精度良く補正
したレーザ光を簡単に得ることができる。従って、従来
のようにキャップの窓を傾けるという特殊なキャップを
作る必要もなく５通常のキャップ２３に細工をするだけ
で精度の良いレーザ光が得られるので、製造上のコスト
ダウンを計ることが可詣となる。また、補正板２５を通
して得られるレーザ光は、平行光線であるため、従来の
第２図のようなコリメータレンズ３を省略でき、光学系
における構造の簡単化とそれによる小型化、低コスト化
の効果も期待できる。The advantages of this embodiment can be summarized as follows. Using the chip 20 to be mounted, a zone plate for correcting the astigmatic difference ΔL of the chip 20 to O is created using the parallel plane plate 25 of the cap 23 using holography technology and photolithography technology.
-1 to form a correction plate 25, and this correction plate 25 is arranged in a direction substantially perpendicular to the optical axis H of the chip 20 to manufacture a semiconductor laser device. It is possible to easily obtain a laser beam in which the astigmatism difference ΔL, which differs by 20 ft, is accurately corrected. Therefore, there is no need to make a special cap with a tilted window as in the past, and high-precision laser light can be obtained by simply modifying the normal cap 23, thereby reducing manufacturing costs. It becomes possible to visit. In addition, since the laser beam obtained through the correction plate 25 is a parallel beam, the conventional collimator lens 3 as shown in FIG. You can also expect good results.

本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形が可能
である。その変形例としては、例えば次のようなものが
ある。The present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications are possible. Examples of such modifications include the following.

■　平行平面板２５−１にゾーンフレートを形成して補
正板２５を予め作でおき、これをキャップ２３の窓２４
に取付けるようにしてもよい。また、キャップ２３はそ
の本体と補正板２５とが別部材で作られているが、これ
らが同一部材で一体的に作られたものでもよい。このよ
うにキャップ２３が同一部材で一体的に作られている場
合には、そのキャップ２３の頭部に直接、ゾーンフレー
トを形成することになる。■ Form a zone plate on the parallel plane plate 25-1, make the correction plate 25 in advance, and insert it into the window 24 of the cap 23.
It may be installed on the Further, although the main body and the correction plate 25 of the cap 23 are made of separate members, they may be made integrally of the same member. When the cap 23 is integrally made of the same material as described above, a zone plate is formed directly on the head of the cap 23.

■　キャップ２３に設けられる補正板２５、あるいはそ
れに相当する補正板部分は、平行平面板状に限定されず
、例えば曲面板状等の他の形状にして非点隔差補正機箋
のみを持たせるようにしてもよい。- The correction plate 25 provided on the cap 23 or the corresponding correction plate part is not limited to the shape of a parallel plane plate, but may have another shape such as a curved plate shape so as to have only the astigmatism correction markings. You may also do so.

■　その他、半導体レーザ装置におけるキャー７プ２３
の本体形状や、支持台２１等を他の形状や構造に変形す
ることも回走である。■ In addition, Cap 723 in semiconductor laser equipment
Changing the shape of the main body, the support base 21, etc. into other shapes or structures is also considered rotation.

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、非点隔差を補正するための
ゾーンプレートが形成された補正板を、光軸と略直交す
る方向に耐難したので、補正板の取付けが容易になるば
かりか、チップ毎に異なる非点隔差を高い精度で補正し
たレーザ光が得られる。従って量産性に優れ、低コスト
化が期待できる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, the correction plate on which the zone plate for correcting the astigmatism difference is formed is resistant to damage in the direction substantially perpendicular to the optical axis, so the correction plate can be easily installed. Not only that, but laser light with highly accurate correction of astigmatism differences that vary from chip to chip can be obtained. Therefore, mass production is excellent and cost reduction can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の実施例を示す半導体レーザ装置の断面
図、第２図は従来における半導体レーザの光学系を示す
断面図、第３図は第２図における半導体レーザの接合面
に垂直な面に沿う断面図、第４図は従来の半導体レーザ
装この断面図、第５図は第１図中の補正板の製造方法を
示す図である。 ２０・・・・・・半導体レーザチップ、２１・・・・・
・支持台、２２・・・・・・外部導出端子、２３・・・
・・・キャップ、２４・・・・・・窓、２５・・・・・
・補正板、２５−１・・・・・・平行平面板。 出願人代理人　　　種　　木　　恭　　成０−へ■？０ Ｃ−Ｊ（ＮへへＣぐ八FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the optical system of a conventional semiconductor laser, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device, and FIG. 5 is a diagram showing a method of manufacturing the correction plate shown in FIG. 1. 20... Semiconductor laser chip, 21...
・Support stand, 22...External lead-out terminal, 23...
...Cap, 24...Window, 25...
- Correction plate, 25-1...Parallel plane plate. Applicant's agent Taneki Kyo Sei0-?■? 0 C-J(NheheCguhachi

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、非点隔差を有するレーザ光出力用の半導体レーザチ
ップと、 前記レーザ光における光軸上の所定位置でかつその光軸
と略直交する方向に配置され、前記非点隔差を補正する
ゾーンプレートが前記半導体レーザチップを用いて形成
された光透過性の補正板とを、 備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。 ２、前記ゾーンプレートは、前記半導体レーザチップか
ら出力されるレーザ光を用いてホログラフィおよびホト
リソグラフィで形成された特許請求の範囲第１項記載の
半導体レーザ装置。[Scope of Claims] 1. A semiconductor laser chip for outputting laser light having an astigmatism difference; A semiconductor laser device, characterized in that a zone plate for correcting a gap difference is provided with a light-transmissive correction plate formed using the semiconductor laser chip. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the zone plate is formed by holography and photolithography using laser light output from the semiconductor laser chip.