(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザデバイスであって、
集積フォトダイオードと、半導体レーザダイオード及び前記集積フォトダイオードを電気的に接続する電気的接点とを有する、垂直共振器面発光である前記レーザ半導体レーザダイオードを有するレーザダイオードデバイスを有し、
前記半導体レーザデバイスはさらに、
前記レーザダイオードデバイスの温度を安定化または設定することによりレーザ波長を設定または安定化させるフィードバック制御回路であって、測定した温度依存パラメータに応じて加熱電圧または電流を生成するように設定されたフィードバック制御回路を有し、
前記加熱電圧または電流を前記レーザダイオードデバイスの電気的接点に印加し、前記電気的接点の少なくとも一つは、加熱電流がデポジション方向にレーザダイオードデバイスの複数のレイヤを通って流れて前記半導体レーザダイオードを加熱するように前記半導体レーザダイオードまたは前記集積フォトダイオードに電気的に接続された、半導体レーザデバイス。
【請求項２】
前記集積フォトダイオードは逆バイアスで動作し、前記レーザダイオードデバイスの温度を安定化または設定するフィードバック制御回路は前記集積フォトダイオードにかかる電圧を設定するように構成され、前記集積フォトダイオードは受光した光により誘導される光電流により加熱されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項３】
前記半導体レーザダイオードと前記集積フォトダイオードとを電気的に接続する前記電気的接点の少なくとも１つは、前記フィードバック制御回路に接続する２つの端点を有し、前記加熱電流は前記２つの端点の間を流れることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項４】
前記加熱電流または電圧を共通面上の２つの横方向に離れた電気的接点間に印加し、前記電気的接点の少なくとも１つが前記半導体レーザダイオードまたは前記集積フォトダイオードに接触し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デバイス。
【請求項５】
前記離れた電気的接点は異なる材料でできていることを特徴とする、
請求項４に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項６】
前記フィードバック制御回路の入力は前記半導体レーザダイオードの電気的接点に接続され、前記フィードバック制御回路は前記レーザダイオードの順電圧を測定する、請求項１に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項７】
前記レーザダイオード温度が所定波長に対応する温度より低い場合、前記動作電圧が固定動作電流において所定値より低くなる限り、前記半導体レーザダイオードは前記フィードバック制御回路により加熱されることを特徴とする、請求項６に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項８】
前記フィードバック制御回路は前記加熱電流または電圧により加熱された部分の抵抗に対応するパラメータを測定することを特徴とする、
請求項１に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項９】
前記フィードバック制御回路の入力は前記集積フォトダイオードの電気的接点に接続され、前記集積フォトダイオードにより測定された光出力は前記フィードバック制御回路に入力パラメータとして送られ、前記フィードバック制御回路は前記光出力に応じて加熱電流または電圧を設定することを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１０】
前記半導体レーザダイオードは基板上にメサ構造として構成され、該メサ構造は少なくとも部分的に前記基板中の溝により囲ま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デバイス。
【請求項１１】
前記半導体レーザダイオードは基板上にメサ構造として構成され、前記メサと前記基板との間に部分的酸化レイヤが構成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デバイス。
【請求項１２】
請求項１に記載の半導体レーザデバイスを有する車両速度または距離センサであって、前記半導体レーザデバイスは、
半導体レーザダイオードと、
レーザ強度の自己混合振動から距離または速度に関するパラメータを測定する自己混合信号復号回路と、
温度に関するパラメータを検出する入力を有し、前記半導体レーザダイオードを加熱する加熱電流または加熱電圧を制御するフィードバック制御回路であって、少なくとも２０°Ｃで前記半導体レーザダイオードの温度を安定化させるフィードバック制御回路と
を有することを特徴とする、車両速度または距離センサ。
【請求項１３】
前記フィードバック制御回路は、１００°Ｃ以下で半導体レーザダイオードの温度を安定化させることを特徴とする、
請求項１２に記載の車両速度または距離センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学計測デバイスに関し、より具体的には光学自己ミキシングセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積フォトダイオード付きＶＣＳＥＬ(ＶＩＰ)は、対地速度測定などにおける自動車センサのキーコンポーネントになるであろう。自動車アプリケーションではデバイスの動作温度範囲が広く（例えば、−４０°Ｃから１２０°Ｃ）なければならない。しかし、ＶＩＰは、動作したとしても、この広い温度範囲では特性が大きく変わってしまう。
【０００３】
ＶＣＳＥＬの性能パラメータの温度依存性は非特許文献１で周知になっている。主要な影響が３つある：
キャビティ共鳴が次式に従ってシフトする：
∂λres/∂T≒０.０７nm/K
さらに、ゲインピークが次式に従ってシフトする：
∂λgain/∂T≒０.３２nm/K
別の影響として、温度上昇とともにレーザ閾値が変化し、ゲイン／電流が減少する。
【０００４】
うまく設計することにより、ＶＣＳＥＬは広い温度範囲で動作する（例えば、−８０°Ｃから１８０°Ｃ、非特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、かかるデバイスの出力パワーは動作温度範囲にわたって１０倍以上変化し、レージング波長は約１０ｎｍシフトする。特に、集積フォトダイオードの性能（感度と雑音）も温度とともに大きく変化する。こうした影響はすべて、一定の信号対雑音比、一定の出力パワーなどの安定したＶＩＰ性能とは相容れない。好ましくは、出力パワーは目に危険のない限度以下で、明確な波長でなければならない。レーザを自己ミキシングセンサとして用いた場合、１０ｎｍシフトするだけで、距離と速度の測定に１％のシステマチックエラーが生じる。
【０００６】
ＶＣＳＥＬＳの温度依存性の波長シフトを利用してＤＷＤＭのレーザアレイの波長を調節している。特許文献１は、個々のＶＣＳＥＬの波長を調節するＶＣＳＥＬアレイを開示している。波長の調節はバイアス加熱により行う。アレイは冷却面に接地されている。そして、ＶＣＳＥＬの近くに配置した加熱要素により個別に波長を設定する。しかし、この構成では、ＶＣＳＥＬの近くに波長を調整する付加的コンポーネントが必要となる。さらに、特許文献１のバイアス加熱には冷却面が必要である。ＶＣＳＥＬを個別に冷却するわけではないが、冷却には熱拡散用の付加的コンポーネントが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００３１２９４Ａ１号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】H.  Li  and  K.  Iga,  “Vertical-Cavity  Surface-Emitting  Laser  Devices”,  S６９ff,  Springer  ２００３
【非特許文献２】B.  Weigl  et  al.,  “High-performance  oxide-confined  GaAs  VCSELs”,  IEEE  J.  Sel.  Top.  Quantum  Electron.  ３,  ４０９-４１５  (１９９７)
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一目的は、設計がより単純な波長制御半導体レーザを提供することである。この目的は請求項１に記載したレーザデバイスにより達成できる。本発明の有利な実施形態と改良とを従属項に記載した。一般的なアイデアとして、集積フォトダイオードを有するレーザダイオードのコンポーネントの１つを、レーザダイオードの加熱にも用いるレーザダイオードを提案する。
【００１０】
具体的に、半導体レーザデバイスを提案する。該デバイスは、垂直共振器面発光レーザである半導体レーザダイオードと、集積フォトダイオードと、半導体レーザダイオード及び集積フォトダイオードを電気的に接続する、典型的にはデポジションにより形成したメタルレイヤである電気的接点とを有するレーザダイオードデバイスを有する。
【００１１】
したがって、集積フォトダイオードを有するＶＣＳＥＬなどの半導体レーザデバイスであって、加熱手段を一体化したものを提案する。本発明は、広い範囲の動作温度にわたりレーザ波長を安定化させるのに特に好適である。本発明の基本的なアイデアは、レーザダイオードデバイスに一体となっているＶＩＰなどのパーツである加熱要素を利用することである。換言すると、集積フォトダイオードを有するレーザダイオードの要素の１つを、その通常の機能とは別に、制御された加熱要素としても用いる。そのため、別途加熱手段を設ける必要がない。したがって、レーザダイオードデバイスの電気的接点を含む既存構造のうち少なくとも１つが加熱要素として機能する。
【００１２】
半導体レーザデバイスは、さらに、レーザダイオードデバイスの温度を安定化または設定することによりレーザ波長を安定化または設定するフィードバック制御回路を有する。この回路は、測定した温度依存パラメータに応じて加熱電圧または電流を発生するように構成されている。加熱電圧または電流を、レーザダイオードデバイスの少なくとも１つの電気的接点に印加する。少なくとも１つの電気的接点は、加熱電流がレーザダイオードデバイスに流れて、半導体レーザダイオードを加熱するように、半導体レーザダイオードまたは集積フォトダイオードにも電気的に接続されている。一般的に、フィードバック制御回路は、測定した温度依存パラメータをレーザダイオードデバイスから制御回路にフィードバックするフィードバックループを有する。
【００１３】
半導体レーザダイオードは、フォトダイオードを垂直に集積した（ＶＩＰ）垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。ＶＣＳＥＬ構造によりフォトダイオードの集積が容易になる。パワー消費が少なく、そのため熱放射も少ないので、温度調整の範囲が広がる。
【００１４】
本発明の一実施形態では、集積フォトダイオードは逆バイアスで動作し、レーザダイオードデバイスの温度を安定化または設定するフィードバック制御回路は集積フォトダイオードにかかる電圧を設定するように構成される。集積フォトダイオードは受光した光により誘導される光電流により加熱される。
【００１５】
この場合、加熱要素を追加する必要が無く、ＶＩＰなどの、フォトダイオードを集積した共通レーザダイオードをフィードバック制御回路とともに利用できる。
【００１６】
別の実施形態では、半導体レーザダイオードと集積フォトダイオードとを電気的に接続する少なくとも１つの電気的接点は、レーザ波長を安定化または設定する回路に接続された２つの端点すなわち電極を有する。この場合、その回路で制御された加熱電流が、その２つの端点間の電気的接点を流れる。別の可能性として、電気的接点の下の基板またはレイヤに加熱電流を部分的に流してもよい。したがって、２つの端点を有する電気的接点を用いるのではなく、電気的接点を２つの横方向に離れた接点に分けることもできる。加熱電流または電圧を共通面上の２つの横方向に離れた電気的接点間に印加し、電気的接点の少なくとも１つが半導体レーザダイオードまたは集積フォトダイオードに接触している。このタイプの加熱要素の抵抗を大きくするため、離れた電気的接点を異なる材料で作ることもできる。具体的に、一方の接点を標準的な合金接点とし、他方を単純な金属接点として、損失を大きくして、接触抵抗とシート抵抗を含む抵抗全体を大きくしてもよい。
【００１７】
光電流とフォトダイオードにかかる電圧による加熱と、加熱要素として設計された電気的接点を介した加熱とを組み合わせることも可能である。
【００１８】
レーザダイオードの温度を適当な温度センサで検知してもよい。しかし、余分な温度センサを必要とせずに、レーザダイオードの動作温度をモニタすることができ、有利である。特に、アクティブゾーンの温度を直接測ることができる。この目的のため、温度に対するレーザダイオードの順方向電圧（動作電圧）の依存性を測ることができる。一般的にはこの依存性は負である。
【００１９】
本発明の実施形態では、フィードバック制御回路の入力を半導体レーザダイオードの電気的接点に接続する。このフィードバック制御回路は、温度依存性のある入力パラメータとして、レーザダイオードの順方向電圧を測定する。
【００２０】
本実施形態の改良としてレーザ波長を制御するため、レーザダイオード温度が所定波長（すなわち、設定または安定化する波長）に対応する温度より低い場合、一定の動作電流において動作電圧が所定値より低くなる限り、ダイオードをフィードバック制御回路で加熱する。
【００２１】
代替的に、または追加的に、集積フォトダイオードにより測定した光出力をフィードバック制御回路の入力パラメータとして用いることができる。本発明の有利な改良によると、フィードバック制御回路の入力は集積フォトダイオードの電気的接点に接続され、集積フォトダイオードにより測定された光出力はフィードバック制御回路に入力パラメータとして送られる。フィードバック制御回路は光出力に応じて加熱電流または電圧を設定する。このパラメータはいくぶんフィードバックに敏感であり、特にレーザ条件下ではそうであるが、本実施形態の設計は、温度センサの追加が必要ではないので、非常に単純である。さらに、前述の通り、レーザ強度の温度依存性が非常に大きく、温度測定の感度が非常に高くなる。
【００２２】
さらに別の、または追加的な入力パラメータとして、フィードバック制御回路を加熱部分で測定した信号を直接用いるよう構成できる。具体的に、加熱電圧または加熱電流により加熱される部分の抵抗に対応するパラメータを検出できる。加熱部分にかかる電圧は、温度依存的な抵抗のため、温度にも依存する。加熱部分が離れている場合には、レーザ温度の制御よりも加熱要素温度の制御の方が有用である。この場合、温度をレーザ電圧から求めると、レーザ温度の反応時間によりフィードバックループが遅くなる。本発明の別の改良によると、加熱されるレーザダイオードデバイスの部分に係る電圧をフィードバック制御回路に入力パラメータとして送り、加熱電圧または電流を、この電圧に応じてフィードバック制御回路で設定する。
【００２３】
レーザダイオードを望みの温度まで加熱するのに必要なパワーを低減して、同時にフィードバックループを速くするため、基板上に、少なくとも部分的に溝で囲まれたメサ構造として形成された半導体レーザダイオードを利用すると有利である。溝により基板に沿った横方向の熱拡散が減少する。
【００２４】
レーザダイオードに対してある程度の断熱をする別の、または追加の可能性として、メサと基板との間に部分的に酸化したレイヤを配置する。
【００２５】
今まで、寿命を延ばし、効率を高めるため、一般的にはレーザダイオードを冷却してきた。しかし、冷却、特に能動的な冷却には、追加的コンポーネントが必要である。レーザダイオードを受動的に冷却する場合、外部温度により動作温度が制限される。しかし、アプリケーションによっては、外部温度が大きく変動することもある。外部温度が変動する環境における典型的なアプリケーションは、車両用センサであり、具体的には自動車、船舶、または航空機用センサである。本発明の一般的なアイデアとして、一般的な外部温度の範囲において、アプリケーションの高温側でレーザダイオードを動作させれば、レーザセンサの能動的冷却をしなくてすむ。この目的のため、ＶＩＰ等のレーザダイオードが、アプリケーションで典型的な外部温度範囲の下限より十分上の温度で動作するように、温度範囲を大幅に減らすために、加熱要素の使用を提案する。しかし、レーザダイオードの寿命に悪い影響が生じる温度までの温度範囲において、ＶＣＳＥＬを中間温度で動作させることが好ましい。それでも、発生温度の範囲は全体で例えば少なくとも２分の１まで狭くする。この場合、動作温度範囲を狭くしたまま、レーザダイオードが例えば＞１００°Ｃで動作する時間を短くできる。それゆえ、レーザダイオードの寿命にとって有害な温度範囲より低い動作温度範囲を設定することが一般的には好ましい。
【００２６】
本デバイスは高い温度で最適な特性を示すように設計できる。より具体的には、半導体レーザデバイス、特に上記の半導体レーザデバイスを有する車両速度または距離センサを提案する。該センサは、半導体レーザダイオードと、レーザ強度の自己混合振動から距離または速度に関するパラメータを測定する自己混合信号復号回路と、温度に関係するパラメータを検知する入力を有するフィードバック制御回路とを有する。フィードバック制御回路は、半導体レーザダイオードを加熱し、それにより半導体レーザダイオードの温度を少なくとも２０°Ｃに、好ましくは少なくとも５０°Ｃに、さらに好ましくは少なくとも６０°Ｃに安定化させる加熱電流または加熱電圧を制御する。上記の通り、自動車のアプリケーションで現れる温度は典型的には−４０°Ｃから１２０°Ｃの範囲である。レーザダイオードは、その温度範囲の上６０％のところで動作する。
【００２７】
この動作により、能動的冷却は必要なく、一定の、しかし比較的高い温度においてレーザダイオードを安定化させるには加熱で十分である。自己混合振動の周波数はレーザ波長の関数なので、本発明は、特にレーザ自己混合センサに好適である。
【００２８】
船舶及び航空機のアプリケーションにおける温度範囲は概して同様である。アプリケーションに応じて、レーザダイオードの温度をこれよりも高く、または低く設定してもよい。しかし、フィードバック制御回路により安定化される温度は、動作を安定化させ寿命を長くするため、好ましくは１００°Ｃより低く、より好ましくは８０°Ｃより低い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体レーザデバイスの上面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による半導体レーザデバイスの側面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による、加熱要素として機能するリング接点を有する半導体レーザデバイスの上面図である。
【図４】図３に示した実施形態の変形例である。
【図５】図３に示した実施形態の変形例である。
【図６】半導体レーザダイオードと集積フォトダイオードの制御回路の実施形態を示すブロック図である。
【図７】半導体レーザデバイス１のアプリケーションを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１と図２は、それぞれ半導体レーザデバイス１の上面図と側面図である。
【００３１】
半導体レーザデバイス１は、レーザダイオードデバイス３を有する。レーザダイオードデバイス３は、ＶＣＳＥＬ３００と、集積フォトダイオード２００と、ＶＣＳＥＬ３００及び集積フォトダイオード２００を電気的に接続する電気的接点１１０、２１０、３１０とを有する。ＶＣＳＥＬ３００は、２つのブラッグ反射版スタック３０１、３０３と、中間スタック３０２（例えば、３つの量子井戸）とを有する。ＶＣＳＥＬとフォトダイオードのレイヤは基板１００上にデポジションされる。ＶＣＳＥＬの一般的な基板材料はＧａＳａである。
【００３２】
半導体レーザデバイス１は、さらに、レーザダイオードデバイス３の温度を安定化または設定することによりレーザ波長を安定化または設定するフィードバック制御回路１０を有する。フィードバック制御回路１０は、フィードバック制御回路１０により検出された温度依存パラメータに応じて、加熱電圧または電流を発生するように構成されている。この加熱電圧または電流をレーザダイオードデバイス３の電気的接点に印加する。少なくとも１つの電気的接点は、ＶＣＳＥＬ３００または集積フォトダイオード２００にも電気的に接続されており、加熱電流がレーザダイオードデバイス３に流れて所望の波長に対応する所定温度までＶＣＳＥＬ３００を加熱するようになっている。特に、ＶＣＳＥＬ３００は、レーザダイオードの温度が所定波長に対応する温度より低いとき、動作電圧が所定動作電流における所定値より下にある限り、フィードバック制御回路１０により、光電流と調整された逆バイアス電圧とにより加熱される。
【００３３】
具体的に、フィードバック制御回路１０は、配線１２、１４、１６によりレーザダイオードデバイス３に接続されている。配線１２と１６は、ＶＣＳＥＬ３００上のリング接点３１０と、集積モニタダイオード２００とＶＣＳＥＬとを接続する電気的接点２１０とに接続されている。フィードバック制御回路１０は、これらの配線１２、１６を介してＶＣＳＥＬ３００の順電圧を温度依存パラメータとして特定する。
【００３４】
フィードバック制御回路１０は、配線１４を介してリア接点１１０に接続されている。集積フォトダイオード(２００)は配線１２と１４を介して逆バイアスで動作し、フィードバック制御回路１０は配線１２、１４を介して集積フォトダイオード(２００)にかかる電圧を調節する。フォトダイオードは受けた光による光電流により加熱される。集積フォトダイオード２００に印加される加熱パワーは、光電流とフィードバック制御回路１０により印加される電圧との積になる。
【００３５】
逆バイアス動作では、光電流は逆バイアス電圧にはほとんど依存しないので、逆バイアス電圧を調節することにより、レーザ強度の測定を妨げずに、加熱パワーを制御できる。光電流もフィードバック制御回路１０にフィードバックして、電圧を決定してＶＣＳＥＬ３００の実際の温度と望ましい温度との乖離に応じた加熱パワーとすることができるとさらに有用である。
【００３６】
集積フォトダイオード２００とＶＣＳＥＬ３００はメサ構造を構成する。このメサ構造は、基板１００に作られた溝６００により囲まれている。溝６００によりメサ構造を熱的に分離できる。溝６００をエッチングするのに加えて、メサと基板１００との間に（ＶＣＳＥＬの酸化物開口に類似した）部分的酸化レイヤを構成してもよい。
【００３７】
図３は、半導体レーザデバイス１の別の実施形態を示す図である。本実施形態は、電気的接点１１０、２１０、３１０はＶＣＳＥＬ３００と集積フォトダイオード２００とを接続するものであるが、この電気的接点を加熱要素として利用するとの考えに基づく。この目的のため、フィードバック制御回路１０に接続されている電気的接点の２つの端点を用いるように、それぞれの電気的接点を変更する。フィードバック制御回路１０によりその２端点間の加熱電流を制御する。
【００３８】
図３に示した実施形態では、ＶＣＳＥＬ上のリングコンタクト３１０を加熱要素として用いている。リング状の導電レイヤを切って（interrupted）、２つの端を構成する。これらの端を端点１８、１９として用い、配線１２、１４を介してフィードバック制御回路１０を接続する。フィードバック制御回路１０により制御された加熱電流は、端点１８、１９の間で、リングコンタクトに沿って流れる。
【００３９】
さらに、リングコンタクト３１０の導電材料の温度抵抗は温度に依存するので、リングコンタクト３１０を温度センサとして用いることもできる。フィードバック制御用の入力として用いる適当なパラメータは、例えば、端点１８、１９間を流れる電流と、配線１２、１４間の電位差である。
【００４０】
図４は、図３に示した実施形態の変形例を示す。ＶＣＳＥＬ３００上のリングコンタクト３１０の替わりに、集積フォトダイオード２００上の電気的接点２１０を加熱要素として用いる。この電気的接点２１０は、好ましくはＶＣＳＥＬ３００と集積フォトダイオード２００のｎコンタクト（n-contact）である。この目的のため、細長いＵ字形の、ＶＣＳＥＬ３００の周りに配置したレイヤとして、コンタクト２１０を構成する。このＵ字形コンタクトの足の端は、配線１２、１４に接続され、端点１８、１９を構成する。
【００４１】
図５は、電気的接点を加熱要素としても用いる実施形態の別の変形例を示す。図５に示した変形例では、加熱電流または加熱電圧は共通面上の横方向に離れた２つの電気的接点間に与えられ、少なくとも一方の電気的接点はＶＣＳＥＬ３００及び／または集積フォトダイオード２００に接触している。図４に示した実施形態と同様に、ＶＣＳＥＬ３００と集積フォトダイオード２００の両方に接触するｎコンタクト（n-contact）が加熱要素として機能するように変更されている。集積フォトダイオード２００上のｎコンタクトは２つのコンタクト２３０、２３１に分かれている。コンタクト２３０、２３１の一方または両方を用いて、ＶＣＳＥＬ用の電源（図示せず）に接続してもよい。フィードバック制御回路１０により制御された加熱電圧を、配線１２、１４を介してコンタクト２３０、２３１の間に印加する。コンタクト２３０、２３１間のシート抵抗、すなわちコンタクト２３０、２３１とフォトダイオード２００の下層レイヤとの間の接触抵抗により、加熱パワーが生じる。接触抵抗を大きくするには、異なる金属をコンタクト２３０、２３１に用いることができる。特に、コンタクト２３０、２３１の一方を、ＶＣＳＥＬデバイス上の導電レイヤに一般的に用いられる標準的な合金とする。そして、他方のコンタクトを、メサ型の下層レイヤに対する遷移抵抗（transition  resistance）が大きい材料で作ってもよい。
【００４２】
ここまで説明した実施形態では、フィードバック制御回路１０はスタンドアロンの構成として説明した。しかし、フィードバック制御回路１０は、半導体レーザデバイス１の駆動回路に組み込まれ、及び／または一体となっていてもよい。図６のブロック図は、駆動回路がフィードバック制御回路１０を含む実施形態を示す。この構成は、図３乃至図５に示したような、電気的接点を電気的加熱要素としたレーザダイオード要素、すなわち図３乃至図５に示したレーザダイオード要素において特に有用である。
【００４３】
ＶＣＳＥＬ３００を流れる電流はレーザドライバ３５０で制御される。レーザドライバ３５０はレーザ電圧（温度を示す）も測定している。集積フォトダイオード２００にかかる逆電圧と光電流は、フォトダイオード制御回路２５０で制御される。加熱要素７００、例えば図３乃至図５に示した変更した電気的接点は、フィードバック制御回路１０で独立に制御できる。フィードバックループ８００によりレーザ電圧に関する情報をとり、必要なら、破線の配線で示したように、光電流に関する情報もとる。
【００４４】
図１と図２に示した実施形態では、フォトダイオード（例えば、デバイス２５０）にかけた逆電圧により加熱に影響を与えることができる。この実施形態では、フィードバック制御回路１０は、フォトダイオード制御回路２５０に組み込まれてもよい。
【００４５】
図７は、半導体レーザデバイス１のアプリケーションを示す図である。半導体レーザデバイス１を車両速度センサとして用い、特に自動車４のスピードを測定する。半導体レーザデバイス１は自動車４の下に取り付けられている。自己混合振動及び／またはスペックル効果などの自己混合効果を評価することによりスピードを測定する。ドップラー誘導によるレーザ強度の自己混合振動によりスピードを測定するため、デバイス１は、レーザビーム５が斜めに車道６にあたるように構成されている。外部温度の変化が大きくてもレーザ波長を安定化するため、フィードバック制御回路によりＶＣＳＥＬの温度を５０°Cと８０°Cの間に安定化させる。そのため、広い外部温度範囲において波長を安定化させる冷却、特に能動的な冷却は必要ない。半導体レーザデバイス１のレーザダイオードは、自動車の一般的な外部条件下での温度の高い方の範囲で常に動作するからである。しかし、性能の低下や寿命の短縮を避けるため、温度制御回路がＶＣＳＥＬの温度を１８０°C以下、より好ましくは１２０°C以下の値で安定化させることが好ましい。本発明のこの実施形態では、加熱要素を有する他のタイプの半導体レーザデバイスも一般的には利用することができる。例えば、レーザダイオードやモニタリングダイオードのコンポーネントを利用する替わりに、追加的に加熱要素をレーザダイオードの基板に設けてもよい。
【００４６】
本発明の好ましい実施形態を添付図面に示し、上記の通り説明したが、言うまでもなく、本発明は開示した実施形態には限定されず、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく多くの修正を考えることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  半導体レーザデバイス
３  レーザダイオードデバイス
４  自動車
５  レーザビーム
６  車道
１０  フィードバック制御回路
１２、１４、１６  配線
１８、１９  端点
１００  基板
１１０、２１０、３１０、２３０、２３１  電気的接点
２００  集積フォトダイオード
２５０  フォトダイオード制御回路
３００  ＶＣＳＥＬ
３０１、３０３  ブラッグ反射版
３０２  量子井戸
３５０  レーザドライバ
６００  溝
７００  加熱要素
８００  フィードバックループ
【図１】
0005616343.tif 000002
【図２】
0005616343.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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