(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器を有し、当該共振器の共振方向に沿って互いに向きが反対の第１の方向及び第２の方向にそれぞれ第１及び第２の光を出射するレーザ素子と、前記第１の光の光路に設けられ、前記第１の光を受けて当該第１の光の一部を出力光として反射するとともに他の一部を透過する半透過鏡と、当該半透過鏡を透過する透過光を受けて当該透過光の強度を測定する第１の受光部と、前記第２の光の光路に設けられ、前記第２の光を受けて当該第２の光の強度を測定する第２の受光部と、前記第１の受光部により測定された前記透過光の強度又は前記第２の受光部により測定された前記第２の光の強度に基づき、前記レーザ素子から出射される第１及び第２の光の強度を調整する光強度調整部とを備え、前記第１の受光部の方が前記第２の受光部よりも外来光に対する感度が低く、前記出力光が比較的高出力の場合は前記第１の受光部により測定された前記透過光の強度に基づいて、前記出力光が比較的低出力の場合は前記第２の受光部により測定された前記第２の光の強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
共振器を有し、当該共振器の共振方向に沿って互いに向きが反対の第１の方向及び第２の方向にそれぞれ第１及び第２の光を出射するレーザ部と、前記第１の光の光路に設けられ、前記第１の光を受けて当該第１の光を出力光と測定用の光とに分割する光分割部と、前記測定用の光を受けてその強度を測定する第１の受光部と、前記第２の光の光路に設けられ、前記第２の光を受けて当該第２の光の強度を測定する第２の受光部と、前記第１の受光部により測定された前記測定用の光の強度又は前記第２の受光部により測定された前記第２の光の強度に基づき、前記レーザ部から出射される第１及び第２の光の強度を調整する光強度調整部とを備え、前記第１の受光部の方が前記第２の受光部よりも外来光に対する感度が低く、前記出力光が比較的高出力の場合は前記第１の受光部により測定された前記測定用の光の強度に基づいて、前記出力光が比較的低出力の場合は前記第２の受光部により測定された前記第２の光の強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
互いに対向する第１及び第２の斜面並びにこれらの斜面の間に位置する底面が形成された凹部を表面に有する半導体支持基板と、前記凹部の底面に設けられ、当該底面に沿って互いに向きが反対の第１の方向及び第２の方向にそれぞれ第１及び第２の光を出射するレーザ素子と、前記底面に対して前記第１の斜面側の前記半導体支持基板の第１領域に設けられた第１の受光素子と、前記底面に対して前記第２の斜面側の前記半導体支持基板の第２領域に設けられた第２の受光素子とを備え、前記第１の光は前記第１の斜面に入射し、当該第１の光の一部が出力光として反射するとともに他の一部が前記第１の斜面を透過し、透過した透過光が前記第１の受光素子に入射し、また前記第２の光は前記第２の斜面を介して前記第２の受光素子に入射するレーザ装置であって、前記第１の受光素子に入射した前記透過光の強度を測定する第１の光強度測定部と、前記第２の受光素子に入射した前記第２の光の強度を測定する第２の光強度測定部と、前記第１の光強度測定部により測定された前記透過光の強度又は前記第２の光強度測定部により測定された前記第２の光の強度に基づき、前記レーザ素子から出射される第１及び第２の光の強度を調整する光強度調整部とを備え、前記第１の受光素子の方が前記第２の受光素子よりも外来光に対する感度が低く、前記出力光が比較的高出力の場合は前記第１の光強度測定部により測定された前記透過光の強度に基づいて、前記出力光が比較的低出力の場合は前記第２の光強度測定部により測定された前記第２の光の強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
前記半導体支持基板は、第１導電型で低抵抗の第１の半導体層と、この第１の半導体層上で前記半導体支持基板の第１領域及び第２領域にそれぞれ設けられた高抵抗の第２及び第３の半導体層と、この第２及び第３の半導体層上にそれぞれ設けられた第２導電型で低抵抗の第４及び第５の半導体層とを備え、前記半導体支持基板の前記凹部の底面に前記第１の半導体層が露出し、この第１の半導体層に前記レーザ素子が電気的に接続され、前記第１の受光素子は前記第１の半導体層と第２の半導体層と第４の半導体層とを含むダイオードであり、前記第２の受光素子は前記第１の半導体層と第３の半導体層と第５の半導体層とを含むダイオードであることを特徴とする請求項３記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記半導体支持基板は、第１導電型で低抵抗の第１の半導体層と、この第１の半導体層上に設けられた高抵抗の第２の半導体層と、この第２の半導体層上で前記半導体支持基板の第１領域及び第２領域にそれぞれ設けられた第２導電型で低抵抗の第３及び第４の半導体層とを備え、前記半導体支持基板の前記凹部の底面に前記第１の半導体層が露出し、この第１の半導体層に前記レーザ素子が電気的に接続され、前記第１の受光素子は前記第１の半導体層と第２の半導体層と第３の半導体層とを含むダイオードであり、前記第２の受光素子は前記第１の半導体層と第２の半導体層と第４の半導体層とを含むダイオードであることを特徴とする請求項３記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記第１の斜面の表面には半透過膜が形成されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記第２の斜面の表面には反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記半導体支持基板の前記第１の斜面が前記底面に対してなす角度は、前記第２の斜面が前記底面に対してなす角度よりも小さいことを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザ素子から出射される第１の光は、当該レーザ素子から出射される第２の光よりも強度が大きいことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項１０】
請求項１、２、又は９に記載のレーザ装置を光源として備え、前記レーザ装置からの前記出力光を比較的高出力で記録媒体に照射して当該記録媒体に対して情報の記録を行う記録部と、前記出力光を比較的低出力で前記記録媒体に照射して当該記録媒体に記録された情報を再生する再生部とを備えた光記録再生装置であって、前記出力光が記録光の場合は前記第１の受光部により測定された光強度に基づいて、前記出力光が再生光の場合は前記第２の受光部により測定された光強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１１】
請求項３乃至９のいずれかに記載のレーザ装置を光源として備え、前記レーザ装置からの前記出力光を比較的高出力で記録媒体に照射して当該記録媒体に対して情報の記録を行う記録部と、前記出力光を比較的低出力で前記記録媒体に照射して当該記録媒体に記録された情報を再生する再生部とを備えた光記録再生装置であって、前記出力光が記録光の場合は前記第１の光強度測定部により測定された光強度に基づいて、前記出力光が再生光の場合は前記第２の光強度測定部により測定された光強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることを特徴とする光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ装置及びこれを用いた光記録再生装置に係り、特に光通信、光伝送、及び光情報記録等の技術におけるレーザ装置及びこれを用いた光記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光通信や光伝送および光情報記録などの分野では、出射光のコヒーレンシーや高速動作が可能であること、あるいは非常に小型であることから、光源として半導体レーザが広く用いられている。
【０００３】
半導体レーザは、リードフレームやメタルブロックなどの金属部材に実装されている。その理由として、外部から電流を注入することにより誘導放出光を出力することや、熱変動に対して出力光強度が敏感に変化するため放熱路を確保すること等が挙げられる。通常、半導体レーザは、金属部材と半導体レーザを構成する半導体材料との熱膨張係数の違いを緩和するために、ＳｉやＡｌＮなどからなるサブマウントと呼ばれる基材に実装された後、サブマウントごと金属部材に実装される。
【０００４】
また、半導体レーザは、複数の反射鏡から成る共振器中に増幅率１以上の媒質を挟み込むことにより実現されている。この共振器の反射鏡には結晶のへきかい面を利用でき、増幅媒質を通過する距離を長く取れる端面出射型の半導体レーザが知られており、現在その開発が主流となっている。
【０００５】
一部には、半導体や誘電体多層膜等を用いて高反射鏡を作り基板の法線方向に出射光を取り出す面発光型の半導体レーザも実用化されているが、実用化の技術が十分ではなく、材料や出射光波長によってはいまだ研究段階のレベルに有る物が多いなど課題が多い。このことから、製品に用いられているほとんどの半導体レーザ光源には端面出射型の半導体レーザが用いられている。
【０００６】
一方、半導体レーザは、環境温度変化により敏感に光出力が変動する。そのため、半導体レーザと実装基板やサブマウントとの両方を一括して温度制御可能な素子、例えばペルチェ素子などの上に実装される。しかし、実装基板やサブマウントにも小さいながらも熱容量が有るため、精密な光出力制御が必要となる場合には、実際の出力光をモニタして駆動電流回路にフィードバック制御を行わせる方法が取られる。これを自動光出力制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）と呼ぶ。
【０００７】
端面出射型の半導体レーザではへきかい面などで形成される両端面を共振器ミラーとして用いているが、端面の反射率を特別に制御しない限りは前後方向に対称に出力光が出射される。この後方より出力した光を受光素子などでモニタすることにより、上記のＡＰＣを構成可能であるが、モニタされた光は信号としては寄与しないため、光の利用効率は下がる。そのため、高出力化や高効率化が必要なシステムにおいては、後方の端面の反射率を誘電体多層膜などで高めることにより光の利用効率を可及的に増加させる方法が採られる。このような場合には、モニタに利用できる後方からの出射光は小さくなるためＳ／Ｎ比が劣化して精密なＡＰＣをかけられなくなる。
【０００８】
一般に、書き込み時（ＲＡＭモード）には、光ディスクの記録膜に対してレーザ照射を行うことにより、記録膜の温度を上昇させその相変化を誘起させてデータの“０”と“１”を書き込む。このため、照射領域の温度制御が重要なポイントとなる。このため、読み出し時（ＲＯＭモード）に比較してピーク光強度の制御をより精密に行う必要があり、上記のＳ／Ｎ比の劣化は深刻な問題となる。したがって、前方からの出力光（＝信号光）の一部をモニタする必要が生じる。この制御方式をフロントＡＰＣ（以下、ＦＡＰＣと記す。）と呼ぶ。
【０００９】
ＦＡＰＣ方式で半導体レーザを使用する際の構成を図５に示す。２０１は半導体レーザ素子、２０２は出射光分割手段で、例えばハーフミラーなどで構成される。２０３は光出力モニタ用受光素子である。半導体レーザ２０１から出射した光は出射光分割手段２０２により分割され、一部は出力光となって、例えば光ディスクへ出射される。残りの一部の光は、光出力モニタ用受光素子２０３に入射してＡＰＣ用のモニタ光電流を出力する。
【００１０】
この構成では、半導体レーザ素子２０１から光出力モニタ用受光素子２０３に入射する光強度が段階的に大きく変化するような場合、例えば、本装置を光ピックアップの光源として用いてＤＶＤ−ＲＯＭとＤＶＤ−ＲＡＭを同一の発光素子で実現するような場合、受光素子２０３からの出力電流値が大きく変動し、ＦＡＰＣ駆動用の外部制御回路に非常に大きなダイナミックレンジが必要になるという問題がある。
【００１１】
例えば、現在ＤＶＤ−ＲＯＭおよびＲＡＭに用いられている赤色半導体レーザ（波長約６５０ｎｍ）では、ＲＯＭモードでの半導体レーザ光出力は最大で約５ｍＷであるのに対して、ＲＡＭでモードは約１０倍の約５０ｍＷにも及ぶ。大きなダイナミックレンジと精密な制御を両立することは本質的に困難であるため、制御回路系が複雑化する。また、入射光強度が大きくなると、受光素子２０３の出力電流は光強度に対して線形に追随できなくなる飽和現象が生じる場合がある。飽和現象が生じた場合、半導体レーザ素子２０１の駆動電流を受光素子２０３からの出力電流に対して非線形に制御する必要が生じ、制御回路の構成が複雑化する。
【００１２】
また、ＦＡＰＣ方式で半導体レーザを制御して使用する構成として、反射鏡後部にＦＡＰＣ方式のモニタ用受光素子を集積化した構成（例えば、特開平５−３１５７００号等。）が提案されている。図６はかかる構成を示す図である。半導体レーザ素子２１１は、サブマウントであるｐ型シリコン基板２１２に形成した凹部２１３の底面２１３ａに実装されている。半導体レーザ素子２１１からの出射光は、凹部２１３の壁面２１３ｂに設けられた反射鏡２１４により反射させられて、情報としての光ビームが取出される構成となっている。２１５はｎ型半導体層であり、基板２１２との間でｐｎ接合が形成され、これによりＦＡＰＣ方式のモニタ用受光素子が構成される。２１６は酸化シリコン膜である。
【００１３】
この構成によれば、前面出力光の一部をモニタすることが可能である。また、この構成によれば、出力光は半導体レーザ素子２１１の近傍で大きく広がる前に上方に反射される。このため、半導体レーザ素子２１１の実装面に対する位置関係を特別に考慮せずとも、実装面での蹴られを少なくすることができ、ビーム形状がほぼ保たれたまま出力光を取出すことが可能である。
【００１４】
しかしながら、このような構成であっても、図５に示した従来例と本質的には同様の問題がある。即ち、半導体レーザ素子２１１からモニタ用受光素子に入射する光強度が段階的に大きく変化するような場合、モニタ用受光素子からの出力電流値が大きく変動し、ＦＡＰＣ駆動用の外部制御回路に非常に大きなダイナミックレンジが必要になって制御回路系が複雑化するという問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、反射鏡などの光路分割手段の後部にＦＡＰＣ方式のモニタ用受光素子を配置した半導体レーザ装置において、ＤＶＤ−ＲＯＭとＤＶＤ−ＲＡＭにおける光ピックアップの光源を同一の発光素子を用いて実現する場合等、発光素子からモニタ用受光素子に入射する光の強度が段階的に大きく変化するような場合には、モニタ用受光素子からの出力電流値が大きく変動し、ＦＡＰＣ駆動用の外部制御回路に非常に大きなダイナミックレンジが必要になって制御回路系が複雑化するという問題があった。
【００１６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、モニタ用受光素子に入射する光の強度が段階的に大きく変化するような場合でも、制御回路系を複雑化することなく出力光強度の制御を行うことが可能なレーザ装置及びこれを用いた光記録再生装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（構成）
前述した課題を解決するために、本発明の第１は、共振器を有し、当該共振器の共振方向に沿って互いに向きが反対の第１の方向及び第２の方向にそれぞれ第１及び第２の光を出射するレーザ素子と、前記第１の光の光路に設けられ、前記第１の光を受けて当該第１の光の一部を出力光として反射するとともに他の一部を透過する半透過鏡と、当該半透過鏡を透過する透過光を受けて当該透過光の強度を測定する第１の受光部と、前記第２の光の光路に設けられ、前記第２の光を受けて当該第２の光の強度を測定する第２の受光部と、前記第１の受光部により測定された前記透過光の強度又は前記第２の受光部により測定された前記第２の光の強度に基づき、前記レーザ素子から出射される第１及び第２の光の強度を調整する光強度調整部とを具備することを特徴とするレーザ装置を提供する。
【００１８】
かかる本発明の第１において、前記出力光が高出力の場合は前記第１の受光部により測定された前記透過光の強度に基づいて、前記出力光が低出力の場合は前記第２の受光部により測定された前記第２の光の強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の第２は、共振器を有し、当該共振器の共振方向に沿って互いに向きが反対の第１の方向及び第２の方向にそれぞれ第１及び第２の光を出射するレーザ部と、前記第１の光の光路に設けられ、前記第１の光を受けて当該第１の光を出力光と測定用の光とに分割する光分割部と、前記測定用の光を受けてその強度を測定する第１の受光部と、前記第２の光の光路に設けられ、前記第２の光を受けて当該第２の光の強度を測定する第２の受光部と、前記第１の受光部により測定された前記測定用の光の強度又は前記第２の受光部により測定された前記第２の光の強度に基づき、前記レーザ部から出射される第１及び第２の光の強度を調整する光強度調整部とを具備することを特徴とするレーザ装置を提供する。
【００２０】
かかる本発明の第２において、前記出力光が高出力の場合は前記第１の受光部により測定された前記測定用の光の強度に基づいて、前記出力光が低出力の場合は前記第２の受光部により測定された前記第２の光の強度に基づいて、前記レーザ部から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることが望ましい。
【００２１】
また、本発明の第３は、互いに対向する第１及び第２の斜面並びにこれらの斜面の間に位置する底面が形成された凹部を表面に有する半導体支持基板と、前記凹部の底面に設けられ、当該底面に沿って互いに向きが反対の第１の方向及び第２の方向にそれぞれ第１及び第２の光を出射するレーザ素子と、前記底面に対して前記第１の斜面側の前記半導体支持基板の第１領域に設けられた第１の受光素子と、前記底面に対して前記第２の斜面側の前記半導体支持基板の第２領域に設けられた第２の受光素子とを備え、前記第１の光は前記第１の斜面に入射し、当該第１の光の一部が出力光として反射するとともに他の一部が前記第１の斜面を透過し、透過した透過光が前記第１の受光素子に入射し、また前記第２の光は前記第２の斜面を介して前記第２の受光素子に入射するレーザ装置であって、前記第１の受光素子に入射した前記透過光の強度を測定する第１の光強度測定部と、前記第２の受光素子に入射した前記第２の光の強度を測定する第２の光強度測定部と、前記第１の光強度測定部により測定された前記透過光の強度又は前記第２の光強度測定部により測定された前記第２の光の強度に基づき、前記レーザ素子から出射される第１及び第２の光の強度を調整する光強度調整部とを具備することを特徴とするレーザ装置を提供する。
【００２２】
かかる本発明の第３において、以下の構成を備えることが望ましい。
【００２３】
（１）前記出力光が高出力の場合は前記第１の第１の光強度測定部により測定された前記透過光の強度に基づいて、前記出力光が低出力の場合は前記第２の光強度測定部により測定された前記第２の光の強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されること。
【００２４】
（２）前記半導体支持基板は、第１導電型で低抵抗の第１の半導体層と、この第１の半導体層上で前記半導体支持基板の第１領域及び第２領域にそれぞれ設けられた高抵抗の第２及び第３の半導体層と、この第２及び第３の半導体層上にそれぞれ設けられた第２導電型で低抵抗の第４及び第５の半導体層とを備え、前記半導体支持基板の前記凹部の底面に前記第１の半導体層が露出し、この第１の半導体層に前記レーザ素子が電気的に接続され、前記第１の受光素子は前記第１の半導体層と第２の半導体層と第４の半導体層とを含むダイオードであり、前記第２の受光素子は前記第１の半導体層と第３の半導体層と第５の半導体層とを含むダイオードであること。
【００２５】
（３）前記半導体支持基板は、第１導電型で低抵抗の第１の半導体層と、この第１の半導体層上に設けられた高抵抗の第２の半導体層と、この第２の半導体層上で前記半導体支持基板の第１領域及び第２領域にそれぞれ設けられた第２導電型で低抵抗の第３及び第４の半導体層とを備え、前記半導体支持基板の前記凹部の底面に前記第１の半導体層が露出し、この第１の半導体層に前記レーザ素子が電気的に接続され、前記第１の受光素子は前記第１の半導体層と第２の半導体層と第３の半導体層とを含むダイオードであり、前記第２の受光素子は前記第１の半導体層と第２の半導体層と第４の半導体層とを含むダイオードであること。
【００２６】
（４）前記第１の斜面の表面には半透過膜が形成されていること。
【００２７】
（５）前記第２の斜面の表面には反射防止膜が形成されていること。
【００２８】
（６）前記半導体支持基板の前記第１の斜面が前記底面に対してなす角度は、前記第２の斜面が前記底面に対してなす角度よりも小さいこと。
【００２９】
（７）前記レーザ素子から出射される第１の光は、当該レーザ素子から出射される第２の光よりも強度が大きいこと。
【００３０】
また、本発明の第４は、本発明の第１又は第２のレーザ装置を光源として備え、前記レーザ装置からの前記出力光を高出力で記録媒体に照射して当該記録媒体に対して情報の記録を行う記録部と、前記出力光を低出力で前記記録媒体に照射して当該記録媒体に記録された情報を再生する再生部とを備えた光記録再生装置であって、前記出力光が記録光の場合は前記第１の受光部により測定された光強度に基づいて、前記出力光が再生光の場合は前記第２の受光部により測定された光強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることを特徴とする光記録再生装置を提供する。
【００３１】
また、本発明の第５は、本発明の第３のレーザ装置を光源として備え、前記レーザ装置からの前記出力光を高出力で記録媒体に照射して当該記録媒体に対して情報の記録を行う記録部と、前記出力光を低出力で前記記録媒体に照射して当該記録媒体に記録された情報を再生する再生部とを備えた光記録再生装置であって、前記出力光が記録光の場合は前記第１の光強度測定部により測定された光強度に基づいて、前記出力光が再生光の場合は前記第２の光強度測定部により測定された光強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される前記第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整されることを特徴とする光記録再生装置を提供する。
【００３２】
（作用）
本発明の第１及び第２によれば、強度が段階的に大きく変化する出力光がレーザ装置から発せられても、当該出力光の強度に応じて第１の受光部と第２の受光部とを切り換えていずれかにおいて光強度を測定することにより、測定する光強度の変動ひいては出力電流等の変動を小さく抑えることができる。したがって、外部制御回路に大きなダイナミックレンジを要することなく共通の制御回路系を用いることが可能となり、光強度調整部の構成を簡略化することができる。即ち、受光部からの出力電流値が大きく変動することなく、ほぼ一定の制御信号（光電流）を制御回路系に入力することができるため、レーザ装置の発光を精密に制御しつつ制御回路系全体の設計を容易に行うことができ、コストの上昇や大型化を抑えることが可能となる。
【００３３】
本発明の第１においては、例えば、前記出力光が高出力の場合は前記第１の受光部により測定された透過光の強度に基づいて、前記出力光が低出力の場合は前記第２の受光部により測定された第２の光の強度に基づいて、前記レーザ素子から出射される第１及び第２の光の強度が前記光強度調整部により調整される。前記出力光が高出力の場合は、半透過鏡を透過した透過光はその光強度が第１の光に比べて大幅に減少した状態で前記第１の受光部に入射し、一方、前記出力光が低出力の場合は、第２の光はその光強度が保持された状態で前記第２の受光部に入射する。半透過鏡における透過率や前記レーザ素子から出射される第１及び第２の光の強度の比率を適宜設計することにより、上記の如く測定する光強度の変動ひいては出力電流等の変動を小さく抑えることができる。
【００３４】
また、本発明の第２においても、光分割部により第１の光を出力光と測定用の光とに分割する比率や前記レーザ素子から出射される第１及び第２の光の強度の比率を適宜設計することにより、上記の如く測定する光強度の変動ひいては出力電流等の変動を小さく抑えることができる。
【００３５】
本発明の第３によれば、強度が段階的に大きく変化する出力光がレーザ装置から発せられても、当該出力光の強度に応じて第１の光強度測定部と第２の光強度測定部とを切り換えていずれかにおいて光強度を測定することにより、測定する光強度の変動ひいては出力電流等の変動を小さく抑えることができる。したがって、本発明の第１及び第２と同様に外部制御回路に大きなダイナミックレンジを要することなく共通の制御回路系を用いることが可能となり、光強度調整部の構成を簡略化することができる。
【００３６】
特に、かかる本発明の第３では、前述した本発明の第１及び第２で得られる作用効果を得ることができるのは勿論のこと、半導体支持基板に設けられた凹部の底面、当該底面に対して第１の斜面側の前記半導体支持基板の第１領域、及び同じく第２の斜面側の前記半導体支持基板の第２領域にそれぞれ、レーザ素子、第１の受光素子、及び第２の受光素子が設けられるので、かかる素子を共通の半導体支持基板にコンパクトに集積することが可能である。
【００３７】
また、本発明の第４によれば、本発明の第１又は第２のレーザ装置が光源として用いられ、前記レーザ装置からの前記出力光を高出力で記録媒体に照射して当該記録媒体に対して情報の記録を行い、前記出力光を低出力で前記記録媒体に照射して当該記録媒体に記録された情報を再生する光記録再生装置において、記録光（ＲＡＭモード）と再生光（ＲＯＭモード）のように強度が段階的に大きく変化する出力光がレーザ装置から発せられても、当該出力光の強度に応じて第１の受光部と第２の受光部とを切り換えていずれかにおいて光強度を測定することにより、上記したように測定する光強度の変動ひいては出力電流等の変動を小さく抑えることができる。したがって、共通の制御回路系を用いて光強度調整部の構成を簡略化することも可能となる。即ち、受光部や受光素子からの出力電流値が大きく変動することなく、ほぼ一定の制御信号（光電流）を制御回路系に入力することができるため、レーザ装置の発光を精密に制御しつつ制御回路系全体の設計を容易に行うことができ、コストの上昇や大型化を抑えることが可能となる。
【００３８】
さらにまた、本発明の第５によっても、出力光の強度に応じて第１の光強度測定部と第２の光強度測定部とを切り換えていずれかにおいて光強度を測定することにより、本発明の第４と同様の効果を得ることができる他、本発明の第３の作用効果を得ることも可能である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のレーザ装置に係る第１の実施形態を示す概略図である。図１において、１０１は半導体レーザ、１０２は半透過鏡、１０３は前方出射光強度モニタ用受光素子（第１の受光部、第１の光強度測定部）、１０４は後方出射光強度モニタ用受光素子（第２の受光部、第２の光強度測定部）、である。
【００４１】
半導体レーザ１０１から出射した光は半透過鏡１０２で分割され一部は、出力光となり、例えば光ディスク（図示せず。）へ出射される。残りの一部は、前方出射光モニタ用の受光素子１０３に入射し、ＡＰＣ用のモニタ光電流信号を出力する。また、半導体レーザ１０１の後方出射光は直接後方のモニタ用受光素子１０４に入射しモニタ光電流信号を出力する。
【００４２】
前方出射光モニタ用の受光素子１０３又は後方のモニタ用受光素子１０４で出力されたモニタ光電流信号は、切り換えスイッチ１０６を介してフィードバック部（光強度調整部）１０５に入力される。フィードバック部１０５はＡＰＣ回路等を備え、上記したモニタ光電流信号の信号処理が行われ、半導体レーザ１０１の出力を安定化すべく（例えば一定に制御すべく）フィードバック部１０５から半導体レーザ１０１に対してフィードバック信号が送られる。
【００４３】
例えば、ＲＯＭモードでは後方のモニタ用受光素子１０４におけるモニタ出力をＡＰＣ制御回路で使用し、ＲＡＭモードでは前方のモニタ用受光素子１０３におけるモニタ出力をＡＰＣ制御で使用する。前述の通り、例えば、現在ＤＶＤ−ＲＯＭおよびＲＡＭに用いられている赤色半導体レーザ（波長約６５０ｎｍ）では、ＲＯＭモードでの半導体レーザ光出力は最大約５ｍＷに対し、ＲＡＭモードでは約１０倍の約５０ｍＷにも及ぶ。このとき、半透過鏡１０２の反射率を９９％、透過率を１％とした場合、モニタ用受光素子１０３への入射光強度は、ＲＯＭモードで０．０５ｍＷであるのに対しＲＡＭモードでは０．５ｍＷとなる。したがって、前方のモニタ用受光素子１０３のみで制御を行った場合、外部のＡＰＣ回路では少なくとも１０倍のダイナミックレンジが必要となる。
【００４４】
これに対して後方のモニタ用受光素子１０４の表面に無反射コーティングを施し、ほぼ１００％の光をモニタするようにした場合、半導体レーザ１０１の前後の出力光強度比が約１０倍であるとき、後方のモニタ用受光素子１０４への入射光強度はＲＯＭモードで０．５ｍＷとなり、前方のモニタ用受光素子１０３におけるＲＡＭモードの出力電流と同等の出力電流を得ることが可能である。したがって、外部制御回路に大きなダイナミックレンジを要することなく共通の制御回路系を用いることが可能となり、フィードバック部１０５の構成を簡略化することができる。
【００４５】
即ち、図１に示すように、ＲＯＭモードでは切り換えスイッチ１０６を用いて後方のモニタ用受光素子１０４とフィードバック部１０５とを電気的に接続して、モニタ用受光素子１０４のモニタ光電流信号をフィードバック部１０５に出力する。一方、ＲＡＭモードでは切り換えスイッチ１０６を用いて前方のモニタ用受光素子１０３とフィードバック部１０５とを電気的に接続して、モニタ用受光素子１０３のモニタ光電流信号をフィードバック部１０５に出力する。かかるモニタ光電流信号は共通のフィードバック部１０５において信号処理が行われるので、フィードバック部１０５の構成を簡略化することが可能である。即ち、受光素子１０３、１０４からの出力電流値が大きく変動することなく、ほぼ一定の制御信号（光電流）を制御回路系に入力することができるため、レーザ装置の発光を精密に制御しつつ制御回路系全体の設計を容易に行うことができ、コストの上昇や大型化を抑えることが可能となる。
【００４６】
（第２の実施形態）
図２は、本発明のレーザ装置に係る第２の実施形態を示す断面図である。図２において、１は半導体レーザ素子であり、図２で左右方向に共振器を持つ端面発光型である。２はサブマウント基板で例えばＳｉ等からなり、高濃度に不純物ドープされたｎ型伝導型基板２１上に、不純物濃度が低いｎ型若しくはｐ型のＳｉ層２２、３２、及び高濃度に不純物がドーピングされたｐ型伝導型Ｓｉ層２４、３４がエピタキシャル成長などで順に形成された基板に、異方性エッチングなどにより凹部が形成されている。凹部には斜面２３及び３３が形成されており、これら斜面２３及び３３に挟まれる形で底面が位置している。
【００４７】
ｐ型伝導型Ｓｉ層２４，Ｓｉ層２２，ｎ型伝導型基板２１の各層により前方出射光モニタとしてｐｉｎ型フォトダイオードが構成される。同様にｐ型伝導型Ｓｉ層３４、Ｓｉ３２、ｎ型伝導型基板２１の各層により後方出射光モニタとして他のｐｉｎ型フォトダイオードが構成される。２６、３６はそれぞれ、前方出射光モニタ用フォトダイオード、後方出射光モニタ用フォトダイオードの引出しｐ電極であり、裏面電極２８（＝ｎ電極）との間に逆バイアス電圧が印加される。
【００４８】
半導体レーザ素子１は、半田などからなる導電性の接着剤５により凹部の底面に実装されている。また、斜面２３上には絶縁膜２７（酸化シリコン膜等）を介して半透過膜２５（誘電体膜等。例えばＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、或いはこれらの積層膜等。）が形成されている。半透過膜２５の反射率は出射光モニタフォトダイオードの応答が過大入力により飽和せず直線性が維持される範囲内で、後段の電気回路(図示せず)で受信可能な範囲に出力電流が確保されるように設計することが好ましい。半導体レーザ素子１から出射される前方出射光１４は、半透過膜２５において一部は反射されて基板２上方に出力光として出力され、半透過膜２５を透過した一部の光は低濃度のＳｉ層２２内に入射される。このＳｉ層２２内には上記逆バイアス電圧により空乏層が広がっており、かかる空乏層内で吸収されて光電流（モニタ光電流信号）が生ずる。
【００４９】
一方、斜面３３上には絶縁膜２７（酸化シリコン膜等）を介して無反射膜３５（反射防止膜。例えばＳｉＯ２膜やシリコン窒化膜等。）が形成されている。無反射膜３５を用いることにより後方出射光が斜面３３で反射されて迷光となって雑音となることを防止できると同時に、後方でのモニタ効率を上げることができる。半導体レーザ素子１から出射される後方出射光１５は、無反射膜３５を透過して低濃度のＳｉ層３２内に入射される。このＳｉ層３２内にも上記逆バイアス電圧により空乏層が広がっており、かかる空乏層内で吸収されて光電流（モニタ光電流信号）が生ずる。
【００５０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、前方出射光モニタ用フォトダイオードにおけるＲＡＭモードの出力電流と後方出射光モニタ用フォトダイオードにおけるＲＯＭモードの出力電流とは同等の出力電流とすることが可能である。したがって、ＲＯＭモードでは切り換えスイッチを用いて後方出射光モニタ用フォトダイオードとフィードバック部とを電気的に接続して、当該ダイオードで生じたモニタ光電流信号をフィードバック部に出力する一方、ＲＡＭモードでは切り換えスイッチを用いて前方出射光モニタ用フォトダイオードとフィードバック部とを電気的に接続して、当該ダイオードで生じたモニタ光電流信号をフィードバック部に出力する。かかるモニタ光電流信号は共通のフィードバック部において信号処理が行われるので、フィードバック部の構成を簡略化することが可能である。
【００５１】
また、本実施形態の構造を用いることにより、前方及び後方の出射光モニタ用フォトダイオードを一括して作成することが可能であり、しかも半導体レーザ１のサブマウントと半透過膜を集積して作成することも可能であるため前方出射光モニタのためのビームスプリッタなどを省略することができ、受光素子（出射光モニタ用フォトダイオード）等の増加により部品点数が増加するという懸念を払拭することができる。
【００５２】
なお、図２では、凹部の底面の反射面となる斜面２３側に溝２ａが形成されており、半導体レーザ素子１の光出射部（すなわち活性層）が凹部底面に比較的近い位置にある場合にも、出力光ビームが凹部底面で蹴られないようにすることができる。
【００５３】
次に、本実施形態の構造を実現するための製造方法について説明する。まず、エピタキシャル成長などにより、ｎ型伝導型基板２１上に低濃度Ｓｉ層を形成し、さらにこの低濃度Ｓｉ層上にｐ型伝導型Ｓｉ層を順に形成する。さらに、ｎ型伝導型基板２１、低濃度Ｓｉ層、ｐ型伝導型Ｓｉ層が形成されたウェハ表面に熱酸化膜や窒化膜などを形成し、当該膜をフォトリソグラフィーの手法等を用いてパターニングし、さらにパターニングされた膜をマスクとしてウェハのエッチングを行う。
【００５４】
このエッチングにはＫＯＨなどの溶液を用い、エッチング穴の底部がｎ型伝導型基板２１に到達するまでエッチングを行うことにより凹部を形成する。更に同様の手法で底部の一部に対してエッチングを行い溝２ａを形成する。これらのエッチングにおいては、ＫＯＨなどの異方性エッチング溶液を用いることにより凹部の斜面２３、３３には特定の結晶面を出すことができ、平坦な面を得ることができる。なお、斜面２３が上記凹部の底面に対してなす角度は、４５°とすることが望ましく、４５°の場合には出射光ビームがサブマウント基板２の底面、すなわち、実装面に対して垂直なビームを得ることができるため、サブマウント２の底面内での回転に対してビーム方向がほぼ一定となるため、実装精度の余裕度を大きくとることが可能である。
【００５５】
かかるエッチングにより、前方出射光モニタ用フォトダイオードのＳｉ層２２及びｐ型伝導型Ｓｉ層２４はそれぞれ、後方出射光モニタ用フォトダイオードのＳｉ層３２及びｐ型伝導型Ｓｉ層３４と分離されて、前方出射光モニタ用フォトダイオード及び後方出射光モニタ用フォトダイオードが共通の基板２に作製することが可能となる。
【００５６】
次に、斜面２３，３３の側壁の表面に、表面リークを抑えるため、絶縁膜２７として熱酸化膜などを形成してパッシベーションを行う。この後に、半透過ミラーとして半透過膜２５を斜面２３上に熱酸化膜２７を介して形成し、また無反射膜３５を斜面３３上に熱酸化膜２７を介して形成する。この後、前方出射光モニタ用フォトダイオード及び後方出射光モニタ用フォトダイオードフォトダイオードそれぞれの表面側取出し電極２６及び３６を形成し、基板２の裏面側には上記２つのダイオードに共通の裏面電極２８を形成し、さらにダイシング等によりチップに切り出す。
【００５７】
（第３の実施形態）
図３は、本発明のレーザ装置に係る第３の実施形態を示す断面図である。図３において、図２と同一の部分には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。本実施形態のレーザ装置が第２の実施形態の図２のレーザ装置と異なる点は、ｐ型伝導型Ｓｉ層２４、３４の代わりに、高濃度に不純物がドーピングされたｐ型伝導型Ｓｉ層４４、５４が設けられた点である。即ち、第２の実施形態ではｐ型伝導型Ｓｉ層２４、３４はエピタキシャル層で形成されているが、本実施形態のｐ型伝導型Ｓｉ層４４、５４は拡散により形成されている。
【００５８】
本実施形態では、不純物濃度が低いＳｉ層を形成した後、ｐ型伝導型Ｓｉ層４４、５４をイオン注入及び熱拡散等により形成する。この後、第１の実施形態と同様にエッチングにより凹部を形成して不純物濃度が低いＳｉ層をＳｉ層２２、３２に分離する。分離されたＳｉ層２２、３２にはそれぞれｐ型伝導型Ｓｉ層４４、５４が設けられた構造となる。
【００５９】
本実施形態によっても、第１及び２の実施形態と同様の効果を奏することが可能であり、フィードバック部の構成の簡略化及び同一チップにおける集積化を図ることができる。
【００６０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る光記録再生装置について説明する。図４は、本発明の光記録再生装置の要部を示すブロック図である。すなわち、本実施形態の光記録再生装置は、記録再生型の光ディスク装置であり、記録媒体である光ディスク１１１と、光ピックアップ１１３と、データ再生系と、データ記録系と、ドライブコントローラ１２２と、インターフェイス１２３とを有する。光ディスク１１１は、スピンドルモータ１１２により回転駆動される。光ピックアップ１１３は、サーボモータ１１４により移動調節され、レーザドライバ１２５による駆動で光ディスク１１１にレーザ光を照射し、光学的に情報の記録再生を行う。スピンドルモータ１１２とサーボモータ１１４は、ドライブコントローラ１２２により駆動制御回路１２４を介して駆動制御される。
【００６１】
データ記録系は、レーザドライバ１２５及び変調回路１２６を有する。変調回路１２６は、ドライブコントローラ１２２から送出された記録データを所定の符号ビット列に変換する符号化処理を実行する。レーザドライバ１２５は、変調回路１２６から出力された符号ビット列に従ったマークをディスク１１１の上に記録するように光ピックアップ１１３を駆動する。
【００６２】
データ再生系（再生信号処理回路）は、プリアンプ１１５と、可変利得増幅器（ＶＧＡ）１１６と、Ａ／Ｄ変換回路１１７と、線形等化回路１１８と、データ検出回路１２０と、デコーダ１２１とを有する。プリアンプ１１５とＶＧＡ１１６は、光ピックアップ１１３より読み出された再生信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換回路１１７は、増幅された再生信号を離散時間の量子化サンプル値であるディジタル信号に変換する。
【００６３】
線形等化回路１１８は、ディジタルフィルタの一種である。データ検出回路１２０は、例えばパーシャル・レスポンスで等化した再生信号波形からデータを検出する最尤系列推定方式の信号処理回路であり、具体的にはビタビ（viterbi）デコーダからなる。デコーダ１２１は、データ検出回路１２０により検出された符号ビット列を元のデータ（記録データ）に復元する。
【００６４】
ドライブコントローラ１２２は、装置のメイン制御装置であり、インターフェイス１２３を介して、例えばパーソナルコンピュータやテレビジョン受信機と接続され、記録再生データの転送制御を実行する。なお、本装置には、図示しないが映像情報の記録再生動作に必要な動画圧縮回路、動画伸長回路、および復調回路１２０により復調されたデータの誤り検出訂正処理を行う誤り検出訂正回路も含まれている。
【００６５】
本実施形態に係る光記録再生装置では、レーザドライバ１２５によって駆動されるレーザ装置として上記第１乃至第３の実施形態に係るレーザ装置が用いられる。レーザドライバ１２５は図１に示すフィードバック部１０５を含み、第１の実施形態と同様にＲＡＭモードとＲＯＭモードに応じて前方及び後方のモニタ用受光素子を切り換えてそれぞれのモニタ光電流信号が共通のフィードバック部１０５に出力される。かかるモニタ光電流信号は共通のフィードバック部１０５において信号処理が行われるので、フィードバック部１０５の構成を簡略化することが可能である。
【００６６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、受光素子構造として高速なＰＩＮ構造を示したが、通常のＰＮ型の受光素子を用いても同様な効果が得られる。その場合、低濃度層２２、３２は不要である。
【００６７】
また、基板はｎ型伝導型としたが、ｐ型伝導型を用いた場合は伝導型を逆にすれば同様の構成が得られる。特に、凹部形成時には、ｐ型不純物としてボロンを用いた場合、その濃度を１×１０20ｃｍ-3を超えるような高濃度とすると、ＫＯＨによるエッチングレートが遅くなるため、エッチングストップ層として機能させることができ、より平坦な凹部底面を得ることが可能である。
【００６８】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、受光部からの出力電流値が大きく変動することなく、ほぼ一定の制御信号（光電流）を制御回路系に入力することができるため、レーザ装置の発光を精密に制御しつつ制御回路系全体の設計を容易に行うことができ、コストの上昇や大型化を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のレーザ装置に係る第１の実施形態を示す概略図。
【図２】  本発明のレーザ装置に係る第２の実施形態を示す断面図。
【図３】  本発明のレーザ装置に係る第３の実施形態を示す断面図。
【図４】  本発明の光記録再生装置の要部を示すブロック図。
【図５】  従来の半導体レーザ装置を示す概略図。
【図６】  従来の半導体レーザ装置の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１、１０１…半導体レーザ素子
１０２…半透過鏡
１０３…前方出射光強度モニタ用受光素子
１０４…後方出射光強度モニタ用受光素子
１０５…フィードバック部
１０６…切り換えスイッチ
２…サブマウント基板
５…接着剤
１４…前方出射光
１５…後方出射光
２１…高濃度ｎ型基板
２２、３２…低濃度Ｓｉ層
２３、３３…斜面
２４、３４…高濃度ｐ型Ｓｉ層
２５…半透過膜
２６、３６…ｐ型電極
２７…絶縁膜
２８…ｎ型電極
３５…無反射膜
４４、５４…高濃度ｐ型Ｓｉ層
１１１…光ディスク
１１２…スピンドルモータ
１１３…光ピックアップ
１１４…サーボモータ
１１５…プリアンプ
１１６…可変利得増幅器（ＶＧＡ）
１１７…Ａ／Ｄ変換回路
１１８…線形等化回路
１２０…データ検出回路
１２１…デコーダ
１２２…ドライブコントローラ
１２３…インターフェイス
１２４…駆動制御回路
１２５…レーザドライバ
１２６…変調回路
【図１】
0003684172.tif 000002
【図２】
0003684172.tif 000003
【図３】
0003684172.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003684172.tif 000006
【図６】
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