(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光共振器を形成するための第１の反射鏡面と第２の反射鏡面とを有する半導体レーザ素子と、
この半導体レーザ素子の第１の反射鏡面から放射されたレーザ光が光記録媒体にて反射して戻って来たレーザ光を受光する第１の受光素子と、
前記半導体レーザ素子がボンディングされる基板の同じ表面に配置されて、前記半導体レーザ素子の前記第１の反射鏡面と対向する第２の反射鏡面から放射されたレーザ光を受光するレーザ出力制御用の第２の受光素子と、
前記半導体レーザ素子と第１の受光素子と第２の受光素子とを内包するカバーとを備えた半導体レーザ装置において、
前記半導体レーザ素子の第１の反射鏡面には、厚さがλ／２（λはレーザ光の波長）の単層の反射膜をコーティングし、
前記半導体レーザ素子の第２の反射鏡面には、厚さがλ／４（λはレーザ光の波長）の反射膜を３層にコーティングすることで、
前記第２の反射鏡面から放射されるレーザ光の出力が、前記第２の反射鏡面から放射されるレーザ光が前記レーザ出力制御用の第２の受光素子にて検出可能で、かつ、前記第２の反射鏡面から放射されて前記カバーの内壁面で散乱もしくは乱反射した光が前記第１の受光素子に対する迷光とならない範囲に制御されており、
前記第１の反射鏡面にコーティングされる前記単層の反射膜は、Ａｌ２Ｏ３で形成され、
前記第２の反射鏡面にコーティングされる３層の反射膜は、Ａｌ２Ｏ３、アモルファスＳｉ、Ａｌ２Ｏ３をこの順でコーティング形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
半導体レーザ素子と第１の受光素子と第２の受光素子とを内包するカバーの内壁面が、第２の反射鏡面から放射されたレーザ光によって迷光を生じないような低反射率に形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、例えばコンピュータシステムのデータを記憶、あるいは音楽・映像データなどを記録再生する光ディスク装置の光ピックアップなどに適用して好適な、半導体レーザ装置およびそれに使用する半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスク装置で用いられる、光ピックアップに内蔵される半導体レーザ装置は、光ディスクからの変調光を受光する受光素子を、半導体レーザ素子と同一パッケージに内蔵するものが主流となっている。
【０００３】
この従来の半導体レーザ装置に内蔵される、半導体レーザ素子の構造を図８に示す。半導体レーザ素子８の反射鏡面８Ａ、反射鏡面８Ｂには、ともに厚さλ／２（λはレーザ光の波長）のＡｌ２  Ｏ３  膜８１がコーティングされ、反射率はともに約３２％である。すなわち反射鏡面８Ａのレーザ出力をＰａ、反射鏡面８Ｂのレーザ出力をＰｂとすると、
Ｐａ：Ｐｂ＝１：１
である。
【０００４】
この半導体レーザ素子を内蔵した半導体レーザ装置において、レーザ出力ａは、光ディスクに導かれて反射され、その変調光を半導体レーザ素子に隣接して設置された多分割受光素子にて受光する。
【０００５】
一方、レーザ出力Ｐｂは、レーザ出力のオートパワーコントロール（ＡＰＣ）を行うために、他の受光素子にて受光され、そのモニタ電流に基づきオートパワーコントロール（ＡＰＣ）される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザ素子８の反射鏡面８Ｂから放射するレーザ光Ｐｂは反射鏡面８Ａから放射するレーザ光Ｐａと同じ強度であり、その大部分は、パッケージ内部で、散乱・乱反射し、隣接する多分割受光素子に信号光以外の迷光として入射する。このため多分割受光素子に入射する迷光量は非常に多くなる。
【０００７】
この多分割受光素子は、光ディスクからの変調光を受光して、信号電流に変換する機能を有するので、迷光による不要な電流が発生すると、信号電流に対する、オフセットとなり、ジッタの発生や、サーボ誤動作などの問題を生ずる。したがって、良好な信号特性を得るためには、光ピックアップに迷光量キャンセル回路を搭載しなければならなかった。このため光ピックアップは形状が大きく、かつ高価になるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するもので、簡易な構造で、信号特性の良好な光ピックアップを得るために、半導体レーザ装置内部での迷光を減らし、信号光として利用しないレーザ光を放射する反射鏡面（反射鏡面８Ｂ）から放射するレーザ光の少ない半導体レーザ装置およびそれに使用する半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の半導体レーザ装置は、光共振器を形成するための第１の反射鏡面と第２の反射鏡面とを有する半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子の第１の反射鏡面から放射されたレーザ光が光記録媒体にて反射して戻って来たレーザ光を受光する第１の受光素子と、前記半導体レーザ素子がボンディングされる基板の同じ表面に配置されて、前記半導体レーザ素子の前記第１の反射鏡面と対向する第２の反射鏡面から放射されたレーザ光を受光するレーザ出力制御用の第２の受光素子と、前記半導体レーザ素子と第１の受光素子と第２の受光素子とを内包するカバーとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ素子の第１の反射鏡面には、厚さがλ／２（λはレーザ光の波長）の単層の反射膜をコーティングし、前記半導体レーザ素子の第２の反射鏡面には、厚さがλ／４（λはレーザ光の波長）の反射膜を３層にコーティングすることで、前記第２の反射鏡面から放射されるレーザ光の出力が、前記第２の反射鏡面から放射されるレーザ光が前記レーザ出力制御用の第２の受光素子にて検出可能で、かつ、前記第２の反射鏡面から放射されて前記カバーの内壁面で散乱もしくは乱反射した光が前記第１の受光素子に対する迷光とならない範囲に制御されており、前記第１の反射鏡面にコーティングされる前記単層の反射膜は、Ａｌ２Ｏ３で形成され、前記第２の反射鏡面にコーティングされる３層の反射膜は、Ａｌ２Ｏ３、アモルファスＳｉ、Ａｌ２Ｏ３をこの順でコーティング形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の半導体レーザ装置は、請求項１に記載の半導体レーザ装置を構成する手段において、半導体レーザ素子と第１の受光素子と第２の受光素子とを内包するカバーの内壁面が、第２の反射鏡面から放射されたレーザ光によって迷光を生じないような低反射率に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記構成手段を備えたことによって、本発明の請求項１に記載の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子の第２の反射鏡面から放射されるレーザ光の出力が、レーザ出力制御用の第２の受光素子で検出可能で、かつ第１の受光素子に対する迷光とならない範囲に制御されるので、迷光による不要な迷光電流を低減することができる。このためジッタの発生が抑えられて、光ピックアップの信号特性が良好となり、サーボ誤動作などが生じなくなる。
尚、半導体レーザ素子は、第１の反射鏡面が単層の反射膜をコーティングされ、第２の反射鏡面が複数層の反射膜をコーティングされた構造としているので、第１の反射鏡面からのレーザ光出力が第２の反射鏡面からのレーザ光出力よりも大きくなり、かつ動作電流が低減する。したがって、半導体レーザ装置に組み込んだ場合、迷光電流を低減することができ、かつ消費電力を少なくすることができる。
また、半導体レーザ素子は、第２の反射鏡面が、厚さλ／４の反射膜を３層コーティングされた構造としているので、製膜のコストに対して、得られる効果が最も大きい。したがって、安価に、迷光電流が少なくかつ消費電力が少ない半導体レーザ素子を製造することができる。
また、半導体レーザ装置は、前記第１の反射鏡面にコーティングされる単層の反射膜は、Ａｌ２Ｏ３で形成され、第２の反射鏡面にコーティングされる３層の反射膜は、Ａｌ２Ｏ３、アモルファスＳｉ、Ａｌ２Ｏ３をこの順でコーティング形成されるので、第２の反射鏡面の反射率を６５％ないし８３％とできる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の半導体レーザ装置は、上述のようにカバーの内壁面が、第２の反射鏡面から放射されたレーザ光によって迷光を生じないような低反射率に形成されているので、光ピックアップに迷光量キャンセル回路を搭載する必要がない。したがって、光ピックアップを小型軽量にでき、かつ安価に提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の実施の形態の半導体レーザ装置の外観を示す。ステム２１上をカバー２２が覆い、カバー２２上には回折格子２５を有するガラス素子２４が埋め込まれている。ステム２１からはリード端子２３が出ている。本半導体レーザ装置は光ディスクからの変調光を受光する多分割受光素子を同一パッケージに内蔵している。
【００２０】
図３は、上記半導体レーザ装置の内部構造を示す。ステム２１上には、シリコン基板３４が固定設置され、シリコン基板３４上には、半導体レーザ素子３と受光素子３５（第２の受光素子）とがダイボンディングされている。半導体レーザ素子３の前方にはミラー３６が設置され、半導体レーザ素子３の単層膜コーティングされた反射鏡面Ａから放射されたレーザ光３２を反射して、回折格子２５の方へ導く。また半導体レーザ素子３の多層膜コーティングされた反射鏡面Ｂから放射されたレーザ光３３の一部は、受光素子３５にて受光され、そのモニタ電流はレーザ出力のオートパワーコントロール（ＡＰＣ）に利用される。また、シリコン基板３４に隣接して、光ディスクからの変調光を受光する多分割受光素子３７（第１の受光素子）がダイボンディングされている。
【００２１】
図１に上記半導体レーザ装置に内蔵される半導体レーザ素子の構造を示す。
半導体レーザ素子３の反射鏡面Ａには、厚さλ／２（λは波長）のＡｌ２  Ｏ３  膜１ａがコーティングされ、反射率は約３２％である。反射鏡面Ｂには、厚さλ／４のＡｌ２  Ｏ３  膜１と、厚さλ／４のアモルファスシリコン膜２とが交互にコーティングされ、反射率は７５％以上である。
【００２２】
上記構造によって、反射鏡面Ａから放射するレーザ出力に対し、反射鏡面Ｂから放射するレーザ出力は、１／２〜１／５と低減する。すなわち反射鏡面Ａのレーザ出力をａ、反射鏡面Ｂのレーザ出力をｂとすると、
ｂ＝（１／２〜１／５）×ａ
となる。
【００２３】
次に、上記半導体レーザ素子３を組み込んだ半導体レーザ装置の迷光量と半導体レーザ素子３の動作電流について説明する。
【００２４】
図４は、半導体レーザ素子３の反射鏡面Ｂの反射率と、この反射鏡面Ｂから放射されたレーザ光の一部を受光素子３５にて受光したときのモニタ電流との関係を示す。縦軸は対数表示である。本図は、数十ないし百個程度の半導体レーザ素子のサンプルについて測定して得られたデータである。中央の折れ線４０は、測定の平均値を示し、上側の折れ線４１は最大値、下側の折れ線４２は最小値を示す。
【００２５】
ここにモニタ電流に基づき、レーザ出力のオートパワーコントロール（ＡＰＣ）を行う場合のモニタ電流の下限値は０．００１５ｍＡ程度となる。これは、ＡＰＣ用ＩＣの種類によっても異なるが、一般に安価なＩＣで量産できるものは、この程度の値となるからである。この０．００１５ｍＡに対応する反射鏡面Ｂの反射率の上限は、最小値を示す折れ線４２にて８３％である。
【００２６】
次に図５は、半導体レーザ素子３の反射鏡面Ｂの反射率と、この反射鏡面Ｂから放射されたレーザ光が、半導体レーザ装置内部で散乱、乱反射して多分割受光素子３７にて迷光として受光したときの迷光電流との関係を示す。縦軸は対数表示である。本図は、数十ないし百個程度の半導体レーザ素子のサンプルについて測定して得られたデータである。中央の折れ線５０は、測定の平均値を示し、上側の折れ線５１は最大値、下側の折れ線５２は最小値を示す。
【００２７】
本発明の半導体レーザ素子３は、反射鏡面Ａから放射するレーザ出力に対し、反射鏡面Ｂから放射するレーザ出力の比が、１／２〜１／５と低いことから、半導体レーザ素子内部で生じた光の誘導放出が、効率よく反射鏡面Ａから放射する。このため本図に示されるように反射鏡面Ｂの反射率の増加に伴い、迷光電流は低下する。
【００２８】
ここに多分割受光素子３７にて、迷光電流が信号電流に悪影響を及ぼさない範囲は、最大で０．１μＡ程度である。この０．１μＡに対応する反射鏡面Ｂの反射率は、最大値を示す折れ線５１にて６５％である。
【００２９】
上述の図４および図５から得られる結果より、モニタ電流にてオートパワーコントロール（ＡＰＣ）ができ、かつ迷光電流が信号電流に悪影響を及ぼさない反射鏡面Ｂの反射率の範囲は、６５〜８３％である。
【００３０】
ここで、コーティング膜数と反射率との関係を、表１に示す。
【表１】
0003601893.tif 000002
この表１より、反射率６５〜８３％を満足するのは、反射率７５％のλ／４の３層コーティング膜のみとなる。
【００３１】
次に、図６に、本発明の半導体レーザ素子と従来の半導体レーザ素子との迷光電流の測定結果を示す。図６（Ａ）は、本発明の半導体レーザ素子の迷光電流を示し、図６（Ｂ）は、従来の半導体レーザ素子の迷光電流を示す。本図は、数十ないし百個程度の半導体レーザ素子のサンプルについて測定して得られたデータであり、縦軸は、サンプル数を表す。従来の半導体レーザ素子に比べ、本発明の半導体レーザ素子は、明らかに迷光電流が低減している。
【００３２】
図７には、本発明の半導体レーザ素子と従来の半導体レーザ素子との動作電流の測定結果を示す。図７（Ａ）は、本発明の半導体レーザ素子の動作電流を示し、図７（Ｂ）は、従来の半導体レーザ素子の動作電流を示す。本図は、数十ないし百個程度の半導体レーザ素子のサンプルについて測定して得られたデータであり、縦軸は、サンプル数を表す。従来の半導体レーザ素子に比べ、本発明の半導体レーザ素子は、明らかに動作電流が低減している。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子の第２の反射鏡面から放射されるレーザ光の出力が、レーザ出力制御用の第２の受光素子で検出可能で、かつ第１の受光素子に対する迷光とならない範囲に制御されるので、迷光による不要な迷光電流を低減することができる。このためジッタの発生が抑えられて、光ピックアップの信号特性が良好となり、サーボ誤動作などが生じなくなる。
尚、半導体レーザ素子は、第１の反射鏡面が単層の反射膜をコーティングされ、第２の反射鏡面が複数層の反射膜をコーティングされた構造としているので、第１の反射鏡面からのレーザ光出力が第２の反射鏡面からのレーザ光出力よりも大きくなり、かつ動作電流が低減する。したがって、半導体レーザ装置に組み込んだ場合、迷光電流を低減することができ、かつ消費電力を少なくすることができる。
また、半導体レーザ素子は、第２の反射鏡面が、厚さλ／４の反射膜を３層コーティングされた構造としているので、製膜のコストに対して、得られる効果が最も大きい。したがって、安価に、迷光電流が少なくかつ消費電力が少ない半導体レーザ素子を製造することができる。
また、半導体レーザ装置は、前記第１の反射鏡面にコーティングされる単層の反射膜は、Ａｌ２Ｏ３で形成され、第２の反射鏡面にコーティングされる３層の反射膜は、Ａｌ２Ｏ３、アモルファスＳｉ、Ａｌ２Ｏ３をこの順でコーティング形成されるので、第２の反射鏡面の反射率を６５％ないし８３％とできる。
【００３４】
本発明の請求項２に記載の半導体レーザ装置は、カバーの内壁面が、第２の反射鏡面から放射されたレーザ光によって迷光を生じないような低反射率に形成されているので、光ピックアップに迷光量キャンセル回路を搭載する必要がない。したがって、光ピックアップを小型軽量にでき、かつ安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半導体レーザ素子の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の半導体レーザ装置の外観を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の半導体レーザ装置の内部構造を示す図である。
【図４】本発明の半導体レーザ素子の反射鏡面の反射率と、モニタ電流との関係を示す図である。
【図５】本発明の半導体レーザ素子の反射鏡面の反射率と、迷光電流との関係を示す図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の半導体レーザ素子の迷光電流を示し、（Ｂ）は、従来の半導体レーザ素子の迷光電流を示す図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の半導体レーザ素子の動作電流を示し、（Ｂ）は、従来の半導体レーザ素子の動作電流を示す図である。
【図８】従来の半導体レーザ素子の構造を示す図である。
【符号の説明】
１    厚さλ／４のＡｌ２  Ｏ３  膜
１ａ  厚さλ／２のＡｌ２  Ｏ３  膜
２    厚さλ／４のアモルファスシリコン膜
３    半導体レーザ素子
２１  ステム
２２  カバー
２３  リード端子
２４  ガラス素子
２５  回折格子
３２  反射鏡面Ａから放射されたレーザ光
３３  反射鏡面Ｂから放射されたレーザ光
３４  シリコン基板
３５  受光素子
３６  ミラー
３７  多分割受光素子
【図１】
0003601893.tif 000003
【図２】
0003601893.tif 000004
【図３】
0003601893.tif 000005
【図４】
0003601893.tif 000006
【図５】
0003601893.tif 000007
【図６】
0003601893.tif 000008
【図７】
0003601893.tif 000009
【図８】
0003601893.tif 000010