(57)【要約】  【課題】  高出力レーザ素子の出力低下なしに、低出力レーザ素子駆動時の消費電力を低減する半導体レーザ装置を提供することである。  【解決手段】  半導体レーザ装置は、発振波長が異なる２つの半導体レーザ素子１０ａ、１０ｂを基板１２上に設けた素子１０を搭載し、半導体レーザ素子１０ａを共振器長が短くなる方向に二分する分離溝２０を設け、後方の素子をフォトダイオード１０ｃとし、長共振器長の素子１０ｂを高出力レーザ素子とし、短共振器長の素子１０ａを低出力レーザ素子としている。【選択図】      図１
2006049540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振波長が異なる複数の半導体レーザ素子を同一基板上に設けた素子を搭載する半導体レーザ装置において、
少なくとも１つの半導体レーザ素子の共振器長が他の半導体レーザ素子の共振器長と異なることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
少なくとも１つの半導体レーザ素子を共振器長が短くなる方向に二分する分離溝を設け、一方をフォトダイオードとして用いることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記複数の半導体レーザ素子は、共振器長の長い順に高出力な半導体レーザ素子とすることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記複数の半導体レーザ素子は、ＡｌＧａＡｓ系赤外レーザを発振する第１の素子と、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザを発振する第２の素子とからなり、
短共振器長側の半導体レーザ素子を第１の素子とし、長共振器長側の半導体レーザ素子を第２の素子とすることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記複数の半導体レーザ素子は、ＡｌＧａＡｓ系赤外レーザを発振する第１の素子と、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザを発振する第２の素子とからなり、
長共振器長側の半導体レーザ素子を第１の素子とし、短共振器長側の半導体レーザ素子を第２の素子とすることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一基板上に発振波長が異なる複数の半導体レーザ素子を備えた素子を搭載する半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＤ−Ｒ記録用の赤外半導体レーザ（発振波長：７８０ｎｍ）と、ＤＶＤ−ＲＯＭ再生用の赤色半導体レーザ（発振波長：６５５ｎｍ）といった高出力レーザ素子と低出力レーザ素子とが同一基板上に形成された素子を用いた２波長半導体レーザ装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この２波長半導体レーザ装置は、同一基板上に違う材料、例えばＡｌＧａＡｓ系とＡｌＧａＩｎＰ系とを成長させ、それぞれにリッジ又はＶ溝を形成し、それぞれの素子間をエッチングによる分離溝又はイオン注入による絶縁層で分離した構造をとっている。
【０００４】
一般に、半導体レーザ装置は温度が上がると出力が低下する。そのため、一定の出力を継続するために、素子の前面又は後面から出力されるレーザ光の一部をフォトダイオードで受光し、そのモニター電流が一定になるように半導体レーザ装置を駆動している（ＡＰＣ（Auto Power Control）駆動）。
【０００５】
図４は、素子の後面光を利用してＡＰＣ駆動する半導体レーザ装置の斜視図である。図４では内部構成の説明のためキャップの一部を消去している。この半導体レーザ装置は、ステム１０１上にサブマウント１０２を介して搭載された半導体レーザ素子１０３と、ステム１０１上であって、半導体レーザ素子１０３の後面光を受光する位置に設けられたフォトダイオード１０４と、半導体レーザ素子１０３やフォトダイオード１０４を囲むキャップ１０５とを備えている。
【０００６】
しかしながら、上記の２波長半導体レーザ装置の場合は、後面光が弱く、モニターできないレベルである。これは、一般的にレーザ出射面（前面及び後面）の酸化防止の為に施される端面コートが原因である。また、端面コートはレーザ光の反射膜としても機能する。２波長半導体レーザ素子の場合、高出力レーザ素子の前面光の出力を確保するため、後面光を高反射させて前面光として効率よく取り出す必要がある。従って、後面の端面コートの反射率を高く、前面の端面コートの反射率を低く設計している。ここで、高出力レーザ素子側と低出力レーザ素子側とで端面コートをかえることは製造上困難である。つまり、低出力レーザ素子の後面の反射率も高くなり、後面光をモニターすることはできない。
【０００７】
そこで、２波長半導体レーザ装置の駆動には、フロントモニターが用いられている。図５は、フロントモニターの概要を示す図である。図中、矢印は光路を示している。半導体レーザ装置からの前面光のほとんどがハーフミラー１０６で反射されアプリケーションに使用される。一方、半導体レーザ装置からの前面光の一部がハーフミラー（或いは部分反射ミラー）１０６を透過し、フォトダイオード１０７で受光され、モニター電流として検出され、ＡＰＣ駆動に用いられる。
【特許文献１】特開２００２−１９０６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように２波長半導体レーザ装置のモニター電流検出にフロントモニターを用いる場合、高出力レーザ素子の駆動時は十分なモニター電流が得られるので問題はないが、低出力レーザ素子の駆動時はハーフミラーを透過するレーザ光が少なく、モニター電流が非常に小さくなり、検出が困難となる。
【０００９】
また、低出力レーザ素子の共振器長は３００μｍ程度で十分であるが、高出力レーザ素子の共振器長は６００μｍ以上である為、２波長半導体レーザ素子は高出力レーザ素子の共振器長に合わせられる。ここで素子の駆動電流は共振器長に比例するため、低出力レーザ素子の駆動電流は倍以上となる。その結果、素子からの発熱量が大きくなり、素子の劣化を早める原因となる。更に、消費電力が増大するので、携帯端末等のバッテリーの消耗が早くなる。
【００１０】
そこで本発明は、高出力レーザ素子の出力低下なしに、低出力レーザ素子駆動時に十分なモニター電流を得る半導体レーザ装置を提供することを目的とする。また、高出力レーザ素子の出力低下なしに、低出力レーザ素子駆動時の消費電力を低減する半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置は、発振波長が異なる複数の半導体レーザ素子を同一基板上に設けた素子を搭載し、少なくとも１つの半導体レーザ素子の共振器長が他の半導体レーザ素子の共振器長と異なることを特徴とするものである。
【００１２】
この構成において、長共振器長の素子を高出力レーザ素子とし、短共振器長の素子を低出力レーザ素子とすることで、高出力レーザ素子の出力低下なしに、低出力レーザ素子駆動時の消費電力を低減することができる。
【００１３】
上記の半導体レーザ装置において、少なくとも１つの半導体レーザ素子を共振器長が短くなる方向に二分する分離溝を設け、一方をフォトダイオードとして用いることが望ましい。
【００１４】
この構成において、分離溝の前方の素子を低出力レーザ素子とし、分離溝の後方の素子をフォトダイオードとすることで、低出力素子の駆動時に、低出力素子の後面光をフォトダイオードで受光してモニター電流を検出し、半導体レーザ装置をＡＰＣ駆動できる。
【００１５】
また、前記複数の半導体レーザ素子は、共振器長の長い順に高出力な半導体レーザ素子とすることにより、各半導体レーザ素子の消費電力は出力に合ったものとなる。
【００１６】
例えば、前記複数の半導体レーザ素子は、ＡｌＧａＡｓ系赤外レーザを発振する第１の素子と、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザを発振する第２の素子とからなり、短共振器長側の半導体レーザ素子を第１の素子とし、長共振器長側の半導体レーザ素子を第２の素子とすることができる。この逆の場合もある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、少なくとも１つの半導体レーザ素子の共振器長が他の半導体レーザ素子の共振器長と異なり、長共振器長の素子を高出力レーザ素子とし、短共振器長の素子を低出力レーザ素子とすることで、高出力レーザ素子の出力低下なしに、低出力レーザ素子駆動時の消費電力を低減することができる。
【００１８】
また本発明によれば、少なくとも１つの半導体レーザ素子を共振器長が短くなる方向に二分する分離溝を設け、分離溝の前方の素子を低出力レーザ素子とし、分離溝の後方の素子をフォトダイオードとすることで、低出力素子の駆動時に、低出力素子の後面光をフォトダイオードで受光してモニター電流を検出し、半導体レーザ装置をＡＰＣ駆動できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、半導体レーザ素子の構成を示す斜視図である。半導体レーザ装置（不図示）に搭載されるこの半導体レーザ素子１０において、ｎ型（第１導電型）電極１１上には、基板１２、ｎ型クラッド層１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、活性層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、ｐ型（第２導電型）クラッド層１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、電流ブロック層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、キャップ層１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、ｐ型電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃがこの順で積層されている。ｐ型クラッド層１５ａ、１５ｂ、１５ｃの上面にはストライプ状のリッジ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが形成され、電流ブロック層１６ａ、１６ｂ、１６ｃはリッジ２２ａ、２２ｂ、２２ｃのトップを避けて形成されている。
【００２０】
そしてこの半導体レーザ素子１０は、分離溝１９、２０によって、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザを発振する第１の素子（低出力レーザ素子）１０ａと、ＡｌＧａＡｓ系赤外レーザを発振する第２の素子（高出力レーザ素子）１０ｂと、フォトダイオード１０ｃとに分かれている。分離溝１９、２０は少なくともｎ型クラッド層１３ａ、１３ｂ、１３ｃまでは達している必要があり、好ましくは基板１２まで達していることである。
【００２１】
第１の素子１０ａは、図１では、分離溝１９の右側手前の素子とすることができる。この素子１０ａの基板１１はＧａＡｓからなり、ｎ型電極１１及びｐ型電極１８ａはＡｕ等、ｎ型クラッド層１３ａはＡｌＧａＩｎＰ、活性層１４ａはＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ、ｐ型クラッド層１５ａはＡｌＧａＩｎＰ、電流ブロック層１６ａはＡｌＩｎＰ、キャップ層１７ａはＧａＡｓからなる。またこのキャップ層１７ａは形成せずに直接電極を形成してもよい。また、フォトダイオード１０ｃは、第１の素子１０ａと同構造である。
【００２２】
一方、第２の素子１０ｂは、図１では、分離溝１９の左側の素子とすることができる。この素子１０ｂのｎ型クラッド層１３ｂとｐ型クラッド層１５ｂとがＡｌＧａＡｓであり、活性層１４ｂはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの量子井戸構造、ブロック層１６ｂはＡｌＧａＡｓ層かＧａＡｓ層からなる。
【００２３】
上記の半導体レーザ素子１０の製造工程では、基板１２上に第１の素子１０ａ（フォトダイオード１０ｃ部分を含む）及び第２の素子１０ｂを形成した後、第１の素子１０ａをエッチングして分離溝２０を形成する。その結果、第１の素子１０ａの後部がフォトダイオード１０ｃとなる。端面コートは、素子の前面、後面、分離溝２０の側面とに分けて別々に施す。従って、第１の素子１０ａの後面と第２の素子１０ｂの後面との反射率を個々に設計できる。即ち、第１の素子１０ａの後面のコートの反射率を低く、第２の素子１０ｂの後面のコートの反射率を高く設計できる。ここで、フォトダイオード１０ｃは逆バイアスをかけることで受光素子として使用できる。そのため、第１の素子１０ａの駆動時には、第１の素子１０ａの後面光をフォトダイオード１０ｃで受光してＡＰＣ駆動することができる。
【００２４】
なお、端面コートの材料には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ３、Ｓｉなどを用いることができる。また、図１の半導体レーザ素子１０では、素子１０ａ、１０ｂを分離するのに分離溝１９を設けたが、図２の半導体レーザ素子２３のように、分離溝１９に替えて絶縁層２４を設けてもよい。この絶縁層２４は、例えばＨ＋プロトンの注入により形成できる。他の構成は図１と同様である。
【００２５】
図３は、半導体レーザ素子１０を搭載した半導体レーザ装置である。半導体レーザ素子１０は、サブマウント３０を介してステム３１に固定される。ｐ型電極１８ａ〜１８ｃはサブマウント３０上に形成された電極３２ａ〜３２ｃに半田付けされている。電極３２ａ〜３２ｃとリード３３ａ〜３３ｃとがそれぞれワイヤ３４ａ〜３４ｃで接続されている。そして、ｎ型電極１１はステム３１にワイヤ３４ｄで接続されている。
【００２６】
次に半導体レーザ装置の特性について具体例を挙げて説明する。例えば、半導体レーザ素子１０は次のようなサイズとすることができる。第２の素子１０ｂの共振器長を９００μｍ、第１の素子１０ａの共振器長を３００μｍ、分離溝の幅を３０μｍ、フォトダイオード１０ｃの長さを５７０μｍとする。この場合、第１の素子１０ａの特性は、しきい電流２０ｍＡ、動作電流３０ｍＡ、モニター電流０．３ｍＡ、水平広がり角度８度、垂直広がり角度２８度、発振波長６５３ｎｍである。一方、第２の素子１０ｂの特性は、しきい電流５０ｍＡ、動作電流９５ｍＡ、モニター電流なし、水平広がり角度１１度、垂直広がり角度１６度、発振波長７８２ｎｍである。
【００２７】
これに対して従来の半導体レーザ装置の特性は次のようであった。２波長半導体レーザ素子のＣＤ−Ｒ記録用（赤外レーザ）の素子及びＤＶＤ−ＲＯＭ再生用（赤色レーザ）の素子の共振器長を９００μｍとすると、ＣＤ−Ｒ記録用の素子の特性は上記の第２の素子１０ｂの特性と同じ測定値であった。一方、ＤＶＤ−ＲＯＭ再生用の素子の特性は、しきい電流４５ｍＡ、動作電流６０ｍＡ、モニター電流なし、水平広がり角度１１．５度、垂直広がり角度２８度、発振波長６５５ｎｍであった。
【００２８】
これらを比較すると、第２の素子１０ｂ（ＣＤ−Ｒ記録用の素子）の特性は従来と同様でありながら、第１の素子１０ａ（ＤＶＤ−ＲＯＭ再生用の素子）のしきい電流及び動作電流は従来の約半分となっていることがわかる。つまり、高出力レーザ素子の特性は従来と同様で出力の低下がなく、低出力レーザ素子駆動時の消費電力を約半分に低減している。また、第１の素子１０ａの後面光によりフォトダイオード１０ｃでモニター電流０．３ｍＡが検出できている。また共振器長を短くすることで水平広がり角度も広くでき集光スポット特性が改善できる。
【００２９】
なお、高出力レーザ素子の共振器長は５００μｍ以上が望ましく、更に望ましくは６００μｍ以上である。一方、低出力レーザ素子の共振器長は５００μｍ以下であることが望ましく、更に望ましくは３００μｍ以下である。
【００３０】
このように、低出力レーザ素子の消費電力を低減することにより、素子からの発熱を抑え、素子の劣化を抑制することができる。更に、消費電力の低減により、携帯端末等に搭載した場合にバッテリーの消耗を抑えることができる。
【００３１】
上記の実施形態では、高出力レーザ素子としてＣＤ−Ｒ記録用の赤外半導体レーザ、低出力レーザ素子としてＤＶＤ−ＲＯＭ再生用の赤色半導体レーザを用いて説明したが、高出力レーザ素子としては他にＤＶＤ−Ｒ用があり、低出力レーザ素子としては他にＣＤ−ＲＯＭ用がある。
【００３２】
本発明において、分離溝や絶縁層で分離すれば同一基板上に発光素子は３個以上設けてもよい。また、レーザとしては紫外レーザや青色レーザを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の半導体レーザ装置は、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃなどの光ディスク再生・記録用の光源として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の半導体レーザ素子の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の絶縁層を有する半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体レーザ素子を搭載した半導体レーザ装置である。
【図４】従来の素子の後面光を利用してＡＰＣ駆動する半導体レーザ装置の斜視図である。
【図５】従来のフロントモニターの概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０、２３    半導体レーザ素子
１０ａ    第１の素子
１０ｂ    第２の素子
１０ｃ    フォトダイオード
１２    基板
１９、２０    分離溝
【図１】
2006049540.tif 000003
【図２】
2006049540.tif 000004
【図３】
2006049540.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006049540.tif 000007