(57)【要約】【課題】長時間の連続発振による半導体レーザ素子の劣化に関係なく安定したＡＰＣ駆動が可能な半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】本発明のレーザ装置は、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の出射端面からの出射光を透過させる窓ガラスと、前記出射光の一部であり透過されず当該窓ガラスで反射された反射光を検出する受光素子と、前記半導体レーザ素子と受光素子が設置されたステムと、を少なくとも有する半導体レーザ装置であって、前記窓ガラスは、前記半導体レーザ素子の鉛直上方に設けられ、前記受光素子は水平より傾斜して、ステムの主面に接して設けられていることを特徴とする。【選択図】　図１
2004072072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子からの出射光を透過させる窓ガラスと前記出射光の一部であり透過されず当該窓ガラスで反射された反射光を検出する受光素子とを有する半導体レーザ装置であって、
前記受光素子は水平より傾斜して設置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】
前記半導体レーザ素子の発光点から出射光方向に垂直に延ばし、窓ガラスと垂直に交わる点を基準として、前記受光素子から反射された光が再び窓ガラスに当たる位置までの距離を以下の式に示すｌｇａとし、
前記基準点から窓ガラスの最外周までの距離をｌｇとすれば、ｌｇａ＞ｌｇであ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。
【式１】
2004072072.tif 000006
ここで、θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ／２ｌｅｇ）である。
これを満たすθＰＤの値とする。
ここで、θＰＤは受光素子の傾斜角、ｌｐｇは窓ガラスと受光素子の距離、ｌｅｇは出射端面と窓ガラスの距離、ｌａは発光点と半導体レーザ素子の最表面の距離、ｌｐａは発光点と受光素子を傾ける支点までの距離とする。
【請求項３】
前記窓ガラスの反射率を４％以上６０％以下とす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。
【請求項４】
前記窓ガラスは前記出射光の入射面と出射面との反射率を非対称とす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。
【請求項５】
前記窓ガラスは片面のみＡＲコート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。
【請求項６】
半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の出射端面からの出射光を透過させる窓ガラスと、前記出射光の一部であり透過されず当該窓ガラスで反射された反射光を検出する受光素子と、前記半導体レーザ素子と受光素子が設置されたステムと、を少なくとも有する半導体レーザ装置であって、
前記窓ガラスは、前記半導体レーザ素子の鉛直上方に設けられ、
前記受光素子は水平より傾斜して、ステムの主面に接して設けられていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記半導体レーザ素子は、前記出射端面に対向する端面での反射率が９５パーセント以上であることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記ステムは主面に凸部を有し、前記半導体レーザ素子は、該ステムの凸部側面に設置されてなることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記窓ガラスは、前記ステムに接合されてなる円筒状で頂部の中心部に開口部を有するキャップに接合されてなり、レーザ素子からの出射光が外部に出射する側の面が、キャップ頂部の非開口部のほぼ全面と接していることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記窓ガラスとキャップとは、レーザ素子からの出射光を吸収する材料で接着されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記受光素子の水平からの傾斜角は、該受光素子に入射した前記窓ガラスからの反射光のうち、さらに受光素子で反射した反射光が、キャップの非開口部と接する窓ガラスに当たる角度であることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記窓ガラスは、前記出射光の入射面と出射面との反射率を非対称とすることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記窓ガラスは、前記入射面と出射面のいずれか一方がＡＲコートされていることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記窓ガラスの反射率を４％以上６０％以下とすることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１５】
前記半導体レーザ素子の発光点から出射光方向に垂直に延ばし、窓ガラスと垂直に交わる点を基準として、前記受光素子から反射された光が再び窓ガラスに当たる位置までの距離を以下の式に示すｌｇａとし、
前記基準点から窓ガラスの最外周までの距離をｌｇとすれば、ｌｇａ＞ｌｇであることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【式１】
2004072072.tif 000007
ここで、θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ／２ｌｅｇ）である。
これを満たすθＰＤの値とする。
ここで、θＰＤは受光素子の傾斜角、ｌｐｇは窓ガラスと受光素子の距離、ｌｅｇは出射端面と窓ガラスの距離、ｌａは発光点と半導体レーザ素子の最表面の距離、ｌｐａは発光点と受光素子を傾ける支点までの距離とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＶＤ等の光ディスク装置用の光源として利用される半導体レーザ装置に関し、特に光検出用受光素子（フォトダイオード）を有する半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１１に示すように半導体レーザ装置において、半導体レーザ装置内に装備されている半導体レーザ素子１の光導波路端面であるモニター側から出射されたレーザ光を受光するフォトダイオード２を装備することにより、光変動を検知し、自動光出力制御（ＡＰＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）駆動させることで、一定出力を維持することができる。
【０００３】
たとえば特許文献１では、レーザ素子からのレーザ光がチップの上端および下端の共振器端面から発振される発光半導体装置であって、チップの下端ミラー面から発振するレーザ光をモニターする受光素子が、ステム上に傾斜して固定された構造が開示されており、受光素子の表面で反射したレーザ光がキャップの透明窓から装置外部に出ないようにしている。
【０００４】
また、特許文献２には図１２に示されるような、レーザ光を反射レーザ光と透過レーザ光とに分離するビームスプリッタ１０を、レーザ光の光軸と所定の角度をなして傾斜して設けた光学ヘッドが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には図１３に示されるような、両端面からレーザ光を発光するレーザチップであって、レーザ光の一方は透明窓を透過してステムとキャップとによって形成されるパッケージの外に放出され、他方はステムの主面に取り付けられた受光素子面に照射される。そして受光素子面で反射した光が透明窓から外部に放出されないように、受光素子２を傾斜してステムに設けると共に、キャップ６の内壁、ステム４の主面、にそれぞれ黒色の塗料等からなる反射防止膜１１を被着させた発光装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−２０８８８６号公報
【特許文献２】特開昭６３−３１７９３１号公報
【特許文献３】特開昭６０−３９８８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１や特許文献３に示すような半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子のモニター側からの出射光を受光素子の光検出に利用している構造であるので、半導体レーザ素子の出射側とモニター側からの出射光（ビーム出力比）が一定でなければ、正確であり安定した出力確認をすることができない。従来の場合、半導体レーザ素子を連続発振させることで半導体レーザ素子の共振器端面が劣化し、前記ビーム出力比が敏感に変化する。このため、安定したＡＰＣ駆動を行うことができないことがあった。また、このようなモニター側からの出射光を受光素子の光検出に利用している構造は、通常、レーザ素子のモニター側端面での反射率を小さくし、モニター側端面から意図的に光を出すようにしており、さらに窓ガラスには、出射側端面から出るレーザ光が効率よく外部に放出されるように、両面にＡＲコート（無反射膜）を設けている。
【０００７】
また、上記特許文献２に示すような半導体レーザ装置は、レーザ光が外部に放出される窓ガラスとして、ビームスプリッタをレーザ光の光軸から傾斜して設けていると共に、受光素子はマウントベースに取り付けてビームスプリッタからの反射光が効率よく入るようにしている。しかしながらビームスプリッタがレーザ光の光軸から傾斜して設けられているため、複雑な形状のキャップを必要とすると共に、レーザ素子の端面から楕円形状で出射されるレーザ光がビームスプリッタに入射するときの角度によって、透過するビームの形状が変わる恐れがあるので、歩留の点で問題があり、さらに非点較差も大きくなってしまう。また受光素子から反射した光がビームスプリッタから外部に放出されてしまう。
【０００８】
また、上記特許文献２は受光素子をマウントベースに取り付けてステムに実装するために、製造の工程が複雑になり、実装性が悪く、上記特許文献３のようなキャップ内部に反射防止膜を被着することも、製造工程が多くなるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記にある問題点を解決するためになされたものであり、安定したＡＰＣ駆動をする半導体レーザ装置を得ることを目的とする。さらに、反射光による主ビームへの交わりを抑制することでＦＦＰ（ファー・フィールド・パターン）をガウシアン形とした半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
また、これらに加えて、簡便で汎用性のある装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ装置は、１つの形態として、半導体レーザ素子からの出射光を透過させる窓ガラスと前記出射光の一部であり透過されず当該窓ガラスで反射された反射光を検出する受光素子とを有する半導体レーザ装置であって、前記受光素子は水平より傾斜して設置されていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子の発光点から出射光方向に垂直に延ばし、窓ガラスと垂直に交わる点を基準として、前記受光素子から反射された光が再び窓ガラスに当たる位置までの距離を以下の式に示すｌｇａとし、前記基準点から窓ガラスの最外周までの距離をｌｇとすれば、ｌｇａ＞ｌｇであることを特徴とする。
【式１】
2004072072.tif 000003
ここで、θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ／２ｌｅｇ）である。
これを満たすθＰＤの値とする。
ここで、θＰＤは受光素子の傾斜角、ｌｐｇは窓ガラスと受光素子の距離、ｌｅｇは出射端面と窓ガラスの距離、ｌａは発光点と半導体レーザ素子の最表面の距離、ｌｐａは発光点と受光素子を傾ける支点までの距離とする。
【００１２】
また本発明の半導体レーザ装置は、前記窓ガラスの反射率を４％以上６０％以下とすることを特徴とする。
【００１３】
また本発明のレーザ装置は、前記窓ガラスは前記出射光の入射面と出射面との反射率を非対称とすることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の半導体レーザ装置は、前記窓ガラスは片面のみＡＲコートされていることを特徴とする。
【００１５】
また本発明のレーザ装置は、別の形態として、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の出射端面からの出射光を透過させる窓ガラスと、前記出射光の一部であり透過されず当該窓ガラスで反射された反射光を検出する受光素子と、前記半導体レーザ素子と受光素子が設置されたステムと、を少なくとも有する半導体レーザ装置であって、前記窓ガラスは、前記半導体レーザ素子の鉛直上方に設けられ、前記受光素子は水平より傾斜して、ステムの主面に接して設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子は、前記出射端面に対向する端面での反射率が９５パーセント以上であることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の半導体レーザ装置は、前記ステムは主面に凸部を有し、前記半導体レーザ素子は、該ステムの凸部側面に設置されてなることを特徴とする。
【００１８】
また本発明のレーザ装置は、前記窓ガラスは、前記ステムに接合されてなる円筒状で頂部の中心部に開口部を有するキャップに接合されてなり、レーザ素子からの出射光が外部に出射する側の面が、キャップ頂部の非開口部のほぼ全面と接していることを特徴とする。
【００１９】
また本発明の半導体レーザ装置は、前記窓ガラスとキャップとは、レーザ素子からの出射光を吸収する材料で接着されていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明の半導体レーザ装置は、前記受光素子の水平からの傾斜角は、該受光素子に入射した前記窓ガラスからの反射光のうち、さらに受光素子で反射した反射光が、キャップの非開口部と接する窓ガラスに当たる角度であることを特徴とする。
【００２１】
これらそれぞれの特徴を有することで、それぞれ顕著な効果を示し、レーザ光を出射する出射端面側からの出射光でＡＰＣ駆動させるため、半導体レーザ素子の劣化に関係なく安定したＡＰＣ駆動が可能な半導体レーザ装置を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、半導体レーザ素子からの出射光を透過させる窓ガラスと前記出射光の一部であり透過されず当該窓ガラスで反射された反射光を検出する受光素子とを有する半導体レーザ装置であって、前記受光素子は水平より傾斜して設置されていることを特徴とする。ここで本発明でいう透過させる窓ガラスとは、少なくとも半導体レーザ素子からのレーザ光を外部に放出させる機能を有する窓ガラスのことである。
【００２３】
また、半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の出射端面からの出射光を透過させる窓ガラスと、前記出射光の一部であり透過されず当該窓ガラスで反射された反射光を検出する受光素子と、前記半導体レーザ素子と受光素子が設置されたステムと、を少なくとも有する半導体レーザ装置であって、前記窓ガラスは、前記半導体レーザ素子の鉛直上方に設けられ、前記受光素子は水平より傾斜して、ステムの主面に接して設けられていることを特徴とする。
【００２４】
上記構成により、半導体レーザ素子の出射面からの出射光であって、窓ガラスから反射した光を用いてＡＰＣ駆動（オートパワーコントロール）をさせることができる。これはＡＰＣ駆動が半導体レーザ素子の劣化とは関係なくなるからである。また、受光素子が傾斜することで、受光素子に当たった光が再び窓ガラス内に侵入することを防ぐことができる。そのため、この反射光が再び主ビームに交わり、ビーム形状を変形させることはなくなる。また、レーザ素子の出射端面に対向する端面での反射率が９５パーセント以上とすることで、出射面に対向する端面、つまりモニター側の面からの出射光がない、もしくはほとんどないものとでき、受光素子には検出されない程度のものとなる。つまり意図的にモニター側からの出射光をなくすようにモニター側端面にミラーを設けることで、高効率で高出力のレーザ素子が得られやすくなる。さらに好ましい範囲としては、９５パーセント以上１００パーセント以下とする。
【００２５】
また、受光素子をステムに直接実装する形状となるので、装置が簡便で従来市販のステムを用いることができ、汎用性にも優れている。
【００２６】
本発明における半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子の発光点から出射光方向に垂直に延ばし、窓ガラスと垂直に交わる点を基準として、前記受光素子から反射された光が再び窓ガラスに当たる位置までの距離を以下の式に示すｌｇａとし、前記基準点から窓ガラスの最外周までの距離をｌｇとすれば、ｌｇａ＞ｌｇであることを特徴とする。
【式１】
2004072072.tif 000004
ここで、θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ／２ｌｅｇ）である。
これを満たすθＰＤの値とする。
ここで、図２に示すように、θＰＤは受光素子２の傾斜角、ｌｐｇは窓ガラス３と受光素子２との距離、ｌｅｇは出射端面と窓ガラスとの距離、ｌａは発光点と半導体レーザ素子の最表面との距離、ｌｐａは発光点と受光素子を傾ける支点までの距離とする。
【００２７】
以上の構成であれば、受光素子２からの反射光が窓ガラスから外部に放出されない角度となる。そのため、ＦＦＰに反射光が交ざることなく、図８のようなガウシアン形状が維持できる。図８はＹ軸方向、つまり垂直な方向のＦＦＰ（ファーフィールドパターン）である。
【００２８】
本発明における半導体レーザ装置は、前記窓ガラス３の反射率を４％以上６０％以下とすることを特徴とする。特に半導体レーザ素子１を出力３０ｍＷ以上の高出力タイプであっても反射率を４％〜１０％程度とすれば、スロープ効率を低下させない。出力３０ｍＷ以上の高出力タイプは、窒化ガリウム系半導体レーザ素子が実装された半導体レーザ装置では、早期にＡＰＣ駆動の安定化が望まれている。前記窓ガラスの反射率が４％より低ければ、窓ガラスからの反射光が少なく、安定したＡＰＣ駆動が困難になる。以上より、前記窓ガラスの反射率は４〜１０％である。また、１０〜６０％にするとスロープ効率は落ちるが、低出力タイプ（３０ｍＷ以下）では出力確保ができ、制御性のよいものとなる。前記窓ガラスの反射率が６０％より高ければ受光素子２への反射光は多くなるが、主ビームの光出力が減少し過ぎるため、光取り出し効率が悪くなる。従って、窓ガラスでの反射率を４％以上１０％以下にすることが最も好ましい。この窓ガラスの反射率は、窓ガラスの入射面の反射率と出射面の反射率を組み合わせた、全体での反射率を意味する。
【００２９】
本発明における前記窓ガラス３はボールレンズ、または非球面レンズを用いてもよい。これは、レーザ光を集光させやすいためである。さらに光ファイバーとの結合効率がよくなる。窓ガラスをボールレンズとすることで安価になる。
【００３０】
本発明における前記窓ガラスは前記出射光の入射面と出射面との反射率を非対称とすることを特徴とする。入射面と出射面の反射率が異なることで、窓ガラスに入射したレーザ光が窓ガラス内部で反射を繰り返すことがなくなり、窓ガラス内で干渉がおこりＦＦＰに干渉縞が発生することを防ぐ。このような構成とすることで、レーザ素子から出射した光は窓ガラスにおいて、効率よく外部に透過されるとともに、効率よく反射されて受光素子に入射する。
【００３１】
本発明における前記窓ガラスは片面のみＡＲコート８されていることを特徴とする。ＡＲコート、言いかえれば無反射コートされた面では光は反射されることがない。窓ガラス３の両面にＡＲコート８がない場合は、図１４のＣに示すように、窓ガラス内で干渉がおこりＦＦＰに干渉縞が発生してしまう。また、両面にＡＲコート８をした場合は、図１５に示すように、窓ガラスで反射する光がなく、受光素子が十分に光検出できない。そこで、本発明の半導体レーザ装置は窓ガラスの片面にＡＲコートがされることで、図３に示すように、干渉がおこらず良好なＦＦＰとなる。該ＡＲコート８は窓ガラス３の光入射側、または光出射側であるかは限定しない。もう一方の面はＡＲコートされていなければ、どのような面でも良く、なにも設けないか、設けない場合と比べて低反射率の膜を設けても良い。また片面のみにＡＲコートがされているので、窓ガラスのもう一方の面は光が一部反射することになり、その反射された光が好適に受光素子２に入射する。
【００３２】
また本発明における半導体レーザ素子１は、主面に凸部を有するステム４の凸部側面に設置されてなることを特徴とする。このような構成とすることで、装置の小型化が容易となる。また受光素子２がステム４に直接設置されているので、レーザ素子と受光素子との位置関係は鉛直方向に見て、窓ガラス３と受光素子との間にレーザ素子が位置するようになる。このように配置されたＡＰＣ駆動の半導体レーザ装置とすることで、半導体レーザ素子からのレーザ光のうち、受光素子に入射するレーザ光の光路長は大きくなるので、受光素子をステムの凸部から離して設けることができ、実装性がよい。つまり、モニター側からの出射光をステム上に形成した受光素子で光検出をする場合、モニター側端面から出た光は直接受光素子に入射するため、受光素子をレーザ素子の鉛直下方にできるだけ近づけないと、強い光を検出できなく、さらに受光素子の光検出面においてレーザ素子から離れた側ではほとんど光検出ができないのに対し、本発明では、レーザ素子の出射側端面から出た光は、窓ガラスで反射してから受光素子に入射するため、光路長を大きく取れる。光路長が長い分、レーザ素子から離れても強い光を検出することが可能となる。また、受光素子の光検出面において中心部で光を検出することができ、受光素子がレーザ素子の光出力制御を正確に行うことが可能となる。このような効果は、受光素子を水平に設ける半導体レーザ装置にも有効であるが、特に受光素子に当たった光が再び窓ガラス内に浸入することを防ぐために、受光素子を傾斜して設けた半導体レーザ装置において、特に有効となる。
【００３３】
また本発明の効果は、次に示す測定結果からも説明できる。図４（ａ）〜（ｄ）のように、受光素子２の光検出面において、端部にレーザ光を入射させたときと、中心部にレーザ光を入射させたときとを比較した。図４（ａ）のように受光素子の中心部にレーザ光を入射させたとき、図４（ｂ）のような電流値を示し、図４（ｃ）のように受光素子の中心部にレーザ光を入射させたとき、図４（ｄ）のような電流値を示した。図４（ｂ）と（ｄ）は受光感度の温度特性を示すもので、ある温度での電流値を測定したものである。この電流値が大きいほど受光感度が良いことを示す。図４（ｃ）のようにレーザ光が入射した場合、電流値が３０℃の時、０．２０８ｍＡ程度であり、図４（ａ）のようにレーザ光が入射した場合、電流値が３０℃の時、１．９５ｍＡ程度であり、受光素子の中心部にレーザ光が入射することで、受光感度を高く得ることができる。また、例えば３０℃から５０℃まで受光素子の温度が上昇したときの電流値の変動率（３０℃のときの値からどのくらい変化するか）についてみると、図４（ａ）では０．２パーセントであるが、図４（ｃ）では２パーセントであり、受光素子の中心部にレーザ光が入射することで、温度による受光感度の変動も抑えることができ、温度特性に優れている。つまり、モニター側からの出射光をステム４上に形成した受光素子で光検出をする従来の場合と比べて、レーザ素子の出射側端面から出た光を、窓ガラスで反射してから受光素子に入射し光検出する本発明の方が、受光素子が高感度で信頼性高く機能する。
【００３４】
さらに本発明は、半導体レーザ素子１の出射面に対向する端面での反射率を９５％以上とすることと、さらに窓ガラス３に片面のみＡＲコート８することで、従来ではなかなか実現できなかった、受光素子が高感度で信頼性高く機能することが、簡単な構成でできる。次にこれを説明する。図５は、本発明（Ａ）と、従来の半導体レーザ素子（Ｂ）との、モニター側からの出射光を受光素子の光検出に利用している構造について、受光素子での感度を示すものである。（ｂ）は（ａ）のように半導体レーザ素子と受光素子を設置した場合の、ステム表面における半導体レーザ素子のモニター側の面から出た光の強度ピークを示すものであり、縦軸は光の強度を示す。そのうち、斜線に示す部分が受光素子に入射する光になる。また（ｃ）は（ａ）のように設置した場合の、ステム表面における半導体レーザ素子の出射側の面から出て窓ガラスで反射した光の強度ピークを示すものであり、縦軸は光の強度を示す。そのうち、斜線に示す部分が受光素子に入射する光になる。本発明は、モニター側の面の反射率を９５％以上とすることで、（ｂ）に示すように、従来に比べて非常に光強度が小さく、また窓ガラスを片面ＡＲコートとすることで、（ｃ）に示すように、従来に比べて非常に光強度が大きい。（ｃ）の従来の構造は、ほとんど光強度を示さない。このように受光素子に光が入射することで、従来においては、モニター側からの光が強く、また図４でも説明したように、強い光が受光素子の端面側に当たることとなり、上述した受光素子の機能を十分に発揮できないのに対し、本発明においては、モニター側からの光は非常に弱いので、端面に当たることによる問題はほとんどない。また従来においては、窓ガラスで反射した光はほとんどないのに対し、本発明においては、窓ガラスで反射した光は強く、またレーザ光が素子から出射して、受光素子に当たるまでの光路長が、モニター側からの受光素子に当たる光と比べて長いので、光強度ピークも広くなる。よって、受光素子の中心部にも強い光が当たるので、上述した受光素子の機能を十分に発揮できる。さらに、（ｃ）では窓ガラスで反射した光のうち、一部は半導体レーザ素子に当たることで、光が遮られる。半導体レーザ素子にあたり、光が遮られることにより、受光素子の端部に光が当たらないようになり、上述の受光素子の機能を発揮するのにさらに好ましい。本発明のこのような効果は、少なくとも、受光素子の表面において、端部より中心部に強い光が当たるとともに、受光素子に当たる光がモニター側端面から出た光より、窓ガラスで反射した光が強いことによって奏するものである。
【００３５】
また受光素子に当たる光が、モニター側端面から出た光より、窓ガラスで反射した光が強いという構成は、たとえばモニター側端面と受光素子との間に光遮へい部を設けることでも実現し、これを本発明に組み合わせることで、さらに受光素子の機能を発揮することができる。光遮へい部は、たとえばステムにおいて、凸部がさらにモニター側端面と対向するような面を有するステム４を用いたり、モニター側端面と受光素子との間において、ステムの凸部上に保護素子などの付加機能を有する部品を用いたりしても良い。さらに、受光素子と対向する面に光吸収層（シリコン、アモルファスシリコン、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＴｉＯ等）を設けてもよい。
【００３６】
また本発明における窓ガラス３は、ステム４に接合されてなる円筒状で頂部の中心部に開口部を有するキャップ６に接合されてなり、前記窓ガラスはレーザ素子からの出射光が外部に出射する側の面が、キャップ頂部の非開口部のほぼ全面と接していることを特徴とする。このような構成とすることで、半導体レーザ素子からの出射光のうち、外部に出射するのに必要なだけの開口部を設けることができるので、受光素子から反射された光が、窓ガラスから外部に出射することを防ぐことができて好ましい。
【００３７】
また本発明における窓ガラスとキャップとは、レーザ素子からの出射光を吸収する材料で接着されていることを特徴とする。このように窓ガラスとキャップとの接着に、レーザ素子からの出射光を吸収する材料を用いることで、窓ガラスで反射した光がさらにキャップ内部で反射し続けることを防ぐことができる。キャップ内部で反射し続ける光が、窓ガラスから外部に出射されてしまうとＦＦＰに影響を及ぼす恐れがある。
【００３８】
以上より構成される本発明の半導体レーザ装置であれば、半導体レーザ素子を３０ｍＷ以上、さらには５０ｍＷ以上の高出力タイプとしても一定出力での長時間連続発振を維持し、この長時間の連続発振による受光素子への光パワーは安定させることができる。
【００３９】
以下に本発明における実施の形態をさらに図面を用いて説明する。
本発明の半導体レーザ装置は、図１に示すように、半導体レーザ素子１をヒートシンクとしての効果を有するステム４に装備し、前記半導体レーザ素子１より出射した出射光を窓ガラス３より透過させ、この窓ガラス３から透過せずに反射した反射光を検出する受光素子２とを有する半導体レーザ装置である。本実施の形態は、ピーク波長４０８ｎｍで窒化ガリウム系半導体レーザ素子を用いている。前記半導体レーザ素子のモニター側からはレーザ光はほとんど出射されない。これは、半導体レーザ素子のモニター端面のミラーの反射率を９５％以上の構造とすることで実現できる。例えば、ＺｒＯ２のみを１ペア、（ＳｉＯ２／ＺｒＯ２）を６ペアで形成した誘電体多層膜である。また前記受光素子は水平より傾斜して設置されている。
【００４０】
また本発明の半導体レーザ素子１としては、例えばｎ側半導体層とｐ側半導体層との間に活性層を形成し、この活性層が多重量子井戸構造、又は単一量子井戸構造をするものである。青色系半導体レーザ素子であれば、ＩＩＩ族窒化物半導体より形成される。前記ＩＩＩ族窒化物半導体から成る半導体レーザ素子の具体例としてはサファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ等の基板上に下地層としてノンドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から成る窒化物半導体（省略可能）を成長させ、その上にＳｉドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）から成るｎ型コンタクト層（導電性基板を用いる場合は省略可能）、ＳｉドープＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から成るクラック防止層（省略可能）、ノンドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）とＳｉドープＧａＮとから成る超格子構造であるｎ型クラッド層、ＧａＮから成るｎ型ガイド層、井戸層がノンドープＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）と障壁層がＳｉドープ又はノンドープのＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）とを有する多重量子井戸構造である活性層、ＭｇドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）から成るキャップ層、ノンドープＧａＮから成るｐ型ガイド層、ノンドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）とＭｇドープＧａＮとから成る超格子構造であるｐ型クラッド層、ＭｇドープＧａＮから成るｐ型コンタクト層を積層したものが挙げられる。さらに、この半導体レーザ素子には光導波路端面の反射面にＳｉＯ２、ＺｒＯ２から成り５ペア以上の光反射膜を有することで９５％以上、好ましくは９９％以上の反射率とする。また出射面には端面保護膜が形成されていてもよい。出射面側の反射率は、レーザ光が外部に放出される値であればよく、好ましくは１％以上２０％以下とする。１％より小さいと、レーザ素子の出射側端面とモニター側端面との間でこのましい共振が得られなく、また２０％より大きいと、スロープ効率が低下してしまう。最も好ましくは５％以上２０％以下とすることで、高出力のレーザ装置が得られる。
【００４１】
また本発明において、光検出用に用いる受光素子２と、ステム上に装備している半導体レーザ素子１とをステムにダイボンディングするときに用いられる材料としては、はんだ材、Ａｕ−ＳｎやＡｇペースト、Ｉｎ合金等が挙げられ、ボンディング強度の強いものであればよく、好ましくは放熱性の良いものを用いることができる。
【００４２】
［実施例１］
次に本発明の実施例を説明する。本発明の半導体レーザ装置の製造工程としては、ステムに受光素子２をＡｕ−Ｓｎを接着材料としてダイボンディングし、次に半導体レーザ素子１を同様の接着材料でステムにダイボンディングし、その後、受光素子２、及び半導体レーザ素子１にワイヤーボンディングをした後、窓ガラス３を有するキャップ６の溶接をすることで半導体レーザ装置とする。
【００４３】
ここで、窓ガラス３はレーザ光が入射する面か外部に放射される面のいずれか片方がＡＲコート８されており、また窓ガラスはキャップに鉛と酸素を主成分とする低融点ガラス７で接合されている。窓ガラス３やキャップ６は従来用いられている材料を用いればよい。低融点ガラスは接合時に黒色であり、４０８ｎｍの光を吸収するものである。
【００４４】本実施例における半導体レーザ装置は以下に示す式１を満たす位置に受光素子２を配置したものである。図２を用いて本実施例を説明する。
【００４５】
つまり、前記半導体レーザ素子の発光点から出射光方向に垂直に延ばし、窓ガラスと垂直に交わる点を基準点１００として、前記受光素子から反射された光が再び窓ガラスに当たる位置までの距離を以下の式に示すｌｇａとし、
前記基準点から窓ガラスの最外周までの距離をｌｇとすれば、ｌｇａ＞ｌｇであることを特徴とする。
【式１】
2004072072.tif 000005
ここで、θａ＝ｔａｎ−１（ｌａ／２ｌｅｇ）である。
これを満たすθＰＤの値とする。
ここで、θＰＤは受光素子の傾斜角、ｌｐｇは窓ガラスと受光素子の距離、ｌｅｇは出射端面と窓ガラスの距離、ｌａは発光点と半導体レーザ素子の最表面の距離、ｌｐａは発光点と受光素子を傾ける支点までの距離とする。また図２の１０４は反射面の垂線を、１０３は受光素子の反射面をさす。ここで、上記ｌｐｇは１０００μｍ以上１５００μｍ以下、ｌｅｇは５０μｍ以上１０００μｍ以下、ｌａは０．２μｍ以上１．２μｍ以下、ｌｐａは０μｍ以上３００μｍ以下、ｌｇは４００μｍ以上１６００μｍ以下とする。
【００４６】
前記に示すｌｐｇ、ｌｅｇ等の範囲条件で半導体レーザ装置を形成し、受光素子の傾きであるθＰＤを０°〜３０°まで傾けた時のｌｇａ＞ｌｇを満たすθＰＤの値を見る。θＰＤが３０°を越えれば、受光面積が狭くなり、光検出の効率が落ちる。前記式１において、ｌｇを５００μｍとする。θＰＤを０°とすれば、ｌｇａは４．１１となり上記範囲を満たさない。θＰＤを１０°とすれば、ｌｇａは５０３μｍとなるため、反射光１０１は、１０５に示す、外部に放出されない位置に当たり、上記範囲を満たす。つまり、ｌｇを５００μｍとした場合のｌｇａ＞ｌｇを満たすθＰＤは、１０°以上３０°以下となる。例えば２０°とすればよい。これにより、半導体レーザ素子の劣化に関係なく安定したＡＰＣ駆動が可能な半導体レーザ装置が得られ、受光素子も高感度で信頼性高く機能する。
【００４７】
ＡＲコート８とは、無反射膜（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｃｏａｔ）である。このＡＲコートが窓ガラスの片面のみ形成されているのが好ましい。該ＡＲコートの方法は、ガラスを真空蒸着装置やスパッタなどを用い誘電体膜を成膜する。
【００４８】
これによって得られた半導体レーザ装置は、モニター（受光素子）でのパワーは、例えば図６に示すように、長時間の連続発振でも安定している。比較例として、モニター側からの光を検出する従来の半導体レーザ装置の場合、半導体レーザ素子の劣化によりモニター（受光素子）でのパワーは、例えば図８に示すように、変動する。またＹ軸方向のＦＦＰは図８に示すようなガウシアンとなる。
【００４９】
［実施例２］
実施例１において、基準点１００から窓ガラスの最外周までの距離を８００μｍ、ｌｇ＝８００とする他は、実施例１と同様にして半導体レーザ装置を作製する。式１よりｌｇａ＞ｌｇを満たすθｐｄは、１６°以上３０°以下となる。例えば２３°とすればよい。実施例１と同様の効果が得られる。
【００５０】
［実施例３］
実施例１において、ステムの凸部に保護素子（ツエナーダイオード）９を設ける。この保護素子は図１０に示すように、半導体レーザ素子のモニター側端面と保護素子９の端面が対向するように設け、さらにその保護素子の端面に光吸収膜としてＳｉＯを設ける。他は実施例１と同様にして半導体レーザ装置を作製する。この結果、モニター側端面からの光はほとんど受光素子に入射しなくなるので、受光素子の信頼性がさらに増す。
【００５１】
［比較例１］
本発明に対する比較例１として、従来の構造である、半導体レーザ素子のモニター側からのレーザ光を受光素子で検出する半導体レーザ装置を示す（図１３）。このような半導体レーザ装置であれば、長時間の連続発振で受光素子で検出するパワー（モニターのパワー）は、図７に示すように半導体レーザ素子の劣化により変動する。図６と図７は同じ出力条件である。
【００５２】
［比較例２］
本発明に対する比較例２として、図１６に示すように、受光素子の傾きが前記式１の範囲にない半導体レーザ装置を示す。このような半導体レーザ装置であれば、受光素子からの反射光が再び窓ガラスから出るため、主ビームに交わることとなる。そのため、Ｙ軸方向のＦＦＰが図９に示すような、非ガウシアン形状となる。
【００５３】
【発明の効果】
以上に示すように半導体レーザ素子からの出射光の窓ガラスでの反射光を検出する受光素子を装備した半導体レーザ装置とすることで半導体レーザ素子の劣化に関係なく安定したＡＰＣが可能な半導体レーザ装置を提供することができる。また、受光素子の傾きが前記式１を満たす範囲の傾きであって、かつ窓ガラスには片面のみＡＲコートをしている。つまり、窓ガラスからの反射光を検出する受光素子からの再反射光が窓ガラスから出るのを防ぐことで、主ビームにノイズが入らない。図９に示すようなＦＦＰ−Ｙはガウシアン形状を示す。
【００５４】
また、半導体レーザ素子の出射面に対向する端面での反射率を９５％以上とすることで、高出力のレーザ素子が得られ、さらに窓ガラスに片面のみＡＲコートすることで、受光素子が高感度で信頼性高く機能することができる。
【００５５】
以上のように本発明によれば、レーザ光を出射する出射端面側からの出射光でＡＰＣ駆動させるため、半導体レーザ素子の劣化に関係なく安定したＡＰＣ駆動が可能な半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における半導体レーザ装置を示す構成図である。
【図２】本発明の式１を説明する模式図である。
【図３】本発明における一実施の形態を示す構成図である。
【図４】本発明の特徴を説明する図である。
【図５】本発明の特徴を説明する図である。
【図６】本発明におけるフロントＡＰＣ駆動時のモニターパワーを示すグラフである。
【図７】比較例として、従来のフロントＡＰＣ駆動時のモニターパワーを示すグラフである。
【図８】本発明における一実施の形態のＦＦＰ−Ｙを示す図である。
【図９】比較例として、従来の形態のＦＦＰ−Ｙを示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を示す構成図である。
【図１１】従来の半導体レーザ装置を示す構成図である。また比較例を説明する図である。
【図１２】従来例の半導体レーザ装置を示す構成図である。
【図１３】従来例の半導体レーザ装置を示す構成図である。
【図１４】従来例の半導体レーザ装置を説明する図である。
【図１５】従来例の半導体レーザ装置を説明する図である。
【図１６】従来例の半導体レーザ装置を説明する図である。
【符号の説明】
１・・・半導体レーザ素子、
２・・・受光素子、
３・・・窓ガラス、
４・・・ステム、
５・・・リード端子、
６・・・キャップ、
７・・・レーザ光の光を吸収する材料、
８・・・無反射膜（ＡＲコート）、
９・・・保護素子、
１０・・・ビームスプリッタ、
１１・・・反射防止膜。
【図１】
2004072072.tif 000008
【図２】
2004072072.tif 000009
【図３】
2004072072.tif 000010
【図４】
2004072072.tif 000011
【図５】
2004072072.tif 000012
【図６】
2004072072.tif 000013
【図７】
2004072072.tif 000014
【図８】
2004072072.tif 000015
【図９】
2004072072.tif 000016
【図１０】
2004072072.tif 000017
【図１１】
2004072072.tif 000018
【図１２】
2004072072.tif 000019
【図１３】
2004072072.tif 000020
【図１４】
2004072072.tif 000021
【図１５】
2004072072.tif 000022
【図１６】
2004072072.tif 000023