(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にメサ構造の面発光型半導体レーザ素子を含む半導体レーザ装置であって、
基板上に少なくとも１つの静電破壊防止用の突出部を含み、少なくとも１つの突出部は、基準電位に接続される第１の導電経路を有し、かつ、面発光型半導体レーザ素子の周囲に配置され、
前記面発光型半導体レーザ素子は、第１導電型の下部反射鏡、下部反射鏡と共振構造を形成する第２導電型の上部反射鏡、下部反射鏡と上部反射鏡との間に配置された活性領域、上部反射鏡の上方に配置された第１の上部電極、下部反射鏡と電気的に接続され基板裏面に配置された第１の下部電極を有し、
少なくとも１つの突出部は、面発光型半導体レーザ素子の半導体層と同一の半導体層を含み、かつ上部反射鏡の上方に配置された第２の上部電極および下部反射鏡と電気的に接続された基板裏面に配置された第２の下部電極を含み、前記第１の導電経路は、少なくとも１つの突出部の半導体層の第２の導電経路と並列接続されるように前記第２の上部電極および前記第２の下部電極に接続され、
前記第１の導電経路は、少なくとも１つの突出部の側面を延在する金属であり、前記第１の導電経路の抵抗は、前記半導体層の第２の導電経路の抵抗よりも小さい、半導体レーザ装置。
【請求項２】
基板上にメサ構造の面発光型半導体レーザ素子を含む半導体レーザ装置であって、
基板上に少なくとも１つの静電破壊防止用の突出部を含み、少なくとも１つの突出部は、基準電位に接続される第１の導電経路を有し、かつ、面発光型半導体レーザ素子の周囲に配置され、
前記面発光型半導体レーザ素子は、第１導電型の下部反射鏡、下部反射鏡と共振構造を形成する第２導電型の上部反射鏡、下部反射鏡と上部反射鏡との間に配置された活性領域、上部反射鏡の上方に配置された第１の上部電極、下部反射鏡と電気的に接続され基板裏面に配置された第１の下部電極を有し、
少なくとも１つの突出部は、面発光型半導体レーザ素子の半導体層と同一の半導体層を含み、かつ上部反射鏡の上方に配置された第２の上部電極および下部反射鏡と電気的に接続された基板裏面に配置された第２の下部電極を含み、前記第１の導電経路は、少なくとも１つの突出部の半導体層の第２の導電経路と並列接続されるように前記第２の上部電極および前記第２の下部電極に接続され、
前記第１の導電経路は、少なくとも１つの突出部の半導体層内に形成された溝内に埋め込まれた導電部材であり、前記第１の導電経路の抵抗は、前記半導体層の第２の導電経路の抵抗よりも小さい、半導体レーザ装置。
【請求項３】
少なくとも１つの突出部は、面発光型半導体レーザ素子の周囲に等間隔で複数形成されている、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
少なくとも１つの突出部は、面発光型半導体レーザ素子の回りを環状に取り囲んでいる、請求項１ないし３いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
少なくとも１つの突出部は、基板のコーナーに配置されている、請求項１ないし４いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
少なくとも１つの突出部は、先端に金属部を有する、請求項１ないし５いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
少なくとも１つの突出部は、ｐｎ接合を有する前記第２の導電経路を含む、請求項１ないし７いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
少なくとも１つの突出部は、面発光型半導体レーザ素子の出射面よりも高い位置にある、請求項１ないし７いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
少なくとも１つの突出部は、面発光型半導体レーザ素子の高さに比べて、２倍以上の高さを有する、請求項８に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの突出部は、ワイヤボンディングにより形成された金属ボールおよびこれに接続された所定の長さのワイヤを含む、請求項１ないし９いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの突出部は、先端が鋭角状に尖っている、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
面発光型半導体レーザ素子は、活性領域に近接して配置された電流狭窄層を含み、当該電流狭窄層は、Ａｌ組成が相対的に高い層を含み、当該層がメサ側面から選択的に酸化された酸化領域を含む、請求項１ないし１１いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
面発光型半導体レーザ素子は、発光部として機能する複数のメサをアレイ状に含み、複数のアレイ状のメサの周囲に静電破壊防止用の突出部が形成されている、請求項１ないし１２いずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザ装置を実装したモジュール。
【請求項１５】
請求項１４に記載されたモジュールと、モジュールから発せられたレーザ光を光媒体を介して送信する送信手段とを備えた、光送信装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を空間伝送する伝送手段とを備えた、光空間伝送装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載されたモジュールと、モジュールから発せられたレーザ光を送信する送信手段とを備えた、光送信システム。
【請求項１８】
請求項１４に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を空間伝送する伝送手段とを備えた、光空間伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser diode  以下ＶＣＳＥＬという）に関し、特にＶＣＳＥＬの静電破壊保護構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶＣＳＥＬは、半導体基板の表面から光が出射されるレーザダイオードであり、端面発光型のレーザダイオードと比べて、駆動電流が低い、ウエハレベルでの特性検査が可能、および実装が容易にできる、といった特徴を備えている。このため、光情報処理や光通信用の光源、または光を使用してなされるデータ記憶装置の光源として利用されている。
【０００３】
ＶＣＳＥＬは、他の半導体装置と同様に、回路基板等への実装時に、静電気等の高電圧に晒されることがある。素子内部に静電放電（Electrostatic discharge 以下、ＥＳＤという）が生じると、瞬時に大きなスパイク電流が流れるため、素子の破壊または劣化が生じ、正常な動作を行い得ない故障の原因となる。こうした問題に対処するべくいくつかの報告がなされている。
【０００４】
特許文献１は、電子機器の配線基板の外周部に設けられた導体部を利用して、静電気をグランドラインへ放電させるようにし、内部回路の誤作動や破壊を防止している。
【０００５】
特許文献２は、受光素子のアノード電極にエミッタ、ベースを短絡させたトランジスタを形成することにより、アノード電極とカソード電極との間に高電圧が印加された時、トランジスタがオン状態になってカソード電極からの電気を逃がしている。これにより、静電耐圧特性が向上し、静電破壊による受光素子の不良を減少させている。
【０００６】
特許文献３は、アクティブマトリックス型液晶表示装置の静電破壊防止技術に関し、静電荷の放電用として突起部を配線部に形成する。突起部は、他層の信号線のような導体パターンが形成されない位置に形成され、この突起部が避雷針のように尖っているため、電荷を集中し、放電を他の部分よりも発生し易くしている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３０８５８６号
【特許文献２】特開平１１−４６００９号
【特許文献３】特開平８−２３４２２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
選択酸化型のＶＣＳＥＬの場合、基板上にメサまたはポストを有し、そのメサ頂部にｐ側電極が形成されている。メサ頂部は、基板から突出しているため、ｐ側電極に静電気が印加されやすい。ｐ側電極から基板裏面のｎ側電極に至る導電経路は、基板上の薄膜半導体層を積層しているため、耐圧が非常に小さく、僅か数十ボルトの電圧が印加されただけで、素子が破壊され、故障してしまう。従って、ＶＣＳＥＬを静電破壊からより効果的に防止することが望まれている。
【０００９】
上述した特許文献１は、デバイスの内部において静電破壊防止を行うものではなく、従って、デバイスの製造段階や実装段階における静電破壊を防止することができない。特許文献２は、ガードリングとカソード間にトランジスタを付加するため、デバイスに別途の静電破壊用の回路素子を必要とし、コストが高くなるという課題がある。特許文献３は、静電放電用の突起部を他層の信号線のような導体パターンが形成されない位置に設けるものであり、実際に、そのようなスペースが存在しない場合には利用することができないし、そのためのスペースを割り当てるのであれば、デバイスの小型化が難しくなるという課題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ＶＣＳＥＬ等の半導体発光素子を静電破壊から効果的に防止することができる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、比較的低コストであり、簡単な構成で、静電放電から保護することができ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】
本発明に係る、基板上にメサ構造の面発光型半導体レーザ素子を含む半導体レーザ装置は、基板上に少なくとも１つの静電破壊防止用の突出部を含み、少なくとも１つの突出部は、基準電位に接続された導電経路を含み、かつ面発光型半導体レーザ素子の周囲に配置されているものである。
【００１２】
好ましくは、少なくとも１つの突出部は、面発光型半導体レーザ素子の周囲に等間隔で複数形成されていてもよいし、面発光型半導体レーザ素子の回りを環状に連続的に取り囲むようにしてもよい。または、基板（チップ）のコーナーに配置するようにしてもよい。好ましくは、突出部は、先端に金属部を有し、金属部は、例えば、ワイヤボンディング工程により形成された金属ボールおよび／または所定の長さのワイヤを含む。
【００１３】
少なくとも１つの突出部の導電経路の抵抗は、面発光型半導体レーザ素子の導電経路の抵抗よりも小さいことが望ましい。また、突出部は、面発光型半導体レーザ素子の出射面よりも高い位置にあることが望ましく、少なくとも２倍以上であることがより望ましい。さらに、突出部は、先端が鋭角状に尖っていることが望ましい。
【００１４】
好ましくは突出部は、面発光型半導体レーザ素子と同一の半導体層を含み、面発光型半導体レーザ素子と同様にメサであってもよい。また面発光型半導体レーザ素子は、複数の発光点として機能する複数のメサをアレイ状に有するマルチスポットタイプであってもよく、複数のアレイ状のメサの周囲に静電破壊防止用の突出部が形成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る半導体レーザ装置によれば、面発光型半導体レーザ素子の周囲に配置される静電破壊防止用の突出部を基板上に設けることで、面発光型半導体レーザ素子の製造工程、実装工程等において、面発光型半導体レーザ素子を静電放電破壊から防止することができる。突出部の先端を尖らせたり、面発光型半導体レーザ素子よりも高くすることで、突出部を介しての静電放電が生じ易くなり、面発光型半導体レーザ素子を静電破壊から効果的に保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例に係る半導体レーザ装置の構成を示す模式的な斜視図である。本実施例に係る半導体レーザ装置１０は、基板１２と、基板１２上に形成されたメサまたはポスト構造のＶＣＳＥＬ２０と、ＶＣＳＥＬ２０の周囲に配置されたダミー状のメサ３０、３２、３４、３６とを有している。ダミー状のメサ３０〜３６は、後述するように、ＶＣＳＥＬ２０を静電破壊から防止するために、その頂部に尖った金属部６０、６２を備えている。ここでは、一例として、円筒状のメサ２０の周囲に等しい距離で４つの円筒状のメサ３０〜３６を示しているが、メサの個数、配列、形状、大きさ等は、図１の例に特に限定されるものではない。
【００１８】
次に、半導体レーザ装置の詳細な構造について説明する。図２は、図１のメサ３２、メサ２０、メサ３６の中心を通る面の断面構造を示している。ｎ型のＧａＡｓ基板１２上に、ｎ型のＡｌＧａＡｓの半導体多層膜からなる下部反射鏡４０、活性領域４２、電流狭窄層４４、ｐ型のＡｌＧａＡｓの半導体多層膜からなる上部反射鏡４６、ｐ型のＧａＡｓのコンタクト層４８が積層され、これらの半導体層をエッチングすることによりメサ２０、３０〜３６が形成される。メサ２０、３０〜３６は、層間絶縁膜５０によって側壁、底部が覆われ、層間絶縁膜５０のメサ頂部においてコンタクト層４８を露出するためのコンタクトホールが形成されている。電流狭窄層４２は、ＡｌＡｓ層からなり、メサ側面から酸化された酸化領域４２ａを含み、酸化領域４２ａにより電流および光の閉じ込めを行う。
【００１９】
メサ２０、３０〜３６の頂部には、層間絶縁膜５０のコンタクトホールを介してコンタクト層４８とオーミック接続される金属層が形成されている。メサ２０に形成された金属層は、ｐ側電極５２として機能し、その中央にはレーザ光を出射するための円形状の出射窓５４が形成されている。一方、メサ３０〜３６の金属層（金属パッド）５６は、コンタクト層４８にオーミック接続されるが、発光部として機能しないため、出射窓は形成されていない。また、基板１２の裏面には、ｎ側の電極５８が形成されている。
【００２０】
さらに、メサ３０〜３６の金属層５６上には、ワイヤボンディング工程により形成されたボール６０と、ボール６０に接続された所定の長さのワイヤ６２が接続されている。ワイヤ６２は、ワイヤボンディング工程において切断される。これにより、メサ２０の周囲には、メサ３０〜３６のボール６０およびワイヤ６２が配置される。ボール６０およびワイヤ６２は、メサ２０よりその分だけ高くなり、しかも、ボール６０はその先端に尖った突起状のワイヤ６２を有するため、基板周辺の雰囲気中を伝播する静電気を捕獲するための避雷針として機能し、静電放電が生じ易くなる。言い換えれば、メサ３０〜３６のいずれかが静電放電を誘発することで、メサ２０が静電放電による破壊から保護されることになる。さらに、メサ２０の周囲にメサ３０〜３６を配置させることで、基板の実装工程時等において、メサ２０に衝突するおそれがある衝撃や荷重をメサ３０〜３６が受け止めることができるという副次的な効果もある。
【００２１】
図３は、図２の半導体レーザ装置の回路構成を示す図である。同図に示すように、メサ２０は、ｐ側電極５２とｎ側電極５８間に上部反射鏡と下部反射鏡によりｐｎ接合が形成されたダイオードである。メサ３０〜３６は、メサ２０と同一の半導体層を含み、金属層５６とｎ側電極５８間にｐｎ接合が形成されたダイオードとして機能し得る。メサ３０〜３６のボール６０およびワイヤ６２のいずれかにより静電気が捕獲さえると、電極５６からｎ側電極５８へ静電電流が流れる。
【００２２】
好ましくは、メサ３０〜３６の外形を、メサ２０の外形よりも大きくすることで、メサ３０〜３６の半導体層の耐圧を大きくするようにしてもよい。また、メサ３０〜３６は、基板（チップ）のコーナーやエッジに配置するようにし、基板に接近する静電気をより速く放電させるようにしてもよい。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例に係る半導体レーザ装置は、図４に示すように、メサ３２の金属層５６とｎ側電極５８とを接続線７０により電気的に接続している。接続線７０は、メサ３２の側面から基板１２の側面を延在し、ｎ側電極５８に接続されている。接続線７０は、金属やその他の導電性部材を用いることができる。また、接続線７０や断面積を適宜選択することで、メサ３２のｐｎ接合による導通経路の抵抗よりも低抵抗となる導電経路を形成することができる。これにより、メサ３２は、ｐｎ接合によるダイオードと並列接続された低抵抗の導電経路Ｐを有することになり、金属ボール６０およびワイヤ６２により捕獲された静電気を導電経路Ｐを介して瞬時にｎ側電極５８に放電させることができる。このため、メサ３２も同時に静電破壊から防止することができる。
【００２４】
図４は、メサ３２についてのみ接続線７０を接続する例を示しているが、その他のメサ３０、３４、３６についても同様に低抵抗の接続線７０を形成することができる。図５は、第２の実施例の半導体レーザ装置の回路構成を示す図である。上記したように、メサ３０〜３６は、ｐｎ接合による導電経路と並列に、低抵抗の導電経路Ｐを有している。
【００２５】
第２の実施例では、接続線７０をメサの側面から基板１２の側面を介してｎ側電極５８に接続したが、図６に示すように、メサ３０〜３６の内部に導電部材８０を形成し、メサ内に導電経路を形成するようにしてもよい。好ましくは、導電部材８０を埋め込むための溝は、例えば、メサ３０〜３６を形成するときに行われるエッチング工程において同時に形成することができる。この場合、溝の深さは、メサの高さと同じ深さであり、すなわち、コンタクト層４８からｎ型の半導体層である下部反射鏡４０の一部に到達するまでである。これにより、メサ３０〜３６において、金属ボール６０およびワイヤ６２は、金属層５６、導電部材８０、ｎ型の半導体層４０、ｎ型の基板を介してｎ側電極５８に接続される。導電部材５８を低抵抗化することにより、静電放電による電流を瞬時にｎ側電極に流すことができ、メサ２０のみならず、メサ３０〜３６を静電破壊から防止することができる。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図７は、第３の実施例に係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。第３の実施例は、メサ３０〜３６の頂部に、ボール６０およびワイヤ６２を形成する代わりに、金属状の突起９０を形成する。金属状の突起９０は、例えば、メサ３６の金属層５６上に、大きさが小さくなる金属層を積層し、あたかも先端が尖るようなプロファイルに構成される。あるいは、メサ３２の金属層５６上に、棒状の突起９２または鋭角の突起を形成するようにしてもよい。このような突起９０、９２を形成することにより、第１の実施例と同様に、静電気が突起９０、９２に集中し易くなり、静電放電を誘発し易くなる。
【００２７】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。第４の実施例に係る半導体レーザ装置は、図８に示すように、発光部として機能するメサ２０の周囲を連続した環状のメサ１００で取り囲んでいる。環状のメサ１００の頂部には、環状の金属層１１０が形成される。金属層１１０上には、導電性の複数の突起が形成される。第４の実施例は、第１の実施例におけるメサ３０〜３６を連続的に結合したものと等価である。図８の例は、第１の実施例のときと同様に、ワイヤボンディング工程によって形成された金属ボール６０と一定の長さで切断されたワイヤ６２が突起として形成されている。金属ボール６０およびワイヤ６２は、メサ２０から等しい距離で、かつ、それぞれが等間隔にて配置されている。
【００２８】
図９は、第４の実施例の半導体レーザ装置の回路構成を示す図である。複数の突起、すなわち、金属ボール６０およびワイヤ６２は、金属層１１０に接続されている。いずれかの金属ボール６０およびワイヤ６２により捕獲された静電気は、メサ１００のダイオードを介してｎ側電極５８に放電される。
【００２９】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図１０（ａ）は、第５の実施例に係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。第５の実施例では、静電破壊防止用の突起である、金属ボール６０およびワイヤ６２を、ｎ型の下部反射鏡４０上に形成している。ｎ型の下部反射鏡４０の一部は、メサ２０を形成するエッチング時に露出され、その表面を層間絶縁膜５０が覆っている。層間絶縁膜５０には、下部反射鏡４０の表面を露出させるためのコンタクトホール５０ａが形成され、そのコンタクトホールを介して金属層または金属パッド１２０が形成されている。ワイヤ６２の長さは、メサ２０の高さに応じて適宜選択される。メサ２０よりも高いことが望ましい、ワイヤ６２は尖っているため、メサ２０よりも幾分低くてもよい。さらに好ましくは、金属ボール６０が、ｎ型の半導体層４０とオーミック接触できるようにするため、ｎ型半導体層の不純物濃度を高くするようにしてもよい。あるいは、図１０（ｂ）に示すように、ｎ型不純物濃度の高いコンタクト層１３０を、ｎ型半導体層４０と金属層１２０との間に介在させるようにしてもよい。
【００３０】
図１１は、第５の実施例の半導体レーザ装置の回路構成を示す図である。メサ２０の周囲に配置された複数の金属ボール６０およびワイヤ６２は、ｎ型の半導体層４０を介してｎ側電極５８に接続される低抵抗の導電経路Ｑを有する。これにより、金属ボール６０およびワイヤ６２は、静電気を捕獲したとき、静電放電電流をｎ側電極５８に瞬時に放電する。
【００３１】
図１２は、本発明の第６の実施例に係る半導体レーザ装置の構成を示す平面図である。第６の実施例の半導体レーザ装置は、基板上に、複数のアレイ状のメサ２００−１、２００−２、・・・２００−ｎを有し、複数のメサの頂部に形成された出射窓２１０からレーザ光を同時に出射する、いわゆるマルチスポットタイプのレーザである。複数のメサは、１次元または２次元アレイ状に配列され、その周囲に、または基板のコーナーに、ダミー状の静電破壊防止用の複数の突起２２０を配置している。複数の突起２２０は、第１ないし第５の実施例の構成を適用することができる。例えば、複数の突起２２０は、金属ボールおよび／またはワイヤを接続したものや、それ以外にも先端が尖った金属部材であってもよい。
【００３２】
上述した各実施例は例示的なものであり、これによって本発明の範囲が限定的に解釈されるべきものではなく、本発明の構成要件を満足する範囲内で他の方法によっても実現可能であることは言うまでもない。例えば、静電破壊防止用の突出部として、ワイヤボンディングにより形成された金属ボールおよびワイヤを用いたが、勿論、これ以外の金属部材や導電部材を利用することも可能である。また、突出部の個数や配置等も、ＶＣＳＥＬの位置や大きさ等に応じて適宜変更することができる。また、面発光型半導体レーザは、選択酸化型のほか、プロトン注入型やエアポスト型であってもよい。
【００３３】
図１３は、上記第１ないし第６の実施例により形成されたＶＣＳＥＬチップを実装するパッケージ（またはモジュール）の例を示す概略断面を示す図である。同図に示すように、パッケージ３００は、ＶＣＳＥＬを含むチップ３１０を、マウンタ３２０上のダイアタッチを介して円盤状の金属ステム３３０上に固定する。導電性のリード３４０、３４２は、ステム３３０の貫通孔（図示省略）内に挿入され、一方のリード３４０は、チップ３１０の裏面に形成された下部電極（ｎ側電極）に電気的に接続され、他方のリード３４２は、チップ３１０の上面に形成された上部電極（ｐ側電極）にボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。このボンディング工程において、上記した金属ボール６０およびワイヤ６２が、メサ３０〜３６の金属層（金属パッド）５６上に形成される。
【００３４】
キャップ３５０の出射窓３５２内にボールレンズ３６０が固定されている。ボールレンズ３６０の光軸は、チップ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。また、チップ３１０とボールレンズ３６０との距離は、チップ３１０からのレーザ光の放射角度θ内にボールレンズ３６０が含まれるように調整される。リード３４０、３４２間に順方向の電圧が印加されると、チップ３１０からレーザ光が出射され、ボールレンズ３６０を介して外部へ出力される。なお、キャップ内に、ＶＣＳＥＬの発光状態をモニターするための受光素子を含ませるようにしてもよい。
【００３５】
図１４は、さらに他のパッケージの構成を示す図であり、好ましくは、後述する空間伝送システムに使用される。同図に示すパッケージ３０２は、ボールレンズ３６０を用いる代わりに、キャップ３５０の中央の出射窓３５２内に平板ガラス３６２を固定している。平板ガラス３６２の中心は、チップ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。チップ３１０と平板ガラス３６２との距離は、平板ガラス３６２の開口径がチップ３１０からのレーザ光の放射角度θ以上になるように調整されている。
【００３６】
図１５は、図１３に示すパッケージまたはモジュールを光送信装置に適用したときの構成を示す断面図である。光送信装置４００は、ステム３３０に固定された円筒状の筐体４１０と、筐体４１０の端面に一体に形成されたスリーブ４２０と、スリーブ４２０の開口４２２内に保持されるフェルール４３０と、フェルール４３０によって保持される光ファイバ４４０とを含んで構成される。
【００３７】
ステム３３０の円周方向に形成されたフランジ３３２には、筐体４１０の端部が固定される。フェルール４３０は、スリーブ４２０の開口４２２に正確に位置決めされ、光ファイバ４４０の光軸がボールレンズ３６０の光軸に整合される。フェルール４３０の貫通孔４３２内に光ファイバ４４０の芯線が保持されている。
【００３８】
チップ３１０の表面から出射されたレーザ光は、ボールレンズ３６０によって集光され、集光された光は、光ファイバ４４０の芯線に入射され、送信される。上記例ではボールレンズ３６０を用いているが、これ以外にも両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いることができる。さらに、光送信装置４００は、リード３４０、３４２に電気信号を印加するための駆動回路を含むものであってもよい。さらに、光送信装置４００は、光ファイバ４４０を介して光信号を受信するための受信機能を含むものであってもよい。
【００３９】
図１６は、図１４に示すパッケージを空間伝送システムに用いたときの構成を示す図である。空間伝送システム５００は、パッケージ３００と、集光レンズ５１０と、拡散板５２０と、反射ミラー５３０とを含んでいる。空間伝送システム５００では、パッケージ３００に用いられたボールレンズ３６０を用いる代わりに、集光レンズ５１０を用いている。集光レンズ５１０によって集光された光は、反射ミラー５３０の開口５３２を介して拡散板５２０で反射され、その反射光が反射ミラー５３０へ向けて反射される。反射ミラー５３０は、その反射光を所定の方向へ向けて反射させ、光伝送を行う。空間伝送の光源の場合には、マルチスポット型のＶＣＳＥＬを用い、高出力を得るようにしてもよい。
【００４０】
図１７は、ＶＣＳＥＬを光源に利用した光伝送システムの一構成例を示す図である。光伝送システム６００は、ＶＣＳＥＬが形成されたチップ３１０を含む光源６１０と、光源６１０から放出されたレーザ光の集光などを行う光学系６２０と、光学系６２０から出力されたレーザ光を受光する受光部６３０と、光源６１０の駆動を制御する制御部６４０とを有する。制御部６４０は、ＶＣＳＥＬを駆動するための駆動パルス信号を光源６１０に供給する。光源６１０から放出された光は、光学系６２０を介し、光ファイバや空間伝送用の反射ミラーなどにより受光部６３０へ伝送される。受光部６３０は、受光した光をフォトディテクターなどによって検出する。受光部６３０は、制御信号６５０により制御部６４０の動作（例えば光伝送の開始タイミング）を制御することができる。
【００４１】
次に、光伝送システムに利用される光伝送装置の構成について説明する。図１８は、光伝送装置の外観構成を示す図であり、図１９はその内部構成を模式的に示す図である。光伝送装置７００は、ケース７１０、光信号送信／受信コネクタ接合部７２０、発光／受光素子７３０、電気信号ケーブル接合部７４０、電源入力部７５０、動作中を示すＬＥＤ７６０、異常発生を示すＬＥＤ７７０、ＤＶＩコネクタ７８０、送信回路基板／受信回路基板７９０を有している。
【００４２】
光伝送装置７００を用いた映像伝送システムを図２０および図２１に示す。これらの図において、映像伝送システム８００は、映像信号発生装置８１０で発生された映像信号を、液晶ディスプレイなどの画像表示装置８２０に伝送するため、図１５に示す光伝送装置を利用している。すなわち、映像伝送システム８００は、映像信号発生装置８１０、画像表示装置８２０、ＤＶＩ用電気ケーブル８３０、送信モジュール８４０、受信モジュール８５０、映像信号伝送光信号用コネクタ８６０、光ファイバ８７０、映像信号伝送用電気ケーブルコネクタ８８０、電源アダプタ８９０、ＤＶＩ用電気ケーブル９００を含んでいる。
【００４３】
上記映像伝送システムでは、映像信号発生装置８１０と送信モジュール８４０、および受信モジュール８５０と画像表示装置８２０の間を電気ケーブル８３０、９００による電気信号の伝送としたが、これらの間の伝送を光信号により行うことも可能である。例えば、電気−光変換回路および光−電気変換回路をコネクタに含む信号送信用ケーブルを電気ケーブル８３０、９００の代わりに用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る半導体レーザ装置は、画像記録装置や光通信装置の光源や、プリンタ、複写装置等の画像形成装置の光源等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体レーザ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施例に係る半導体レーザ装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図３】第１の実施例の半導体レーザ装置の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る半導体レーザ装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図５】第２の実施例の半導体レーザ装置の回路構成を示す図である。
【図６】第２の実施例の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る半導体レーザ装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係る半導体レーザ装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図９】第４の実施例の半導体レーザ装置の回路構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施例に係る半導体レーザ装置の詳細な構成を示す断面図である
【図１１】第５の実施例の半導体レーザ装置の回路構成を示す図である。
【図１２】第５の実施例の半導体レーザ装置の構成を示す平面図である。
【図１３】ＶＣＳＥＬが形成された半導体チップを実装したパッケージの構成を示す概略断面図である。
【図１４】他のパッケージの構成を示す概略断面図である。
【図１５】図１３に示すパッケージを用いた光送信装置の構成を示す断面図である。
【図１６】図１４に示すパッケージを空間伝送システムに用いたときの構成を示す図である。
【図１７】光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１８】光伝送装置の外観構成を示す図である。
【図１９】光伝送装置の内部構成を示し、図１９Ａは上面を切り取ったときの内部構造を示し、図１９Ｂは側面を切り取ったときの内部構造を示している。
【図２０】図１８の光伝送装置を利用した映像伝送システムを示す図である。
【図２１】図２０の映像伝送システムを裏側から示した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：半導体レーザ装置              １２：基板
２０：ＶＣＳＥＬ                    ３０、３２、３４、３６：メサ
４０：下部反射鏡                    ４２：活性領域
４４：電流狭窄層                    ４６：上部反射鏡
４８：コンタクト層                  ５０：層間絶縁膜
５２：ｐ側電極                      ５４：出射窓
５６：金属層（金属パッド）          ５８：ｎ側電極
６０：金属ボール                        ６２：ワイヤ
７０：接続線                        ８０：導電部材
９０、９２：突起                  １００：環状のメサ
１１０、１２０：金属層（金属パッド）
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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