(57)【要約】【課題】  安定したレーザ光を射出すること。【解決手段】  半導体レーザ素子１１のリアー端面１１ｂから出射されるモニタ光Ｍを検出するモニタ光用受光素子１２ａと、モニタ光用受光素子１２ａの近傍において迷光を検出する迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃを配置する。モニタ出力補正部は迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃの検出結果に基づいて、モニタ光用受光素子１２ａの検出結果を補正し、補正されたモニタ光の検出結果に基づいて半導体レーザ素子１１の出力が一定になるように駆動制御部が半導体レーザ素子１１の駆動を制御する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射端面からレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の前記出射端面に対向した端面から出射されるモニタ光を検出するモニタ光検出手段と、該モニタ光検出手段の出力に基づいて前記半導体レーザ素子の出力を一定とするように制御する制御手段とを備える半導体レーザ装置において、
前記モニタ光検出手段の近傍において迷光を検出する迷光検出手段と、
前記モニタ光検出手段の検出結果を前記迷光検出手段の検出結果により補正する補正手段と、
を備え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は窒化物半導体を含むもの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。
【請求項３】
前記半導体レーザ素子は複数の横モードを有するものであることを特徴とする請求項１又は２に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、半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子のモニタ光を検出する受光素子とを備え、半導体レーザ素子及び受光素子がステム上に配置されてキャップによって封止された半導体レーザ装置がよく知られている。このような半導体レーザ装置は、受光素子の検出結果に基づいて半導体レーザ素子の出力を制御する（ＡＰＣ（Automatic Power Control））ことにより、半導体レーザ素子の出力量を一定に保つことができる。
【０００３】
特許文献１には、窓に反射された反射光を受光する受光素子の検出結果に基づいてＡＰＣを行う半導体レーザ装置であって、受光素子を水平より傾斜させて配置することにより、受光素子に照射された反射光の再反射光が窓から射出されることを防ぐ半導体レーザ装置について開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７２０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、受光素子に半導体レーザ素子から出射されたレーザ光以外の光が照射されると、正確なレーザ光の出力値が得られず、安定で正確なＡＰＣができないという問題があった。更に、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子の場合、出力するレーザ光の発振波長や可視光領域において半導体レーザ素子の構成材料が透明であるため、半導体レーザ素子の自然発光光、半導体レーザ素子の出射端面以外の面からこの素子の外側にもれ出た光、窓から透過されずにキャップ内面で反射したレーザ光や、半導体レーザ装置周辺に配置された光学装置からの反射光、室内光等の迷光は半導体レーザ素子に吸収されず、キャップ内で散乱して受光素子に照射される。このように受光素子に迷光が多く照射されると、正確にＡＰＣを動作させることができず、半導体レーザ素子の出力が不安定になる原因となっていた。
【０００５】
また、半導体レーザ素子の出射端面に対向した面のＨＲコートの透過率を上げて、モニタ光の出力を大きくすることにより、受光素子のＳ／Ｎ比を向上させる方法もあるが、出射端面から出力されるレーザ光の出力低下が問題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安定した出力のレーザ光を出射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】
【０００７】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の半導体レーザ装置は、出射端面からレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の前記出射端面に対向した端面から出射されるモニタ光を検出するモニタ光検出手段と、該モニタ光検出手段の出力に基づいて前記半導体レーザ素子の出力を一定とするように制御する制御手段とを備える半導体レーザ装置において、前記モニタ光検出手段の近傍において迷光を検出する迷光検出手段と、前記モニタ光検出手段の検出結果を前記迷光検出手段の検出結果により補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、モニタ光とは半導体レーザ素子の出射端面と対向する面（リアー端面）から出射されたレーザ光を言う。また、半導体レーザ素子は出射端面から出射されたレーザ光を外部に透過する窓を備えたキャップによって封止されており、「迷光」とは、半導体レーザ素子の自然発光光、半導体レーザ素子の出射端面以外の面からこの素子の外側にもれ出た光、出射端面から出射されたレーザ光のうち、窓から透過されずにキャップ内面又は窓に反射して散乱したレーザ光や、半導体レーザ装置周辺に配置された光学装置からの反射光、室内光のうちキャップ内部に照射された光、およびこれらがキャップ内部で散乱された光のことを言う。
【０００９】
ここで、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子とは、例えば、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）及びこれにｐ型またはｎ型の不純物がドープされた材料等を構成要素として含む窒化物化合物半導体レーザ素子のことを言う。また、半導体レーザ素子は複数の横モードを有するものであることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
半導体レーザ素子のモニタ光を受光するモニタ光検出手段の近傍に迷光検出手段を配置し、この迷光検出手段の検出結果に基づいてモニタ光検出手段の検出結果を補正することにより、モニタ光検出手段の検出結果から迷光成分を差し引くことができ、レーザ光に対応したモニタ光の光量を得ることができる。従って、半導体レーザ素子の出力を安定に保つことができる。
【００１１】
更に、半導体レーザ素子が窒化物半導体を含む場合、レーザ光の発振波長や可視光領域において半導体レーザ素子の構成材料が透明であるため、迷光が半導体レーザ素子によって吸収されず、モニタ光検出手段に照射される迷光成分の割合が大きくなり、モニタ光の光量を正確に検出することが困難であった。また、半導体レーザ素子が複数の横モードを有する場合、レーザ光と迷光の割合が変化しやすい。従って、モニタ光検出手段のみではモニタ光の光量を正確に検出することができず、レーザ光の出力を安定に保つことが困難であった。しかし、迷光検出手段の検出結果を用いてモニタ光検出手段の検出結果を補正することにより、レーザ光に対応したモニタ光の光量を得ることができる。従って、レーザ光の出力を安定に保つことができ、半導体レーザ装置の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は半導体レーザ装置１００の断面図を示した図である。半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ部１と、モニタ出力補正部２と、駆動制御部３とを備えて構成される。半導体レーザ部１は、ブロック１４上に実装された半導体レーザ素子１１及び受光素子１２と、ブロック１４を固定するステム１５と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌを外部に透過する窓１３を備えたキャップ１９と、半導体レーザ素子１１に駆動電流を供給するための端子２０と、受光素子１２の検出信号を配線１８ａ、１８ｂ、１８ｃ（以下、包括的に「配線１８」と表記する。）を介して出力する端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃとを備える。
【００１３】
受光素子１２は３つの受光素子（例えば、フォトダイオード等）によって構成されており、３つの受光素子はそれぞれ配線１８ａ、１８ｂ、１８ｃに接続されている。そして配線１８ａは端子１７ａに、配線１８ｂは端子１７ｂに、配線１８ｃは端子１７ｃにそれぞれ接続されている。モニタ出力補正部２は、端子１７から受光素子１２の検出信号を入力し、モニタ光Ｍの光量と迷光の光量とに基づいて、モニタ光Ｍの光量補正を行う。駆動制御部３は、出力制御部２において光量補正されたモニタ光の光量に基づいて半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光Ｌの出力が一定になるように駆動電流を制御し、半導体レーザ素子１１に駆動電流を供給する。
【００１４】
半導体レーザ部１において、半導体レーザ素子１１、受光素子１２、ブロック１４、配線１８は、不活性ガス雰囲気中においてキャップ１９の縁部とステム１５とを抵抗溶接等で接着し、気密封止される。端子１６及び１７は、ステム１５の開口部分を通して外部に引き出される。
【００１５】
半導体レーザ部１について詳しく説明する。図２は半導体レーザ部１の斜視図である。便宜上、キャップ１９の図示は省略する。受光素子１２は、モニタ光用受光素子１２ａ、迷光用迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃによって構成されている。モニタ光用受光素子１２ａ、迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃは、半導体レーザ素子１１の出射端面１１ａと対向したリアー端面１１ｂ側に配置される。モニタ光用受光素子１２ａは、受光面が半導体レーザ素子１１のリアー端面１１ｂに向くようにして半導体レーザ素子１１の発光軸の延長線上に配置され、リアー端面１１ｂから出射されたモニタ光Ｍの光量を検出する。
【００１６】
迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃは、リアー端面１１ｂからの発光軸の延長線上以外の位置（モニタ光Ｍが直接照射されない位置）に配置され、例えばそれぞれの受光面がモニタ光用受光素子１２ａの受光面に連続して並ぶようにモニタ光用受光素子１２ａの近傍に配置される。
【００１７】
迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃはキャップ１９を散乱する迷光を受光する。更に、モニタ光用受光素子１２ａもモニタ光Ｍに加え、迷光を受光する。迷光とは、半導体レーザ素子の自然発光光、半導体レーザ素子の出射端面以外の面からこの素子の外側にもれ出た光、出射端面から出射されたレーザ光Ｌのうち、窓１３から透過されずにキャップ１９内面又は窓１３に反射してキャップ１９内を散乱するレーザ光や、半導体レーザ装置１００周辺に配置された光学装置からの反射光、室内光のうちキャップ１９内部に混入した光のことを言う。
【００１８】
半導体レーザ素子１１が、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）およびこれにｐ型またはｎ型の不純物をドープした材料等を構成要素として含む窒化物化合物半導体レーザ素子である場合、半導体レーザ素子１１はレーザ光Ｌの発振波長や可視光領域に対して透明となるため、上記したような迷光は半導体レーザ素子１１に吸収されず、キャップ１９内に散乱する。すると、モニタ光用受光素子１２ａが受光する光のうち、迷光成分の割合が大きくなってしまい、モニタ光Ｍの光量を正確に検出することができない。
【００１９】
そこで、モニタ光用受光素子１２ａの近傍に迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃを配置することにより、迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃの検出結果よりモニタ光用受光素子１２ａが受光した迷光の光量を推測することができる。つまり、モニタ光用受光素子１２ａが検出した光量から迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃが検出した光量を差し引くことによって、モニタ光用受光素子１２ａに照射されたモニタ光Ｍの光量を得ることができる。
【００２０】
図１に戻る。モニタ光用受光素子１２ａ、１２ｂ及び１２ｃの検出信号は端子１７ａ、１７ｂ及び１７ｃを介してモニタ出力補正部２に出力される。モニタ出力補正部２は、受光素子１２ｂと１２ｃの検出信号より平均値を算出する。この平均値をモニタ光用受光素子１２ａが受光した迷光の光量とし、モニタ光用受光素子１２ａの検出信号から算出した平均値を差し引き、この差し引いた値をモニタ光量とする。そしてモニタ出力補正部２は算出したモニタ光量を駆動制御部３に出力する。駆動制御部３は半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光Ｌの出力が一定になるように、モニタ出力補正部２より入力されたモニタ光量に基づいて半導体レーザ素子１１の駆動電流を決定し、該駆動電流を端子２０、配線２１を介して半導体レーザ素子１１に供給する。
【００２１】
以上、説明したように、半導体レーザ素子１１のモニタ光Ｍを受光するモニタ光用受光素子１２ａの近傍に迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃを配置し、この迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃの検出信号の平均値をモニタ光用受光素子１２ａが受光した迷光の光量としてモニタ光用受光素子１２ａの検出信号から差し引くことにより、モニタ光用受光素子１２ａの検出信号から迷光成分を差し引くことができ、レーザ光Ｌに対応したモニタ光Ｍの光量を得ることができる。従って、半導体レーザ素子１１の出力を安定に保つことができる。
【００２２】
特に、半導体レーザ素子１１が窒化物半導体を含む場合、レーザ光Ｌの発振波長や可視光領域において半導体レーザ素子の構成材料が透明であるため、迷光がキャップ内１９に散乱しやすくモニタ光用受光素子１２ａに照射される迷光成分の割合が大きくなり、モニタ光Ｍの光量を正確に検出することが困難であった。また、半導体レーザ素子１１が複数の横モードを有する場合、レーザ光Ｌと迷光の割合が変化しやすい。従って、モニタ光受光素子１２ａのみではモニタ光Ｍの光量を正確に検出することができず、レーザ光Ｌの出力を安定に保つことが困難であった。しかし、迷光用受光素子１２ｂ及び１２ｃの検出結果を用いてモニタ光受光素子１２ａの検出結果を補正することにより、レーザ光Ｌに対応したモニタ光Ｍの光量を得ることができる。従って、レーザ光Ｌの出力を安定に保つことができ、半導体レーザ装置１００の信頼性を高めることができる。
【００２３】
尚、以上説明した内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、複数の半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置に対して本発明を適用してもよい。この場合、各半導体レーザ素子に対してモニタ光用受光素子がモニタ光の発光軸の延長線上にそれぞれ配置される。迷光用受光素子は各モニタ光用受光素子の近傍（両側）に配置してもいいし、複数のモニタ光用受光素子のうち、何れか１つのモニタ光用受光素子の近傍のみに迷光用受光素子を配置してもよい。
【００２４】
また、迷光用受光素子は半導体レーザ素子１１のリアー端面１１ｂ側に配置されなくてもよく、図３及び図４に示すように半導体レーザ素子１１ｂの側面側に配置されてもよい。図３は、その他の実施例である半導体レーザ装置２００の断面図を示した図であり、図４は半導体レーザ部１０の斜視図である。図３及び図４において、図１及び図２と同一の構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。また図４において、便宜上、キャップ１９の図示は省略する。
【００２５】
図３に示すように、モニタ光用受光素子２２ａは、受光面が半導体レーザ素子１１のリアー端面１１ｂに向くようにして半導体レーザ素子１１の発光軸の延長線上に配置される。迷光用受光素子２２ｂは、受光面が半導体レーザ素子１１側に向くように半導体レーザ素子１１の側面に配置される。
【００２６】
モニタ光用受光素子２２ａの検出信号は配線２８ａ及び端子２７ａを介して、迷光用受光素子２２ｂの検出信号は配線２８ｂ及び端子２７ｂを介してモニタ出力補正部２に入力される。モニタ出力補正部２は、モニタ光用受光素子２２ａの検出信号から迷光用受光素子２２ｂの検出信号に対して所定値を乗じた値を差し引き、この差し引いた値をモニタ光量とする。そしてモニタ出力補正部２は算出したモニタ光量を駆動制御部３に出力する。駆動制御部３は半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光Ｌの出力が一定になるように、モニタ出力補正部２より入力されたモニタ光量に基づいて半導体レーザ素子１１の駆動電流を決定し、該駆動電流を端子２０及び配線２１を介して半導体レーザ素子１１に供給する。
【００２７】
即ち、迷光用受光素子は半導体レーザ素子１１を備えるキャップ内に少なくとも１つ以上配置されればよい。尚、迷光用受光素子の位置はモニタ光用受光素子の位置の近傍であることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半導体レーザ装置の断面図
【図２】半導体レーザ部の斜視図
【図３】その他の実施例における半導体レーザ装置の断面図
【図４】その他の実施例における半導体レーザ部の斜視図
【符号の説明】
【００２９】
１００、２００    半導体レーザ装置
１、１０  半導体レーザ部
１１      半導体レーザ素子
１２      受光素子
１３      窓
１４      ブロック
１５      ステム
１９      キャップ
２        モニタ出力補正部
３        駆動制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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