(57)【要約】【課題】多波長半導体レーザ装置の小型化を図ると共に、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図りながら、出射光のＳ／Ｎ比を向上させる。【解決手段】本発明に係る多波長半導体レーザ装置１は、搭載基板２と、第１の基板１１、第１の半導体レーザ素子部２０、及び第１の半導体レーザ素子部２０とＸ方向に隣り合う第２の半導体レーザ素子部３０を有する第１の半導体レーザ素子１０と、第２の半導体レーザ素子部３０とＸ方向に隣り合う第２の半導体レーザ素子４０とを備えている。第１の半導体レーザ素子部２０は、第１の発光部Ａを含む第１の半導体層２２を有している。第２の半導体レーザ素子部３０は、第２の発光部Ｂを含む第２の半導体層３２を有している。第２の半導体レーザ素子４０は、第２の基板４１と、第３の発光部Ｃを含む第３の半導体層４２とを有している。第２の発光部Ｂは、搭載基板２のＸ方向の中央部Ｃ２の上に位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載基板と、
前記搭載基板の上面の上に搭載され、第１の基板、前記第１の基板の上に形成された第１の半導体レーザ素子部、及び前記第１の基板の上に前記第１の半導体レーザ素子部と第１の方向に隣り合うように形成された第２の半導体レーザ素子部を有する第１の半導体レーザ素子と、
前記搭載基板の上面の上に前記第２の半導体レーザ素子部と前記第１の方向に隣り合うように搭載された第２の半導体レーザ素子とを備え、
前記第１の半導体レーザ素子部は、前記第１の基板の上に形成され第１の発光部を含む第１の半導体層を有し、
前記第２の半導体レーザ素子部は、前記第１の基板の上に形成され第２の発光部を含む第２の半導体層を有し、
前記第２の半導体レーザ素子は、第２の基板と、前記第２の基板の上に形成され第３の発光部を含む第３の半導体層とを有し、
前記第１の半導体レーザ素子及び前記第２の半導体レーザ素子は、前記上面と前記第１の半導体層、前記第２の半導体層及び前記第３の半導体層とが対向するように、前記搭載基板の上面の上に搭載され、
前記第２の発光部は、前記搭載基板の前記第１の方向の中央部の上に位置していることを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記搭載基板の下面が固着された支持体をさらに備え、
前記第２の発光部は、前記支持体の前記第１の方向の中央部の上に位置していることを特徴とする請求項１に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第２の発光部からの出射光の波長は、６５５ｎｍ以上で且つ６６５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１の発光部からの出射光の波長は、７７５ｎｍ以上で且つ７９０ｎｍ以下であり、
前記第１の半導体層は、前記第１の基板の上に形成された第１導電型のクラッド層と、前記第１導電型のクラッド層の上に形成された活性層と、前記活性層の上に形成された第２導電型のクラッド層とを含み、
前記第１導電型のクラッド層は、III族元素としてインジウム（Ｉｎ）を含み、Ｖ族元素としてリン（Ｐ）を含むことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記第３の発光部からの出射光の波長は、４００ｎｍ以上で且つ４１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の多波長半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の多波長半導体レーザ装置と、
対物レンズを含む光学系とを備え、
前記第２の発光部は、前記搭載基板の前記第１の方向の中央部の上に位置していることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第２の発光部からの出射光の光軸は、前記光学系の光軸と一致していることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記搭載基板の下面が固着された支持体をさらに備え、
前記第２の発光部は、前記支持体の前記第１の方向の中央部の上に位置していることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多波長半導体レーザ装置及び該多波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＣＤ（Compact Disc）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の記録及び再生等に用いられ且つ赤外光及び赤色光を出射する２波長半導体レーザ素子と、ＢＤ（Blu-ray Disc）の記録及び再生等に用いられ且つ青紫色光を出射する半導体レーザ素子とを、それぞれ、異なるパッケージに搭載し、２波長半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子を、光源として組み込んだ光ピックアップ装置が広く一般に生産されている。
【０００３】
しかしながら、上記のような光ピックアップ装置では、次のような問題が生じる。赤外光及び赤色光を出射する２波長半導体レーザ素子と、青紫色光を出射する半導体レーザ素子とが、それぞれ異なるパッケージに搭載されている。このため、出射された赤外光及び赤色光が入射されるレンズ等を含む光学系と、出射された青紫色光が入射されるレンズ等を含む光学系との計２つの光学系が必要となり、光ピックアップ装置が大型化するという問題が生じる。さらに、２つの光学系のそれぞれに対応した光学部品が必要となり、光ピックアップ装置のコストが増大するという問題が生じる。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決するために、特許文献１に記載の半導体レーザ装置が提案されている。従来の半導体レーザ装置について、図１０を参照しながら説明する。
【０００５】
図１０に示すように、従来の半導体レーザ装置１は、赤外半導体レーザ素子部２０及び赤色半導体レーザ素子部３０を有する２波長半導体レーザ素子１０と、青紫色半導体レーザ素子４０と、上面に２波長半導体レーザ素子１０及び青紫色半導体レーザ素子４０が搭載されたサブマウント２と、サブマウント２の下面が固着されたパッケージ（図示省略）とを備えている。
【０００６】
従来の半導体レーザ装置１では、２波長半導体レーザ素子１０の基板１１の側面１１ａ及び１１ｂを、サブマウント２から離れるに従って青紫色半導体レーザ素子４０との距離が大きくなるように傾斜させる。これにより、青紫色半導体レーザ素子４０の発光部Ｃを、２波長半導体レーザ素子１０の発光部Ａ及びＢに近付けて配置することができる。このため、発光部Ｃと発光部Ａ及びＢとの距離が大きくなることを抑制することができる。その結果、光ピックアップ装置の光学系を１つにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の半導体レーザ装置では、以下に示す問題がある。
【０００９】
従来の半導体レーザ装置１では、２波長半導体レーザ素子１０の基板１１の側面１１ａ及び１１ｂが、サブマウント２から離れるに従って青紫色半導体レーザ素子４０との距離が大きくなるように傾斜している。このため、２波長半導体レーザ素子１０の２つの発光部Ａ及びＢのうち、青紫色半導体レーザ素子４０と隣り合う発光部Ｂ、即ち、赤色半導体レーザ素子部３０の発光部Ｂが、基板１１の中央部Ｃ１１から遠くに位置する。このため、サブマウント２と基板１１との熱膨張係数の差異から生じる応力により、発光部Ｂからの出射光の偏光方向が変化するという問題がある。
【００１０】
一般に、光ピックアップ装置には、波長板等の偏光素子が使用されている。このため、発光部からの出射光のうち、特定方向の偏光成分を持つ出射光のみが、実質の光出力として寄与する。従って、出射光の偏光方向が変化すると、実質の光出力の低下を招くため、出射光のＳ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）が低下する。
【００１１】
ところで、発光部からの出射光の光軸が、光学系の光軸（中心軸）から離れるに従って、出射光の光取り込み効率が低下する虞がある。
【００１２】
図１０に示すように、３つの発光部Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ、互いに離間している。このため、従来の半導体レーザ装置１を備えた光ピックアップ装置の光学系を、１つとした場合、発光部Ａ、Ｂ及びＣからの出射光のうち、その光軸が光学系の光軸から離れた出射光の光取り込み効率が低下する虞がある。
【００１３】
特に、赤外半導体レーザ素子、赤色半導体レーザ素子及び青紫色半導体レーザ素子のうち、赤色半導体レーザ素子の高温動作特性が最も劣る。このため、赤色半導体レーザ素子部３０の発光部Ｂからの出射光の光軸が、光学系の光軸から離れて、出射光の光取り込み効率が低下すると、実質の光出力の低下をさらに招くため、出射光のＳ／Ｎ比がさらに低下する。
【００１４】
前記に鑑み、本発明の目的は、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ると共に、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図りながら、出射光のＳ／Ｎ比を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る多波長半導体レーザ装置は、搭載基板と、搭載基板の上面の上に搭載され、第１の基板、第１の基板の上に形成された第１の半導体レーザ素子部、及び第１の基板の上に第１の半導体レーザ素子部と第１の方向に隣り合うように形成された第２の半導体レーザ素子部を有する第１の半導体レーザ素子と、搭載基板の上面の上に第２の半導体レーザ素子部と第１の方向に隣り合うように搭載された第２の半導体レーザ素子とを備え、第１の半導体レーザ素子部は、第１の基板の上に形成され第１の発光部を含む第１の半導体層を有し、第２の半導体レーザ素子部は、第１の基板の上に形成され第２の発光部を含む第２の半導体層を有し、第２の半導体レーザ素子は、第２の基板と、第２の基板の上に形成され第３の発光部を含む第３の半導体層とを有し、第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子は、上面と第１の半導体層、第２の半導体層及び第３の半導体層とが対向するように、搭載基板の上面の上に搭載され、第２の発光部は、搭載基板の第１の方向の中央部の上に位置している。
【００１６】
本発明に係る多波長半導体レーザ装置によると、第２の発光部を、搭載基板の第１の方向の中央部の上に位置させる。これにより、搭載基板を支持体に固着した固着後に、第２の発光部に生じる応力を小さくすることができるため、第２の発光部からの出射光の偏光方向が変化することを抑制することができる。従って、第２の発光部からの出射光のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１７】
さらに、同一の搭載基板の上に第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子を搭載することができる。このため、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ることができる。さらに、光ピックアップ装置の光学系を１つにすることができる。このため、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係る多波長半導体レーザ装置において、搭載基板の下面が固着された支持体をさらに備え、第２の発光部は、支持体の第１の方向の中央部の上に位置していることが好ましい。
【００１９】
このようにすると、固着後に、第２の発光部に生じる応力をさらに小さくすることができるため、第２の発光部からの出射光の偏光方向が変化することをさらに抑制することができる。従って、第２の発光部からの出射光のＳ／Ｎ比をさらに向上させることができる。
【００２０】
本発明に係る多波長半導体レーザ装置において、第２の発光部からの出射光の波長は、６５５ｎｍ以上で且つ６６５ｎｍ以下であってもよい。
【００２１】
本発明に係る多波長半導体レーザ装置において、第１の発光部からの出射光の波長は、７７５ｎｍ以上で且つ７９０ｎｍ以下であり、第１の半導体層は、第１の基板の上に形成された第１導電型のクラッド層と、第１導電型のクラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成された第２導電型のクラッド層とを含み、第１導電型のクラッド層は、III族元素としてインジウム（Ｉｎ）を含み、Ｖ族元素としてリン（Ｐ）を含むことが好ましい。
【００２２】
このようにすると、活性層と第１導電型のクラッド層との伝導帯下端のエネルギー差ΔＥを大きくすることができる。このため、高温動作時であっても、キャリアオーバーフローの発生を抑制することができ、光出力の低下を生じ難くすることができる。
【００２３】
本発明に係る多波長半導体レーザ装置において、第３の発光部からの出射光の波長は、４００ｎｍ以上で且つ４１０ｎｍ以下であってもよい。
【００２４】
前記の目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、本発明に係る多波長半導体レーザ装置と、対物レンズを含む光学系とを備え、第２の発光部は、搭載基板の第１の方向の中央部の上に位置している。
【００２５】
本発明に係る光ピックアップ装置によると、第２の発光部を、搭載基板の第１の方向の中央部の上に位置させる。これにより、固着後に、第２の発光部に生じる応力を小さくすることができるため、第２の発光部からの出射光の偏光方向が変化することを抑制することができる。従って、第２の発光部からの出射光のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００２６】
さらに、同一の搭載基板の上に第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子を搭載することができる。このため、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ることができる。さらに、光ピックアップ装置の光学系を１つにすることができる。このため、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００２７】
本発明に係る光ピックアップ装置において、第２の発光部からの出射光の光軸は、光学系の光軸と一致していることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、第２の発光部からの出射光の光取り込み効率の低下を抑制することができる。従って、第２の発光部からの出射光のＳ／Ｎ比をさらに向上させることができる。
【００２９】
本発明に係る光ピックアップ装置において、搭載基板の下面が固着された支持体をさらに備え、第２の発光部は、支持体の第１の方向の中央部の上に位置していることが好ましい。
【００３０】
このようにすると、固着後に、第２の発光部に生じる応力をさらに小さくすることができるため、第２の発光部からの出射光の偏光方向が変化することをさらに抑制することができる。従って、第２の発光部からの出射光のＳ／Ｎ比をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る多波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置によると、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ると共に、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図りながら、出射光のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、サブマウントの中央部から発光部までの距離と偏光角との関係を示す図である。
【図３】図３は、２波長半導体レーザ素子の偏光角−偏光比特性を示す図である。
【図４】図４は、比較例の２波長半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【図５】図５は、基板の中央部から発光部までの距離と実装後の活性層（発光部）に生じる応力との関係を示す図である。
【図６】図６は、半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【図７】図７(a) 〜(c) は、赤外半導体レーザ素子部、赤色半導体レーザ素子部及び青紫色半導体レーザ素子の各々の電流−光出力特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の構造を示す図である。
【図９】図９は、対物レンズ並びに赤外出射光、赤色出射光及び青紫色出射光を示す図である。
【図１０】図１０は、従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（一実施形態）
以下に、本発明の一実施形態に係る多波長半導体レーザ装置の構造について、図１を参照しながら説明する。
【００３４】
本実施形態に係る多波長半導体レーザ装置１は、図１に示すように、基板１１、赤外半導体レーザ素子部２０及び赤色半導体レーザ素子部３０を有する２波長半導体レーザ素子１０と、青紫色半導体レーザ素子４０と、上面の上に２波長半導体レーザ素子１０及び青紫色半導体レーザ素子４０が搭載されたサブマウント（搭載基板）２と、接着剤３によりサブマウント２の下面が固着されたパッケージ（支持体）４とを備えている。
【００３５】
赤外半導体レーザ素子部２０と赤色半導体レーザ素子部３０とは、Ｘ方向（第１の方向，図１の紙面の横方向）に隣り合うように基板１１の上に形成されている。青紫色半導体レーザ素子４０は、赤色半導体レーザ素子部３０とＸ方向に隣り合うようにサブマウント２の上に搭載されている。
【００３６】
赤外半導体レーザ素子部２０は、例えば、７８５ｎｍ帯（７７５ｎｍ以上で且つ７９０ｎｍ以下）の波長のレーザ光を出射し、ＣＤの記録及び再生等に用いられる。赤色半導体レーザ素子部３０は、例えば、６６０ｎｍ帯（６５５ｎｍ以上で且つ６６５ｎｍ以下）の波長のレーザ光を出射し、ＤＶＤの記録及び再生等に用いられる。青紫色半導体レーザ素子４０は、例えば、４０５ｎｍ帯（４００ｎｍ以上で且つ４１０ｎｍ以下）の波長のレーザ光を出射し、ＢＤの記録及び再生等に用いられる。
【００３７】
２波長半導体レーザ素子１０は、モノリシック型の２波長半導体レーザ素子であり、基板１１と、基板１１の上に形成された赤外半導体レーザ素子部２０と、基板１１の上に形成された赤色半導体レーザ素子部３０とを備えている。基板１１は、例えば、厚さが約１００μｍのＧａＡｓからなる。
【００３８】
赤外半導体レーザ素子部２０は、基板１１の上に形成され且つ発光部Ａを含む半導体層２２と、半導体層２２の上に形成された電極層２３とを有している。半導体層２２は、基板１１の上に形成されたｐ型クラッド層２２ｃと、ｐ型クラッド層２２ｃの上に形成された活性層２２ｂと、活性層２２ｂの上に形成され且つその上に電極層２３が形成されたｎ型クラッド層２２ａとを含む。ｐ型クラッド層２２ｃ及びｎ型クラッド層２２ａは、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系からなる。活性層２２ｂは、例えば、ＡｌＧａＡｓ系からなる。本明細書において、「発光部」とは、最大強度の出射光が出射される部分をいう。
【００３９】
赤色半導体レーザ素子部３０は、基板１１の上に形成され且つ発光部Ｂを含む半導体層３２と、半導体層３２の上に形成された電極層３３とを有している。半導体層３２は、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系からなる。図１において詳細な図示を省略したが、半導体層３２は、基板１１の上に形成されたｐ型クラッド層と、ｐ型クラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成され且つその上に電極層３３が形成されたｎ型クラッド層とを含む。ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層は、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系からなる。
【００４０】
青紫色半導体レーザ素子４０は、基板４１と、基板４１の上に形成され且つ発光部Ｃを含む半導体層４２と、半導体層４２の上に形成された電極層４３とを備えている。基板４１は、例えば、厚さが約１００μｍのＧａＮからなる。半導体層４２は、例えば、ＧａＮ系からなる。図１において詳細な図示を省略したが、半導体層４２は、基板４１の上に形成されたｐ型クラッド層と、ｐ型クラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成され且つその上に電極層４３が形成されたｎ型クラッド層とを含む。ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層は、例えば、ＧａＮ系からなる。
【００４１】
サブマウント２は、上面の上に形成された配線部５ａ、配線部５ｂ及び配線部５ｃを有している。配線部５ａ、５ｂ及び５ｃには、半田層６ａ、６ｂ及び６ｃを介して、電極層２３、３３及び４３が接合されている。このように、２波長半導体レーザ素子１０及び青紫色半導体レーザ素子４０は、サブマウント２と電気的に接続されている。サブマウント２は、例えば、ＡｌＮからなる。半田層６ａ、半田層６ｂ及び半田層６ｃは、例えば、ＡｕＳｎからなる。
【００４２】
２波長半導体レーザ素子１０及び青紫色半導体レーザ素子４０は、上面の上に形成された配線部５ａ、５ｂ及び５ｃと電極層２３、３３及び４３とが対向するように、サブマウント２の上面の上に搭載されている。このように、２波長半導体レーザ素子１０及び青紫色半導体レーザ素子４０を、サブマウント２の上にジャンクションダウンに実装する。ここで、「ジャンクションダウンに実装する」とは、電極層２３、３３及び４３を、サブマウント２側に向けて実装することをいう。
【００４３】
２波長半導体レーザ素子１０及び青紫色半導体レーザ素子４０を、ジャンクションダウンに実装することにより、ヒートシンクであるサブマウント２と発光部Ａ、Ｂ及びＣとの距離を、例えば数μｍとし、サブマウント２と発光部Ａ、Ｂ及びＣとを近付けることができる。このため、２波長半導体レーザ素子１０及び青紫色半導体レーザ素子４０から発生する熱を、サブマウント２に効率良く伝導させて放熱することができる。
【００４４】
本実施形態では、発光部Ｂは、サブマウント２のＸ方向の中央部Ｃ２の上に位置している。これにより、後述の図２に示すように、偏光角を小さくすることができる。さらに、発光部Ｂは、パッケージ４のＸ方向の中央部Ｃ４の上に位置していることが好ましい。
【００４５】
本実施形態では、一例として、２波長半導体レーザ素子１０のチップ幅Ｗ１０を１９０μｍとし、青紫色半導体レーザ素子４０のチップ幅Ｗ４０を１００μｍとしている。２波長半導体レーザ素子１０と青紫色半導体レーザ素子４０とが離間する幅Ｗは、少なくとも、実装プロセスに必要なマージン幅を確保する必要がある。本実施形態では、一例として、幅Ｗを３０μｍとしている。
【００４６】
発光部Ａと発光部Ｂとの距離Ｗａｂは、例えば、９０μｍである。発光部Ｂと発光部Ｃとの距離Ｗｂｃは、例えば、９０μｍである。発光部Ｂと、基板１１における基板４１と隣り合う側の端との距離Ｗｂは、例えば、３０μｍである。発光部Ｃと、基板４１における基板１１と隣り合う側の端との距離Ｗｃは、例えば、３０μｍである。
【００４７】
チップ幅Ｗ１０が１９０μｍであり（チップ幅Ｗ１０の２分の１が９５μｍであり）、距離Ｗｂが３０μｍであるから、基板１１のＸ方向の中央部Ｃ１１から発光部Ｂまでの距離は、６５μｍ（＝９５μｍ−３０μｍ）である。該距離が６５μｍであり、距離Ｗａｂが９０μｍであるから、中央部Ｃ１１から発光部Ａまでの距離は、２５μｍ（＝９０μｍ−６５μｍ）である。このように、発光部Ａは、中央部Ｃ１１の近傍領域に位置していることが好ましい。例えば、発光部Ａは、後述の図５から判るように、中央部Ｃ１１から±３０μｍまでの領域に位置していることが好ましい。
【００４８】
以下に、サブマウント２のＸ方向の中央部Ｃ２から発光部Ｂまでの距離と偏光角との関係について、図２を参照しながら説明する。
【００４９】
図２において、中央部Ｃ２の位置を０μｍとしている。図２において、「＋△μｍ」とは、中央部Ｃ２からＸ方向のうちの一方向に△μｍの距離だけ離れていることをいう。一方、「−△μｍ」とは、中央部Ｃ２からＸ方向のうちの他方向に△μｍの距離だけ離れていることをいう。
【００５０】
図２に示すように、中央部Ｃ２の近傍領域、例えば、中央部Ｃ２から±１５０μｍまでの領域では、偏光方向の変化が小さく、偏光角は０°の近傍である。一方、サブマウント２のＸ方向の両端部では、偏光方向の変化が大きく、偏光角は大きい。
【００５１】
これは、以下に説明する理由による。
【００５２】
図１に示すように、サブマウント２を、接着剤３によりパッケージ４の上に固着した場合、サブマウント２と接着剤３との熱膨張係数の差異により、固着後の赤色半導体レーザ素子部３０の活性層に応力が発生する。
【００５３】
サブマウント２のＸ方向の両端部は、接着剤３により固定された部分と固定されていない部分との境界部分である。このため、両端部の位置で、サブマウント２が変形し易く、延いては、赤色半導体レーザ素子部３０が変形し易い。このため、両端部では、活性層に生じる応力が大きい。一方、中央部Ｃ２の近傍領域では、活性層に生じる応力が小さい。
【００５４】
活性層に応力が生じると、活性層を含む半導体層の屈折率に異方性が生じ、偏光方向の回転が生じる。
【００５５】
よって、中央部Ｃ２の近傍領域では、偏光方向の変化が小さい。一方、両端部では、偏光方向の変化が大きい。
【００５６】
そこで、本実施形態では、図１に示すように、発光部Ｂを、サブマウント２のＸ方向の中央部Ｃ２の上に位置させる。これにより、固着後の赤色半導体レーザ素子部３０の活性層（発光部Ｂ）に生じる応力を小さくすることができ、発光部Ｂからの出射光の偏光方向の変化を小さくすることができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、発光部Ｂを、パッケージ４のＸ方向の中央部Ｃ４の上に位置させる。これにより、固着後の赤色半導体レーザ素子部３０の活性層（発光部Ｂ）に生じる応力をより小さくすることができ、発光部Ｂからの出射光の偏光方向の変化をより小さくすることができる。
【００５８】
ところで、本実施形態では、発光部Ａからの出射光の偏光方向の変化を小さくするために、発光部Ａを、基板１１のＸ方向の中央部Ｃ１１の近傍領域に位置させることが好ましい。これは、以下に説明する理由による。
【００５９】
以下に、本実施形態の２波長半導体レーザ素子１０と、比較例の２波長半導体レーザ装置とを比較しながら、２波長半導体レーザ素子１０の偏光角−偏光比特性について、図３、図４、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６０】
本実施形態では、２波長半導体レーザ素子１０は、図１に示すように、青紫色半導体レーザ素子４０と同一のサブマウント２の上に搭載されている。中央部Ｃ１１から発光部Ａまでの距離は、２５μｍである。中央部Ｃ１１から発光部Ｂまでの距離は、６５μｍである。
【００６１】
比較例では、２波長半導体レーザ装置は、図４に示すように、青紫色半導体レーザ素子とは異なるサブマウント２の上に搭載されている。中央部Ｃ１１から発光部Ａまでの距離及び中央部Ｃ１１から発光部Ｂまでの距離は、５５μｍである。
【００６２】
本実施形態の場合、中央部Ｃ１１から発光部Ａまでの距離は、２５μｍであり、比較例の場合、中央部Ｃ１１から発光部Ａまでの距離は、５５μｍである。後述の図５に示すように、中央部Ｃ１１から離れるに従って、活性層（発光部Ａ）に生じる応力が大きくなる。このため、本実施形態の発光部Ａに生じる応力は、比較例の発光部Ａに生じる応力よりも小さい。このため、本実施形態の偏光方向の変化は、比較例の偏光方向の変化よりも小さく、図３に示すように、本実施形態の偏光角（約１°）は、比較例の偏光角（約−４°）よりも、０°の近傍である。
【００６３】
よって、発光部Ａを、中央部Ｃ１１の近傍領域に位置させることが好ましい。
【００６４】
図５に示すように、中央部Ｃ１１から離れるに従って、活性層に生じる応力が大きくなる。これは、以下に説明する理由による。
【００６５】
図１に示すように、ＧａＡｓからなる基板１１を含む２波長半導体レーザ素子１０を、ＡｌＮからなるサブマウント２の上に実装した場合、サブマウント２と基板１１との熱膨張係数の差異が大きい。このため、実装時の高温状態と実装後の室温状態との温度差により、実装後の２波長半導体レーザ素子１０の活性層に応力が生じる。
【００６６】
実装後の活性層（発光部Ａ）に生じる応力と、中央部Ｃ１１から発光部Ａまでの距離との関係は、図５に示す通りである。半導体レーザ素子のチップ幅Ｗ１０が１５０μｍ、２００μｍ及び２５０μｍの各々の場合の、活性層に生じる応力を計算することにより、図５に示す関係を得た。実装時の温度を、３５０℃とした。図６は、図５の計算に用いた半導体レーザ装置の構造を示している。図５において、中央部Ｃ１１の位置を０μｍとしている。
【００６７】
図５に示すように、チップ幅Ｗ１０が１５０μｍ、２００μｍ及び２５０μｍのいずれの場合も、中央部Ｃ１１から±３０μｍまでの領域では、応力が小さい。一方、基板１１のＸ方向の両端部では、応力が最も大きい。基板１１のＸ方向の両端部は、半田層６ａにより固定された部分と固定されていない部分との境界部分である。このため、両端部の位置で、半導体レーザ素子が変形し易く、活性層に生じる応力が最も大きい。
【００６８】
よって、両端部に近付くに従って、言い換えれば、中央部Ｃ１１から離れるに従って、活性層に生じる応力が大きくなる。
【００６９】
なお、比較例の中央部Ｃ１１から発光部Ｂまでの距離を、例えば５５μｍとしたため、本実施形態の中央部Ｃ１１から発光部Ｂまでの距離（例えば６５μｍ）は、比較例の中央部Ｃ１１から発光部Ｂまでの距離よりも大きく、本実施形態の偏光角（約１０°）は、比較例の偏光角（約４°）よりも大きい。しかしながら、既述の通り、本実施形態では、発光部Ｂを、サブマウント２のＸ方向の中央部Ｃ２の上に位置させる。これにより、固着後の発光部Ｂに生じる応力を小さくして、発光部Ｂからの出射光の偏光方向の変化を小さくすることができる。
【００７０】
本実施形態では、赤外半導体レーザ素子部２０は、赤色半導体レーザ素子部３０と比べて、キャリアオーバーフローの発生を抑制することができ、光出力の低下を生じ難くすることができる。これは、以下に説明する理由による。「キャリアオーバーフロー」とは、活性層に注入されたキャリアが、熱により励起されて、クラッド層に漏れ出す現象である。
【００７１】
キャリアのオーバーフローは、正孔よりも有効質量が軽い電子のｐ型クラッド層へのオーバーフローが支配的である。電子のｐ型クラッド層へのオーバーフローの発生を抑制するには、活性層とｐ型クラッド層との伝導帯下端のエネルギー差ΔＥｃを大きくすることが有効である。
【００７２】
本実施形態では、赤外半導体レーザ素子部２０のｐ型クラッド層２２ｃ及び赤色半導体レーザ素子部３０のｐ型クラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰ系からなる。赤外半導体レーザ素子部２０の活性層２２ｂは、ＡｌＧａＡｓ系からなり、赤色半導体レーザ素子部３０の活性層は、ＡｌＧａＩｎＰ系からなる。このため、赤外半導体レーザ素子部２０のΔＥｃは、赤色半導体レーザ素子部３０のΔＥｃと比べて、数百ｍｅＶだけ大きい。
【００７３】
よって、赤外半導体レーザ素子部２０は、赤色半導体レーザ素子部３０と比べて、キャリアオーバーフローの発生を抑制することができ、光出力の低下を生じ難くすることができる。このため、後述の図７(a) 及び(b) に示すように、赤外半導体レーザ素子部２０は、赤色半導体レーザ素子部３０と比べて、高温動作特性に優れている。
【００７４】
ところで、青紫色半導体レーザ素子４０の発光部Ｃからの出射光の偏光方向の変化は小さい。これは、次に説明する理由による。図１に示すように、ＧａＮからなる基板４１を含む青紫色半導体レーザ素子４０を、ＡｌＮからなるサブマウント２の上に実装した場合、サブマウント２と基板４１との熱膨張係数の差異が小さい。このため、実装後の青紫色半導体レーザ素子４０の活性層に発生する応力は小さい。よって、発光部Ｃからの出射光の偏光方向の変化は小さい。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によると、図１に示すように、発光部Ｂを、サブマウント２のＸ方向の中央部Ｃ２の上に位置させる。これにより、図２に示すように、固着後の赤色半導体レーザ素子部３０の活性層（発光部Ｂ）に生じる応力を小さくすることができるため、発光部Ｂからの出射光の偏光方向の変化を小さくすることができる。
【００７６】
さらに、図１に示すように、発光部Ｂを、パッケージ４のＸ方向の中央部Ｃ４の上に位置させる。これにより、固着後の赤色半導体レーザ素子部３０の活性層に生じる応力をより小さくすることができるため、発光部Ｂからの出射光の偏光方向の変化をより小さくすることができる。
【００７７】
さらに、図１に示すように、発光部Ａを、基板１１のＸ方向の中央部Ｃ１１の近傍領域（例えば、中央部Ｃ１１から±３０μｍまでの領域）に位置させる。これにより、図５に示すように、実装後の赤外半導体レーザ素子部２０の活性層（発光部Ｃ）に生じる応力を小さくすることができるため、発光部Ｃからの出射光の偏光方向の変化を小さくすることができる。
【００７８】
以下に、パルス動作時の、赤外半導体レーザ素子部２０、赤色半導体レーザ素子部３０及び青紫色半導体レーザ素子４０の各々の電流−光出力特性について、図７(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
【００７９】
赤外半導体レーザ素子部２０のパルス動作の条件は、８５℃、パルス幅１００ｎｓｅｃ、ｄｕｔｙ比５０％である。赤色半導体レーザ素子部３０のパルス動作の条件は、８５℃、パルス幅５０ｎｓｅｃ、ｄｕｔｙ比３５％である。青紫色半導体レーザ素子４０のパルス動作の条件は、８５℃、パルス幅３０ｎｓｅｃ、ｄｕｔｙ比５０％である。
【００８０】
図７(b) に示すように、赤色半導体レーザ素子部３０の場合、４００ｍＷ程度の光出力で熱飽和する。図７(a) 及び(c) に示すように、赤外半導体レーザ素子部２０及び青紫色半導体レーザ素子４０の場合、５００ｍＷ以上の光出力で熱飽和する。
【００８１】
図７(a) 〜(c) から判るように、赤外半導体レーザ素子部２０、赤色半導体レーザ素子部３０及び青紫色半導体レーザ素子４０のうち、赤色半導体レーザ素子３０の高温動作特性が最も劣る。
【００８２】
従って、本実施形態に係る多波長半導体レーザ装置を、光源として光ピックアップに組み込む場合、高温動作特性が最も劣る赤色半導体レーザ素子部３０の発光部Ｂからの出射光の光取り込み効率の低下を抑制することが重要である。
【００８３】
以下に、本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置について、図８を参照しながら説明する。
【００８４】
本実施形態に係る光ピックアップ装置５０は、図８に示すように、本実施形態に係る多波長半導体レーザ装置１と、光学系とを備えている。光学系は、回折格子５１と、立ち上げミラー５２と、対物レンズ５３とを有している。光ピックアップ装置５０から、光ディスク５４にレーザー光が照射される。
【００８５】
図８及び図９に示すように、発光部Ｂは、発光部Ｂから出射され対物レンズ５３に入射する赤色出射光Ｌ３０の光軸が、光学系の光軸（対物レンズ５３の光軸）と一致するように、配置されている。
【００８６】
このように、赤色出射光Ｌ３０の光軸が光学系の光軸と一致するように、発光部Ｂを配置する。これにより、高温動作特性が最も劣る赤色半導体レーザ素子部３０の発光部Ｂからの赤色出射光Ｌ３０の光取り込み効率の低下を抑制することができる。
【００８７】
本実施形態によると、赤色半導体レーザ素子部３０の発光部Ｂを、サブマウント２のＸ方向の中央部Ｃ２の上に位置させる。これにより、発光部Ｂからの赤色出射光Ｌ３０の偏光方向の変化を小さくすることができる。従って、赤色出射光Ｌ３０のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００８８】
さらに、赤色出射光Ｌ３０の光軸が光学系の光軸と一致するように、発光部Ｂを配置する。これにより、高温動作特性が最も劣る赤色半導体レーザ素子部３０の発光部Ｂからの赤色出射光Ｌ３０の光取り込み効率の低下を抑制することができる。従って、赤色出射光Ｌ３０のＳ／Ｎ比をさらに向上させることができる。
【００８９】
なお、発光部Ａ及び発光部Ｃは、発光部Ｂから、それぞれ、距離Ｗａｂ（例えば９０μｍ）及び距離Ｗｂｃ（例えば９０μｍ）だけ離れている。このため、発光部Ａからの赤外出射光Ｌ２０及び発光部Ｃからの青紫色出射光Ｌ４０は、対物レンズ５３の光取り込み範囲内に収まることができない虞がある。このため、赤外出射光Ｌ２０及び青紫色出射光Ｌ４０の光取り込み効率が低下する虞がある。
【００９０】
しかしながら、既述の通り、赤色出射光Ｌ３０と比べて、赤外出射光Ｌ３０及び青紫色出射光Ｌ４０の偏光方向の変化は小さい。さらに、赤色半導体レーザ素子部３０と比べて、赤外半導体レーザ素子部２０及び青紫色半導体レーザ素子４０は、高温動作特性に優れている。このため、赤外出射光Ｌ２０及び青紫色出射光Ｌ４０の光取り込み効率が低下しても、赤色出射光Ｌ３０と比べて、赤外出射光Ｌ２０及び青紫色出射光Ｌ４０のＳ／Ｎ比が低下することはない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、多波長半導体レーザ装置の小型化を図ると共に、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図りながら、出射光のＳ／Ｎ比を向上させることができ、多波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１    多波長半導体レーザ装置
２    サブマウント
３    接着剤
４    パッケージ
５ａ，５ｂ，５ｃ    配線部
６ａ，６ｂ，６ｃ    半田層
１０    ２波長半導体レーザ素子
１１    基板
２０    赤外半導体レーザ素子部
２２    半導体層
２２ａ    ｎ型クラッド層
２２ｂ    活性層
２２ｃ    ｐ型クラッド層
２３    電極層
３０    赤色半導体レーザ素子部
３２    半導体層
３３    電極層
４０    青紫色半導体レーザ素子
４１    基板
４２    半導体層
４３    電極層
５０    光ピックアップ装置
５１    回折格子
５２    立上げミラー
５３    対物レンズ
５４    光ディスク
Ｌ２０    赤外出射光
Ｌ３０    赤色出射光
Ｌ４０    青紫色出射光
Ｃ２，Ｃ４，Ｃ１１    中央部
Ｗ１０，Ｗ４０    チップ幅
Ｗ    幅
Ｗａｂ，Ｗｂｃ，Ｗｂ，Ｗｃ    距離
Ａ，Ｂ，Ｃ    発光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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