(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロント側およびリア側にレーザ光を出力するレーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力される光を受光する受光素子とを備え、前記受光素子で受光した光をモニタすることで前記レーザダイオードからフロント側に出力されるレーザ光を調整する半導体レーザ装置であって、
前記受光素子は、前記レーザダイオードから出力されるレーザ光及び自然放出光を受光し、
前記受光素子で受光する光のうちレーザダイオードから出力されるレーザ光の占める割合が自然放出光の占める割合よりも小さくなるように前記受光素子を設置したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記レーザダイオードから出力される自然放出光が前記受光素子の受光面に当たる位置に、前記受光素子の受光面が向くように前記受光素子を設置し、
前記レーザダイオードは、アイレットの上に設けられたヒートシンク上のＬＤマウント面に、そのリア側を前記アイレットに向けて配設され、
前記受光素子は、前記ヒートシンク上において前記アイレットから所定角度傾斜して前記ＬＤマウント面に接続された傾斜面に配設され、
前記受光素子の受光面は、前記レーザダイオードのリア側の端面から出力されるレーザ光の広がり角で定められる光線が照射される照射領域の外側に位置するように、前記受光素子を設置した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】
前記受光素子で受光する光のうち前記レーザダイオードから出力される自然放出光の占める割合は６０％以上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４】
前記受光素子で受光する光のうち前記レーザダイオードから出力されるレーザ光の占める割合は４０％未満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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子が内在する半導体レーザ装置に係り、特に、光ディスク用光源や医療用光源、照明用光源、ディスプレイ用光源等で、シングルモードやマルチモードのレーザにおいて出力を一定に保つ必要のある用途の光源として用いられる半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザダイオード（ＬＤ）と、ＬＤがリア側に出力するレーザ光（ＬＤ光）をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子が内在する半導体レーザ装置が利用されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。なお、ＬＤはＬＤ光のほかに自然放出光（ＬＥＤ光）も出力する。
【０００３】
特許文献１に記載された半導体レーザ装置は、ＬＤのリア側の光軸からずれた位置にＰＤを備えると共に、ＬＤの前方に単レンズと光ファイバ端部等の光学素子とを含む結合光学系を備える。この半導体レーザ装置では、正確なモニタ出力を実現するために、ＰＤが、ＬＤのリア側から出力されるレーザ光を回避し、代わりに、フロント側に出力されたレーザ光が光学素子により反射された反射光としてＰＤに入射できるように配置されている。
【０００４】
特許文献２に記載された半導体レーザ装置は、光ピックアップとして使う場合に、装置内の内部ＰＤと装置外の外部ＰＤとの受光量の違いから光出力を正確に制御できない問題を解決するために、ＰＤ（内部ＰＤ）の受光面をＬＤの端面に対向する形でステム上に内部ＰＤをマウントし、ＬＤの内部ＰＤに対向した端面の面積を減らしたものである。
【特許文献１】特開２００３−２２９６３０号公報（段落００２１−００２５、図１）
【特許文献２】特開２００３−６０２７６号公報（段落０００８、００２１、００２３、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、低出力時のみならず、高出力時においてもＬＤ光が安定して出力されるようにモニタ電流値を測定できる技術が要望されている。ＬＤ光の出力が上がれば上がるほど、ＬＤ光をモニタするためには、より高い精度が要求される。しかしながら、従来の半導体レーザ装置は、ＬＤが出力するＬＤ光をＰＤで検知することでＬＤ光をモニタしているために精度が低いという問題がある。その理由として、ＬＤ光は、ＬＥＤ光よりも光密度が大きいことが挙げられる。このため、フロント側に出力されるＬＤ光が僅かな変動をするだけで、受光素子が光を受けて流れる電流値（以後、Ｉｍ値と示す）が大きく変化してしまうこととなる。その結果、ＬＤ光が一定で出力されるように制御することが困難である。つまり、ＬＤ光は光密度が大きいためにモニタ側で容易に検出することは可能であるが、ＬＤ光の出力を一定に調整するために利用する光としては適していない。
【０００６】
本発明は、前記した問題に鑑み創案されたものであり、Ｉｍ値を検出しながら、ＬＤ光の出力を精度よく調整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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置は、フロント側およびリア側にレーザ光を出力するレーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力される光を受光する受光素子とを備え、前記受光素子で受光した光をモニタすることで前記レーザダイオードからフロント側に出力されるレーザ光を調整する半導体レーザ装置であって、前記受光素子は、前記レーザダイオードから出力されるレーザ光及び自然放出光を受光し、前記受光素子で受光する光のうちレーザダイオードから出力されるレーザ光の占める割合が自然放出光の占める割合よりも小さくなるように前記受光素子を設置したことを特徴とする。
【０００８】
特に、半導体レーザ装置は、前記受光素子で受光する光のうち前記レーザダイオードから出力される自然放出光の占める割合が６０％以上であることが好ましく、また、前記受光素子で受光する光のうち前記レーザダイオードから出力されるレーザ光の占める割合が４０％未満であることが好ましい。この範囲の割合であれば、半導体レーザ装置の精度がより向上するからである。
【０００９】
かかる構成によれば、半導体レーザ装置は、レーザダイオードから出力された自然放出光を受光素子で受光し、モニタすることでレーザダイオードからフロント側に出力されるレーザ光を調整する。ここで、受光素子は、フォトダイオード（ＰＤ）である。レーザダイオードから出力される自然放出光（ＬＥＤ光）は、レーザダイオードから出力されるレーザ光（ＬＤ光）よりも光密度が小さい。したがって、モニタされる電流値、すなわち、受光素子が光を受けて流れる電流値（Ｉｍ値）の絶対値が小さくなることから、フロント側に出力されるＬＤ光が変動したときに、Ｉｍ値の変動は、ＬＤ光をモニタした場合と比較して小さくなる。これにより、ＬＤ光が一定で出力されるように制御することが容易になり、出力が５０ｍＷ以下の低出力のレーザのみならず、出力が５０ｍＷより高いレーザ、更には１００ｍＷ以上の高出力のレーザにも対応することが可能となる。ここで、上記一定とは、Ｉｍ値の変動率が５％未満のものを意味する。
【００１０】
また、半導体レーザ装置は、前記レーザダイオードから出力される自然放出光が前記受光素子の受光面に当たる位置に、前記受光素子の受光面が向くように前記受光素子を設置し、前記レーザダイオードが、アイレットの上に設けられたヒートシンク上のＬＤマウント面に、そのリア側を前記アイレットに向けて配設され、前記受光素子が、前記ヒートシンク上において前記アイレットから所定角度傾斜して前記ＬＤマウント面に接続された傾斜面に配設され、前記受光素子の受光面が、前記レーザダイオードのリア側の端面から出力されるレーザ光の広がり角で定められる光線が照射される照射領域の外側に位置するように、前記受光素子を設置することが好ましい。
【００１１】
かかる構成によれば、半導体レーザ装置は、例えば、レーザダイオードからリア側に受光素子を備えることで、レーザダイオードからフロント側に出力されるレーザ光を受光素子が受けることを避け易くすることができると共に、装置のサイズを効果的に縮小することができる。
【００１３】
かかる構成によれば、半導体レーザ装置は、受光素子の配設される面が傾斜しているために受光素子とレーザダイオードとの距離を効果的に縮小することができる。また、かかる構成によれば、半導体レーザ装置は、レーザダイオードの受光素子に近い端面から出力されるレーザ光が受光素子の受光面に入射することを防止し、自然放出光（ＬＥＤ光）を効果的に受光することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体レーザ装置は、主としてＬＤ光ではなく自然放出光（ＬＥＤ光）によりＩｍ値を検出し、フロントＬＤ光の出力を精度よく調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の半導体レーザ装置を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）について詳細に説明する。
（第１実施形態）
［半導体レーザ装置の構成］
図１は本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を模式的に示す斜視図であり、図２は図１の半導体レーザ装置の平面図である。また、図３は図１の半導体レーザ装置をＸ軸方向から視た側面図であり、図４は図１の半導体レーザ装置をＹ軸方向から視た側面図である。
【００２０】
本実施形態に係る半導体レーザ装置１は、図１に示すように、主として、ヒートシンク２と、レーザダイオード（以下、ＬＤと表記する）３と、フォトダイオード（受光素子，以下、ＰＤと表記する）４と、アイレット５と、アウターリード６とを備え、ＰＤ４で受光した光をモニタすることでＬＤ３からフロント側に出力されるレーザ光（誘導放出光、以下、ＬＤ光という）の出力を調整するものである。
【００２１】
ヒートシンク２は、アイレット（eyelet）５の上に設けられ、アイレット５と共にステム（stem）を構成している。ヒートシンク２には、ＬＤ３やＰＤ４等が配設されている。ヒートシンク２は、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＡｌＮ、ＡｌＮにＡｕメッキを施したもの等から構成される。ヒートシンク２は、アイレット５から立設した部分にＬＤマウント面２ａを有し、アイレット５から所定角度γ（図３参照）傾斜してＬＤマウント面２ａに接続された傾斜面２ｂを有している。ここで、半導体レーザ装置１を小型化するために、所定角度γは、例えば、５〜２５°であり、好ましくは５〜１５°である。
【００２２】
なお、ヒートシンク２上には、ＬＤ３やＰＤ４の内部配線であるワイヤや導電部材が適宜配置されているが説明の都合上、図示を省略している。また、ヒートシンク２は、窒素ガス雰囲気中で図示しないキャップにより封止され、このキャップはＬＤ３の直上部分がガラス等の透明な部材で構成されている。
【００２３】
アイレット５は、ＬＤ３やＰＤ４等の外部配線であるアウターリード６を貫通する孔を複数備えた円板であり、例えばＦｅ等の金属から構成される。アウターリード６は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属や合金等からなる一般的な電極用金属材料から構成される。
【００２４】
レーザダイオード（ＬＤ）は、特に限定されないが、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるものである。具体的には、ＧａＮやＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ等の化合物半導体からなるものである。ＬＤ３は、フロント側Ｆおよびリア側ＲにＬＤ光を出力するものである。なお、フロント側Ｆとリア側Ｒに出力されるＬＤ光の割合は、フロント側Ｆの光出力の割合を７０％以上とする。そのため、フロント側Ｆとリア側Ｒに出力されるＬＤ光の割合は、７：３や８：２、９：１等である。このフロント側Ｆの光出力の中で、ＬＤ光の割合は９０％以上である。ＬＤ３は、サブマウント７を介してＬＤマウント面２ａにリア側Ｒをアイレット５に向けて配設されている。フロント側のＬＤ光が反射される割合は、特に限定されるものではないが、フロント側のＬＤ光の出力に対して１０％未満とするのが好ましい。
【００２５】
サブマウント７は、例えば、基板上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ等の薄膜を積層した薄膜回路から構成される。なお、サブマウント７の基板は、例えば、セラミックスや、放熱のために熱伝導性の高い部材（ＡｌＮ，ＣｕＷ，ダイヤモンド，ＳｉＣ)を用いることができる。
【００２６】
ＰＤ４は、ＬＤ３から出力される光を受光するものであり、例えば、シリコンを用いたＰＩＮフォトダイオードやＰＮフォトダイオードなどから構成される。
本実施形態では、ＰＤ４で受光する光のうちＬＤ３から出力されるＬＤ光の占める割合がＰＤ４で受光する光のうちＬＥＤ光の占める割合よりも小さくなるようにＰＤ４の受光面４ａを調整してＰＤ４を設置した。
このＰＤ４は、ＬＤ３からリア側Ｒに出力されるＬＤ光が受光面４ａに実質的に当たらずに、かつ、ＬＤ３からリア側Ｒに出力されるＬＥＤ光（自然放出光）が受光面４ａに当たる位置に、受光面４ａが向くようにステム２上の傾斜面２ｂに設置されている。ここで、「ＬＤ３からリア側Ｒに出力されるＬＤ光が受光面４ａに実質的に当たらない」とは、以下の３つの観点の少なくともいずれかを指す。
【００２７】
「実質的に当たらない」ことの第１の観点では、従来ではＬＤ光をモニタするためにＬＤ３からリア側Ｒに出力されるＬＤ光の広がり角の中にＰＤを設置していたが、本実施形態では、ＰＤ４の受光面４ａが、ＬＤ３からリア側Ｒに出力されるＬＤ光の広がり角の中に含まれないように、ＰＤ４を設置したことをいう。
【００２８】
具体的には、図３に示すように、ＰＤ４の受光面４ａの受光面端点２０１には、ＬＤ下端点２０３から出力されるＬＤ光が入射しない。つまり、ＬＤ３のリア側Ｒの端面から出力されるＬＤ光の広がり角αで定められる照射領域の外側に位置するように、ＰＤ４は設置されている。ここで、ＬＤ光は、ＬＤ３の製造条件にもよるが、Ｙ軸方向（Ｚ−Ｙ平面）において６０°〜８５°の角度で広がる。例えば、その角度が約８０°に広がる場合には、図３に示した広がり角αは、約４０°となる。なお、ＬＥＤ光は、Ｙ軸方向（Ｚ−Ｙ平面）において約１６０°以上、好ましくは約１８０°に広がる。
【００２９】
ＬＤ光は、Ｘ軸方向（Ｚ−Ｘ平面）において約４０°に広がるので、図４に示した広がり角βは、約２０°としている。なお、ＬＥＤ光は、Ｘ軸方向（Ｚ−Ｘ平面）において約１８０°に広がる。ここで、図４では、ＰＤ４の受光面４ａの受光面端点２０１が、あたかも、ＬＤ３からリア側Ｒに出力されるＬＤ光のＸ軸方向の広がり角の中に含まれているように示されているが、ＬＤ３とＰＤ４との平面位置関係は図２に示す通りなので、受光面端点２０１には、ＬＤ下端点２０３から出力されるＬＤ光が入射しない。
【００３０】
また、「実質的に当たらない」ことの第２の観点では、ＬＤ３からリア側Ｒに出力されるＬＤ光を１００％としたときに、従来ではＬＤ光をモニタするために９０％以上のＬＤ光がＰＤに当たるように設けていたが、本実施形態では、ＬＥＤ光をモニタするために、リア側Ｒに出力されるＬＤ光の９０％以上、好ましくは９５％以上が当たらない位置にＰＤ４を設けたことをいう。
【００３１】
また、「実質的に当たらない」ことの第３の観点では、ＰＤ４が検出する光に占めるＬＥＤ光の割合が、フロント側に出力されるＬＤ光を調整するために充分であるときに、ＰＤ４が検出する光にＬＤ光が含まれていてもよいことをいう。例えば、ＰＤ４で受光する光のうちＬＤ３から出力されるＬＥＤ光の占める割合が６０％以上となる位置にＰＤ４を設けることをいう。また、ＰＤ４で受光する光のうちＬＤ３から出力されるレーザ光の占める割合は４０％未満となる位置にＰＤ４を設けることをいう。特に、ＰＤ４が検出するすべての光のうちＬＤ３から入射するＬＤ光が５％以下、好ましくは３％以下である場合が好ましい。
【００３２】
また、本実施形態では、ＬＤ３が第１レーザ出力値で発振する場合のＰＤ４で受光する光のうち直接受光したＬＤ光の占める割合を示す第１占有率と、ＬＤ３が第１レーザ出力値の１〜２倍大きな第２レーザ出力値で発振する場合のＰＤ４で受光する光のうち直接受光したＬＤ光の占める割合を示す第２占有率は、それぞれ５％以下であり、かつ、第１占有率と第２占有率との差が１％以下となる位置にＰＤ４を設置した。
【００３３】
また、本実施形態では、ＬＤ３が第１レーザ出力値で発振する場合のＰＤ４で受光する光のうち直接受光したＬＤ光の占める割合を示す第１占有率と、ＬＤ３が第１レーザ出力値より５０ｍＷ大きな第２レーザ出力値で発振する場合のＰＤ４で受光する光のうち直接受光したＬＤ光の占める割合を示す第２占有率は、それぞれ５％以下であり、かつ、第１占有率と第２占有率との差が１％以下となる位置にＰＤ４を設置した。
【００３４】
本実施形態の半導体レーザ装置１によれば、ＬＤ３から出力されてモニタ用のＰＤ４で受光したＬＥＤ光は、ＬＤ光よりも光密度が小さいので、フロント側に出力されるＬＤ光が変動したときに、Ｉｍ値の変動は、ＬＤ光をモニタした場合と比較して小さくなる。したがって、Ｉｍ値を検出しながら、フロント側からのＬＤ光の出力を精度よく調整できる。その結果、高出力時においてもＬＤ光が安定して出力されるように制御することが可能になる。
【００３５】
図３および図８に示すように、ＬＤ光の広がり角αで定められる照射領域の外側に位置するように、ＰＤ４は設置されている。ここで、ヒートシンク２のＬＤマウント面２ａと傾斜面２ｂとの交点５０１（図８参照）から、ＰＤ４の上端点２０２の直下を示す下端点５０２までの斜辺に沿った長さ（Ｄ）は、ＬＤ光の広がり角αや上記交点５０１とサブマウント７の端点５０３との距離（Ｈ）にも依存するが、この長さ（Ｄ）は３００μｍ以上とすることが好ましい。また、交点５０１と、サブマウント７の端点５０３との距離（Ｈ）は、２００μｍ以上とすることが好ましい。
【００３６】
（第２実施形態）
［半導体レーザ装置の構成］
図５は本発明の第２実施形態に係る半導体レーザ装置を模式的に示す斜視図であり、図６は図５の半導体レーザ装置の平面図である。また、図７は図５の半導体レーザ装置をＹ軸方向から視た側面図である。本実施形態に係る半導体レーザ装置１Ａは、図５ないし図７に示すように、フォトダーオード（ＰＤ）をＸ軸方向にずらして設置したものである。したがって、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。なお、半導体レーザ装置１ＡをＸ軸方向から視た側面図は、図３と同様なので図示を省略する。図５に示した半導体レーザ装置１Ａは、図１に示した半導体レーザ装置１と比べて、ＰＤ４がＬＤ３からより遠くに配設されている。したがって、ＰＤ４で受光する光において、ＬＤ光の割合が低減すると共にＬＥＤ光の割合が増加することとなる。これにより、ＬＤ光が安定して出力されるように制御することが容易になる。
【００３７】
以上、各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、ＬＤ光がＰＤ４の受光面４ａに当たらずに、かつ、フロント側Ｆに出力されるＬＥＤ光が受光面４ａに当たる位置に、受光面４ａが向くように設置してもよい。このような配置としては、ＰＤ４の実装面を図示しないキャップの透明でない部分（側面の上部等）に固定するものが挙げられる。さらに、例えば、ＬＤ３のリア側にミラー等の反射面を形成し、リア側Ｒに出力されるＬＥＤ光が反射面で反射した反射光が受光面４ａに当たる位置にＰＤ４を設置するようにしてもよい。なお、図面に示した構成要素等の厚みや長さは、配置を明確に説明するために誇張して示してあるので、これに限定されるものではない。
【実施例】
【００３８】
本発明の効果を確認するために本実施形態に係る半導体レーザ装置について実験を行った。具体的には、ＬＤ３とＰＤ４とを図８に示すように配置した半導体レーザ装置１（実施例）と、これと比較するために、ＬＤ３とＰＤ４とを図９に示すように配置した半導体レーザ装置１００（比較例）とについて実験を行った。
【００３９】
図８は実施例の半導体レーザ装置をＸ軸方向から視た側面図であり、図９は比較例の半導体レーザ装置をＸ軸方向から視た側面図である。
ＬＤ３のサイズは、幅（Ｘ方向）２００μｍ×長さ（Ｚ方向）８００μｍ×厚さ（Ｙ方向）８５μｍであるものとした。なお、サブマウントの厚さ（Ｙ方向）は２００μｍであるものとした。
ＰＤ４のサイズは、本体が横（Ｘ方向）６８０μｍ×縦（Ｙ方向）６８０μｍ×厚さ（Ｚ方向）２７０μｍ、受光面４ａが（Ｘ方向）５００μｍ×縦（Ｙ方向）５００μｍであるものとした。
ヒートシンク２のＬＤマウント面２ａと傾斜面２ｂとの交線を示す交点５０１と、サブマウント７の端点５０３との距離（Ｈ）は、Ｈ＝４１６μｍとした。
ＰＤ４が配設されるステム２の傾斜角は、γ＝９°とした。
【００４０】
実施例と比較例とにおける条件の相違点は、以下の通りである。
実施例では、ＬＤ光の広がり角αで定められる照射領域の外側に位置するように、ＰＤ４は設置されており、交点５０１から、ＰＤ４の上端点２０２の直下を示す下端点５０２までの斜辺に沿った長さ（Ｄ）は、Ｄ＝３７２μｍ（Ｙ軸方向の距離は約３７０μｍ）とした。
一方、比較例では、ＬＤ光の広がり角αで定められる照射領域の内側に位置するように、ＰＤ４は設置されており、Ｄ＝０μｍとした。つまり、比較例では、ＰＤ４の下端点５０２と、サブマウント７の端点５０３とのＺ軸方向の距離（Ｌ）を、距離Ｈと等しくした。
尚、ＬＤ３にはＧａＮ系ＬＤを使用している。
【００４１】
＜ＬＤ光の当たる割合＞
前記した「実質的に当たらない」ことの第２の観点として、ＬＤ光の当たる割合をシミュレーションにより求めた。シミュレーションの結果、ＬＤ３のリア共振面から出射されるＬＤ光を１００％としたときに、ＰＤ４に入るＬＤ光の割合は、比較例が９１．５％であり、実施例は僅かに０．６％であった。
【００４２】
＜モニタ出力とフロントレーザ出力との関係＞
ＬＤ３の駆動電流（投入電流）Ｉｆを所定範囲で変化させたときに、ＰＤ４で検出されるモニタ出力（Ｉｍ値）と、ＬＤ３からフロント側Ｆに出力されるＬＤ光の出力（フロントＰｏ）との関係をシミュレーションにより求めた。実施例および比較例のシミュレーションの結果を図１０および図１１にそれぞれ示す。図１０および図１１にそれぞれ示すように、実施例も比較例も両方とも、Ｉｍ値によって、フロントＰｏを調整することができることがわかる。
【００４３】
比較例の場合には、図１１に示すように、フロントＰｏが１００[ｍＷ]のとき、Ｉｍ値が約０．４１[μＡ]である。また、フロントＰｏが約１５０[ｍＷ]のとき、Ｉｍ値が約０．５７[μＡ]である。したがって、Ｉｍ値が約０．１６[μＡ]だけ変動したときに、フロントＰｏが約５０[ｍＷ]だけ変動したことが分かる。
【００４４】
一方、実施例の場合には、図１０に示すように、フロントＰｏが約１００[ｍＷ]のとき、Ｉｍ値が約０．０８５[μＡ]である。また、フロントＰｏが約１５０[ｍＷ]のとき、Ｉｍ値が約０．１０２[μＡ]である。したがって、フロントＰｏが約５０[ｍＷ]だけ変動したことを、Ｉｍ値が約０．０１７[μＡ]だけ変動したときに検知できることが分かる。
【００４５】
さらに詳細に図１０および図１１のグラフを分析すると、比較例は、ＰＤ４がリア側のＬＤ光を積極的に受けているので、図１１に示すＩｍ値のグラフから、発振していることが分かる。すなわち、比較例では、Ｉｍ値は、駆動電流Ｉｆの電流値が約４０[ｍＡ]よりも増加すると、ＬＥＤ光に加えてＬＤ光の影響が加わり、フロントＰｏとほぼ同様な傾きで上昇する（なお、グラフの左右軸の数値は異なる）。
【００４６】
一方、実施例は、図１０に示すＩｍ値のグラフから、ＬＤ発振していないので、ＰＤ４がリア側のＬＤ光を実質的に受けないことがわかる。実施例では、Ｉｍ値は、駆動電流Ｉｆの電流値が約４０[ｍＡ]より増加しても、ＬＤ光の影響は加わらず、ＬＥＤ光のみによって上昇する。ここで、実施例のＩｍ値上昇の割合は、緩やかになる。このような現象が生じる理由は、以下のように考えられる。すなわち、ＬＤ３のチップ全体からＬＥＤ光は出ているので、駆動電流Ｉｆの増加に伴ってチップ全体から出るＬＥＤ光の総量も増加する。このチップ全体から出ているＬＥＤ光は、均一に出ているわけではなく、最も強いＬＥＤ光は、ＰＤ４に最も近い端面リッジ付近（例えば、ＬＤ下端点２０３、図８参照）から出ていると考えられる。そして、駆動電流Ｉｆの増加に伴って、端面リッジ付近から出るＬＥＤ光は、ＬＤ光に変化し、ＰＤ４の受光できない方向に照射される。これによって、チップ全体から出ているＬＥＤ光のうち、端面リッジ付近から出るＬＥＤ光の分だけ、ＰＤ４の受光面４ａに入るＬＥＤ光の量が減少することになる。その結果、図１０に示すようなＩｍ値の変化が生じると考えられる。なお、このような変化があったとしても、実施例によれば、Ｉｍ値によって、フロントＰｏを調整できることに変わりはない。
【００４７】
＜ＰＤが検出する光に占めるＬＤ光の割合＞
前記した「実質的に当たらない」ことの第３の観点として、ＰＤ４で検出する光に占めるＬＤ光の当たる割合をシミュレーションにより求めた。ＰＤ４で検出する光を、ＰＤ４が検出する電流Ｉｍ［μＡ］で評価する。ここでは、フロントＰｏを６０［ｍＷ］（第１レーザ出力値）とした時（条件１）と、フロントＰｏを１００［ｍＷ］（第２レーザ出力値）とした時（条件２）とについて、電流Ｉｍ［μＡ］に影響するリア側のＬＤ光、リア側のＬＥＤ光、その他の光の割合をそれぞれ求めた。シミュレーションの結果を表１に示す。なお、その他の光とは、ＰＤ４で検出するすべての光から、リア側のＬＤ光およびリア側のＬＥＤ光を差し引いた残余の光のことであり、例えば、図示しないキャップ等によって反射する光等が含まれる。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１に示すように、条件１（フロントＰｏ６０ｍＷ時）の場合には、比較例は、ＰＤ４の検出する光のうちＩｍ値に影響する「リア側のＬＤ光」の割合は、「７０．６％」であり、「リア側のＬＥＤ光」の割合は、「１７．６％」であった。一方、実施例は、ＰＤ４の検出する光のうちＩｍ値に影響する「リア側のＬＤ光」の割合は、「１．８％」であり、「リア側のＬＥＤ光」の割合は、「７０．０％」であった。したがって、実施例は、ＰＤ４に対してＬＤ光が実質的に当たっていない。なお、実施例はその他の光の影響が比較例に比べて高くなる。その他の光とは、フロント側のＬＤ光やリア側から放出されるＬＥＤ光以外のＬＥＤ光等の反射光である。
【００５０】
また、表１に示すように、条件２（フロントＰｏ１００ｍＷ時）の場合には、比較例は、ＰＤ４の検出する光のうちＩｍ値に影響する「リア側のＬＤ光」の割合は、「７４．７％」であり、「リア側のＬＥＤ光」の割合は、「１３．３％」であった。一方、実施例は、ＰＤ４の検出する光のうちＩｍ値に影響する「リア側のＬＤ光」の割合は、「２．２％」であり、「リア側のＬＥＤ光」の割合は、「６２．４％」であった。したがって、実施例は、ＰＤ４に対してＬＤ光が実質的に当たっていない。
【００５１】
また、条件１と条件２とを比較すると、比較例も実施例も、フロントＰｏを増加させたときに、ＰＤ４の検出する光のうちＩｍ値に影響する「リア側のＬＤ光」の割合は増加し、「リア側のＬＥＤ光」の割合は減少する。
表１に示すように、条件１から条件２へとフロントＰｏは１．６７倍に増加している。これに対して、比較例では、ＰＤ４の検出する光のうちＩｍ値に影響する「リア側のＬＤ光」の割合は、条件１のとき「７０．６％」であり、条件２のときに「７４．７％」であるので「４．１％」増加している。一方、実施例では、ＰＤ４の検出する光のうちＩｍ値に影響する「リア側のＬＤ光」の割合は、条件１のとき「１．８％」であり、条件２のときに「２．２％」であるので「０．４％」だけ増加している。つまり、比較例と比べると、「リア側のＬＤ光」の割合の変動は、１／１０以下である。したがって、実施例は、フロントＰｏが増加したときに、ＬＤ光の出力変動に対してＩｍ値の変動を低減することができるという効果を奏する。その結果、フロントＰｏが増加したときに、Ｉｍ値の変動が安定であり、高出力時においても、Ｉｍ値を検出しながら、ＬＤ光が安定して出力されるように精度よく調整できる。なお、条件２は条件１と比べて「リア側のＬＥＤ光」の割合は減少するが、ＰＤ４の検出する光の量自体は、条件１の場合よりも条件２の場合の方が多いので、ＰＤ４の検出するリア側のＬＥＤ光の絶対値は、条件１の場合よりも条件２の場合の方が多くなる。
【００５２】
＜経時変化によるＩｍ値の変動＞
実施例と比較例について、経時変化によるＩｍ値の変動を確認した。結果を図１２に示す。図１２はＰｏ出力を連続発振（ＣＷ）で２０ｍＷとする半導体レーザ装置の経過時間によるモニタ特性を示すグラフである。図１２のＩｍ値は、ＰＤ４が検出するＩｍ値である。この実験では、３００時間連続稼動した場合、実験前のＩｍ値を基準（１００％）として、５０時間ごとに、Ｉｍ値の変動を求めた。
【００５３】
比較例では、Ｉｍ値は、最初の５０時間で大幅に低下し、そのまま下がり続けて３００時間経過後には、「９４．４６％」となった。つまり、変動幅は「５．３４％」であった。一方、実施例において、Ｉｍ値は、低下することなく、最も変動したときで「０．７２％」上昇し、３００時間経過後には、使用前と同じ「１００％」となった。つまり、変動幅は「０．７２％」であった。したがって、実施例は、比較例と比べて、経時変化によるＩｍ値の変動が小さく、長時間使用したとしても、ＬＥＤ光のモニタによってフロント側のレーザ出力を精度よく調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る半導体レーザ装置は、ＬＤ光を光源として応用することができるすべての用途、例えば、照明、露光、ディスプレイ、各種分析、ＣＤ・ＭＤ・ＤＶＤ等の情報記録・再生録画が可能な光ディスクシステム、医療用光源、レーザプリンタ、光ネットワーク等の種々の分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の半導体レーザ装置の平面図である。
【図３】図１の半導体レーザ装置をＸ軸方向から視た側面図である。
【図４】図１の半導体レーザ装置をＹ軸方向から視た側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体レーザ装置を模式的に示す斜視図である。
【図６】図５の半導体レーザ装置の平面図である。
【図７】図５の半導体レーザ装置をＹ軸方向から視た側面図である。
【図８】実施例の半導体レーザ装置をＸ軸方向から視た側面図である。
【図９】比較例の半導体レーザ装置をＸ軸方向から視た側面図である。
【図１０】実施例の半導体レーザ装置の電流−出力特性を示すグラフである。
【図１１】比較例の半導体レーザ装置の電流−出力特性を示すグラフである。
【図１２】半導体レーザ装置の経過時間によるモニタ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ａ  半導体レーザ装置
２      ヒートシンク
２ａ    ＬＤマウント面
２ｂ    傾斜面
３      ＬＤ（レーザダイオード）
４      ＰＤ（フォトダイオード；受光素子）
４ａ    受光面
５      アイレット
６      アウターリード
７      サブマウント
【図１】
0005076694.tif 000003
【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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