JPH04154182A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ディスクの高速化に有用な光源である半導体
レーザ装置に関する。

〔従来の技術〕

１００μｍ程度の間隔で独立に駆動できる半導体レーザ
素子を集積した半導体レーザ装置は光ディスクのデータ
の並列処理を可能にする光源として期待されている。半
導体レーザ素子と、光出力をモニターする検出器を備え
た半導体レーザ装置は、第５図に示すように半導体レー
ザ素子２０１．２０２の後方出射端面側に１個のフォト
ダイオード２０３を設け、時間分解で光出力を検出する
構成が一般に知られている。

また各素子の光出力を常に独立に検出する構造の半導体
レーザ装置として、第６図に示すような構造が（サンヨ
ーテクニカルレヒュ（ＳＡＮＹＯＴＥＣＩ−１ｓＩＣＡ
Ｌ　ＲＥＶＩＥＷ　Ｖｏｌ、２０　Ｎｏ、１　ｐｐ、７
１９８８））知られている。この図では３個の半導体レ
ーザ素子２１１．２１２．２１：３の後方出射端面に半
導体レーザ素子と同じ間隔て３つの講２１５．２１６．
２１７を有する光ガイド２２０を近接して配置し、さら
に光ガイドの各溝の後方に独立な光検出器２２１．２２
２．２２３を配置している。各半導体レーザ素子の光は
光ガイド２２０に設けた１２１５　２１６．２１７に依
ってそれぞれ別の光検出器に導かれるため、素子ごとに
独立に光出力をすることができる。

さらに従来第７図に示すような半導体レーザ装置が第３
５回応用物理学関係連合講演会講演予稿集（３０ｐ−Ｚ
Ｑ−３ｐ８９８１９８８）に記載されている。これは発
振波長７８０ｎｍと８３０ｎｍの個別の二つの半導体レ
ーザ素子３０１，３０２をステム３１０．３１１の相対
した面上にマウントしたちので、二つのビームの波長が
異なるためフィルターを用いればビームの分離が可能で
ある。しかし光検出器は備えていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来の技術では時間分解てしか各半導体レ
ーザ素子の出力を独立に検出することができないため、
時間分解できないような使用方法例えば複数の半導体レ
ーザ素子を同時に連続発振させる場合には各半導体レー
ザ素子の光出力を独立に検出、制御することはできなか
った。また第６図に示す従来例では、半導体レーザ素子
と光ガイド、また光ガイドと光検出器との位置合わせか
難しく、位置ずれによるクロストークの増大を招く心配
があった。また半導体レーザ装置そのものが大型化する
ことを避けることができなかった。

また第７図の従来例においては２つのビームの波長が異
なるためフィルター等を用いることにより各レーザビー
ムを分離することができるが、各半導体レーザ素子の間
隔や光の出射位置が同じ半導体基板上に形成し独立駆動
できるように電気的に分離された構造に比べ、精度良く
決めることが難しいため、実用上使い難い。

本発明の目的は各レーザ素子の光出力を容易に分離して
検出が可能な半導体レーザ装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による半導体レーザ装置は３つあり、その１つは
、活性層がバンドギャップの寮なる２つの量子井戸から
なる半導体レーザ素子を複数個同一半導体基板上に形成
し、且つそれらが電気的に分離されていることを特徴と
している。

本発明による第２の半導体レーザ装置は、上記半導体レ
ーザ装置の後方、光出射方向に２つの独立な光検出器を
備え、少なくともいずれか一方の光検出器の受光面に、
半導体レーザ素子の活性層を形成するいずれか一方のバ
ンドギャップに相当する光の波長を減衰するフィルター
を設けたことを特徴としている。

また本発明による第３の半導体レーザ装置は、上記第２
の半導体レーザ装置において、フィルターを設けた光検
出器の受光面が、そのフィルターによって減衰されない
波長で動作しているレーザ素子の後方出射端面の発光点
より、減衰される波長で動作している半導体レーザ素子
の後方出射端面の発光点からの距離の短い領域に位置す
ることを特徴としている。

〔作用〕

活性層がバンドギャップの異なる２つ量子井戸からなる
半導体レーザ素子は光出力により発振波長が、その２つ
の量子井戸のエネルギーギャップに相当する波長の間で
スイッチングすることが第３７回応用物理学関係連合講
演会講演予稿集（２８ａＳａ−１３ｐ９８０１９９０）
に記載されテイル。すなわち電流を高水準に注入した高
出力動作時には、低出力動作時より５０ｎｍ近く短い波
長で発振する。

同一半導体基板上にこのレーザ構造を集積し、独立に駆
動できるように電気的に分離しアレイレーザ素子を形成
して半導体レーザ装置とする。一方の半導体レーザ素子
を光ディスクの記録のために高出力で、もう一方の半導
体レーザ素子を記録直後の再生のために低出力で駆動す
る場合、同じレーザ構造でありながら隣合う２つの半導
体レーザ素子は異なる発振波長で動作する。しかも同一
基板上に形成するので半導体レーザ素子の間隔や発光点
位置は厳密に決めることができる。

そこで２つの光検出器を用い、一方の受光部にこの２つ
の波長を分離てきるようなフィルターを備えれば、フィ
ルターを備えた検出器の出力よりフィルターに減衰され
ない波長で動作している半導体レーザ素子の光出力を検
出することができる。もう一方の光検出器には両方の素
子の光出力の和が検出されるため、これより先に述べた
光出力を差し引くことにより、フィルターで減衰される
波長で動作している半導体レーザ素子の光出力を検出す
ることができる。

さらに２素子の半導体レーザ装置において、常に決まっ
た一方の半導体レーザ素子が低出力、もう一方が高出力
で動作させる場合、フィルターを備えた検出器の受光面
が、そのフィルターでより減衰の少ない方の波長で動作
している半導体レーザ素子の後方出射端面で、且つ、も
う一方のフィルターで減衰される波長で動作している半
導体レーザ素子の後方出射端面の発光点より距離の短い
領域に位置することにより、フィルターを有する検出器
に入射するフィルターで減衰されない光の量に対するフ
ィルターで減衰される波長の光の量を減少させ、２つの
光出力の分離をより容易にする。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例として第１図に半導体レーザ素子
を２つ並べてレーザアレイを構成した半導体レーザ装置
を示す。ここで用いた半導体レーザ素子は、第２図に示
すように、活性層１が近接したＧａＡｓ井戸１０とＡｌ
ＧａＡｓ井戸１１の２層の量子井戸からなっている。Ｇ
ａＡｓ量子井戸１０のエネルギーギャップに相当する光
の波長が０．８３μｍで、ＡｌＧａＡｓ量子井戸１１の
エネルギーギャップに相当する光の波長が０．７８μｍ
になっている。ＧａＡｓ基板５上に２個の半導体レーザ
素子２．３が発光位置の間隔は１００μｍで形成されて
いる。２個の半導体レーザ素子の間にはそれぞれの半導
体レーザ素子を電気的に独立に駆動するために活性層を
含む半導体層を完全に分離する７１１６が設けられてい
る。半導体レーザ装置はＧａＡｓ基板５側がＣｕ８のス
テムにＩｎ７でマウントされている。この半導体レーザ
装置は出力１０ｍＷを境に発振波長が８３０ｎｍと７８
０ｎｍの間でスイッチングする。一方を書き込みの３０
ｍＷ、もう一方を読み出しの３ｍＷで動作させれば、書
き込み側のレーザ発振波長は８３０ｎｍ、読みだし側の
レーザ発振波長は７８０ｎｍと、同じ半導体基板上に形
成した同じレーザ構造であるにも関わらず、それぞれの
発振波長は５０ｎｍも異なる。そこで両者の波長をフィ
ルターで分離してやれば独立に光出力を検出することが
できる。

本発明の第２の実施例を第３図に示す。２個の半導体レ
ーザ素子１０１．１０２のうち一方の半導体レーザ素子
は３ｍＷの低出力、もう一方の半導体レーザ素子は３０
ｍＷの高出力で駆動している。レーザアレイの後方光出
射端面後方の出射光に対し垂直な面に２個のＳｉフォト
ダイオード１０５．１０６をその受光面がいずれもレー
ザの後方出射点から等位置になるように配置している。

そしてその内の１個、図では上方のフォトダイオード１
０５の受光面に８００ｎｍ以下の波長の光を減衰するフ
ィルターを備え、下方のフォトダイオード１０６の受光
面には８００ｎｍ以上の波長の光を減衰するフィルター
を備えている。これにより３ｍＷの低出力で動作してい
る半導体レーザ素子の出力は発振波長が８３０ｎｍであ
るため、上方のフォトダイオード１０５では検出される
が、下方のフォトダイオード１０６では光がフィルター
で減衰されて検出されない、またもう一方の３０ｎＷの
高出力で動作している半導体レーザ素子の発振波長は７
８０ｎｍであるため、先はどとは逆に上方のフォトダイ
オード１０５では検出されず、下方のフォトダイオード
１０６で検出される。すなわち各半導体レーザ素子の光
出力を個別に検出することができる。また２つの半導体
し−ザ素子１０１．１０２のいずれが低出力でいずれが
高出力であっても別々に検出できる。

第４図に本発明の第３の実施例を示す。２つの半導体レ
ーザ素子１１１，１１２のうち、半導体レーザ素子１１
１は常に３ｍＷの低出力で、また半導体レーザ素子１１
２は常に３０ｍＷの高出力で駆動させる。半導体レーザ
素子１１１の後方出射端面方向の出射光に対して垂直な
面１００上の、半導体レーザ素子１１１の導波路を後方
出射方向に延長した交点に、８００ｎｍ以下の波長を減
衰させるフィルターを備えたＳｉフォトダイオード１０
５の受光面がくるように配置し、もう−方の半導体レー
ザ素子１１２の導波路を後方出射方向に延長した交点に
、８００ｎｍ以上の波長を減衰させるフィルターを備え
たＳｉフォトダイオード１０６の受光面がくるように配
置しな。３ｍＷで動作する半導体レーザ素子１１１の発
振波長は８３０ｎｍであるのでその後方のフォトダイオ
ード１０５では検出されるが、半導体レーザ素子の後方
のフォトダイオード１０６ではフィルターに減衰されて
検出されない。さらにその際、もともとフォトタイオー
ド１０６に入射する半導体レーザ素子１１１の光量も、
半導体レーザ素子の光出射方向（導波路の延長方向）に
対し角度１０７を有するため、後方のフォトダイオード
に入射する光量に対して１０分の１から１００分の１程
度となる。３０ｍＷで動作する半導体レーザ素子１１２
に対してはまったく逆の構成か成り立つ。このようにフ
ィルターによる減衰だけではなく、フォトダイオードへ
の入射光量にも差を設けるような位置構成にすることに
より２つの半導体レーザ素子の光検出をより低いタロス
トークで行え、検出精度を高めることができた。

〔発明の効果〕

本発明により各レーザ出力を容易に分離、独立に検出で
きる発振波長の異なるレーザアレイ素子が同一基板上に
精度よく作製でき、光ディスクの高速化に有効な光源で
ある半導体レーザ装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例を示す図、第２図は
第１図の半導体レーザ装置の活性層の構造を示した図で
ある。第３図および第４図は本発明による第２及び第３
の実施例を示した図、第５図、第６図、第７図は従来例
を示した図である。 １・・・活性層、２．３，１０１．１０２・・・半導体
レーザ素子、５・・・ＧａＡｓ基板、７・・・Ｉｎ、８
・・・Ｃｕステム、１０・・・ＧａＡｓ量子井戸、１１
・・・Ａ　Ｉ　ＧａＡｓ量子井戸、１０５−８００　ｎ
　ｍ以下減衰のフィルターを備えたＳｉフォトダイオー
ド、１０６・・・８００ｎｍ以上減衰のフィルターを備
えたＳｉフォトダイオード、１０７・・・角度、１１１
・・・３ｍＷで駆動している半導体レーザ素子、１１２
・・・３０ｍＷで駆動している半導体レーザ素子、２０
１，２０２，２１１，２１２，２１３・・・従来例の半
導体レーザ素子、２０３，２１１，２２２．２２３・・
・Ｓｉフォトダイオード、２１５゜２１６．２１７・・
・渭（導波路）、２２０・・・光ガイド、３０１・・・
発振波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子、 ３０２・・・発振波長８３０ｎｍの半導体レーザ素子、 １０゜ １・・・Ｃｕステム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、活性層がバンドギャップの異なる２つの量子井戸か
   らなる半導体レーザ素子を同一半導体基板上に複数個配
   列・形成し、且つそれらが電気的に分離されていること
   を特徴とする半導体レーザ装置。 ２、請求項１記載の半導体レーザ装置の後方、光出射方
   向に２つの独立な光検出器を備え、少なくともいずれか
   一方の光検出器の受光面に、半導体レーザ装置の活性層
   を形成するいずれか一方のバンドギャップに相当する光
   の波長を減衰するフィルターを設けたことを特徴とする
   半導体レーザ装置。 ３、請求項２記載の半導体レーザ装置において、フィル
   ターを設けた光検出器の受光面が、そのフィルターによ
   って減衰されない波長で動作しているレーザ素子の後方
   出射端面の発光点より、減衰される波長で動作している
   レーザ素子の後方出射端面の発光点からの距離の短い領
   域に位置することを特徴とする半導体レーザ装置。