JPH07326810A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度なモニタ動作を行うことができる半導
体レーザ装置を提供することを目的とする。 【構成】 マルチビーム半導体レーザチップ１３の各々
の出射光を、集光手段１２によって各々集光し、モニタ
用受光素子１４に４つ形成された独立受光部１４ａ…の
各々に導くように構成してある。上記の集光手段１２
は、一つの直方体形状の透明ブロック１２ａの一平面
に、集光作用を有するホログラム面１２ｂ…が横一列に
形成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体レーザ装置では、半導
体レーザチップから出射されるレーザビームをＡＰＣ
（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）
駆動するために、半導体レーザの後方に出射される後方
出射光又は前方に出射されるレーザビームの一部をフォ
トダイオードで受光しモニタするようにしている。

【０００３】また、図１１に示すように、マルチビーム
半導体レーザチップ５１を備える半導体レーザ装置で
は、光ガイド５２によって各々の出射光を複数設けられ
たフォトダイオード５３…の各々に導いてモニタするよ
うにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体レーザ装置では、半導体レーザチップの個々
に発散光の垂直θと水平θにばらつきがあるため、フォ
トダイオードの受光面からはみ出る光量にもばらつきが
生じる。従って、光強度が同じであっても上記のはみ出
し光量分によってモニタ受光量に差が生じたり、また、
マルチビーム半導体レーザでは、モニタ用光ガイドを備
えてもクロストークが生じて高精度なモニタ動作を行う
ことが困難である。

【０００５】また、マルチビーム半導体レーザチップの
光量モニタ用に備えられる光ガイドは、図１１に示した
ように、Ｓｉ板に溝５２ａ…を形成し、これら溝５２ａ
…の内面を高反射率材料でコートしたものであるが、小
型化のために隣合う溝５２ａ，５２ａの間隔をあまりに
狭くすると、十分な強度が得られない。十分な強度を得
るためには、溝を平行に形成する場合であれば溝間の壁
の厚みとしては数十μｍ以上が必要になる。更に、かか
る強度保持のため、図のごとく溝５２ａ…の形成方向を
放射状（非平行）にして溝間の厚みを確保すると、溝の
長さに相違が生じ、これが光路長の違いとなるため、光
量のロス量に差が生じる。従って、各レーザチップの光
強度が同じであっても上記ロス量の差異によってモニタ
受光量に差が生じ、高精度なモニタ動作を行うことがで
きないか、或いは精度を得るための調整に多くの時間が
必要になりコスト高を招くことになる。マルチビーム半
導体レーザでは、ビーム数が多くなる程、個々のビーム
を独立してモニタすることが困難になり、上述した問題
は重大となる。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑み、単ビーム方
式およびマルチビーム方式の双方において高精度なモニ
タ動作を可能とする半導体レーザ装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
上記の課題を解決するために、半導体レーザチップの出
射光を集光してモニタ用受光素子に導く集光手段が設け
られていることを特徴とする。

【０００８】第２の構成は、マルチビーム半導体レーザ
チップの各々の出射光を集光して複数設けられたモニタ
用受光素子の各々に導く集光手段が設けられていること
を特徴とする。

【０００９】第３の構成は、上記第１又は第２の構成に
おいて、集光手段がホログラム素子から成るものでもよ
い。

【００１０】第４の構成は、上記第２の構成において、
集光手段が一つのブロックの面に複数のホログラム面を
形成した部材から成るものでもよい。

【００１１】第５の構成は、上記第２の構成において、
モニタ用受光素子の複数の受光面が２列以上に配置形成
されていてもよい。

【００１２】第６の構成は、上記第１乃至第５のいずれ
かの構成において、集光手段が半導体レーザチップの前
方出射光をモニタ用受光素子に導くように配置されてい
てもよい。

【００１３】第７の構成は、上記第１乃至第６のいずれ
かの構成において、モニタ受光素子がサブマウント上に
形成されていてもよい。

【００１４】

【作用】上記第１の構成によれば、半導体レーザチップ
の出射光が集光されてモニタ用受光素子に導かれるの
で、出射光がモニタ用受光素子からはみ出るのが防止さ
れ、高精度なモニタ動作を行うことができる。また、半
導体レーザチップの照射光は集光されてモニタ用受光素
子に導かれるので、半導体レーザチップとモニタ用受光
素子との配置間隔を広げることも可能であり、半導体レ
ーザ装置の設計自由度を高めることもできる。

【００１５】第２の構成によれば、マルチビーム方式に
おいて、上記と同様の作用を得ることができる。

【００１６】第３の構成によれば、集光手段がホログラ
ムから成るので、小型化のためにビーム間隔を狭めたと
しても、従来の溝から成る光ガイドを用いる場合のよう
な強度低下や光路長の相違によるモニタ精度の低下とい
った問題は生じない。また、斯る構成では、回折・集光
できるので、モニタ用受光素子の位置を適宜設定するこ
とが可能であり、半導体レーザ装置の設計自由度が増
す。

【００１７】第４の構成によれば、集光手段が一つのブ
ロックの面に複数のホログラム面を形成した部材から成
るので、マルチビームの各々について個別にホログラム
素子を設ける構成に比べ、部品点数の削減を図ることが
できる。

【００１８】第５の構成によれば、モニタ用受光素子の
複数の受光面が２列以上に配置形成されているので、多
くの受光面を横一列に配置形成するために受光面積が小
さくなることによるビームスポットのずれ等は起こり難
く、部品配置精度の緩和による組み立ての容易化等が図
れる。

【００１９】第６の構成によれば、前方出射光を受光し
てモニタするので、後方出射光をモニタする場合に比べ
て各ビームの強度検出の精度向上が図れる。

【００２０】第７の構成によれば、モニタ用受光素子が
サブマウント上に形成されているので、半導体レーザチ
ップやモニタ用受光素子をほぼ同一面上に配置すること
ができ、ワイヤボンディングの引き出し等の作製が容易
になり低コスト化が図れる。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明をその実施例を示す図に基づ
いて説明する。

【００２２】図１は、キャップを取り外した状態の半導
体レーザ装置を示す斜視図である。第１のステム１(チ
ップ等取り付け用ブロック)上には、サブマウント２が
配置される。このサブマウント２上には、半導体レーザ
チップ３および集光手段４が載置固定されている。半導
体レーザチップ３は、その後方光出射面側を集光手段４
に向けて配置される。

【００２３】集光手段４は、直方体形状の透明ブロック
４ａの一平面にホログラム面４ｂが形成されたものであ
り、このホログラム面４ｂを上記の後方光出射面に向け
て配置されている。上記のホログラム面４ｂは、入射し
た光を集光させるようなホログラムパターンを有する。

【００２４】モニタ用受光素子５は、上記集光手段４の
ホログラム面４ｂの作用により集光されたビームを受け
る位置にその受光面５ａが向くように前記第１のステム
１上に配置固定されている。

【００２５】また、上記第１のステム１は、第２のステ
ム６(支持台)に配置固定されている。第２のステム６に
は、外部との電気的接続を行うためのリード部材７…が
差し込み固着されており、その突出する先端部が前記モ
ニタ用受光素子５や半導体レーザチップ３に図示しない
ワイヤボンディングによって接続される。

【００２６】図２の（ａ）は、上記構成の半導体レーザ
装置において、半導体レーザ５の後方出射光が集光手段
４のホログラム面４ｂにより集光されてモニタ用受光素
子５の受光面５ａに入光する様子を示した平面図であ
り、同図（ｂ）は同様の様子を示した側面図である。

【００２７】上記の構成によれば、半導体レーザチップ
３の出射光が集光されてモニタ用受光素子５に導かれる
ので、出射光がモニタ用受光素子５からはみ出るのが防
止され、高精度なモニタ動作を行うことができる。ま
た、半導体レーザチップの照射光は集光されてモニタ用
受光素子５に導かれるので、半導体レーザチップ３とモ
ニタ用受光素子５との配置間隔を広げることも可能とな
り、半導体レーザ装置の設計自由度を高めることもでき
る。

【００２８】（実施例２）以下、本発明の他の実施例を
図３に基づいて説明する。

【００２９】本実施例の半導体レーザ装置は、図３
（ａ）（ｂ）に示すように、透明ブロック１１ａの一平
面にホログラム面１１ｂが形成された集光手段１１が、
半導体レーザチップ３の後方出射光を、サブマウント２
上に形成したモニタ用受光素子５に、回折集光して導く
ように構成されている。

【００３０】かかる構成によれば、モニタ用受光素子５
がサブマウント２上に形成されるので、半導体レーザチ
ップ３やモニタ用受光素子５をほぼ同一面上に配置する
ことができ、半導体レーザチップ３やモニタ用受光素子
５のワイヤボンディングの引き出し等の作製が容易にな
り低コスト化が図れる。

【００３１】なお、集光手段１１として透過型のホログ
ラムを用いたが、反射型ホログラムを用いることもでき
る。例えば、反射型ホログラム面が、サブマウント２上
に形成したモニタ用受光素子５の受光面５ａおよび半導
体レーザチップ３の後方光出射面に対して傾斜して向く
ように配置することにより、半導体レーザチップ３の後
方出射光を、サブマウント２上に形成したモニタ用受光
素子５に、反射回折集光して導くことができる。

【００３２】（実施例３）以下、本発明の他の実施例を
図４及び図５に基づいて説明する。

【００３３】本実施例のビーム数が４本でそれぞれ独立
駆動可能なマルチビーム半導体レーザ装置は、図４に示
すように、マルチビーム半導体レーザチップ１３の各々
の出射光を、集光手段１２によって各々集光し、モニタ
用受光素子１４の４つ形成された独立受光部１４ａ…の
各々に導くように構成してある。上記の集光手段１２
は、一つの直方体形状の透明ブロック１２ａの一平面に
集光作用を有するホログラム面１２ｂ…が横一列に形成
されたものである。

【００３４】上記の構成により、図５（ａ）（ｂ）に示
すように、マルチビーム半導体レーザチップ１３の出射
光が集光されてモニタ用受光素子１４の独立受光部１４
ａ…の各々に導かれるので、出射光が上記独立受光部１
４ａ…からはみ出るのを防止して高精度なモニタ動作を
行うことができる。また、マルチビーム半導体レーザチ
ップ１３とモニタ用受光素子１４との配置間隔を広げる
ことが可能となるので設計の自由度が高まる。

【００３５】更に、集光手段１２がホログラムから成る
ので、小型化のためにビーム間隔を狭めたとしても、従
来の溝から成る光ガイドを用いる場合のような強度低下
や光路長の相違によるモニタ精度の低下及びビーム間の
クロストークといった問題は生じない。更に、集光手段
１２は、一つのブロック１２ａの平面に複数のホログラ
ム面１２ｂ…を形成したものであるので、マルチビーム
の各々について個別にホログラム素子を設ける構成に比
べ、部品点数の削減を図ることができる。

【００３６】（実施例４）以下、本発明の他の実施例を
図６及び図７に基づいて説明する。

【００３７】本実施例の半導体レーザ装置は、上記実施
例３と同様、マルチビーム半導体レーザチップの各々の
出射光を、集光手段によって各々集光し、モニタ用受光
素子の複数の独立受光部の各々に導くように構成してあ
る点で共通するものであるが、図６に示すように、集光
手段１５は、直方体形状の透明ブロック１５ａの一平面
に回折（１次回折）集光作用を有する複数のホログラム
面１５ａを有して構成される。また、上記の透明ブロッ
ク１５ａの背面側には、ホログラム面１５ａからの透過
光を遮蔽するための黒塗りの遮光部１５ｃが形成されて
いる。

【００３８】上記の構成によれば、図７に示すように、
マルチビーム半導体レーザチップ１３の各々の後方出射
光は、集光手段１５によって回折・集光され、モニタ用
受光素子１４の複数の独立受光部１４ａ…の各々に導か
れ、実施例３と同様の作用が得られることになる。

【００３９】（実施例５）以下、本発明の他の実施例を
図８に基づいて説明する。

【００４０】本実施例は、実施例３の構成をマルチビー
ム対応の構成としたものである。即ち、図８（ａ）
（ｂ）に示すように、サブマウント２上には４つの独立
受光部１４ａ…が形成されており、集光手段１６によっ
て各独立受光部１４ａ…にマルチビーム半導体レーザチ
ップ１３の後方出射光を各々を回折集光して導くように
なっている。

【００４１】（実施例６）以下、本発明の他の実施例を
図９に基づいて説明する。

【００４２】本実施例は、実施例３の構成において、ビ
ーム数が８本でそれぞれ独立駆動可能なマルチビーム半
導体レーザチップ２０を用いる構成としたものであり、
モニタ用受光素子２１には、８個の独立受光部２１ａ…
が横方向に４個ずつ２列に配置形成されている。また、
集光手段２２は、直方体形状の透明ブロック２２ａの一
平面に８個のホログラム面２２ｂ…を形成して成るもの
であり、各ホログラム面２２ｂ…によって上記の２列に
形成された８個の独立受光部２１ａの各々にマルチビー
ム半導体レーザチップ２０の８本のビームが回折集光さ
れて導かれる。

【００４３】このように、８個の独立受光部２１ａ…が
横方向に４個ずつ２列に配置形成されているので、各独
立受光部２１ａの横幅は、ビーム数が４本であるときの
横幅と同じ幅が維持され、独立受光部２１ａの受光面積
が小さくなることによるビームスポットのずれ等が起こ
りにくくなり、部品配置精度の緩和による組み立ての容
易化等が図れる。

【００４４】なお、サブマウント２上に８個の独立受光
部２１ａ…を横方向に４個ずつ２列に配置形成し、実施
例５の構成を用いて各独立受光部２１ａに後方出射光を
回折集光して導くようにしてもよいものである。８本を
越えるビーム数のマルチビーム半導体レーザ装置につい
ても、本実施例と同様に複数列の受光部と、各々ビーム
に対応したホログラム面を有するホログラム素子を用い
て、クロストーク等の問題なく、モニタ動作させること
ができる。

【００４５】（実施例７）以下、本発明の他の実施例を
図１０に基づいて説明する。

【００４６】本実施例の半導体レーザ装置では、直方体
形状の透明ブロック２６ａの一平面に複数のホログラム
面２６ｂ…が形成された集光手段２６、および複数の受
光面２７ａ…が形成されたモニタ用受光素子２７は、マ
ルチビーム半導体レーザチップ２５の前方側において、
第１のステム１上に配置される。上記の集光手段２６
は、そのホログラム面２６ｂ…が、マルチビーム半導体
レーザチップ２５の前方光出射面側に向くように配置さ
れており、前方出射光をそれぞれ回折集光して受光面２
７ａ…に導くようになっている。

【００４７】かかる構成によっても、実施例３と同様の
作用が得られる。更に、前方出射光を受光してモニタす
るので、後方出射光をモニタする場合に比べて各ビーム
の強度検出の精度向上が図れる。

【００４８】なお、以上の実施例において、サブマウン
ト２上にモニタ用受光素子を形成する構成以外の構成で
は、当該モニタ用受光素子を第１のステム２上に配置し
ているが、サブマウント２上に配置するようにしてもよ
く、また、第２のステム６等の他の場所に配置するよう
にしてもよい。この場合において、モニタ用受光素子が
半導体レーザチップから比較的離れた位置に配置された
としても、半導体レーザチップの照射光は集光されてモ
ニタ用受光素子に導かれるので、モニタ用受光素子の受
光面からはみ出ることはない。

【００４９】また、集光手段としてホログラム以外の光
学部材を用いることもできるが、ホログラムによればそ
のパターンの設定で比較的任意の方向に集光させること
が可能であり、前記の実施例６で示したモニタ用受光素
子２１の独立受光部２１ａ…を２列以上形成するような
場合にも容易に対応できる。また、ホログラムのパター
ンの設定で各モニタ光の強度を揃えたり、その逆に重み
を付けること等も可能である。更に、透明ブロックにホ
ログラム面を形成して成る集光部材は、例えばガラス基
板に多数のホログラム面を所定パターンに形成した後に
適宜切断することによって簡単に得られるので、安価に
作製することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、モニタ
の高精度化、設計の高自由度化、部品点数の削減、組み
立ての容易化、並びに低コスト化等が図れるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザ装置の斜視図である。

【図２】同図（ａ）は図１の半導体レーザ装置の主要部
の平面図であり、同図（ｂ）はその側面図である。

【図３】同図（ａ）は本発明の他の実施例における半導
体レーザ装置の主要部の側面図であり、同図（ｂ）はそ
の平面図である。

【図４】本発明の他の実施例の半導体レーザ装置の斜視
図である。

【図５】同図（ａ）は図４の半導体レーザ装置の主要部
の平面図であり、同図（ｂ）はその側面図である。

【図６】本発明の他の実施例の半導体レーザ装置に用い
る集光手段の斜視図である。

【図７】図６の集光手段を用いた半導体レーザ装置の主
要部の側面図である。

【図８】同図（ａ）は本発明の他の実施例における半導
体レーザ装置の主要部の側面図であり、同図（ｂ）はそ
の平面図である。

【図９】本発明の他の実施例の半導体レーザ装置の主要
部の斜視図である。

【図１０】同図（ａ）は本発明の他の実施例の半導体レ
ーザ装置に用いる集光手段の斜視図であり、同図（ｂ）
は上記集光手段を用いた半導体レーザ装置の主要部の側
面図である。

【図１１】従来の光ガイドを用いた半導体レーザ装置の
主要部の平面図である。

【符号の説明】

１ 第１のステム ２ サブマウント ３ 半導体レーザチップ ４ 集光手段 ４ｂ ホログラム面 ５ モニタ用受光素子 １１ 集光手段 １２ 集光手段 １３ マルチビーム半導体レーザチップ １４ モニタ用受光素子 １５ 集光手段 １６ 集光手段 ２０ マルチビーム半導体レーザチップ ２１ モニタ用受光素子 ２２ 集光手段

フロントページの続き (72)発明者 山口 隆夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザチップの出射光を集光して
   モニタ用受光素子に導く集光手段が設けられていること
   を特徴とする半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 マルチビーム半導体レーザチップの各々
   の出射光を集光して複数設けられたモニタ用受光素子の
   各々に導く集光手段が設けられていることを特徴とする
   半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 集光手段がホログラム素子から成ること
   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。
4. 【請求項４】 集光手段が一つのブロックの平面に複数
   のホログラム面を形成した部材から成ることを特徴とす
   る請求項２に記載の半導体レーザ装置。
5. 【請求項５】 モニタ用受光素子の複数の受光面が２列
   以上に配置形成されていていることを特徴とする請求項
   ２に記載の半導体レーザ装置。
6. 【請求項６】 集光手段が半導体レーザチップの前方出
   射光をモニタ受光素子に導くように配置されていること
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体
   レーザ装置。
7. 【請求項７】 モニタ用受光素子がサブマウント上に形
   成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
   かに記載の半導体レーザ装置。