JPS63308991A - 半導体レ−ザ用ヒ−トシンク - Google Patents
半導体レ−ザ用ヒ−トシンクInfo
- Publication number
- JPS63308991A JPS63308991A JP62145924A JP14592487A JPS63308991A JP S63308991 A JPS63308991 A JP S63308991A JP 62145924 A JP62145924 A JP 62145924A JP 14592487 A JP14592487 A JP 14592487A JP S63308991 A JPS63308991 A JP S63308991A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- semiconductor laser
- fusion
- fusion material
- dfbld
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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。
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〕
本発明は半導体レーザ用ヒートシンクに関する。
近年、光通信システムにおかて、長距離・大容量化の請
求が高まっている。半導体レーザの内部に回折格子を備
え付けた分布帰還型半導体レーザ(1)istribu
ted Feedback La5er Diode
;以下1)FB LDと称す)は、発振スペクトル
が単一で、光ファイバの分散の影響を受けにくいから、
光通信システムの長距離・大容量化が可能となり、各研
究機関等で盛んに研究開発され、実用化されている。
求が高まっている。半導体レーザの内部に回折格子を備
え付けた分布帰還型半導体レーザ(1)istribu
ted Feedback La5er Diode
;以下1)FB LDと称す)は、発振スペクトル
が単一で、光ファイバの分散の影響を受けにくいから、
光通信システムの長距離・大容量化が可能となり、各研
究機関等で盛んに研究開発され、実用化されている。
また、最近ではDF’B LDのより高い素子歩留まシ
を得るために、第4図に示すような位相シフト型DPB
LD が開発されている。位相シフト型1)FBL
Dは、半導体レーザ内部の回折格子の位相を中央部を境
に180°反転させ、レーザ端面に反射防止膜を施した
構造であり、均一な回折格子のDFBLD に比べ単
一軸モード素子歩留まりが増加することが確認されてい
る。
を得るために、第4図に示すような位相シフト型DPB
LD が開発されている。位相シフト型1)FBL
Dは、半導体レーザ内部の回折格子の位相を中央部を境
に180°反転させ、レーザ端面に反射防止膜を施した
構造であり、均一な回折格子のDFBLD に比べ単
一軸モード素子歩留まりが増加することが確認されてい
る。
DI”BLDを光通信システムに実装する場合、半導体
レーザはヒートシンクに融着して使われる。
レーザはヒートシンクに融着して使われる。
半導体レーザなヒートシンクに融着したときの模式図を
第2図に示す。n型基板を使った半導体レーザをヒート
シンクに融着する場合、n型基板側をヒートシンクに融
着し、結晶成長されたp形半導体層を上方にして組み立
てる場合(これをPすイドアップと称す)と、エピタキ
シャル成長面側をヒートシンクに融着する場合(これを
Pサイドダウンと称す)の2通りが考えられる。Pサイ
ドダウンでは、活性層で発熱した熱をヒートシンクへ逃
がしやすいから、高出力動作及び高温動作に優れるとい
う特徴をもつ。また、半導体レーザをパッケージに搭載
して光通信システムに使う場合、システムの都合上、パ
ッケージのグランド9111をプラスバイアスにするこ
とが多い。Pサイドアップで組み立てる場合は、第10
図に示すように、ヒートシンクの熱伝導体として高抵抗
シリコン102等を用い、半導体レーザ103を、ステ
ム101に対し電気的に浮かした状態にする。あらため
て、半導体レーザの表面(pサイド)と、ステム101
とをワイヤ104で結ぎ電気的に導電させる。この場合
高抵抗Siヒートシンク102の上下に、正と負の電位
が印加されるから、ヒートシンクのところに浮遊容量が
生じ、篩用波特性に不利になる欠点がある。
第2図に示す。n型基板を使った半導体レーザをヒート
シンクに融着する場合、n型基板側をヒートシンクに融
着し、結晶成長されたp形半導体層を上方にして組み立
てる場合(これをPすイドアップと称す)と、エピタキ
シャル成長面側をヒートシンクに融着する場合(これを
Pサイドダウンと称す)の2通りが考えられる。Pサイ
ドダウンでは、活性層で発熱した熱をヒートシンクへ逃
がしやすいから、高出力動作及び高温動作に優れるとい
う特徴をもつ。また、半導体レーザをパッケージに搭載
して光通信システムに使う場合、システムの都合上、パ
ッケージのグランド9111をプラスバイアスにするこ
とが多い。Pサイドアップで組み立てる場合は、第10
図に示すように、ヒートシンクの熱伝導体として高抵抗
シリコン102等を用い、半導体レーザ103を、ステ
ム101に対し電気的に浮かした状態にする。あらため
て、半導体レーザの表面(pサイド)と、ステム101
とをワイヤ104で結ぎ電気的に導電させる。この場合
高抵抗Siヒートシンク102の上下に、正と負の電位
が印加されるから、ヒートシンクのところに浮遊容量が
生じ、篩用波特性に不利になる欠点がある。
以上述べた観点から、半導体レーザのヒートシンクの融
着にはPサイドダウンがPサイドアップに優る。
着にはPサイドダウンがPサイドアップに優る。
ところで、第4図に示すDFBLDをヒートシンクにP
サイドダウンに融着すると、ヒートシンクの融着材と半
導体の熱膨張係数の違いから、融着剤の固着時に半導体
レーザ内部の回折格子43が歪み、DFBLDの発振軸
モード特性に悪影響を与えることが考えられる。実際、
ヒートシンク融着前に単一軸モード発振を示していた素
子をPサイドダウンに融着したところ、約50%の素子
が融着後マルチモード発振を示した。一方、Pサイドア
ップでヒートシンクに融着したDFBLDで、融着後マ
ルチモード化した素子はlO俤以下であった。このこと
から、DFBLDのヒートシンク融着はPサイドアップ
が素子の歩留まり上有利ということになる。しかし、P
サイドアップに融着した半導体レーザでは前述した熱放
散、高周波特性の問題が生じる。
サイドダウンに融着すると、ヒートシンクの融着材と半
導体の熱膨張係数の違いから、融着剤の固着時に半導体
レーザ内部の回折格子43が歪み、DFBLDの発振軸
モード特性に悪影響を与えることが考えられる。実際、
ヒートシンク融着前に単一軸モード発振を示していた素
子をPサイドダウンに融着したところ、約50%の素子
が融着後マルチモード発振を示した。一方、Pサイドア
ップでヒートシンクに融着したDFBLDで、融着後マ
ルチモード化した素子はlO俤以下であった。このこと
から、DFBLDのヒートシンク融着はPサイドアップ
が素子の歩留まり上有利ということになる。しかし、P
サイドアップに融着した半導体レーザでは前述した熱放
散、高周波特性の問題が生じる。
上述したように、従来の技術では、緒特性を損なわずに
、歩留まシ良<DFBLDをヒートシンクに融着するこ
とができなかった。
、歩留まシ良<DFBLDをヒートシンクに融着するこ
とができなかった。
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、熱伝導体からなる基台及びこの基台の表面に薄膜状に
形成された融着材から構成された半導体レーザ用ヒート
シンクであって、前記融着材に幅10μm以上の間隙部
分が形成してあることを特徴とする。
、熱伝導体からなる基台及びこの基台の表面に薄膜状に
形成された融着材から構成された半導体レーザ用ヒート
シンクであって、前記融着材に幅10μm以上の間隙部
分が形成してあることを特徴とする。
第3図に本発明のヒートシンク36にDPk3 LD3
1を融着した模式図を示す。DFB LD 31 の
回折格子を備え付けた活性層部33をヒートシンクの融
着材間隙部分34に合わせてから高温度にて融着材35
を溶かす。融着材固着時に活性層部330直下に融着材
35が存在しないから、融着材35と半導体との熱膨張
係数の差による応力歪みを受けずに1)FB LD 3
1がPサイドダウンにヒートシンク36に融着できる。
1を融着した模式図を示す。DFB LD 31 の
回折格子を備え付けた活性層部33をヒートシンクの融
着材間隙部分34に合わせてから高温度にて融着材35
を溶かす。融着材固着時に活性層部330直下に融着材
35が存在しないから、融着材35と半導体との熱膨張
係数の差による応力歪みを受けずに1)FB LD 3
1がPサイドダウンにヒートシンク36に融着できる。
第7図に第3図の位相シフト型DFBLD31の発振波
長と、発振しきい値利得との関係を示す。
長と、発振しきい値利得との関係を示す。
回折格子43に歪みがないときは、発振主モードは副モ
ードに対して、しきい値利得差ΔαthL>0.4と十
分な利得差を有するため、安定々単一軸モード動作が保
証される。次に、第6図に示すような回折格子43の一
部が歪み応力によって回折格子の周期が変化したときの
主モードと副モードの発振しきい値利得と発振波長との
関係を第8図に示す。回折格子の周期が2000オング
ストロームから1800オングストロームに1割短かく
なることにより、主モードと副モードの発揚しき一値利
得差ΔαL=0.1と大幅に低減する。これにより、発
振軸モード特性は、単一軸モード特性から、多軸モード
特性へ切り換わることが懸念される。実際には、回折格
子43の絶対的な長さが変化するのではなく、応力によ
る屈折率の変化により等軸的な回折格子43の周期が変
化することが考えられる。したがって、本発明で提案し
た回折格子を備えた活性層メサ部33直下に融着材の存
在しないヒートシンクにDFBLD31を融着すれば、
ヒートシンク融着により発生する発振軸モード特性の変
動は大きく低減する。
ードに対して、しきい値利得差ΔαthL>0.4と十
分な利得差を有するため、安定々単一軸モード動作が保
証される。次に、第6図に示すような回折格子43の一
部が歪み応力によって回折格子の周期が変化したときの
主モードと副モードの発振しきい値利得と発振波長との
関係を第8図に示す。回折格子の周期が2000オング
ストロームから1800オングストロームに1割短かく
なることにより、主モードと副モードの発揚しき一値利
得差ΔαL=0.1と大幅に低減する。これにより、発
振軸モード特性は、単一軸モード特性から、多軸モード
特性へ切り換わることが懸念される。実際には、回折格
子43の絶対的な長さが変化するのではなく、応力によ
る屈折率の変化により等軸的な回折格子43の周期が変
化することが考えられる。したがって、本発明で提案し
た回折格子を備えた活性層メサ部33直下に融着材の存
在しないヒートシンクにDFBLD31を融着すれば、
ヒートシンク融着により発生する発振軸モード特性の変
動は大きく低減する。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第9図はこの
実施例の製造方法を示す模式的な斜視図である。この実
施例の製造においては、第9図に示すように、表面に厚
さ約1μmのT i / P t/Au合金の薄膜11
が形成された半導体レーザヒートシンク用ダイアモンド
10に幅20μm長さ300/L171のパターニング
用薄板14を載せ、蒸着器内でAu91及び5n92を
加熱し、蒸着する。このような蒸着工程によりAu /
S n合金の融着材12が間隙部分13を有して熱伝
導体の基台(ダイヤモンド10とTi/Pt/Au合金
11)上に形成され、第1図の実施例のヒートシンクが
でき上る。
実施例の製造方法を示す模式的な斜視図である。この実
施例の製造においては、第9図に示すように、表面に厚
さ約1μmのT i / P t/Au合金の薄膜11
が形成された半導体レーザヒートシンク用ダイアモンド
10に幅20μm長さ300/L171のパターニング
用薄板14を載せ、蒸着器内でAu91及び5n92を
加熱し、蒸着する。このような蒸着工程によりAu /
S n合金の融着材12が間隙部分13を有して熱伝
導体の基台(ダイヤモンド10とTi/Pt/Au合金
11)上に形成され、第1図の実施例のヒートシンクが
でき上る。
第1図実施例に第5図に示すような2Tiチャネルプレ
ーナ埋め込み型DFBLDを融着するには、このDI”
BLDの活性層メサ部50を第1図のヒートシンクの融
着材間隙部分13に一致させて、そのll”BLDをそ
のヒートシンク上に置き、適当な圧力をDFBLDとヒ
ートシンクとの間にかけた状態で約300℃まで加熱し
、Au/8n 合金の融着材12を溶かし、融着を完
了する。
ーナ埋め込み型DFBLDを融着するには、このDI”
BLDの活性層メサ部50を第1図のヒートシンクの融
着材間隙部分13に一致させて、そのll”BLDをそ
のヒートシンク上に置き、適当な圧力をDFBLDとヒ
ートシンクとの間にかけた状態で約300℃まで加熱し
、Au/8n 合金の融着材12を溶かし、融着を完
了する。
実際にこのような方法で2′Iiチャネルプレーナ埋め
込み型DFBLDを第1図のヒートシンクに融着したと
ころ、融着による軸モードの変動は全素子数の10%以
下であった。一方、従来のヒートシンクを用いて融着を
行なったとき、融着による軸モードの変動は全素子数の
約50チであった。
込み型DFBLDを第1図のヒートシンクに融着したと
ころ、融着による軸モードの変動は全素子数の10%以
下であった。一方、従来のヒートシンクを用いて融着を
行なったとき、融着による軸モードの変動は全素子数の
約50チであった。
なお、本発明で提案したヒー・トシンクで融着すると、
活性層部43直下洗融着材が存在しないので、放熱の悪
くなることが考えられるが、第5図に示すようにDFB
LDの電極の上部に5μm以上の金メッキ51を備え付
けることによ)、活性層メサ部で発生した熱を周辺に逃
がすことができるから、放熱の劣化を金メッキによシ防
ぐことができる。
活性層部43直下洗融着材が存在しないので、放熱の悪
くなることが考えられるが、第5図に示すようにDFB
LDの電極の上部に5μm以上の金メッキ51を備え付
けることによ)、活性層メサ部で発生した熱を周辺に逃
がすことができるから、放熱の劣化を金メッキによシ防
ぐことができる。
以上に説明したように、本発明のヒートシンクは、幅1
0μm以上長さ250μmの融着材間隙部分な有してい
る。そこで、この半導体レーザ用ヒートシンクにDFB
LDを、前記間隙部分と活性層メサ部を一致させて融着
することにより、DFBLDが融着により軸モード変動
を受は難いD I!’ BLI)ヒートシンク融着構造
な実現できる。そこで、本発明のヒートシンクを採用す
ることにより、ヒートシンクに融着されたDB”BLD
O軸モード変化を少なくシ、シかもそのり、F”B L
Dの高周波特性を改善できる。
0μm以上長さ250μmの融着材間隙部分な有してい
る。そこで、この半導体レーザ用ヒートシンクにDFB
LDを、前記間隙部分と活性層メサ部を一致させて融着
することにより、DFBLDが融着により軸モード変動
を受は難いD I!’ BLI)ヒートシンク融着構造
な実現できる。そこで、本発明のヒートシンクを採用す
ることにより、ヒートシンクに融着されたDB”BLD
O軸モード変化を少なくシ、シかもそのり、F”B L
Dの高周波特性を改善できる。
第1図は本発明の一実施例の半導体レーザ用ヒートシン
クを示す斜視図、第2図は半導体レーザとヒートシンク
との従来の融着構造を示す断面図、第3図は本発明のヒ
ートシンクとDFBI、Dとの融層構造を示す模式的断
面図、第4図は位相シフト型1)FBLDの概略構造を
示す模式的断面図、第5図は2重チャネルブレーナ埋め
込み型DFBLDの概略構造を示す模式的断面図、第6
図は1)FBLI)の回折格子の一部が歪んだときの軸
モード特性をご計算するときのモデルを示す図である。 第7図は位相シフト型DJ4”BLDの情モード特性の
計算結果を示す図であり、同図で、縦軸は発振しきい値
電流密度、横軸はブラッグ波長からの波長差を示す。 第8図は第6図のモデルに示した、一部が歪んだ回折格
子を備え付けたDFBLDO軸モード特性の計算結果を
示す図である。同図で、縦軸は発振しきい値電流密度、
横圓jはブラッグ波長からの波長差を示す。 第9図は第1図実施例のヒートシンクの一作表法を示す
模式的な斜視図である。 第10図は半導体レーザを高抵抗Si にpサイドアッ
プに融着しパッケージにわ」み立てた構造を示す斜視図
である。 10・・・・・ダイヤモンド、11・・・・・・’vi
/ P t/ Au合金、12・・・・・・融着材、
13・・・・・・融着材間隙部分、14・・・・・パタ
ーニング用薄板、21・・・・・・半導体レーザ、22
・・・・・を重性1傷メサ都、23・・・・・・ヒート
シンク融着材、24・・・・・・ヒートシンク、31・
・・・・・半導体レーザ、32・・・・・・回折格子、
33・・・・・・活性層メサ部、34・・・・・・融着
材間隙部分、35・・・・・・融着材、36・・・・・
・ヒートン/り、41・・・・・・反射防止膜、42・
・・・・・活性層、43・・・・・・回折格子、44・
・・・・・位相シフト領域、50・・・・・・活性層メ
サ部、51・・・・・・金メッキ、52・・・・・・電
極、53・・・・・・キャップ層、54・・・・・・P
クラッド層、55・・・・・・電流ブロック層、57・
・・・・・活性層、58・・・・・ガイド層、59・・
・・・・n型基板、71・・・・・・主モード、72・
・・・・・副モード、81・・・・・・主モー)’、8
2・・・・・・副モー)”、91・・・・・・Au、9
2・・・・・・Sn、93・・・・・・蒸着器バスケッ
ト、94・・・・・・抵抗線、101・・・・・・ステ
ム、102・・・・・・高抵抗Siヒートシンク、10
3・・・・・・半導体レーザ、104・・・・・・ワイ
ヤ。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 21手4体し−ヂ 第2図 3i DFBLD i 32o>奇テ 42、左(士4 第4図 51 i)2.ヤ 、/ 52渠・態 504tALttl−rip 159・9枚\52電棒 1、、、H,5図 LA = 200 Hm La = 50 、u
nclthL ゐhL 今 第8図 11 Ti/Pj/Au合公 第9図
クを示す斜視図、第2図は半導体レーザとヒートシンク
との従来の融着構造を示す断面図、第3図は本発明のヒ
ートシンクとDFBI、Dとの融層構造を示す模式的断
面図、第4図は位相シフト型1)FBLDの概略構造を
示す模式的断面図、第5図は2重チャネルブレーナ埋め
込み型DFBLDの概略構造を示す模式的断面図、第6
図は1)FBLI)の回折格子の一部が歪んだときの軸
モード特性をご計算するときのモデルを示す図である。 第7図は位相シフト型DJ4”BLDの情モード特性の
計算結果を示す図であり、同図で、縦軸は発振しきい値
電流密度、横軸はブラッグ波長からの波長差を示す。 第8図は第6図のモデルに示した、一部が歪んだ回折格
子を備え付けたDFBLDO軸モード特性の計算結果を
示す図である。同図で、縦軸は発振しきい値電流密度、
横圓jはブラッグ波長からの波長差を示す。 第9図は第1図実施例のヒートシンクの一作表法を示す
模式的な斜視図である。 第10図は半導体レーザを高抵抗Si にpサイドアッ
プに融着しパッケージにわ」み立てた構造を示す斜視図
である。 10・・・・・ダイヤモンド、11・・・・・・’vi
/ P t/ Au合金、12・・・・・・融着材、
13・・・・・・融着材間隙部分、14・・・・・パタ
ーニング用薄板、21・・・・・・半導体レーザ、22
・・・・・を重性1傷メサ都、23・・・・・・ヒート
シンク融着材、24・・・・・・ヒートシンク、31・
・・・・・半導体レーザ、32・・・・・・回折格子、
33・・・・・・活性層メサ部、34・・・・・・融着
材間隙部分、35・・・・・・融着材、36・・・・・
・ヒートン/り、41・・・・・・反射防止膜、42・
・・・・・活性層、43・・・・・・回折格子、44・
・・・・・位相シフト領域、50・・・・・・活性層メ
サ部、51・・・・・・金メッキ、52・・・・・・電
極、53・・・・・・キャップ層、54・・・・・・P
クラッド層、55・・・・・・電流ブロック層、57・
・・・・・活性層、58・・・・・ガイド層、59・・
・・・・n型基板、71・・・・・・主モード、72・
・・・・・副モード、81・・・・・・主モー)’、8
2・・・・・・副モー)”、91・・・・・・Au、9
2・・・・・・Sn、93・・・・・・蒸着器バスケッ
ト、94・・・・・・抵抗線、101・・・・・・ステ
ム、102・・・・・・高抵抗Siヒートシンク、10
3・・・・・・半導体レーザ、104・・・・・・ワイ
ヤ。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 21手4体し−ヂ 第2図 3i DFBLD i 32o>奇テ 42、左(士4 第4図 51 i)2.ヤ 、/ 52渠・態 504tALttl−rip 159・9枚\52電棒 1、、、H,5図 LA = 200 Hm La = 50 、u
nclthL ゐhL 今 第8図 11 Ti/Pj/Au合公 第9図
Claims (1)
- 熱伝導体からなる基台及びこの基台の表面に薄膜状に形
成された融着材から構成された半導体レーザ用ヒートシ
ンクにおいて、前記融着材に幅10μm以上の間隙部分
が形成してあることを特徴とする半導体レーザ用ヒート
シンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62145924A JPS63308991A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 半導体レ−ザ用ヒ−トシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62145924A JPS63308991A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 半導体レ−ザ用ヒ−トシンク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308991A true JPS63308991A (ja) | 1988-12-16 |
Family
ID=15396228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62145924A Pending JPS63308991A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 半導体レ−ザ用ヒ−トシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63308991A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238515A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-22 | Shiseido Co Ltd | 養毛剤 |
| JPH02167213A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-06-27 | Shiseido Co Ltd | 養毛料 |
| JPH04223387A (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-13 | Matsushita Electron Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US6919216B2 (en) | 2003-05-09 | 2005-07-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing semiconductor laser apparatus |
| CN110289549A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-27 | 中国科学院半导体研究所 | 半导体激光器芯片、其封装方法及半导体激光器 |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP62145924A patent/JPS63308991A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238515A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-22 | Shiseido Co Ltd | 養毛剤 |
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