[go: up one dir, main page]

JP3040252B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

Info

Publication number
JP3040252B2
JP3040252B2 JP4114537A JP11453792A JP3040252B2 JP 3040252 B2 JP3040252 B2 JP 3040252B2 JP 4114537 A JP4114537 A JP 4114537A JP 11453792 A JP11453792 A JP 11453792A JP 3040252 B2 JP3040252 B2 JP 3040252B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
silicon substrate
laser device
laser chip
laser
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP4114537A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05315699A (en
Inventor
秀行 中西
昭男 ▲吉▼川
裕一 清水
Original Assignee
松下電子工業株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 松下電子工業株式会社 filed Critical 松下電子工業株式会社
Priority to JP4114537A priority Critical patent/JP3040252B2/en
Publication of JPH05315699A publication Critical patent/JPH05315699A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3040252B2 publication Critical patent/JP3040252B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理、光計測、
光通信等に用いる半導体レーザ装置に関する。
The present invention relates to optical information processing, optical measurement,
The present invention relates to a semiconductor laser device used for optical communication and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザ装置を図6に示した
断面図を参照して説明する。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor laser device will be described with reference to a sectional view shown in FIG.

【0003】この構造は、素子固定台1の一側面の上方
にヒートシンク2を固定し、この上に半導体レーザチッ
プ(以後レーザチップと記す)3を固定し、レーザチッ
プ3の発光面とヒートシンク2の側面および素子固定台
1の上面を揃えるとともに、レーザチップ3の発光面と
は反対側にレーザ出力光検出用フォトダイオード4が載
置され、素子固定台1の上面に信号検出用フォトダイオ
ード5が載置されたものである。
In this structure, a heat sink 2 is fixed above one side surface of an element fixing base 1, a semiconductor laser chip (hereinafter referred to as a laser chip) 3 is fixed thereon, and a light emitting surface of the laser chip 3 and a heat sink 2 are fixed. The laser output light detecting photodiode 4 is mounted on the side opposite to the light emitting surface of the laser chip 3, and the signal detecting photodiode 5 is mounted on the upper surface of the element fixing base 1. Is placed.

【0004】次に、この構造の動作を説明する。レーザ
チップ3から図面の上方に出射された出射光6は、対象
物に反射されて反射光7として信号検出用フォトダイオ
ード5に入力され、信号処理される。一方、レーザチッ
プ3の出射光面の反対側から出射されるレーザ光は、レ
ーザ出力光検出用フォトダイオード4に入力され、レー
ザ光の強弱に対応した電流信号に変換される。この信号
をレーザチップ駆動回路にフィードバックさせてレーザ
光の出力を安定に制御する。
Next, the operation of this structure will be described. The emitted light 6 emitted from the laser chip 3 to the upper side of the drawing is reflected by the object, input to the photodiode 5 for signal detection as reflected light 7, and subjected to signal processing. On the other hand, the laser light emitted from the opposite side of the emission light surface of the laser chip 3 is input to the laser output light detecting photodiode 4, and is converted into a current signal corresponding to the intensity of the laser light. This signal is fed back to the laser chip drive circuit to stably control the output of the laser light.

【0005】この従来の構成では、信号検出用フォトダ
イオード5とレーザ出力光検出用フォトダイオード4は
素子固定台1に対して水平と水平に近い面内に固定させ
るのに対して、レーザチップ3は垂直面内に固定しなけ
ればならないので、組立作業効率が悪く、位置合わせ精
度に大きな問題があった。
In this conventional configuration, the signal detecting photodiode 5 and the laser output light detecting photodiode 4 are fixed in a plane that is horizontal and nearly horizontal with respect to the element fixing base 1, while the laser chip 3 Must be fixed in a vertical plane, the assembly work efficiency is poor, and there is a major problem in alignment accuracy.

【0006】この問題を解決する構造として、図7の断
面図に示すような半導体レーザ装置がある。
As a structure for solving this problem, there is a semiconductor laser device as shown in a sectional view of FIG.

【0007】この構造は、(100)面のシリコン基板
8に、両側の斜面が(111)面により形成されるV状
の溝が形成され、その溝の斜面のうち一方の面をレーザ
出射光を反射させる反射ミラー面9とし、これに対向す
る面側のシリコン基板8の主面を他方の主面に対して低
くし、低くしたシリコン基板8の主面とV状の溝の斜面
とが交わる稜線にレーザチップ3のレーザ光が出射され
る前方端面が平行になるようにレーザチップ3が固定さ
れたものである。
In this structure, a V-shaped groove whose both slopes are formed by the (111) plane is formed in the (100) plane silicon substrate 8, and one of the slopes of the groove is formed by the laser emission light. The main surface of the silicon substrate 8 on the side facing the mirror surface 9 is made lower with respect to the other main surface, and the lower main surface of the silicon substrate 8 and the slope of the V-shaped groove are formed. The laser chip 3 is fixed such that the front end face from which the laser light of the laser chip 3 is emitted is parallel to the intersecting ridge line.

【0008】この構造によれば、レーザチップ3より水
平方向に出射された出射光を反射ミラー面9で反射させ
て、ほぼ上方へ取り出すことができる。これにより、信
号検出用フォトダイオード(図示せず)やレーザ出力光
検出用フォトダイオード(図示せず)をシリコン基板8
の主面に形成することができ、フォトリソグラフィ技術
により精度良く作り込むことができる。
According to this structure, the light emitted in the horizontal direction from the laser chip 3 can be reflected by the reflecting mirror surface 9 and taken out substantially upward. As a result, a photodiode for signal detection (not shown) and a photodiode for laser output light detection (not shown) are connected to the silicon substrate 8.
And can be formed with high precision by photolithography.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、例えば図6の構成の場合、信号検出用フォトダイ
オード5とレーザ出力光検出用フォトダイオード4は素
子固定台1に対して水平と水平に近い面内に固定させる
のに対して、レーザチップ3は垂直面内に固定しなけれ
ばならないので、組立工程が煩雑になり、組立作業効率
が悪く、位置合わせ精度が良くないという大きな問題が
あった。
In such a conventional configuration, for example, in the case of the configuration shown in FIG. 6, the signal detection photodiode 5 and the laser output light detection photodiode 4 are horizontal with respect to the element fixing base 1. The laser chip 3 must be fixed in a vertical plane, while the laser chip 3 must be fixed in a vertical plane. Therefore, the assembling process is complicated, the assembling work efficiency is low, and the positioning accuracy is poor. was there.

【0010】また、図7に示される構成では、(10
0)面のシリコン基板8に、斜面が(111)面により
形成されるV状の溝を形成した場合、溝の反射ミラー面
9とシリコン基板8の表面に対する傾きθが約54°と
なるため、出射光の中心軸はシリコン基板主面の垂直方
向より約18°傾いてしまうという課題があった。
In the configuration shown in FIG.
When a V-shaped groove having an inclined surface formed by the (111) plane is formed in the (0) plane silicon substrate 8, the inclination θ of the groove with respect to the reflection mirror surface 9 and the surface of the silicon substrate 8 is about 54 °. In addition, there is a problem that the central axis of the emitted light is inclined by about 18 ° from the direction perpendicular to the main surface of the silicon substrate.

【0011】本発明は上記課題を解決するもので、レー
ザ光の出射方向の位置合わせが簡単で、組立時の角度補
正、組立工程の容易な半導体レーザ装置を提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device in which the positioning of a laser beam emitting direction is easy, the angle is corrected at the time of assembly, and the assembly process is easy.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体レーザ装置は、<110>方向を軸と
して1〜11°のオフアングルを有する(511)面の
シリコン基板上に、斜面が(111)面で断面形状がV
状の溝または四角錐状の凹部が形成され、上記(11
1)面のうち上記シリコン基板表面に対する傾きが45
°に近い面をレーザ光を反射させる反射ミラー面とし、
この面に対向する斜面の上端稜線に対して半導体レーザ
チップの前方端面が平行になるように半導体レーザチッ
プがシリコン基板に固定された構成を採用する。また、
反射ミラー面側のシリコン基板上または上記半導体レー
ザチップの後方のシリコン基板上にレーザ出力光検出用
フォトダイオードが形成された構成や、上記シリコン基
板上に信号検出用フォトダイオード、レーザ駆動回路、
増幅回路および光信号処理回路のうち1以上が形成され
た構成を採用する。
In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to the present invention comprises a (511) plane silicon substrate having an off angle of 1 to 11 ° with respect to a <110> direction as an axis. The slope is (111) plane and the cross-sectional shape is V
A groove or a quadrangular pyramid-shaped recess is formed.
1) The inclination of the surface to the silicon substrate surface is 45
The surface close to ° is the reflection mirror surface that reflects the laser light,
A configuration is adopted in which the semiconductor laser chip is fixed to the silicon substrate such that the front end face of the semiconductor laser chip is parallel to the upper edge of the slope facing the surface. Also,
A configuration in which a laser output light detection photodiode is formed on a silicon substrate on the reflection mirror surface side or on a silicon substrate behind the semiconductor laser chip, a signal detection photodiode on the silicon substrate, a laser driving circuit,
A configuration in which one or more of the amplifier circuit and the optical signal processing circuit are formed is employed.

【0013】[0013]

【作用】この構成によれば、シリコン基板の主面が(5
11)面より1〜11°のオフアングルを設けた面にな
っているため、(111)面により形成されたV状の溝
または四角錐状の凹部の反射ミラー面とシリコン基板の
主面との角度θを40°≦θ≦50°の範囲にすること
ができ、半導体レーザチップから出射されて反射ミラー
面で反射された後のレーザ光の中心軸をシリコン基板主
面に対してほぼ垂直方向にすることができる。
According to this structure, the main surface of the silicon substrate is (5
11) Since the surface has an off angle of 1 to 11 ° from the surface, the reflection mirror surface of the V-shaped groove or the quadrangular pyramid-shaped recess formed by the (111) surface and the main surface of the silicon substrate Can be in the range of 40 ° ≦ θ ≦ 50 °, and the central axis of the laser beam emitted from the semiconductor laser chip and reflected by the reflecting mirror surface is substantially perpendicular to the main surface of the silicon substrate. Direction.

【0014】また、半導体レーザチップを載置するヒー
トシンク用のシリコン基板内に、レーザ出力光検出用フ
ォトダイオード、信号検出用フォトダイオード、レーザ
駆動回路、増幅回路および光信号処理回路が形成されて
いるため、これらを個別に配置する構成に比べて部品点
数を削減できるとともに組立時の角度補正や組立工程の
複雑さをなくすことができるため、低コスト化を図るこ
とができる。
Further, a photodiode for detecting a laser output light, a photodiode for detecting a signal, a laser driving circuit, an amplifier circuit, and an optical signal processing circuit are formed in a silicon substrate for a heat sink on which a semiconductor laser chip is mounted. Therefore, the number of components can be reduced as compared with a configuration in which these components are individually arranged, and angle correction at the time of assembly and the complexity of the assembly process can be eliminated, so that cost reduction can be achieved.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の第1の実施例である半導体レーザ装
置を図1(a),(b)に示した斜視図と断面図を参照
して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the perspective views and cross-sectional views shown in FIGS.

【0016】これは、<110>方向を回転軸として約
6°のオフアングルを持たせた(511)面のシリコン
基板10上に両側の斜面が(111)面により形成され
るV状の溝(以後V溝と記す)11が形成され、これら
の斜面のうちシリコン基板10の表面に対する傾きθが
45°に近い方の面を反射ミラー面12とし、この面に
対向する面の溝上端稜線に対して半導体レーザチップ1
3の前方端面が平行になるようにシリコン基板10の表
面にレーザチップ13を固定した構造である。
This is because a V-shaped groove in which both inclined surfaces are formed by the (111) plane on the (511) plane silicon substrate 10 having an off angle of about 6 ° with the <110> direction as the rotation axis. (Hereinafter referred to as a V-groove) 11 is formed, and a surface having a slope θ closer to 45 ° with respect to the surface of the silicon substrate 10 among these slopes is defined as a reflection mirror surface 12. Semiconductor laser chip 1
The laser chip 13 is fixed to the surface of the silicon substrate 10 so that the front end faces of the laser chips 3 are parallel to each other.

【0017】このような(111)斜面を有するV溝
は、シリコン基板に酸化膜エッチングマスクを形成し、
水酸化カリウム水溶液やエチレンジアミンなどの異方性
エッチング溶液でエッチングすることにより容易に実現
することができる。
The V-groove having such a (111) slope is formed by forming an oxide film etching mask on a silicon substrate.
This can be easily realized by etching with an anisotropic etching solution such as an aqueous solution of potassium hydroxide or ethylenediamine.

【0018】なお、反射ミラー面12の表面には300
0〜5000Åの金薄膜14が形成されており、ミラー
の反射率は90%以上になっている。また、レーザチッ
プ13は発光部が下側になるようにはんだ材で固定され
ている。
The surface of the reflecting mirror surface 12 has a thickness of 300
The gold thin film 14 of 0 to 5000 ° is formed, and the reflectance of the mirror is 90% or more. Further, the laser chip 13 is fixed with a solder material so that the light emitting portion is on the lower side.

【0019】この構造により、レーザチップ13から水
平方向に出射されたレーザ光のうち約半分は光路15に
示すように反射ミラーで反射されて垂直あるいは垂直方
向に近い方向へ進み、出力光として取り出される。
With this structure, about half of the laser light emitted from the laser chip 13 in the horizontal direction is reflected by the reflection mirror as shown by the optical path 15 and travels in the vertical or nearly vertical direction, and is extracted as output light. It is.

【0020】この実施例ではV溝について説明したが、
V溝の頂点を平坦にして台形状の溝にしても同様の効果
が得られる。
In this embodiment, the V-groove has been described.
The same effect can be obtained by making the apex of the V groove flat and trapezoidal groove.

【0021】また、シリコン基板の表面として約6°の
オフアングルを持たせた(511)面を使用したが、実
際使用上1〜11°のオフアングルを有する(511)
面のものでもよい。このとき反射ミラー面12のシリコ
ン基板10の表面に対する傾きθを40°≦θ≦50°
の範囲におさえることができ、ほぼ45°に近い反射ミ
ラーが得られるため、同様の効果が得られる。また、こ
のシリコン基板10と等価な基板として<110>方向
を軸として4〜14°のオフアングルを有する(10
0)シリコン基板や、その他の結晶面から適当なオフア
ングルを設定して等価な基板を採用することにより同様
の効果が得られる。このことは後に述べる他の実施例に
おいても同じことが言える。
Although the surface (511) having an off-angle of about 6 ° was used as the surface of the silicon substrate, it actually has an off-angle of 1 to 11 ° (511).
It may be a surface thing. At this time, the inclination θ of the reflection mirror surface 12 with respect to the surface of the silicon substrate 10 is set to 40 ° ≦ θ ≦ 50 °.
And a reflection mirror close to approximately 45 ° can be obtained, and the same effect can be obtained. Further, as a substrate equivalent to the silicon substrate 10, an off-angle of 4 to 14 ° with the <110> direction as an axis (10
0) A similar effect can be obtained by setting an appropriate off-angle from a silicon substrate or another crystal plane and using an equivalent substrate. The same can be said for the other embodiments described later.

【0022】また、半導体レーザチップ13は図1に示
すように発光面側(結晶成長面側)を接着面として固定
せず、発光面側を上面にして固定してもよいが、この場
合レーザチップ厚は作製ばらつきが±20μmと大きい
ため、発光点の位置ばらつきが大きくなる。したがって
半導体レーザチップ13は発光面側を接着面として固定
する方が、シリコン基板から発光点までの距離にばらつ
きが少なく、±2μm程度におさえられるため、発光点
の位置ぎめをする上でより精度が上がるという効果が得
られる。このことは後に述べる他の実施例においても同
じことが言える。
Further, the semiconductor laser chip 13 may be fixed with the light emitting surface side as the upper surface instead of fixing the light emitting surface side (crystal growth surface side) as an adhesive surface as shown in FIG. Since the chip thickness has a large manufacturing variation of ± 20 μm, the position variation of the light emitting point becomes large. Therefore, when the semiconductor laser chip 13 is fixed with the light emitting surface side as the adhesive surface, the distance from the silicon substrate to the light emitting point has less variation and is kept to about ± 2 μm, so that the positioning of the light emitting point is more accurate. Is obtained. The same can be said for the other embodiments described later.

【0023】次に、本発明の第2の実施例である半導体
レーザ装置について図2に示した斜視図を参照して説明
する。
Next, a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the perspective view shown in FIG.

【0024】これは、図1で説明したオフアングルを設
けた(100)面のシリコン基板10の上に4つの(1
11)面に囲まれた四角錐状の凹部16が形成され、そ
の4つの(111)面のうちシリコン基板10表面に対
する傾きが45°に一番近い方の面をレーザ光を反射さ
せる反射ミラー面17とし、この面に向かい合う面の四
角錐状凹部16の上端稜線18に対してレーザチップ1
3の前方端面が平行になるようにレーザチップ13がシ
リコン基板10に固定された構造である。なお、反射ミ
ラー面17やレーザチップ13の構造は図1で説明した
通りである。
This is because four (1) are provided on the (100) plane silicon substrate 10 provided with the off angle described in FIG.
11) A quadrangular pyramid-shaped concave portion 16 surrounded by a surface is formed, and a reflection mirror that reflects a laser beam on a surface of the four (111) surfaces that is closest to the surface of the silicon substrate 10 at an inclination of 45 ° is reflected. The laser chip 1 is defined as a surface 17 and a top edge line 18 of the quadrangular pyramid-shaped recess 16 on a surface facing the surface 17.
The laser chip 13 is fixed to the silicon substrate 10 so that the front end faces of the laser chips 3 are parallel to each other. The structures of the reflection mirror surface 17 and the laser chip 13 are as described with reference to FIG.

【0025】この構造により、レーザチップ13から水
平方向に出射されたレーザ光のうち約半分は光路19に
示すように反射ミラー面17で反射されて垂直あるいは
垂直に近い方向へ進み、出力光として取り出される。
With this structure, about half of the laser light emitted in the horizontal direction from the laser chip 13 is reflected by the reflection mirror surface 17 as shown by an optical path 19 and travels in a vertical or nearly vertical direction, and is output as light. Taken out.

【0026】なお、実施例では四角錐状の凹部で説明し
たが、この凹部の頂点を平坦にして四角錐台状の形にし
てもよい。
Although the embodiment has been described using a quadrangular pyramid-shaped concave portion, the vertex of this concave portion may be flattened to have a truncated quadrangular pyramid shape.

【0027】次に、本発明の第3の実施例である半導体
レーザ装置について図3に示した断面図を参照して説明
する。
Next, a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional view shown in FIG.

【0028】これは、<110>方向を回転軸として約
6°のオフアングルを持たせた(511)面のP型シリ
コン基板20上に、図1で示したV溝あるいは図2で示
した四角錐の凹部が形成され、このV溝あるいは凹部の
シリコン基板20の表面に対する傾きが45°に一番近
い方の面をレーザ光を反射させる反射ミラー面21と
し、この面のP型シリコン基板20側にn型の拡散領域
22が形成され、反射ミラー面21の上に絶縁用の酸化
シリコン膜23と金薄膜24が積層され、反射ミラー面
21に対向する面の上端稜線に対してレーザチップ13
の前方端面が平行になるようにレーザチップ13がシリ
コン基板20に固定された構造である。
The V-groove shown in FIG. 1 or the V-groove shown in FIG. 2 is formed on a (511) plane P-type silicon substrate 20 having an off-angle of about 6 ° with the <110> direction as a rotation axis. A concave portion of a quadrangular pyramid is formed, and the surface of the V groove or the concave portion whose inclination with respect to the surface of the silicon substrate 20 is closest to 45 ° is a reflection mirror surface 21 for reflecting laser light. An n-type diffusion region 22 is formed on the side 20, a silicon oxide film 23 for insulation and a gold thin film 24 are laminated on a reflection mirror surface 21, and a laser is applied to the upper edge of the surface facing the reflection mirror surface 21. Chip 13
Has a structure in which the laser chip 13 is fixed to the silicon substrate 20 so that the front end faces are parallel.

【0029】なお、金薄膜24の膜厚を500〜100
0Åとして半透過膜とし、レーザ光の一部がP型シリコ
ン基板20とn型拡散領域22とで構成されたフォトダ
イオードに入射される構造である。
The thickness of the gold thin film 24 is set to 500 to 100.
This is a structure in which a semi-transmissive film is set as 0 °, and a part of the laser light is incident on a photodiode constituted by the P-type silicon substrate 20 and the n-type diffusion region 22.

【0030】この構造により、レーザチップ13から水
平方向に出射されたレーザ光は、一部は金薄膜24で形
成された半透過膜を通過してフォトダイオードに入射さ
れ、残りは半透過膜で反射されて光路25に示すように
垂直あるいは垂直に近い方向に進み、出力光として取り
出される。
With this structure, a part of the laser light emitted in the horizontal direction from the laser chip 13 passes through the semi-transmissive film formed of the gold thin film 24 and enters the photodiode, and the rest is a semi-transmissive film. The reflected light travels in the vertical or nearly vertical direction as shown in the optical path 25, and is extracted as output light.

【0031】なお、フォトダイオードに入射された光
は、その光強度に応じて電流信号に変化され、この電流
信号がレーザチップ駆動回路に帰還されてレーザ光の出
力を一定にさせるのに使用される。また、シリコン基板
20と拡散領域22の導電型を反転しても同様の効果が
得られる。
The light incident on the photodiode is changed into a current signal according to the light intensity, and this current signal is fed back to the laser chip driving circuit to be used for keeping the output of the laser light constant. You. The same effect can be obtained even if the conductivity types of the silicon substrate 20 and the diffusion region 22 are reversed.

【0032】次に本発明の第4の実施例である半導体レ
ーザ装置について図4に示した断面図を参照して説明す
る。
Next, a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional view shown in FIG.

【0033】これは、<110>方向を回転軸として約
6°のオフアングルを持たせた(511)面のP型シリ
コン基板20上に、図1で示したV溝あるいは図2で示
した四角錐の凹部が形成され、このV溝あるいは凹部の
シリコン基板20の表面に対する傾きが45°に一番近
い方の面をレーザ光を反射させる反射ミラー面21と
し、この面に対向する面の上端稜線に対してレーザチッ
プ13の前方端面が平行になるようにレーザチップ13
がシリコン基板20に固定され、レーザチップ13の後
方のP型シリコン基板20上にn型拡散領域26が形成
された構造である。
The V-groove shown in FIG. 1 or the V-groove shown in FIG. 2 is formed on the (511) plane P-type silicon substrate 20 having an off angle of about 6 ° with the <110> direction as a rotation axis. A concave portion of a quadrangular pyramid is formed, and the surface of the V groove or the concave portion whose inclination with respect to the surface of the silicon substrate 20 is closest to 45 ° is a reflection mirror surface 21 for reflecting laser light, and a surface facing the surface is formed. The laser chip 13 is positioned such that the front end face of the laser chip 13 is parallel to the upper edge line.
Are fixed to the silicon substrate 20, and an n-type diffusion region 26 is formed on the P-type silicon substrate 20 behind the laser chip 13.

【0034】P型シリコン基板20とn型拡散領域26
で形成されるフォトダイオードは、半導体レーザチップ
13の後端面から出射されたレーザ光を受光し、その光
強度に応じて変化した電流信号を発生させる。この電流
信号を半導体レーザチップ駆動回路に帰還させて、半導
体レーザチップ13の前端面から出射されるレーザ光の
強度を一定にさせるモニタ用として利用される。この効
果はシリコン基板20と拡散領域26の導電型を反転し
ても同様である。
P-type silicon substrate 20 and n-type diffusion region 26
The photodiode formed by receives the laser light emitted from the rear end face of the semiconductor laser chip 13 and generates a current signal changed according to the light intensity. This current signal is fed back to the semiconductor laser chip drive circuit, and is used for monitoring to make the intensity of laser light emitted from the front end face of the semiconductor laser chip 13 constant. This effect is the same even when the conductivity types of the silicon substrate 20 and the diffusion region 26 are reversed.

【0035】なお、半導体レーザチップ13の前端面か
ら水平方向に出射されたレーザ光は、金薄膜が被覆され
た反射ミラー面21で反射されて垂直あるいは垂直に近
い方向に進み、出力光として取り出される。
The laser light emitted in the horizontal direction from the front end face of the semiconductor laser chip 13 is reflected by the reflecting mirror surface 21 coated with the gold thin film, travels in the vertical or nearly vertical direction, and is extracted as output light. It is.

【0036】なお、27は半導体レーザチップ13の後
端面より出射されたレーザ光の光路、28は半導体レー
ザチップ13の前端面より出射されたレーザ光の光路を
示す。
Reference numeral 27 denotes an optical path of laser light emitted from the rear end face of the semiconductor laser chip 13, and reference numeral 28 denotes an optical path of laser light emitted from the front end face of the semiconductor laser chip 13.

【0037】次に、本発明の第5の実施例である半導体
レーザ装置について図5に示した斜視図を参照して説明
する。
Next, a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the perspective view shown in FIG.

【0038】この構造は、<110>方向を回転軸とし
て約6°のオフアングルを持たせた(511)面のP型
シリコン基板20上に両側の斜面が(111)面により
形成されるV溝11が形成され、これらの斜面のうちシ
リコン基板20の表面に対する傾きが45°に近い方の
面を反射ミラー面12とし、この面に対向する面の溝上
端稜線に対して半導体レーザチップ13の前方端面が平
行になるようにシリコン基板20の表面に半導体レーザ
チップ13が固定され、半導体レーザチップ13の後方
にn型拡散領域を形成することによりレーザ出力光検出
用フォトダイオード29が形成され、さらにシリコン基
板20上に信号検出用フォトダイオード30が形成され
たものである。
In this structure, both slopes are formed by the (111) plane on the (511) plane P-type silicon substrate 20 having an off angle of about 6 ° with the <110> direction as the rotation axis. A groove 11 is formed, and a surface of the inclined surface, the inclination of which is closer to 45 ° with respect to the surface of the silicon substrate 20, is defined as a reflection mirror surface 12. The semiconductor laser chip 13 is fixed to the surface of the silicon substrate 20 so that the front end faces of the semiconductor laser chip are parallel to each other, and a laser output light detecting photodiode 29 is formed by forming an n-type diffusion region behind the semiconductor laser chip 13. In addition, a photodiode 30 for signal detection is formed on a silicon substrate 20.

【0039】この構成により、半導体レーザチップ13
の前端面から水平方向に出射されたレーザ光は、金薄膜
が被覆された反射ミラー面12で反射されて光路15に
示すように垂直あるいは垂直に近い方向に進み、出力光
として取り出される。この出力光が対象物で反射された
信号光31は、信号検出用フォトダイオード30に入力
され、信号処理される。一方、半導体レーザチップ13
の後端面より出射されたレーザ光は、レーザ出力光検出
用フォトダイオード29に入力され、光強度に応じた電
流信号に変換される。この電流信号がレーザチップ駆動
回路に帰還されて、半導体レーザチップの前端面より出
射されたレーザ光の出力を一定にさせるのに利用され
る。
With this configuration, the semiconductor laser chip 13
The laser light emitted in the horizontal direction from the front end face of the laser light is reflected by the reflecting mirror surface 12 coated with the gold thin film, travels in the vertical or nearly vertical direction as shown by the optical path 15, and is extracted as output light. The signal light 31 whose output light is reflected by the object is input to the signal detection photodiode 30 and subjected to signal processing. On the other hand, the semiconductor laser chip 13
The laser light emitted from the rear end face is input to the laser output light detecting photodiode 29 and is converted into a current signal according to the light intensity. This current signal is fed back to the laser chip drive circuit and used to make the output of the laser light emitted from the front end face of the semiconductor laser chip constant.

【0040】この構造によれば、レーザ出力光検出用フ
ォトダイオード29と信号検出用フォトダイオード30
を同一基板上に形成しているので小型に集積化すること
ができる。
According to this structure, the laser output light detecting photodiode 29 and the signal detecting photodiode 30
Are formed on the same substrate, so that they can be compactly integrated.

【0041】なお、実施例ではレーザ出力光検出用と信
号検出用のフォトダイオードを示したが、これに限られ
ることはなく、フォトダイオードから得られる信号の増
幅回路、半導体レーザチップの駆動回路および光信号処
理回路等を同一基板上に形成することができる。またこ
れらの効果は基板と拡散領域の導電型を反転しても同様
である。またレーザ出力光検出用フォトダイオードとし
ては先に述べた図3に示すような構造でもよい。
In the embodiment, the photodiodes for detecting the laser output light and for detecting the signal have been described. However, the present invention is not limited to this. The amplifier circuit for the signal obtained from the photodiode, the driving circuit for the semiconductor laser chip and An optical signal processing circuit and the like can be formed over the same substrate. These effects are the same even when the conductivity types of the substrate and the diffusion region are reversed. Further, the photodiode for detecting laser output light may have a structure as shown in FIG. 3 described above.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
の半導体レーザ装置は、<110>方向を軸として1〜
11°のオフアングルを有する(511)面のシリコン
基板を用いて、斜面が(111)面で断面形状がV状の
溝または四角錐状の凹部を形成するので、この(11
1)面のうち一つはシリコン基板の表面に対する傾きが
約45°となり、この面を反射ミラー面としているの
で、レーザチップから水平方向に出射されたレーザ光は
反射ミラー面で反射されて、ほぼ垂直方向に取り出すこ
とができて出射方向の位置合わせが容易な半導体レーザ
装置を提供できる。
As is clear from the above embodiments, the semiconductor laser device of the present invention has a structure of 1 to 10 with the <110> direction as an axis.
Using a (511) plane silicon substrate having an off angle of 11 °, a groove having a slope of (111) plane and a V-shaped cross section or a quadrangular pyramid-shaped recess is formed.
1) One of the surfaces has an inclination of about 45 ° with respect to the surface of the silicon substrate, and this surface is used as a reflection mirror surface, so that the laser light emitted in the horizontal direction from the laser chip is reflected by the reflection mirror surface, It is possible to provide a semiconductor laser device that can be taken out in a substantially vertical direction and that can easily be aligned in the emission direction.

【0043】また、半導体レーザチップを載置するヒー
トシンク用のシリコン基板上に、レーザ出力光検出用フ
ォトダイオード、信号検出用フォトダイオード、レーザ
駆動回路、増幅回路および光信号処理回路のうち一つ以
上が形成されているため、集積化されるとともに組立時
の角度補正や組立工程の複雑さをなくすことができ、低
価格の半導体レーザ装置を提供できる。
Further, on a silicon substrate for a heat sink on which a semiconductor laser chip is mounted, at least one of a photodiode for detecting laser output light, a photodiode for detecting a signal, a laser driving circuit, an amplifier circuit, and an optical signal processing circuit. Are formed, so that they can be integrated, can eliminate angle correction at the time of assembly and the complexity of the assembly process, and can provide a low-cost semiconductor laser device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明の第1の実施例における半導体
レーザ装置の斜視図 (b)は(a)の半導体レーザ装置の断面図
FIG. 1A is a perspective view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 1B is a cross-sectional view of the semiconductor laser device of FIG.

【図2】本発明の第2の実施例における半導体レーザ装
置の斜視図
FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例における半導体レーザ装
置の断面図
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例における半導体レーザ装
置の断面図
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例における半導体レーザ装
置の斜視図
FIG. 5 is a perspective view of a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】従来の半導体レーザ装置の断面図FIG. 6 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device.

【図7】従来の他の半導体レーザ装置の断面図FIG. 7 is a sectional view of another conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 11 V状の溝 12 反射ミラー面 13 半導体レーザチップ 14 金薄膜(コーティング膜) 15 光路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 11 V-shaped groove 12 Reflection mirror surface 13 Semiconductor laser chip 14 Gold thin film (coating film) 15 Optical path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−253983(JP,A) 実開 昭61−153360(JP,U) 実開 昭61−168663(JP,U) 実開 昭63−75063(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-253983 (JP, A) JP-A 61-153360 (JP, U) JP-A 61-166863 (JP, U) JP-A 63-153 75063 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (511)面の珪素基板に対してオフア
ングルを設けて主面が形成されかつ前記主面内に(11
1)面よりなる斜面が形成された珪素基板を有し、前記
斜面の前記主面に対してなす角が40度以上50度以下
であり、レーザ光が前記斜面に向かうように前記凹部に
沿って前記主面上に半導体レーザ素子を載置した半導体
レーザ装置。
1. An off- axis with respect to a (511) plane silicon substrate.
The main surface is formed with an angle and (11
1) having a silicon substrate having a slope formed of a surface,
The angle between the slope and the main surface is 40 degrees or more and 50 degrees or less
And the laser light is directed to the concave portion so as to be directed to the slope.
Along which a semiconductor laser device is mounted on the main surface
Laser device.
【請求項2】 前記凹部の表面が四角錐の側面または四
角錐台の側面を含む請求項1記載の半導体レーザ装置。
2. The method according to claim 2, wherein the surface of the concave portion is a side surface or a quadrangular pyramid.
2. The semiconductor laser device according to claim 1, including a side surface of the truncated pyramid.
【請求項3】 前記凹部の前記主面に垂直な平面で切っ
た断面形状がV字状である請求項1記載の半導体レーザ
装置。
3. A cut in a plane perpendicular to the main surface of the recess.
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the cross-sectional shape is V-shaped.
apparatus.
【請求項4】 前記斜面にコーティング膜が形成された
請求項1記載の半導体レーザ装置。
4. A coating film is formed on the slope.
The semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項5】 前記斜面に沿ってpn接合部が設けられ
てレーザ出力検出用受光素子が形成された請求項1記載
の半導体レーザ装置。
5. A pn junction is provided along the slope.
2. A light receiving element for detecting a laser output is formed.
Semiconductor laser device.
【請求項6】 前記珪素基板の上に受光素子を備え、前
記受光素子は前記斜面の上端稜線の両方の延長方向に形
成されかつ前記上端稜線に平行な線で分割された請求項
1記載の半導体レーザ装置。
6. A light receiving element is provided on said silicon substrate.
The light receiving element is formed in both extension directions of the upper edge line of the slope.
Claims and divided by a line parallel to the top edge line
2. The semiconductor laser device according to 1.
JP4114537A 1992-05-07 1992-05-07 Semiconductor laser device Expired - Fee Related JP3040252B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4114537A JP3040252B2 (en) 1992-05-07 1992-05-07 Semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4114537A JP3040252B2 (en) 1992-05-07 1992-05-07 Semiconductor laser device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05315699A JPH05315699A (en) 1993-11-26
JP3040252B2 true JP3040252B2 (en) 2000-05-15

Family

ID=14640247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4114537A Expired - Fee Related JP3040252B2 (en) 1992-05-07 1992-05-07 Semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3040252B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05315699A (en) 1993-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5479426A (en) Semiconductor laser device with integrated reflector on a (511) tilted lattice plane silicon substrate
US5124281A (en) Method of fabricating a photonics module comprising a spherical lens
US5181216A (en) Photonics module apparatus
JP3150070B2 (en) Light receiving module and manufacturing method thereof
EP0636911B1 (en) Coupling structure between optical semiconductor and optical waveguide, and coupling method of the same
EP0826995B1 (en) An optoelectronic module having its components mounted on a single mounting member
US6314117B1 (en) Laser diode package
US5793785A (en) Semiconductor laser device
KR100329208B1 (en) Functional device and a method for manufacturing thereof and an optical disc apparatus using the functional device
JP3167650B2 (en) Photodetector with integrated mirror and method of making the same
JP2892820B2 (en) Semiconductor laser device
JP3909500B2 (en) Optical element and optical element manufacturing method
JP2002357748A (en) Light path converting reflective body, mounting structure thereof and optical module
JP3032376B2 (en) Semiconductor laser device
JP2892812B2 (en) Semiconductor laser device
JP3040252B2 (en) Semiconductor laser device
US6392283B1 (en) Photodetecting device and method of manufacturing the same
US5668823A (en) Injection laser assembly incorporating a monitor photosensor
JP3169917B2 (en) Semiconductor laser device
JPH05327131A (en) Semiconductor laser device
JPH11274654A (en) Semiconductor laser device
JPH0810496B2 (en) Optical head manufacturing method
JPH08148756A (en) Semiconductor laser device
JP3140085B2 (en) Semiconductor laser device
JP3295327B2 (en) Bidirectional optical module

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080303

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090303

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100303

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110303

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees