JP3169917B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】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もので
ある。The present invention relates to a semiconductor laser device used for optical information processing, optical measurement, 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、同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 than the other main surface, and the lowered main surface of the silicon substrate intersects the slope of the V-shaped groove. The laser chip 3 is fixed so that the front end face from which the laser light of the laser chip 3 is emitted is parallel to the 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
の主面に載置することができ、位置合わせ精度を上げる
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.
Can be placed on the main surface, and the alignment accuracy can be improved.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】(100)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55°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20°
傾いてしまうという問題点があった。When a V-shaped groove whose slope is formed by the (111) plane is formed in the (100) plane silicon substrate 8, the reflection mirror surface 9 of the groove and the surface of the silicon substrate 8 are formed. Is about 55 °, the center axis of the emitted light is about 20 ° from the direction perpendicular to the main surface of the silicon substrate.
There was a problem of tilting.
【0010】また、各種用途のフォトダイオードをシリ
コン基板上に載置しなければならず、組立工程が複雑に
なるという問題点があった。In addition, there has been a problem that photodiodes for various uses have to be mounted on a silicon substrate, which complicates an assembling process.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、〈110〉方向を軸として5〜15゜のオフアン
グルを有する(100)面のシリコン基板の上に、両側
の斜面が(111)面により形成された台形状の溝もし
くは4つの(111)面に囲まれた四角錐台状の凹部が
形成され、前記(111)面のうち前記シリコン基板表
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、この反射ミラー面に対向する面の
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
になるように前記半導体レーザチップが前記シリコン基
板に固定されるものである。According to the semiconductor laser device of the present invention, on a (100) silicon substrate having an off angle of 5 to 15 ° with respect to the <110> direction as an axis, both slopes are (111). A) trapezoidal groove formed by the surface or a truncated quadrangular pyramid-shaped recess surrounded by four (111) surfaces, and a surface of the (111) surface whose inclination with respect to the silicon substrate surface is close to 45 °. Is a reflection mirror surface for reflecting laser light, and the semiconductor laser chip is fixed to the silicon substrate such that a front end surface of the semiconductor laser chip is parallel to an upper edge line of a surface facing the reflection mirror surface. It is.
【0012】この構成によれば、シリコン基板の主面が
(100)面より5〜15゜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台形
状の溝もしくは四角錐台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
にすることができる。このためレーザチップから出射さ
れたレーザ光は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, since the main surface of the silicon substrate is a surface provided with an off angle of 5 to 15 degrees from the (100) plane, the trapezoidal groove or the trapezoidal groove formed by the (111) plane is formed. The angle θ between the reflecting mirror surface of the truncated quadrangular pyramid-shaped concave portion and the main surface of the silicon substrate can be in the range of 40 ° ≦ θ ≦ 50 °. Therefore, the central axis of the laser light emitted from the laser chip after being reflected by the reflection mirror surface can be made substantially perpendicular to the main surface of the silicon substrate.
【0013】また、溝を台形状もしくは凹部を四角錐台
状にするため、底に平坦面が形成され、レーザチップか
ら出射された正規光とは別のもれた迷光をこの底の平坦
面により正規光とは別の方向に反射分離させることがで
きる。なお、迷光が正規光に含まれると光干渉が生じて
光システムの特性を大幅に劣化させる。In addition, a flat surface is formed at the bottom in order to make the groove trapezoidal or the truncated square pyramid, and stray light that is different from normal light emitted from the laser chip is emitted from the flat surface. Thus, the light can be reflected and separated in a direction different from the normal light. When stray light is included in the regular light, optical interference occurs and the characteristics of the optical system are significantly deteriorated.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0015】(実施の形態1)本発明の半導体レーザ装
置の第1の実施の形態を図1に示した斜視図と断面図を
参照して説明する。(First Embodiment) A first embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention will be described with reference to the perspective view and the sectional view shown in FIG.
【0016】これは、〈110〉方向を回転軸として約
10゜のオフアングルを持たせた(100)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
13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。なお、
反射ミラー面12の表面には3000〜5000Å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。This is because a V-shaped groove in which both inclined surfaces are formed by the (111) plane on the (100) plane silicon substrate 10 having an off angle of about 10 ° with the <110> direction as the rotation axis. (Hereinafter referred to as V-grooves) 11 are formed, and of these slopes, the inclination θ with respect to the surface of the silicon substrate 10 is formed.
Is the reflection mirror surface 12, and the laser chip 13 is placed on the surface of the silicon substrate 10 so that the front end surface of the semiconductor laser chip 13 is parallel to the upper edge of the groove on the surface facing this surface. Is fixed. In addition,
A gold thin film 14 of 3000 to 5000 ° is formed on the surface of the reflection mirror surface 12, and the reflectance of the mirror is 90% or more. The laser chip 13 is fixed with a solder material so that the light emitting portion is on the lower side.
【0017】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 near vertical direction, and is extracted as output light. It is.
【0018】なお、実施の形態では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よい。
この場合には、迷光を正規光より分離させることができ
るため、光干渉をなくし、光システムの特性を向上させ
ることができる。Although the V-groove has been described in the embodiment, the trapezoidal groove may be formed by flattening the apex of the V-groove.
In this case, since the stray light can be separated from the regular light, optical interference can be eliminated and the characteristics of the optical system can be improved.
【0019】また、シリコン基板の表面として約10゜
のオフアングルを持たせた(100)面を使用したが、
実際使用上5〜15゜のオフアングルを有する(10
0)面のものでもよい。このとき反射ミラー面のシリコ
ン基板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る。なお、このことは後に述べ
る他の実施の形態においても同じことが言える。The (100) plane having an off angle of about 10 ° was used as the surface of the silicon substrate.
It has an off-angle of 5 to 15 ° in actual use (10
0) plane. At this time, the inclination θ of the reflection mirror surface with respect to the surface of the silicon substrate can be kept within the range of 40 ° ≦ θ ≦ 50 °. The same can be said for the other embodiments described later.
【0020】(実施の形態2)次に、本発明の半導体レ
ーザ装置の第2の実施の形態について図2に示した斜視
図を参照して説明する。(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the perspective view shown in FIG.
【0021】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、前
記4つの(111)面のうち前記シリコン基板表面に対
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で示した通り
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, and a reflection mirror for reflecting a laser beam on a surface of the four (111) surfaces which is inclined closest to 45 ° with respect to the silicon substrate surface. A laser chip 13 with respect to the upper ridge 18 of the quadrangular pyramid-shaped recess 16 on the surface facing this surface.
The laser chip 13 is fixed to the silicon substrate 10 so that the front end faces are parallel. The structures of the reflection mirror surface 17 and the laser chip 13 are as shown in FIG.
【0022】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 reflecting mirror surface 17 as shown by an optical path 19 and travels in the vertical or nearly vertical direction, and is output as light. Taken out.
【0023】なお、実施の形態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。この場合には、迷光を正規光より分離さ
せることができるため、光干渉をなくし、光システムの
特性を向上させることができる。Although the embodiment has been described with a quadrangular pyramid-shaped concave portion, the vertex of this concave portion may be flattened to have a truncated quadrangular pyramid shape. In this case, since the stray light can be separated from the regular light, optical interference can be eliminated and the characteristics of the optical system can be improved.
【0024】(実施の形態3)次に、本発明の半導体レ
ーザ装置の第3の実施の形態について図3に示した断面
図を参照して説明する。(Embodiment 3) Next, a third embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the sectional view shown in FIG.
【0025】これは、〈110〉方向を回転軸として約
10゜のオフアングルを持たせた(100)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 (100) plane P-type silicon substrate 20 having an off angle of about 10 ° 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 reflecting mirror surface 21 for reflecting a laser beam. 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 the reflection mirror surface 21, and a laser is applied to the upper edge of the surface facing the reflection mirror surface 21. Chip 13
The laser chip 13 is fixed to the silicon substrate 20 so that the front end faces are parallel.
【0026】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.
【0027】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 from the laser chip 13 in the horizontal direction 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.
【0028】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換され、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。The light incident on the photodiode is converted 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.
【0029】(実施の形態4)次に本発明の半導体レー
ザ装置の第4の実施の形態について図4に示した断面図
を参照して説明する。Embodiment 4 Next, a fourth embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the sectional view shown in FIG.
【0030】これは、〈110〉方向を回転軸として約
10゜のオフアングルを持たせた(100)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 a (100) plane P-type silicon substrate 20 having an off angle of about 10 ° 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 reflecting mirror surface 21 for reflecting laser light. 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.
【0031】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、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
応じて変換した電流信号を発生させる。この電流信号を
レーザチップ駆動回路に帰還させて、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。P-type silicon substrate 20 and n-type diffusion region 26
Receives the laser light emitted from the rear end face of the laser chip 13 and generates a current signal converted according to the light intensity. This current signal is fed back to the laser chip driving circuit, so that the laser chip 13
It is used for monitoring to make the intensity of the laser light emitted from the front end face of the laser light constant.
【0032】なお、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 laser chip 13 is reflected by the reflecting mirror surface 21 coated with a thin gold film, travels in a vertical or nearly vertical direction, and is extracted as output light. .
【0033】なお、27はレーザチップ13後端面より
出射されたレーザ光の光路、28はレーザチップ13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 the laser light emitted from the rear end face of the laser chip 13, and reference numeral 28 denotes an optical path of the laser light emitted from the front end face of the laser chip 13.
【0034】(実施の形態5)次に、本発明の半導体レ
ーザ装置の第5の実施の形態について図5に示した斜視
図を参照して説明する。(Embodiment 5) Next, a fifth embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the perspective view shown in FIG.
【0035】この構造は、〈110〉方向を回転軸とし
て約10゜のオフアングルを持たせた(100)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の表面にレーザチップ13
が固定され、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。This structure has a (100) plane P with an off angle of about 10 ° with the <110> direction as a rotation axis.
V-grooves 11 are formed on the die-shaped silicon substrate 20, the slopes of which are formed by the (111) planes on both sides. The laser chip 13 is placed on the surface of the silicon substrate 20 such that the front end face of the laser chip 13 is parallel to the upper edge of the groove on the surface facing this surface.
Are fixed, and an n-type diffusion region is formed behind the laser chip 13 to form a laser output light detection photodiode 29, and a signal detection photodiode 30 is formed on the silicon substrate 20. .
【0036】この構成により、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、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、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 laser light emitted in the horizontal direction from the front end face of the laser chip 13 is reflected by the reflecting mirror surface 12 coated with the gold thin film, and as shown in the optical path 15, in the vertical or nearly vertical direction. And the light 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,
The signal is processed. On the other hand, the laser light emitted from the rear end face of the laser chip 13 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 is used to make the output of the laser light emitted from the front end face of the laser chip constant.
【0037】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.
【0038】なお、実施の形態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、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。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, and an amplifier circuit for a signal obtained from the photodiode, a driving circuit for a laser chip, and An optical signal processing circuit and the like can be formed over the same substrate.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置によれば、
〈110〉方向を軸として5〜15゜のオフアングルを
有する(100)面のシリコン基板を用いて、(11
1)面により形成される台形状の溝あるいは四角錐台状
の凹部を形成するので、この(111)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することができる。この結果、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、出射方向の位置合わせが簡単となる。According to the semiconductor laser device of the present invention,
Using a (100) plane silicon substrate having an off angle of 5 to 15 ° with respect to the <110> direction as an axis, (11)
1) Since a trapezoidal groove or a truncated pyramid-shaped recess formed by the surface is formed, one of the (111) surfaces has an inclination of about 45 ° with respect to the surface of the silicon substrate. Plane. As a result, the laser light emitted in the horizontal direction from the laser chip is reflected by the reflection mirror surface and can be taken out substantially in the vertical direction, and the alignment in the emission direction is simplified.
【0040】また、溝を台形状もしくは凹部を四角錐台
状にしているため、底に平坦面が形成されるので、レー
ザチップから出射された正規光とは別のもれた迷光をこ
の底の平坦面により正規光とは別の方向に反射分離させ
ることができるので、正規光に迷光が含まれることがな
いので光干渉がなくなり、光システムの特性を向上させ
ることができる。Further, since the groove is trapezoidal or the recess is truncated square pyramid, a flat surface is formed at the bottom, so that stray light different from normal light emitted from the laser chip is leaked to this bottom. Because the flat surface can reflect and separate light in a direction different from that of the normal light, stray light is not included in the normal light, so that light interference is eliminated and characteristics of the optical system can be improved.
【図1】本発明の半導体レーザ装置のV溝を有する場合
の斜視図と断面図FIG. 1 is a perspective view and a sectional view of a semiconductor laser device of the present invention having a V-groove.
【図2】本発明の半導体レーザ装置の四角錐状の凹部を
有する場合の斜視図FIG. 2 is a perspective view of the semiconductor laser device of the present invention having a quadrangular pyramid-shaped concave portion;
【図3】反射ミラー面側にフォトダイオードが形成され
た本発明の半導体レーザ装置の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device of the present invention in which a photodiode is formed on a reflection mirror surface side.
【図4】レーザチップの後方にフォトダイオードが形成
された本発明の半導体レーザ装置の断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device of the present invention in which a photodiode is formed behind a laser chip.
【図5】レーザチップを載置するシリコン基板上に各種
素子が形成された本発明の半導体レーザ装置の斜視図FIG. 5 is a perspective view of a semiconductor laser device of the present invention in which various elements are formed on a silicon substrate on which a laser chip is mounted.
【図6】レーザチップが固定台に設置された従来の半導
体レーザ装置の断面図FIG. 6 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device in which a laser chip is mounted on a fixed base.
【図7】レーザチップがシリコン基板に設置された従来
の半導体レーザ装置の断面図FIG. 7 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device in which a laser chip is mounted on a silicon substrate.
10 シリコン基板 11 V状の溝(V溝) 12、17、21 反射ミラー面 13 半導体レーザチップ 14、24 金薄膜 15、19、25 光路 16 四角錐状凹部 18 反射ミラー面に向い合う面の四角錐状凹部の上端
稜線 20 P型シリコン基板 22、26 n型拡散領域 23 酸化シリコン膜 27 レーザチップ後端面より出射されたレーザ光の光
路 28 レーザチップ前端面より出射されたレーザ光の光
路 29 レーザ出力光検出用フォトダイオード 30 信号検出用フォトダイオード 31 信号光DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 11 V-shaped groove | channel (V groove) 12,17,21 Reflection mirror surface 13 Semiconductor laser chip 14,24 Gold thin film 15,19,25 Optical path 16 Square pyramid concave part 18 Four surfaces facing a reflection mirror surface Top ridge line of pyramidal recess 20 P-type silicon substrate 22, 26 n-type diffusion region 23 silicon oxide film 27 optical path of laser light emitted from rear end face of laser chip 28 optical path of laser light emitted from front end face of laser chip 29 laser Output light detecting photodiode 30 Signal detecting photodiode 31 Signal light
フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼川 昭男 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (72)発明者 清水 裕一 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−42981(JP,A) 特開 昭62−23163(JP,A) 実開 昭61−153360(JP,U) 実開 昭56−96665(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 G11B 7/125 G11B 7/135 Continuation of front page (72) Inventor ▲ Yoshi ▼ Akio Kawa1-1, Sachimachi, Takatsuki-shi, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electronics Corporation (72) Inventor Yuichi Shimizu 1-1, Sachimachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics (56) References JP-A-61-42981 (JP, A) JP-A-62-23163 (JP, A) JP-A-61-153360 (JP, U) JP-A-56-96665 (JP, U) (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 G11B 7/125 G11B 7/135
Claims (1)
のオフアングルを有する(100)面のシリコン基板の
上に、両側の斜面が(111)面により形成された台形
状の溝あるいは4つの(111)面に囲まれた四角錐台
状の凹部が形成され、前記(111)面のうち前記シリ
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、同反射ミラー面に対向
する面の上端稜線に対して半導体レーザチップの前方端
面がほぼ平行になるように前記半導体レーザチップが前
記シリコン基板に固定されたことを特徴とする半導体レ
ーザ装置。1. An angle of 5 ° to 15 ° about a <110> direction as an axis.
On a (100) silicon substrate having an off-angle of, a trapezoidal groove having slopes on both sides formed by a (111) surface or a truncated square pyramid-shaped recess surrounded by four (111) surfaces. A surface of the (111) surface, the inclination of which is close to 45 ° with respect to the surface of the silicon substrate, is defined as a reflection mirror surface for reflecting laser light, and a semiconductor laser chip is formed with respect to an upper edge of the surface facing the reflection mirror surface. Wherein the semiconductor laser chip is fixed to the silicon substrate such that front end faces thereof are substantially parallel to each other.
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