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JPS61159783A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPS61159783A
JPS61159783A JP15685A JP15685A JPS61159783A JP S61159783 A JPS61159783 A JP S61159783A JP 15685 A JP15685 A JP 15685A JP 15685 A JP15685 A JP 15685A JP S61159783 A JPS61159783 A JP S61159783A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
photodetector
laser diode
light emitting
semiconductor
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
Application number
JP15685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isao Hakamata
袴田 勲
Hideaki Nojiri
英章 野尻
Toshitami Hara
利民 原
Seiichi Miyazawa
宮沢 誠一
Yoshinobu Sekiguchi
芳信 関口
Akira Shimizu
明 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP15685A priority Critical patent/JPS61159783A/en
Priority to FR858516920A priority patent/FR2582154B1/en
Priority to GB08528248A priority patent/GB2169134B/en
Publication of JPS61159783A publication Critical patent/JPS61159783A/en
Priority to US07/312,311 priority patent/US4971415A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To monitor optical beams from each light-emitting element efficiently, and to adjust the amount of light of the optical beams precisely by fitting a photodetector at an intersection in the beam projecting directions of each of a plurality of the light-emitting elements. CONSTITUTION:Several laser diode 1-3 and a photodetector 4 are formed onto the same substrate 5 in a monolithic manner. Projecting end surfaces 1a-3a in respective laser diode 1-3 are positioned onto the same circumference, and shaped so that a light-receiving surface for the photodetector 4 is positioned at an intersection P in the beam projecting directions 1c-3c. According to such constitution, beams from the laser diodes 1-3 can be received efficiently by one photodetector 4, thus controlling the amount of light from several laser diode 1-3 with higher accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数個の半導体発光素子がアレー状に七ノリシ
ックに形成された半導体装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device in which a plurality of semiconductor light emitting elements are formed in a seven-dimensional array.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、例えば特開昭59−128に開示されているよう
に、半導体レーザまたは発光ダイオード(LED)を複
数個用いて光走査装置を設計する場合、第5図に示すよ
うに発光体からの光の出射方向が一点Paで交わるよう
に光源を配置し、複数の走査スポットを良好な結像状態
を保ちながら被走査面(不図示)に対して走査できるよ
う工夫されていた。
Conventionally, when designing an optical scanning device using a plurality of semiconductor lasers or light emitting diodes (LEDs), as disclosed in JP-A-59-128, for example, the light emitted from the light emitting body is The light sources are arranged so that the emission directions of the two intersect at one point Pa, so that a scanned surface (not shown) can be scanned with a plurality of scanning spots while maintaining a good image formation state.

第5図はその典型的な従来例を示したものであり、光源
と偏向器の間の光学系を偏向走査面と垂直な方向から見
た因である。 51a 、 5fbは半導体レーザであ
り、各レーザはマウント52の上にその光束発生面がマ
ウント52の端面と平行になるように配されている。半
導体レーザ51a、51bが設けられているマウント5
2の端面52a、52bは、各レーザ51a、51bか
らの発散光束の中心光線ha。
FIG. 5 shows a typical conventional example, and shows the optical system between the light source and the deflector viewed from a direction perpendicular to the deflection scanning plane. 51a and 5fb are semiconductor lasers, and each laser is arranged on a mount 52 so that its light beam generating surface is parallel to the end surface of the mount 52. Mount 5 provided with semiconductor lasers 51a and 51b
The end surfaces 52a and 52b of 2 are the center rays ha of the diverging light beams from the respective lasers 51a and 51b.

hbが同一の点Poを通過して来たかの如く設定される
。換言すれば、半導体レーザ(51a 、 51b)が
設けられる位置で、端面52aと52bに各々、法線を
たてると、各々の法線がPoを通過するように、端面5
2aと52bは設定されている。更に、偏向走査面と平
行な方向から見れば、各々の半導体レーザの中心光線h
a、 hbのPa点を通過する位置が、偏向走査面と直
交する方向にわずかに変位するように、マウント52上
に設けられる半導体レーザの位置は設定される。上記P
a点と偏向器の偏向反射面53の所定の近傍の点Pとは
、結像レンズ54により光学的に共役な関係に保たれて
いる。
hb is set as if it had passed through the same point Po. In other words, when normal lines are drawn to the end faces 52a and 52b at the positions where the semiconductor lasers (51a, 51b) are provided, the end faces 5 are aligned so that each normal passes through Po.
2a and 52b are set. Furthermore, when viewed from a direction parallel to the deflection scanning plane, the central ray h of each semiconductor laser
The position of the semiconductor laser provided on the mount 52 is set so that the position of a and hb passing through point Pa is slightly displaced in a direction perpendicular to the deflection scanning plane. Above P
Point a and a point P in a predetermined vicinity of the deflection reflection surface 53 of the deflector are maintained in an optically conjugate relationship by the imaging lens 54.

このように、複数個の半導体発光素子(例えば半導体レ
ーザ)をそれぞれの光の出射方向が異なるように配置す
るためには、上記例に示したようにマウント上に位置合
せをしてハイブリッドに構成する必要があった。以下便
宜上、複数個の半導体発光素子としてアレーレーザとい
う言葉を使用するが、原理的にはLEDアレーのような
発光素子にも当てはまる。
In this way, in order to arrange multiple semiconductor light emitting devices (for example, semiconductor lasers) so that their respective light emission directions are different, they must be aligned on the mount and configured into a hybrid structure, as shown in the example above. I needed to. For convenience, the term "array laser" will be used below to refer to a plurality of semiconductor light emitting devices, but the term also applies in principle to light emitting devices such as LED arrays.

また、モノリシックに形成されたアレーレーザを使用す
る場合には、アレーレーザの前面に何らかの光学系を設
置する必要がある。特開昭58−211735に開示さ
れている例としては、プリズムが7レーレーザの前面に
配置されている。
Furthermore, when using a monolithically formed array laser, it is necessary to install some kind of optical system in front of the array laser. In an example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-211735, a prism is placed in front of a seven-ray laser.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述した従来の半導体装置では、各発光素子毎に光量調
整を行なった例はなく、また通常の結晶のへき開による
発光素子形成例では発光素子個々に対応させて受光素子
を設ける場合がほとんどである。従ってこの場合には、
素子の数が多くなると共に、発光素子のそれぞれと受光
素子のそれぞれとを正確に対応させることが困難になる
という欠点がある。
In the conventional semiconductor devices described above, there is no example in which the light intensity is adjusted for each light emitting element, and in most cases where light emitting elements are formed by cleaving a normal crystal, a light receiving element is provided corresponding to each light emitting element. . Therefore, in this case,
There is a drawback that as the number of elements increases, it becomes difficult to accurately match each light emitting element to each light receiving element.

一方、へき開による発光素子に対して受光素子を1つだ
け設けた例もあるが1発光素子数が多くなってしかもピ
ッチが大きくなると光量調整の精度が悪くなるという欠
点がある。
On the other hand, there are examples in which only one light-receiving element is provided for each light-emitting element by cleavage, but there is a drawback that as the number of light-emitting elements increases and the pitch increases, the accuracy of light intensity adjustment deteriorates.

本発明の目的は、ハイブリッドに半導体発光素子を配置
することに起因する位置合せ誤差や集積密度の制限を排
除すると共に、光出射方向が一定でかつモノリシックに
形成されたアレーレーザを使用する場合のような付加光
学系の煩雑さを避けることを可能にする半導体装置を提
供することにある。
It is an object of the present invention to eliminate alignment errors and limitations on integration density caused by arranging semiconductor light emitting devices in a hybrid, and also to eliminate alignment errors and limitations in integration density caused by arranging semiconductor light emitting devices in a hybrid structure, and to eliminate problems such as when using a monolithically formed array laser with a constant light emission direction. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that makes it possible to avoid the complexity of an additional optical system.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明による半導体装置は、上記目的を達成するために
、複数個の半導体発光素子が同一の基板上に形成されて
いる半導体装置において、半導体発光素子のそれぞれの
出射端面を同一円周上に形成し、これら半導体発光素子
のそれぞれの光出射方向の光軸の交点に光検出器を形成
している。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention has a semiconductor device in which a plurality of semiconductor light emitting elements are formed on the same substrate, in which each emission end face of the semiconductor light emitting elements is formed on the same circumference. However, a photodetector is formed at the intersection of the optical axes of each of these semiconductor light emitting elements in the light emission direction.

さらに特定すれば、上述の基板上において上述の光検出
器の受光面に任意の傾斜角度を持たせており、また、上
述の半導体発光素子と光検出器がモノリシックに形成さ
れている。
More specifically, the light-receiving surface of the photodetector is provided with an arbitrary inclination angle on the substrate, and the semiconductor light-emitting element and the photodetector are monolithically formed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例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.

第1図〜第4図は本発明による半導体装置の一実施例を
示す。
1 to 4 show an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

まず第1図において、各レーザダイオードl。First, in FIG. 1, each laser diode l.

2.3と光検出器4が同一の基板5上にモノリシックに
形成されている。また、各レーザダイオード1,2.3
の出射端面1a 、 2a 、 3a (あるいはlb
、 2b、 3b)が同一円周上に位置しており、各レ
ーザダイオード1,2.3の光出射方向1c。
2.3 and the photodetector 4 are monolithically formed on the same substrate 5. In addition, each laser diode 1, 2.3
Output end faces 1a, 2a, 3a (or lb
, 2b, 3b) are located on the same circumference, and the light emission direction 1c of each laser diode 1, 2.3.

2c、 3cの交点Pに光検出器4の受光面が位置する
ように形成されている。さらに、各レーザダイオード1
,2.3と光検出器4のそれぞれの膜構成は全く同じで
あり、電気的な結合が逆に形成されれば、それぞれデバ
イスとしての機能を果たす。
The light receiving surface of the photodetector 4 is located at the intersection P of 2c and 3c. Furthermore, each laser diode 1
, 2.3 and the photodetector 4 have exactly the same film structure, and if the electrical connections are reversed, they each function as a device.

このように形成された各レーザダイオード1゜2.3の
出射端面1a 、 2a 、 3aと光検出1!4(7
)受光面は鏡面が得られている必要があるので、反応性
イオンビームエツチングで充分でない時には仕上げとし
て化学エツチングを行うとよい0本実施例においては、
化学エツチング液として硫酸−過橢化水素系を使用した
The output end faces 1a, 2a, 3a of each of the laser diodes 1°2.3 thus formed and the light detection 1!4 (7
) The light-receiving surface must have a mirror surface, so if reactive ion beam etching is not sufficient, chemical etching is recommended as a finishing touch. In this example,
A sulfuric acid-hydrogen peroxide system was used as a chemical etching solution.

次に、製造プロセスを説明する。Next, the manufacturing process will be explained.

第2図において、n型Ga1g基板5上に順次、n型G
aAsバ、77暦2!を1.51s、n型GaAjlA
sクラッド層22をl p 、ノンドープのGaAs活
性層23を Q、5p 、 P型GaAjAsクラッド
層24をlQ、P型GaAsキャップ層25を0.5鱗
積層した。
In FIG. 2, n-type G
aAsba, 77 Calendar 2! 1.51s, n-type GaAjlA
The S cladding layer 22 was laminated with l p , the undoped GaAs active layer 23 was laminated with Q, 5p, the P type GaAjAs cladding layer 24 was laminated with lQ, and the P type GaAs cap layer 25 was laminated with 0.5 scales.

次に、このように形成したダブルへテロ構造の結晶上に
、ホトリソグラフィ工程により所望の形態が得られるよ
うにマスク形成を行う。
Next, a mask is formed on the thus formed double heterostructure crystal by a photolithography process so as to obtain a desired morphology.

この時のマスクパターンは各レーザダイオードの光出射
方向1c、 2c、 3cがそれぞれ1.3度ずつずれ
た構成であり、さらに各光出射方向の交点Pの位置に光
検出器4を構成できるよう作られている。
The mask pattern at this time is such that the light emission directions 1c, 2c, and 3c of each laser diode are shifted by 1.3 degrees, and the photodetector 4 can be configured at the intersection point P of each light emission direction. It is made.

このようにマスク形成された結晶を反応性イオンビーム
エツチングにより基板5の面上まで除去し、第1図およ
び第3図の如く形状を得た。
The thus masked crystal was removed to the surface of the substrate 5 by reactive ion beam etching to obtain the shape as shown in FIGS. 1 and 3.

!4図は第1図の平面図であり、3ビームのアレーレー
ザダイオード1〜3と光検出器4の位置関係を示す図で
ある。このように各レーザダイオード1,2.3の光出
射方向1c、 2e、 3cの交点Pに光検出器4が構
成されているので、1つの光検出器4で効率良くレーザ
ダイオード1,2.3の光を受けることが可能となった
。それ故、より高い精度で個々のレーザダイオード1,
2.3の光量制御ができるようになった。
! FIG. 4 is a plan view of FIG. 1, showing the positional relationship between the three-beam array laser diodes 1 to 3 and the photodetector 4. In this way, since the photodetector 4 is configured at the intersection P of the light emission directions 1c, 2e, 3c of each laser diode 1, 2.3, one photodetector 4 can efficiently detect the laser diodes 1, 2.3. It became possible to receive 3 lights. Therefore, with higher precision the individual laser diodes 1,
2.3 Light amount control is now possible.

次に、第4図を参照しながら各レーザダイオードの駆動
方法を説明する。
Next, a method for driving each laser diode will be explained with reference to FIG.

まず、レーザダイオード1,2.3の各電極ld、 2
d、 3dをそれぞれ独立駆動する。この時、同時に光
をモニタすることはできないので、時系列的に各レーザ
ダイオードを駆動し、それぞれ基準値と比較してレーザ
ダイオード1,2.3の光量を安定化させる。なお、こ
の安定化のための操作は1例えば画像記録に関係のない
空き時間の時に行う。
First, each electrode ld, 2 of the laser diode 1, 2.3
d and 3d are each driven independently. At this time, since it is not possible to simultaneously monitor the light, each laser diode is driven in chronological order, and the light amounts of the laser diodes 1, 2.3 are stabilized by comparing each with a reference value. Note that this stabilization operation is performed, for example, during idle time unrelated to image recording.

また、レーザダイオード1.2.3と光検出器4の位置
関係において、レーザダイオードからの放射ビームの強
度が最大となる光軸ビームが出射端面1a 、 2a 
、 3aに戻るような構成の場合、各レーザダイオード
1,2.3がセルフカップリングを起し特性の不安定さ
を生ずる。それ故、光ビームが自分自身(例えばl)及
び他のレーザダイオード(2および3)の出射端面1a
、2a、3aに戻らないような構造が必要となる。すな
わち、光検出器4の受光面、つまり入射ビームの反射面
を適当に任意の角度傾ければ出射端面への戻り光は極め
て少なくなり、レーザダイオードの特性の不安定さは解
消できる。
Furthermore, in the positional relationship between the laser diode 1.2.3 and the photodetector 4, the optical axis beam with the maximum intensity of the radiation beam from the laser diode is located at the output end face 1a, 2a.
, 3a, each laser diode 1, 2.3 causes self-coupling, resulting in unstable characteristics. Therefore, the light beam is transmitted to the output end face 1a of itself (e.g. l) and the other laser diodes (2 and 3).
, 2a, 3a is required. That is, by tilting the light-receiving surface of the photodetector 4, that is, the surface reflecting the incident beam at an appropriate arbitrary angle, the amount of light returning to the output end surface can be extremely reduced, and the instability of the characteristics of the laser diode can be eliminated.

光検出器4の受光面の方向に関しては、(1)基板5面
に対して平行な面方向に任意に回転させた構成、 (2)基板5面に対して垂直方向に任意の角度をもたせ
た構成、 (3) (1)、 (2)を合成した構成。
Regarding the direction of the light-receiving surface of the photodetector 4, (1) it can be rotated arbitrarily in a plane parallel to the surface of the substrate 5, and (2) it can be rotated at an arbitrary angle in a direction perpendicular to the surface of the substrate 5. (3) A configuration that combines (1) and (2).

等いずれの構成でもよい。Any configuration may be used.

また、光検出器4の位置は各レーザダイオード1.2.
3の光出射方向1c、 2c、 3cの交点Pに設置す
るのが受光効率の点から最も好ましいが、必ずしも交点
Pにある必要はなく、多少の位置ずれがあっても効率上
影響しない。
Further, the position of the photodetector 4 is different from each laser diode 1, 2, .
From the viewpoint of light receiving efficiency, it is most preferable to install it at the intersection P of the light emission directions 1c, 2c, and 3c of No. 3, but it does not necessarily have to be at the intersection P, and even if there is some positional deviation, it will not affect the efficiency.

更に、光検出器はハイブリッド方式でレーザダイオード
の基板上及びレーザダイオードのマウント上に設置して
もかまわないが、レーザダイオードとモノリシックに形
成する方が工数が少なく。
Further, the photodetector may be installed in a hybrid manner on the substrate of the laser diode and on the mount of the laser diode, but it requires less man-hours to form it monolithically with the laser diode.

信頼性の高い複合デバイスとなる。It becomes a highly reliable composite device.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、複数の発光素子のそれぞ
れの光出射方向の交点に光検出器を設けることにより、
それぞれの発光素子からの光ビームを効率よくモニター
でき、それぞれの発光素子の光量調整をより正確に行え
る効果がある。
As explained above, the present invention provides a photodetector at the intersection of the light emission directions of each of a plurality of light emitting elements.
This has the effect that the light beam from each light emitting element can be efficiently monitored and the light amount of each light emitting element can be adjusted more accurately.

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

第1図〜第4[iii!は本発明による半導体装置の一
実施例を示し、それぞれ斜視図、断面図、第1図のA−
A ’線からみた断面図、平面図で、第5図は従来の半
導体装置の一構成例を示す。 1.2.3・・・レーザダイオード la 、 2a 、 3a・・・出射端面lc、2c、
3c・・・光出射方向 4・・・・・・・・・・・・・・・光検出器5・・・・
・・・・・・・・・・・基板第  2  図     
     宵  3  間第  4  図
Figures 1 to 4 [iii! 1 shows an embodiment of a semiconductor device according to the present invention, and FIG.
FIG. 5 is a sectional view and a plan view taken along line A', and shows an example of the configuration of a conventional semiconductor device. 1.2.3... Laser diode la, 2a, 3a... Output end face lc, 2c,
3c...Light emission direction 4...Photodetector 5...
・・・・・・・・・・・・Board Diagram 2
Evening 3rd period Figure 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数個の半導体発光素子が同一の基板上に形成さ
れている半導体装置において、 前記半導体発光素子のそれぞれの出射端面を同一円周上
に形成し、該半導体発光素子のそれぞれの光出射方向の
光軸の交点に光検出器を形成したことを特徴とする半導
体装置。
(1) In a semiconductor device in which a plurality of semiconductor light emitting elements are formed on the same substrate, each of the semiconductor light emitting elements has an emission end face formed on the same circumference, and each of the semiconductor light emitting elements emits light. A semiconductor device characterized in that a photodetector is formed at an intersection of optical axes of directions.
(2)前記基板上において前記光検出器の受光面に任意
の傾斜角度を持たせた特許請求の範囲第1項記載の半導
体装置。
(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein the light receiving surface of the photodetector has an arbitrary inclination angle on the substrate.
(3)前記半導体発光素子と前記光検出器がモノリシッ
クに形成されている特許請求の範囲第1項ないし第2項
のいずれかに記載の半導体装置。
(3) The semiconductor device according to any one of claims 1 to 2, wherein the semiconductor light emitting element and the photodetector are monolithically formed.
JP15685A 1984-11-16 1985-01-07 Semiconductor device Pending JPS61159783A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15685A JPS61159783A (en) 1985-01-07 1985-01-07 Semiconductor device
FR858516920A FR2582154B1 (en) 1984-11-16 1985-11-15 MULTI-BEAM TRANSMISSION DEVICE COMPRISING SEMICONDUCTOR ELEMENTS, PARTICULARLY LASER DIODES
GB08528248A GB2169134B (en) 1984-11-16 1985-11-15 Multibeam emitting device
US07/312,311 US4971415A (en) 1984-11-16 1989-02-17 Multibeam emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15685A JPS61159783A (en) 1985-01-07 1985-01-07 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61159783A true JPS61159783A (en) 1986-07-19

Family

ID=11466176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15685A Pending JPS61159783A (en) 1984-11-16 1985-01-07 Semiconductor device

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JP (1) JPS61159783A (en)

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