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公開番号2025076845
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188756
出願日2023-11-02
発明の名称半導体レーザ装置
出願人ウシオ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01S 5/0239 20210101AFI20250509BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】PDの感度の波長依存性に起因する長期的な出力の不安定性を改善した内部PDモニター方式の半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】LDチップ110は端面発光型であり、前方端面S1から前方光出力L1を放射する。ガラス窓150は、LDチップ110の前方端面S1側に設けられ、前方光出力L1の一部を反射する。受光素子170は、LDチップ110の後方端面S2側に、ガラス窓150により反射された前方光出力L3である反射前方光出力L4を受光できるように設けられる。半導体レーザチップの実使用の発振波長帯において、受光素子の感度Sとガラス窓の反射率Rwinは逆の波長依存性を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
前方端面から前方光出力を放射する端面発光型の半導体レーザチップと、
前記半導体レーザチップの前記前方端面側に設けられ、前記前方光出力の一部を反射するガラス窓と、
前記半導体レーザチップの後方端面側に、前記ガラス窓により反射された前記前方光出力である反射前方光出力を受光できるように設けられた受光素子と、
を備え、
前記半導体レーザチップの実使用の発振波長帯において、前記受光素子の感度と前記ガラス窓の反射率は逆の波長依存性を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記半導体レーザチップの実使用の発振波長帯において、前記受光素子の感度をＳ（λ）、前記ガラス窓の反射率をＲｗｉｎ（λ）とするとき、反射／透過強度比β（λ）＝Ｒｗｉｎ（λ）／（１－Ｒｗｉｎ（λ））は、感度Ｓ（λ）と逆の波長依存性を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記実使用の発振波長帯内のある波長をλ
０
、正規化された感度をＳ
ｎｏｒｍ
（λ）＝Ｓ（λ）／Ｓ（λ
０
）とした場合に、正規化された感度Ｓ
ｎｏｒｍ
（λ）が傾きαを有するとき、
正規化された反射／透過強度比β
ｎｏｒｍ
（λ）＝β（λ）／β（λ
０
）は、前記実使用の発振波長帯域において、２本の直線｛１－α（λ－λ
０
）｝×０．９５と｛１－α（λ－λ
０
）｝×１．０５の間に挟まれることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
Ｒｗｉｎ≧３％であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体レーザ装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置として、端面発光型の半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）チップを、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）とともにＣＡＮパッケージなどのパッケージに収容したものがある。パッケージに内蔵される内部ＰＤは、ＬＤチップの後方端面側に配置され、ＬＤチップの後方端面から漏れる後方光出力を受光する。後方光出力のパワーは、ＬＤチップの前方端面から放射される光（前方光出力）のパワーと相関があるため、内部ＰＤの出力は、ＬＤチップの前方光出力のパワーを間接的に示している。
【０００３】
内部ＰＤの出力は、パッケージの外部に取り出されている。パッケージの外部の駆動回路は、内部ＰＤの出力が一定となるように、ＬＤチップに供給する駆動電流をフィードバック制御する（ＡＰＣ：Automatic Power Control）。これにより、ＬＤチップの前方光出力を安定化することができる。
【０００４】
内部ＰＤモニター方式は、後方光出力Ｐｒを利用して、前方光出力Ｐｆを間接的にモニターする。この方式では、ＰｒとＰｆの比Ｐｒ／Ｐｆが、温度や波長によらずに一定であることが求められる。ＬＤチップの前方端面の反射率をＲｆ、後方端面の反射率をＲｒとする。前方端面から放射される光のパワーＰｆおよび後方端面から放射される光のパワーＰｒはそれぞれ、以下の関係を満たす。
Ｐｆ∝１／√Ｒｆ×（１－Ｒｆ）
Ｐｒ∝１／√Ｒｒ×（１－Ｒｒ）
【０００５】
したがってＰｒとＰｆの比Ｐｒ／Ｐｆは、式（１）で表される。
Ｐｒ／Ｐｆ＝√Ｒｆ／√Ｒｒ×（１－Ｒｒ）／（１－Ｒｆ） …（１）
【０００６】
内部ＰＤは、安価なＳｉが用いられる場合が多く、その感度は波長依存性を有し、特にＧａＮ／ＩｎＧａＮ系のＬＤチップの発振波長帯では短波長側の感度が低い。一方で、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ系のＬＤは、外部環境温度が高くなるにつれて発振波長が長波側に変化する。そのため、内部ＰＤの出力を一定に保つようにＬＤチップの駆動電流を制御する場合、温度の上昇/低下に伴うレーザの出力の低下/増大の変動幅が大きいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第５３１９３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、式（１）で表されるＰｒ／Ｐｆが、ＰＤの感度の波長依存性と逆向きの波長依存性を持つように、ＬＤチップの端面反射率Ｒｒ，Ｒｆの設計を行う技術が開示される。
【０００９】
この技術では、ＬＤチップの端面反射率ＲｒおよびＲｆの少なくともいずれかの値が異なる製品毎に、異なる調整が必要となり、設計通りにモニターＰＤの感度と出力の相対値が許容範囲内に収まるかどうかの検証が必要となる。したがって、反射膜構造の異なる製品への水平展開や反射膜の新規構造を適用する開発において負担が大きいという問題がある。
【００１０】
本開示は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、従来と異なる構造により、ＰＤの波長依存性に起因する出力の不安定性を改善した内部ＰＤモニター方式の半導体レーザ装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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