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公開番号2025076844
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188755
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】長期的な出力の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。受光素子170に入射するLDチップ110の後方端面S2から放射される後方光出力L6のパワーPr’は、受光素子170に入射する反射前方光出力L4のパワーPf”の1/3以下である。
【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、
前記受光素子に入射する前記半導体レーザチップの前記後方端面から放射される後方光出力のパワーは、前記受光素子に入射する前記反射前方光出力のパワーの１／３以下であることを特徴とする半導体レーザ装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記受光素子に入射する前記後方光出力のパワーは、前記受光素子に入射する前記反射前方光出力のパワーの１／１０以下であ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】
前記ガラス窓の反射率Ｒｗｉｎは２％以上であ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４】
前記半導体レーザチップの前記後方端面に形成された後方反射膜の反射率は、９９．５％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記半導体レーザチップの前記後方端面に形成された後方反射膜の反射率は、９９．９％以上であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記半導体レーザ装置を、前記前方光出力の出射方向に沿って見たときに、前記受光素子は、前記半導体レーザチップに対して、オフセットして配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記半導体レーザチップは、前記後方端面に形成された後方反射膜の上に形成される吸収層を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記吸収層の透過率は１％以下であることを特徴とする請求項７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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
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】
【０００５】
本発明者は、内部ＰＤモニター方式のＬＤについて検討し、以下の課題を認識するに至った。
【０００６】
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）
【０００７】
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）
【０００８】
ＧａＮ／ＩｎＧａＮ系波長帯のＬＤ端面は、その反射率特性を決めている誘電体反射膜、誘電体反射膜と半導体との界面、およびその近傍の半導体の状態の光学的安定性が不足しており、長期動作によって端面膜構造の光学的変質が避けられない。この光学的変質の結果、反射率Ｒｆ，Ｒｒは変動する。Ｐｒ／Ｐｆが設計上の波長依存性（特許文献１のようなＰＤ感度補償傾斜特性）から逸脱すると、外部光出力Ｐｏが、所定のＡＰＣ仕様の許容範囲から逸脱する。
【０００９】
この問題は、環境温度が一定に管理され発振波長が一定に保持される動作条件においても起こり得るものであり、Ｐｒ／Ｐｆの波長依存性が適切に制御された膜構造であるか否かに関わらず、ＰＤの受光量の大半がＬＤからの後方光出力由来である内部ＰＤモニター方式に共通するものである。
【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、長期的な出力の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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