JPH0828551B2 - Array laser - Google Patents
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- JPH0828551B2 JPH0828551B2 JP63110812A JP11081288A JPH0828551B2 JP H0828551 B2 JPH0828551 B2 JP H0828551B2 JP 63110812 A JP63110812 A JP 63110812A JP 11081288 A JP11081288 A JP 11081288A JP H0828551 B2 JPH0828551 B2 JP H0828551B2
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アレイ形半導体レーザに関し、特に同一
チップ内に存在する複数の発光部が互いに干渉しないよ
うにしたアレイレーザに関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array type semiconductor laser, and more particularly to an array laser in which a plurality of light emitting portions existing in the same chip do not interfere with each other.
第2図(a),(b)に従来のアレイレーザ装置とア
レイレーザの構造を示す。第2図(a)は、1つのパッ
ケージ内に3本のレーザビームを出す半導体レーザを収
めたものである。第2図(a)において、1はステム、
2はアレイレーザをパッケージするキャップ、3は前記
キャップ2に形成された光学窓、4はヒートシンクで、
これに複数のレーザ素子を有するレーザチップ5が固着
されている。6は前記ステム1の端子を示す。4本の端
子6の内1本はレーザチップ5のヒートシンク4側に接
続され、残りの3本はレーザチップ5の表面電極と接続
されている。2A and 2B show the structure of a conventional array laser device and array laser. FIG. 2A shows a semiconductor laser which emits three laser beams in one package. In FIG. 2 (a), 1 is a stem,
2 is a cap for packaging the array laser, 3 is an optical window formed in the cap 2, 4 is a heat sink,
A laser chip 5 having a plurality of laser elements is fixed to this. Reference numeral 6 denotes a terminal of the stem 1. One of the four terminals 6 is connected to the heat sink 4 side of the laser chip 5, and the remaining three are connected to the surface electrodes of the laser chip 5.
第2図(b)はアレイレーザの構造例を示す断面図で
ある。FIG. 2B is a sectional view showing a structural example of the array laser.
この図で、7はレーザ光の発光部、8は基板、9は分
離溝で、各レーザ素子の発光部7に分離している。10,1
1は電極であり、12,13,14はレーザ素子である。In this figure, 7 is a light emitting portion of laser light, 8 is a substrate, and 9 is a separation groove, which is separated into the light emitting portions 7 of each laser element. 10,1
Reference numeral 1 is an electrode, and 12, 13 and 14 are laser elements.
第2図(b)は、モノリシック形で1チップ内に3個
のレーザ光の発光部7を備えている。各レーザ素子12,1
3,14の発光部7は基板8に達する分離溝9で電気的に分
離されており、各レーザ素子12,13,14に独立した駆動電
流を流すことができる。このようなアレイレーザは、レ
ーザビームプリンタ、光ディスク等に使用されるもの
で、1つの光学系で複数の光ビームを高精度に位置決め
制御する必要がある。このためには各発光部7の位置精
度、各発光部7の間隔精度、各放射ビームの光軸精度が
そろっていることが重要である。第2図(b)のモノリ
シックアレイでは、レーザ結晶をチップに加工する工程
(ウエハプロセス)において、各レーザ素子12〜14を同
時に加工するので、発光部7の位置間隔,放射ビームの
光軸もそろっており、組立上は特に問題がない。FIG. 2B is a monolithic type and has three laser light emitting portions 7 in one chip. Each laser element 12,1
The light emitting portions 7 of 3, 14 are electrically separated by the separation groove 9 reaching the substrate 8, and independent drive currents can be supplied to the laser elements 12, 13, 14. Such an array laser is used for a laser beam printer, an optical disk, etc., and it is necessary to control the positioning of a plurality of light beams with high accuracy by one optical system. For this purpose, it is important that the positional accuracy of each light emitting section 7, the interval accuracy of each light emitting section 7, and the optical axis accuracy of each radiation beam are uniform. In the monolithic array of FIG. 2 (b), since the laser elements 12 to 14 are simultaneously processed in the step of processing the laser crystal into chips (wafer process), the positional intervals of the light emitting portions 7 and the optical axis of the radiation beam are also set. There are no problems in terms of assembly.
しかし、モノリシック形では基板8が共通であるた
め、各発光部7を独立動作させると、他のレーザ素子の
電気的・光学的特性に影響を与える。However, since the substrate 8 is common in the monolithic type, operating each light emitting section 7 independently affects the electrical and optical characteristics of other laser elements.
第3図にモノリシック形アレイレーザの動作例を示
す。なお、ここではレーザ素子12,13,14を便宜的にそれ
ぞれ第1,第2,第3のレーザ素子という。この図は、第1
のレーザ素子12に一定の駆動電流I1を流しておき、隣接
する第2のレーザ素子13の駆動電流I2をON,OFFした場合
の第1のレーザ素子12の光出力P1と時間tとの関係を示
す特性図である。第2のレーザ素子13の駆動状態によっ
て第1のレーザ素子12の光出力P1が一定にならず、変動
している。これは第2のレーザ素子13内の発熱が発光部
7から周辺に広がり、基板8を通して隣の第1のレーザ
素子12にまで影響を及ぼした結果である。FIG. 3 shows an operation example of the monolithic array laser. Here, the laser elements 12, 13, and 14 are referred to as first, second, and third laser elements for convenience. This figure shows the first
The advance flowing driving current I 1 of the constant laser element 12, ON driving current I 2 of the second laser element 13 adjacent a light output P 1 of the first laser element 12 in the case where the OFF time t It is a characteristic view which shows the relationship with. Due to the driving state of the second laser element 13, the optical output P 1 of the first laser element 12 is not constant but fluctuates. This is a result of the heat generated in the second laser element 13 spreading from the light emitting portion 7 to the periphery and affecting the adjacent first laser element 12 through the substrate 8.
このようなアレイレーザをプリンタに使用した場合、
1本のレーザビームが1ドット行に対応し、3行同時に
プリントすることになるが、あるレーザ素子が動作中に
他のレーザ素子が動作すると、熱的干渉によって光出力
が低下し、プリント濃度が低下する。3本のビームで高
速にプリントしてもプリント結果に濃度むらが生じ、不
都合であった。When using such an array laser in a printer,
One laser beam corresponds to one dot row, and three rows are printed at the same time. However, if one laser element is operating while another laser element is operating, the optical output will decrease due to thermal interference, and the print density will decrease. Is reduced. Even if printing is performed at high speed with three beams, uneven density occurs in the print result, which is inconvenient.
他の従来例として、分離されたレーザチップを1つの
パッケージ内に収めたものもある。この個別形アレイレ
ーザは、各チップが独立しているので熱の相互干渉はな
いが、個別チップを別々に組立てるので、発光部の位置
・間隔・光軸等を必要な精度にそろえることができない
不都合がある。Another conventional example is one in which separated laser chips are housed in one package. In this individual array laser, since each chip is independent, there is no mutual interference of heat, but since the individual chips are assembled separately, it is not possible to align the positions, intervals, optical axes, etc. of the light emitting parts to the required accuracy. There is inconvenience.
上記のような従来のアレイ形半導体レーザは、モノリ
シック形では基板8が共通であるため、熱の相互干渉で
各レーザ素子12〜14を独立に駆動することができない問
題点があった。また、個別形では、必要な位置・間隔・
光軸精度の高いものが得られない問題点があった。In the conventional array type semiconductor laser as described above, since the substrate 8 is common in the monolithic type, there is a problem that the laser elements 12 to 14 cannot be driven independently by mutual interference of heat. In the individual type, the required position, spacing,
There was a problem in that it was not possible to obtain a device with high optical axis accuracy.
この発明は、上記の問題点を解消するためになされた
もので、発光部の位置・間隔・光軸精度が高く、しかも
熱的相互干渉の少ないアレイレーザを得ることを目的と
する。The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to obtain an array laser in which the position / spacing / optical axis accuracy of the light emitting portion is high and the thermal mutual interference is small.
〔課題を解決するための手段〕 この発明に係るアレイレーザは、同一基板上に備えた
複数の発光部の各発光部間の前記基板内に前記基板より
熱伝導率の低い材料を埋め込み、それぞれ基板が分離さ
れた複数のレーザ素子を構成したものである。[Means for Solving the Problems] An array laser according to the present invention is such that a material having a thermal conductivity lower than that of the substrate is embedded in the substrate between the light emitting units of a plurality of light emitting units provided on the same substrate. A plurality of laser elements having separate substrates are configured.
この発明においては、基板よりも熱伝導率の小さい埋
込み材料で各レーザ素子を分離したことから、各レーザ
素子で発生した熱は隣接するレーザ素子に伝われにくく
なる。In the present invention, since each laser element is separated by the embedding material having a thermal conductivity smaller than that of the substrate, heat generated in each laser element is hard to be transmitted to the adjacent laser element.
以下、この発明の一実施例を第1図(a)〜(d)に
ついて説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
第1図はこの発明のアレイレーザを得るための製造方
法を示す図である。まず、第1図(a)は、各レーザ素
子間を分離する前のチップ断面である。チップの厚さ
は、例えば350μmであるが、基板8が大部分を占めて
おり、レーザ動作に直接関係する部分は高々20μm程度
である。次に、第1図(b)に示すように、発光部7間
をそれぞれエッチング等で所要深さまで除去して分離溝
9を堀り込む。従来例では各レーザ素子を電気的に分離
するために基板8に達する程度の深さ(約20〜30μm)
までエッチングしたが、この発明ではさらに深く、例え
ば100μm程度まで堀り込む。そして、この分離溝9内
を基板8よりも熱伝導率の低い材料15で埋め込む。次
に、第1図(c)に示すように、ウエハを研磨・エッチ
ング等で基板8側から研削し、分離溝9内に埋め込んだ
材料に達するまで研削する。研削後のウエハ厚は100μ
m程度になる。その後、ウエハの両面に電極10,11を付
け、パターニングを行い、第1図(d)に示すように、
この発明のアレイレーザが得られる。FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing method for obtaining the array laser of the present invention. First, FIG. 1 (a) is a cross section of a chip before separating each laser element. The thickness of the chip is, for example, 350 μm, but the substrate 8 occupies the majority, and the portion directly related to the laser operation is about 20 μm at most. Next, as shown in FIG. 1B, the spaces between the light emitting portions 7 are removed by etching or the like to the required depths, and the separation grooves 9 are dug. In the conventional example, the depth is about 20 to 30 μm to reach the substrate 8 in order to electrically separate the laser elements.
Although the etching is performed up to this point, in the present invention, it is dug deeper to, for example, about 100 μm. Then, the separation groove 9 is filled with a material 15 having a lower thermal conductivity than the substrate 8. Next, as shown in FIG. 1 (c), the wafer is ground from the substrate 8 side by polishing / etching or the like until the material embedded in the separation groove 9 is reached. Wafer thickness after grinding is 100μ
It will be about m. After that, electrodes 10 and 11 are attached to both surfaces of the wafer and patterning is performed, and as shown in FIG.
The array laser of the present invention can be obtained.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
第1図において、従来例の説明と同様に、この発明の
実施例のアレイレーザの一レーザ素子に一定電流を流し
ておき、光出力をモニタしながら隣接するレーザ素子の
駆動電流をON,OFFしてみる。隣接するレーザ素子に注入
された電力は、その一部が発光に寄与し、大半の残りは
主に発光部7で熱となる。この発熱は周囲に拡散しなが
ら基板8側に伝わる。従来例ではレーザ素子間が熱伝導
の良い基板8でつながっていたために基板8を通して熱
はさらに隣のレーザ素子にまで伝導した。しかし、この
実施例では隣のレーザ素子との間に熱伝導率の低い材料
が埋め込んであるので熱は横方向に伝導するよりも、パ
ッケージ方向に伝わる。したがって、隣接するレーザ素
子の駆動電流をON,OFFしてもその発熱の影響が他のレー
ザ素子に伝わらないことになる。また、この実施例の埋
込み層は、レーザ素子がウエハの状態で同時に形成され
るので、各レーザ素子の位置・間隔・光軸精度はモノリ
シックそのものであり、非常に高精度に形成できる。In FIG. 1, as in the description of the conventional example, a constant current is made to flow through one laser element of the array laser of the present invention, and the drive currents of the adjacent laser elements are turned on and off while monitoring the optical output. I will try. Part of the electric power injected into the adjacent laser element contributes to light emission, and most of the remaining electric power mainly becomes heat in the light emitting unit 7. This heat is transmitted to the substrate 8 side while diffusing to the surroundings. In the conventional example, since the laser elements are connected by the substrate 8 having good thermal conductivity, heat is further conducted to the adjacent laser element through the substrate 8. However, in this embodiment, since the material having a low thermal conductivity is embedded between the adjacent laser element, the heat is transmitted in the package direction rather than in the lateral direction. Therefore, even if the drive current of the adjacent laser element is turned on and off, the influence of the heat generation is not transmitted to other laser elements. Further, since the laser elements are simultaneously formed in the wafer state in the buried layer of this embodiment, the position, spacing, and optical axis accuracy of each laser element are monolithic, and can be formed with extremely high accuracy.
なお、上記実施例では発光部7を3個有する3点アレ
イレーザについて説明したが、2点以上のアレイレーザ
についても同様の効果がある。Although the three-point array laser having the three light emitting portions 7 has been described in the above embodiment, the same effect can be obtained when the array laser has two or more points.
また、上記実施例では基板8側の電極11を分離せず共
通にした場合について説明したが、逆に基板8側の電極
11を分離しても同様の効果がある。In addition, in the above-described embodiment, the case where the electrode 11 on the substrate 8 side is not separated but is common is described.
Even if 11 is separated, the same effect can be obtained.
以上説明したようにこの発明は、各発光部間の基板内
に前記基板より熱伝導率の低い材料を埋め込み、それぞ
れ前記基板が分離された複数のレーザ素子を構成したの
で、各レーザ素子間の熱干渉を低減できる。また、基板
より熱伝導率の低い材料の埋め込み後のアレイレーザは
モノリシック状態であり、発光部の位置・間隔・光軸の
各精度の極めて高いものが得られる。さらに、特別に電
極パターニングした組立用マウントを必要とせずに、ジ
ャンクションアップ/ダウンどちらでも容易に組立てが
可能である等の効果がある。As described above, according to the present invention, a material having a lower thermal conductivity than that of the substrate is embedded in the substrate between the light emitting parts, and the plurality of laser devices are configured so that the substrates are separated from each other. Thermal interference can be reduced. Further, the array laser after being filled with a material having a thermal conductivity lower than that of the substrate is in a monolithic state, and it is possible to obtain an array laser having extremely high accuracy in position, spacing, and optical axis of the light emitting portion. Further, there is an effect that the assembly can be easily performed at either the junction up or down without the need for a special electrode patterned assembly mount.
第1図(a)〜(d)はこの発明の一実施例のアレイレ
ーザの製造工程を示す断面図、第2図(a),(b)は
従来のアレイレーザの外形およびチップ断面を示す図、
第3図は従来のアレイレーザを動作させた場合の光出力
特性を示す図である。 図において、7は発光部、8は基板、9は分離溝、10,1
1は電極、12,13,14はレーザ素子である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。1 (a) to 1 (d) are cross-sectional views showing a manufacturing process of an array laser according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are outlines and chip cross sections of a conventional array laser. Figure,
FIG. 3 is a diagram showing light output characteristics when a conventional array laser is operated. In the figure, 7 is a light emitting part, 8 is a substrate, 9 is a separation groove, and 10 and 1
Reference numeral 1 is an electrode, and 12, 13, 14 are laser elements. The same reference numerals in each drawing indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
シック形アレイレーザにおいて、前記各発光部間の前記
基板内に前記基板より熱伝導率の低い材料を埋め込み、
それぞれ前記基板が分離された複数のレーザ素子を構成
したことを特徴とするアレイレーザ。1. A monolithic array laser having a plurality of light emitting portions on the same substrate, wherein a material having a lower thermal conductivity than that of the substrate is embedded in the substrate between the light emitting portions.
An array laser comprising a plurality of laser elements each having the substrate separated.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63110812A JPH0828551B2 (en) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | Array laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP63110812A JPH0828551B2 (en) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | Array laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01281786A JPH01281786A (en) | 1989-11-13 |
| JPH0828551B2 true JPH0828551B2 (en) | 1996-03-21 |
Family
ID=14545286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63110812A Expired - Lifetime JPH0828551B2 (en) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | Array laser |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPH0828551B2 (en) |
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1988
- 1988-05-07 JP JP63110812A patent/JPH0828551B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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