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JPS61166194A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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Publication number
JPS61166194A
JPS61166194A JP716485A JP716485A JPS61166194A JP S61166194 A JPS61166194 A JP S61166194A JP 716485 A JP716485 A JP 716485A JP 716485 A JP716485 A JP 716485A JP S61166194 A JPS61166194 A JP S61166194A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
laser
light
temperature
sink
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
JP716485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kaneko
豊 金子
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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 Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP716485A priority Critical patent/JPS61166194A/en
Publication of JPS61166194A publication Critical patent/JPS61166194A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the construction by driving a positive temperature coefficient thermistor disposed through a thermal conductor near a semiconductor laser, and controlling the temperature of the laser to the arbitrary set temperature. CONSTITUTION:A semiconductor laser 1 is bonded to a submount 2 of a silicon substrate, and the submount 2 is bonded to a heat sink 3. The light emitted from the laser is passed through a window glass 5 bonded to a metal cap 4 and emitted out of the cap. The light from the end of the glass 5 at opposite side is incident to a photodiode 6 for partly controlling the light to detect the output of the laser 1. The sink 3 and the diode 6 are mounted on a stem 7 mounted, the stem 7 is mounted on a power terminal 8. The sink 3 can be controlled to the prescribed set temperature range by the variation in the heat generated from a positive temperature coefficient thermistor 9.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は半導体レーザ装置に関し、より詳細には感光体
に対してレーザ光で光書込を行なうための半導体レーザ
装置に適用することのできる半導体レーザ装置に関する
ものである。
Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly, a semiconductor laser device that can be applied to a semiconductor laser device for optically writing onto a photoreceptor with a laser beam. It is related to.

半導体レーザを光源とした静電記録方式の記録装置にお
いては、感光体に照射されるレーザ光の光量は画像濃度
に極めて影響大で、光量のわずかな変動に対して画像の
濃淡が変化する。また、現在の感光体は、その感度特性
が赤外領域において下降しているため、半導体レーザか
らのレーザ光の波長が変動すると画像濃度に影響する。
In an electrostatic recording device using a semiconductor laser as a light source, the amount of laser light irradiated onto a photoreceptor has a very large effect on image density, and slight variations in the amount of light cause changes in the density of the image. Furthermore, since the sensitivity characteristics of current photoreceptors decrease in the infrared region, variations in the wavelength of laser light from a semiconductor laser affect image density.

現在知られている半導体レーザ使用の記録装置における
半導体レーザ装置は次のようなものである。
The semiconductor laser device in the currently known recording apparatus using a semiconductor laser is as follows.

即ち半導体レーザを、ペルチェ効果を有する部材の上に
乗せ、さらに該半導体レーザの温度を検知するためのサ
ーミスタを設けて半導体レーザの温度を一定に保つよう
に制御している。
That is, a semiconductor laser is mounted on a member having a Peltier effect, and a thermistor for detecting the temperature of the semiconductor laser is provided to control the temperature of the semiconductor laser to be kept constant.

これはレーザ光の光量及び波長の変動の最大の原因とな
る半導体レーザの温度の変動を抑えようとするものであ
る。
This is intended to suppress fluctuations in the temperature of the semiconductor laser, which is the biggest cause of fluctuations in the amount and wavelength of laser light.

半導体レーザは一定電流で駆動されていても、温度変動
によりその出射光量が著しく変動する。
Even if a semiconductor laser is driven with a constant current, the amount of emitted light fluctuates significantly due to temperature fluctuations.

また、波長も幾分変動する(0.3nm/’C)ことが
知られている。
It is also known that the wavelength varies somewhat (0.3 nm/'C).

従って、上述の如くペルチェ効果素子を用いる従来の装
置は、レーザ光の光量及び波長変動を抑えるために有効
な手段である。
Therefore, the conventional device using the Peltier effect element as described above is an effective means for suppressing variations in the amount and wavelength of laser light.

しかし、ペルチェ効果を有する素子は高価であり、これ
を駆動する電源も大容量のものが必要−である。さらに
、サーミスタ出力により制御するために付帯する制御部
材、例えは基準レベル回路、比較回路、スイッチ回路な
どを必要とし半導体レーザ近傍の機構的な複雑°さや電
装回路の複雑さを伴うという問題がある。
However, elements having the Peltier effect are expensive and require a large-capacity power source to drive them. Furthermore, control using the thermistor output requires additional control members, such as a reference level circuit, comparison circuit, and switch circuit, resulting in mechanical complexity and electrical circuitry near the semiconductor laser. .

(目 的) したがって、この発明の目的はより簡易な手段により半
導体レーザの温度を制御することのできる半導体レーザ
装置を提供することばある。
(Objective) Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that can control the temperature of a semiconductor laser by simpler means.

(構 成) 本発明は」二記の目的を達成させるため温度制御手段と
して正温度特性サーミスタを用いたことを特徴としたも
のである。
(Structure) The present invention is characterized in that a positive temperature characteristic thermistor is used as a temperature control means in order to achieve the second object.

以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明する。Hereinafter, a detailed explanation will be given based on one embodiment of the present invention.

本発明に用いられる正温度特性サーミスタは、ある温度
に達すると抵抗値の急峻な増大を示す正温度特性をもっ
た感熱抵抗素子であり、電流が流れている間は自己発熱
し特定温度になると抵抗値が急峻な増大を示し、電流値
が激小して発熱量が小さくなるというメカニズムで自動
的に温度補償をし、温度を一定に保つ定温度発熱特性を
有する。
The positive temperature characteristic thermistor used in the present invention is a heat-sensitive resistance element with positive temperature characteristics that shows a steep increase in resistance value when it reaches a certain temperature, and self-heats while current flows, and when the temperature reaches a certain temperature. It has a constant temperature heating characteristic that automatically compensates for the temperature and keeps the temperature constant through a mechanism in which the resistance value shows a steep increase, the current value drops sharply, and the amount of heat generated becomes small.

半導体レーザ装置の一例を示した第1図において、半導
体レーザ1はシリコン基板のサブマウン1−2にボンデ
ィングされ、このサブマウント2はピー1〜シンク3に
やはリボンディングされている。
In FIG. 1 showing an example of a semiconductor laser device, a semiconductor laser 1 is bonded to a submount 1-2 of a silicon substrate, and this submount 2 is also bonded to a pin 1 to a sink 3.

このヒートシンク3は半導体レーザの熱を拡散するため
のものであり、熱伝導率の高い銅が用いられている。
This heat sink 3 is for diffusing the heat of the semiconductor laser, and is made of copper having high thermal conductivity.

半導体レーザの発光は、金属製のキャップ4にボンディ
ングされた反射防止処理済みの窓ガラス5を透過してキ
ャップ外部に出射される。キャンプ4は半導体レーザ1
を外気から遮断し、保護する機能を有している。
The light emitted from the semiconductor laser passes through an antireflection-treated window glass 5 bonded to a metal cap 4 and is emitted to the outside of the cap. Camp 4 is semiconductor laser 1
It has the function of shielding and protecting from the outside air.

なお、半導体レーザ]の窓ガラス5と反対側の端面から
の発光は、その一部が光の制御を行なうためのフォI−
ダイオード6に入射し、半導体レーザ1の出力レベルを
検知するようになっている。
Note that a part of the light emitted from the end face of the semiconductor laser on the opposite side to the window glass 5 is used as a photodiode for controlling light.
The light enters the diode 6 and detects the output level of the semiconductor laser 1.

ここで、フォトダイオード6はその反射光がキャップ外
部に出射される発光と重ならないように傾けて配置され
ている。
Here, the photodiode 6 is arranged at an angle so that its reflected light does not overlap with the emitted light emitted to the outside of the cap.

ピー1〜シンク3及びフォl−ダイオード6はステム7
上に設置されている。
P1 to sink 3 and FOL-diode 6 are stem 7
is installed on top.

つまり、ステム7は半導体レーザ1の取付基準として機
能し、又、電源用の端子8が取付けられている。
In other words, the stem 7 functions as a reference for mounting the semiconductor laser 1, and a power supply terminal 8 is attached thereto.

このような構成において、正温度特性サーミスタ9はヒ
ートシンク3上であってサブマウンI〜2に隣り合わせ
て設置されている。
In such a configuration, the positive temperature characteristic thermistor 9 is installed on the heat sink 3 and adjacent to the submounts I to 2.

而して、正温度特性サーミスタ9の発熱量の変化により
ビー1ヘシンク3を所定の設定温度範囲に制御すること
ができる。
Thus, by changing the amount of heat generated by the positive temperature characteristic thermistor 9, the temperature of the bee 1 and the sink 3 can be controlled within a predetermined set temperature range.

本発明の他の実施例を第2図、第3図に示す。Other embodiments of the invention are shown in FIGS. 2 and 3.

図示の通り、ステム70の外側に正温度特性サーミスタ
90が取付(づてあり、さらにステム70上にピー1−
シンク30が設けである。そして、このヒートシンク3
上にサブマウント20を介して半導体レーザ10がボン
ディングされている。又、半導体レーザ10の下方には
フォトダイオード60が設置されている。キャップ4o
及び窓ガラス5oは前記例に準ずる。正温度特性サーミ
スタ90へは、ピー1−シンク30からステム70を介
して熱が伝達されて半導体レーザ10に対する温度制御
がなされる。
As shown in the figure, a positive temperature coefficient thermistor 90 is attached to the outside of the stem 70, and a pin 1-1 is mounted on the stem 70.
A sink 30 is provided. And this heat sink 3
A semiconductor laser 10 is bonded onto the top via a submount 20. Further, a photodiode 60 is installed below the semiconductor laser 10. cap 4o
And the window glass 5o is based on the above example. Heat is transferred from the P1-sink 30 to the positive temperature coefficient thermistor 90 via the stem 70, thereby controlling the temperature of the semiconductor laser 10.

この例では正温度特性サーミスタ90が端子80に近接
しているのでその分、リード線の配線が容易となる。
In this example, since the positive temperature coefficient thermistor 90 is located close to the terminal 80, wiring of the lead wires becomes easier.

次に、第4図に示す例は、レーザビームプリンタのレー
ザユニツ1〜に本発明を実施した場合である。
Next, an example shown in FIG. 4 is a case where the present invention is implemented in laser units 1 to 1 of a laser beam printer.

図において、半導体レーザ100はアルミニュム製のベ
ース300に熱伝導可能に押しあてられ、裏側より押え
部材11で押圧されてねし止めされている。半導体レー
ザ100のリード線は、スベーザ12を介して押え部材
11に取付けられた中継端子基板13にはんだ付けされ
ている。
In the figure, a semiconductor laser 100 is pressed against a base 300 made of aluminum so as to be able to conduct heat, and is pressed and screwed from the back side with a holding member 11. Lead wires of the semiconductor laser 100 are soldered to a relay terminal board 13 attached to a holding member 11 via a smoother 12.

半導体レーザ100に近接した部位におけるベース30
0の外側面には正温度特性サーミスタ900が密着して
設けられでいる。
Base 30 at a location close to semiconductor laser 100
A positive temperature characteristic thermistor 900 is provided in close contact with the outer surface of 0.

一方、ベース300の内側面には、コリメータレンズセ
ル14を支持しているアルミニュム製のフランジ15が
熱伝導可能に密着されている。
On the other hand, an aluminum flange 15 supporting the collimator lens cell 14 is closely attached to the inner surface of the base 300 so as to be heat conductive.

コリメータレンズセル14内には、集束性光伝送体から
なるコリメークレンズ14aが押えねじ]、4bにより
位置決め、支持されている。そして、コリメータレンズ
セル14は、その外周のねじがフランジ15にねし込ま
れていて、回転に応して半導体レーザ100とコリメー
クレンズ14aとの間隔か調す;3てきるようになって
いる。コリメータレンズセル14とフランジ15どの間
に介装された波ワツシヤ−16は、バックラッシュ除去
機能を果している。又、全体を覆う断熱イg1.7 、
 ] 8は被温度制御部たる半導体1ノ−ザ100など
を外気と遮断し温度制御を補助するが必ずしも必要とし
ない。
Inside the collimator lens cell 14, a collimator lens 14a made of a convergent light transmitter is positioned and supported by a cap screw 4b. The collimator lens cell 14 has a screw on its outer periphery screwed into the flange 15, and adjusts the distance between the semiconductor laser 100 and the collimating lens 14a according to rotation. There is. A wave washer 16 interposed between the collimator lens cell 14 and the flange 15 functions to eliminate backlash. In addition, the insulation that covers the whole is 1.7,
] 8 isolates the semiconductor 1 nose 100 and the like, which are the temperature-controlled parts, from the outside air and assists in temperature control, but this is not necessarily necessary.

本例においても、ベース300を介して半導体レーザ1
00と正温度特性サーミスタ900が熱伝達可能に取付
けられているので、所定の一定温度に制御することがで
きる。
Also in this example, the semiconductor laser 1 is connected via the base 300.
00 and the positive temperature characteristic thermistor 900 are attached to allow heat transfer, so that the temperature can be controlled to a predetermined constant temperature.

従って、半導体レーザ100の波長変動が抑えられると
ともに、半導体Iノーザ100とコリメータレンズ1/
Iaとの間隔も熱伸縮の影響が排されるのて一定に維持
される。
Therefore, the wavelength fluctuation of the semiconductor laser 100 is suppressed, and the semiconductor I-noser 100 and the collimator lens 1/
The distance from Ia is also maintained constant because the influence of thermal expansion and contraction is eliminated.

一般にコリメータレンズ] 4 aのバックフォーカス
は非常に浅く、コリメータレンズ148の取イ・1許容
誤差はその理想位111tに対し、光軸方向に±4μm
程度と非常に厳しい。また、画質を向」二する点からも
この取イζj精度はより厳しい方向にある。
In general, the back focus of collimator lens] 4a is very shallow, and the tolerance of collimator lens 148 is ±4 μm in the optical axis direction with respect to its ideal position 111t.
degree and very severe. Furthermore, from the point of view of improving image quality, this accuracy is also becoming more severe.

このような条件下において正温度特性サーミスタ900
の温度制御機能によりコリメータレンズ14aの熱伸縮
に伴う位置ずれはM消される。
Under such conditions, the positive temperature characteristic thermistor 900
Due to the temperature control function, the positional deviation of the collimator lens 14a due to thermal expansion and contraction is eliminated.

次に、第5図、第6図に示す実施例は、半導体レーザ装
置の一般的な構成例で、銅からなるピー1〜シンク30
00を介して、サブマウンl−2001の半導体レーザ
】000と正温度特性サーミスタ9000が取付むづで
ある。
Next, the embodiment shown in FIG. 5 and FIG.
The semiconductor laser 000 and the positive temperature characteristic thermistor 9000 of the sub-mount 1-2001 are attached through the 00.

なお、絶縁材2]上に設けられたカソード19から図示
を省略したり−1・線を介して半導体レーザ1000に
駆動電力が供給される。
Note that driving power is supplied to the semiconductor laser 1000 from a cathode 19 provided on the insulating material 2 through a -1 wire (not shown).

(効 果) 正温度特性サーミスタは構成が簡単で信頼性も高く、付
帯的な制御部材、回路などを要しないので、簡易な構成
で温度制御をなし得、コス1へ的にも有利である。
(Effects) Positive temperature characteristic thermistors have a simple configuration and high reliability, and do not require additional control members or circuits, so temperature control can be achieved with a simple configuration, which is also advantageous in terms of cost. .

【図面の簡単な説明】 第1−図は半導体レーザ装置の斜視図、第2図は他の実
施例としての半導体レーザ装置の正面図、第3図は同]
二図の平面図、第4図はさらに他の実施例としての半導
体レーザ装置の断面図、第5図はさらに他の実施例とし
ての半導体レーザ装置の正面図、第6図は同」−図の平
面図である。 1 、 ]0,100.]000・・・半導体レーザ、
3 、30,300・・・ピー1−シンク、300・・
・ベース、9 、!]0,900.9000・・・正温
度特性サーミスタ。 −8=
[Brief explanation of the drawings] Figure 1 is a perspective view of a semiconductor laser device, Figure 2 is a front view of a semiconductor laser device as another embodiment, and Figure 3 is the same]
2 is a plan view, FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser device as yet another embodiment, FIG. 5 is a front view of a semiconductor laser device as yet another embodiment, and FIG. 6 is the same. FIG. 1, ]0,100. ]000... semiconductor laser,
3, 30,300...P1-Sync, 300...
・Base, 9,! ]0,900.9000...Positive temperature characteristic thermistor. −8=

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体レーザの近傍に伝熱体を介して配置した正温度特
性サーミスタの駆動により、半導体レーザの温度を任意
の設定温度に制御することを特徴とする半導体レーザ装
置。
A semiconductor laser device characterized in that the temperature of the semiconductor laser is controlled to an arbitrary set temperature by driving a positive temperature characteristic thermistor placed near the semiconductor laser via a heat transfer body.
JP716485A 1985-01-18 1985-01-18 Semiconductor laser device Pending JPS61166194A (en)

Priority Applications (1)

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JP716485A JPS61166194A (en) 1985-01-18 1985-01-18 Semiconductor laser device

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JPS61166194A true JPS61166194A (en) 1986-07-26

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ID=11658435

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JP (1) JPS61166194A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994010728A1 (en) * 1992-10-24 1994-05-11 Ok Kyung Cho Modified semiconductor laser diode with integrated temperature control
NL1004522C2 (en) * 1995-11-14 1999-02-23 Rohm Co Semiconductor laser diode assembly and method for its manufacture.
US6090642A (en) * 1996-11-12 2000-07-18 Rohm Co., Ltd. Semiconductor laser diode assembly and method of manufacturing the same
JP2009038227A (en) * 2007-08-02 2009-02-19 Ricoh Co Ltd Light source unit, optical scanning apparatus, image forming apparatus, optical transmission module and optical transmission system

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