专利名称：半导体激光器装置及使用该半导体激光器装置的拾光设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体激光器装置，在该半导体激光器装置中，可以抑制在大功率工作时所出现的发光效率的饱和，以及涉及一种使用该半导体激光器装置的拾光设备。
背景技术：
半导体激光器装置(以下又称为半导体激光器)广泛用于各种领域。例如，因为A1GaInP(铝镓铟磷)半导体激光器发射波长属于650nm(纳米)波段的红色激光，它作为光源在诸如DVD这样的光盘系统领域中广泛使用。作为这类半导体激光器的一种典型结构，已知一种双异质结构(double hetero structure)，它包括一个有源层和夹着该有源层的两个包覆层，其中一个包覆层形成一个台形脊(mesa-shaped ridge)(例如参见JP 2001-196694A)。
图10示出一个具有这种结构的AlGaInP半导体激光器实例。以下将省略被说明的各层的组成成分比例。在图10所示的半导体激光器中，n型GaAs(砷化镓)缓冲层102、n型GaInP(磷化镓铟)缓冲层103和n型(AlGa)InP包覆层104以此顺序叠加在n型GaAs基底101上，该n型GaAs基底101具有一个相对作为基准面的(100)平面沿
方向倾斜15度的平面。此外，在所述n型(AlGa)InP包覆层104上，以如下顺序叠加应变量子阱(strained-quantum well)有源层105、p型(AlGa)InP第一包覆层106、p型(或未掺杂)GaInP刻蚀终止(etching stop)层107、p型(AlGa)InP第二包覆层108、p型GaInP中间层109和p型GaAs覆盖(cap)层110。这里，在所述p型GaInP刻蚀终止层107上，形成所述p型(AlGa)InP第二包覆层108、所述p型GaInP中间层109和所述p型GaAs覆盖层110，这三层形成一个具有规则平台形状的脊。此外，在所述p型GaInP刻蚀终止层107上以及在该脊的侧面上形成n型GaAs电流阻挡层111。在所述n型GaAs电流阻挡层111和位于该脊上部的所述p型GaAs覆盖层110上叠加p型GaAs接触层112。所述应变量子阱有源层105包含一个(AlGa)InP层和一个GaInP层。
在图10所示的半导体激光器中，从所述p型GaAs接触层112注入的电流被所述n型GaAs电流阻挡层111限制在所述台形脊中，并且聚集到靠近该脊底部的应变量子阱有源层105中。因此，尽管注入电流量小至几十毫安(mA)，仍然会取得激光器振荡所要求的载流子分布反转状态(population inversion state)。这时，载流子复合产生光。然后，在垂直于所述应变量子阱有源层105的方向上，所述n型(AlGa)InP包覆层104和所述p型(AlGa)InP第一包覆层106两者共同限制所产生的光，在平行于所述应变量子阱有源层105的方向上，所述GaAs电流阻挡层111吸收所产生的光，从而进行光限制。因此，当由注入电流得到的增益超过在所述应变量子阱有源层105内的波导损耗时，激光器振荡就发生了。
在这种半导体激光器中，为了高速重写光盘，希望获得可能达到的最强的光输出。例如，为了实现至少四倍速的DVD光盘重写，要求光输出高达100毫瓦(mW)或者更高。为了获得如此大的光输出功率，必须防止COD(catastrophic optical damage，严重的光学破坏)，其中在大功率工作期间，半导体激光器的一个端面被其自身的光输出熔化或破坏。可通过减少在该激光器的谐振器端面内的光密度以抑制热量产生来有效地防止COD。为了这个目的，一个有效的方法是用诸如SiO2，Al2O3或非晶硅(Si)的电介质涂敷用于抽取激光的半导体激光器的前端面以便降低它的反射率。
一般，当AlGaInP和AlGaAs半导体激光器的谐振器端面没有被涂敷时，该端面的反射率大约在30％。这样，有大约30％的激光被谐振器端面反射回到该谐振器的内部，而大约70％的激光从谐振器的前端面取出。相反，当用电介质薄膜涂敷所述前端面以使其反射率为10％时，有10％的激光被谐振器端面反射回到该谐振器的内部，而90％的激光从谐振器的前端面取出。换句话说，在从谐振器的前端面取出等量光输出的情况下，当所述前端面的反射率降低到1/3时，也就能够把前端面的光密度减少到1/3。因此，降低所述前端面的反射率就提高了COD水平(level)，从而有效地获得大功率的激光。此外，如果后端面的反射率被设定为高，该后端面是从中取出激光的谐振器面的相对面，那么就能够增强半导体激光器前端面的光抽取效率。因此，在一般的大功率半导体激光器中，广泛采用这样的涂敷条件，即降低前端面的反射率而增大后端面的反射率。
如上所述，为了获得大功率的激光，降低所述前端面的反射率而增加后端面的反射率可以有效地提高COD水平和光抽取效率。然而，当过分降低所述前端面的反射率时，反射回到谐振器内部的激光就减少，使振荡阈值电流升高。还有，在半导体激光器用于光盘的情况下，当所述前端面的反射率低时，很可能从光盘返回的反射光会产生噪声(由返回的光所引起的噪声)。因此，在大功率激光器中，通常涂敷所述前端面以使其反射率大约为5％到10％，以便既能够取得高的光抽取效率，又能够降低由返回的光所引起的噪声。进一步，涂敷所述后端面以便取得尽可能最高的反射率，即一般大约为95％到100％。
如上所述，大功率激光器的前端面和后端面具有差别很大的反射率。在这种情况下，沿谐振器方向、穿过有源层传播的光的强度分布不是关于该谐振器的前后对称，而是如图2所示的前后非对称，在该图中在光强度分布上前端面这一侧具有较高的强度。图2示出一个作为实例的器件沿谐振器方向的光分布，其谐振器长为1100微米(um)，前端面的反射率为7％，后端面的反射率为95％。
在这种情况下，由于在具有较高光强度的前端面侧上发生的受激发射强于在后端面侧上发生的受激发射，因此注入到在前端面侧上的有源层内的电子-空穴对必然多于注入到在后端面侧上的有源层内的电子-空穴对。特别是在大功率工作时，前端面侧缺少在有源层中的电子-空穴对，这可能导致光发射效率饱和。这一光发射效率饱和可能降低具有200到300毫瓦或更大功率的大功率激光器的温度特性，从而造成一个严重的问题。
发明概述本发明的一个目的是提供一种半导体激光器装置，在该半导体激光器装置中，可以抑制在大功率工作时所出现的光发射效率饱和，允许稳定的基本横模振荡。
根据本发明的半导体激光器装置具有用于注入载流子的条带结构，其包括在基底上形成的第一导电型包覆层、有源层和第二导电型包覆层。
为了解决上述问题，在具有第一种结构的半导体激光器装置中，所述条带宽度沿谐振器的方向变化，L1和Lt之间的差值在200微米以内，并且Rf＜Rr，其中L1为从前端面到该条带宽度最小处之间的距离，L为所述半导体激光器装置的谐振器的长度，Rf为前端面的反射率，Rr为后端面的反射率，Lt是由L×Loge(Rf)/Loge(Rf×Rr)所表示的距离。
在具有第二种结构的半导体激光器装置中，半导体激光器装置具有一个区域，在该区域内，条带宽度从前端面到后端面持续减小，L1和Lt之间的差值在200微米以内，Rf＜Rr，其中L1为从前端面到所述区域中条带宽度最小处之间的距离，在该区域内，条带宽度持续减小，L为所述半导体激光器装置的谐振器的长度，Rf为前端面的反射率，Rr为后端面的反射率，Lt是由L×Loge(Rf)/Loge(Rf×Rr)所表示的距离。
根据本发明的一种拾光设备，包括具有上述结构的所述半导体激光器装置，以及一个光接收部分，用于接收从半导体激光器装置中发射出然后被反射的光。
附图简要说明图1是示出根据本发明第一实施例的半导体激光器装置的截面图；图2示出根据本发明一个实施例的半导体激光器装置沿谐振器方向的光强度分布；图3A示出一个实例中的脊的底部宽度是如何沿的半导体激光器装置的谐振器方向变化的；图3B示出另一实例中的脊的底部宽度是如何沿半导体激光器装置的谐振器方向变化的；图4示出脊的最小底部宽度与在电流-光输出特性中微分效率之间的关系；图5示出根据本发明一个实施例的脊的最小底部宽度与半导体激光器装置的最大光输出之间的关系；图6举例说明一个在本发明所述的半导体激光器装置和传统的半导体激光器装置中的电流-光输出特性的实例；图7A到7F是示出用于制造根据本发明第一实施例的半导体激光器装置的方法的截面图；图8是示出根据本发明第二实施例的拾光设备的截面图；
图9是示出根据本发明第二实施例、具有另一种结构的拾光设备的截面图；图10是示出传统实例的半导体激光器装置的截面图。
优选实施例采用上述结构，根据本发明的半导体激光器装置取得了高热饱和水平，并且一直到高输出状态都能够进行基本横模振荡。
并且，采用具有上述结构的半导体激光器装置，可以使FFP的光轴保持稳定，由此得到一种拾光设备，该拾光设备一直到高输出状态都能够进行基本横模振荡。
优选本发明的半导体激光器装置具有靠近前端面和后端面的多个区域，在这些区域内，从前端面和后端面到谐振器内部，条带宽度保持不变。
并且，优选L1基本等于Lt。
并且最好通过扩散杂质扰乱靠近前端面和后端面中的至少一个的有源层。
根据本发明的拾光设备进一步能够包括用于将被反射光分流的光分支(light-branching)部分，其中光接收部分接收由该光分支部分分流的反射光。
还有，能够在单一支持基底上布置所述半导体激光器装置和所述光接收部分。
进一步，能够在一个支持基底上布置所述半导体激光器装置，并且能够提供一种光学元件，以便沿正交于该支持基底的表面的方向，反射从半导体激光器装置中发射出的光。该光学元件可以是一个反射镜。
下文参照附图对本发明的几个实施例进行说明。在以下说明的实施例中，有时相同部件用相同的参考数字来表示以便省略多余的说明。
第一实施例将要说明本发明第一实施例的半导体激光器装置(以下还称为半导体激光器)的结构。
图1是示出本实施例的半导体激光器装置的一个实例的截面图。在n型GaAs基底10上形成图1所示的半导体激光器装置，该基底10具有一个沿
方向相对作为基准面的(100)平面倾斜10度的平面。在该n型GaAs基底10上，以如下顺序依次叠加n型GaAs缓冲层11、n型(AlGa)InP第一包覆层12、有源层13、p型(AlGa)InP第二包覆层14和p型GaInP保护层15。以这种方式，形成一种双异质结构，其中有源层13被夹在两个包覆层12和14之间。
此外，所述p型(AlGa)InP第二包覆层14在所述有源层13上形成一个具有规则平台形状的脊。此外，形成n型AlInP电流阻挡层16以便覆盖该脊的侧面，并且在所述n型AlInP电流阻挡层16上和位于该脊上面的所述p型GaInP保护层15上叠加p型GaAs接触层17。所述有源层13是一个应变量子阱有源层，它包括(AlGa)InP第一导向(guide)层g1、GaInP第一阱(well)层w1、(AlGa)InP第一障碍(barrier)层b1、GaInP第二阱层w2、(AlGa)InP第二障碍层b2、GaInP第三阱层w3和(AlGa)InP第二导向层g2。将在后面说明上述各层的组成成分比例的实例。
在图1所示的半导体激光器装置中，从所述p型GaAs接触层17注入的电流被所述n型AlInP电流阻挡层16仅限制在所述脊部分内，由此所述电流以聚集的方式注入到靠近所述脊底部的所述有源层13中。因此，用大约几十毫安的注入电流就可实现激光器振荡所要求的载流子分布反转状态。这时，沿垂直于所述有源层13的基准面的方向，所述n型(AlGa)InP第一包覆层12和所述p型(AlGa)InP第二包覆层14两者共同限制因载流子复合而发射的光。另一方面，沿平行于所述有源层13的基准面的方向，所述n型AlInP电流阻挡层16限制所述因载流子复合而发射的光，该电流阻挡层16的折射率小于所述p型(AlGa)InP第二包覆层14的折射率。这使得能够提供一种采用脊作为波导(也即，脊波导型)的能够进行基本横模振荡的半导体激光器装置。
进一步，为了满足减小工作电流密度以及改善温度特性，图1所示的半导体激光器装置具有长度例如为1100微米的谐振器。用7％的低反射率涂料涂敷前侧上的谐振器端面，激光从该谐振器前端面射出，而用95％的高反射率涂料涂敷后侧上的端面。如图2所示，在谐振器内沿谐振器方向光强度分布是前后非对称的，其中在前端面侧上的光强度分布大约是在后端面侧上的光强度分布的两倍。在这种情况下，光密度较高的前端面部分比光密度较低的后端面部分需要更多的受激发射。为了产生更多的受激发射光，在所述有源层内必须有更大数量的电子-空穴对。因此，在前端面部分内的有源层比在后端面部分内的有源层需要更多的电子-空穴对。
如果脊的宽度沿谐振器方向保持不变，那么就可沿谐振器方向均匀地注入电流。结果，当光输出超过某一特定值，处在高输出状态时，在前端面部分中的有源层内电子-空穴对的供应变得不足，以致于使增益饱和，这是因为用低反射率涂料涂敷的前端面部分需要更多的电子-空穴对。
相反，这里，将研究这种结构，其中脊的宽度以这样一种方式沿谐振器方向变化，使得需要大量电子-空穴对的部分增加以致于能够容易地注入更大的电流。当Rf表示前端面的反射率，Rr表示后端面的反射率，以及L表示谐振器的长度，沿谐振器方向光密度最小的位置点与前端面的距离为Lt，由式L×Loge(Rf)/Loge(Rf×Rr)表示。例如，如果使得一个具有长度为1100微米的谐振器的装置的前端面具有7％的低反射率涂层，而使得后端面具有95％的高反射率涂层，那么如图2所示沿谐振器方向在距离前端面1079微米的位置上光密度是最小的。依据此光强度分布，沿谐振器的方向改变脊的宽度，以便使脊的宽度减少从而与光密度保持一致。
可以改变脊的宽度，以便使脊的宽度的变化率沿谐振器方向如图3A所示是差分连续(differential continuation)的，或者它也可以如图3B所示线性地变化。在图3A和图3B中，相对于光密度最小的位置，在后端面上的脊的宽度是保持不变的。只要光密度最小的位置(P1)，即，距离前端面为Lt的位置，与后端面的距离不大于200微米，则在P1和后端面之间的脊的宽度就可以保持不变。
希望从前端面到脊的宽度最小处的距离L1基本等于Lt。然而，如果L1与Lt之差在200微米以内，实际上能够获得可容忍的特性。
在用裂解面(cleavage)制造激光器谐振器的情况下，通过提供一个区域，在该区域内，从激光器的端面到谐振器内部脊的宽度保持不变，这样能够抑制由裂解面位置变化所引起的激光器端面部分内的脊宽度的变化。由于脊宽度影响激光的辐射角的角度，因此能够通过提供一个区域，在所述区域内，从激光器的端面到谐振器内部脊宽度保持不变，来稳定激光的辐射角。一般，裂解面位置的精度在几个微米以内。因此，通过在激光器端面部分提供至少5微米的具有固定脊宽度的区域，从而能够抑制由于裂解面位置的变化所引起的激光辐射角的变化。
现在，图4示出在前端面部分内的脊底部宽为3微米并且前端面和后端面分别具有7％和95％的反射率的情况中，电流-光输出中微分效率(differential efficiency)的变化相对于沿谐振器方向光强度最小处的脊宽度(Ws)的变化。后端面部分内的脊底部被设定为与Ws相同。如图4所示，可以看到微分效率随着Ws的减少而提高。
在基于本实施例的一个实例中，前端面部分内的脊底部的宽度被设定为3微米，在沿谐振器方向距离前端面为1079微米的位置处脊底部的宽度被设定为2.3微米，后端面部分内的脊底部的宽度被设定为2.3微米。脊宽度如图3B所示是线性地变化。
在图1所示的半导体激光器装置中，各层的厚度、组成成分、组成成分比例和导电类型可以被设置为在常规的实践范围之内的任意值。可以根据被要求作为半导体激光器装置的特性来任意设置这些量。例如，可以设置每一层具有以下列出的厚度、组成成分、组成成分比例。括号内的值表示相应层的厚度，并且给予与图1相同的参考数字以便有助于理解。
各层的组成成分比例和厚度的实例如下n型GaAs缓冲层11(0.5微米)、n型(Al0.7Ga0.3)0.51In0.49P第一包覆层12(1.2微米)、p型(Al0.7Ga0.3)0.51In0.49P第二包覆层14、p型Ga0.51In0.49P保护层15(50纳米)和p型GaAs接触层17(3微米)。一个所述有源层13的实例是一个应变量子阱有源层，它包括(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49P(50纳米)第一导光层g1、Ga0.48In0.52P(5纳米)第一阱层w1、(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49P(5纳米)第一障碍层b1、Ga0.48In0.52P(5纳米)第二阱层w2、(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49P(5纳米)第二障碍层b2、Ga0.48In0.52P(5纳米)第三阱层w3和(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49P(50纳米)第二导光层g2。
将一个p型(Al0.7Ga0.3)0.51In0.49P第二包覆层14的实例设置为使脊上部的所述p型GaInP保护层15与所述有源层13之间的距离为1.2微米，以及脊底部与所述有源层之间的距离dp如图1所示为0.2微米。实例中，n型AlInP电流阻挡层16的厚度为0.7毫米。在该实例中，脊的上表面比脊的底部窄大约1微米。
所述有源层13并不局限于上述实例所举例说明的应变量子阱有源层。例如，可以使用非应变量子阱有源层或者体(bulk)有源层。此外，对于所述有源层13的导电类型并没有特定限制。有源层13可以是p-型或者是n-型的。它也可以是未掺杂有源层。
此外，如在上述实例中，如果采用可以透过振荡激光的电流阻挡层，就能够减少波导损耗并且还能够降低工作电流值。在这种情况下，穿过波导传播的光的分布可以很大程度地渗透入该电流阻挡层。因此，还能够把在条形区域内的有效反射率与在条形区域以外的有效反射率的差值(Δn)设定为10-3数量级。此外，通过调整如图1所示的脊底部和所述有源层之间的距离dp，可以精确地控制Δn。采用这种方式，就能够获得一种半导体激光器装置，它具有降低的工作电流值，以及一直到高输出状态都能够稳定地振荡。Δn的范围，例如是从3×10-3到7×10-3。在这个范围内，所述半导体激光器装置一直到高输出状态都能够进行稳定的基本横模振荡。
在本实施例的半导体激光器装置中，脊底部的最小宽度与最大宽度之间的差值等于或小于0.5微米。采用这种结构，可以抑制伴随光强度分布的变化而产生的波导损耗的增加，因而允许具有更低波导损耗的半导体激光器装置。
再者，在本实施例的半导体激光器装置中，可以通过扩散杂质扰乱靠近端面的有源层。采用这种结构，可以增加靠近端面的有源层的能带隙，从而获得一种可以透过更多激光的端面窗口结构。因此，它能够提供一种即使在高光输出状态下也不会轻易地引起端面破损(即所谓的COD)的半导体激光器装置。
扩散的杂质可以是，例如，Si、Zn、Mg或者O。扩散杂质的数量(掺杂量)例如在1×1017cm-3到1×1020cm-3的范围内。可以在离半导体激光器装置的端面例如10到50微米的范围内扩散杂质。
接下来，对于具有与图1所示的实例相似的截面结构和组成成分比例的一种半导体激光器装置，研究了在脉冲驱动期间最大光输出与脊底部的最小宽度之间的关系。结果如图5所示。激光振荡的条件是，半导体激光器装置的温度为75℃，脉冲宽度为100ns(纳秒)，占空比为50％。
如图5所示，当脊底部的最小宽度超过2.4微米时，最大光输出由造成纽结(kink)发生的光输出确定。还发现，当Ws增加时，纽结发生时的光输出降低了。在另一方面，当Ws降低到2.4微米或者更小时，尽管纽结不发生，光输出却因热饱和而受到限制。可得知，引起热饱和的光输出不断增加，直到Ws达到2.2微米为止。当Ws小于2.2微米时，存在一种引起热饱和的光输出由于微分电阻Rs增加而降低的趋势。这些结果显示，当Ws处在1.6到2.6微米的范围内时，可把纽结的发生抑制到实际可以容忍的程度，从而得到一种具有高热饱和水平的半导体激光器装置。
在本实施例的半导体激光器装置中，脊底部的最小宽度可以被设定在1.6到2.5微米的范围内。采用这种结构，能够抑制脊底部最窄的区域内的载流子空间烧孔(spatial hole burning)发生。因此，可以提供一种半导体激光器装置，其中可以一直到一个更高的输出水平内抑制纽结的发生。
此外，在本实施例的半导体激光器装置中，脊底部的最大宽度可以被设定在2.4到3微米之间。采用这种结构，能够更有效地消除更高阶的横模，同时抑制脊底部最宽的区域内的微分电阻Rs的增加。因此，可以提供一种半导体激光器装置，该半导体激光器装置一直到高输出状态都能够进行基本横模振荡。
使用线a，图6采用CW模式举例说明了基于本实施例的一个实例中的半导体激光器装置在室温下的电流-光输出特性。在该图中，线b表示一个传统半导体激光器装置的电流-光输出特性，该传统半导体激光器装置具有长度为1100微米的谐振器以及沿谐振器方向恒定为2.8微米的脊宽度。在传统的半导体激光器装置的情况下，在约120毫瓦时纽结发生。另一方面，本发明这个实例中的半导体激光器装置显示出一直到200毫瓦或更大的功率都具有良好线性度的电流-光输出特性。其原因如下。在本发明的这个实例中，脊宽度以这样一种方式沿谐振器方向变化，即使脊宽度在沿谐振器方向光强度最小的位置上减少，允许更多的电子-空穴对注入到有源层的高光密度部分，以致于一直到高输出状态增益饱和都不会轻易发生，从而达到高热饱和水平。另外，脊的窄小部分抑制更高阶的横模振荡，从而抑制纽结的发生。
现在，参考图7A到7F，介绍用于制造具有上述结构的半导体激光器装置的方法，图7A到7F是示出该制造方法的典型程序的截面图。
首先，如图7A所示，在n型GaAs基底10上形成n型GaAs缓冲层11(0.5微米)、n型(AlGa)InP第一包覆层12(1.2微米)、有源层13、p型(AlGa)InP第二包覆层14和p型GaInP保护层15(50纳米)，该基底10具有沿
方向相对作为基准面的(100)平面倾斜10度的平面。括号内的数字表示相应层的厚度。尽管在这里将省略对各层的组成成分比例的说明，但是各层的组成成分比例，例如，可以与第一实施例所举例说明的实例中的组成成分比例相同。所述有源层13，例如，与第一实施例所举例说明的应变量子阱有源层实例中的有源层相似。在形成每一层时，可以使用例如MOCVD或者MBE。
接着，如图7B所示，在所述p型GaInP保护层15上沉积一层硅氧化物膜18，该保护层15是上述层状体的最上层。可以使用例如热CVD(在大气压下、370℃时)进行沉积。其膜厚例如为0.3微米。
然后，除掉(未示出)靠近硅氧化物膜18的每个端面的区域(例如，离每个端面50微米宽的区域)，以便露出所述p型GaInP保护层15。随后，把诸如Zn的杂质原子热扩散进这个露出部分，从而扰乱靠近所述有源层13的每个端面的区域。
之后，如图7C所示，把硅氧化物膜18加工成预定形状图案。可以通过结合例如光刻和干法刻蚀来完成该图案加工。比如，上面所提到的预定形状可以与第一实施例所举例说明的半导体激光器装置中的脊的形状相同。换句话说，把所述硅氧化物膜18图案加工成例如图3A或3B所示的脊的形状是合适的。随后，使用所述形成图案的硅氧化物膜18作为掩模，采用基于氢氯酸的蚀刻剂或类似物选择性地蚀刻所述p型GaInP保护层15，并且采用基于硫酸的蚀刻剂、基于氢氯酸的蚀刻剂等进一步选择性地蚀刻所述p型AlGaInP第二包覆层14，从而形成一个台形脊。
接着，如图7D所示，使用所述硅氧化物膜18作为掩模，在所述p型AlGaInP第二包覆层14上选择性地生长n型AlInP电流阻挡层16。其厚度例如为0.7微米。生长方法可以是例如MOCVD。
然后，如图7E所示，采用基于氢氟酸的蚀刻剂等除掉所述硅氧化物膜18。随后，如图7F所示，采用MOCVD、MBE等方法沉积p型GaAs接触层17。最后，把该装置分离成所希望的谐振器长度，然后，采用诸如非晶硅、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)等的电介质膜涂敷前端面和后端面，以便得到所希望的反射率。
第二实施例将参考图8和9对第二实施例中的拾光设备进行说明。本实施例的拾光设备包括上述实施例中的半导体激光器装置，和一个光检测器，该检测器用于接收从所述半导体激光器装置中发射出然后再被记录介质反射的光。
图8是示出本实施例的一个拾光设备实例的截面图。该拾光设备具有这样一种结构，其中在支持基底21上放置半导体激光器装置20并且在所述支持基底21上形成光检测器元件22。支持基底21具有一个台阶部分，并且借助基板(base)23把所述半导体激光器装置20固定在所述支持基底21的较低表面上。在台阶部分的倾斜表面上形成光学元件24。在所述支持基底21的较高表面上形成光检测器元件22。
所述光学元件24沿正交于所述支持基底21表面的方向反射由所述半导体激光器装置20所发射的激光25。通过例如湿法蚀刻对所述支持基底21的表面进行处理以使晶体方向表现出来，从而形成所述光学元件24。所述光检测器元件22可以是例如光电二级管。把所述半导体激光器20装置安置在所述基板23上，以抑制所述支持基底21的表面反射的激光25。
在该拾光设备中，把所述光检测器部分22和用作光发射部分的所述半导体激光器装置20集成到单一支持基底21上，这使得拾光设备小型化更加容易。此外，由于所述半导体激光器装置20取得了稳定的FFP(Far Field Pattern，远场图案)光轴，并且一直到高输出状态都能够进行基本横模振荡，因此该半导体激光器装置适合于用于诸如DVD的各种格式光盘的拾光设备。
图9是示出本实施例的另一拾光设备实例的截面图。在该拾光设备中，基底26具有平坦的表面，并且把所述半导体激光器装置20安置在与形成所述光检测器元件22的表面相同的表面上。把反射镜27安置在所述基底26上，并位于所述半导体激光器装置20和所述光检测器元件22之间，该反射镜27用于沿正交于所述基底26表面的方向反射由所述半导体激光器装置20所发射的激光25。采用这样的拾光设备结构，能够获得与图8所示的拾光设备一样的效果。
如上所述，采用根据本实施例的拾光设备的结构，可以稳定FFP光轴，使得一直到高输出状态都能够进行基本横模振荡。
另外，本实施例的拾光设备可以进一步包括光分支部分，用于将被记录介质反射的光分流，以使光检测器部分接收由该光分支部分分流的反射光。
而且，所述半导体激光器装置和所述光检测器部分不一定被安置在单一基底上。然而，优选把它们安置在单一基底上，因为这样可以进一步使拾光设备小型化。还有，用于沿正交于基底表面的方向反射由所述半导体激光器装置发射的光的光学元件不必设置在基底上。
尽管上述实施例是针对所述GaAlInP半导体激光器装置的实例，但是其它组成成分和结构也允许应用本发明，只要它是脊-波导型半导体激光器装置。
在不脱离本发明的精神或实质特征的情况下，本发明可以用其它特定形式具体体现。该申请中所公开的几个实施例在所有方面都应该被认为是说明性的，而非限制性的，本发明的范围是由附属的权利要求而非前面的说明书所指定，且在权利要求书等价意义和范围内的所有变化都包括在本发明的范围内。
权利要求
1.一种具有用于注入载流子的条带结构的半导体激光器装置，包括第一导电型包覆层；有源层；以及第二导电型包覆层；其中在基底上形成所述第一导电型包覆层、所述有源层和第二导电型包覆层，并且所述条带宽度沿谐振器方向变化，L1和Lt之间的差值在200微米以内，并且Rf＜Rr，其中L1为从前端面到所述条带宽度最小处之间的距离，L为所述半导体激光器装置的谐振器的长度，Rf为所述前端面的反射率，Rr为后端面的反射率，并且Lt为由L×Loge(Rf)/Loge(Rf×Rr)所表示的距离。
2.一种具有用于注入载流子的条带结构的半导体激光器装置，包括第一导电型包覆层；有源层；以及第二导电型包覆层；其中在基底上形成所述第一导电型包覆层、所述有源层和第二导电型包覆层，并且所述半导体激光器装置具有一个区域，在该区域内，所述条带宽度从前端面到后端面持续减小，L1和Lt之间的差值在200微米以内，并且Rf＜Rr，其中L1为从所述前端面到所述区域中所述条带宽度最小处之间的距离，在所述区域内条带宽度持续减小，L为所述半导体激光器装置的谐振器的长度，Rf为所述前端面的反射率，Rr为所述后端面的反射率，而Lt为由L×Loge(Rf)/Loge(Rf×Rr)所表示的距离。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，具有分别靠近所述前端面和后端面的区域，在所述区域中，从所述前端面和从所述后端面到所述谐振器的内部所述条带宽度保持不变。
4.根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，其中L1基本等于Lt。
5.根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，其中通过扩散杂质扰乱靠近所述前端面和所述后端面中的至少一个的所述有源层。
6.一种拾光设备，包括根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置；以及一个光接收部分，用于接收从所述半导体激光器装置中发射出然后再被反射的光。
7.根据权利要求6所述的拾光设备，进一步包括一个光分支部分，用于分流所述反射光，其中所述光接收部分接收由所述光分支部分分流的反射光。
8.根据权利要求6所述的拾光设备，其中所述半导体激光器装置和所述光接收部分安置在单一支持基底上。
9.根据权利要求6所述的拾光设备，其中所述半导体激光器装置安置在支持基底上，并且提供一种光学元件，以便沿正交于所述支持基底表面的方向，反射从所述半导体激光器装置中发射出来的光。
10.根据权利要求9所述的拾光设备，其中所述光学元件是一个反射镜。
全文摘要
一种具有用于注射载流子的条带结构的半导体激光器装置，包括在基底上形成的第一导电型包覆层、有源层、和第二导电型包覆层。所述条带宽度沿谐振器方向变化，L1和Lt之间的差值在200微米以内，并且Rf＜Rr，其中L1为从前端面到所述条带宽度最小处之间的距离，L为所述半导体激光器装置的谐振器的长度，Rf为所述前端面的反射率，Rr为后端面的反射率，Lt为由式L×Log
文档编号H01S5/02GK1645694SQ20051000565
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月24日 优先权日2004年1月23日
发明者高山徹 申请人:松下电器产业株式会社