专利名称：激光二极管、光盘装置与光学拾波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光二极管、光盘装置以及光学拾波器，且更具体地涉 及例如适合用作低噪声光源的激光二极管，以及涉及分别使用该激光二 极管作为光源的光盘装置与光学拾波器。
背景技术：
激光二极管被用作光盘装置的光源，所述光盘装置从诸如 CD(Compact Disk)以及DVD(Digital Versatile Disk)的光盘读取信息。在所 述激光二极管中，由光盘反射回激光二极管的光，即所谓的反馈光干扰 激光二极管的振荡状态，从而引起噪声。作为一种减少由反馈光引起的 噪声的现有技术，进行自脉动工作的激光二极管是有效的。所述激光二 极管的原理是减少激光的相干性以避免由反馈光对激光二极管造成的干 扰。
作为用于自脉动工作的激光二极管，例如，从2004-186678号日本未 审查专利申请公报以及V. Z. Tronciu et al., Opt. Commun. 235 (2004)
409-414中已知一种二电极激光二极管。图9A与9B图示了相关技术中的二 电极激光二极管的构造的例子。这里，图9A图示了平面图，且图9B图示 了沿图9A的X-X线的剖面图。
如图9A与9B中所示，二电极激光二极管包括在矩形激光器芯片IOO 的彼此相向的一对平行端面100a与100b之间沿谐振器长度方向的整个长 度延伸的激光器条(波导)101。激光器条101在其整个长度内宽度一致。激 光器芯片100包括在导电的半导体基板102上形成激光器结构的半导体层 103。半导体层103包括活性层以及n侧披覆层、p侧披覆层等(未图示)。靠
5近激光器条101的端面100a的一侧的部分为增益区104，而靠近端面100b 的一侧的部分为可饱和吸收区105。形成的增益区104的长度大于可饱和 吸收区105的长度。电极106与107分别布置于增益区104与可饱和吸收区 105上。电极106与107之间的区域是电流非注入区(电极分离区)108。电极 109布置于激光器芯片100的背面、即半导体基板102的背面上。
在具有上述构造的二电极激光二极管中，当在分别布置于增益区104 的上部与下部中的电极106与109之间施加正向偏压以注入直流电流时， 就进行激光振荡。而且，当在分别布置于可饱和吸收区105的上部与下部 中的电极107与109之间施加反向偏压时，就进行自脉动工作。
发明内容
如上所述，在光盘装置中，期望减少激光的相干性。然而，根据本 发明的发明人的研究，在相关技术中的上述二电极激光二极管中，即使 进行自脉动工作，激光的相干性仍未充分减少。从而，可以利用的激光 的功率区域或光盘的设计受到限制，因此实际中难以将相关技术中的上 述二电极激光二极管应用于光盘装置的光源。
需要提供一种能够进行自脉动工作、而且能够充分地减少激光的相 干性并稳定地获取低噪声激光的激光二极管。
还需要提供一种使用上述激光二极管作为光源的光盘装置以及光学 拾波器。
根据本发明的第一实施例，提供了一种激光二极管，其包括激光 器芯片，该激光器芯片包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间沿谐 振器长度方向延伸的至少一个激光器条，其中，激光器条沿谐振器长度 方向包括增益区以及可饱和吸收区，且可饱和吸收区中的激光器条的宽 度大于增益区中的激光器条的宽度。
根据本发明的第一实施例，提供了一种光盘装置，其包括作为光 源的激光二极管，其中，该激光二极管包括激光器芯片，该激光器芯片 包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间沿谐振器长度方向延伸的至 少一个激光器条，所述激光器条沿谐振器长度方向包括增益区与可饱和
6吸收区，且可饱和吸收区中的激光器条的宽度大于增益区中的激光器条 的宽度。
根据本发明的第一实施例，提供了一种光学拾波器，其包括作为 光源的激光二极管，其中，该激光二极管包括激光器芯片，该激光器芯 片包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间沿谐振器长度方向延伸的 至少一个激光器条，所述激光器条沿谐振器长度方向包括增益区与可饱 和吸收区，且可饱和吸收区中的激光器条的宽度大于增益区中的激光器 条的宽度。
在根据本发明的第一实施例的激光二极管、光盘装置以及光学拾波 器中，通常可饱和吸收区的长度小于增益区的长度，但不排除其它情况。
作为一个典型的例子，增益区布置于靠近第一端面的一侧，且可饱 和吸收区布置于靠近第二端面的一侧。作为另一典型的例子，可饱和吸 收区布置于靠近第一端面的一侧以及靠近第二端面的一侧，而增益区布 置于可饱和吸收区之间。作为另一例子，增益区布置于靠近第一端面的 一侧以及靠近第二端面的一侧，而可饱和吸收区布置于增益区之间。增 益区与可饱和吸收区通常隔着电流非注入区彼此相邻地布置。
增益区与可饱和吸收区可以彼此独立地工作，为此，电极分别布置 于增益区与可饱和吸收区上，从而彼此分开。在激光二极管工作期间， 通常，对增益区施加正向偏压以将直流电流注入到增益区，且必要时， 包括直流电流在内，也可以将交流电流或高频电流注入增益区。对可饱 和吸收区施加反向偏压或零偏压。
在激光器条形状为脊状的情况中，即在激光器条是脊状条(脊状波导) 的情况中，必要时，增益区中的激光器条的横向折射率阶差厶n可以不同 于可饱和吸收区中的横向折射率阶差An。例如，增益区中的横向折射率 阶差An大于可饱和吸收区中的横向折射率阶差厶n。这里，激光器条的横 向折射率阶差是指激光器条部分的折射率与激光器条两侧部分的折射率 之间的差异。欲使增益区与可饱和吸收区中具有不同的横向折射率阶差 An，例如可以使增益区与可饱和吸收区中的脊具有不同高度，并使形成 于增益区中的脊的两侧的介电膜(绝缘膜)、光吸收膜、半导体膜等的材料不同于形成在可饱和吸收区中的脊的两侧的介电膜(绝缘膜)、光吸收膜、 半导体膜等的材料。
激光器芯片在第一端面与第二端面之间可以具有仅仅一个激光器条 或多个激光器条，并根据激光二极管的用途等适当确定激光器条的数目。
激光器芯片包括形成激光器结构的半导体层(例如，n侧披覆层、活 性层、p侧披覆层、接触层等)。形成激光器结构的半导体层的材料不作 具体限定，并根据从激光二极管提取的光的波长恰当地选择。更具体地， 可以使用诸如GaN基半导体、GaAs基半导体或GalnP基半导体的III-V族 的化合物半导体或诸如ZnSe的II-VI族的化合物半导体。
根据本发明的第一实施例的光盘装置包括仅用于播放(读取)的光盘 装置、仅用于记录(写入)的光盘装置以及用于再现和记录的光盘装置，且 可以使用任何再现和/或记录模式。根据本发明的第一实施例的光盘装置 包括再现光学系统和/或记录光学系统。根据本发明的第一实施例的光学 拾波器适用于所述光盘装置。
根据本发明的第二实施例，提供了一种激光二极管，其包括激光 器芯片，该激光器芯片包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间沿谐 振器长度方向延伸的至少一个脊状的激光器条，其中激光器条沿谐振器 长度方向包括增益区与可饱和吸收区，且增益区中的横向折射率阶差大 于可饱和吸收区中的横向折射率阶差。
根据本发明的第二实施例，提供了一种光盘装置，其包括作为光 源的激光二极管，其中激光二极管包括在彼此相向的第一端面与第二端 面之间沿谐振器长度方向延伸的至少一个脊状的激光器条，所述激光器 条沿谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸收区，且增益区中的横向折 射率阶差大于可饱和吸收区中的横向折射率阶差。
根据本发明的第二实施例，提供了一种光学拾波器，其包括作为
光源的激光二极管，其中激光二极管包括在彼此相向的第一端面与第二 端面之间沿谐振器长度方向延伸的至少一个脊状的激光器条，所述激光 器条沿谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸收区，且增益区中的横向 折射率阶差大于可饱和吸收区中的横向折射率阶差。在根据本发明的第二实施例的激光二极管、光盘装置与光学拾波器 中，为使增益区的横向折射率阶差大于在可饱和吸收区中的横向折射率 阶差，例如可以使增益区中的脊与可饱和吸收区中的脊具有不同的高度， 并使形成于增益区中的脊的两侧的介电膜(绝缘膜)、光吸收膜、半导体膜 等的材料不同于形成在可饱和吸收区的脊的两侧的介电膜(绝缘膜)、光吸 收膜、半导体膜等的材料。通常但不排除其它情况，可饱和吸收区的长 度小于增益区的长度。
作为一个典型的例子，增益区布置于靠近第一端面的一侧，且可饱 和吸收区布置于靠近第二端面的一侧。作为另一典型的例子，增益区布 置于靠近第一端面以及第二端面的每一侧，且可饱和吸收区布置于增益 区之间。作为另一例子，可饱和吸收区布置于靠近第一端面与第二端面 的每一侧，且增益区布置于可饱和吸收区之间。增益区与可饱和吸收区 通常隔着电流非注入区彼此相邻地布置。
增益区与可饱和吸收区彼此独立地工作，为此，在增益区与可饱和 吸收区上分别包括电极，从而使电极彼此分开。在激光二极管工作期间， 通常，对增益区施加正向偏压以将直流电流注入到增益区，且必要时， 包括直流电流在内，也可将交流电流或高频电流注入增益区中。对可饱 和吸收区施加反向偏压或零偏压。
激光器芯片在第一端面与第二端面之间可以具有仅仅一个激光器条 或多个激光器条，并根据激光二极管的用途等适当地确定激光器条的数 目。
除非与本发明的实质相违背，除了上面描述以外的对根据本发明的 第一实施例的激光二极管、光盘装置以及光学拾波器的描述可以应用于 根据本发明的第二实施例的激光二极管、光盘装置以及光学拾波器。
如上所述，在根据本发明的第一实施例的激光二极管、光盘装置与 光学拾波器与根据本发明的第二实施例的激光二极管、光盘装置与光学 拾波器中，激光器条沿谐振器的长度方向包括增益区与可饱和吸收区， 从而可以进行自脉动工作。而且，当可饱和吸收区中的激光器条的宽度 大于增益区中的激光器条的宽度时，或当增益区中的横向折射率阶差大于可饱和吸收区中的横向折射率阶差时，在自脉动工作期间，增益区中的光密度高于可饱和吸收区中的光密度。在具有高光密度的区域中，强烈产生作为三阶非线性光学效应的自相位调制效应。从而，增加了自脉动工作期间的纵模光谱的加宽，以减少相干时间，从而充分地减少激光的相干性。
根据本发明的第一与第二实施例，可以实现能够进行自脉动工作、而且能够充分地减少激光的相干性且稳定地获取低噪声激光的激光二极管。而且，当所述优良的激光二极管用作光学拾波器的光源时，可以实现高性能的光盘装置。
以下描述将更加充分地体现本发明的其它的与进一步的目的、特征与优点。
图1A与1B是表示根据本发明的第一实施例的二电极激光二极管的平面图与剖面图。
图2是沿图1A的Y-Y线的二电极激光二极管的剖面图。
图3是表示光密度随着条的宽度变化的图。
图4A与4B是表示根据本发明的第二实施例的三电极激光二极管的平面图与剖面图。
图5A与5B是表示根据本发明的第三实施例的三电极激光二极管的平面图与剖面图。
图6A与6B是表示根据本发明的第四实施例的二电极激光二极管的平面图与剖面图。
图7A与7B是表示根据本发明的第四实施例的二电极激光二极管的剖面图。
图8A与8B是表示根据本发明的第四实施例的二电极激光二极管的剖面图。图9A与9B是表示相关技术中的二电极激光二极管的平面图与剖面图。
具体实施例方式
以下将参照附图详细描述优选实施例。
首先，以下将描述根据本发明的第一实施例的二电极激光二极管。
图1A与1B图示了二电极激光二极管，且图1A是平面图，图1B是沿图1A的X-X(激光器条的中心线)线的剖面图。
如图1A与1B中所示，二电极激光二极管包括在矩形激光器芯片10的彼此相向的一对平行端面10a与10b之间沿谐振器长度方向的整个长度延伸的激光器条ll。激光器芯片10包括在导电半导体基板12上形成激光器结构的半导体层13。半导体层13包括活性层以及n侧披覆层、p侧披覆层等(未图示)。靠近激光器条ll的端面10a的一侧的部分是增益区14，而靠近激光器条ll的端面10b的一侧的部分是可饱和吸收区15。电极16与17分别布置于增益区14与可饱和吸收区15上。电极16与17之间的区域是电流非注入区(电极分离区)18。电极19布置于激光器芯片10的背面、即半导体基板12的背面上。
在沿着从激光器芯片10的端面10a到端面10b的方向上，激光器条ll的宽度从端面10a上的宽度W,线性地增加到端面10b上的宽度W"W^Wi)。因此在这种情况下，可饱和吸收区15中的激光器条11的宽度大于增益区14中的激光器条11的宽度。而且，增益区14的长度大于可饱和吸收区15的长度。
关于端面10a与10b的反射率，形成已知的端面覆盖膜(未图示)，以使得端面10a的反射率低于端面10b的反射率。
例如，二电极激光二极管的各部分的尺寸如下，但所述尺寸不具体限定于此。
增益区14的长度(电极16的长度)500pm可饱和吸收区15的长度(电极17的长度)2(Him
ii电流非注入区18(电极16与17之间的空间)的长度5pm端面10a上的激光器条ll的宽度Wp 1.4pm端面10b上的激光器条ll的宽度W2: 3pm
形成激光器结构的半导体层13的材料不作具体限定，并根据从二电极激光二极管提取出的激光的中心波长适当地选择。更具体地，所述材料的例子包括GaN基半导体、GaAs基半导体、GalnP基半导体、ZnSe基半导体等。而且，激光器结构不作具体限定，并可以使用各种现有激光器结构中的任何一种。
以下描述与激光器芯片10的谐振器长度方向垂直的截面构造的例子。这里，以下描述半导体层13由GaN基半导体制成的情况，即二电极激光二极管为GaN基激光二极管的情况。图2是沿图lA的Y-Y线的剖面图，即增益区14的剖面图的例子。可饱和吸收区15的截面构造与增益区14的构造相同。
如图2所示，在本例子中，通过在作为半导体基板12的n型GaN基板20上依次层叠n型AlGaN披覆层13a、 n型GaN层13b、例如不掺杂GaLxInxN(阱层)/GaLylnyN(阻挡层，x〉y)多量子阱结构活性层13c、 p型AlGaN电子阻挡层13d、 p型GaN层13e、 p型GaN/AlGaN超晶格披覆层13f与p型GaN接触层13g而形成半导体层13。脊部形成于p型GaN/AlGaN超点阵披覆层13f的上部与p型GaN接触层13g处，且激光器条ll为脊状条。
例如，包括Si02膜与布置于Si02膜上的Si膜的绝缘膜21形成于激光器条ll的侧面以及该激光器条ll的两侧部分的p型GaN/AlGaN超晶格披覆层13f上。p侧电极22形成于激光器条ll上，从而与p型GaN接触层13g电气连接。例如，p侧电极22由Pd制成，但不限于此。
焊盘电极23形成于p侧电极22与绝缘膜21上方，从而与p侧电极22电气连接。例如可以使用具有Ti/Pt/Au结构的电极作为焊盘电极23，且Ti膜、Pt膜与Au膜的厚度例如但不限于分别是15nm、 50nm与300nm。另一方面，作为电极19的n侧电极24形成于n型GaN基板20的背面上，从而与n型GaN基板20电气连接。例如，可以使用具有Ti/Pt/Au结构的电极作为n侧电极24,且Ti膜、Pt膜与Au膜的厚度例如但不限于分别是15nm、50nm与300nm。作为形成激光器结构的GaN基半导体层的厚度的例子，n型AlGaN披覆层13a的厚度为1200nm， n型GaN层13b的厚度为12nm，活性层13c的阱层的厚度为3.5nm(阱的数目为3)，活性层13c的阻挡层的厚度为7nm， p型AlGaN电子阻挡层13d的厚度为10nm， p型GaN层13e的厚度为12.3nm，且p型GaN/AlGaN超晶格披覆层13f的厚度为400nm。而且，n型AlGaN披覆层13a的Al组成例如为0.05， p型AlGaN电子阻挡层13d的Al组成例如为0.2，且p型GaN/AlGaN超晶格披覆层13f的AlGaN层的Al组成例如为0.08。
图3图示了在GaN基激光二极管中激光器条中的光密度在工作期间随着激光器条的宽度(条宽度)变化的例子。横向折射率阶差An(横向的折射率分布图中的折射率的差异)为6x10—3。从图3明显可以看出，条宽度越小，光密度增加得就越多。因此，明显地，在宽度小于可饱和吸收区15的宽度的增益区14中，光密度高于可饱和吸收区15中的光密度。
接下来，以下参照作为二电极激光二极管的例子的具有如图2所示的结构的GaN基激光二极管，描述二电极激光二极管的制造方法。
首先，例如通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法，依次在n型GaN基板20上外延生长n型AlGaN披覆层13a、 n型GaN层13b、活性层13c、p型AlGaN电子阻挡层13d、 p型GaN层13e、 p型GaN/AlGaN超晶格披覆层13f以及p型GaN接触层13g以形成所述结构。
接下来，例如，在p型GaN接触层13g的整个表面上形成诸如Si02膜的绝缘膜(未图示)，且随后通过蚀刻将绝缘膜图形化为预定形状。接下来，被图形化的绝缘膜用作蚀刻掩模，并通过例如反应性离子蚀刻(RIE)等干刻法对该结构进行蚀刻，直到到达p型GaN/AlGaN超晶格披覆层13f的厚度方向的深度中部，以形成脊。
接下来，例如，在整个表面上依次形成Si02膜与Si膜，同时保留作为蚀刻掩模的绝缘膜，并随后有选择地蚀刻并除去这些膜的激光器条ll上方的部分。从而，绝缘膜21形成于脊的侧面以及脊的两侧部分的p型GaN/AlGaN超晶格披覆层13f上。
接下来，例如，作为用于形成p侧电极22的材料，例如通过举离(liftoff)方法使与脊的上表面具有相同平面形状的Pd膜形成于脊上。接
13下来，通过离子铣方法蚀刻并除去Pd膜的预定部分，以形成电流非注入
区18，并形成增益区14与可饱和吸收区15上的p侧电极22。
接下来，通过光刻形成延伸到电流非注入区18与电流非注入区18的延伸部分的条状的抗蚀图(未图示)，并随后例如通过真空沉积方法在整个表面上形成用于形成焊盘电极23的膜。随后，将抗蚀图与形成于抗蚀图上的膜一起除去。从而，在p侧电极22上形成焊盘电极23。接下来，必要时，从n型GaN基板20的背面进行研磨以将n型GaN基板20的厚度减少到预定厚度。然后，n侧电极24形成于n型GaN基板20的背面上。
接下来，通过切割等把如上所述那样形成激光器结构的n型GaN基板20加工成条状，以形成端面10a与10b，并通过已知的技术在端面10a与10b上形成端面覆盖膜，并随后将条分割成芯片。从而，形成激光器芯片IO，并制造出想得到的二电极GaN基激光二极管。
接下来，以下描述二电极激光二极管的工作原理。
在增益区14中，在电极16与19之间施加正向偏压以注入直流电流，此外，施加高频电压以注入高频电流(在进行高频叠加的情况中)。在可饱和吸收区15中，在电极17与19之间施加反向偏压或零电压。于是，二电极激光二极管进行自脉动工作。
这里，增益区14中的激光器条11的宽度小于可饱和吸收区15中的激光器条ll的宽度，从而增益区14中的光密度高于可饱和吸收区15中的光密度。从而，在增益区14中，强烈地产生自相位调制效应。因此，在该二电极激光二极管中，与相关技术中的二电极激光二极管相比，即使使用相等的光输出，仍能进一步增加自脉动工作期间的纵模光谱的加宽。因此，减少了激光的相干时间，从而大幅减少了激光的相干性，且更有效地避免了从光盘读取信息时反馈光噪声的发生。
如上所述，在第一实施例中，可以实现能够进行自脉动工作并能够充分地减少激光的相干性且稳定地获取低噪声激光的二电极激光二极管。因此，由于大幅地放宽了可以利用的激光功率区域或光盘的设计的限制，故该二电极激光二极管适合用作光盘装置的光源。激光二极管所必须的相干性减少的量取决于光盘装置的光程长度、光学系统等。然而，由于激光二极管被用于更多种类的光盘装置中，故大量地减少相干性是所期望的。
接下来，以下描述根据本发明的第二实施例的三电极激光二极管。
图4A与4B图示了三电极激光二极管，且图4A是平面图，而图4B是沿图4A的X-X线(激光器条的中心线)的剖面图。
如图4A与4B中所示，三电极激光二极管包括在矩形激光器芯片10的彼此相向的一对平行端面10a与10b之间沿谐振器长度方向的整个长度延伸的激光器条ll。激光器芯片10包括在导电的半导体基板12上形成激光器结构的半导体层13。半导体层13包括活性层以及n侧披覆层、p侧披覆层等(未图示)。激光器条ll的靠近端面10a的一侧的部分以及靠近端面10b的一侧的部分分别是可饱和吸收区15a与15b，且可饱和吸收区15a与15b之间的部分为增益区14。电极16、 17a与17b分别布置于增益区14以及可饱和吸收区15a与15b上。电极16与17a之间的区域是电流非注入区18a，且电极16与17b之间的区域是电流非注入区18b。电极19布置于激光器芯片10的背面、即半导体基板12的背面上。
增益区14中的激光器条11的宽度在增益区14的长度内是一致的，即其宽度为W3。在每个可饱和吸收区15a与15b中，激光器条ll在从每个端面10a与10b到距每个端面10a与10b的距离为I^的点的部分中具有一致的宽度W"W一W3)，但是在每个可饱和吸收区15a与15b中，在从距每个端面10a与10b的距离为Li的点到距每个端面10a与10b的距离为L2的点的部分中，激光器条11的宽度从W4线性地减少到W3。换言之，这里，可饱和吸收区15a与15b中的激光器条ll的宽度大于增益区14中的激光器条ll的宽度。而且，增益区14的长度大于每个可饱和吸收区15a与15b的长度。
除了上述构造以外，三电极激光二极管的构造与根据第一实施例的二电极激光二极管的构造相同。
而且，三电极激光二极管的制造方法与根据第一实施例的二电极激光二极管的制造方法相同。
接下来，以下描述三电极激光二极管的工作原理。
15在增益区14中，在电极16与19之间施加正向偏压以施加直流电流， 此外，必要时，施加高频电压以注入高频电流(在进行高频叠加的情况中)。 在可饱和吸收区15a与15b中，在电极17a与19之间以及电极17b与19之间
施加反向偏压或零电压。于是，三电极激光二极管进行自脉动工作。
这里，增益区14中的激光器条ll的宽度小于每个可饱和吸收区15a与 15b中的激光器条ll的宽度，从而增益区14中的光密度高于可饱和吸收区 15a与15b中的光密度。从而，在增益区14中，强烈地产生自相位调制效 应。因此，在三电极激光二极管中，与在根据第一实施例的二电极激光 二极管的情况中一样，增加了自脉动工作期间的纵模光谱的加宽。因此， 减少了激光的相干时间，从而大幅减少了激光的相干性，且有效地避免 了从光盘读取信息时反馈光噪声的发生。
按照第二实施例，可以得到与在第一实施例相同的优点。
接下来，以下描述根据本发明的第三实施例的三电极激光二极管。
图5A与5B图示了三电极激光二极管，且图5A是平面图而图5B是沿图 5A的X-X线(激光器条的中心线)的剖面图。
如图5A与5B中所示，三电极激光二极管包括在矩形激光器芯片10的 彼此相向的一对平行端面10a与10b之间沿谐振器长度方向的整个长度延 伸的激光器条ll。激光器芯片10包括在导电半导体基板12上形成激光器 结构的半导体层13。半导体层13包括活性层以及n侧披覆层、p侧披覆层 等(未图示)。激光器条ll的靠近端面10a的一侧的部分以及靠近端面10b 的一侧的部分分别是增益区14a与14b，且增益区14a与14b之间的部分是 可饱和吸收区15。电极16a、 16b与17分别布置于增益区14a与14b以及可 饱和吸收区15上。电极16a与17之间的区域是电流非注入区18a，且电极 16b与17之间的区域是电流非注入区18b。电极19布置于激光器芯片10的 背面、即半导体基板12的背面上。
每个增益区14a与14b中的激光器条ll在贯穿每个增益区14a与14b的 长度内具有一致的宽度W3。可饱和吸收区15中的激光器条ll在距端面10a 的距离为L2的点与距端面10b的距离为L2的点之间的部分中具有一致的 宽度W4(W^W3)，但在从距每个端面10a与10b距离为L2的点到距每个端面10a与10b距离为Li的点的部分中，可饱和吸收区15中的激光器条11的 宽度从W4线性地减少到W3。换言之，这里，可饱和吸收区15中的激光器 条ll的宽度大于每个增益区14a与14b中的激光器条ll的宽度。而且，每 个增益区14a与14b的长度大于可饱和吸收区15的长度。
除了上述构造以外，三电极激光二极管的构造与根据第一实施例的 二电极激光二极管的构造相同。
而且，三电极激光二极管的制造方法与根据第一实施例的二电极激 光二极管的制造方法相同。
接下来，以下描述三电极激光二极管的工作原理。
在增益区14a与14b中，在电极16A与19之间以及电极16b与19之间施 加正向偏压以施加直流电流，此外，必要时，施加高频电压以注入高频 电流(在进行高频叠加的情况中)。在可饱和吸收区15中，在电极17与19 之间施加反向偏压或零电压。于是，三电极激光二极管进行自脉动工作。
这里，每个增益区14a与14b中的激光器条ll的宽度小于可饱和吸收 区15中的激光器条11的宽度，从而增益区14a与14b中的光密度高于可饱 和吸收区15中的光密度。从而，在增益区14a与14b中，强烈地产生自相 位调制效应。因此，在三电极激光二极管中，与在根据第一实施例的二 电极激光二极管的情况中一样，增加了自脉动工作期间的纵模光谱的加 宽。因此，减少了激光的相干时间，从而大幅地减少了激光的相干性， 且有效地避免了从光盘读取信息时反馈光噪声的发生。
在第三实施例中，可以得到与第一实施例中相同的优点。
接下来，以下描述根据本发明的第四实施例的二电极激光二极管。
图6A、 6B、 7A与7B图示了二电极激光二极管。图6A是平面图，且 图6B、 7A与7B分别是沿图6A的X-X线(激光器条的中心线)、Y-Y线与Z-Z 线的剖面图。
如图6A、 6B、 7A与7B中所示，二电极激光二极管包括在矩形激光器 芯片10的彼此相向的一对平行端面10a与10b之间沿谐振器长度方向的整 个长度延伸的激光器条ll。这里，激光器条ll具有脊状。换言之，激光
17器条ll是脊状条。必要时，在脊的两侧的部分上布置有半导体层或例如 Si02膜的绝缘膜。
激光器芯片10包括在导电的半导体基板12上形成激光器结构的半导 体层13，且脊形成于半导体层13的最上部中。在图6B中，脊两侧的部分 中的半导体层13的顶面以虚线表示。半导体层13包括活性层AL以及n侧 披覆层、p侧披覆层等(未图示)。
靠近激光器条ll的端面10a的一侧的部分是增益区14，靠近激光器条 11的端面10b的一侧的部分是可饱和吸收区15。电极16与17分别布置于增 益区14与可饱和吸收区15上。电极16与17之间的区域是电流非注入区18。 电极19布置于激光器芯片10的背面、即半导体基板12的背面上。
激光器条ll在贯穿其长度内具有一致的宽度。因此，增益区14中的 激光器条11的宽度等于可饱和吸收区15中的激光器条11的宽度。
在此情况下，增益区14中的激光器条11的脊的高度不同于可饱和吸 收区15中的激光器条11的脊的高度，且增益区14中的脊的高度大于可饱 和吸收区15中的激光器条11的脊的高度。换言之，在激光器条ll两侧的 部分中作为半导体层13的顶面与活性层AL的顶面之间的距离，增益区14 中的距离D"j、于可饱和吸收区15中的距离D2。
例如，在二电极激光二极管是GaN基激光二极管的情况中，如图8A 与8B中所示，在脊的侧面以及该脊两侧部分的半导体层13上形成有例如 Si02膜以及由Si膜形成的绝缘膜21 。
除了上述构造以外，该二电极激光二极管的构造与根据第一实施例 的二电极激光二极管的相同。
而且，该二电极激光二极管的制造方法与根据第一实施例的二电极 激光二极管的制造方法相同。
接下来，以下描述该二电极激光二极管的工作原理。
在增益区14中，在电极16与19之间施加正向偏压以施加直流电流， 此外，必要时，施加高频电压以注入高频电流(在进行高频叠加的情况中)。可饱和吸收区15中，在电极17与19之间施加反向偏压或零电压。于是， 二电极激光二极管进行自脉动工作。
这里，作为激光器条11两侧的部分中的半导体层13的顶面与活性层 AL的顶面之间的距离，如上所述，增益区14中的距离Di小于可饱和吸收 区15中的距离D2。从而，增益区14中的横向折射率阶差An大于可饱和吸 收区15中的横向折射率阶差An。因此，增益区14中的光封闭比可饱和吸 收区15中的光封闭强。因此，增益区14中的光密度高于可饱和吸收区15 中的光密度，从而，在增益区14中强烈地产生自相位调制效应。因此， 在二电极激光二极管中，如在根据第一实施例的二电极激光二极管的情 况中一样，增加了自脉动工作期间的纵模光谱的加宽。因此，减少了激 光的相干时间，从而大幅地减少了激光的相干性，且有效地避免了从光 盘读取信息时反馈光噪声的发生。
在第四实施例中，可以得到与第一实施例中相同的优点。
接下来，以下描述根据本发明的第五实施例的二电极激光二极管。
第五实施例是第一实施例与第四实施例的结合。
更具体地，在根据第一实施例的二电极激光二极管中，与在根据第 四实施例的二电极激光二极管的情况中一样，增益区14中的距离D^、于 可饱和吸收区15中的距离D2，从而形成根据第五实施例的二电极激光二 极管。于是，增益区14中的光密度变得更高，并更强烈地产生自相位调 制效应。
在第五实施例中，可以得到与第一实施例中相同的优点。
接下来，以下描述根据第六实施例的三电极激光二极管。
第六实施例是第二实施例与第四实施例的结合。更具体地，在根据 第二实施例的三电极激光二极管中，与在根据第四实施例的二电极激光 二极管的情况中一样，增益区14中的距离D"j、于可饱和吸收区15a与15b 中的距离D2，从而形成根据第六实施例的三电极激光二极管，于是，增 益区14中的光密度变得更高，并更强烈地产生自相位调制效应。
在第六实施例中，可以得到与第一实施例中相同的优点。接下来，以下描述根据本发明的第七实施例的三电极激光二极管。
第七实施例是第三实施例与第四实施例的结合。更具体地，在根据 第三实施例的三电极激光二极管中，与在根据第四实施例的二电极激光
二极管的情况中一样，增益区14a与14b中的每一个的距离D"j、于可饱和 吸收区15中的距离D2，从而形成根据第七实施例的三电极激光二极管。 于是，增益区14a与14b中的光密度变得更高，并更强烈地产生自相位调 制效应。
在第七实施例中，可以得到与第一实施例中相同的优点。
尽管具体参照上述实施例描述了本发明，然而本发明不局限于此， 而是可以有各种变化。
例如，在实施例中所述的值、构造、形状、基板、处理等仅为举例， 且可以使用任何其它值、构造、形状、基板、处理等。
本领域的技术人员应当理解，只要在所附权利要求书及其等同物的 范围内，可以根据设计需要与其它因素出现各种变化、组合、次组合以 及替代。
权利要求
1.一种激光二极管，其包括激光器芯片，其包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间沿谐振器长度方向延伸的至少一个激光器条，其中，所述激光器条沿所述谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸收区，并且所述可饱和吸收区中的所述激光器条的宽度大于所述增益区中的所述激光器条的宽度。
2. 如权利要求1所述的激光二极管，其中，所述可饱和吸收区的长度小于所述增益区的长度。
3. 如权利要求2所述的激光二极管，其中，所述增益区布置于靠近所述第一端面的一侧，且所述可饱和 吸收区布置于靠近所述第二端面的一侧。
4. 如权利要求2所述的激光二极管，其中，所述可饱和吸收区布置于靠近所述第一端面的一侧以及靠近 所述第二端面的一侧，且所述增益区布置于所述可饱和吸收区之间。
5. 如权利要求2所述的激光二极管，其中，所述增益区布置于靠近所述第一端面的一侧以及靠近所述第 二端面的一侧，且所述可饱和吸收区布置于所述增益区之间。
6. 如权利要求1所述的激光二极管，其中，所述增益区与所述可饱和吸收区可以彼此独立地工作。
7. 如权利要求6所述的激光二极管，其中，电极分别布置于所述增益区与所述可饱和吸收区上，从而彼 此分开。
8. 如权利要求l所述的激光二极管，其中，所述激光器条为脊状，且所述增益区中的所述激光器条的横 向折射率阶差与所述可饱和吸收区中的不同。
9. 一种光盘装置，其包括 作为光源的激光二极管，其中，所述激光二极管包括激光器芯片，所述激光器芯片包括在彼 此相向的第一端面与第二端面之间沿谐振器长度方向延伸的至少一个激 光器条，所述激光器条沿所述谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸收区，并且所述可饱和吸收区中的所述激光器条的宽度大于所述增益区中的所 述激光器条的宽度。
10. —种光学拾波器，其包括 作为光源的激光二极管，其中，所述激光二极管包括激光器芯片，所述激光器芯片包括在彼 此相向的第一端面与第二端面之间沿谐振器长度方向延伸的至少一个激 光器条，所述激光器条沿所述谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸收区，并且所述可饱和吸收区中的所述激光器条的宽度大于所述增益区中的所 述激光器条的宽度。
11. 一种激光二极管，其包括-激光器芯片，其包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间沿谐振 器长度方向延伸的至少一个脊状的激光器条，其中，所述激光器条沿所述谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸 收区，并且所述增益区中的横向折射率阶差大于所述可饱和吸收区中的横向折 射率阶差。
12. —种光盘装置，其包括 作为光源的激光二极管，其中，所述激光二极管包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间 沿谐振器长度方向延伸的至少一个脊状的激光器条，所述激光器条沿所述谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸收区，并且所述增益区中的横向折射率阶差大于所述可饱和吸收区中的横向折 射率阶差。
13. —种光学拾波器，其包括 作为光源的激光二极管，其中，所述激光二极管包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间 沿谐振器长度方向延伸的至少一个脊状的激光器条，所述激光器条沿所述谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸收区，并且所述增益区中的横向折射率阶差大于所述可饱和吸收区中的横向折 射率阶差。
全文摘要
本发明提供了一种能够进行自脉动工作，并能够充分地减少激光的相干性并稳定地获取低噪声激光的激光二极管。该激光二极管包括在彼此相向的第一端面与第二端面之间沿谐振器长度方向延伸的包括至少一个激光器条的激光器芯片，其中所述激光器条沿谐振器长度方向包括增益区与可饱和吸收区，且可饱和吸收区中的激光器条的宽度大于增益区中的激光器条的宽度。
文档编号H01S5/32GK101635434SQ200910159940
公开日2010年1月27日 申请日期2009年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者仓本大, 太田诚, 横山弘之, 池田昌夫 申请人:索尼株式会社;国立大学法人东北大学