[发明专利]半导体激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光装置，特别是，涉及用于光学拾取装置及其它装 置的半导体激光装置。

背景技术

近年来，光学拾取装置上已经改善了记录速度。例如，已经商业化了实 现16X记录速度的CD-R、DVD-R/RW和其它装置。为了增加记录速度，半 导体激光装置需要实现高功率。

为了使半导体激光装置实现高功率，要求：高COD(Catastrophic Optical Damage-灾难性光学损伤)水平，即由COD决定的高光学功率限制；电流- 光功率特性上的直线性，即高扭折水平(high kink level)；以及在高温操作 下的低操作电流等。

为了改善COD水平，例如，如日本特开公报No.2001-015864所示，采 用所谓的“端面(facet)窗口的激光器”，其具有不带光学吸收性的发射端 面。在“端面窗口的激光器”中，热扩散锌(Zn)等，由此无序化量子阱结 构中的有源层，并且增加带隙，从而阻止发射端面上的光学吸收，并且抑制 了因光学吸收导致的温度上升引起的端面破损。此外，端面窗口部分构造为 没有电流流过。

为了增加扭折水平，通常减小用作波导的条的宽度。如果条宽大，则侧 向上的光学限制变得不稳定，导致扭折。通常，条宽调整为约1μm至5μm 的范围。另一方面，为了降低电功耗，需要最大化条宽以降低操作电压。如 上所述，必须调整条宽，使得可以抑制扭折的发生，并且可以降低电功耗。

此外，传统上也已经采用使得条宽在谐振器中逐渐变化的锥形结构。例 如，该锥形结构示于日本特开公报No.2000-312053、日本特开公报No. 2002-280668和国际公开WO 2005/062433等。

谐振器中条宽上逐渐变化的一个优点是可以降低操作电压而且抑制扭 折的发生。操作可以降低的原因是条的面积增加，即电流通道面积的增加引 起串联电阻的降低。

电流通道面积的增加引起激光振荡所需电流的增加，并且不可避免地引 起振荡阈值的增加。然而，通过适当选择锥形的形状和条的面积，降低操作 电压的优点可以胜过振荡阈值的增加，并且总体上可以降低电功耗。

此外，在上述锥形结构中，条的面积的增加引起电流密度的降低。因此， 锥形结构更适合于高温操作。

而且，大的条宽引起由电极金属等带来的应力影响的降低，以及远场图 案的不规则的降低，从而远场图案进一步接近高斯分布。因此，当采用锥形 结构时，具有较大条宽之侧设为用作发射侧。

另外，通过增加发射端面的条宽，降低了端面上的光密度，并且抑制了 温升，从而在低功率输出和高功率输出之间的温差变小。结果，减小了折射 系数分布的变化，产生减少低功率输出时远场图案的半值宽度和高功率输出 时远场图案的半值宽度之间变化的效果。

参考图15，描述传统高功率半导体激光装置的示例。

图15示出了AlGaInP基端面窗口结构。该半导体激光装置具有连续形 成在n型GaAs基板51上的叠层结构。该叠层结构至少包括n型AlGaInP 覆层52、包括非掺杂AlGaInP光学引导层、非掺杂GaInP阱层和非掺杂 AlGaInP阻挡层的多量子阱有源层53、p型AlGaInP覆层54、p型GaInP不 连续缓和层55以及p型GaAs盖层56。作为p型AlGaInP覆层54、p型GaInP 不连续缓和层55和p型GaAs盖层56的部分上，形成具有规定宽度的条状 脊。此外，在谐振器的端面附近，形成了窗口部分，在该窗口部分中扩散锌 (Zn)以由此无序化量子阱层。此外，设置在端面附近的窗口部分之外的部 分(在下文，该部分有时称为“内部部分”或者“内部区域”)覆盖有绝缘 膜57，除了脊部分之外，并且欧姆接触的电极(未示出)仅形成在内部部分 中脊上的P型GaAs盖层56。在内部部分中，电流仅流过脊部分，而电流不 注入窗口部分。

关于此时条的形状，有条宽在谐振器中为常数的情况(图16)、条宽在 部分谐振器上逐渐变化的情况(图17)、条宽在整个谐振器上逐渐变化的情 况(图18)以及其它情况。

在如图16所示条宽在谐振器中为常数的情况下，需要调整条宽，以抑 制扭折的发生。与图17和18所示的锥形结构的操作电压相比时，此时的操 作电压不可避免地较高(见图19中的曲线图)。

为了实现高温和高功率操作，要求低电功耗，并且因此锥形结构更加适 合。