[发明专利]光输出装置及使用该装置的光学头装置

说明书

本发明涉及一种光输出装置及使用该装置的光学头装置，特别涉及能够控制从垂直腔表面发射激光器(VCSEL)所发射的光量的光输出装置及使用该装置的光学头装置。

一般来讲，能作为光源的VCSEL由第一反射器叠层、激发区、第二反射器叠层、以及彼此叠加在一起的电极层所形成。第一反射器叠层至少由一种N型半导体材料所形成，第二反射器层至少由一种P型半导体材料所形成。在电极层上加上正向偏压期间，激发区就产生激光束。该激光束在第一和第二反射器叠层间产生谐振并以垂直于叠层表面的方向发射出来。因此，来自VCSEL发射的光具有近乎是圆形和高强度的特性，且以单模工作，从而被广泛用于光学装置中诸如光学头装置和计算机中。

然而，由于VCSEL是以垂直于其上表面发光，并且其下表面又设置在半导体基体上，所以很难安装一个监控光探测器来接收VCSEL所发的部分光以便控制光的输出。

为解决此问题，美国专利No.5,285,466提出了题为“FedbackMechanismfor Vertical Cavity Surface Emitting Lasers”的现有技术。图1和图2所描述的机构包括当加上正向偏压时发光的一个VCSEL12以及安装在VCSEL12周围以接收VCSEL12的水平发射光的呈环状的监控光探测器14。这种监探光控测器14具有与VCSEL12相同或相似的叠层结构且当给在上下表面所形成的电极层加上反向偏压或不加偏压时接收光。

监控光探测器14通过接收从VCSEL12水平发射的光，然后将其转换为一电信号并将其反馈给VCSEL12的电极来控制从VCSEL12发射的光量。

从VCSEL12垂直发射的光由毫安范围内的正向偏置的激射电流产生。如图2所示，由监控光探测器14检测到的根据垂直发射光的电流24具有一个激射阈值点20和一个激射终止点22，在点20，光量急剧增加；在点22，光量急剧减少。当所加激射电流在激射阈值点20和激射终止点22之间时，能检测到几个微安的输出电流。当所加激射电流在上述范围之外，则监控探测器的探测电流就可忽略了。

根据水平发射光的电流34同根据垂直发射光的电流24相比要相对地小。另外，不能明确地判断出根据水平发射光的电流34的激射阈值点30和激射终止点32。根据水平发射光的电流34缓慢地增加然后减少。

这里，根据水平发射光的探测电流与根据垂直发射光的探测电流不成比例，该事实意味着水平发射光量与垂直发射光量也不成比例。因而，基于所探测的水平发射光；不可能精确控制垂直发射光量。另外，因为较多的水平发射光穿透过监控光探测器14，所以很难获得为了控制垂直发射光而检测信号所需的足够的水平发射光量。

本发明的目的就是提供一种能够基于垂直发射光量有效地控制VCSEL所发射的光量的光输出装置及所应用的光学头装置。

为实现上述目的的一个方面，提供了一种光输出装置，它包括一个基底；一个装在基底上的VCSEL，用于沿垂直基底的方向发光；以及用于控制VCSEL光输出的光输出控制装置，其中，光输出控制装置包括一个封装VCSEL的外罩，它具有用于透射大部分VCSEL所发射的光而将一部分光反射回基底上的投射窗口；一个安装在VCSEL所在的基底上的监控光探测器，用于接收从VCSEL发射的并从投射窗口反射的一部分光，并且将其转换为一电信号；以及多个引线管脚，同VCSEL和监控光探测器相连，用于连接电源以及传送电信号。

为了实现上述目的的另一方面，提供了一种应用光输出装置的光学头装置，它包括一个基底；一个安装在基底上的VCSEL，用于沿垂直于基底的方向发光；用于控制VCSEL光输出的光输出控制装置；一个用于聚集VCSEL的发射光而在一种光学记录介质上形成一个光点的物镜；一个用于改变光学记录介质所反射的光的路径的光路径改变装置；以及一个用于接收反射光和探测误差信号和信息信号的第一光探测器，其中，光输出控制装置包括一个封装VCSEL的外罩，它具有用于透射VCSEL所发射的大部分光并将其部分光反射回所述基底上；一个安装在VCSEL所在的基底上的监控光探测器，用于接收从VCSEL发射并从投射器窗口反射的一部分光，并且将所接收的光转换为一个电信号；以及多个引线管脚，其连接于VCSEL和监控光探测器，并用于连接电源和传送电信号。

下面将参照附图和优选实施例，使本发明的上述目的和优点更加清楚，其中：

图1是传统的光输出装置的示意图；

图2表示根据图1的光输出装置在垂直和水平方向上的光输出所绘制的探测电流曲线；