[发明专利]半导体激光装置和采用它的光盘设备

说明书

本发明是关于用于光盘系统等作为光源的低噪声自持(self-sustained)脉动式半导体激光装置。

近年来，半导体激光装置(激光二极管)在诸如光通信、激光打印机、和光盘等的领域需求日益增大。在这种环境下，对各种半导体激光装置、特别是着重于那些GaAS型和InP型的已进行了卓有成效的研究和开发。在光信息处理领域中，采用780nm波段AlGaAS型光二极管作为光源进行记录和再现信息的系统已进入实用阶段。这样的系统已推广应用于记录和再现激光盘。

但是近来出现增加这些光盘的存贮容量的强烈要求。与此同时，开始要求获得能以更短波长发射激光的半导体激光装置。

AlGaInP型半导体激光装置能使得激光振荡在红色区域中的630nm至690nm的波长实现。在本说明书中，将(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(0≤x＜1)简化为“AlGaInP”。当前，在许多实用的半导体激光装置中，AlGaInP型半导体激光装置能以最短的波长发射激光，从而它们保持有作为用于光信息记录的下一代大容量光源的巨大希望，以替代以往广泛应用的AlGaAs型半导体激光装置。

评价半导体激光装置，除激光波长外强度噪声和温度特性均为重要因素。特别是，在应用半导体激光装置作为再现光盘的光源时，小强度噪声非常重要。这是因为在读取记录在光盘上的信号时强度噪声会带来误差。半导体激光装置的强度噪声不仅是由温度变化、而且还是由部分地以光盘表面反射到半导体激光装置的光线引起的。因此，不可避免的要求以即使在该反射的光被反馈给该装置时仍具有很小强度噪声的半导体激光装置作为再现光盘的光源。

一般，在采用AlGaAs型半导体激光装置作为专用于再现光盘的低输出光源时，有意地在装置的脊状条纹的两侧形成可饱和的吸收器来降低噪声。采用这样一种结构使得激光振荡的纵模为多重的。当激光反馈到装置时，在单一的纵模中实现激光振荡时引起装置温度等的变化，增益峰值中的细微变化就使激光振荡能在接近一已实现激光振荡的纵模的另一纵模中启动。这造成新的纵模与原先纵模之间模的重复而引起噪声。这样，在多重的纵模的情况下，各模强度中的变化被加以平均且各模的强度不会因激光的反馈到装置及装置温度变化等而改变。这使得能获得稳定的低噪声特性。

日本专利申请公开No.63-202083揭示了能得到稳定的自持脉动特性的半导体激光装置。根据这一公开，通过设置一能吸受活性层中产生的光的层来实现自持脉动式激光二极管。

再者，日本专利申请公开No.260716揭示了通过提供几乎与一吸收层的带隙相等的活性层的带隙来改善红光半导体激光装置的特性。图1为日本专利公开No.6-260716中所揭示的通常的自持脉动式半导体激光装置的示意断面图。此后将参照图1来说明这一半导体激光装置。

参看图1，在一由n-型GaAs制成的基底1601上依次形成有一由n-型GaInP制成的缓冲层1602，由n-型AlGaInP制成的包覆层1603a，应变的量子阱可饱和吸受层1605a，由n-型AlGaInP制成的包覆层1603b，由GaInP制成的应变的量子阱活性层1604，由n-型AlGaInP制成的包覆层1603c，和一应变的量子阱可饱和吸受层1605b。在应变的量子阱可饱和吸收层1605b上分别呈脊状形成有一包覆层1606和由P-型GaInP制成的接触层1607。包覆层1606和接触层1607的两边以由n-型GaAS制成的隔流层1608埋盖。而且，在接触层1607和隔离层1608上还形成有由p-型GaAS制成的帽盖层1609。在帽盖层1609上形成有P-型电极1610且在基底1601的反面形成有n-型电极1611。

图2示出应变的量子阱可饱和吸收层1605a和160b的能带。在应变的量子阱可饱和吸收层1605a和1605b中，由(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P制成的阻挡层1701和由Ga_xIn_1-xP(膜厚：100A，应变：+0.5％至1.0％)制成的阱层1702交替层叠。在此例中，叠置有三个阱层1702。其中，应变的量子阱活性层1604的带隙被规定为几乎等于应变的量子阱可饱和吸收层1605a和1605b的带隙。在此常规例中，目的是要通过采用这种结构来取得满意的自持脉动特性。