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DE69728503T2 - Halbleiterlaser - Google Patents

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DE69728503T2
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DE
Germany
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semiconductor laser
layer
light
active layer
optical
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DE69728503T
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English (en)
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Toshiya Ushitora FUKUHISA
Masaya Mannoh
Isao Kidoguchi
Akira Takamori
Hideto Adachi
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Panasonic Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser, der als Lichtquelle eines optischen Plattensystems oder dergleichen verwendet wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach Halbleiterlasern auf dem Gebiet der optischen Datenübertragung, von Laserdruckern, optischen Platten und dergleichen zugenommen und ist deshalb Forschung und Entwicklung aktiv hauptsächlich für solche von dem GaAs-Typ und dem InP-Typ betrieben worden. Insbesondere auf dem Gebiet der optischen Informationsverarbeitung ist ein System zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information unter Verwendung insbesondere von Halbleiterlaserlicht des AlGaAs-Typs mit einer Wellenlänge von etwa 780 nm in den praktischen Einsatz umgesetzt worden und ist in großem Umfang bei einer Kompaktdisk und dergleichen eingesetzt worden. In jüngster Zeit ist jedoch eine weitere Erhöhung der Speicherkapazität für diese optischen Plattenvorrichtungen aufgetaucht und ist das Bedürfnis zur Realisierung eines Lasers mit einer kurzen Wellenlänge entsprechend gestiegen.
  • In diesem Zusammenhang kann ein AlGaInP-Halbleiterlaser in einem roten Bereich bzw. Wellenlängenbereich zwischen etwa 620 nm und etwa 690 nm schwingen, um Licht mit der kürzesten Wellenlänge unter den Halbleiterlasern zu erzeugen, die auf dem aktuellen Niveau praktisch eingesetzt werden. Folglich ist der AlGaInP- Halbleiterlaser als Lichtquelle der nächsten Generation für eine optische Informationsaufzeichnung mit hoher Kapazität anstelle des herkömmlichen AlGaAs-Halbleiterlasers vielversprechend.
  • Ein herkömmlicher Halbleiterlaser wird von D. P. Bour et al. in Journal of Quantum Electronics, Band 30, Nr. 2, S. 593–606 (Feb. 1994), offenbart. Der in diesem Artikel offenbarte Halbleiterlaser umfasst eine aktive Schicht mit einer Multi-Quantenwell-Struktur, die auf einem Substrat ausgebildet ist, um eine Ausgangsleistung von 5 mW bei einer Schwingungswellenlänge von 680 nm zu erzielen.
  • Wenn jedoch die Schwingungswellenlänge verkürzt wird, wird eine Bandlücke in der aktiven Schicht größer und wird entsprechend ein Versatz ΔEg einer Bandlücke zwischen der aktiven Schicht und einer Abdeckschicht reduziert. Deshalb tritt ein Ladungsträgerüberlauf auf Grund einer Strominjektion auf, was in einem erhöhten Schwellenwertstrom und somit in einem erhöhten Betriebsstrom resultiert. Ein solches Phänomen ist zur Realisierung einer höheren Ausgangsleistung des Halbleiterlasers nicht wünschenswert.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine aktive Schicht und eine vergrabene Schicht (buried layer) zum Absorbieren von Laserlicht, das von der aktiven Schicht emittiert wird, wobei eine Schwingungs- bzw. Laserbetriebswellenlänge des Laserlichts in einem 650 mn-Band oder in einem 630 nm-Band liegt, eine Schwingungsmode eine transversale Einzelmode ist und ein Maximum einer Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts in Bezug auf eine Mitte der aktiven Schicht auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht liegt und sich das Maximum der Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts innerhalb der aktiven Schicht befindet.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser außerdem ein Paar von optischen Führungsschichten, die auf beiden Seiten der aktiven Schicht ausgebildet sind, und weist das Paar von optischen Führungsschichten eine asymmetrische Struktur auf. Beispielsweise ist eine Dicke einer ersten Schicht des Paares von optischen Führungsschichten, die sich in Bezug auf die aktive Schicht auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht befindet, größer als eine Dicke einer zweiten Schicht, die sich in Bezug auf die aktive Schicht auf der Seite der vergrabenen Schicht befindet. Vorzugsweise liegt in dem Paar von optischen Führungsschichten ein Verhältnis der Dicke der ersten Schicht zu der Dicke der zweiten Schicht in einem Bereich von etwa 2 bis 8.
  • Bei einer Ausführungsform liegt die Gesamtdicke des Paars von optischen Führungsschichten zwischen etwa 0,03 μm und etwa 0,12 μm.
  • Vorzugsweise ist das Maximum der Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts von der Mitte der aktiven Schicht um etwa 5 nm bis etwa 10 nm verschoben.
  • Das Maximum der Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts ist innerhalb der aktiven Schicht angeordnet.
  • Die aktive Schicht kann eine Multi-Quantentopf-Struktur aufweisen.
  • Die aktive Schicht kann aus einem Aus-Substrat (off substrate) ausgebildet sein.
  • Bei einer Ausführungsform ist eine Schicht, die einen kleineren Brechungsindex aufweist als eine Schicht, die an diese angrenzt, bei einer Position in Bezug auf die aktive Schicht auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht angeordnet.
  • Die Schwingungswellenlänge kann anstelle des vorgenannten 650 nm-Bandes in einem 630 nm-Band liegen.
  • Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Plattenvorrichtung bereitgestellt, die einen Halbleiterlaser mit solchen Merkmalen, wie vorstehend beschrieben, ein optisches System zum Sammeln von Laserlicht auf einem Aufzeichnungsmedium, welches von dem Halbleiterlaser emittiert wird, und einen optischen Detektor umfasst, um Licht, das von dem Aufzeichnungsmedium reflektiert wird, zu empfangen.
  • In der optischen Plattenvorrichtung kann Information unter Verwendung des Halbleiterlasers als Lichtquelle auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden.
  • Der optische Detektor kann sich in der Nähe des Halbleiterlasers befinden.
  • Bei einer Ausführungsform ist der optische Detektor auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet und ist der Halbleiterlaser auf dem Siliziumsubstrat vorgesehen. Beispielsweise ist der Halbleiterlaser in einer Aussparung vorgesehen, die in dem Siliziumsubstrat ausgebildet ist, und wird Laserlicht, das von dem Halbleiterlaser reflektiert wird, von einem Mikrospiegel reflektiert, der auf dem Siliziumsubstrat ausgebildet ist, um sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Siliziumsubstrats auszubreiten. Eine Metallschicht kann auf einer Oberfläche des Mikrospiegels ausgebildet sein.
  • Somit hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, einen Halbleiterlaser mit Betriebseigenschaften bereitzustellen, die geeignet sind, um eine höhere Ausgangsleistung zu erzielen, wobei ein niedriger Schwellenwertstrom selbst dann sichergestellt ist, wenn die Schwingungswellenlänge verkürzt ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1(a) und 1(b) sind eine Querschnittsansicht und eine Perspektivansicht, die eine Struktur eines Halbleiterlasers gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 2 ist ein Diagramm, das die Änderung eines Al-Mol-Anteils x (eine Bandlücken-Energiestruktur) in und in der Nähe einer aktiven Schicht des Halbleiterlasers gemäß der 1 zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, das schematisch eine Maximumposition einer Lichtintensitätsverteilung in einem Halbleiterlaser darstellt.
  • 4 ist ein Diagramm, das Eigenschaften (einen Schwellenwertstrom Ith und einen Betriebsstrom Iop) von Halbleiterlasern mit jeweiligen Lichtintensitätsverteilungen, die in der 3 gezeigt sind, zeigt.
  • 5 ist ein Diagramm, das eine Änderung eines Schwellenwertstroms in Bezug auf ein Verhältnis einer Dicke einer optischen n-Seiten-Führungsschicht zu einer Dicke einer optischen p-Seiten-Führungsschicht zeigt.
  • 6(a) bis 6(d) sind Diagramme, die eine Änderung eines Krümmungswertes in Bezug auf ein Verhältnis einer Dicke einer optischen n-Seiten-Führungsschicht zu einer Dicke einer optischen p-Seiten-Führungsschicht für den Fall zeigen, dass ein Schwingungswellenlängenband 680 nm, 665 nm, 650 nm und 630 nm beträgt.
  • 7(a) und 7(b) sind Diagramme, die eine Änderung eines Al-Mol-Anteils x (eine Bandlücken-Energiestruktur) in der und in der Nähe einer aktiven Schicht eines Halbleiterlasers gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 8 ist ein Diagramm, das eine Struktur einer optischen Plattenvorrichtung gemäß einem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 9 ist ein Diagramm, das eine Struktur einer optischen Plattenvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist ein Diagramm, das in einem weiteren Detail einen Teil der Struktur der optischen Plattenvorrichtung gemäß der 9 zeigt.
  • 11 ist eine Perspektivansicht, die eine Struktur einer Lasereinheit zeigt, die in der optischen Plattenvorrichtung gemäß der 9 enthalten ist.
  • BESTE VORGEHENSWEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Ein Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine aktive Schicht und eine vergrabene Schicht, die Licht absorbieren, das von der aktiven Schicht emittiert wird. Eine Schwingungswellenlänge des Lasers liegt im Grunde genommen in einem 650 mn-Band (alternativ kann diese in einem 630 nm-Band liegen) und eine Mode bei der Schwingungswellenlänge ist eine Einzelmode. Außerdem hat der Halbleiterlaser eine Struktur, in welcher ein Maximum einer Lichtintensitätsverteilung bei der Schwingungswellenlänge von der Mitte der aktiven Schicht zu derjenigen Seite, die keine vergrabene Schicht x aufweist, verschoben ist und befindet sich das Maximum innerhalb der aktiven Schicht.
  • Somit befindet sich gemäß der Struktur des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung ein Intensitätsmaximum eines Laserlichts auf der Seite, die von der vergrabenen Schicht abgewandt ist. Deshalb ist eine Absorption von Laserlicht bei der vergrabenen Schicht geringer, so dass eine Verringerung sowohl eines Schwellenwertstroms als auch eines Betriebsstroms realisiert wird. Obwohl das Intensitätsmaximum des Laserlichts sich entfernt von der vergrabenen Schicht befindet, ist ein Krümmungswert groß und ist es weniger wahrscheinlich, dass eine erste Mode auftritt. Somit kann man eine Schwingung in einer transversalen Einzelmode ohne weiteres erzielen.
  • Wenn die Schwingungswellenlänge des Lasers von 680 nm verkürzt wird, wird auf Grund eines Ladungsträgerüberlaufs, wie vorstehend beschrieben, ein Schwellenwertstrom größer. Außerdem wird das Ausmaß einer Laserlichtabsorption in der vergrabenen Schicht, die zum Beschränken eines Stroms vorgesehen ist, größer, was eine entsprechende Erhöhung eines Schwellenwertstroms hervorruft.
  • Dann haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung versucht, die Erhöhung in einem Schwellenwertstrom durch Reduzieren des Ausmaßes der Lichtabsorption in der vergrabenen Schicht dadurch zu verhindern, dass eine Intensitätsverteilung des eingeschwungenen Laserlichts weg von der vergrabenen Schicht angeordnet wird. Als Folge hat man herausgefunden, dass bei einer Struktur, die eine solche Intensitätsverteilung des Laserlichts realisiert, das Ausmaß der Laserlichtabsorption tatsächlich verringert wird.
  • Unterdessen kann in einer Struktur, welche einen solchen Effekt, wie er vorstehend beschrieben wurde, erzielt, weil sich die Intensitätsverteilung des Laserlichts weiter weg von der vergrabenen Schicht befindet, der Unterschied in einem effektiven Brechungsindex, der notwendig ist, um Licht in einer Richtung senkrecht zu der aktiven Schicht zu begrenzen, weiter verringert werden und kann eine Mode höherer Ordnung ohne weiteres auftreten. Tatsächlich hat man jedoch herausgefunden, dass das Auftreten solcher Nachteile unterdrückt werden kann.
  • Nachfolgend werden ein Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung mit solchen Merkmalen, wie diese vorstehend beschrieben wurden, sowie einige einer Vielzahl von Beispielen einer optischen Plattenvorrichtung, die unter Verwendung desselben ausgebildet ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
  • Erstes Beispiel
  • Die 1(a) und 1(b) sind eine Querschnittsansicht und eine Perspektivansicht, die eine Struktur eines Halbleiterlasers gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Genauer gesagt, sind eine n-GaAs-Pufferschicht 102, eine n-AlGaInP-Deckschicht 103, eine optische n-Seiten-AlGaInP-Führungsschicht 105n, eine aktive Schicht 104 mit einer GaInP-Topf- bzw. -Well-Schicht 104w und einer AlGaInP-Sperrschicht 104b (siehe 2), eine optische p-Seiten-AlGaInP-Führungsschicht 105p, eine erste p- Deckschicht 107 aus p-AlGaInP und eine p-GaInP-Ätzstoppschicht 108 sequenziell auf einem n-GaAs-Substrat 101 um 10 Grad ausgehend von der Oberflächenorientierung der (100)-Oberfläche in die [011]-Richtung geneigt ausgebildet. Eine zweite p-Deckschicht 109 aus p-AlGaInP und ein p-GaInP-Kontaktschicht 110 sind in einer gratartigen Form auf der p-GaInP-Ätzstoppschicht 108 ausgebildet und eine vergrabene Schicht 111, die aus einer n-GaAs-Schicht hergestellt ist und die Funktion einer Stromsperre ausübt, ist auf beiden Seiten des Grats ausgebildet. Außerdem ist eine p-GaAs-Deckschicht 112 auf der p-Kontaktschicht 110 und der vergrabenen Schicht 111 ausgebildet. Außerdem ist eine p-Elektrode 113 auf der Deckschicht 112 ausgebildet, während eine n-Elektrode 114 auf der Rückseite des Substrats 101 ausgebildet ist.
  • Typische Dotierkonzentrationen und Dicken der vorgenannten jeweiligen Schichten sind wie folgt.
  • Tabelle 1
    Figure 00090001
  • Die 2 zeigt eine Änderung des Al-Mol-Anteils x von (AlxGa1-x)0,5In0,5P (das heißt eine Änderung einer Energiebandstruktur) in und in der Nähe der aktiven Schicht 104 des vorstehend beschriebenen Halbleiterlasers.
  • Wie dargestellt ist, ist der Al-Mol-Anteil x in der n-Deckschicht 103 und in der ersten und zweiten p-Deckschicht 107 und 109 in diesem Halbleiterlaser auf 0,7 eingestellt. Außerdem ist der Al-Mol-Anteil x der optischen p-Seiten-Führungsschicht 105p und der optischen n-Seiten-Führungsschicht 105n auf 0,5 eingestellt, welcher derselbe ist wie der Al-Mol-Anteil x der Sperrschicht 104b in der aktiven Schicht 104. Andererseits ist die Topfschicht 104b in der aktiven Schicht 104 aus GaInP ausgebildet, welches kein Al enthält, und sind drei Topfschichten 104w insgesamt ausgebildet.
  • In der vorstehend beschriebenen Struktur ist eine Dicke der optischen n-Seiten-Führungsschicht 105n, die zwischen der aktiven Schicht 104 und der n-Deckschicht 103 ausgebildet ist, größer gemacht als die Dicke der optischen p-Führungsschicht 105p, die zwischen der aktiven Schicht 104 und der p-Deckschicht 107 ausgebildet ist. Durch eine solche asymmetrische Einstellung wird die Intensitätsverteilung des Laserlichts in Bezug auf die Mitte der aktiven Schicht 104 zu einem n-Seitenbereich der geschichteten Struktur verschoben, um so eine Lichtabsorption in der vergrabenen Schicht 111 zu reduzieren.
  • Die 3 ist ein Diagramm, das Maximum-Positionen der Lichtintensitätsverteilung schematisch zeigt. Die gestrichelte Linie in der Figur zeigt die Mitte der aktiven Schicht.
  • In der 3 entspricht (a) dem Fall, dass die Maximum-Position der Lichtintensitätsverteilung relativ zu der Mitte der aktiven Schicht zu derjenigen Seite verschoben ist, auf der die vergrabene Schicht 111 vorliegt (auf der Seite der Deckschicht 112); entspricht (b) dem Fall, dass die Maximum-Position der Lichtintensitätsverteilung sich nahe der Mitte der aktiven Schicht befindet; und entspricht (c) dem Fall, dass die Maximum-Position der Lichtintensitätsverteilung relativ zu der Mitte der aktiven Schicht auf der Seite weg von der vergrabenen Schicht 111 angeordnet ist. Im Hinblick auf das in der 3 gezeigte Aufspreizen der Lichtintensitätsverteilung kann man herausfinden, dass das Ausmaß der Lichtabsorption in der vergrabenen Schicht 111 in dem Fall der von (c) angezeigten Maximum-Position kleiner wird.
  • Die Lichtintensitätsverteilungen, die als (a) bis (c) in der 3 gezeigt sind, werden durch geeignetes Einstellen einer Relativbeziehung einer Dicke zwischen den optischen p-Seiten- und n-Seiten-Führungsschichten eingestellt. Die 4 zeigt Eigenschaften (ein Schwellenwertstrom Ith und ein Betriebsstrom Iop) von Halbleiterlasern mit jeweiligen Lichtintensitätsverteilungen, die jeweils (a) bis (c) der 3 entsprechen.
  • Genauer gesagt, deuten die Abszissen der 4 Dicken der n-Seiten-Führungsschicht und der p-Seiten-Führungsschicht an. Die Gesamtdicke der n-Seiten-Führungsschicht und der p-Seiten-Führungsschicht ist auf 500 Å festgelegt, so dass die Gesamtmenge von Licht, das in den Topfschichten eingeschlossen wird, die in der aktiven Schicht enthalten sind, konstant gemacht wird. Außerdem wird die Dicke der aktiven Schicht auf 250 Å festgelegt. Andererseits bezeichnen die Ordinaten der 4 jeweils einen Schwellenwertstrom (Ith) und einen Betriebsstrom (Iop), die erforderlich sind, um eine Ausgangsleistung von 30 mW zu erzielen. Es sei angemerkt, dass die Eigenschaften gemäß der 4 Werte darstellen, die gemessen werden, wenn eine Resonatorlänge auf 700 μm eingestellt ist und ein nicht reflektierender Stirnseitenspiegel und ein hochreflektierender Stirnseitenspiegel jeweils auf den beiden Stirnseiten des Resonators ausgebildet sind.
  • A in der 4 entspricht einer Struktur, die die Lichtintensitätsverteilung erzeugt, die in der 3 als (a) gezeigt ist, wobei die Dicke der optischen p-Seiten-Führungsschicht 400 Å beträgt und die Dicke der n-Seiten-Führungsschicht 100 Å beträgt. In diesem Fall beträgt ein Schwellenwertstrom 49 mA und beträgt ein Betriebsstrom 94 mA, welche Werte im Vergleich zu den anderen Fällen signifikant größer sind. B in der 4 entspricht einer Struktur, die die durch (b) in der 3 gezeigte Lichtintensitätsverteilung erzeugt, wobei die Dicken der optischen p-Seiten- und n-Seiten-Führungsschichten jeweils 250 Å betragen. In diesem Fall kann man vergleichsweise überlegene Betriebseigenschaften erzielen. Genauer gesagt, beträgt ein Schwellenwertstrom 47 mA und beträgt ein Betriebsstrom 87 mA. C in der 4 entspricht dem Halbleiterlaser des vorliegenden Beispiels, wobei die Dicke der optischen p-Seiten-Führungsschicht auf 100 Å eingestellt ist und die Dicke der optischen n-Seiten-Führungsschicht auf 400 Å eingestellt ist, um so die durch (c) in der 3 gezeigte Lichtintensitätsverteilung zu realisieren. In diesem Fall beträgt ein Schwellenwert strom 45 mA und beträgt ein Betriebsstrom 87 mA, welche weitere vorteilhafte Werte darstellen.
  • Die 5 ist ein Diagramm, das eine Änderung eines Schwellenwertstroms (Ordinate) relativ zu einem Verhältnis der Dicke der optischen n-Seiten-Führungsschicht zu der Dicke der optischen p-Seiten-Führungsschicht (Abszisse) zeigt. Genauer gesagt, ist eine Kurve gezeigt, die für den Fall erhalten wird, dass das Verhältnis entlang der Abszisse 0,25, 1, 4 und 13 beträgt.
  • Aus der 5 folgt, dass der kleinste Schwellenwertstrom erhalten wird, wenn das Verhältnis der Dicken von beiden Führungsschichten auf 4 eingestellt ist und die optische Führungsschichtstruktur eine asymmetrische Struktur mit einem dickeren Abschnitt auf der n-Seite ist. In dem Fall, dass die n-Seiten-Führungsschicht zu dick ist, wird jedoch ein Einschluss von Licht in der aktiven Schicht verringert. Folglich wird ein Injektionsstrom, der zur Verstärkung von Licht auf Grund einer stimulierten Emission für eine Laserschwingung bzw. einen Laserbetrieb erforderlich ist, erhöht und wird somit ein Schwellenwertstrom erhöht, was unter dem Gesichtspunkt der Betriebseigenschaften nicht wünschenswert ist. Ein bevorzugter Bereich des Verhältnisses reicht von etwa 2 bis etwa 8, in welchem ein Schwellenwertstrom etwa 45 mA oder weniger beträgt.
  • Wie früher beschrieben, wird, weil das Maximum der Intensitätsverteilung sich entfernt zu der vergrabenen Schicht befindet, die Differenz eines effektiven Brechungsindex in einer Richtung senkrecht zu der aktiven Schicht reduziert. Als Folge spürt Licht nicht die Differenz des Brechungsindex zwischen der Innenseite und der Außenseite der Gratstruktur und tritt somit zusätzlich zu der fundamentalen (0-te Ordnung) Mode eine Mode höherer Ordnung (erste Ordnung) auf, so dass ein Schwingen bzw. ein Laserbetrieb in einer einzelnen transversalen Mode schwierig wird. Ein niedriger Schwellenwertstrom wird jedoch für die Lasereigenschaften bevorzugt, wohingegen es für den Halbleiterlaser erheblich von Nachteil wäre, wenn man einen Laserbetrieb in einer einzigen transversalen Mode nicht realisieren könnte.
  • In diesem Zusammenhang werden in dem Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung Bedingungen für einen Laserbetrieb in einer einzelnen transversalen Mode ohne weiteres erfüllt. Dies wird nun anhand der 6(a) bis 6(d) beschrieben werden.
  • Die 6(a) bis 6(b) sind Diagramme, die eine Änderung eines Krümmungswertes (Ordinate) in Abhängigkeit von einem Verhältnis einer Dicke der optischen n-Seiten-Führungsschicht zu einer Dicke der optischen p-Seiten-Führungsschicht (Abszisse) für den Fall zeigen, dass ein Schwingungswellenlängenband 680 nm, 665 nm, 650 nm und 630 nm beträgt. Genauer gesagt, sind für die jeweiligen Fälle Diagramme gezeigt, die man für den Fall erhält, dass das Verhältnis der Abszissen 0,25, 1, 4 und 13 beträgt. Ein Krümmungswert bedeutet hierbei einen Wert eines Krümmungspunktes in einer Strom-Lichtausgangsleistungs-Kennlinienkurve. Je kleiner der Krümmungswert ist, desto wahrscheinlicher tritt eine Mode höherer Ordnung auf.
  • In dem Fall, dass die Laserbetriebs-Wellenlänge 680 nm beträgt, wie in der 6(a) gezeigt, wird der Krümmungswert kleiner, wenn die n-Seiten-Führungsschicht dicker wird. Dies liegt daran, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass Licht die Differenz des Brechungsindex in einer Richtung senkrecht zu der aktiven Schicht spürt, und dass der Effekt eines Lichteinschlusses (light confinement) geringer ist. Wenn jedoch die Laserbetriebs-Wellenlänge auf 665 nm, 650 nm und weiter bis 630 nm verringert wird, wie sequenziell in den 6(b), 6(c) und 6(d) gezeigt, welche im Gegensatz zu der Tendenz, die in der 6(a) gezeigt ist, stehen, wird der Krümmungswert größer, während der Effekt eines Einschlusses von Laserlicht in einem Bereich unmittelbar unterhalb des Grats geringer ist, wenn die n-Seiten-Führungsschicht dicker wird. Folglich ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Mode höherer Ordnung auftritt, und tritt ein Laserbetrieb in einer einzigen transversalen Mode ohne weiteres auf. Obwohl der Grund, weshalb diese Tendenz erreicht wird, noch nicht klar ist, liegt dies wahrscheinlich an dem Effekt, dass eine Absorption von Laserlicht außerhalb des Grats geringer ist, wenn die Laserbetriebs-Wellenlänge kürzer ist.
  • In dem Halbleiterlaser gemäß dem vorliegenden Beispiel, das früher anhand der 1 beschrieben wurde, wird die Laserbetriebs-Wellenlänge auf 650 nm eingestellt. In diesem Fall, wie in der 6(c) gezeigt, erkennt man den bemerkenswerten Effekt einer Vergrößerung des Krümmungswertes mit der Zunahme einer Dicke der n-Seiten-Führungsschicht. Folglich ist es bei dem Halbleiterlaser gemäß dem vorliegenden Beispiel weniger wahrscheinlich, dass eine Mode hoher Ordnung auftritt, und kann man ohne weiteres einen Laserbetrieb in einer einzigen transversalen Mode erreichen. Gleichzeitig ist eine Absorption des Laserlichts in der vergrabenen Schicht gering und kann ein niedriger Schwellenwertstrom ebenso wie ein niedriger Betriebsstrom erzielt werden. Somit kann der Halbleiterlaser des vorliegenden Beispiels auch als Laser mit hoher Ausgangsleistung verwendet werden, der zum Schreiben auf eine optische Platte geeignet ist.
  • Um die Effizienz des Lichteinschlusses der aktiven Schicht zu erhöhen, um einen Laserbetriebs-Schwellenwertstrom zu verringern, ist es wünschenswert, die Gesamtdicke der optischen Führungsschichten auf etwa 0,03 μm oder mehr einzustellen. Wenn die Gesamtdicke der optischen Führungsschichten in dem Bereich von etwa 0,03 μm bis etwa 0,12 μm eingestellt wird, liegt außerdem ein Aufspreizungswinkel (ein Emissionswinkel) von emittiertem Licht in einer Dickenrichtung der Schichten in dem Bereich von etwa 20 Grad bis etwa 25 Grad und beträgt dessen Verhältnis zu einem Aufspreizwinkel (einem Emissionswinkel) von emittiertem Licht in einer Richtung senkrecht zu dem Substrat etwa 3 bis etwa 4, so dass man Eigenschaften, die für eine Lichtquelle für eine optische Platte mit einer geringfügigen "Abschattung" durch eine Lichtempfängerlinse geeignet sind, erzielen kann.
  • Wenn die Lichtintensitätsverteilung in einem solchen Ausmaß verschoben ist, dass deren Maximum außerhalb der aktiven Schicht liegt, wird ein Durchschnittswert der Effizienz des Lichteinschlusses in der aktiven Schicht verringert und wird ein Laserbetriebs-Schwellenwertstrom und ein Betriebsstrom erhöht. Folglich muss, um die Verringerung der Effizienz des Lichteinschlusses in der aktiven Schicht mit dem Maximum der Lichtintensitätsverteilung außerhalb der aktiven Schicht zu verhindern, die Gesamtdicke der optischen Führungsschichten auf etwa 0,12 μm oder größer eingestellt werden. Mit einer solchen Einstellung wird jedoch ein Emissionswinkel von abgestrahltem Licht in einer Dickenrichtung der Schichten erhöht, wie vorstehend beschrieben, was für eine Lichtquelle für eine optische Platte nicht geeignet ist. Aus den vorgenannten Gründen ist es wünschenswert, dass sich das Maximum der Lichtintensitätsverteilung innerhalb der aktiven Schicht befindet. Außerdem ist es aus vergleichbaren Gründen wünschenswert, das Maximum der Lichtintensitätsverteilung von der Mitte der aktiven Schicht um etwa 5 nm bis etwa 10 nm weg zu verschieben.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind in dem Halbleiterlaser gemäß dem vorliegenden Beispiel die optischen n-Seiten- und p-Seiten-Führungsschichten in der Dicke symmetrisch ausgebildet, so dass das Maximum der Lichtintensitätsverteilung von Laserlicht bei einer Schwingungs- bzw. Laserbetriebswellenlänge relativ zu der Mitte der aktiven Schicht auf die andere Seite der vergrabenen Schicht eingestellt ist. Somit wird eine Lichtabsorption in der vergrabenen Schicht verringert, so dass ein Halbleiterlaser mit hervorragenden Betriebseigenschaften erzielt wird.
  • Es sei angemerkt, dass im Zusammenhang mit einer solchen Verschiebung der Lichtintensitätsverteilung, wie diese vorstehend beschrieben wurde, eine Bereitstellung einer asymmetrischen optischen Führungsschichtstruktur in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-243669 offenbart ist. In der Offenbarung der vorgenannten Veröffentlichung wird jedoch beschrieben, dass ein optisches Schadensniveau dadurch verbessert werden kann, dass ein Maximum einer Lichtintensitätsverteilung zu einer Position außerhalb der aktiven Schicht hin verschoben wird. Außerdem beträgt in dem Halbleiterlaser, der als ein Beispiel in der vorgenannten Publikation gezeigt ist, eine Schwingungswellenlänge etwa 680 nm bis etwa 690 nm.
  • Andererseits kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Effekt zur Verbesserung der grundlegenden Betriebseigenschaften eines Halbleiterlasers bezüglich eines Krümmungswertes, eines Betriebsstroms und dergleichen durch eine asymmetrische Führungsschichtstruktur erzielt werden, ohne dass eine Verschiebung des Maximums der Lichtintensitätsverteilung nach außerhalb der aktiven Schicht in einem Halbleiterlaser mit einer Schwingungswellenlänge in einem 650 nm-Band erforderlich wäre. Somit sind der Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung und der Halbleiterlaser, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-243669 offenbart ist, bezüglich der Struktur bzw. des Aufbaus, der Funktion, eines angewendeten Schwingungswellenlängenbands und dergleichen vollständig verschieden zueinander.
  • Zweites Beispiel
  • In dem ersten Beispiel wird das Maximum der Lichtintensitätsverteilung relativ zu der Mitte der aktiven Schicht auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht angeordnet, um asymmetrische optische Führungsschichten auf beiden Seiten der aktiven Schicht bereitzustellen. Auf diese Weise wird in dem vorliegenden Beispiel eine solche Verschiebung des Maximums der Lichtintensitätsverteilung, wie vorstehend beschrieben, mittels einer anderen Struktur realisiert.
  • Die 7(a) zeigt eine Änderung eines Al-Mol-Anteils x von (AlxGa1-x)0,5In0,5P (das heißt eine Änderung einer Energiebandstruktur) in und in der Nähe einer aktiven Schicht eines Halbleiterlasers gemäß dem vorliegenden Beispiel. Man beachte, dass eine Ätzstoppschicht und eine zweite p-Deckschicht, die in der 2 dargestellt sind, die einen ähnlichen Gehalt zeigen, hierin ausgelassen sind.
  • Eine Struktur der aktiven Schicht 104 ist im Wesentlichen dieselbe wie die Struktur in dem ersten Beispiel und wird von drei Topfschichten 104b und zwei Sperrschichten 104b ausgebildet. Zwischen der aktiven Schicht 104 und einer n-Deckschicht 103 sowie zwischen der aktiven Schicht 104 und einer p-Deckschicht 107 sind eine optische n-Seiten-Führungsschicht 205n bzw. eine optische p-Seiten-Führungsschicht 205p vorgesehen. Anders als bei dem ersten Beispiel sind die Dicken der optischen n-Seiten- und p-Seiten-Führungsschichten 205n und 205p dieselben, und zwar betragen diese 100 Å.
  • Außerdem ist eine entfernte bzw. beabstandete Führungsschicht 210 mit einer Dicke von 200 Å in der n-Deckschicht 103 vorgesehen. Diese entfernte Führungsschicht 210 weist einen Al-Mol-Anteil von 0,5 auf und hat dieselbe Bandlückenenergie wie diejenige der Sperrschichten 104b in der aktiven Schicht 104. Weil die so vorgesehene entfernte Führungsschicht 210 einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als derjenige der benachbarten n-Deckschicht 103, wird Laserlicht, das in der aktiven Schicht 104 emittiert wird, zu der n-Deckschicht 103 hingezogen. Folglich wird sich ein Maximum einer Lichtintensitätsverteilung bei einer Schwingungswellenlänge bzw. Laserbetriebswellenlänge auf der Seite der n-Deckschicht 103 befinden, die sich relativ zu der aktiven Schicht 104 auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht befindet.
  • Somit ist in dem Halbleiterlaser gemäß dem vorliegenden Beispiel, dessen Energiebandstruktur in der 7(a) gezeigt ist, die Führungsschicht (entfernte Führungsschicht) 210 in der Deckschicht 103 weg bzw. entfernt zu der aktiven Schicht 104 vorgesehen, während die Strukturen der optischen Führungsschichten 205n und 205p symmetrisch gehalten sind, so dass das Maximum der optischen Intensitätsverteilung sich relativ zu der Mitte der aktiven Schicht auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht befindet.
  • Die 7(b) zeigt eine Änderung eines Al-Mol-Anteils x von (AlxGa1-x)0,5In0,5P (das heißt eine Änderung einer Energiebandstruktur) in der und in der Nähe einer aktiven Schicht eines anderen Halbleiterlasers gemäß dem vorliegenden Beispiel. Man beachte, dass hierbei eine Ätzstoppschicht und eine zweite Deckschicht, die in der 2 dargestellt sind und einen ähnlichen Gehalt aufweisen, ausgelassen sind.
  • In der Struktur, die in der 7(b) gezeigt ist, sind eine optische n-Seiten-Führungsschicht 305n und eine optische p-Seiten-Führungsschicht 305p, die voneinander nicht in der Dicke, sondern in dem Mol-Anteil jeweils abweichen, zwischen der aktiven Schicht 104 und der n-Deckschicht 103 sowie zwischen der aktiven Schicht 104 und der p-Deckschicht 107 vorgesehen. Somit ist es möglich, das Maximum der Lichtintensitätsverteilung auf der Seite der n-Deckschicht 103 anzuordnen, die sich relativ zu der Mitte der aktiven Schicht 104 auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht befindet, und zwar dadurch, dass die Mol-Anteile der optischen Führungsschichten asymmetrisch gemacht werden.
  • Man beachte, dass sich in dieser Patentbeschreibung eine Schwingungswellenlänge bzw. Laserbetriebswellenlänge gelegentlich auf ein "630 nm-Band" oder ein "650 nm-Band" bezieht. Genauer gesagt, stellt eine "Schwingungswellenlänge in einem 630 nm-Band" eine Schwingungswellenlänge dar, die bei Raumtemperatur von etwa 625 nm bis etwa 640 nm reicht. Außerdem stellt eine "Schwingungswellenlänge in einem 650 nm-Band" eine Schwingungswellenlänge bzw. Laserbetriebswellenlänge dar, die bei Raumtemperatur von etwa 650 nm bis etwa 660 nm reicht.
  • Drittes Beispiel
  • Eine optische Plattenvorrichtung, die unter Verwendung eines Halbleiterlasers ausgebildet ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, wird nun als drittes Beispiel der vorliegenden Erfindung anhand der 8 beschrieben werden.
  • Genauer gesagt, verwendet die optische Plattenvorrichtung des vorliegenden Beispiels eine Lichtquelle 801, einen dosen- bzw. büchsenartigen Halbleiterlaser, worin ein Halbleiterchip in einer Dose bzw. Büchse aufgenommen ist. Laserlicht 802 bei einer Wellenlänge von etwa 650 nm wird von der Lichtquelle 801 emittiert. Dieses Laserlicht 802 wird mittels einer Kollimatorlinse 803 in ein paralleles Licht gewandelt und dann in drei Lichtstrahlen (zur Vereinfachung sind diese Lichtstrahlen in der 8 als ein Lichtstrahl gezeigt) mittels eines Beugungsgitters 804 unterteilt. Anschließend durchlaufen die Lichtstrahlen ein Halbprisma 805, das selektiv nur eine spezielle Komponente des Laserlichts transmittiert oder reflektiert, und werden diese dann mittels einer Sammellinse 806 gesammelt bzw. vereint, um einen Lichtfleck mit einem Durchmesser von etwa 1 μm auf einer optischen Platte (einem Aufzeichnungsmedium) 807 zu erzeugen. Eine wieder beschreibbare Platte kann als diese optische Platte 807 zusätzlich zu einer Nur-Lese-Platte verwendet werden.
  • Reflektiertes Licht von der optischen Platte 807 durchläuft wiederum die Sammellinse 806 und wird von dem Halbprisma 805 reflektiert, um zu einer Lichtempfangslinse 808 gerichtet zu werden. Dann durchläuft das Licht die Lichtempfangslinse 808 und weiter eine Zylinderlinse 809, um auf ein Lichtempfangselement 810 einzufallen. Dieses Lichtempfangselement 810 weist eine Fotodiode auf, die in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist und ein detektiertes optisches Signal in ein elektrisches Signal wandelt, um ein Informations-Wiedergabesignal, ein Spurverfolgungssignal und ein Fokusfehlersignal zu erzeugen.
  • Die Erzeugung eines Spurverfolgungssignals und eines Fokusfehlersignals wird nun ausführlicher beschrieben werden. Bei der Lichtdetektion mit Hilfe des Lichtempfangselements (der Fotodiode) 810 werden die geteilten bzw. getrennten drei Lichtstrahlen dazu verwendet, um eine Abweichung eines Lichtstrahlflecks auf der optischen Platte 807 in einer Radialrichtung der Platte (einen Spurverfolgungsfehler) zu detektieren. Außerdem wird eine Positionsabweichung des Brennpunktes des Lichtstrahlflecks in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche der optischen Platte 807 (ein Fokussierungsfehler) mit Hilfe der Zylinderlinse 809 detektiert. Ein Spurverfolgungssignal und ein Fokusfehlersignal werden basierend auf diesen detektierten Ab weichungen erzeugt (der Spurverfolgungsfehler und der Fokussierungsfehler). Die Position des Lichtstrahlsflecks auf der optischen Platte 807 wird dann mit Hilfe eines Antriebssystems 811 basierend auf dem erzeugten Spurverfolgungssignal und dem erzeugten Fokusfehlersignal fein eingestellt, um so die Abweichung zu korrigieren. Genauer gesagt, wird beispielsweise die vorgenannte Positionskorrektur durch feines Einstellen der Position der Sammellinse 806 mit Hilfe des Antriebssystems 811 vorgenommen.
  • Auf diese Weise umfasst die optische Plattenvorrichtung gemäß der 8 den Halbleiterlaser 801, der als Lichtquelle dient, das optische Sammelsystem, um das Laserlicht 802 von dem Halbleiterlaser 801 auf die optische Platte 807 zu richten bzw. abzubilden, und den optischen Detektor 810, um von der optischen Platte 807 reflektiertes Licht zu detektieren, um so ein Informationssignal, das auf der optischen Platte 807 aufgezeichnet ist, auszulesen (wiederzugeben). Außerdem kann ein Schreibvorgang (eine Aufzeichnung) auf der optischen Platte 807 durch Erhöhen einer Lichtleistung des Halbleiterlasers 801 vorgenommen werden. Mit anderen Worten, eine optische Plattenvorrichtung kann erhalten werden, die einen einfachen Aufbau aufweist und dennoch hervorragende Eigenschaften aufweist, die in der Lage ist, sowohl Lese- als auch Schreibfunktionen auszuführen, und dies unter Verwendung eines einzigen Halbleiterlasers 801.
  • Insbesondere kann, wenn ein Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung als Halbleiterlaser 801 verwendet wird, der als Lichtquelle dient, Laserlicht mit einer Schwingungswellenlänge von etwa 650 nm verwendet werden, das auch eine hohe Ausgangsleistung von etwa 30 mW aufweist. Folglich kann Information stabil auf die optische Platte 807 geschrieben werden. Andererseits braucht der Halbleiterlaser 801 zur Wiedergabe der Information, die auf der optischen Platte 807 aufgezeichnet ist, nicht mit einer hohen Ausgangsleistung betrieben werden. Genauer gesagt, wird der Halbleiterlaser 801 eingestellt, um mit einer geringen Ausgangsleistung von etwa 5 mW betrieben zu werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann durch Verwenden eines Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung als Lichtquelle für eine optische Plattenvorrichtung eine Aufzeichnung und Wiedergabe von Information mit hoher Dichte bei einer Wellenlänge von etwa 650 nm mit Hilfe eines einzigen Halbleiterlasers (Lichtquelle) 801 realisiert werden. Somit kann eine optische Plattenvorrichtung mit einem einfachen Aufbau und einem hohen Leistungsvermögen realisiert werden.
  • Außerdem können in einem Aufbau, in welchem der Halbleiterlaser (Lichtquelle) 801 und das Lichtempfangselement 810 nahe beieinander angeordnet sind, der Halbleiterlaser (Lichtquelle) 801 und das Lichtempfangselement 810 gemeinsam bzw. einstückig miteinander vorgesehen werden, um so eine weitere Verringerung der Größe der optischen Plattenvorrichtung erzielen zu können.
  • Viertes Beispiel
  • Eine andere optische Plattenvorrichtung, die unter Verwendung eines Halbleiterlasers ausgebildet ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, wird nun als viertes Beispiel der vorliegenden Erfindung anhand der 9 bis 11 beschrieben werden. Man beachte, dass diese optische Plattenvorrichtung in Journal of the Society of Circuit Mounting, Band 10, Nr. 5, S. 336–340, beschrieben ist.
  • Die 9 und 10 sind Diagramme, die schematisch einen Aufbau der optischen Plattenvorrichtung gemäß dem vorliegenden Beispiel zeigen.
  • Anders als bei der Struktur des dritten Beispiels sind in der optischen Plattenvorrichtung des vorliegenden Beispiels ein Laserchip 921, Fotodioden 931 und 932 zum Detektieren eines optischen Signals und ein Mikrospiegel 940 zum Reflektieren von Laserlicht von dem Laserchip 921 gemeinsam auf einem Siliziumsubstrat 920 vorgesehen, um so eine weitere Verringerung der Größe und Dicke der optischen Plattenvor richtung zu erzielen. Es sei darauf hingewiesen, dass in der nachfolgenden Beschreibung der Laserchip 921, die Fotodioden 931 und 932 sowie der Mikrospiegel 940, die gemeinsam auf dem Siliziumsubstrat 920 bereitgestellt sind, gemeinsam als eine Lasereinheit 901 bezeichnet werden.
  • Wie schematisch in der 9 gezeigt ist, wird Laserlicht 902, das von der Lasereinheit 902 emittiert wird, mit Hilfe eines Gittermusters, das auf einer Unterseite eines Hologrammelements 903 ausgebildet ist, in drei Lichtstrahlen unterteilt (zur Vereinfachung sind diese Lichtstrahlen in der 9 als ein einzelner Lichtstrahl dargestellt). Danach durchlaufen diese Lichtstrahlen eine 1/4λ-Scheibe 904 und werden diese dann mit Hilfe einer Objektivlinse 905 auf einer Informationsspur auf einer Oberfläche der optischen Platte 906 gesammelt. Reflektierte Lichtstrahlen von der Oberfläche der optischen Platte 906 durchlaufen wiederum die Objektivlinse 905 und die 1/4λ-Scheibe 904 und fallen diese danach auf dem Hologrammelement 903 ein. Dann, wie in der 10 gezeigt, werden die Lichtstrahlen mit Hilfe eines Hologrammmusters 909 nach rechts und nach links gebeugt, welches auf einer Oberseite des Hologrammelements 903 ausgebildet ist, und zwar als Licht 911 und 912 von ± erster Ordnung bzw. Beugungsordnung, wobei diesen beiden eine Sammel- und Divergenzfunktion zukommt. Das nach links gebeugte Licht 911 und das nach rechts gebeugte Licht 912 werden auf ein Paar von Fotodioden 931 und 932 gerichtet, wobei, wie in der 10 gezeigt, das nach links gebeugte Licht 911 ein Lichtstrahl ist, dessen Brennpunkt sich vor einer Lichtempfangsoberfläche der Fotodiode 931 befindet, während das nach rechts gebeugte Licht 912 ein Lichtstrahl ist, dessen Brennpunkt sich hinter einer Lichtempfangsoberfläche der Fotodiode 932 befindet.
  • Die 11 ist eine Perspektivansicht eines Aufbaus der Lasereinheit 901.
  • In der Lasereinheit 901 befindet sich der Halbleiterlaserchip 921 in einer Aussparung bzw. Vertiefung 925, die auf dem Siliziumsubstrat 920 ausgebildet ist. Licht 911, das von diesem Halbleiterlaserchip 921 emittiert wird, breitet sich nach oben auf Grund des Mikrospiegels 940 aus, der in dem Siliziumsubstrat 920 ausgebildet ist, um so unter einem Winkel von 45 Grad relativ zu einer Oberfläche des Siliziumsubstrats 920 geneigt zu sein. Der Mikrospiegel 920 ist unter Verwendung der (111)-Oberfläche von Silizium ausgebildet, die einem Teil einer Seitenfläche der Aussparung 925 entspricht. Der Grund hierfür liegt darin, dass die (111)-Oberfläche von Silizium eine Oberfläche darstellt, die man in einfacher Weise durch anisotropes Ätzen erhalten kann und die chemisch stabil ist, und deshalb kann man mit größerer Wahrscheinlichkeit eine optisch ebene bzw. plane Oberfläche erzielen.
  • Wenn die (100)-Oberfläche von Silizium verwendet wird, schließt die (111)-Oberfläche mit der (100)-Oberfläche einen Winkel von 54 Grad ein. Deshalb wird der Winkel von 45 Grad durch Verwenden eines Substrats erzielt, das um 9 Grad von der Oberflächenorientierung der (100)-Oberfläche zu der <110>-Richtung hin geneigt ist. In diesem Fall beträgt ein Winkel einer Oberfläche, der dem Mikrospiegel 940 zugewandt ist, 63 Grad und ist eine Überwachungsfotodiode 922 zum Überwachen einer Lichtausgangsleistung des Laserchips 921 auf dieser Oberfläche ausgebildet.
  • Eine Oberfläche des Mikrospiegels 940 besteht aus ebenem Silizium. Um jedoch eine Absorption von Laserlicht zu unterdrücken und die Effizienz der Lichtausbeute zu erhöhen, wird es bevorzugt, Lichtverluste durch Abscheiden eines Metalls, wie beispielsweise Gold, zu verringern, das eine hohe Reflexionseffizienz aufweist und Laserlicht nicht absorbiert.
  • Das Paar von Fotodioden 931 und 932 zum Empfangen von reflektierten Lichtstrahlen 911 und 912 ist unmittelbar auf dem Siliziumsubstrat 920 auf der linken und rechten Seite der Aussparung 925 ausgebildet, in welcher sich der Laserchip 921 befindet. Das Paar von Fotodioden 931 und 932 ist jeweils in vier Bereiche unterteilt, von denen sich drei in der Mitte befinden und zur Detektion eines Fokusfehlersignals verwendet werden.
  • Außerdem werden, wie in dem Fall der anhand der 8 beschriebenen optischen Plattenvorrichtung, ein Spurverfolgungssignal und ein Fokusfehlersignal basierend auf einem Detektionssignal der Fotodioden 931 und 932 detektiert. Eine Position eines Lichtstrahlflecks auf der optischen Platte 906 wird mit Hilfe eines Aktuators bzw. einer Stelleinrichtung 907 (siehe 9) basierend auf dem Spurverfolgungssignal und dem erzeugten Fokusfehlersignal eingestellt, um so eine Abweichung zu korrigieren.
  • Die Verwendung der Lasereinheit 901 mit solchen Merkmalen, wie diese vorstehend beschrieben wurden, ermöglicht eine Verringerung der Größe und Dicke der optischen Plattenvorrichtung. Weil die vorstehend beschriebene Lasereinheit 901 durch einfaches Anordnen des Laserchips 921 in der Aussparung bzw. Vertiefung 925 auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 920 erhalten werden kann, in welchem die Fotodioden 931 und 932 sowie der Mikrospiegel 940 ausgebildet sind, kann außerdem der Herstellungsprozess vereinfacht und die Ausbeute bei der Herstellung verbessert werden.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, ist in dem Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung das Maximum der Lichtintensitätsverteilung bei der Schwingungs- bzw. Laserbetriebswellenlänge relativ zu der aktiven Schicht auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht angeordnet, so dass eine Lichtabsorption in der vergrabenen Schicht verringert wird und auch ein Schwingen bzw. ein Laserbetrieb in einer einzelnen transversalen Mode bei einer Schwingungs- bzw. Laserbetriebswellenlänge in einem 650 nm-Band in einfacher Weise erzielt werden kann. Außerdem kann man einen Laser mit einer hohen Ausgangsleistung erzielen, der einen niedrigen Schwellenwertstrom und einen niedrigen Betriebsstrom aufweist, der für eine Lichtquelle zum Schreiben auf eine optische Platte geeignet ist und der ein hervorragendes Betriebsverhalten aufweist; auf diese Weise wird ein großer Beitrag zur Weiterentwicklung der Industrie geleistet.
  • Unter Verwendung des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung als Lichtquelle für eine optische Plattenvorrichtung kann eine hohe Ausgangsleistung von 35 mW bei einer Schwingungs- bzw. Laserbetriebswellenlänge in einem 650 nm-Band erzielt werden. Auf diese Weise kann man eine Aufzeichnung mit hoher Dichte erzielen, die mit Hilfe eines herkömmlichen 780 nm-Halbleiterlasers nicht in einfacher Weise realisiert werden kann. Durch Einstellen einer Lichtausgangsleistung des Halbleiterlasers auf etwa 5 mW zur Wiedergabe von Information von der optischen Platte und gleichzeitiges Einstellen auf etwa 35 mW zur Aufzeichnung kann eine Aufzeichnung und Wiedergabe mit Hilfe eines einzigen Halbleiterlasers realisiert werden, was eine optische Plattenvorrichtung mit einem einfachen Aufbau und einem hervorragenden Leistungsverhalten realisiert.

Claims (15)

  1. Halbleiterlaser, mit: einer aktiven Schicht (104); und einer vergrabenen Schicht (111), um Licht, das von der aktiven Schicht (104) emittiert wird, zu absorbieren, wobei: eine Schwingungsmode eine transversale Einzelmode ist; sich ein Maximum einer Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts in Bezug auf eine Mitte der aktiven Schicht (104) auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht (111) befindet; dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwingungswellenlänge des Laserlichts in einem 650 nm Band oder in einem 630 nm Band liegt; und das Maximum der Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts sich innerhalb der aktiven Schicht (104) befindet.
  2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Paar von optischen Führungsschichten (105), die auf beiden Seiten der aktiven Schicht (104) ausgebildet sind, wobei das Paar von optischen Führungsschichten (105) eine asymmetrische Struktur aufweist.
  3. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, bei dem eine Dicke einer ersten Schicht (105n) des Paars von optischen Führungsschichten (105), die sich in Bezug auf die aktive Schicht (104) auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht (111) befindet, größer ist als eine Dicke einer zweiten Schicht (105p), die sich in Bezug auf die aktive Schicht (104) auf einer Seite der vergrabenen Schicht (111) befindet.
  4. Halbleiterlaser nach Anspruch 3, bei dem in dem Paar von optischen Führungsschichten (105) ein Verhältnis der Dicke der ersten Schicht (105n) zu der Dicke der zweiten Schicht (105p) in einem Bereich von etwa 2 bis etwa 8 liegt.
  5. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem eine Gesamtdicke des Paars von optischen Führungsschichten (105) zwischen etwa 0,03 μm und etwa 0,12 μm liegt.
  6. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem das Maximum der Lichtintensitätsverteilung des Laserlichts von der Mitte der aktiven Schicht (104) um etwa 5 nm bis etwa 10 nm verschoben ist.
  7. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem die aktive Schicht (104) eine Multi-Quantenwell- bzw. Multi-Quantentopf-Struktur aufweist.
  8. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem die aktive Schicht (104) auf einem Aus-Substrat bzw. off-Substrat ausgebildet ist.
  9. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem eine Schicht (210), die einen größeren Brechungsindex aufweist als eine Schicht (103), die an diese angrenzt, bei einer Position vorgesehen ist, die sich in Bezug auf die aktive Schicht (104) auf der anderen Seite der vergrabenen Schicht (111) befindet.
  10. Optische Platten-Vorrichtung, mit einem Halbleiterlaser (801); einem optischen System (803, 804, 805, 806), um Laserlicht, das von dem Halbleiterlaser (801) emittiert wurde, auf einem Aufzeichnungsmedium (807) zu sammeln; und einem optischen Detektor (810), um Licht, das von dem Aufzeichnungsmedium (807) reflektiert wird, zu empfangen, wobei der Halbleiterlaser (801) ein Halbleiterlaser (801) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.
  11. Optische Platten-Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der Information auf dem Aufzeichnungsmedium (807) unter Verwendung des Halbleiterlasers (801) als Lichtquelle aufgezeichnet ist.
  12. Optische Platten-Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der optische Detektor (810) in der Nähe des Halbleiterlasers (801) angeordnet ist.
  13. Optische Platten-Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der optische Detektor (810) auf einem Silizium-Substrat ausgebildet ist und der Halbleiterlaser (801) auf dem Silizium-Substrat vorgesehen ist.
  14. Optische Platten-Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Halbleiterlaser (801) in einer auf dem Silizium-Substrat ausgebildeten Aussparung vorgesehen ist und Laserlicht, das von dem Halbleiterlaser emittiert wird, mit Hilfe eines Mikrospiegels, der auf dem Silizium-Substrat ausgebildet ist, reflektiert wird, um sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Silizium-Substrats auszubreiten.
  15. Optische Platten-Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der eine Metallschicht auf einer Oberfläche des Mikrospiegels ausgebildet ist.
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