專利名稱：半導(dǎo)體激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括半導(dǎo)體激光器芯片的半導(dǎo)體激光裝置，在該半導(dǎo)體激光器芯片中 對發(fā)射面和反射面形成鍍層膜，所述發(fā)射面和所述反射面是諧振器的相對的端面。
背景技術(shù)：
用在光盤驅(qū)動器中的半導(dǎo)體激光元件除半導(dǎo)體激光器芯片外通常還包括內(nèi)置的 用于探測激光器功率的光電二極管，并且基于由光電二極管通過光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換的電流值 (監(jiān)控電流)來控制激光器功率。通常，便宜的使用硅(Si)的光電二級管用于CD用780nm 范圍半導(dǎo)體激光元件與DVD用650nm范圍半導(dǎo)體激光元件。400nm范圍半導(dǎo)體激光裝置用于下一代藍(lán)光盤(Blu-ray disk)。然而，盡管激光 器功率保持恒定，但半導(dǎo)體激光裝置的溫度依賴性也導(dǎo)致輸出激光的波長隨環(huán)境溫度的升 高而變長。結(jié)果，引起光電二極管所探測的監(jiān)控電流大幅度波動。如圖12所示，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因之一是將光轉(zhuǎn)換成電流時(shí)，對波長的靈敏度 依賴于用作光電二極管材料的Si而大幅度變化。因而，具有內(nèi)置光電二級管的傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光裝置的通常做法是，將光電二級管 的靈敏度隨波長而變化的事實(shí)作為已知的，在控制側(cè)根據(jù)監(jiān)控電流的波長依賴性來修正該 靈敏度。然而，半導(dǎo)體激光器芯片自身因環(huán)境溫度變化而導(dǎo)致的帶隙的波動，引起其所發(fā) 出的激光波長變化。因此，單獨(dú)修正光電二極管的靈敏度不足以達(dá)到自動功率控制(APC， auto power control)驅(qū)動的規(guī)格(環(huán)境溫度變化引起的功率變化在士5%以內(nèi))。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種使用具有波長依賴性的光電二極管卻有自動功 率控制(APC)驅(qū)動規(guī)格的半導(dǎo)體激光裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光裝置，包括半導(dǎo)體激光器芯片，具 有發(fā)射面和反射面，發(fā)射面和反射面是諧振器的相對的端面；以及光電二極管，用于探測從 反射面發(fā)射的光，光電二極管在光電二極管的靈敏度隨波長增長而增高的波長帶中使用。 發(fā)射面具有形成于發(fā)射面上的第一電介質(zhì)多層膜，反射面具有形成于反射面上的第二電介 質(zhì)多層膜，第一電介質(zhì)多層膜的反射率在峰值時(shí)的波長λ 第二電介質(zhì)多層膜的反射率 在峰值時(shí)的波長λ Ji足關(guān)系Xf <入…在上述半導(dǎo)體激光裝置中，半導(dǎo)體激光器芯片的振蕩波長A1可滿足關(guān)系
λ r20nm < Af < 入丄< Ar < λ pOnm。此外，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，可以滿足關(guān)系Xr-Xf = 20nm。此外，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，從發(fā)射面出射的光的功率Pf和從反射面出射的 光的功率Pr的功率比pyf可隨波長的增長而減小。此外，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，光電二極管的靈敏度表示為α，Pr/PfX α可在半導(dǎo)體激光器芯片的振蕩波長X1處達(dá)到極值。此外，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，第一電介質(zhì)多層膜可包括第三膜和第四膜；第三 膜的折射率n3、第三膜的物理膜厚d3、第四膜的折射率Ii4、第四膜的物理膜厚d4和半導(dǎo)體激 光器芯片的振蕩波長λ i滿足關(guān)系n3 < n4、d3 = λ y4n3以及d4 = λ ^n4,并且第一電介 質(zhì)多層膜具有10%至50%的反射率。此外，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，第三膜由SiO2形成，第四膜可以由選自由Α1203、 Ta2O5, TiO2, ZrO2, Nb2O5 和 Si3N4 構(gòu)成的組的一種形成。此外，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，第二電介質(zhì)多層膜可包括第七膜和第八膜；第七 膜的折射率η7、第七膜的物理膜厚d7、第八膜的折射率Ii8、第八膜的物理膜厚d8和半導(dǎo)體激 光器芯片的振蕩波長λ i滿足關(guān)系n7 < n8、d7 = λ /4η,以及d8 = λ ^4%，并且第一電介 質(zhì)多層膜可具有80%的反射率。此外，在上述半導(dǎo)體激光裝置中，第七膜由SiO2形成，第八膜由選自由Α1203、 Ta2O5, TiO2, ZrO2, Nb2O5 和 Si3N4 構(gòu)成的組的一種形成。根據(jù)本發(fā)明，監(jiān)控電流的波長依賴性小，盡管環(huán)境溫度有變化，但仍能獲得能夠 APC驅(qū)動的規(guī)格(響應(yīng)于環(huán)境溫度變化的士5%以內(nèi)的功率變化)。


圖1是本發(fā)明半導(dǎo)體激光裝置的主要部分的截面圖；圖2Α是圖示制造本發(fā)明半導(dǎo)體激光器芯片的工藝步驟的圖；圖2Β是圖示制造本發(fā)明半導(dǎo)體激光器芯片的工藝步驟的圖；圖3Α是圖示制造本發(fā)明半導(dǎo)體激光器芯片的工藝步驟的圖；圖3Β是圖示制造本發(fā)明半導(dǎo)體激光器芯片的工藝步驟的圖；圖3C是圖示制造本發(fā)明半導(dǎo)體激光器芯片的工藝步驟的圖；圖4是圖示制造本發(fā)明半導(dǎo)體激光器芯片的工藝步驟的圖；圖5是本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器芯片的透視圖；圖6是示出本發(fā)明第一和第二電介質(zhì)多層膜的反射率_波長關(guān)系的圖；圖7是將圖6轉(zhuǎn)換為功率比PyPf而獲得的圖；圖8是示出本發(fā)明中監(jiān)控電流的波長依賴性的圖；圖9是示出比較例的第三和第四電介質(zhì)多層膜的反射率-波長關(guān)系的圖；圖10是將圖9轉(zhuǎn)換為功率比P,/Pf而獲得的圖；圖11是示出比較例中監(jiān)控電流的波長依賴性的圖；以及圖12是示出使用Si的光電二極管的靈敏度的波長依賴性的圖。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明半導(dǎo)體激光裝置的主要部分的截面圖。半導(dǎo)體激光裝置10包括基 座(stem) 20、副底座(sub-mount) 30、半導(dǎo)體激光器芯片100和光電二極管40 ；基座20具有 安裝芯片的水平面以及斜面，副底座30安置在基座20的水平面上，半導(dǎo)體激光器芯片100 安置在副底座30上，光電二極管40安置在基座20的斜面上。半導(dǎo)體激光器芯片100具有發(fā)射面IOOa和反射面100b，是諧振器的相對的端面。光電二極管40設(shè)置在反射面IOOb側(cè)，以使用光電二極管40的受光部41探測從反射面IOOb 出射的光線。下面說明半導(dǎo)體激光器芯片100的結(jié)構(gòu)和制造半導(dǎo)體激光器芯片100的方法。(激光器晶片的制造)圖2A和2B以及圖3A至3C是圖示制造半導(dǎo)體激光器芯片100的工藝步驟的圖。 首先，如圖2A所示，在η型GaN基板101的第一主面上依次層疊η型GaN下接觸層102、η 型AlylGai_ylN(0 < yl < 0. 2)下覆層103、η型GaN下引導(dǎo)層104、有源層105、蒸發(fā)防止層 106、ρ型GaN上引導(dǎo)層107、ρ型Aly4Gai_y4N上覆層108和ρ型GaN上接觸層109。下接觸層 102的厚度為0. 1至10 μ m (例如，4 μ m)。下覆層103的厚度為0. 5至3 μ m (例如，1. 0 μ m)。 下引導(dǎo)層104的厚度為0至0. 2 μ m(例如，0. 1 μ m)。有源層105具有多量子阱層結(jié)構(gòu)，其 中InxlGai_xlN量子阱層和Inx2Gai_x2N勢壘層(xl > x2)交替層疊。蒸發(fā)防止層106由ρ型 Aly3Ga1^y3N(0. 05 < y3 < 0. 5)制成。上引導(dǎo)層 107 的厚度為 0 至 0. 2 μ m(例如，0. 01 μ m)。替代η型GaN基板，基板101可以是藍(lán)寶石基板，未摻雜GaN或AlGaN基板等。下 覆層103可由具有所期望的光學(xué)特性的材料形成，例如η型GaN和η型AlGaN的超晶格結(jié) 構(gòu)，或者具有不同成分的AlGaN層的組合。替代η型或ρ型GaN，下引導(dǎo)層104或上引導(dǎo)層107可由η型或ρ型InGaN或AlGaN 形成。如果引導(dǎo)層不是設(shè)計(jì)上必需的，可以略去下引導(dǎo)層104或上引導(dǎo)層107。設(shè)定有源 層105的組成和結(jié)構(gòu)，以發(fā)射波長約為405nm的光。如果雜質(zhì)用于防止有源層的生長之后 并在進(jìn)行上覆層108的生長期間對有源層的破壞，則在蒸發(fā)防止層106中可以混有As、P或 其他雜質(zhì)。與下覆層103相類似，上覆層108也可由具有所期望的光學(xué)特性的材料形成，例如 P型GaN和P型AlGaN的超晶格結(jié)構(gòu)，或者具有不同成分的AlGaN層的組合。替代ρ型GaN， 上接觸層109可由ρ型InGaN、GaInNAs或GaInNP等形成。接下來，如圖2B所示，在已完成外延生長的晶片的整個(gè)頂面上通過真空蒸發(fā)或其 它方法形成例如以Pd或Ni作為主要成分的第一 ρ電極112a。然后，使用光刻工藝形成條 寬為1至3μπι(例如，1.5μπι)的條形圖案抗蝕劑114。如圖3Α所示，通過離子蝕刻或濕法蝕刻來蝕刻第一 ρ電極112a，以去除條形圖案 抗蝕劑114下方區(qū)域之外的其它區(qū)域。替代地，第一 ρ電極112a可與稍后形成的襯墊電極 (pad electrode)同時(shí)形成。在這種情形，在晶片上直接形成抗蝕劑114，并立即執(zhí)行下一
止
少ο接下來，使用SiCl4或Cl2氣體通過RIE或其它類型的干法蝕刻，將晶片上的層下 挖穿過上接觸層109，直至至少上覆層108的中部，以形成脊?fàn)顥l110。優(yōu)選地，蝕刻停止于 沿覆層108的厚度方向從蒸發(fā)防止層106的底面106起0.05至0.2μπι處。如果蝕刻在 0. 05 μ m處之前停止，半導(dǎo)體激光元件可能具有低振蕩閾值，但是扭結(jié)(kink)水平較低，因 此，不適合高功率操作。如果蝕刻達(dá)到高于0. 2 μ m的點(diǎn)，也是不期望的，因?yàn)檎袷庨撝荡蟠?增高，且難以控制激光器的遠(yuǎn)場圖案(far field pattern, FFP)和其它光學(xué)性能。如圖3B所示，在已經(jīng)形成脊?fàn)顥l110的晶片上由SiO2形成厚度為0. Ιμπι至 0.5μπι(例如，0.3μπι)的掩埋層111，以掩埋脊。在SiO2層上，可形成一層以上的用于改善 對第一 P電極112a的附著性能的層。該層的形成材料可以是TiO2、&02、!1 )2或1^205等氧 化物，TiN、TaN或WN等氮化物，或Ti、Zr、Hf、Ta或Mo等金屬。
接下來，如圖3C所示，使用溶劑溶解構(gòu)成脊?fàn)顥l110的抗蝕劑114，且一并使用超 聲波清洗或類似方法以露出第一 P電極112a。接下來，使用抗蝕劑通過光刻工藝進(jìn)行電極圖案化。在已圖案化的晶片上，通過真 空蒸發(fā)法依次沉積Mo/Au、W/Au或其他組合，以形成第二 ρ電極112b (見圖5)，從而使第一 P電極112a的大部分與第二 ρ電極112b接觸?？刮g劑的開口圖案可考慮配線接合區(qū)域等 因素而具有所期望的形狀。在第一 P電極不在脊?fàn)顥l110之前形成的情形，可沉積Ni/Au、 Pd/Mo/Au或其他組合作為ρ電極用于從外部供給電力。要進(jìn)行圖案化是因?yàn)樵诜指蠲嫣幓蝈兡r(shí)會產(chǎn)生泄漏等而降低可靠性的危險(xiǎn)。因 而，進(jìn)行圖案化時(shí)要避開將激光器芯片預(yù)計(jì)彼此分割開的預(yù)定分割區(qū)域。在圖案化第二P 電極114b時(shí)，也可使用蝕刻。在該情形，在整個(gè)晶片表面上通過氣相沉積法沉積電極材 料，通過光刻工藝將需保留為電極的部分用抗蝕劑保護(hù)，之后例如用王水基的蝕刻劑(aqua regia-based etchant) iHif 圖 ^ 。應(yīng)注意，在某些情形，第一ρ電極112a可能存在與泄漏等危險(xiǎn)相關(guān)的問題。在該情 形下，第一 P電極112a也需要圖案化。對第一 ρ電極112a可使用不同的圖案化方法，包括 在第一 P電極112a形成之前進(jìn)行光刻工藝并通過剝離(lift-off)從預(yù)定分割區(qū)域去除金 屬的方法，在形成第一P電極112a后立即通過光刻工藝和蝕刻從預(yù)定分割區(qū)域去除金屬的 方法，以及在形成第二 P電極112b后立即通過光刻工藝從預(yù)定分割區(qū)域去除金屬的方法。形成第二 ρ電極112b之后，通過拋光或研磨晶片的后表面將激光器芯片的厚度減 至約60至150 μ m(例如，100 μ m)。然后，通過等離子蝕刻或干法蝕刻處理已拋光或研磨 的表面，在該表面上通過真空蒸發(fā)或其它方法依次沉積Hf/Al或Ti/Al，以形成第一 η電極 113a(見圖5)，熱處理保證其歐姆特性。此外，為方便安裝，在第一 η電極113a上形成Ti/ Pt/Au等的η襯墊層113b (見圖5)。從而制造了藍(lán)色半導(dǎo)體激光器的晶片。(鏡面的制造)接下來，將晶片切成條狀的塊，以形成其上形成有鍍膜(電介質(zhì)多層膜)的鏡面。 如圖4所示，通過基本上垂直于脊?fàn)顥l110解理晶片而將晶片分開為多個(gè)寬度為250至 1200 μ m(例如，300 μ m)的棒材(bar) 150，以形成鏡面。晶片已經(jīng)被減薄，因而容易解理。 劃片和分割(scribe-and-break)、由激光劃片的分割或其他方法可以用于解理。如圖5所示，在棒材150的發(fā)射面和反射面上分別形成第一電介質(zhì)多層膜160和 第二電介質(zhì)多層膜170。然后，棒材150被分成多個(gè)芯片以獲得多個(gè)半導(dǎo)體激光器芯片100。 在圖5中，透視圖中用虛線表示各部分。第一電介質(zhì)多層膜160包括四層電介質(zhì)膜，通過氣相沉積法依次沉積第一膜、第 二膜、第三膜和第四膜。第一膜是AlON膜，折射率1^為2.1，物理膜厚Cl1Senm15第二膜是 Al2O3膜，折射率n2為1. 69，物理膜厚d2為117nm，根據(jù)d = λ f/2n的來確定d2。λ f是第 一電介質(zhì)多層膜160的反射率在峰值時(shí)的波長，在此為395nm。第一膜是和半導(dǎo)體部接觸的 層，因而使用6nm厚的AlON(氮氧化鋁)作為第一膜，以防止半導(dǎo)體層的氧化。通過形成厚 度d為λ f/2n的Al2O3膜作為第二膜來抵消第一膜的光學(xué)效果。第三膜是SiO2膜，折射率叫為1.5，物理膜厚d3*65nm。第四膜是Al2O3膜，折射 率Ii4為1. 69，物理膜厚d4為59nm，根據(jù)d = λ f/4n的定義來確定d3和d4。通過第三膜和 第四膜，各激光發(fā)射面的反射率設(shè)定在25 %。通常而言，在光盤驅(qū)動用半導(dǎo)體激光裝置中激光發(fā)射面具有低反射率時(shí)，從半導(dǎo)體激光裝置發(fā)射的激光到達(dá)光盤時(shí)，從光盤返回的相干 光進(jìn)入半導(dǎo)體激光裝置的內(nèi)部，并改變半導(dǎo)體激光諧振器內(nèi)的光子密度，從而使激光振蕩 不穩(wěn)。這種現(xiàn)象被稱作返回光噪音(return light noise)。為防止返回光噪音，發(fā)射面的 反射率需要在10%以上。然而，如果發(fā)射面的反射率被設(shè)定得太高，則半導(dǎo)體激光裝置的外 微分效率(external differential efficiency)低。因而，適當(dāng)?shù)陌l(fā)射面反射率是10%至 50%。為達(dá)到外微分效率基準(zhǔn)1. 1 士0.2 (W/A)，發(fā)射面的反射率需要設(shè)在10%至50%。另一方面，第二電介質(zhì)多層膜170包括六層電介質(zhì)膜，通過氣相沉積法依次層疊 第五至第十膜。第五膜是AlON膜，折射率Ii5為2. 1，物理膜厚d6*6nm。第六膜是Al2O3膜， 折射率n6為1. 69，物理膜厚d6為122nm，根據(jù)d = λ r/2n的定義來確定d6。λ f是第二電 介質(zhì)多層膜170的反射率在峰值時(shí)的波長，在此為415nm。第五膜和第六膜用作半導(dǎo)體層的 保護(hù)膜。第七膜是SiO2膜，折射率Ii7為1. 5，物理膜厚d7為69nm。第八膜是TiO2膜，折射率 n8為2. 53，物理膜厚d8為40nm。第九膜是SiO2膜，折射率n9為1. 5，物理膜厚d9為67. 5nm。 第十膜是TiO2膜，折射率Iiltl為2. 53，物理膜厚d1(1為40nm，根據(jù)d = λ f/4n的定義來確定 d7至d1(l。提高電介質(zhì)多層膜的反射率的通常方法是，將依照n7、n8、n9和n1(l的次序形成具 有117<118的折射率關(guān)系的膜為Xf/4n的光學(xué)膜厚nd。在本實(shí)施例中，考慮到半導(dǎo)體激光 裝置的閾值電流和外微分效率的限制，反射面的反射率設(shè)為80%，因而反射面的層數(shù)需要 為六層。圖6是示出第一和第二電介質(zhì)多層膜160和170中的反射率-波長關(guān)系的圖?？?以看出，在圖中，Xf* 395nm，λ ^是415nm。從發(fā)射面100a出射的光的功率表示為Pf，從 反射面IOOb出射的光的功率表示為P,，發(fā)射面IOOa的反射率表示為Rf，反射面IOOb的反 射率表示為Rr。則功率比PyPf可表示為Pr/Pf = {(I-Rr)/(I-Rf)I X ( V Rf/ V Rr)。圖7是將圖6轉(zhuǎn)換為功率比pypf而獲得的圖?？梢钥闯?，在圖中，功率比pypf隨 波長增加而變小。光電二極管40對波長的靈敏度表示為α，監(jiān)控電流的波長依賴性表示為 Pr/Pfx α。根據(jù)圖12，光電二極管40的靈敏度α在300nm至500nm波長范圍中的線性近 似表示為α =0.23Χλ+19。在該波長范圍中，光電二極管40的圖具有正梯度，因而需要 滿足入f <入r。圖8是示出監(jiān)控電流的波長依賴性的圖，通過將圖7乘以α而得。圖8顯示，在 半導(dǎo)體激光器芯片100的振蕩波長λ i處達(dá)到極值。從半導(dǎo)體激光器芯片中電子和空穴的 費(fèi)米分布通常隨環(huán)境溫度而變化的事實(shí)，以及從半導(dǎo)體材料的帶隙是溫度的函數(shù)的事實(shí)可 以說，半導(dǎo)體激光器芯片100具有溫度特性。因而，已知環(huán)境溫度的變化引起半導(dǎo)體激光裝 置的振蕩波長的改變。下面給出觀察到的溫度特性的表現(xiàn)的例子，當(dāng)環(huán)境溫度為25°C且半 導(dǎo)體激光裝置在405nm的振蕩波長和20mW的發(fā)射面?zhèn)裙β氏掠勺詣庸β士刂?APC)驅(qū)動 來驅(qū)動時(shí)，環(huán)境溫度變?yōu)?5°C，半導(dǎo)體激光器芯片100的振蕩波長則增長約4nm。根據(jù)圖8，振蕩波長從405nm增長4nm時(shí)，監(jiān)控電流增長約2 %。換句話說，盡管 環(huán)境溫度有變化，該半導(dǎo)體激光裝置仍具有能夠APC驅(qū)動的規(guī)格(響應(yīng)于環(huán)境溫度變化的 士5%以內(nèi)的功率變化)。上述監(jiān)控電流的波長依賴性為Pr/Pf X α，因而，須滿足λ f < λ r 以及Xr-Xf = 20nm，以保證在405士IOnrn的波長范圍中士5%以內(nèi)的功率變化。需要滿足 Xr-Xf = 20nm關(guān)系是因?yàn)楣怆姸O管40在395nm的靈敏度α為109. 9%，在415nm的
7靈敏度α為114.9%，二者有5%的差異，并且發(fā)射面和反射面的反射率峰值應(yīng)具有波長的 約5%的梯度。在半導(dǎo)體激光裝置10中，第四膜可由Ta2O5JiO2、&02、Nb205或Si3N4形成，第八膜 可由 A1203、Ta2O5, ZrO2, Nb2O5 或 Si3N4 形成。下面說明一比較例。比較例的半導(dǎo)體激光裝置與本發(fā)明的不同點(diǎn)僅在于第一和第 二電介質(zhì)多層膜的結(jié)構(gòu)，其余結(jié)構(gòu)和本發(fā)明的一樣。在下述說明中，比較例在發(fā)射面?zhèn)鹊碾?介質(zhì)多層膜被稱為第三電介質(zhì)多層膜，比較例在反射面?zhèn)鹊碾娊橘|(zhì)多層膜被稱為第四電介 質(zhì)多層膜。第三電介質(zhì)多層膜包括四層電介質(zhì)膜，通過氣相沉積法依次沉積第十一膜、第 十二膜、第十三膜和第十四膜。第十一膜是AlON膜，折射率Ii11為2. 1，物理膜厚dn為6nm。 第十二膜是Al2O3膜，折射率n12為1.69，物理膜厚d12為116nm。第十三膜是SiO2膜，折射 率n13為1.5，物理膜厚d13為65nm。第十四膜是Al2O3膜，折射率n14為1. 69，物理膜厚d14 為 59nm。另一方面，第四電介質(zhì)多層膜包括六層電介質(zhì)膜，通過氣相沉積法依次層疊第 十五至第二十膜。第十五膜是AlON膜，折射率Ii15為2.1，物理膜厚d15為6nm。第十六膜是 Al2O3膜，折射率Ii16為1.69，物理膜厚d16為117nm。第十七膜是SiO2膜，折射率n17為1. 5， 物理膜厚d17為67. 5nm。第十八膜是TiO2膜，折射率n18為2. 53，物理膜厚d18為40nm。第 十九膜是SiO2膜，折射率Ii19為1. 5，物理膜厚d19為67. 5nm。第二十膜是TiO2膜，折射率 n20為2. 53，物理膜厚d20為40nm。第三電介質(zhì)多層膜的反射率在峰值時(shí)的波長Xf和第四電介質(zhì)多層膜的反射率在 峰值時(shí)的波長λ r都是405nm.圖9是示出第三和第四電介質(zhì)多層膜中的反射率-波長關(guān)系的圖?？梢钥闯觯趫D 中，入，為405 !，λ^是405nm。光功率比P^Pf可以與本發(fā)明上述說明中相同的方式計(jì)算。圖10是將圖9轉(zhuǎn)換為功率比P,/Pf而獲得的圖?？梢钥闯?，在圖10中，功率比P,/ Pf幾乎不隨波長而變化。這意味著波長依賴性小。監(jiān)控電流的波長依賴性在下面計(jì)算。圖11是示出監(jiān)控電流的波長依賴性的圖，通過將圖10乘以光電二極管40對波長 的靈敏度α而得。圖11顯示，監(jiān)控電流比隨波長增加而增長，簡而言之，監(jiān)控電流具有大 的波長依賴性。半導(dǎo)體激光器芯片具有溫度特性。下面給出觀察到的溫度特性的表現(xiàn)的例子，當(dāng) 環(huán)境溫度為25°C且半導(dǎo)體激光裝置在405nm的振蕩波長和20mW的發(fā)射面?zhèn)裙β氏掠葾PC 驅(qū)動來驅(qū)動時(shí)，環(huán)境溫度變?yōu)?5°C，半導(dǎo)體激光器芯片100的振蕩波長增長約4nm。根據(jù)圖11，振蕩波長從405nm增長4nm時(shí)，監(jiān)控電流增長超過5%。換句話說，該 半導(dǎo)體激光裝置在環(huán)境溫度變化時(shí)不具有APC驅(qū)動的規(guī)格(響應(yīng)于環(huán)境溫度變化的士5% 以內(nèi)的功率變化)。本發(fā)明例如可運(yùn)用于單獨(dú)使用的半導(dǎo)體激光裝置，包括全息元件的全息激光裝 置，發(fā)射照明用的激發(fā)光的激光裝置，將半導(dǎo)體激光裝置和用于驅(qū)動或諸如信號檢測的處 理的IC芯片一體封裝的光電子IC裝置，以及將半導(dǎo)體激光裝置和波導(dǎo)或微光學(xué)元件一體 封裝的復(fù)合光學(xué)裝置。本發(fā)明還可應(yīng)用于包括上述裝置的光學(xué)記錄系統(tǒng)和光盤系統(tǒng)，以及 從紫外線到綠光的波長范圍的光源系統(tǒng)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體激光裝置，包括半導(dǎo)體激光器芯片，具有發(fā)射面和反射面，所述發(fā)射面和所述反射面是諧振器的相對的端面；以及光電二極管，用于探測從所述反射面?zhèn)瘸錾涞墓猓龉怆姸O管在所述光電二極管的靈敏度隨波長增長而增高的波長帶中使用，其中，所述發(fā)射面具有形成于所述發(fā)射面上的第一電介質(zhì)多層膜，所述反射面具有形成于所述反射面上的第二電介質(zhì)多層膜，以及其中，所述第一電介質(zhì)多層膜的反射率達(dá)到峰值時(shí)的波長λf和所述第二電介質(zhì)多層膜的反射率達(dá)到峰值時(shí)的波長λr滿足關(guān)系λf＜λr。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述半導(dǎo)體激光器芯片的振蕩波長λ ^薛足關(guān)系X1IOnmC Af < A1 < Ar < λ 1+20nmo
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中滿足關(guān)系Xr-Xf = 20nm。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中從所述發(fā)射面出射的光的功率Pf和從所述反射面出射的光的功率已的功率比已/^隨 波長的增長而減小。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述光電二極管的靈敏度表示為α，Pr/PfX α在所述半導(dǎo)體激光器芯片的振蕩波長 A1處達(dá)到極值。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中，所述第一電介質(zhì)多層膜包括第三膜和第四膜；以及其中，所述第三膜的折射率H3、所述第三膜的物理膜厚d3、所述第四膜的折射率1!4、所 述第四膜的物理膜厚d4和所述半導(dǎo)體激光器芯片的振蕩波長λ工滿足關(guān)系n3 < n4、d3 = λ 以及d4 = λ ，并且所述第一電介質(zhì)多層膜具有10%至50%的反射率。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述第三膜由SiO2形成，所述第四膜由選自由Al203、Ta205、Ti02、&02、Nb205和Si3N4構(gòu) 成的組中的一種形成。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中，所述第二電介質(zhì)多層膜包括第七膜和第八膜；以及其中，所述第七膜的折射率H7、所述第七膜的物理膜厚d7、所述第八膜的折射率1!8、所 述第八膜的物理膜厚d8和所述半導(dǎo)體激光器芯片的振蕩波長λ工滿足關(guān)系n7 < n8、d7 = λ 以及d8 = λ ，并且所述第二電介質(zhì)多層膜具有80%以上的反射率。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體激光裝置，其中所述第七膜由SiO2形成，所述第八膜由選自由Al203、Ta205、Ti02、&02、Nb205和Si3N4構(gòu) 成的組中的一種形成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光裝置，其結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體激光器芯片，具有發(fā)射面和反射面，發(fā)射面和反射面是諧振器的相對的端面；以及光電二極管，用于探測從所述反射面出射的光，光電二極管在光電二極管的靈敏度隨波長增長而增高的波長帶中使用。發(fā)射面具有形成于所述發(fā)射面上的第一電介質(zhì)多層膜，反射面具有形成于所述反射面上的第二電介質(zhì)多層膜，第一電介質(zhì)多層膜的反射率在峰值時(shí)的波長λf和第二電介質(zhì)多層膜的反射率在峰值時(shí)的波長λr滿足關(guān)系λf＜λr。
文檔編號H01S5/028GK101902012SQ201010194130
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者曾我部隆一 申請人:夏普株式會社