本发明专利技术涉及一种可变波长半导体激光器元件，包括：波长控制区域，形成在光波导中并至少部分地设置有衍射光栅，该光波导包括形成在半导体衬底上的有源层并引导该有源层中产生的光，该衍射光栅用于从该有源层产生的光选择具有预定波长的光；第一和第二驱动电极，具有盖层和形成在该盖层上的绝缘层，且形成在该半导体衬底之下和该盖层之上；加热部分，形成在该绝缘层上且至少部分地加热该波长控制区域；第一和第二加热端子，设置在该加热部分；以及第一和第二连接线，用于通过电源串联连接该第一和第二驱动电极。该可变波长半导体激光器通过改变从该电源施加到通过该加热部分串联连接的该第一和第二连接线的电流可控制从该光波导传出的光的波长。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可调半导体激光器、其制造方法、以及使用该激光器的气体检测器。更特别地，本专利技术涉及能够输出激光束并控制波长的简单配置的可调激光器、其制造方法、以及使用该激光器的气体检测器。
技术介绍
常规地，已知有利用TDLAS(可调二极管激光吸收光谱)方案类型的气体检测器，其中与检测目标气体(例如甲烷气体或乙醇气体)的吸收线波长匹配的激光束通过利用气体特有的吸收线辐射到检测空间中。然后，检测气体的存在与否、浓度等通过测量辐射激光束的衰减状态来检测。 作为用于上述类型气体检测器的半导体激光器，已知有可调半导体激光器，例如后述专利文献1中公开的DFB(分布式反馈)激光器和述专利文献2中公开的DBR(分布式布拉格反射器)激光器。 如图9所示，例如，专利文献1公开的DFB激光器构成如下有源层51和InP层52形成在n-InP衬底53的一个表面上，n型电极54形成在n-InP衬底53的相反表面上。 包括窗口的SiO2绝缘膜55和形成为含有Au以用于驱动电流注入的p型电极56形成在有源层51上方。 此外，用于电阻膜58的电极59a和59b分别以岛状形成在p型电极56的右手区域中。 此外，包括SiO2绝缘膜57和Pt的电阻膜58形成在有源层51上方。 在这种情况下，电阻膜58的两端形成为接触预先形成的电极59a和59b。 如图10A和10B所示，专利文献2中公开的DBR激光器包括半导体光学器件64和热沉65，其中半导体光学器件64包括光波导62和通过绝缘膜67形成以加热光波导62的至少一部分的加热部分63；热沉65形成来安装半导体光学器件64，直接接触光波导62的一部分，且通过空隙部分66接触光波导62的其他部分。 此外，将衬底70周期性蚀刻，并由此将波纹状衍射光栅69形成在光波导62的除有源区61之外的区域80中。 根据DBR激光器，在除有源区61之外的区域中，形成衍射光栅69的部分称作DBR区域C，且其余部分称作相位控制区域B。 如图10B所示，用作非辐射区域80的InGaAsP波导层、和InP盖层71形成在有源区61的外围部分。 N型电极68通过进行例如Au和Ge的气相沉积经由InP盖层71形成在有源区61的上表面上。 P型电极(未示出)通过进行例如Au和Zn的气相沉积形成在衬底70的底表面上。 例如，具有不同于上述专利文献1中公开的DFB激光器构造的DFB激光器有后述专利文献3中公开的局部衍射光栅半导体激光器(PC-LD)和具有两个衍射光栅的分布式反馈半导体激光器，其为后述专利文献4中公开的激光器。 专利文献1日本专利申请特开No.4-72783专利文献2日本专利申请特开No.9-74250专利文献3日本专利申请特开No.6-310806专利文献4日本专利申请特开No.2004-31827
技术实现思路
在上述可调半导体激光器用作气体检测器光源由此通过利用TDLAS方案检测检测空间中的检测目标气体的情况下，进行如下操作。调节半导体激光器，锁定辐射束的波长到检测目标气体特有的吸收线，锁定波长的激光束向检测空间辐射，并接收与激光束的辐射相关的来自检测空间的反射光。 在这种情况下，半导体激光器的特征在于，辐射束的波长根据光波导的折射率来确定，且光波导的折射率根据温度或载流子密度(注入电流)来确定。 其他特征在于，在温度改变的情况下，虽然在激光束被调节从而被锁定到检测目标气体特有的吸收线时的响应速度低，但折射率的变化范围增大，以致于可以设置大的可调波长范围。 另一方面，特征在于，在载流子密度改变的情况下，虽然在激光束被调节从而锁定到检测目标气体特有的吸收线时的响应速度高，但折射率在载流子密度的某一水平饱和，以致于变化范围窄，且因此可调波长范围不能设置得很大。 在具有上述特征的半导体激光器被调节从而将辐照束的波长锁定到检测目标气体特有的吸收线的情况下，检测目标气体的吸收线波长和包括吸收线波长中心的范围是不同的。因此，使激光束的波长可调，以便能够有与检测目标气体的类型相应的足够的波长可调波长范围。 然而，已知，在根据上述类型的TDLAS方案的气体检测器中，只要气体具有约10KHz的调制频率，那么任何类型的检测目标气体都是充分可寻的。因此，即使当越过响应速度优先设置折射率变化大小时，仅通过改变温度就足以追踪气体。 后述的专利文献5公开了一种便携式气体浓度测量装置，其被小型化以便于使用并能够容易地检测例如气体的浓度和存在与否。然而，在这种便携式气体浓度测量装置的情况下，外壳中的部件安装空间是有限的，由于装置采用电池驱动，因此必须限制功耗，并且仅能在外壳中提供单个电源。 专利文献5日本专利申请特开No.2005-106521 因此，作为用于上述类型的这种便携式气体浓度测量装置的半导体激光器，需要能够利用单个电源输出激光并调节波长，且同时能够获得足够的可调波长范围的半导体激光器。 然而，在如上述专利文献1和专利文献2中公开的半导体激光器中，虽然激光输出和波长可以彼此独立控制，但加热电源和激光驱动电源单独配置。在这种情况下，问题在于不仅结构复杂，而且该结构不能适用于例如其中仅单个电源能设置在外壳中的便携式气体浓度测量装置。 为了解决上述常规技术的问题，本专利技术的目的在于，提供一种可调半导体激光器、其制造方法、以及使用该激光器的气体检测器，其中，采用简单配置，在通过TDLAS方案检测气体的情况下，半导体激光器能够在足够的可调波长范围内通过单路电流控制波长和激光输出，且因此能够实现公用单个电源用于加热电源和激光器驱动电源。因此，降低了实际安装中所需的安装空间。 为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供一种可调半导体激光器，包括半导体衬底(10)；形成在该半导体衬底上方并产生光的有源层(12)；波长控制区域(D)，其形成为包括该有源层，形成在光波导中，且在至少一部分中包括衍射光栅(14)，该光波导引导该有源层产生的光，该衍射光栅(14)从该有源层产生的光选择具有预定波长的光；形成在该光波导上方的盖层(cladding layer)(13)；形成在该盖层上方的绝缘膜(19)；形成在该半导体衬底下面的第一驱动电极(17)；形成在该盖层上方的第二驱动电极(18)；形成在该绝缘膜上方并用于加热该波长控制区域的至少一部分的加热部分(20)；设置在该加热部分(20)中的第一加热端子(20a)和第二加热端子(20b)；连接在该第二驱动电极和该第一加热端子之间的第一连接线(21)；以及通过电源连接在该第一驱动电极和该第二加热端子之间的第二连接线(22)，其中调节从该电源提供到通过该加热部分串联连接的该第一和第二连接线的电流，由此可以控制从该光波导传送到外部的光的波长。 此外，根据本专利技术的第二方面，提供一种根据第一方面的可调半导体激光器，其中该波长控制区域包括由衍射光栅形成的分布式布拉格反射区(C)和邻接该分布式布拉格反射区的相位调节区(B)；且该加热部分构造为能够加热该相位调节区的至少一部分。 此外，根据本专利技术的第三方面，提供一种根据第二方面的可调半导体激光器，其中该加热部分进一步构造为能够均匀加热该分布式布拉格反射区的整个区域。 此外，根据本专利技术的第四方面，提供一种根据第一方面的可调半导体激光器，其中该波长控制区由一衍射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可调半导体激光器，特征在于包括：半导体衬底；形成在该半导体衬底上并产生光的有源层；波长控制区域，其形成为包括该有源层，形成在光波导中，且在至少一部分中包括衍射光栅，该光波导引导该有源层产生的光，该衍射光栅从该有源 层产生的光选择具有预定波长的光；形成在该光波导上方的盖层；形成在该盖层上方的绝缘膜；形成在该半导体衬底下面的第一驱动电极；形成在该盖层上方的第二驱动电极；加热部分，形成在该绝缘膜上方并用于加热该波长控 制区域的至少一部分；设置在该加热部分中的第一加热端子和第二加热端子；连接在该第二驱动电极和该第一加热端子之间的第一连接线；以及通过电源连接在该第一驱动电极和该第二加热端子之间的第二连接线，其中调节从该电源提供 到通过该加热部分串联连接的该第一和第二连接线的电流，由此可以控制从该光波导传送到外部的光的波长。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：森浩，
申请(专利权)人：安立股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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