激光二极管元件组件及其驱动方法技术

本发明专利技术涉及激光二极管元件组件及其驱动方法。一种激光二极管元件组件包括：激光二极管元件；以及光反射器，其中，激光二极管元件包括(a)层压结构体，所述层压结构体通过顺序层压由GaN基化合物半导体制成的第一导电型第一化合物半导体层，由GaN基化合物半导体制成且包括发光区域的第三化合物半导体层，以及由GaN基化合物半导体制成的第二导电型第二化合物半导体层而构成，第二导电型与第一导电型不同，(b)第二电极，形成在第二化合物半导体层上，(c)第一电极，电连接至第一化合物半导体层，层压结构体包括脊条形结构，脊条形结构的最小宽度Wmin和最大宽度Wmax满足1＜Wmax/Wmin＜3.3或6≤Wmax/Wmin≤13.3。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种。
技术介绍
近来，对于使用脉冲宽度在阿秒范围或飞秒范围内的激光的前沿科学领域中的研究，已经广泛使用了超短脉沖/超高功率激光器。此外，期望由GaN基化合物半导体制成的发光波长为405nm的高功率/超短脉冲激光二极管元件用作有望成为蓝光光盘系统之后的下一代光盘系统的体积型光盘系统(volumetric optical disk system)的光源,或用作在医学领域、生物成像领域等所需的光源。作为超短脉冲/超高功率激光器，例如，钛/蓝宝石激光器是人们所熟知的，然而，钛/蓝宝石激光器是ー种昂贵的大型固体激光光源，这是技术传播的主要障碍。如果通过 使用激光二极管或激光二极管元件实现超短脉冲/超高功率激光器，可以认为将会获得短脉沖/超高功率激光器的尺寸的大幅减小、价格和功耗的大幅降低，以及短脉沖/超高功率激光器的高稳定性，从而可以在推动超短脉冲/超高功率激光器广泛用于这些领域上取得突破。另ー方面，自20世纪60年代以来，在通信领域中人们已经进行了积极的研究以尝试缩短激光二极管元件的脉冲。作为在激光二极管元件中产生短脉冲的方法，增益开关方法(gain switching method),损耗开关方法(Q开关方法)以及锁模方法为人们所熟知,在这些方法中，激光二极管元件与半导体放大器、非线性光学元件、光纤等结合，g在获得更高的功率。锁模进一步分为主动锁模和被动锁摸。为了生成基于主动锁模的光脉冲，激光ニ极管元件的外部谐振器结构利用反射镜或透镜构成，并对激光二极管元件进行射频(RF)调制。另ー方面，在被动锁模中，当使用具有多电极结构的激光二极管元件时，允许通过简单的DC驱动产生光脉冲。在激光光源中，获得更高功率是ー个主要问题。此外，为了便于将激光二极管元件用作光源，通常期望从激光二极管元件发出的激光为单模光。这些问题不仅是激光脉冲振荡方面的主要问题，而且也是连续波振荡方面的主要问题。作为放大来自激光光源的光的方法，考虑半导体光放大器(SOA)。这里,光放大器为直接放大以光的形式的光信号而没有将光信号转化为电信号的放大器，光放大器为不具有谐振器的激光器结构，并通过其光増益放大入射光。然而，为了降低制造成本，极其需要ー种配置简单的不具有诸如光放大器的光学部件的光源。
技术实现思路
为了获得基于锁模方法的激光二极管元件驱动的稳定性，或减小激光二极管元件的尺寸，例如，通过日本未审查专利申请公开第2002-164614和2006-041400号，具有外部谐振器的激光二极管元件组件是已知的。然而，这些专利文献中，并未提及获得更高功率的技木。因此，期望提供一种能够获得更高功率并发出激光的激光二极管元件组件，以及驱动该激光二极管元件组件的方法。根据本专利技术第一或第二实施方式，提供ー种激光二极管元件组件，包括激光二极管元件(半导体激光元件)；以及光反射器，其中，激光二极管元件包括(a)层压结构体，所述层压结构体通过顺序层压由GaN基化合物半导体制成的第一导电型第一化合物半导体层，由GaN基化合物半导体制成且包括发光区域的第三化合物半导体层，以及由GaN基化合物半导体制成的第二导电型第二化合物半导体层而构成，第ニ导电型与第一导电型不同，(b)第二电极，形成在第二化合物半导体层上，以及 (C)第一电极，电连接至第一化合物半导体层，层压结构体包括脊条形结构。在根据本专利技术第一实施方式的激光二极管元件组件中，激光从脊条形结构的第一端面发出，激光的一部分被光反射器反射返回至激光二极管元件，激光的其余部分通过光反射器向外界出射，激光被脊条形结构的第二端面反射，脊条形结构的最小宽度Wmin和最大宽度Wmax满足I く Wmax/Wmin < 3. 3或6彡ffmax/ffmin彡13. 3。应注意的是，脊条形结构的第一端面的宽度和脊条形结构的第二端面的宽度优选地，但非绝对地分别为最大宽度Wmax和最小宽度Wmin。上述情况也适用于后文描述的根据本专利技术第一实施方式的驱动激光二极管元件组件的方法。在根据本专利技术第二实施方式的激光二极管元件组件中，激光从脊条形结构的第一端面发出，激光被光反射器反射返回激光二极管元件，激光的一部分从脊条形结构的第二端面向外界出射，脊条形结构的最小宽度Wmin和最大宽度Wmax满足I < Wmax/Wmin < 3. 3或6 Wmax/Wmin 13. 3。应注意的是,脊条形结构的第一端面的宽度和脊条形结构的第二端面的宽度优选地，但非绝对地分别为最大宽度Wmax和最小宽度wmin。上述情况也适用于后文描述的根据本专利技术第二实施方式的驱动激光二极管元件组件的方法。根据本专利技术的第三实施方式，提供了ー种激光二极管元件组件，包括激光二极管元件；以及外部谐振器，其中，激光二极管元件包括(a)层压结构体，所述层压结构体通过顺序层压由GaN基化合物半导体制成的第一导电型第一化合物半导体层，由GaN基化合物半导体制成且包括发光区域的第三化合物半导体层，以及由GaN基化合物半导体制成的第二导电型第二化合物半导体层而构成，第ニ导电型与第一导电型不同，(b)第二电极，形成在第二化合物半导体层上，以及(C)第一电极，电连接至第一化合物半导体层，层压结构体包括脊条形结构，激光从脊条形结构的第一端面发出，激光被外部谐振器反射返回至激光二极管元件，从脊条形结构的第一端面或第二端面发出的激光向外界出射，脊条形结构的最小宽度Wmin和最大宽度Wmax满足I く Wmax/Wmin < 3. 3或6彡Wmax/U 13.3。应注意的是，脊条形结构的第一端面的宽度和脊条形结构的第二端面的宽度优选地，但非绝对地分别为最大宽度Wmax和最小宽度wmin。上述情况也适用于后文描述的根据本专利技术的第三实施方式驱动激光二极管元件组件的方法。根据本专利技术的第一或第二实施方式，提供了ー种驱动激光二极管元件组件的方法，所述激光二极管元件组件包括激光二极管元件和光反射器，所述激光二极管元件包括(a)层压结构体，所述层压结构体通过顺序层压由GaN基化合物半导体制成的第一导电型第一化合物半导体层，由GaN基化合物半导体制成且包括发光区域的第三化合物半导体层，以及由GaN基化合物半导体制成的第二导电型第二化合物半导体层而构成，第ニ导电型与第一导电型不同， (b)第二电极，形成在第二化合物半导体层上，(C)第一电极，电连接至第一化合物半导体层，第三化合物半导体层进一步包括饱和吸收区域(saturable absorption region,可饱和吸收区域)，第二电极由第一部分和第二部分构成，第一部分被配置为使电流通过发光区域流至第一电极而产生正向偏压状态，第二部分被配置为向饱和吸收区域施加电场，第二电极的第一部分和第二部分被隔离槽隔开，层压结构体包括脊条形结构，在根据本专利技术第一实施方式的驱动激光二极管元件组件的方法中，在激光二极管元件组件中，激光从脊条形结构的第一端面发出，激光的一部分被光反射器反射返回至激光二极管元件，激光的其余部分通过光反射器向外界出射，激光被脊条形结构的第二端面反射，脊条形结构的最小宽度Wmin和最大宽度Wmax满足I く Wmax/Wmin < 3. 3或6彡Wmax/Wmin^ 13. 3，以及在根据本专利技术第二实施方式的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.17 JP 2011-0588991.一种激光二极管元件组件，包括 激光二极管元件；以及 光反射器， 其中，所述激光二极管元件包括 (a)层压结构体，所述层压结构体通过顺序层压由GaN基化合物半导体制成的第一导电型第一化合物半导体层，由GaN基化合物半导体制成且包括发光区域的第三化合物半导体层，以及由GaN基化合物半导体制成的第二导电型第二化合物半导体层而构成，所述第二导电型与所述第一导电型不同， (b)第二电极，形成在所述第二化合物半导体层上，以及 (c)第一电极，电连接至所述第一化合物半导体层， 所述层压结构体包括脊条形结构， 激光从所述脊条形结构的第一端面发出，所述激光的一部分被所述光反射器反射返回至所述激光二极管元件，而所述激光的其余部分通过所述光反射器向外界出射， 所述激光被所述脊条形结构的第二端面反射， 所述脊条形结构的最小宽度Wmin和最大宽度Wmax满足I < Wmax/Wmin < 3. 3或6彡Wmax/U 13.3。2.一种激光二极管元件组件，包括 激光二极管元件；以及 光反射器， 其中，所述激光二极管元件包括 (a)层压结构体，所述层压结构体通过顺序层压由GaN基化合物半导体制成的第一导电型第一化合物半导体层，由GaN基化合物半导体制成且包括发光区域的第三化合物半导体层，以及由GaN基化合物半导体制成的第二导电型第二化合物半导体层而构成，所述第二导电型与所述第一导电型不同， (b)第二电极，形成在所述第二化合物半导体层上，以及 (c)第一电极，电连接至所述第一化合物半导体层， 所述层压结构体包括脊条形结构， 激光从所述脊条形结构的第一端面发出，且所述激光被所述光反射器反射返回至所述激光二极管元件， 所述激光的一部分从所述脊条形结构的第二端面向外界出射，所述脊条形结构的最小宽度 Wfflin 和最大宽度 Wfflax 满足 I < fffflax/fffflin < 3. 3 或 6 彡 fffflax/fffflin < 13. 3。3.一种激光二极管元件组件，包括 激光二极管元件；以及 外部谐振器， 其中，所述激光二极管元件包括 (a)层压结构体，所述层压结构体通过顺序层压由GaN基化合物半导体制成的第一导电型第一化合物半导体层，由GaN基化合物半导体制成且包括发光区域的第三化合物半导体层，以及由GaN基化合物半导体制成的第二导电型第二化合物半导体层而构成，所述第二导电型与所述第一导电型不同，(b)第二电极，形成在所述第二化合物半导体层上，以及 (c)第一电极，电连接至所述第一化合物半导体层， 所述层压结构体包括脊条形结构， 激光从所述脊条形结构的第一端面发出，所述激光被所述外部谐振器反射返回至所述激光二极管元件， 从所述脊条形结构的所述第一端面或第二端面发出的激光向外界出射，以及 所述脊条形结构的最小宽度Wmin和最大宽度Wmax满足I < Wmax/Wmin < 3. 3或6彡Wmax/U 13.3。4.根据权利要求I所述的激光二极管元件组件，其中 所述光反射器由反射镜、啁啾反射镜、体布拉格光栅或光纤布拉格光栅构成。5.根据权利要求I至3任一项所述的激光二极管元件组件，其中向外界出射的所述激光为单模光。6.根据权利要求I至3任一项所述的激光二极管元件组件，其中满足I X 10_6m ^ Wmin ^ 3X10_6m。7.根据权利要求I至3任一项所述的激光二极管元件组件，其中 所述第三化合物半导体层进一步包括饱和吸收区域， 所述第二电极由第一部分和第二部分构成，所述第一部分被配置为使电流通过所述发光区域流至第一电极来产生正向偏压状态，所述第二部分被配置为向所述饱和吸收区域施加电场， 所述第二电极的所述第一部分和所述第二部分被隔离槽隔开。8.根据权利要求7所述的激光二极管元件组件，其中 所述饱和吸收区域设置在所述层压结构体的一部分中，该部分被定位为靠近与激光向外界出射的端面相对的端面。9.根据权利要求7所述的激光二极管元件组件，其中 向外界发射的所述激光为脉冲振荡激光。10.根据权利要求9所述的激光二极管元件组件，其中 所述饱和吸收区域设置在所述层压结构体的一部分中，该部分被定位为靠近与激光向外界出射的端面相对的端面。11.根据权利要求I至3任一项所述的激光二极管元件组件，其中 向外界出射的所述激光为连续波振荡激光。12.根据权利要求I至3任一项所述的激光二极管元件组件，其中 从所述激光二极管元件组件发出的激光的光强度Etjut满足EwtZ^ci ^ I. 5，其中，假设Wmin=Wmax成立，向外界出射的激光的光强度为匕。13.根据权利要求1-3任一项所述的激光二极管元件组件，其中，所述第三化合物半导体层至所述第二电极的距离为Ium以下，按距所述第三化合物半导体层的距离递增的顺序，所述第二化合物半导体层包括非掺杂化合物半导体层和P型化合物半导体层，所述第三化合物半导体层至所述P型化合物半导体层的距离为I. 2X 10-7m以下。14.一种驱动激光二极管元件组件的方法，所述激光二极管元件组件包括激光二极管元件和光反射器，所述激光二极管元件包括(a)层压结构体，所述层压结构体通过顺序层压由GaN基化合物半导体制成的第一导电型第一化合物半导体层，由GaN基化合物半导体制成且包括发光区域的第三化合物半导体层...

【专利技术属性】
技术研发人员：大木智之，仓本大，幸田伦太郎，渡边秀辉，横山弘之，
申请(专利权)人：索尼公司，国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：