專利名稱：多波長半導(dǎo)體激光器和光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部的多波長半導(dǎo)體激光器，以及使用 該多波長半導(dǎo)體激光器的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置，該多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部具有不同 的發(fā)光波長。
背景技術(shù)：
隨著光學(xué)記錄介質(zhì)(optical recording medium)的規(guī)格和種類的多樣化，能在與 多個光學(xué)記錄介質(zhì)對應(yīng)的波長帶中記錄/再現(xiàn)信息的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置得到廣泛運用。 在光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置中，端面發(fā)光型多波長半導(dǎo)體激光器被用作用于記錄和用于再現(xiàn)的 光學(xué)讀取光源。具體而言，已經(jīng)出現(xiàn)了能夠在與CD(致密光盤)和DVD(數(shù)字化視頻光盤或 數(shù)字化通用光盤)這二者對應(yīng)的780nm波長帶和650nm波長帶中記錄/再現(xiàn)信息的光學(xué)記 錄/再現(xiàn)裝置。在⑶和DVD用光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置中，振蕩波長在650nm波長帶和780nm 波長帶中的兩波長半導(dǎo)體激光器用作記錄和再現(xiàn)用光學(xué)讀取光源(pickuplight source) 0多波長半導(dǎo)體激光器具有單片結(jié)構(gòu)，其中具有不同振蕩波長的多個半導(dǎo)體激光器 元件安裝在單個半導(dǎo)體芯片上。每個半導(dǎo)體激光器元件都具有端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部以 及設(shè)置在主出射端面(前端面)和后端面上的反射膜。該反射膜的反射率在主出射端面?zhèn)?低，而在后端面?zhèn)雀?。每個半導(dǎo)體激光器元件都具有諧振腔結(jié)構(gòu)，使從半導(dǎo)體發(fā)光部發(fā)出的 光在成對的反射膜(低反射膜和高反射膜)之間諧振。通過該諧振腔結(jié)構(gòu)，諧振光作為激 光束從低反射膜側(cè)發(fā)射至外部。在這樣的多波長半導(dǎo)體激光器中，當(dāng)在每個半導(dǎo)體激光器元件中設(shè)置與振蕩波長 對應(yīng)的不同種類的反射膜時，反射膜的形成工藝復(fù)雜。因而，試圖設(shè)置多個半導(dǎo)體激光器元 件共用的反射膜。例如，在日本特開第2001-257413號公報中，主出射端面?zhèn)鹊姆瓷淠?低反射膜) 由一種材料制成，其光學(xué)膜厚設(shè)為各振蕩波長的平均波長的1/4的整數(shù)倍。具體地，在振蕩 波長為650nm和780nm的兩波長半導(dǎo)體激光器中，發(fā)光端面?zhèn)鹊匿X膜的光學(xué)厚度為各振蕩 波長的約為715nm的平均值的1/4的整數(shù)倍。在日本特開第2001-327678號公報的多波長半導(dǎo)體激光器中，通過為各半導(dǎo)體激 光器元件的主出射端面?zhèn)裙驳卦O(shè)置由厚度相同的三個電介質(zhì)膜制成的反射膜(低反射 膜)，振蕩波長的端面反射率被設(shè)定到15%以下。具體地，在振蕩波長在650nm波長帶和 780nm波長帶中的兩波長半導(dǎo)體激光器中，通過選擇反射率具有預(yù)定關(guān)系的電介質(zhì)膜的材 料，來形成低反射膜。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述公開的技術(shù)中，難以將主出射端面?zhèn)鹊姆瓷淠ぴO(shè)定到期望的反射率。具體地，在日本特開第2001-257413號公報中，由一種材料制成的低反射膜的光學(xué)膜厚的 設(shè)定是基于各振蕩波長的平均波長，因而不同振蕩波長在反射率上的變化大。因此，為了獲得適用于各振蕩波長的端面反射率，低反射膜的厚度被限制于一個狹窄的范圍，并且難以 形成具有預(yù)定反射率的低反射膜并使該預(yù)定反射率在多波長半導(dǎo)體激光器中保持不變。雖 然日本特開第2001-327678號公報中的技術(shù)適合于將各振蕩波長在發(fā)光端面的反射率設(shè) 置在15%以下，但是不容易形成反射率高于此的低反射膜。期望提供一種多波長半導(dǎo)體激光器以及具有該多波長半導(dǎo)體激光器的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置，在主出射端面?zhèn)?，該多波長半導(dǎo)體激光器能夠容易地將各振蕩波長的反射率設(shè) 定在預(yù)定范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長半導(dǎo)體激光器包括多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部， 該多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部具有不同的振蕩波長；和反射膜，公共地設(shè)置在半導(dǎo)體發(fā) 光部的主出射端面，反射膜從半導(dǎo)體發(fā)光部開始依次包括具有折射率nl的第一電介質(zhì) 膜、具有折射率n2的第二電介質(zhì)膜和具有折射率n3的第三電介質(zhì)膜，并且折射率nl、n2和 η3滿足關(guān)系n3 < nl < η2。在根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長半導(dǎo)體激光器中，為多個半導(dǎo)體發(fā)光部的主出射端 面公共設(shè)置的反射膜從半導(dǎo)體發(fā)光部側(cè)開始依次具有第一電介質(zhì)膜、第二電介質(zhì)膜和第三 電介質(zhì)膜，并且第一、第二和第三電介質(zhì)膜的折射率nl、n2和n3滿足上述關(guān)系。通過該構(gòu) 造，與由單個電介質(zhì)膜形成反射膜的情形以及折射率nl、n2和n3不滿足上述關(guān)系的情形 (例如滿足關(guān)系nl = π3 < η2的情形等)相比，相對于第一至第三電介質(zhì)膜的光學(xué)膜厚的 變化，各振蕩波長在反射率上的變化變得緩和。也就是，在各振蕩波長獲得預(yù)定反射率時電 介質(zhì)膜的光學(xué)膜厚的容許范圍變大。而且，反射膜的反射率可以容易地設(shè)定在例如25%以 上到35%以下的范圍中，這高于15%。因此，在采用根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長半導(dǎo)體激 光器的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置中，多波長半導(dǎo)體激光器還可以很好地用作再現(xiàn)讀取光源，該 再現(xiàn)讀取光源設(shè)定為比記錄讀取光源的輸出低。在根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長半導(dǎo)體激光器中，為多個半導(dǎo)體發(fā)光部的主出射端 面公共設(shè)置的反射膜包括具有上述折射率關(guān)系的第一、第二和第三電介質(zhì)膜。結(jié)果，在主出 射端面?zhèn)龋袷幉ㄩL的反射率可以容易地設(shè)定在預(yù)定的范圍中。因此，由于光源的輸出被設(shè) 定在適合的范圍中，采用根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長半導(dǎo)體激光器作為再現(xiàn)光源的光學(xué)記 錄/再現(xiàn)裝置可以很好地再現(xiàn)信息。本發(fā)明其他以及進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)勢將在下面的描述中更充分地展示。


圖1是示意圖，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長半導(dǎo)體激光器的平面構(gòu)造。圖2是特性圖，示出實驗例1-1的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖3是特性圖，示出實驗例1-2的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖4是特性圖，示出實驗例1-3的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖5是特性圖，示出實驗例1-4的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖6是特性圖，示出實驗例1-5的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖7是特性圖，示出實驗例1-6的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖8是特性圖，示出實驗例1-7的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖9是特性圖，示出實驗例1-8的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。
圖10是特性圖，示出實驗例1-9的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖11是特性圖，示出實驗例1-10的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖12是特性圖，示出實驗例1-11的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖13是特性圖，示出實驗例1-12的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖14是特性圖，示出實驗例1-13的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率的關(guān)系。圖15是特性圖，示出實驗例2-1和2-2的光學(xué)波長和低反射膜的反射率的關(guān)系。
具體實施例方式以下將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。說明將按以下次序進(jìn)行。1、多波長半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造(兩波長半導(dǎo)體激光器的示例)2、制造多波長半導(dǎo)體激光器的方法1、多波長半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造例(兩波長半導(dǎo)體激光器的示例)圖1示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長半導(dǎo)體激光器的平面構(gòu)造。本實施 例的多波長半導(dǎo)體激光器用于例如光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置等并且具有單片結(jié)構(gòu)，該單片結(jié)構(gòu) 由具有不同振蕩波長的端面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器元件IOA和IOB形成。也就是，本實施例 的多波長半導(dǎo)體激光器是兩波長半導(dǎo)體激光器。在本實施例中，半導(dǎo)體激光器元件IOA的 振蕩波長設(shè)定為650nm波長帶，半導(dǎo)體激光器元件IOB的振蕩波長設(shè)定為780nm波長帶。 “650nm波長帶”指640歷以上到670歷以下的波長帶，“780nm波長帶”指770歷以上到 SOOnm以下的波長帶.半導(dǎo)體激光器元件IOA具有第一發(fā)光部11，半導(dǎo)體激光器元件IOB具有第二發(fā)光 部12。為半導(dǎo)體激光器元件IOA和IOB的主出射端面設(shè)置低反射膜14，為主出射端面相反 側(cè)的端面(后端面)設(shè)置高反射膜15。半導(dǎo)體激光器元件IOA和IOB具有諧振腔結(jié)構(gòu)，其 中從第一發(fā)光部U和第二發(fā)光部12發(fā)射的光在低反射膜14和高反射膜15之間諧振。由 該諧振腔結(jié)構(gòu)諧振的光作為激光束從低反射膜14側(cè)振蕩至外部。半導(dǎo)體發(fā)光部第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12設(shè)置在公共基板(未圖示)上，隔離區(qū)13夾在第 一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12之間。第一發(fā)光部11具有由例如AlGaInP的化合物半導(dǎo)體 形成的層疊結(jié)構(gòu)，并且具有650nm振蕩波長帶(紅色波長帶)。第二發(fā)光部12具有由例如 AlGaAs的化合物半導(dǎo)體形成的層疊結(jié)構(gòu)，并具有780nm振蕩波長帶(紅外線波長帶)。在 第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12的每個的頂面上，例如設(shè)置了 ρ側(cè)電極(未圖示)。在公共 基板的背側(cè)，例如為第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12公共地設(shè)置了 η側(cè)電極。低反射膜為第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12的主出射端面公共地設(shè)置低反射膜14，該低反射膜14在半導(dǎo)體激光器元件IOA和IOB的主出射端面?zhèn)缺坏谝话l(fā)光部11和第二發(fā)光部12 共用。低反射膜14從第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12開始依次包括第一電介質(zhì)膜14Α，第 二電介質(zhì)膜14Β和第三電介質(zhì)膜14C。假定低反射膜14具有三層結(jié)構(gòu)，第一、第二和第三電 介質(zhì)膜14Α、14Β和14C的折射率分別是nl、n2和n3。而且，在低反射膜14中，第一、二和 三電介質(zhì)膜14Α、14Β和14C的折射率nl、n2和n3滿足關(guān)系n3 < nl < n2。結(jié)果，相對于 第一、第二和第三電介質(zhì)膜14Α、14Β和14C的光學(xué)膜厚的變化，各振蕩波長在反射率上的變化變得緩和。也就是，為了獲得各振蕩波長的預(yù)定反射率，第一、第二和第三電介質(zhì)膜14A、 14B和14C的物理膜厚可以設(shè)定在大的范圍內(nèi)。而且，低反射膜14在各振蕩波長的反射率 能夠容易地設(shè)定在例如25%以上到35%以下的范圍中，這高于15%。因而，低反射膜14可 以在第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12的主出射端面?zhèn)鹊亩嗣嫔弦韵嗤暮穸韧瑫r形成。在 多波長半導(dǎo)體激光器中，即使低反射膜14的物理厚度變化，由于相對于設(shè)定的反射率低反 射膜14的物理厚度的容許范圍大，所以輸出激光束的變化得以抑制。而且，如上所述，由于 低反射膜14的反射率能容易地設(shè)定在例如25%以上到35%以下的范圍中，所以多波長半 導(dǎo)體激光器適合用作CD/DVD的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置的再現(xiàn)讀取光源。“光學(xué)膜厚”的表達(dá) 式如下光學(xué)膜厚=物理膜厚X膜的折射率優(yōu)選地，第一電介質(zhì)膜14A的折射率nl在1. 6以上到1. 7以下，第二電介質(zhì)膜14B 的折射率π2在2. 0以上到2. 3以下，第三電介質(zhì)膜14C的折射率η3在1. 4以上到1. 5以 下，原因如下。在各振蕩波長的低反射膜14反射率被設(shè)定至例如25%以上到35%以下的 情形下，第一、第二和第三電介質(zhì)膜14Α、14Β和14C的物理膜厚的容許范圍變大。具有上述 折射率nl、n2和π3的第一、第二和第三電介質(zhì)膜14Α、14Β和14C的材料示例如下。第一電 介質(zhì)膜14Α的材料示例是鋁氧化物(氧化鋁，例如，Al2O3 折射率=1. 60至1. 65)和鎂氧 化物(例如，MgO:折射率=1.7)。每種材料可以單獨使用，也可混合使用各材料。第二電 介質(zhì)膜14Β的材料示例是鉭氧化物(例如，Ta2O5 折射率=2. 1)、鋯氧化物(例如，ZrO2 折 射率=2. 00至2. 05)、鋅氧化物(例如，ZnO 折射率=2)、鉿氧化物(例如HfO2 折射率= 2. 2)、鈰氧化物(例如，CeO2 折射率=2. 2)、鈮氧化物(例如，Nb2O5 折射率=2. 3)、或鈦 氧化物(例如，TiO2 折射率=2. 0或TiO 折射率=2. 2至2. 3)。第三電介質(zhì)膜14C的材 料的示例是硅氧化物(例如，SiO2 折射率=1. 46)。優(yōu)選地，第一、第二和第三電介質(zhì)膜14Α、14Β和14C具有相同的光學(xué)膜厚，也就是， 第一、第二和第三電介質(zhì)膜14Α、14Β和14C的光學(xué)膜厚彼此相等，從而可以很好地設(shè)定低 反射膜14的反射率。具體地，第一至第三電介質(zhì)膜14Α至14C的每個的4倍厚度優(yōu)選為 560nm以上到740nm以下。也就是，第一至第三電介質(zhì)膜14A至14C的每個的光學(xué)膜厚優(yōu)選 為140nm以上到185nm以下。650nm振蕩波長帶的反射率變?yōu)?5%以上到30%以下，780nm 振蕩波長帶的反射率變?yōu)?5%以上到35%以下。第一至第三電介質(zhì)膜14A至14C的優(yōu)選 光學(xué)膜厚可以具有5%光學(xué)膜厚的誤差。在這樣的情形下也能獲得足夠好的效果。在650nm振蕩波長帶和780nm振蕩波長帶兩者中，低反射膜14的反射率都優(yōu)選為 25%以上到35%以下。具體地，在650nm振蕩波長帶中低反射膜14的反射率優(yōu)選為25% 以上到30%以下，在780nm振蕩波長帶中低反射膜14的反射率優(yōu)選為25%以上到35%以 下，以使得多波長半導(dǎo)體激光器可以適用于CD/DVD的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置的再現(xiàn)讀取光 源。具體地，在650nm振蕩波長帶中低反射膜14的反射率優(yōu)選為25%以上到30%以下，在 780nm振蕩波長帶中低反射膜14的反射率優(yōu)選為30%以上到35%以下，以使得多波長半導(dǎo) 體激光器可以適用于再現(xiàn)的讀取光源。高反射膜為第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12的后端面公共地設(shè)置高反射膜15，該高反射膜15在半導(dǎo)體激光器元件IOA和IOB的后端面?zhèn)缺坏谝话l(fā)光部11和第二發(fā)光部12共用。高反射膜15從第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12開始依次包括第四電介質(zhì)膜15A和第五電介 質(zhì)膜15B。假定高反射膜15具有第四和第五電介質(zhì)膜15A和15B的兩層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，第 四和第五電介質(zhì)膜15A和15B具有相同光學(xué)膜厚，也就是，彼此相等。具體地，第四和第五 電介質(zhì)膜15A和15B的光學(xué)膜厚優(yōu)選為λ/4 (λ代表振蕩波長)的整數(shù)倍(1以上的整數(shù) 倍)，第四電介質(zhì)膜15Α的材料例如是鋁氧化物。第五電介質(zhì)膜15Β的材料例如是非晶硅 (α 硅)。在650nm振蕩波長帶和780nm振蕩波長帶兩者中，高反射膜15的反射率都優(yōu)選為 70%以上到80%以下，以使得多波長半導(dǎo)體激光器適用于⑶和DVD的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置 的再現(xiàn)讀取光源。2、多波長半導(dǎo)體激光器的制造方法例如，多波長半導(dǎo)體激光器可以以下述方法制作。首先，在公共基板上形成第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12，隔離區(qū)13夾在第一發(fā)光 部11和第二發(fā)光部12之間。具體地，例如，通過MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)法，形成 振蕩波長為780nm波長帶的AlGaAs基化合物半導(dǎo)體層。此后，在該化合物半導(dǎo)體層上，通 過光刻工藝，形成具有預(yù)定形狀(例如，條狀)的掩模。接下來，使用該掩模進(jìn)行選擇性蝕 亥IJ，以暴露公共基板的一部分。結(jié)果，形成第二發(fā)光部12。例如，通過MOCVD法，形成振蕩 波長為650nm波長帶的AlGaInP基化合物半導(dǎo)體層，以覆蓋公共基板的暴露表面和第二發(fā) 光部12。在該化合物半導(dǎo)體層上，通過光刻工藝形成掩模，并使用該掩模進(jìn)行選擇性蝕刻。 通過該工藝，第一發(fā)光部11形成為與第二發(fā)光部12相鄰，隔離區(qū)13位于它們之間。接下來，在第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12的每個上形成具有預(yù)定形狀的ρ型電 極。接下來，公共基板上的第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12被劈開(cleave)，此后，例 如在主出射端面?zhèn)刃纬傻头瓷淠?4。具體地，在公共基板上的第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部 12的端面上，依次形成第一電介質(zhì)膜14A、第二電介質(zhì)膜14B和第三電介質(zhì)膜14C。接下來，例如，在與形成第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12的低反射膜14的端面相 反的端面上，依次層疊第四電介質(zhì)膜15A和第五電介質(zhì)膜15B，從而形成高反射膜15。最后，在通過適當(dāng)研磨背面而調(diào)整公共基板的厚度之后，在公共基板的背面形成η 型電極。通過這樣的方式，完成圖1所示的多波長半導(dǎo)體激光器。作用和效果在多波長半導(dǎo)體激光器中，當(dāng)在η型電極和ρ型電極之間施加預(yù)定的電壓時，在第 一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12中通過電子和空穴的復(fù)合產(chǎn)生光。該光被低反射膜14和高反 射膜15反射，在半導(dǎo)體激光器元件IOA的650nm波長帶中的波長和半導(dǎo)體激光器元件IOB 的780nm波長帶中的波長進(jìn)行激光振蕩，并作為激光束主要從低反射膜14側(cè)出射至外部。在本實施例的多波長半導(dǎo)體激光器中，為第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12的主出射端面公共設(shè)置的低反射膜14從第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12側(cè)開始依次由第一、第二 和第三電介質(zhì)膜14A、14B和14C制成。第一、二和三電介質(zhì)膜14A、14B和14C的折射率nl、 n2和n3滿足關(guān)系n3 < nl < n2。與低反射膜14由單個電介質(zhì)膜形成的情形以及折射率 nUn2和π3不滿足上述關(guān)系的情形(例如，滿足關(guān)系nl = η3 < η2的情形等)相比，相對 于第一至第三電介質(zhì)膜14Α至14C的光學(xué)膜厚的變化，振蕩波長(650nm波長帶和780nm波長帶)在反射率上的變化變得緩和。也就是，當(dāng)將低反射膜14的反射率設(shè)定為各振蕩波長的預(yù)定值或預(yù)定范圍時，第一至第三電介質(zhì)膜14A至14C的光學(xué)膜厚的容許范圍變大。而 且，低反射膜14在各振蕩波長的反射率也能夠容易地設(shè)定在例如25%以上到35%以下的 范圍中，這高于15%。也就是，在本實施例的多波長半導(dǎo)體激光器中，在主出射端面?zhèn)瓤梢匀菀椎卦O(shè)定 各振蕩波長的預(yù)定反射率。在該情形，第一電介質(zhì)膜14A的折射率nl設(shè)定在1.6 ≤ nl ≤ 1.7 的范圍。第二電介質(zhì)膜148的折射率111設(shè)定在2≤112≤2.3的范圍。第三電介質(zhì)膜14C 的折射率n3設(shè)定在1.4≤π3≤1.5的范圍。從而，在650nm振蕩波長帶中，反射率可以容 易地設(shè)定在25%以上到30%以下的范圍中。在780nm振蕩波長帶中，反射率可以容易地設(shè) 定在25%以上到35%以下的范圍中。在本實施例中，優(yōu)選地，第一電介質(zhì)膜14A由折射率nl設(shè)定在1. 6 ≤nl ≤1. 7的 范圍中的材料制成。第二電介質(zhì)膜14B由折射率n2設(shè)定在2 ≤ η2 ≤2. 3的范圍中的材料 制成。第三電介質(zhì)膜14C由折射率η3設(shè)定在1. 4 ≤ η3 ≤ 1. 5的范圍中的材料制成。在該 情形，具體地，第一電介質(zhì)膜14Α由Al2O3和MgO中的至少一種制成，第二電介質(zhì)膜由Ta205、 &02、Zn0、Hf02、Ce02、Ti02、Ti0和Nb2O5中的至少一種制成，第三電介質(zhì)膜由SiO2制成。通 過這樣的方式，可以容易設(shè)定上述振蕩波長特別優(yōu)選的低反射膜14反射率。當(dāng)?shù)谝?、第?和第三電介質(zhì)膜14A、14B和14C具有相同光學(xué)膜厚時，將更容易設(shè)定主出射端面?zhèn)鹊姆瓷?率。在如上所述的本實施例的多波長半導(dǎo)體激光器中，在650nm振蕩波長帶和780nm振蕩波長帶中主出射端面?zhèn)鹊姆瓷渎士梢匀菀椎卦O(shè)定在25%以上到35%以下的范圍中。 而且，在650nm波長帶中主出射端面?zhèn)鹊姆瓷渎士梢匀菀椎卦O(shè)定在25%以上到30%以下的 范圍中，在780nm波長帶中主出射端面?zhèn)鹊姆瓷渎士梢匀菀椎卦O(shè)定在25%以上到35%以下 的范圍中。因此，具體地，在將多波長半導(dǎo)體激光器用于DVD和CD的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置 的情形下，多波長半導(dǎo)體激光器還可以很好地用作再現(xiàn)讀取光源，該再現(xiàn)讀取光源設(shè)定為 比記錄讀取光源的輸出低。也就是，采用多波長半導(dǎo)體激光器作為再現(xiàn)光源的光學(xué)記錄/ 再現(xiàn)裝置可以很好地再現(xiàn)信息，因為光源的輸出被設(shè)定在了合適的范圍。示例將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體示例。實驗例1-1模擬了圖1所示的多波長半導(dǎo)體激光器的低反射膜14的各振蕩波長的反射率。具體的模擬設(shè)定為低反射膜14由第一電介質(zhì)膜14A(A1203)、第二電介質(zhì)膜 HB(Ta2O5)和第三電介質(zhì)膜HC(SiO2)形成，這些電介質(zhì)膜由表1所示的材料制成。假定第 一、第二和第三電介質(zhì)膜14A、14B和14C的光學(xué)膜厚彼此相等。相對于波長λ = 650nm和 波長λ = 790nm時電介質(zhì)膜在光學(xué)膜厚上的變化來模擬低反射膜14的反射率，并獲得如 圖2所示的結(jié)果。圖2所示的反射率是在具有上述波長(650nm和790nm)的光從低反射膜 14的第一電介質(zhì)膜14A側(cè)入射的情形下的值。圖2中的橫軸表示三層電介質(zhì)膜中的一層的 “光學(xué)膜厚X4”(各電介質(zhì)膜的光學(xué)膜厚的四倍)。也就是，各電介質(zhì)膜的物理膜厚按照以 下公式計算各電介質(zhì)膜的物理膜厚=“橫軸值”/(4X各電介質(zhì)膜的折射率)
實驗例1-2 至 1-13除了第一、第二和第三電介質(zhì)膜14A、14B和14C的材料變化之外，以與實驗例1_1 相似的方式模擬的反射率示于表1中。各實驗例的結(jié)果示出在圖3 (實驗例1-2)、圖4(實 驗例1-3)、圖5 (實驗例1-4)、圖6 (實驗例1-5)、圖7 (實驗例1_6)、圖8 (實驗例1_7)、圖 9(實驗例1-8)、圖10 (實驗例1-9)、圖11 (實驗例1-10)、圖12 (實驗例1-11)、圖13(實驗 例1-12)和圖14 (實驗例1-13)中。表 1 從實驗例1-1至1-13的反射率模擬結(jié)果，評估了采用具有各實驗例的低反射膜的 多波長半導(dǎo)體激光器作為CD和DVD的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置的再現(xiàn)讀取光源的情形。具體 地，低反射膜的反射率的設(shè)定范圍在650nm波長時設(shè)定在25%以上到30 %以下，在790nm 波長時設(shè)定在25%以上到35%以下，并且相對于上述設(shè)定范圍評估了一層電介質(zhì)膜的光 學(xué)膜厚X 4的容許范圍(以下，簡稱“光學(xué)膜厚容許范圍”)。如圖2至圖14所示，在實驗例1-1中，第一、二和三電介質(zhì)膜14A、14B和14C的折 射率nl、n2和n3滿足關(guān)系n3 < nl < n2，其光學(xué)膜厚的容許范圍大于不滿足該關(guān)系的實 驗例1-2至1-13的容許范圍。具體地，在實驗例1-1中，光學(xué)膜厚的容許范圍是約200nm。 另一方面，在只設(shè)置了一層由Al2O3制成的電介質(zhì)膜的實驗例1-2中，光學(xué)膜厚的容許范圍 是IOOnm以下。在實驗例1-3至1_5中，折射率nl、n2和n3滿足關(guān)系n3 = nl < n2，光學(xué) 膜厚的容許范圍是50nm以下或O。和實驗例1_3至1_5 —樣，在實驗例1_6至1_13中，各 電介質(zhì)膜的折射率nl、n2和π3不滿足關(guān)系π3 < nl < n2，光學(xué)膜厚的容許范圍是50nm以 下或O。以上結(jié)果表明了以下結(jié)論。在低反射膜14中，當(dāng)?shù)谝?、第二和第三電介質(zhì)膜14A、 14B和14C的折射率nl、n2和n3滿足關(guān)系n3 < nl < n2時，650nm振蕩波長帶的反射率設(shè) 定在25%以上到30%以下的范圍中，780nm振蕩波長帶的反射率設(shè)定在25%以上到35%以 下的范圍中。與低反射膜14由單個電介質(zhì)膜形成的情形相比，相對于第一至第三電介質(zhì)膜14A至14C中各膜的光學(xué)膜厚的變化，反射率的變化在650nm振蕩波長帶和780nm振蕩波長帶兩者中變得更緩和。也就是，各振蕩波長的低反射膜14反射率被設(shè)定在預(yù)定范圍時，第 一至第三電介質(zhì)膜14A至14C的各光學(xué)膜厚的容許范圍變大。同樣地，和第一、第二和第三 電介質(zhì)膜14AU4B和14C的折射率nl、n2和n3不滿足關(guān)系n3 < nl < n2的情形相比，容 許范圍變大。實驗例2-1檢測了與實驗例1-1構(gòu)造相同的低反射膜14在400nm至IOOOnm的光波長范圍中 的反射率。具體地，在第一至第三電介質(zhì)膜14A至14C的各光學(xué)膜厚X4設(shè)定為595nm的 情形下，計算了各光波長的低反射膜14反射率。結(jié)果如圖15所示。實驗例2-2以和實驗例2-1相同的方式計算了與實驗例1-2構(gòu)造相同的低反射膜在各光波長 的反射率。假定低反射膜的光學(xué)膜厚X4被設(shè)為1480nm。結(jié)果如圖15所示。如圖15所示，在第一、二和三電介質(zhì)膜14A、14B和14C的折射率nl、n2和n3滿足 關(guān)系n3 < nl < n2的實驗例2_1中，與低反射膜由單個電介質(zhì)膜形成的實驗例2_2相比， 400nm至IOOOnm的光波長范圍中反射率的變化較小。也就是，在實驗例2_1中，與實驗例 2-2相比各光波長的反射率變化量較小，且各光波長的反射率傾斜變小。從圖2至15的結(jié)果，在多波長半導(dǎo)體激光器中確認(rèn)了以下結(jié)果。主出射端面處共 用的低反射膜14從第一發(fā)光部11和第二發(fā)光部12側(cè)依次包括第一電介質(zhì)膜14A，第二電 介質(zhì)膜14B和第三電介質(zhì)膜14C。第一、二和三電介質(zhì)膜14A、14B和14C的折射率nl、n2和 n3滿足關(guān)系n3 < nl < n2。結(jié)果，在主出射端面?zhèn)龋梢匀菀椎卦O(shè)定各振蕩波長的預(yù)定反 射率。在該情形下，具體地，在650nm振蕩波長帶和780nm振蕩波長帶中主出射端面?zhèn)鹊姆?射率可以容易地設(shè)定在25%以上到35%以下的范圍中。而且，在650nm波長帶中主出射端 面?zhèn)鹊姆瓷渎士梢匀菀椎卦O(shè)定在25%以上到30%以下的范圍中。在780nm波長帶中反射 率可以容易地設(shè)定在25%以上到35%以下的范圍中。因此，在將多波長半導(dǎo)體激光器具體 用于DVD和CD的光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置的情形下，多波長半導(dǎo)體激光器還能很好地用作輸出 設(shè)定得較低的再現(xiàn)讀取光源。雖然已經(jīng)通過實施例和示例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于前述實施例和實施 例中描述的方式，并且可以作各種修改。例如，本發(fā)明的多波長半導(dǎo)體激光器的使用用途并 不限于光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置中的再現(xiàn)讀取光源，而是可以具有其他用途。其他用途的示例 是光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置中的記錄讀取光源。在上述實施例中，⑶和DVD被例舉為由光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置支持的光學(xué)記錄介質(zhì)。 由光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置支持的光學(xué)記錄介質(zhì)不限于CD和DVD，也可以是其他介質(zhì)。其他光 學(xué)記錄介質(zhì)的示例包括BD(Blu-ray Disc:藍(lán)光碟)和HD-DVD。在上述實施例和示例中，描述了多波長半導(dǎo)體激光器是振蕩波長在650nm波長帶 和780nm波長帶中的兩波長半導(dǎo)體激光的情形。然而，多波長半導(dǎo)體激光器不限于該情形， 而可以是具有其他振蕩波長的兩波長半導(dǎo)體激光器，或者是具有三個以上振蕩波長的多波 長半導(dǎo)體激光器。其他振蕩波長的示例包括450nm波長帶和850nm波長帶。具有三個以上 波長的多波長半導(dǎo)體激光器的示例包括四波長作為振蕩波長的多波長半導(dǎo)體激光器和三 波長作為振蕩波長的多波長半導(dǎo)體激光器。在該情形，可獲得與上述相同的效果?！?50nm波長帶”指390nm以上到420nm以下的波長帶，“850nm波長帶”指830nm以上到870nm以下 的波長帶此外，在上述實施例和示例中，相對于第一至第三電介質(zhì)膜的折射率、第一至第三電介質(zhì)膜的光學(xué)膜厚、低反射膜的光學(xué)膜厚和低反射膜的反射率等，基于示例的結(jié)果等描 述了適當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍。這些描述并不完全排除第一至第三電介質(zhì)膜的折射率等超出所述范 圍的可能性。上述范圍是獲得本發(fā)明效果的優(yōu)選范圍。只要能夠獲得本發(fā)明的效果，第一 至第三電介質(zhì)膜的折射率等可以稍微超出上述范圍。本申請包括2009年3月18日提交到日本專利局的日本優(yōu)先權(quán)專利申請 JP2009-066842所涉及的主題，將其全部內(nèi)容引用結(jié)合于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在所附權(quán)利要求或其等同特征的范圍內(nèi)，根據(jù) 設(shè)計要求和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、組合、部分組合和替換。
權(quán)利要求
一種多波長半導(dǎo)體激光器，包括多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部，該多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部具有不同的振蕩波長；和反射膜，公共地設(shè)置在所述半導(dǎo)體發(fā)光部的主出射端面，其中所述反射膜從所述半導(dǎo)體發(fā)光部開始依次包括具有折射率n1的第一電介質(zhì)膜、具有折射率n2的第二電介質(zhì)膜和具有折射率n3的第三電介質(zhì)膜，并且所述折射率n1、n2和n3滿足關(guān)系n3＜n1＜n2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述折射率nl在1.6以上到1. 7 以下，所述折射率n2在2以上到2. 3以下，并且所述折射率n3在1. 4以上到1. 5以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述第一電介質(zhì)膜由Al2O3和MgO 中的至少一種制成，所述第二電介質(zhì)膜由Ta205、ZrO2, ZnO、HfO2、CeO2、TiO2、TiO和Nb2O5中 的至少一種制成，所述第三電介質(zhì)膜由SiO2制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述多個半導(dǎo)體發(fā)光部的振蕩波 長在650nm波長帶或者780nm波長帶中，并且在上述任一振蕩波長帶中所述反射膜的反射率都在25%以上到35%以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述第一電介質(zhì)膜、所述第二電 介質(zhì)膜和所述第三電介質(zhì)膜具有相同的光學(xué)膜厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述多個半導(dǎo)體發(fā)光部的振蕩波 長在650nm波長帶或者780nm波長帶中，并且在650nm振蕩波長帶中所述反射膜的反射率在25%以上到30%以下，在780nm振蕩波 長帶中所述反射膜的反射率在25%以上到35%以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述第一電介質(zhì)膜、所述第二電 介質(zhì)膜和所述第三電介質(zhì)膜具有相同的光學(xué)膜厚。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述多個半導(dǎo)體發(fā)光部的振蕩波 長在650nm波長帶或者780nm波長帶中，并且在上述任一振蕩波長帶中所述反射膜的反射率都在25%以上到35%以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述第一電介質(zhì)膜、所述第二電 介質(zhì)膜和所述第三電介質(zhì)膜具有相同的光學(xué)膜厚。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述多個半導(dǎo)體發(fā)光部的振蕩 波長在650nm波長帶或者780nm波長帶中，并且在650nm振蕩波長帶中所述反射膜的反射率在25%以上到30%以下，在780nm振蕩波 長帶中所述反射膜的反射率在25%以上到35%以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述第一電介質(zhì)膜、所述第二 電介質(zhì)膜和所述第三電介質(zhì)膜具有相同的光學(xué)膜厚。
12.一種光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置，包括用作再現(xiàn)光源的多波長半導(dǎo)體激光器，其中所述多波長半導(dǎo)體激光器包括多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部，該多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部具有不同的振蕩波 長；和反射膜，公共地設(shè)置在所述半導(dǎo)體發(fā)光部的主出射端面，其中所述反射膜從所述半導(dǎo)體發(fā)光部側(cè)開始依次具有具有折射率nl的第一電介質(zhì)膜、具有折射率n2的第二電介質(zhì)膜和具有折射率n3的第三電介質(zhì)膜，并且所述折射率nl、n2和n3滿足關(guān)系n3 < nl < n2。
全文摘要
本發(fā)明提供了多波長半導(dǎo)體激光器和光學(xué)記錄/再現(xiàn)裝置。該多波長半導(dǎo)體激光器能夠在預(yù)定的范圍中容易地設(shè)定不同振蕩波長在主出射端面的反射率。該多波長半導(dǎo)體激光器包括多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部，該多個端面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光部具有不同的振蕩波長；和反射膜，公共地設(shè)置在半導(dǎo)體發(fā)光部的主出射端面。反射膜從半導(dǎo)體發(fā)光部開始依次包括具有折射率n1的第一電介質(zhì)膜、具有折射率n2的第二電介質(zhì)膜和具有折射率n3的第三電介質(zhì)膜，并且折射率n1、n2和n3滿足關(guān)系n3＜n1＜n2。
文檔編號H01S5/00GK101841126SQ201010134278
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者高橋義彥 申請人:索尼公司