專利名稱：光學(xué)拾取裝置和激光二極管芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)發(fā)射具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)激光束而從多種不同記錄介質(zhì)上讀取信息的光學(xué)拾取裝置，還涉及一種用于光學(xué)拾取裝置中的激光二極管芯片。
通常，在用于播放CD、DVD或諸如此類光學(xué)信息記錄介質(zhì)的光學(xué)拾取裝置中，半導(dǎo)體激光裝置用作光源。
為了復(fù)現(xiàn)記錄介質(zhì)，用于播放CD和用于播放DVD的光學(xué)拾取裝置中的物鏡的發(fā)光波長(zhǎng)和數(shù)值孔徑(NA)是彼此不同的。例如在DVD的情況下，波長(zhǎng)等于650nm(毫微米)而NA等于0.6，在CD的情況下，波長(zhǎng)等于780nm(毫微米)而NA等于0.45。
因此，為了利用磁盤(pán)播放器播放CD、DVD和諸如此類不同磁盤(pán)，需要使用裝有650nm和780nm雙波長(zhǎng)光源的光學(xué)拾取裝置。

圖1示出了一種光學(xué)拾取裝置實(shí)例。
根據(jù)圖1所示的光學(xué)拾取裝置，順序布置著一個(gè)用于發(fā)射650nm波長(zhǎng)激光束的激光裝置1、一個(gè)用于發(fā)射780nm波長(zhǎng)激光束的激光裝置2、一個(gè)合成棱鏡3、一個(gè)半透明反射鏡4、一個(gè)準(zhǔn)直透鏡5和一個(gè)物鏡6。此外，一個(gè)光探測(cè)器7布置在從半透明反射鏡4分支出來(lái)的另一光軸上。在這種結(jié)構(gòu)中，由于起始于合成濾光鏡3并延伸到光盤(pán)8的光學(xué)系統(tǒng)通用于CD和DVD這兩種情況，因此激光裝置發(fā)出的光將穿過(guò)合成濾光鏡3再被沿著光軸Y導(dǎo)向光盤(pán)8。這里使用的具有雙焦點(diǎn)和不同聚焦位置的物鏡6可以根據(jù)兩種波長(zhǎng)而獲得。這樣，可以抑制因CD和DVD的不同表面基片厚度而引起的球面像散。
然而，在這種結(jié)構(gòu)中，由于需要采用合成棱鏡或類似物，因此所需零件的數(shù)量大而且制造成本高。此外，由于需要使兩個(gè)激光裝置與合成棱鏡的位置相匹配，因此構(gòu)造變得復(fù)雜，而且難以對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
考慮到這些問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)拾取裝置和一種激光二極管芯片，其中使用多種不同波長(zhǎng)激光束的裝置的結(jié)構(gòu)可以被簡(jiǎn)化和小型化。
根據(jù)本發(fā)明的激光二極管芯片，這里提供了一種光學(xué)拾取裝置激光二極管芯片，其中多個(gè)發(fā)光部分形成在一個(gè)基片上，用以沿相同發(fā)射方向發(fā)出具有不同波長(zhǎng)的激光束，其中，多個(gè)發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點(diǎn)沿發(fā)光方向位于不同位置上。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種光學(xué)拾取裝置，其包括一個(gè)發(fā)光裝置，其中用于發(fā)射不同波長(zhǎng)激光束的發(fā)光部分形成在一個(gè)基片上，而且激光束可以選擇性地沿相同發(fā)射方向從多個(gè)發(fā)光部分之一發(fā)出；以及一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，其用于引導(dǎo)發(fā)光裝置發(fā)出的激光束到達(dá)一種記錄介質(zhì)的記錄表面并引導(dǎo)記錄介質(zhì)的記錄表面所反射的激光束到達(dá)一個(gè)光探測(cè)裝置，其中，發(fā)光裝置被這樣構(gòu)造，即多個(gè)發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點(diǎn)沿發(fā)光方向位于不同位置上。
圖1是傳統(tǒng)光學(xué)拾取裝置實(shí)例的結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置實(shí)例的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)光盤(pán)是DVD時(shí)的激光束光程圖；圖3是當(dāng)光盤(pán)是CD時(shí)的激光束光程圖；圖4是混合式半導(dǎo)體激光裝置芯片的外視圖；圖5是單塊式半導(dǎo)體激光裝置芯片的外視圖；圖6A至6E是圖5所示芯片的制造過(guò)程圖。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖2和3示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)拾取裝置具有一個(gè)用于發(fā)出兩種不同波長(zhǎng)激光束的半導(dǎo)體激光裝置11。在這種光學(xué)拾取裝置中，半導(dǎo)體激光裝置11發(fā)出的激光束穿過(guò)一個(gè)光柵12而到達(dá)一個(gè)半透明反射鏡(分束器)13。光柵12用于將激光束分離成多個(gè)光束(零次光，±1次基色光)。零次光用于聚焦伺服控制?！?次基色光用于跟蹤伺服控制。
半透明反射鏡13用于相對(duì)于激光束入射方向以大致90°反射入射激光束。反射激光束的方向與指向作為記錄介質(zhì)的光盤(pán)17的方向相同。一個(gè)準(zhǔn)直透鏡14和一個(gè)物鏡15布置在半透明反射鏡13與光盤(pán)17之間。
準(zhǔn)直透鏡14用于將來(lái)自半透明反射鏡13的激光束轉(zhuǎn)換成平行光并將平行光供應(yīng)到物鏡15。物鏡15是具有雙焦點(diǎn)的透鏡，并且將平行光的光束會(huì)聚到光盤(pán)17的記錄表面上。光盤(pán)17的記錄表面將反射激光束。記錄表面反射的激光束被物鏡15和準(zhǔn)直透鏡14轉(zhuǎn)換成平行激光束，之后又直線穿過(guò)半透明反射鏡13。一個(gè)柱面透鏡18和一個(gè)光探測(cè)器16順序布置在穿過(guò)半透明反射鏡13的光軸方向上。柱面透鏡18是用于形成散光的散光產(chǎn)生裝置。
圖2示出了DVD用作光盤(pán)17時(shí)的情況。波長(zhǎng)為650nm的第一激光束從半導(dǎo)體激光裝置11發(fā)出。圖3示出了CD用作光盤(pán)17時(shí)的情況。波長(zhǎng)為650nm的第二激光束從半導(dǎo)體激光裝置11發(fā)出。
圖4示出了半導(dǎo)體激光裝置11的芯片外視圖。如圖4所示，半導(dǎo)體激光裝置11以單一芯片的形式提供出。具有第一發(fā)光點(diǎn)A1并且用于發(fā)出波長(zhǎng)為650nm的第一激光束的第一發(fā)光部分21和具有第二發(fā)光點(diǎn)A2并且用于發(fā)出波長(zhǎng)為780nm的第二激光束的第二發(fā)光部分22通過(guò)一個(gè)分隔槽23而形成在單一n型GaAs(砷化鎵)基片20的一個(gè)主表面上。每個(gè)第一發(fā)光部分21和第二發(fā)光部分22分別具有層片結(jié)構(gòu)，如后文中解釋。一個(gè)用作發(fā)光部分21和22的公用電極的背面電極24形成在基片20的另一個(gè)主表面上。
具有第一發(fā)光點(diǎn)A1的第一發(fā)光部分21的發(fā)光表面和具有第二發(fā)光點(diǎn)A2的第二發(fā)光部分22的發(fā)光表面指向相同的發(fā)射方向(以箭頭X表示)。然而，第一發(fā)光部分21的發(fā)光表面和第二發(fā)光部分22的發(fā)光表面并不位于同一平面內(nèi)。假定發(fā)光表面?zhèn)榷ㄏ蛴谙蚯胺较颍慈鐖D4所示的箭頭A的方向，則第一發(fā)光部分21和第二發(fā)光部分22這樣布置在基片20上，即第二發(fā)光部分22的發(fā)光表面所在平面位于第一發(fā)光部分21的發(fā)光表面所在平面之后。
第一發(fā)光部分21具有順序布置在GaAs基片20上的一個(gè)n型AlGaInP鍍層31、一個(gè)應(yīng)變量子阱活性層32、一個(gè)p型AlGaInP鍍層33、一個(gè)n型GaAs層34、一個(gè)p型GaAs層35和一個(gè)電極36。鍍層33的橫截面在中央部位形成為梯形。n型GaAs層34被形成得能夠覆蓋鍍層33，因而具有凸出的梯形頂表面。一個(gè)p型GaInp層37形成在梯形頂表面上。第一發(fā)光點(diǎn)A1位于應(yīng)變量子阱活性層32上。
與第一發(fā)光部分21的方式類似，第二發(fā)光部分22具有順序布置的一個(gè)n型AlGaInP鍍層41、一個(gè)應(yīng)變量子阱活性層42、一個(gè)p型AlGaInP鍍層43、一個(gè)n型GaAs層44、一個(gè)p型GaAs層45和一個(gè)電極46。鍍層43的橫截面在中央部位形成為梯形。n型GaAs層44被形成得能夠覆蓋鍍層43，因而具有凸出的梯形頂表面。一個(gè)p型GaInp層47形成在梯形頂表面上。第二發(fā)光點(diǎn)A2位于應(yīng)變量子阱活性層42上。起始于第一發(fā)光點(diǎn)A1的光軸與起始于第二發(fā)光點(diǎn)A2的光軸之間的間隔被設(shè)置為例如100μm。
半導(dǎo)體激光裝置11固定在一個(gè)絕緣副架上并被一個(gè)殼件11a覆蓋著，如圖2和3所示。
半導(dǎo)體激光裝置11可以根據(jù)來(lái)自激光驅(qū)動(dòng)單元(未示出)的控制信號(hào)而選擇性地產(chǎn)生第一激光束和第二激光束。盡管第一和第二激光束不同時(shí)產(chǎn)生，但第一激光束的中心軸和第二激光束的中心軸是基本平行的。每個(gè)發(fā)出的第一和第二激光束分別具有橢圓形形狀，如圖4中的虛線所示。在本發(fā)明中，激光束中心軸對(duì)應(yīng)于一條穿過(guò)激光束橫截面上的光強(qiáng)度分布中心的直線。
在上述結(jié)構(gòu)中，從半導(dǎo)體激光裝置11發(fā)出的第一或第二激光束被光柵12分離成多個(gè)光束(零次光，±1次基色光)，如前所述，之后再被半透明反射鏡13反射。被半透明反射鏡13反射的激光束被準(zhǔn)直透鏡14轉(zhuǎn)換為平行光束并到達(dá)物鏡15。激光束被物鏡15會(huì)聚到光盤(pán)17的記錄表面上并形成橢圓形光斑。
被信息坑穴調(diào)制并且被光盤(pán)17的記錄表面反射后的光束穿過(guò)物鏡15和準(zhǔn)直透鏡14，從而返回半透明反射鏡13，在此與源于半導(dǎo)體激光裝置11的光程分離并經(jīng)過(guò)柱面透鏡18進(jìn)入光探測(cè)器16的感光表面。
如前所述，第一發(fā)光部分21中的用于發(fā)出650nm波長(zhǎng)第一激光束的第一發(fā)光點(diǎn)A1在光柵12一側(cè)位于第二發(fā)光部分22中的用于發(fā)出780nm波長(zhǎng)第二激光束的第二發(fā)光點(diǎn)A2之后。從根本上講，第一和第二發(fā)光點(diǎn)A1和A2之間的位置差被這樣設(shè)置，即考慮到在不同波長(zhǎng)的第一和第二激光束穿過(guò)準(zhǔn)直透鏡14、物鏡15和諸如此類相同光學(xué)零件時(shí)的折射角差異，即考慮到折射率的與波長(zhǎng)的關(guān)系，能夠使光盤(pán)17上的聚光點(diǎn)位于適宜的位置上(例如記錄表面上)。
在圖2所示DVD用作光盤(pán)17時(shí)的情況下，第一發(fā)光部分21發(fā)出第一激光束，而在圖3所示CD用作光盤(pán)17時(shí)的情況下，第二發(fā)光部分22發(fā)出第二激光束。然而，在磁盤(pán)被放置在轉(zhuǎn)盤(pán)(未示出)上時(shí)，相應(yīng)DVD和CD上的信息記錄表面距離用于使激光束射入的磁盤(pán)表面的位置是彼此不同的，如圖2和3中的參考號(hào)碼17a所示。第一和第二發(fā)光點(diǎn)A1和A2之間的位置差實(shí)際上被這樣設(shè)置，即考慮到光學(xué)零件的折射角以及DVD和CD它們每個(gè)上的從光盤(pán)表面至信息記錄表面的基片部分的折射角，能夠使得激光束會(huì)聚到信息記錄表面上。
因此，第一發(fā)光部分21的第一發(fā)光點(diǎn)A1出發(fā)經(jīng)諸如光柵12、半透明反射鏡13、準(zhǔn)直透鏡14和物鏡15等光學(xué)零件直至DVD信息記錄表面的光程長(zhǎng)度短于第二發(fā)光部分22的第二發(fā)光點(diǎn)A2出發(fā)經(jīng)諸如光柵12、半透明反射鏡13、準(zhǔn)直透鏡14和物鏡15等光學(xué)零件直至CD信息記錄表面的光程長(zhǎng)度。所以，在第一發(fā)光部分21被驅(qū)動(dòng)而波長(zhǎng)為650nm的第一激光束從第一發(fā)光點(diǎn)A1發(fā)出的情況下，沿光程穿過(guò)光學(xué)零件后的第一激光束能夠適宜地匯聚到DVD的記錄表面上。而在第二發(fā)光部分22被驅(qū)動(dòng)而波長(zhǎng)為780nm的第二激光束從第二發(fā)光點(diǎn)A2發(fā)出的情況下，沿光程穿過(guò)光學(xué)零件后的第二激光束能夠適宜地匯聚到CD的記錄表面上。也就是說(shuō)，不論發(fā)出的是用于播放DVD的波長(zhǎng)為650nm的激光束還是用于播放CD的波長(zhǎng)為780nm的激光束，均能夠防止產(chǎn)生色散。
盡管在上面的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光裝置11采用了混合式裝置，但也可以使用單塊式半導(dǎo)體激光裝置。圖5示出了一種單塊式半導(dǎo)體激光裝置。在圖5中，參考號(hào)碼51表示用于發(fā)出波長(zhǎng)為650nm的第一激光束的第一發(fā)光部分。第一激光束從第一發(fā)光點(diǎn)B1發(fā)出。參考號(hào)碼52表示用于發(fā)出波長(zhǎng)為780nm的第二激光束的第二發(fā)光部分。第二激光束從第二發(fā)光點(diǎn)B2發(fā)出。
圖6A至6E順序示出了圖5所示單塊式半導(dǎo)體激光裝置的制造過(guò)程。圖6A示出了外延生長(zhǎng)步驟中的一個(gè)橫斷部分，圖6B示出了條帶形成步驟中的該部分，圖6C示出了切開(kāi)步驟中的該部分，圖6D示出了切片形成步驟中的該部分，圖6E中示出了將第二發(fā)光部分的一個(gè)部位和基片部分切開(kāi)以獲得圖5所示半導(dǎo)體激光裝置的步驟中的該部分。
盡管在所示實(shí)施例中本發(fā)明應(yīng)用在采用了準(zhǔn)直透鏡14的無(wú)限光學(xué)系統(tǒng)中，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于有限光學(xué)系統(tǒng)中。
此外，盡管在上述實(shí)施例中半導(dǎo)體激光裝置采用了兩個(gè)發(fā)光波長(zhǎng)不同的發(fā)光點(diǎn)，但本發(fā)明還可以應(yīng)用于具有三個(gè)或多個(gè)發(fā)光波長(zhǎng)不同的發(fā)光點(diǎn)的半導(dǎo)體激光裝置中。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明，由于多個(gè)發(fā)光部分中的發(fā)光點(diǎn)沿相同發(fā)光方向位于不同位置上，因此即使發(fā)出任意波長(zhǎng)的激光束，激光束也能夠被適宜地匯聚到記錄介質(zhì)的記錄表面上，而且能夠防止產(chǎn)生色散。同傳統(tǒng)裝置相比，不需要使用諸如合成棱鏡和諸如此類的光學(xué)零件，此外，光學(xué)系統(tǒng)可以以緊湊的方式集中布置，因而光學(xué)拾取裝置的結(jié)構(gòu)可以被簡(jiǎn)化和小型化。
權(quán)利要求
1．一種用于光學(xué)拾取裝置的激光二極管芯片，其中多個(gè)發(fā)光部分形成在一個(gè)基片上，用以沿相同發(fā)射方向發(fā)出具有不同波長(zhǎng)的激光束，其中，所述多個(gè)發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點(diǎn)沿發(fā)光方向位于不同位置上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管芯片，其特征在于，所述多個(gè)發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點(diǎn)按次序布置，其中從發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的各個(gè)激光束中的較短波長(zhǎng)激光束發(fā)射部分沿發(fā)射方向位于較長(zhǎng)波長(zhǎng)激光束發(fā)射部分之前。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管芯片，其特征在于，所述多個(gè)發(fā)光部分形成在所述基片的一個(gè)表面上，而且一個(gè)公用電極形成在所述基片的另一個(gè)表面上。
4．一種光學(xué)拾取裝置，其包括一個(gè)發(fā)光裝置，其中用于發(fā)射不同波長(zhǎng)激光束的發(fā)光部分形成在一個(gè)基片上，而且激光束可以選擇性地沿相同發(fā)射方向從所述多個(gè)發(fā)光部分之一發(fā)出；以及一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，其用于引導(dǎo)所述發(fā)光裝置發(fā)出的激光束到達(dá)一種記錄介質(zhì)的記錄表面并引導(dǎo)所述記錄介質(zhì)的記錄表面所反射的激光束到達(dá)一個(gè)光探測(cè)裝置，其中，所述發(fā)光裝置被這樣構(gòu)造，即所述多個(gè)發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點(diǎn)沿發(fā)光方向位于不同位置上。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)拾取裝置，其特征在于，從各發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的激光束的波長(zhǎng)越短，則從所述多個(gè)發(fā)光部分的發(fā)光點(diǎn)至所述記錄介質(zhì)的記錄表面的光程也越短。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用不同波長(zhǎng)的多個(gè)激光束的光學(xué)拾取裝置和激光二極管芯片,裝置的結(jié)構(gòu)可以被簡(jiǎn)化和小型化。激光二極管芯片是一種用在光學(xué)拾取裝置裝置中的芯片,其中用于沿相同發(fā)射方向發(fā)射不同波長(zhǎng)激光束的發(fā)光部分形成在一個(gè)基片上。多個(gè)發(fā)光部分的發(fā)光點(diǎn)沿發(fā)光方向位于不同位置上。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1310442SQ01103698
公開(kāi)日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2001年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月9日
發(fā)明者高橋真一, 長(zhǎng)竹浩克, 吉岡亞紀(jì), 菅野光俊, 石井耕, 川村誠(chéng), 三浦章, 小山雅之 申請(qǐng)人:先鋒株式會(huì)社