專利名稱：記錄裝置和光學(xué)振蕩器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及使用自激振蕩半導(dǎo)體激光器作為光源用于記錄的記錄裝置以及使用自激振蕩半導(dǎo)體激光器的光學(xué)振蕩器裝置。
背景技術(shù)：
具有高的峰值功率的激光(特別是強脈沖光)對于非線性多光子吸收處理是非常有效的。使用這種吸收處理，可以預(yù)期應(yīng)用到三維光學(xué)記錄、超微細加工、非破壞性生物成像等。例如，已經(jīng)報導(dǎo)了通過將高功率激光照射到具有非線性效應(yīng)的透明體材料(bulk material)上來進行多層記錄的方法(參見 Seiji Kobayashi、Kimihiro Saito、Takashi Iwamura、Hisayuki Yamatsu、Toshihiro Horigome>Mitsuaki Oyamada、Kunihiko Hayashi> Daisuke Ueda、 Norihiro Tanabe 禾口 Hirotaka Miyamoto, ISOM 2009Digest Th—l—Ol， 2009)。相比于過去的堆疊盤，該方法表現(xiàn)出了便宜并且具有更大容量的記錄介質(zhì)的可能性。作為發(fā)射高功率激光的光源，使用鎖模鈦藍寶石激光器。在上文中的ISOM 2009Digest Th-I-Ol的示例中，從鈦藍寶石激光器發(fā)射的8IOnm的光被SHG (二次諧波發(fā)生器)轉(zhuǎn)換為405nm的波長，成為對于高密度記錄有利的、用于短波長記錄的光源。在這種大并且昂貴的固態(tài)激光器的情況下，其被局限在用于實驗室中的實驗(例如，參見Spectra-Physics KK.，(在線版，搜索于2010年8月6日)，互聯(lián)網(wǎng)地址http:// www. spectra-physics, jp/member/admin/document_upload/Tsunami_Series_Data_ Sheet, pdf)。這樣，許多研究人員都在試圖基于半導(dǎo)體發(fā)展一種尺寸更小并且對于實際使用中穩(wěn)定的脈沖光源。在作為前述方法的下一代的光學(xué)記錄中，強烈地期望全半導(dǎo)體的、在高密度記錄中有利的藍紫色激光源。例如，已經(jīng)報導(dǎo)了在增益開關(guān)激光器中由于強烈的激發(fā)驅(qū)動而執(zhí)行IMHz重復(fù)的情況下，獲得了 55W 的峰值功率(參見 M. Kuramoto, T. Oki, T. Sugahara, S. Kono, M. Ikeda, and H. Yokoyama, Appl.Phys. Lett. 96,051102(2010)) 應(yīng)當(dāng)注意，由于市場上對于高數(shù)據(jù)傳輸速率的要求，在用于數(shù)據(jù)記錄的光源中也
期望更高的重復(fù)頻率。自激振蕩GaN藍紫色半導(dǎo)體激光器獲得了能夠在0. 9GHz的頻率下具有30ps脈寬和 2. 4W 的振蕩輸出的光源(參見 Takao Miyajima, Hideki Watanabe，Masao Ikeda and Hiroyuki Yokoyama, Applied Physics Letters 94,161103(2009)) 這種半導(dǎo)體激光器是被構(gòu)造為具有增益部分和可飽和吸收體(saturableabsorber)部分的BS(兩段式)自激振蕩半導(dǎo)體激光器。在這種半導(dǎo)體激光器中，反向偏壓被施加到可飽和吸收體部分。此時，通過將電流注入到增益部分，發(fā)射出例如407nm波長處的激光。在記錄和再現(xiàn)裝置中，假定數(shù)據(jù)要被記錄在基于地址信息(諸如從光學(xué)記錄介質(zhì)讀出的擺動部信號(wobble signal))的任意位置。在使用這種自激振蕩激光器來記錄的情況下，期望根據(jù)記錄數(shù)據(jù)來進行調(diào)制，同時在將自激振蕩的脈沖與調(diào)制同步時進行記錄。

發(fā)明內(nèi)容
在記錄和再現(xiàn)裝置中，期望從光源發(fā)射從光學(xué)記錄介質(zhì)讀出的擺動部信號以及與旋轉(zhuǎn)同步信號(來自使光學(xué)記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)的主軸電機)同步的讀取信號。然而，自激振蕩激光器一般被認為由于結(jié)構(gòu)和驅(qū)動條件而具有特定的脈沖光頻率。為了精確地記錄數(shù)據(jù)， 期望以某種方式將這些振蕩頻率與來自記錄裝置的記錄信號相同步。例如，本申請人之前在日本專利申請No. 2010-70924中提出了一種通過下述方式進行反饋控制方法檢測振蕩頻率和相位，并且相對于記錄裝置的主時鐘產(chǎn)生頻率和相位誤差以加到自激振蕩激光器的驅(qū)動信號中。應(yīng)當(dāng)注意，在這種方法的情況下，期望單獨執(zhí)行按照記錄數(shù)據(jù)的調(diào)制。在通過外部調(diào)制對來自自激振蕩激光器的連續(xù)光進行調(diào)制的情況下，基本上可以例如通過使用能夠進行高速調(diào)制的元件(諸如EA(電致吸收)調(diào)制器)來改變脈沖光頻率。然而，在使用這種外部調(diào)制器時，成本自然增加，并且在上述EA調(diào)制器的情況下， 也存在減小了脈沖開/關(guān)比的問題。這樣，在日本專利申請No. 2010-70924中，提出了相比于EA調(diào)制器尺寸更小并且更便宜的半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)。然而，即使在上述方法中，也需要有兩個元件和光學(xué)系統(tǒng)來將自激振蕩激光器的光引導(dǎo)到S0A。難以使得尺寸相比于在先的單激光器更小，并且因為需要對于光學(xué)系統(tǒng)進行調(diào)解處理，所以預(yù)期到成本增加。此外，因為在IGHz以上的高頻率下進行反饋操作，所以電路系統(tǒng)也期望高頻設(shè)計，并且由于專用的IC而產(chǎn)生成本增加。期望提供一種記錄裝置和光學(xué)振蕩器裝置，其能夠通過單個元件的簡單構(gòu)造來容易地獲得期望的脈沖光頻率。本技術(shù)的實施例的記錄裝置是將信息記錄到光學(xué)記錄介質(zhì)中的記錄裝置。因此，記錄裝置包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器，其包括施加偏壓的可飽和吸收體部分以及注入增益電流的增益部分，該自激振蕩半導(dǎo)體激光器還發(fā)射激光以在光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄信息。該記錄裝置還包括基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生主時鐘信號，還將與主時鐘信號同步的注入信號提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的增益部分。此外，該記錄裝置包括記錄信號產(chǎn)生單元，其基于主時鐘信號產(chǎn)生記錄信號，還將該記錄信號施加給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的可飽和吸收體部分以作為偏壓。此外，本技術(shù)的另一個實施例的光學(xué)振蕩器裝置包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器，該自激振蕩半導(dǎo)體激光器包括施加偏壓的可飽和吸收體部分以及注入增益電流的增益部分， 該自激振蕩半導(dǎo)體激光器還發(fā)射激光。
該技術(shù)的實施例的光學(xué)振蕩器裝置還包括基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生主時鐘信號，還將與主時鐘信號同步的注入信號提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的增益部分因此，本技術(shù)的實施例的光學(xué)振蕩器裝置包括發(fā)射信號產(chǎn)生單元，其基于主時鐘信號產(chǎn)生預(yù)定信號，還將該預(yù)定信號施加給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的可飽和吸收體部分以作為偏壓。根據(jù)本技術(shù)的實施例的上述記錄裝置的構(gòu)造，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元將與主時鐘信號同步的信號提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的增益部分，并且記錄信號產(chǎn)生單元將記錄信號施加給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的可飽和吸收體部分作為偏壓。這樣，基于在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的主時鐘信號，在記錄信號產(chǎn)生單元中產(chǎn)生記錄信號。這使得提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的注入信號能夠與記錄信號同步，并且能夠打開和關(guān)閉來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器的激光以使其與記錄信號同步。此外，根據(jù)本技術(shù)的實施例的上述光學(xué)振蕩器裝置，發(fā)射信號產(chǎn)生單元被設(shè)置為基于主時鐘信號產(chǎn)生預(yù)定信號并且將預(yù)定信號施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器的可飽和吸收體部分作為偏壓。這使得能夠基于任意信號打開和關(guān)閉從自激振蕩半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光。根據(jù)本技術(shù)的上述實施例，即使在不具有對來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器的激光進行調(diào)制的調(diào)制機構(gòu)的情況下，仍然可以打開和關(guān)閉激光。因此，可以發(fā)射具有精確脈沖的激光。因此，在使用自激振蕩半導(dǎo)體激光器的記錄裝置和光學(xué)振蕩器裝置中，可以使得包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器的光源部分尺寸更小。


圖IA和圖IB是根據(jù)本技術(shù)的實施例的記錄裝置的、自激振蕩半導(dǎo)體激光器的一個模式的概略構(gòu)造圖；圖2A示出了自激振蕩半導(dǎo)體激光器的增益電流與激光的脈沖頻率之間的關(guān)系， 并且圖2B示出了自激振蕩半導(dǎo)體激光器的增益電流與激光的平均功率之間的關(guān)系；圖3是本技術(shù)的實施例的記錄裝置的概略構(gòu)造圖；圖4是本技術(shù)的另一個實施例的記錄裝置的概略構(gòu)造圖；圖5示出了用于實驗的構(gòu)造；圖6示出了在實驗1中施加給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的反向偏壓；圖7示出了脈沖電流Imod與來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器的光學(xué)輸出的比較；圖8示出了由光電二極管接收的光學(xué)輸出以及調(diào)制信號的波形；圖9示出了在實驗2中施加給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的反向偏壓；圖10示出了脈沖電流Imod、反向偏壓和來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器的光學(xué)輸出的比較；圖IlA示出了在各個偏壓下光學(xué)輸出的時間變化，并且圖IlB示出了所提供的偏壓；圖12A示出了來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器的光學(xué)輸出的時間變化，并且圖12B示出了所提供的偏壓；
圖13A示出了來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器的光學(xué)輸出的時間變化，并且圖1 示出了所提供的偏壓；圖14A示出了來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器的光學(xué)輸出的時間變化，并且圖14B示出了所提供的偏壓；圖15示出了注入自激振蕩半導(dǎo)體激光器的電流與光學(xué)輸出之間的關(guān)系；圖16示出了供應(yīng)到自激振蕩半導(dǎo)體激光器的電壓與光學(xué)輸出之間的關(guān)系；并且圖17A示出了聚集在自激振蕩半導(dǎo)體激光器中的電荷的密度的變化，并且圖17B 示出了自激振蕩半導(dǎo)體激光器的光學(xué)輸出的時間變化。
具體實施例方式下文中描述了用于實施本技術(shù)的模式(下文中，稱作為實施例)。將要按照以下順序進行說明1.根據(jù)本技術(shù)的記錄裝置的自激振蕩半導(dǎo)體激光器的一個模式2.實施例3.另一個實施例4.實驗示例<1.根據(jù)本技術(shù)的記錄裝置的自激振蕩半導(dǎo)體激光器的一個模式>首先，在描述本技術(shù)的實施例的記錄裝置之前，描述用在本技術(shù)的實施例中的記錄裝置中的光學(xué)振蕩器裝置。在圖IA和圖IB中示出了根據(jù)本技術(shù)的實施例的記錄裝置的、自激振蕩半導(dǎo)體激光器的一個模式的概略構(gòu)造圖。圖IA示出了自激振蕩半導(dǎo)體激光器的立體圖，并且圖IB 示出了其中從自激振蕩半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光的狀態(tài)的模式圖。圖IA和圖IB中示出的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1具有在上文中的ISOM 2009 Digest Th-I-Ol中公開的構(gòu)造。如圖IA所示，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1被構(gòu)造為具有增益部分116和可飽和吸收體部分117。即，其為BS(二段式)自激振蕩半導(dǎo)體激光器。通過提供可飽和吸收體部分117，吸收速率隨著入射到吸收體的光的強度變高而降低，只有高強度脈沖可以被透射，從而獲得更窄的脈沖。增益電流被注入增益部分116。在η型GaN襯底102的(0001)面上，雙量子阱分別限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)由feJnN/GaN/ AlGaN材料制成。這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以例如通過MOCVD (金屬氧化物化學(xué)氣相沉積)技術(shù)制成。即，堆疊了 η型GaN層103、η型MGaN包層104、η型GaN引導(dǎo)層105、雙量子阱有源層106、ρ型feJnN引導(dǎo)層107、ρ型AlGaN第一包層108和ρ型AlGaN電子阻擋層109。 并且在其上進一步形成了 P型GaN/AWaN超晶格第二包層110。在ρ型GaN/AKiaN超晶格第二包層110的中心處，如圖IA所示，形成脊結(jié)構(gòu)，并且 P型GaN層112形成在脊的上表面上。在脊的各個側(cè)面上和P型GaN/AWaN超晶格第二包層110的、未形成該脊的區(qū)域上，形成了 Si02/Si絕緣層111。在ρ型GaN層112和Si02/Si絕緣層111上，通過歐姆接觸形成了 ρ型電極113和114。S卩，電極113形成在增益部分116上，電極114形成在可飽和吸收體部分117上。 這些電極113和114由分離部分115分離并且彼此電分離，該分離部分例如為具有20 μ m 寬度的凹槽形狀。主電極113和輔助電極114分別具有例如520 μ m和60 μ m的長度。在η型GaN襯底102的底而上，通過歐姆接觸形成η型下電極101。在增益部分116的前表面的劈開(cleavage)面上，涂布有具有10%的反射率的防反射膜(參見圖1B) 118，并且在可飽和吸收體部分117的后表面的劈開面上，涂布有具有 95%的反射率的高反射膜(參見圖1B)119。如圖IB所示，在自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中，通過輔助電極114將反向偏壓施加到可飽和吸收體部分117。此時，通過將電流I從主電極113注入到增益部分116，沿著箭頭Al示出的方向發(fā)射激光。本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了對于自激振蕩半導(dǎo)體激光器1，可以通過改變施加到可飽和吸收體部分117的偏壓來控制激光的脈沖光頻率。這里，已經(jīng)研究了在使得施加到可飽和吸收體部分117的偏壓恒定并且注入到增益部分116的電流改變時振蕩的激光的脈沖光頻率。結(jié)果在圖2A中示出。在圖2A中，橫軸示出了注入到增益部分116中的電流的量i(mA)并且縱軸示出了振蕩激光的脈沖光頻率 (GHz)。符號a是偏壓Vsa是-IV的情況，符號b是偏壓Vsa是-2V的情況，符號c是偏壓 Vsa是-3V的情況并且符號d是偏壓Vsa是-4V的情況。從圖2A可以理解，隨著注入到增益部分116的電流的量變得更高，激光的脈沖光頻率變得更高。也可以理解，當(dāng)電流恒定時，激光的脈沖光頻率按照偏壓的改變而改變，并且脈沖光頻率隨著偏壓的值沿著負方向前進而降低。在自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中，研究了在使得施加到可飽和吸收體部分117的偏壓恒定并且施加到增益部分116的電流改變時振蕩的激光平均功率。結(jié)果在圖2B中示出。 在圖2B中，橫軸示出了注入到增益部分116中的電流的量i (mA)并且縱軸示出了振蕩激光的平均功率(mW)。符號a是偏壓Vsa是-IV的情況，符號b是偏壓Vsa是-2V的情況，符號c是偏壓 Vsa是-3V的情況并且符號d是偏壓Vsa是-4V的情況。從圖2B可以理解，隨著注入到增益部分116的電流的量變得更高，激光的平均功率變得更高。此外，當(dāng)電流恒定時，激光的平均功率隨著偏壓的值沿著負方向前進而降低。當(dāng)偏壓改變時，如根據(jù)圖2B理解的，激光的平均功率也改變。然而，激光的平均功率也可以通過注入到增益部分116的電流來改變。即，通過調(diào)節(jié)所注入的電流的量，可以抵消通過偏壓改變所產(chǎn)生的激光的平均功率的改變。這使得能夠進行控制來改變脈沖光頻率而同時使得激光的平均功率保持恒定。類似地，通過與由于頻率變化而引起的單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)的增加相對應(yīng)地校正平均功率的控制目標(biāo)值，可以使得峰值功率保持恒定。在本技術(shù)的實施例的記錄裝置中，自激振蕩半導(dǎo)體激光器(諸如圖IA和圖IB中示出的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1)被用作用于記錄的光源。在本技術(shù)的實施例的記錄裝置中，所使用的自激振蕩半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造不局限于圖IA和圖IB中輸出的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的構(gòu)造，并且也可以使用具有其他構(gòu)造
7的自激振蕩半導(dǎo)體激光器。通過上文中提到的使用具有fe^nN/GaN/AWaN材料的雙量子阱分別限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1，可以發(fā)射407nm波長的激光。根據(jù)在記錄裝置中用于信息記錄的激光的波長，可以選擇用于自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的半導(dǎo)體材料。<2.實施例 >隨后，將會描述本技術(shù)的實施例的記錄裝置。在圖3中示出了本技術(shù)的實施例的記錄裝置的概略構(gòu)造圖。圖3中示出的記錄裝置200具有光學(xué)振蕩器裝置10、PLL電路(相位同步電路)11 和區(qū)段同步電路12。此外，雖然未示出，但還設(shè)有用于對從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射到光學(xué)記錄介質(zhì)21的激光進行準(zhǔn)直輻射的光學(xué)系統(tǒng)，并設(shè)有用于記錄裝置的信號處理和操作控制的各種電路。本實施例的光學(xué)振蕩器裝置10被構(gòu)造為具有發(fā)射激光的自激振蕩半導(dǎo)體激光器 1、記錄信號生成單元13、基準(zhǔn)時鐘產(chǎn)生單元14和通過電容器15和線圈16施加的偏壓三通 (bias Tee) 0從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光被光學(xué)系統(tǒng)(未示出)匯聚在光學(xué)記錄介質(zhì)21上。光學(xué)記錄介質(zhì)21由主軸電機(未示出)轉(zhuǎn)動。激光的匯聚點在任何時刻由主軸電機(未示出)等沿著光學(xué)記錄介質(zhì)21的徑向移動。在用于過去的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄裝置中，參照光學(xué)記錄介質(zhì)的凹槽中形成的擺動部來產(chǎn)生數(shù)據(jù)時鐘。之后，與記錄信息的數(shù)據(jù)時鐘同步地控制半導(dǎo)體激光器。在本實施例的記錄裝置200中，在參照光學(xué)記錄介質(zhì)21的凹槽中形成的擺動部22 這點上是一樣的。然而，應(yīng)當(dāng)注意擺動部22不被用作產(chǎn)生數(shù)據(jù)時鐘的同步信號而是產(chǎn)生傳輸記錄區(qū)段的開始位置的地址?；谶@個時機，在記錄信號產(chǎn)生單元13處產(chǎn)生與主時鐘同步的記錄信號，將其提供給半導(dǎo)體激光器來作為記錄數(shù)據(jù)，并且與主時鐘類似地同步的注入信號被提供給半導(dǎo)體激光器，由此控制自激振蕩半導(dǎo)體激光器1。通過光學(xué)記錄介質(zhì)21的擺動部22獲得的記錄區(qū)段同步信號被經(jīng)由PLL電路11 和區(qū)段同步電路12提供給記錄信號產(chǎn)生單元13?；鶞?zhǔn)時鐘產(chǎn)生單元14產(chǎn)生主時鐘信號。由基準(zhǔn)時鐘產(chǎn)生單元14產(chǎn)生的主時鐘信號被發(fā)送給記錄信號產(chǎn)生單元13。與主時鐘信號同步的注入信號(圖3中的皮秒外部同步信號)被從基準(zhǔn)時鐘產(chǎn)生單元14提供給偏壓三通的電容器15，該電容器15與自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的增益部分 kin相連接。直流電流被提供給偏壓三通的線圈16。此時，在接近自激振蕩激光器的振蕩目標(biāo)頻率的情況下，提供直流電流。以此方式，經(jīng)由偏壓三通(電容器15和線圈16)，自激振蕩所需的直流電流和與主時鐘信號同步的交流電流被提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器1 的增益部分fein。圖3中的“外部同步信號”是從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1之外提供的、與主時鐘同步的信號。在記錄信號產(chǎn)生單元13中，通過根據(jù)由基準(zhǔn)時鐘產(chǎn)生單元14產(chǎn)生的主時鐘信號來承載記錄數(shù)據(jù)(圖3中示出的波形信號)，產(chǎn)生記錄信號。
所產(chǎn)生的記錄信號被輸入到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1作為偏壓Vsa，并且記錄信號可以被承載在來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的激光上。之后，可以通常使得從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的脈沖光(記錄脈沖)、記錄信號和主時鐘信號同步。以此方式，因為根據(jù)本實施例的記錄裝置200使用圖IA和圖IB中示出的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1作為光源，所以可以通過電流和電壓設(shè)置自激振蕩的脈沖光的初始頻率。因此，從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的脈沖光可以通常與主時鐘信號(其為電信號)以及基于主時鐘信號形成的記錄信號和調(diào)制信號同步。這使得通常能夠在根據(jù)本實施例的記錄裝置200中執(zhí)行精確的數(shù)據(jù)記錄。根據(jù)本實施例的上述記錄裝置200，記錄信號產(chǎn)生單元13基于在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元14中產(chǎn)生的主時鐘信號以及從光學(xué)記錄介質(zhì)21的擺動部22獲得的信號產(chǎn)生記錄信號。 之后，該記錄信號被提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的可飽和吸收體部分作為偏壓Vsa。從基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元14，與主時鐘信號同步的注入信號被提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的增益部分。這使得記錄信號能夠與主時鐘信號同步，并且也能夠打開和關(guān)閉從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光，以使得該激光與記錄信號同步。因此，即使在不具有對來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的激光進行調(diào)制的調(diào)制機構(gòu)的情況下，也可以通過打開和關(guān)閉激光來向光學(xué)記錄介質(zhì)21執(zhí)行信息記錄。此外，可以發(fā)射具有精確脈沖的激光。因此，可以使得包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光源部分尺寸更小。關(guān)于本實施例的光學(xué)振蕩器裝置10，雖然給出了由記錄信號產(chǎn)生單元13將與光學(xué)記錄介質(zhì)21記錄的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的激光從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的示例，但是從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光可以與任意信號相對應(yīng)。S卩，在光學(xué)振蕩器裝置10中，也可以使用產(chǎn)生任意信號的發(fā)射信號產(chǎn)生單元(而不是記錄信號產(chǎn)生單元1 來構(gòu)成發(fā)射與任意信號相對應(yīng)的激光的光學(xué)振蕩器裝置。應(yīng)當(dāng)注意，在這種情況下，光學(xué)振蕩器裝置的其他構(gòu)造可以與光學(xué)振蕩器裝置10相同。在這種構(gòu)造中，發(fā)射信號產(chǎn)生單元將基于主時鐘信號產(chǎn)生的任意信號作為偏壓施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的可飽和吸收體部分。因為在發(fā)射信號產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的信號是任意的，所以這個光學(xué)振蕩器裝置可應(yīng)用在各種應(yīng)用(諸如制造和生物成像)中作為光源。<3.另一個實施例〉在圖4中示出了本技術(shù)的另一個實施例的記錄裝置的概略構(gòu)造圖。在圖4中示出的另一個實施例的記錄裝置300中，沒有提供前一實施例中的記錄裝置200的區(qū)段同步電路12。經(jīng)由PLL電路11而來自光學(xué)記錄介質(zhì)21的信號被構(gòu)造為不被發(fā)送到記錄信號產(chǎn)生單元13而是被發(fā)送到基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元14。這使得能夠在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元14中將外部注入信號與通過光學(xué)記錄介質(zhì)21的擺動部22而獲得的信號同步。其他的構(gòu)造與圖3中示出的在先實施例的記錄裝置200相似，因此通過指定相同的附圖標(biāo)記而省略了相應(yīng)的描述。根據(jù)本實施例的上述記錄裝置300，記錄信號產(chǎn)生單元13基于在基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元14中產(chǎn)生的主時鐘信號和通過光學(xué)記錄介質(zhì)21的擺動部22產(chǎn)生的信號來產(chǎn)生記錄信號。之后，這種記錄信號被提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的可飽和吸收體部分來作為偏壓Vsa。與主時鐘信號同步的注入信號被從基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元14提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的增益部分。這使得能夠?qū)⒂涗浶盘柵c主時鐘信號同步，并且也能夠打開和關(guān)閉從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光，從而使得該激光與記錄信號同步。之后，即使在不具有對來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的激光進行調(diào)制的調(diào)制機構(gòu)的情況下，也可以通過打開和關(guān)閉激光來向光學(xué)記錄介質(zhì)21執(zhí)行信息記錄。此外，可以發(fā)射具有精確脈沖的激光。因此，可以使得包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光源部分尺寸更小。<4.實驗示例〉(示例 1)這里，通過使用圖IA和圖IB中示出的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1，所執(zhí)行的實驗進行操作以將光發(fā)射與主時鐘信號的皮秒脈沖寬度同步。在圖5中示出用于實驗的構(gòu)造。如圖5所示，使用信號發(fā)生器51和脈沖圖案(pattern)發(fā)生器(脈沖發(fā)生器)52， 這些發(fā)生器51和52被同步。正弦波的交流電壓(例如，900mVp-p)被施加到包括電容器53和線圈M的偏壓三通，并且直流電流I (例如，從85到105mA)被從信號發(fā)生器51施加到偏壓三通的線圈54。 以此方式，脈沖電流Imod被施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的增益部分116的電極113。相反，從脈沖圖案發(fā)生器52，反向偏壓Vsa被提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的可飽和吸收體部分117的電極114。在圖5中的實驗構(gòu)造中，如圖6所示，從脈沖圖案發(fā)生器52提供的反向偏壓Vsa 被施加給自激振蕩半導(dǎo)體激光器1，作為-IV和-2V的恒定電壓。之后，研究了從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光的光輸出強度。此時，如圖7所示，從信號發(fā)生器51經(jīng)由偏壓三通獲得的脈沖電流Imod和來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出以相同頻率彼此同步。之后，在反向偏壓Vsa被設(shè)置為-2V并且施加到偏壓三通的線圈M的直流電流I 被設(shè)置為107mA時，利用示波器來觀察來自光電二極管PD的光學(xué)輸出以及調(diào)制信號，其中光電二極管從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1接收光學(xué)輸出。所獲得的波形在圖8中示出。從圖8，可以理解光學(xué)輸出的脈沖寬度約為30皮秒并且脈沖間隔約為1納秒。也可以理解，光學(xué)輸出與調(diào)制信號同步。(實驗2)之后，使用圖5中示出的實驗構(gòu)造，進行實驗來進一步進行操作以調(diào)制皮秒發(fā)光數(shù)據(jù)。作為反向偏壓Vsa，施加圖9中示出的脈沖電壓。脈沖的最小電壓被設(shè)置在從-IV 到-2V的范圍內(nèi)。
如圖10所示，反向偏壓Vsa的脈沖被設(shè)置為具有脈沖電流Imod的數(shù)個脈沖(在圖10中約為八個)的長度。此時，如圖10所示，在反向偏壓Vsa的電壓脈沖被設(shè)置為最小值的時間段內(nèi)，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出變得更高，并且在其他時間段內(nèi)，光學(xué)輸出徹底的低。理想的是在其他時間段內(nèi)光學(xué)輸出幾乎沒有。之后，通過改變偏壓Vsa，研究了來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出的變化。在圖IlA中示出了各個偏壓下光學(xué)輸出的時間變化。圖IlA的上部示出了連續(xù)地設(shè)置為Vsa = -900mV的情況(m900mV)，并且圖IlA的下部示出了 Vsa從_900mV改變到 +900mV的情況(p900mV)。圖IlB是偏壓Vsa的波形，并且虛線對應(yīng)于圖IlA的上部中的波形，并且實線對應(yīng)于圖IlA的下部中的波形。從圖IlA和圖IlB可以理解，通過將偏壓Vsa從反向偏壓改變到正向偏壓，來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出可以被調(diào)制，以徹底地減小光學(xué)輸出。因此，通過改變偏壓，可以打開和關(guān)閉來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出。(實驗3)使用圖5中的實驗構(gòu)造，在將施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的偏壓Vsa從OV改變到-3V的情況下，研究了自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出的變化。圖12A是此時測量的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出，并且圖12B是施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的偏壓Vsa的波形。如通過圖12A和圖12B理解的，在偏壓變?yōu)開3V時，來自自激振蕩半導(dǎo)體激光器1 的光學(xué)輸出變得很高，并且因此確認了可以根據(jù)所施加的偏壓Vsa的波形來控制自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出。然而，如圖12A中的Tl所示，即使在偏壓Vsa的值為OV時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1仍表現(xiàn)出略微的DC光發(fā)射。另一方面，在將施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的偏壓Vsa從_4. 4V改變到-3V 時，類似地研究了自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出的變化。圖13A是此時的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出，并且圖1 是施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的偏壓Vsa的波形。如圖13A和圖1 所示，確認了在偏壓Vsa是-4. 4V 時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1不振蕩，并且在偏壓Vsa被改變?yōu)?3V時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1振蕩。在偏壓Vsa是-4. 4V時，能夠抑制自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的DC光發(fā)射。S卩，通過在-3. OV到-4. 4V之間切換偏壓Vsa，可以形成自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的振蕩時間段和自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的不振蕩時間段。因此，可以確保在打開和關(guān)閉之間切換自激振蕩半導(dǎo)體激光器1，并且因此可以發(fā)射精確的光信號。圖14A示出了在將施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的偏壓Vsa從-3. 6V改變到-3. OV的情況下，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的光學(xué)輸出的特性，并且圖14B示出了此時的偏壓Vsa的波形。在這種情況下，確認了自激振蕩半導(dǎo)體激光器1在偏壓Vsa是_3. 6V和偏壓是-3. OV的情況下都振蕩。應(yīng)當(dāng)注意，與偏壓是-3. 6V時的情況相比，在偏壓是-3. OV時激
1光的振蕩頻率變得更高。下文中參照圖15和圖16描述了這些現(xiàn)象。圖15示出了注入到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的增益部分116(參照圖IA和圖1B) 的電流值與從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光的峰值功率之間的關(guān)系。橫軸表示注入到增益部分116的電流的電流值，并且縱軸表示從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光的峰值功率。特性Ll到L4表示在偏壓Vsa是0V、-1. 0V、-3. OV和_5. OV的各個情況下光學(xué)輸出的變化。如特性Ll所示，確認了自激振蕩半導(dǎo)體激光器1在偏壓Vsa是OV時振蕩。但是應(yīng)當(dāng)注意，相比于特性L2到L4 (它們是偏壓Vsa為-1. 0V、-3. OV和-5. OV的情況)，在偏壓Vsa是OV的情況下，振蕩激光的峰值功率更小。從圖15，可以理解隨著偏壓Vsa沿著負方向變得更高，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的振蕩所期望的電流值變得更大。例如，在偏壓Vsa是OV時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1在注入到增益部分116的電流值約為60mA處開始，而在偏壓Vsa是-3. OV時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1在電流值約為85mA處開始。在偏壓Vsa是-5. OV時，半導(dǎo)體激光器1的振蕩所期望的電流值是IOOnA以上。例如，如圖15中的線L5所示，描述了注入到增益部分116的電流值約為95mA的情況。如點Pl所示，在偏壓Vsa是-3. OV時，激光的峰值功率較大。然而，如點P2處所示，即使在偏壓Vsa為OV時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1仍然略微地振蕩。因此，即使在偏壓Vsa被從OV改變到-3. OV時，難以完全地打開和關(guān)閉自激振蕩半導(dǎo)體激光器1。即，這種情況等價于圖12A和圖12B中示出的實驗結(jié)果。相反，如點P3處所示，在偏壓為-5. OV時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1不振蕩。因此，通過將偏壓Vsa從-5. OV改變到-3. 0V，可以容易地在打開和關(guān)閉之間轉(zhuǎn)換自激振蕩半導(dǎo)體激光器1。這種情況等價于圖13A和圖13B中示出的實驗結(jié)果。圖16示出了施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的偏壓Vsa與從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光的峰值功率之間的關(guān)系。橫軸表示施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的偏壓Vsa，并且縱軸表示從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光的峰值功率。特性L6到L8表示在注入到增益部分116的電流值85mA、90mA和95mA的各個情況下光學(xué)輸出的變化。如圖16所示，在偏壓Vsa變得沿著負方向更大時，從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光的峰值功率變得更大。然而，在偏壓Vsa超出預(yù)定值時，激光的峰值功率降低并且激光不發(fā)生振蕩。例如，描述了特性L7的情況，其中，注入到增益部分116的電流值約為90mA。如點 P4和P5所示，在偏壓Vsa被從-3. OV改變到OV時，在振蕩自身不能停止的同時，激光的峰值功率降低。S卩，在特性L8處，相對于偏壓Vsa從點P4向點P5的變化，激光的輸出的變化與圖12A和圖12B中示出的實驗結(jié)果等價。相反，在點P6處，在偏壓Vsa是-4. 4V時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1不振蕩。因此， 如點P4和P6所示，在偏壓被從-3V改變到-4. 4V時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1可以被完全停止。即，在這種情況下激光輸出的變化與圖13A和圖13B中示出的實驗結(jié)果等價。
圖17A示出了注入到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的增益部分116的電流與由于電流的注入而聚集在自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中的電荷的密度之間的關(guān)系，并且圖17B示出了此時從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的光的波形。在圖17A中，特性Lll表示注入到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的增益部分116的電流值，并且特性LlO表示此時聚集在自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中的電荷的密度。如箭頭Al所示，隨著注入到增益部分116的電流變得更大，聚集在自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中的電荷的密度變得更高。之后，在電荷密度達到由線L12示出的發(fā)光閾值時， 放出圖17B中示出的脈沖光Pu。此時，通過脈沖光的放出而消耗電荷，并且如箭頭A2所示， 自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中的電荷密度減小。之后，電荷通過再次注入到增益部分116的電流而聚集在自激振蕩半導(dǎo)體激光器 1中，并且當(dāng)電荷密度到達線L12的發(fā)光閾值時，排出脈沖光。通過重復(fù)這種處理，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1執(zhí)行脈沖光的持續(xù)振蕩。相對于電荷密度，由線L12示出的發(fā)光閾值根據(jù)施加到自激振蕩半導(dǎo)體激光器1 的偏壓Vsa的值來改變。例如，在偏壓Vsa變得沿著負方向更大時，相對于由線L12示出的電荷的密度，發(fā)光閾值如箭頭A3所示變得更大。因此，因為電荷密度到達發(fā)光閾值的時間變得更長，所以排出脈沖光的間隔變得更長并且自激振蕩半導(dǎo)體激光器1的振蕩頻率變得更小。因此，在圖14A和圖14B中示出的實驗結(jié)果中，在偏壓Vsa從_3. OV改變到_3. 6V 時，激光的振蕩頻率變得更小。相反，除了有脈沖光的排出而消耗之外，聚集在自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中的電荷也由于從自激振蕩半導(dǎo)體激光器1自然地排出而損失。因此，對于可以聚集在自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中的電荷的量(電荷密度)存在限制。因此，在偏壓Vsa的值被設(shè)置為沿著負方向顯著地更大時，發(fā)光閾值相對于可以聚集的電荷密度來說變得非常大，并且電荷密度結(jié)果不能夠增加到發(fā)光閾值。因此，如圖16 所示，當(dāng)偏壓Vsa沿著負方向變得如預(yù)定值那么大時，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1結(jié)果不振蕩。以此方式，偏壓Vsa具有自激振蕩半導(dǎo)體激光器1不能在負值的區(qū)域內(nèi)振蕩的閾值。因此，當(dāng)在打開和關(guān)閉之間轉(zhuǎn)換自激振蕩半導(dǎo)體激光器1時，優(yōu)選地在關(guān)閉時將偏壓 Vsa設(shè)置為負方向上比閾值更大的值。換言之，在由此設(shè)置的自激振蕩半導(dǎo)體激光器1中， 相比于進行激光的振蕩時的振蕩時間段內(nèi)的偏壓Vsa，激光的振蕩停止的非振蕩時間段內(nèi)的偏壓Vsa沿著負方向變得更大。通過進行這種設(shè)置，自激振蕩半導(dǎo)體激光器1可以更精確地在打開和關(guān)閉之間轉(zhuǎn)換。本技術(shù)的實施例不局限于上述的實施例和實驗示例，而是可以以其他方式構(gòu)造而不超出本技術(shù)的實施例的精神。本技術(shù)的實施例可以具有以下構(gòu)造。(1)在光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄信息的記錄裝置，該記錄裝置包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器，其包括施加偏壓的可飽和吸收體部分以及注入增益電流的增益部分，該自激振蕩半導(dǎo)體激光器還發(fā)射激光以將信息記錄到光學(xué)記錄介質(zhì)；基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生主時鐘信號，還將與主時鐘信號同步的注入信號提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的增益部分；記錄信號產(chǎn)生單元，其基于主時鐘信號產(chǎn)生記錄信號，還將記錄信號施加給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的可飽和吸收體部分以作為偏壓。(2)根據(jù)(1)的記錄裝置，其中，從光學(xué)記錄介質(zhì)的凹槽中形成的擺動部而獲得的信號被提供給記錄信號產(chǎn)生單元。(3)根據(jù)(1)或O)的記錄裝置，其中，自激振蕩半導(dǎo)體激光器具有fe^nN/GaN/ AlGaN材料的雙量子阱分別限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)。(4)根據(jù)⑴到(3)的記錄裝置，其中，偏壓是負值；在負方向上，在自激振蕩半導(dǎo)體激光器的非振蕩時間段內(nèi)的偏壓比在自激振蕩半導(dǎo)體激光器的振蕩時間段內(nèi)的偏壓更大。(5) 一種光學(xué)振蕩器裝置，包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器，其包括施加偏壓的可飽和吸收體部分以及注入增益電流的增益部分，該自激振蕩半導(dǎo)體激光器還發(fā)射激光；基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生主時鐘信號，還將與主時鐘信號同步的注入信號提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的增益部分；發(fā)射信號產(chǎn)生單元，其基于主時鐘信號產(chǎn)生預(yù)定信號，還將該預(yù)定信號提供給自激振蕩半導(dǎo)體激光器的可飽和吸收體部分以作為偏壓。本公開含有的主題與2010年8月20日遞交給日本專利局的日本在先專利申請JP 2010-184593中公開的主題以及2011年5月18日遞交給日本專利局的日本在先專利中請 JP 2011-111866中公開的主題相關(guān)，并且通過引用將這些申請全部結(jié)合在這里。
權(quán)利要求
1.一種在光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄信息的記錄裝置，所述記錄裝置包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器，其包括施加偏壓的可飽和吸收體部分以及注入增益電流的增益部分，所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器還發(fā)射激光以在所述光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄所述信息；基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生主時鐘信號，還將與所述主時鐘信號同步的注入信號提供給所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器的所述增益部分；以及記錄信號產(chǎn)生單元，其基于所述主時鐘信號產(chǎn)生記錄信號，還將所述記錄信號施加給所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器的所述可飽和吸收體部分以作為所述偏壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄裝置，其中，從所述光學(xué)記錄介質(zhì)的凹槽中形成的擺動部獲得的信號被提供給所述記錄信號產(chǎn)生單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄裝置，其中，所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器具有fe^nN/ GaN/AlGaN材料的雙量子阱分別限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的記錄裝置，其中，所述偏壓是負值；在負方向上，在所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器的非振蕩時間段內(nèi)的所述偏壓比在所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器的振蕩時間段內(nèi)的所述偏壓更大。
5.一種光學(xué)振蕩器裝置，包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器，其包括施加偏壓的可飽和吸收體部分以及注入增益電流的增益部分，所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器還發(fā)射激光；基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生主時鐘信號，還將與所述主時鐘信號同步的注入信號提供給所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器的所述增益部分；以及發(fā)射信號產(chǎn)生單元，其基于所述主時鐘信號產(chǎn)生預(yù)定信號，還將所述預(yù)定信號施加給所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器的所述可飽和吸收體部分以作為所述偏壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及記錄裝置和光學(xué)振蕩器裝置。記錄裝置在光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄信息，該記錄裝置包括自激振蕩半導(dǎo)體激光器，其包括施加偏壓的可飽和吸收體部分以及注入增益電流的增益部分，還發(fā)射激光以將所述信息記錄到所述光學(xué)記錄介質(zhì)；基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元，其產(chǎn)生主時鐘信號，還將與所述主時鐘信號同步的注入信號提供給所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器的所述增益部分；記錄信號產(chǎn)生單元，其基于所述主時鐘信號產(chǎn)生記錄信號，還將所述記錄信號提供給所述自激振蕩半導(dǎo)體激光器的所述可飽和吸收體部分以作為所述偏壓。
文檔編號G11B7/126GK102376316SQ20111023643
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者倉本大, 宮島孝夫, 渡邊秀輝, 藤田五郎 申請人:索尼公司