专利名称：光学振荡装置和记录设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及发射激光的光学振荡装置以及使用该光学振荡装置的记录设备。
背景技术：
近年来，随着社会的信息技术(IT)发展，更大容量和更高速的通信是必要的。因此，关于用于传播信息的媒体，不仅使用如同无线电通信中的频率为例如2. 4GHz频带和5GHz频带的无线电波的光通信技术、而且还使用波长为例如I. 5 μ m频带(高达几百THz频率)的光的光通信技术，已经迅速进入广泛使用。例如，通过光来传输信息的方法不仅用于诸如光纤通信的光通信，还用于在/从记录媒体记录和再生信息。因此，光信息技术将成为用于支持未来信息社会的发展的重要 基础。通过光传输或记录信息时，振荡特定脉冲的光源是必要的。特别地，在通信中以及对于记录和再生信息的大容量和高速而言，高输出和短脉冲光源不可缺少，因此，已经研究并开发了各种半导体激光作为满足信息的大容量和高速的光源。例如，当使用单模式激光再生光盘上记录的信息时，可能会由于光学系统的干扰而出现噪声，并且可能由于温度改变而引起振荡波长的改变，因此，可能发生输出变化或噪声。因此，高频叠加电路从外部执行将激光模式改变为多模式的调制过程，以抑制由于温度变化或者由于从光盘返回的光引起的输出变化。然而，该方法可能导致设备尺寸与添加的高频叠加电路成比例的增大，从而可能导致成本增加。然而，在自激振荡半导体激光器中，由于可以通过高频闪烁光源来直接实现多模式振荡，因此，即使不使用高频叠加电路，也能抑制输出变化。例如，已经使用自激振荡GaN蓝紫色半导体激光实现了能够以IGHz的频率实现IOW的振荡输出和15psec的脉冲宽度的光源(例如，见Hideki ffatanabe, TakaoMiyajima, Masaru Kuramoto, Masao Ikeda,和 Hiroyuki Yokoyama 的 Applied PhysicsExpress3, (2010)052701)0该半导体激光是三段自激振荡半导体激光器，其包括饱和吸收体部以及两个增益部，该饱和吸收体部分夹置于两个增益部之间。该半导体激光向饱和吸收体部施加反向偏压。此时，通过向两个增益部注入电流来发出波长为例如407nm的激光。
发明内容
期望将实现了高输出和短脉冲宽度的光源应用到例如用于双光子吸收记录介质的记录光源或诸如非线性光学生物体内成像或微细加工的各个领域。近年来，已经提议了其中硅电子装置通过光配线相互连接并且用光执行信号传输以实现高速信号传输的光电路。将来，为了使光电路能够执行计算过程，生成电子电路的主时钟的光学振荡器是必要的。当使用自激振荡型激光作为光学振荡器时，需要根据用途准备具体频率。对于记录和再生设备而言，从光源输出从光学记录介质读取的Worb信号或与来自光学旋转记录介质的主轴电机的旋转同步信号同步的记录信号，是必要的。然而，根据自激振荡型激光器的构造，一般可以将具体脉冲光频率确定为自激振荡型激光器的频率。为此，有必要根据用途来制造自激振荡型激光器，并且有必要实现相当高的制造精度。因此，制造成本可能增加。期望提供一种能够用简单的构造容易地获得所需的脉冲光频率的光学振荡装置和记录设备。根据本技术实施例，提供了一种光学振荡装置，包括自激振荡半导体激光器，其具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部。·根据本发明实施方式的光学振荡装置包括光学分离单元，将来自自激振荡半导体激光器的振荡光束分成两个振荡光束；光接收兀件，接收由光学分离单兀分离的振荡光束中的另一个，以及脉冲检测单元，检测由光接收元件接收的振荡光束的脉冲。根据本发明实施方式的光学振荡装置进一步包括基准信号生成单元，生成主时钟信号；以及相位比较单元，计算主时钟信号和脉冲之间的相位差。根据本发明实施方式的光学振荡装置进一步包括信号生成单元，其以主时钟信号的时序生成预定电流信号，并将与预定电流信号对应的增益电流注入自激振荡半导体激光器的增益部。根据本发明实施方式的光学振荡装置进一步包括控制单元，其通过基于相位差来改变要注入到自激振荡半导体激光器的增益部中的增益电流或要施加到饱和吸收体部的负偏压来控制振荡光束的振荡频率。根据本发明另一实施方式，提供了一种记录设备，包括用于生成记录信号的记录信号生成单元，而不是光学振荡装置的上述信号生成单元；以及物镜，用于将由上述光学分离单元分离的振荡光束之一汇聚在光学记录介质上。在根据本发明实施方式的光学振荡装置和记录设备中，可以通过控制要注入自激振荡半导体激光器的增益部中的增益电流和要施加到饱和吸收体部的负偏压中的一个来控制振荡光束的振荡频率。因此，自激振荡半导体激光器可以以任何振荡频率容易地发光。在根据本发明实施方式的光学振荡装置和记录设备中，可以容易地获得任意振荡频率的振荡光束。
图I是示出自激振荡半导体激光器的构造的示意图；图2是示出被注入自激振荡半导体激光器的增益电流和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的振荡频率之间的关系的图示；图3是示出被施加到自激振荡半导体激光器的反向偏压和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的振荡频率之间的关系的图示；
图4是示出被注入自激振荡半导体激光器的增益电流和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示；图5是示出被注入自激振荡半导体激光器的增益电流和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示；图6是示出被施加到自激振荡半导体激光器的反向偏压和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示；图7A是示出被注入自激振荡半导体激光器的增益电流、电荷密度以及发光阈值之间的关系的图不;图7B是示出从自激振荡半导体激光器发出的脉冲光的波形的图示； 图8A是示出二进制信号的图示；图SB是示出被注入自激振荡半导体激光器的增益电流、施加到自激振荡半导体激光器的反向偏压、电荷密度以及发光阈值之间的关系的图示；图SC是示出从自激振荡半导体激光器发出的脉冲光的波形的图示；图9A是示出被注入自激振荡半导体激光器的增益电流的波形的图示；图9B是示出从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的波形的图示；图10是示出根据第一实施方式的记录设备的构造的示意图示；以及图11是示出根据第二实施方式的记录设备的构造的示意图示。
具体实施例方式以下，将描述根据本发明的优选实施方式，但本发明不限于这些实施方式。将按以下顺序描述本技术的实施例。I.自激振荡半导体激光器的构造；2.第一实施方式(在振动期间通过直流电压控制振荡频率的实例)；以及3.第二实施方式(在振动期间通过直流电流控制振荡频率的实例)I.自激振荡半导体激光器的构造首先，将描述根据本发明实施方式的自激振荡半导体激光器I的构造。图I是示出根据本发明实施方式的自激振荡半导体激光器I的构造的示意图。自激振荡半导体激光器 I 是在 Hideki ffatanabe, Takao Miyajima, Masaru Kuramoto, MasaoIkeda,和 Hiroyuki Yokoyama 的 Applied Physics Express3, (2010)中披露的自激振荡半导体激光器。自激振荡半导体激光器I是三段式自激振荡半导体激光器，其包括饱和吸收体部2、第一增益部3以及第二增益部4。如图I所示，饱和吸收体部2夹置于第一增益部3和第二增益部4之间。当设置了饱和吸收体部2时，吸收体的吸收率随着吸收体上入射光强度的增大而减小。因此，由于只有高强度的脉冲穿过吸收体，因此可以获得较窄的脉冲。此外，增益电流被注入第一增益部3和第二增益部4。由GalnN/GaN/AlGaN材料形成的双量子阱分离限制异质结构形成在η型GaN衬底6 (0001)的(0001)表面上。S卩，η型GaN层7、η型AlGaN包覆层8、η型GaN引导层9、以及双量子阱有源层10顺序层压在η型GaN衬底6的一个面上。此外，GaInN引导层11、ρ型AlGaN层12、ρ型AlGaN阻挡层13、以及P型AlGaN/GaN超晶格第一包覆层14顺序层压在双量子阱有源层10上。例如，双量子阱分离限制异质结构可以通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法来形成。如图I所示，在P型AlGaN/GaN超晶格第一包覆层14的中央部分形成有桥结构，并且P型GaN接触层16形成在桥结构的上表面上。此外，Si02/Si绝缘层15形成在桥结构的侧表面上，或者形成在P型AlGaN/GaN超晶格第一包覆层14的没有形成桥结构的部分上。均为P型电极的第一主电极17、第二主电极18以及子电极19通过欧姆接触形成在P型GaN接触层16和Si02/Si绝缘层15上。具体地，第一主电极17形成在第一增益部3上，子电极19形成在饱和吸收体部2 上。此外，第二主电极18形成在第二增益部4上。这些电极通过槽状隔离部分20彼此电隔离。η型下电极5通过欧姆接触形成在与η型GaN层7相对的η型GaN衬底6的表面上。如图I所示，在自激振荡半导体激光器I中，子电极19向饱和吸收体部2施加负偏压(具有负值的反向偏压)。此时，当从第一主电极17和第二主电极18分别向第一增益部3和第二增益部4注入电流(增益电流)时，发射激光。本发明的提出者已经发现，通过改变上述增益电流可以调制振荡光束，通过改变自激振荡半导体激光器I中的上述反向偏压(直流电压)可以控制振荡频率。此外，本发明的提出者已经发现，通过改变增益电流可以调制振荡光束，通过改变自激振荡半导体激光器I的振荡期间的增益电流的值可以控制振荡频率。这里，振荡期间的增益电流是在振荡期间具有恒定电压值的直流电流。S卩，在本发明的实施方式中，通过控制增益电流来执行振荡光的调制，并通过用增益电流控制振荡期间的反向偏压或直流电流信号的值，来执行振荡频率的控制。这里,在本发明的实施方式中，上述振荡时间的直流电流信号表不信号值在自激振荡半导体激光器I的振荡期间恒定。具体地，振荡期间的反向偏压表示具有恒定值的直流电压，增益电流表示具有恒定值的直流电流。另外，可以通过控制反向偏压和增益电流中的一个的值来控制振荡频率。例如，图2示出了根据本发明实施方式的当在自激振荡半导体激光器I中使得在振荡时间的反向偏压(直流电压)恒定并且增益电流改变时振荡光束的振荡频率的测量结果。横轴表示增益电流(Igain)，纵轴表示振荡频率。在以I. OV的间隔将反向偏压(Vsa)从OV改变到-6. OV的同时，检查每个电压值处的振荡频率变化。如图2所示，可以明白，当反向偏压(Vsa)恒定并且增益电流(Igain)增大时，从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的振荡频率增大。相应地，通过改变自激振荡半导体激光器I的振荡中的增益电流(直流电流)的值，可以控制振荡频率。在图3中，另一方面，当增益电流(直流电流)恒定时，相对于自激振荡半导体激光器I的振荡中的反向偏压(振荡中的直流电压)的变化来检查振荡频率。横轴表示反向偏压(Vsa)，纵轴表示振荡频率。此外，在以20mA的间隔将增益电流从80mA增大到200mA的同时，检查每个电流值处的振动频率变化。如图3所示，可以明白，当增益电流(Igain)恒定并且反向偏压(Vsa)在负方向上增大时，从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的振荡频率减小。即,通过改变自激振荡半导体激光器I的振荡(在振荡期内冲的反向偏压(直流电压)的值，可以控制振荡频率。图4是示出当反向偏压(Vsa)恒定时，施加到自激振荡半导体激光器I的增益电流(Igain)和从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示。横轴表示增益电流(Igain)，纵轴表示峰值功率。在以I. OV的间隔将反向偏压(Vsa)从OV变到-7. OV的同时，检查每个电流值的峰值功率。从图4中可以明白，当增益电流(增益)很小时，自激振荡半导体激光器I不振荡。此外，当增益电流(增益)大于预定值时，自激振荡半导体激光器I开始振荡。之后，增益电流(Igain)越大，振荡光束的峰值功率越大。 因此，由于峰值功率的值被增益电流的值改变，因此可以使用增益电流来控制峰值功率。图5是示出注入自激振荡半导体激光器I的增益电流和从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示，并且以O. 5V的间隔检查反向偏压从-5. OV到-6. 5V的变化。如图5所示，当在从大约-5. OV到大约-6. 5V的反向偏压范围内增益电流小于大约IOOmA时，自激振荡半导体激光器I的振荡停止。例如，另一方面，当增益电流为250mA时，可以从自激振荡半导体激光器I获得峰值功率为3000mW或以上的振荡光束。因此，例如，当由图5的线LI表示的增益电流为250mA时，自激振荡半导体激光器I打开(振荡)。当由线L2表示的增益电流为OmA时，自激振荡半导体激光器I关闭(不振荡)。S卩，例如，当增益电流在250mA和OmA之间切换时，可以控制自激振荡半导体激光器I打开(振荡)和关闭(不振荡)。因此，通过控制增益电流，可以调制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束。图6是示出当增益电流(Igain)恒定时，施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压(Vsa)和从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示。在以20mA的间隔将增益电流(Igain)从60mA改变到200mA的同时，测量每个电流值处的峰值功率。横轴表不反向偏压(Vsa),纵轴表不峰值功率。从图6可知，当反向偏压(Vsa)在负方向上大于大约-7. OV时，自激振荡半导体激光器I不振荡。当反向偏压(Vsa)在正方向上大于大约-7. OV时，自激振荡半导体激光器I开始振荡。反向偏压(Vsa)在正方向上越大，振荡光束的峰值功率越大。当反向偏压(Vsa)的峰值功率是预定最大值进而超过最大值时，反向偏压(Vsa)在正方向上越大，振荡光束的峰值功率越小。因此，由于振荡光束的峰值功率也被反向偏压(Vsa)的值改变，因此可以使用反向偏压(Vsa)来控制来自自激振荡半导体激光器I的振荡光束的峰值功率。基于由高速光电检测器(40GHz )测量的脉冲宽度和光输出的平均功率监测值来计算图4、5、和6中示出的峰值功率的值。由于因为光电检测器的带宽不足，相对于由光学扫描相机测量的15ps (最小)的实际脉冲宽度仅检测到大约40ps，因此显示了低峰值。以下将参照图7A和7B来描述自激振荡半导体激光器I的上述特征。图7A是示出注入自激振荡半导体激光器I的增益电流以及通过电流注入在自激振荡半导体激光器I中累积的电荷密度之间的关系的图示。图7B是示出当注入电流时从自激振荡半导体激光器I发出的光的波长的图。此外，将反向偏压设置为具有恒定值。在图7A中，特征L3是注入自激振荡半导体激光器I的增益电流的电流值，特征L4是当注入电流时在自激振荡半导体激光器I中累积的电荷的密度(以下称为电荷密度)。如箭头Al所示，增益电流越大，在自激振荡半导体激光器I中累积的电荷的电荷密度越大。当电荷密度达到由特征L5表示的发光阈值时，发出图7B中示出的脉冲光Pul。此时，在发出脉冲光时，消耗电荷。因此，如箭头A2所示，自激振荡半导体激光器I中的电 荷密度降低。然后，通过增益电流再次在自激振荡半导体激光器I中累积电荷。当电荷密度达到由特征L5表示的发光阈值时，发出脉冲光。自激振荡半导体激光器I通过重复该过程执行脉冲光的连续振荡。另一方面，除了在发出脉冲光时脉冲光的消耗，在自激振荡半导体激光器I中累积的电荷不自发地从自激振荡半导体激光器I中流出(不消耗)。因此，当增益电流很小时，在自激振荡半导体激光器I中不累积电荷，并且电荷密度达不到发光阈值。因此，如图5所示，当增益电流小于预定值时，自激振荡半导体激光器I不振荡。因此，自激振荡半导体激光器I的状态可以在ON状态(振荡)和OFF状态(非振荡)之间切换。由特征L5表不的电荷密度的发光阈值被施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压的值改变。例如，当反向偏压在负方向上增大时，如箭头A3所示，由特征L5表示的电荷密度的发光阈值增大。因此，由于电荷密度达到发光阈值的时间变长，脉冲光的发射间隔变长，因此自激振荡半导体激光器I的振荡频率减小。S卩，根据该原理，可以使用反向偏压来控制自激振荡半导体激光器I的振荡频率。此外，当通过在负方向上增大反向偏压来增大发光阈值时，振荡激光所需的电荷密度也增大。因此，由于在振荡中消耗的电荷量增大，因此发出的脉冲光的能量也增大。因此，可以使用反向偏压来控制自激振荡半导体激光器I的振荡光束的峰值功率。当增益电流增大时，电荷密度达到由特征L5表示的发光阈值的时间缩短。因此，由于脉冲光的发射间隔缩短，因此自激振荡半导体激光器I的振荡频率增大。S卩，根据该原理，可以使用增益电流来控制自激振荡半导体激光器I的振荡频率。以下将参照图8A至SC描述通过控制增益电流来调制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的原理。如图8A所示，例如，考虑了以0，1，1，0，和O的顺序在自激振荡半导体激光器I的振荡光束上加载二进制信号的情况。图8B是示出施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压的波形(特征L6)、此时的发光阈值(特征L7)、注入自激振荡半导体激光器I的增益电流的波形(特征L8)、以及在自激振荡半导体激光器I中累积的电荷的电荷密度(特征L9)的图示。图SC是示出此时从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的波形的图示。
如图SC所示，假设从自激振荡半导体激光器I发出的两个脉冲光束对应于二进制信号的“ I ”。此外，假设以相同的周期表示二进制信号的“O”和“ I ”。首先，当用自激振荡半导体激光器I表示二进制信号的“O”时，将在图SB中示出的Tl期间由特征L8表示的增益电流的值设置为很低。因此，电荷密度不超过由特征L7表示的发光阈值。因此，自激振荡半导体激光器I在Tl期间不振荡。另一方面，当用自激振荡半导体激光器I表示二进制信号的“I”时，使得由特征L8表示的增益电流在图SB示出的T2期间(振荡期间)增大。因此，如箭头A5所示，在T2期间，电荷密度增大并达到发光阈值。结果是，发出了图8C中示出的脉冲光Pu2。如图SB中的箭头A6所示，当发出脉冲光Pu2并因此消耗电荷时，电荷密度降低。另一方面，由于由特征L8表示的增益电流在T2期间(振荡期间)增大到预定值，因此在增大之后的给定时间期间，增益电流保持恒定(直流电流在振荡期间具有恒定值)。因此，由于可以再次在自激振荡半导体激光器I中累积电荷，因此如箭头A7所示，电荷密度增大。此时，由于由特征L6表示的反向偏压是在T2期间具有与Tl期间的直流电压相同值的直流电压， 因此由特征L7表示的发光阈值不变。因此，电荷密度再次达到发光阈值。因此，发出图SC中示出的脉冲光Pu3，并且表示为二进制信号的“I”。当二进制信号的“I”改变为“O”时，如图SB的T3 (非振荡期间)期间所示，由特征L8表示的增益电流例如减小至0mA。因此，在T3期间，由特征L9表示的电荷密度没达到发光阈值。因此，自激振荡半导体激光器I不振荡并进入停止状态，并表示了二进制信号的“O”。当在非振荡期间内将增益电流的值设置为OmA时，可以优选地减小自激振荡半导体激光器I的消耗功率。此外，如箭头AS和A9所示，可以通过改变振荡期间T2的反向偏压(Vsa)或增益电流(Igain)来控制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的频率或峰值功率。然而，在图8A至SC示出的实例中，在振荡和非振荡期间将反向偏压设置为相同值。在T2期间，从增益电流增大开始到从自激振荡半导体激光器I发出脉冲光Pu2的期间T4长于期间T2的剩余期间的脉冲光的振荡期间。因此，为了从非振荡期间切换到振荡期间，增益电流的开始时间点tl在非振荡期间Tl可以转为提前。如在非振荡期间T3的T5期间所示，在振荡期间切换到非振荡期间的时间点和增益电流实际上充分降低的时间点之间有时间差。在该情况下，即使在非振荡期间，增益电流仍被注入自激振荡半导体激光器I。然而，在短于紧跟在最新的振荡期间结束之后的自激振荡半导体激光器I的振荡期间的期间，增益电流优选地低于例如0mA。因此，例如，如T5期间的特征L9所示，电荷密度达不到发光阈值。因此，可以防止在非振荡期间发生脉冲光的不必要振荡。图9A和9B中示出了自激振荡半导体激光器I的调制过程的验证实验结果。图9A是示出被注入自激振荡半导体激光器I的增益电流的波形的示意图。图9B是示出从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的波形的示意图。增益电流在由T6期间表示的振荡期间(2 μ sec)设置为250mA，并且在由T7期间表不的非振荡期间(10 μ sec)设置为0mA。此外,在振荡期间和非振荡期间，-6V的反向偏压保持恒定。如图9A和9B所示，在增益电流为OmA的T7期间，自激振荡半导体激光器I不振荡。另一方面，在增益电流为250mA的T6期间，自激振荡半导体激光器I连续振荡多个脉冲光，因此可以获得12W的振荡输出。此时，通过使用光学条纹相机测量脉冲宽度来实际计算峰值功率。因此，可以知道，通过将增益电流切换到250mA和0mA，自激振荡半导体激光器I的状态可以在ON状态(振荡期间)和OFF状态(非振荡期间)之间切换。即，可以通过控制增益电流来调制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束。2.第一实施方式(在振荡期间通过直流电压控制振荡频率的实例)以下将描述包括具有上述特征的自激振荡半导体激光器I的记录设备。图10是示出根据第一实施方式的记录设备100的构造的示意图。根据该实施方式的记录设备100包括光学振荡单元110以及将从光学振荡单元110发出的振荡光束汇聚到光学记录介质43的物镜41。根据该实施方式的记录设备100包括镜子40，将从自激振荡半导体激光器I发·出的振荡光束导向物镜41 ；以及主轴电机42，在记录介质43的平面内方向旋转光学记录介质43。光学振荡单元110包括用作光源的上述自激振荡半导体激光器I、校准来自自激振荡半导体激光器I的光的准直透镜31以及将已经穿过准直透镜31的光分成束的光学分离单元32。光学振荡单元110还包括会聚由光学分离单元32分离的一个光束的聚光透镜33、以及接收由聚光透镜33会聚的光的光接收元件34。光学振荡单元110还包括脉冲检测单元35，检测由光接收单元34接收的振荡光束的脉冲；基准信号生成单元36，生成主时钟信号；以及相位比较单元37，比较由脉冲检测单元35检侧的振荡光束的相位和主时钟信号的相位。根据该实施方式的光学振荡单元110进一步包括控制单元38，用于基于由脉冲比较单元37计算的相位差和由光接收元件34接收的振荡光束的强度来控制待施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压。根据该实施方式的光学振荡单元110进一步包括记录信号生成单元39，记录信号生成单元39以主时钟信号的时序生成记录信号。首先，记录信号生成单元39以由基准信号生成单元36生成的主时钟信号的时序生成要记录在诸如光盘的光学记录介质中的记录信号(二进制信号)。然后，记录信号生成单元39将与记录信号对应的增益电流注入自激振荡半导体激光器I。从自激振荡半导体激光器I发出并根据记录信号调制的振荡光束被准直透镜31校准，然后入射在光学分离单元32上。例如，由分束器构造的光学分离单元32将从自激振荡半导体激光器I发出的光分成两个光束。例如，在这两个分离的光束中，通过聚光透镜33在光接收元件34上会聚了从光学分离单元32反射的光束。例如，在光接收元件34中使用光电二极管。脉冲检测单元35经由电容器44连接至接收元件34，并检测由光接收元件34接收的振荡光束的脉冲。相位比较单元37比较由基准信号生成单元36生成的主时钟信号的相位和由脉冲检测单元35检测的脉冲的相位，以计算主时钟信号的相位和脉冲的相位之间的相位差。
控制单元38通过基于由相位比较单元37计算的相位差控制要施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压(在振荡期间和非振荡期间具有相同值的直流电压)，来控制从自激振荡半导体激光器I振荡的脉冲光的频率。控制单元38还基于由光接收元件34接收的光强来控制要施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压，并且还控制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的频率。即，在该实施方式中，可以通过控制反向偏压的值来执行振荡光束的频率控制和从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的功率控制。另一方面，已经从自激振荡半导体激光器I发出并穿过光学分离单元32的振荡光束入射在镜子40上。然后，振荡光束从镜子40被反射，并且振荡光束的光路因此改变，然后，振荡光束入射在物镜41上。在光学记录介质43上会聚入射到物镜41上的振荡光束。光学记录介质43通过 主轴电机42在光学记录表面的平面内方向旋转。激光的会聚光点通过线程电机(未不出)等在光学记录介质43的径向频繁移动。因此，来自自激振荡半导体激光器I的振荡光束以螺旋形或同心形发射到光学记录介质43的光学记录表面，因此振荡光束上加载的记录信息顺序记录在光学记录介质43上。因此，在根据本实施方式的记录设备100中，使用要注入到自激振荡半导体激光器I的增益电流来调制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束。由于增益电流被生成为对应于记录信号，因此记录信息可以加载在从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束上。在根据该实施方式的记录设备100中，可以使用要施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压来控制振荡光束的频率和输出功率。因此，可以近似地设置振荡光束的频率，并且通常可以将输出功率保持恒定。因此，可以以良好的精度在光学记录介质上记录信息。通过改变待注入自激振荡半导体激光器I的增益电流的值，可以控制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的功率(见图4)。因此，只要增益电流在从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的可能调制范围内，则通过改变振荡期间增益电流(振荡期间内的直流电流)的值，可以控制振荡光束的功率。在该情况下，控制单元38可以基于由光接收元件34接收的光强来控制振荡期间的增益电流(直流电流)的值，并且还基于由相位比较单元37计算的相位差的来控制反向偏压。加载在来自自激振荡半导体激光器I的振荡光束上的信号不限于记录信号，而可以是任何信号。即，通过提供生成任何给定信号的信号生成单元，而不是记录信号生成单元39，光学振荡单元110可以配置为发射加载任何给定信号的振荡光束的光学振荡装置。这里，已经将包括两个增益部的三段式自激振荡半导体激光器用作自激振荡半导体激光器I。然而，即使使用包括一个增益部的两段式自激振荡半导体激光器，也能获得相同的操作和优点。3.第二实施例(振荡期间通过直流电流的控制振荡频率的实例)在第一实施例中，在振荡期间使用反向偏压值来控制自激振荡半导体激光器I的振荡频率。然而，如图2所示，还使用增益电流的值来改变自激振荡半导体激光器I的振荡频率。在下文中，将描述使用增益电流来控制自激振荡半导体激光器I的振荡频率的记录设备。图11是示出根据第二实施方式的记录设备200的构造的示意图。对与第一实施方式的单元对应的单元(见图10)使用相同的参考标号，并将不再重复其描述。根据该实施方式的记录设备200包括光学振荡单元210和物镜41，物镜41将从光学振荡单元210发出的振荡光束汇聚在光学记录介质43上。根据该实施方式的记录设备200包括镜子40，用于将从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束照向物镜41 ;以及主轴电机42，用于在光学记录介质43的平面内方向转动光学记录介质43。除了光学振荡单元210的控制单元45的处理不同于第一实施方式的控制单元38的处理(见图10)，根据该实施方式的记录设备200与根据第一实施方式的记录设备100相同。 首先，由记录信号生成单元39以从基准信号生成单元36输出的主时钟信号的时序生成的记录信号(电流信号)作为增益电流注入自激振荡半导体激光器I。在该实施方式中，如上所述(例如，见图8A至SC和图9)，可以基于增益电流的值来切换自激振荡半导体激光器I的振荡期间和非振荡期间。即，在该实施方式中，例如，二进制信号的记录信号(增益电流)的“I”和“O”分别设置为与自激振荡半导体激光器I的振荡期间和非振荡期间对应。因此，可以根据记录信号来调制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束。此时，控制单元45基于由相位比较单元37计算的来自自激振荡半导体激光器I的振荡光束和主时钟信号之间的相位差，控制自激振荡半导体激光器I的振荡期间的增益电流(直流电流)的值。然而，增益电流的值在自激振荡半导体激光器I的振荡不停止的范围内改变。因此，可以控制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的振荡频率。此外，控制单元45基于从自激振荡半导体激光器I发出并由光接收元件34接收的振荡光束的强度，控制要施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压(在振荡期间和非振荡期间具有相同值的直流电压)的值。因此，可以控制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的功率。在该实施方式中，基于注入到自激振荡半导体激光器I的增益电流，控制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的调制和振荡频率。然而，基于施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压来控制振荡光束的功率。类似地，即使在该实施方式中，可以基于被注入自激振荡半导体激光器I的增益电流的值，控制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的功率。在该情况下，控制单元45被配置为基于由光接收元件34接收的光强来控制振荡期间的增益电流(振荡期间内的直流电流)的值。因此，可以控制从自激振荡半导体激光器I发出的振荡光束的功率。此时，例如，可以将施加到自激振荡半导体激光器I的反向偏压设置为在反向偏压不影响光的振荡的范围内的任何直流电压(其在振荡期间和非振荡期间具有相同值)。如同在第一实施方式中,加载在来自自激振荡半导体激光器I的振荡光束上的信号不限于记录信号，而是可以是任何信号。例如，通过设置生成任何给定信号的信号生成单元代替记录信号生成单元39，光学振荡单元110可以被配置为发出加载了任何给定信号的振荡光束的光学振荡装置。即使在该实施方式中，即使在使用包括一个增益部的双段式自激振荡半导体激光器作为自激振荡半导体激光器I时，也能获得相同的操作和优点。上面已经描述了根据本发明实施方式的光学振荡装置和记录设备。本发明不限于上述实施方式，而是当然可以在不背离权利要求范围的发明精神和实质的情况下，包括各种实施方式。本领域技术人员应当理解，在所附权利要求或其等同物的范围内，根据设计需求和其他因素，可以进行各种修改、合并、子合并、以及替换。本发明还可以如下构造。(I) 一种记录设备，包括自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部；光学分离单兀，将来自自激振荡半导体激光器的振荡光束分成两个振荡光束；物镜，将分离的振荡光束中的一个汇聚在光学记录介质上；光接收元件，接收由光学分离单元分离的振荡光束中的另一个；脉冲检测单元，检测由光接收元件接收的振荡光束的脉冲；基准信号生成单元，生成主时钟信号；相位比较单元，计算主时钟信号和脉冲之间的相位差；记录信号生成单元，以主时钟信号的时序生成记录信号，并将与记录信号对应的增益电流注入自激振荡半导体激光器的增益部；以及控制单元，通过基于相位差改变要注入到自激振荡半导体激光器的增益部的增益电流或者要施加到饱和吸收体部的负偏压，控制振荡光束的振荡频率。( 2)根据(I)的记录设备，其中，控制单元通过改变自激振荡半导体激光器的振荡期间的负偏压，控制振荡光束的振荡频率。(3)根据(2)的记录设备，其中，振荡期间的负偏压为具有恒定电压值的电压。(4)根据(3)的记录设备，其中，控制单元控制自激振荡半导体激光器的振荡期间的增益电流。(5)根据(4)的记录设备，其中，振荡期间的增益电流为具有恒定电流值的电流。(6)根据(3)或(5)的记录设备，其中，控制单元通过控制振荡期间的增益电流或者振汤期间的负偏压，控制振汤光束的功率。(7)根据(I)至(6)的记录设备，其中，自激振荡半导体激光器包括活性层、GaInN引导层、p型AlGaN阻挡层、p型GaN/AlGaN超晶格第一包覆层、P型GaN/AlGaN超晶格第二包覆层，以及GaInN引导层、p型AlGaN阻挡层、P型GaN/AlGaN超晶格第一包覆层以及p型GaN/AlGaN超晶格第二包覆层顺序层压在活性层的一个表面上。(8)根据(I)至(7)中任一个的记录设备，其中，自激振荡半导体激光器包括顺序形成在活性层的另一表面上的η型GaN引导层、η型AlGaN包覆层和η型GaN层。(9) 一种光学振荡装置,包括
自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部；光学分离单兀，将来自自激振荡半导体激光器的振荡光束分成两个振荡光束；光接收元件，接收由光学分离单元分离的振荡光束中的一个；脉冲检测单元，检测由光接收元件接收的振荡光束的脉冲；基准信号生成单元，生成主时钟信号；相位比较单元，计算主时钟信号和脉冲之间的相位差；信号生成单元，以主时钟信号的时序生成预定电流信号，并将与预定电流信号对应的增益电流注入自激振荡半导体激光器的增益部；以及
控制单元，通过基于相位差改变要注入到自激振荡半导体激光器的增益部的增益电流或者要施加到饱和吸收体部的负偏压，控制振荡光束的振荡频率。(10)根据(9)的光学振荡装置，其中，控制单元通过改变自激振荡半导体激光器的振汤期间的负偏压控制振汤光束的振汤频率。本申请包含与在2011年7月19日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-158322的公开相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。
权利要求
1.一种记录设备，包括 自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部； 光学分离单兀，将来自所述自激振荡半导体激光器的振荡光束分成两个振荡光束； 物镜，将分离的所述振荡光束中的一个汇聚到光学记录介质上； 光接收元件，接收由所述光学分离单元分离的所述振荡光束中的另一个； 脉冲检测单元，检测由所述光接收元件接收的所述振荡光束的脉冲； 基准信号生成单元，生成主时钟信号； 相位比较单元，计算所述主时钟信号和所述脉冲之间的相位差； 记录信号生成单元，以所述主时钟信号的时序生成记录信号，并将与所述记录信号对应的所述增益电流注入到所述自激振荡半导体激光器的所述增益部；以及 控制单元，通过基于所述相位差改变要注入到所述自激振荡半导体激光器的所述增益部的所述增益电流或者要施加到所述饱和吸收体部的所述负偏压，控制所述振荡光束的振荡频率。
2.根据权利要求I所述的记录设备，其中，所述控制单元通过改变所述自激振荡半导体激光器的振荡期间的所述负偏压，控制所述振荡光束的所述振荡频率。
3.根据权利要求2所述的记录设备，其中，所述振荡期间的所述负偏压为具有恒定电压值的电压。
4.根据权利要求I所述的记录设备，其中，所述控制单元控制所述自激振荡半导体激光器的振荡期间的所述增益电流。
5.根据权利要求4所述的记录设备，其中，所述振荡期间的所述增益电流为具有恒定电流值的电流。
6.根据权利要求3所述的记录设备，其中，所述控制单元通过控制所述振荡期间的所述增益电流或者所述振荡期间的所述负偏压，控制所述振荡光束的功率。
7.根据权利要求6所述的记录设备， 其中，所述自激振荡半导体激光器包括活性层、GaInN引导层、p型AlGaN阻挡层、p型GaN/AlGaN超晶格第一包覆层、P型GaN/AlGaN超晶格第二包覆层，以及所述GaInN引导层、所述P型AlGaN阻挡层、所述p型 GaN/AlGaN超晶格第一包覆层以及所述P型GaN/AlGaN超晶格第二包覆层顺序层压在所述活性层的一个表面上。
8.根据权利要求7所述的记录设备，其中，所述自激振荡半导体激光器包括顺序形成在所述活性层的另一表面上的η型GaN引导层、η型AlGaN包覆层和η型GaN层。
9.一种光学振荡装置，包括 自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部； 光学分离单兀，将来自所述自激振荡半导体激光器的振荡光束分成两个振荡光束； 光接收元件，接收由所述光学分离单元分离的所述振荡光束中的一个； 脉冲检测单元，检测由所述光接收元件接收的所述振荡光束的脉冲； 基准信号生成单元，生成主时钟信号；相位比较单元，计算所述主时钟信号和所述脉冲之间的相位差； 信号生成单元，以所述主时钟信号的时序生成预定电流信号，并将与所述预定电流信号对应的所述增益电流注入到所述自激振荡半导体激光器的所述增益部；以及 控制单元，通过基于所述相位差改变要注入到所述自激振荡半导体激光器的所述增益部的所述增益电流或者要施加到所述饱和吸收体部的所述负偏压，控制所述振荡光束的振荡频率。
10.根据权利要求9所述的光学振荡装置，其中，所述控制单元通过改变所述自激振荡半导体激光器的振荡期间的所述负偏压，控制所述振荡光束的所述振荡频率。
全文摘要
本发明提供了一种光学振荡装置和记录设备，该记录设备包括自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部；光学分离单元、物镜、光接收元件、脉冲检测单元、基准信号生成单元、相位比较单元、记录信号生成单元、以及控制单元。
文档编号G11B7/127GK102890943SQ20121024549
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月12日 优先权日2011年7月19日
发明者藤田五郎, 丸山务 申请人:索尼公司