专利名称：记录装置和光学振荡器装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及使用自激振荡半导体激光器作为光源用于记录的记录装置以及使用自激振荡半导体激光器的光学振荡器装置。
背景技术：
具有高的峰值功率的激光(特别是强脉冲光)对于非线性多光子吸收处理是非常有效的。使用这种吸收处理，可以预期应用到三维光学记录、超微细加工、非破坏性生物成像等。例如，已经报导了通过将高功率激光照射到具有非线性效应的透明体材料(bulk material)上来进行多层记录的方法(参见 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)。相比于过去的堆叠盘，该方法表现出了便宜并且具有更大容量的记录介质的可能性。作为发射高功率激光的光源，使用锁模钛蓝宝石激光器。在上文中的ISOM 2009Digest Th-I-Ol的示例中，从钛蓝宝石激光器发射的8IOnm的光被SHG (二次谐波发生器)转换为405nm的波长，成为对于高密度记录有利的、用于短波长记录的光源。在这种大并且昂贵的固态激光器的情况下，其被局限在用于实验室中的实验(例如，参见Spectra-Physics KK.，(在线版，搜索于2010年8月6日)，互联网地址http:// www. spectra-physics, jp/member/admin/document_upload/Tsunami_Series_Data_ Sheet, pdf)。这样，许多研究人员都在试图基于半导体发展一种尺寸更小并且对于实际使用中稳定的脉冲光源。在作为前述方法的下一代的光学记录中，强烈地期望全半导体的、在高密度记录中有利的蓝紫色激光源。例如，已经报导了在增益开关激光器中由于强烈的激发驱动而执行IMHz重复的情况下，获得了 55W 的峰值功率(参见 M. Kuramoto, T. Oki, T. Sugahara, S. Kono, M. Ikeda, and H. Yokoyama, Appl.Phys. Lett. 96,051102(2010)) 应当注意，由于市场上对于高数据传输速率的要求，在用于数据记录的光源中也
期望更高的重复频率。自激振荡GaN蓝紫色半导体激光器获得了能够在0. 9GHz的频率下具有30ps脉宽和 2. 4W 的振荡输出的光源(参见 Takao Miyajima, Hideki Watanabe，Masao Ikeda and Hiroyuki Yokoyama, Applied Physics Letters 94,161103(2009)) 这种半导体激光器是被构造为具有增益部分和可饱和吸收体(saturableabsorber)部分的BS(两段式)自激振荡半导体激光器。在这种半导体激光器中，反向偏压被施加到可饱和吸收体部分。此时，通过将电流注入到增益部分，发射出例如407nm波长处的激光。在记录和再现装置中，假定数据要被记录在基于地址信息(诸如从光学记录介质读出的摆动部信号(wobble signal))的任意位置。在使用这种自激振荡激光器来记录的情况下，期望根据记录数据来进行调制，同时在将自激振荡的脉冲与调制同步时进行记录。
发明内容
在记录和再现装置中，期望从光源发射从光学记录介质读出的摆动部信号以及与旋转同步信号(来自使光学记录介质旋转的主轴电机)同步的读取信号。然而，自激振荡激光器一般被认为由于结构和驱动条件而具有特定的脉冲光频率。为了精确地记录数据， 期望以某种方式将这些振荡频率与来自记录装置的记录信号相同步。例如，本申请人之前在日本专利申请No. 2010-70924中提出了一种通过下述方式进行反馈控制方法检测振荡频率和相位，并且相对于记录装置的主时钟产生频率和相位误差以加到自激振荡激光器的驱动信号中。应当注意，在这种方法的情况下，期望单独执行按照记录数据的调制。在通过外部调制对来自自激振荡激光器的连续光进行调制的情况下，基本上可以例如通过使用能够进行高速调制的元件(诸如EA(电致吸收)调制器)来改变脉冲光频率。然而，在使用这种外部调制器时，成本自然增加，并且在上述EA调制器的情况下， 也存在减小了脉冲开/关比的问题。这样，在日本专利申请No. 2010-70924中，提出了相比于EA调制器尺寸更小并且更便宜的半导体光学放大器(SOA)。然而，即使在上述方法中，也需要有两个元件和光学系统来将自激振荡激光器的光引导到S0A。难以使得尺寸相比于在先的单激光器更小，并且因为需要对于光学系统进行调解处理，所以预期到成本增加。此外，因为在IGHz以上的高频率下进行反馈操作，所以电路系统也期望高频设计，并且由于专用的IC而产生成本增加。期望提供一种记录装置和光学振荡器装置，其能够通过单个元件的简单构造来容易地获得期望的脉冲光频率。本技术的实施例的记录装置是将信息记录到光学记录介质中的记录装置。因此，记录装置包括自激振荡半导体激光器，其包括施加偏压的可饱和吸收体部分以及注入增益电流的增益部分，该自激振荡半导体激光器还发射激光以在光学记录介质中记录信息。该记录装置还包括基准信号产生单元，其产生主时钟信号，还将与主时钟信号同步的注入信号提供给自激振荡半导体激光器的增益部分。此外，该记录装置包括记录信号产生单元，其基于主时钟信号产生记录信号，还将该记录信号施加给自激振荡半导体激光器的可饱和吸收体部分以作为偏压。此外，本技术的另一个实施例的光学振荡器装置包括自激振荡半导体激光器，该自激振荡半导体激光器包括施加偏压的可饱和吸收体部分以及注入增益电流的增益部分， 该自激振荡半导体激光器还发射激光。
该技术的实施例的光学振荡器装置还包括基准信号产生单元，其产生主时钟信号，还将与主时钟信号同步的注入信号提供给自激振荡半导体激光器的增益部分因此，本技术的实施例的光学振荡器装置包括发射信号产生单元，其基于主时钟信号产生预定信号，还将该预定信号施加给自激振荡半导体激光器的可饱和吸收体部分以作为偏压。根据本技术的实施例的上述记录装置的构造，基准信号产生单元将与主时钟信号同步的信号提供给自激振荡半导体激光器的增益部分，并且记录信号产生单元将记录信号施加给自激振荡半导体激光器的可饱和吸收体部分作为偏压。这样，基于在基准信号产生单元中产生的主时钟信号，在记录信号产生单元中产生记录信号。这使得提供给自激振荡半导体激光器的注入信号能够与记录信号同步，并且能够打开和关闭来自自激振荡半导体激光器的激光以使其与记录信号同步。此外，根据本技术的实施例的上述光学振荡器装置，发射信号产生单元被设置为基于主时钟信号产生预定信号并且将预定信号施加到自激振荡半导体激光器的可饱和吸收体部分作为偏压。这使得能够基于任意信号打开和关闭从自激振荡半导体激光器发射的激光。根据本技术的上述实施例，即使在不具有对来自自激振荡半导体激光器的激光进行调制的调制机构的情况下，仍然可以打开和关闭激光。因此，可以发射具有精确脉冲的激光。因此，在使用自激振荡半导体激光器的记录装置和光学振荡器装置中，可以使得包括自激振荡半导体激光器的光源部分尺寸更小。
图IA和图IB是根据本技术的实施例的记录装置的、自激振荡半导体激光器的一个模式的概略构造图；图2A示出了自激振荡半导体激光器的增益电流与激光的脉冲频率之间的关系， 并且图2B示出了自激振荡半导体激光器的增益电流与激光的平均功率之间的关系；图3是本技术的实施例的记录装置的概略构造图；图4是本技术的另一个实施例的记录装置的概略构造图；图5示出了用于实验的构造；图6示出了在实验1中施加给自激振荡半导体激光器的反向偏压；图7示出了脉冲电流Imod与来自自激振荡半导体激光器的光学输出的比较；图8示出了由光电二极管接收的光学输出以及调制信号的波形；图9示出了在实验2中施加给自激振荡半导体激光器的反向偏压；图10示出了脉冲电流Imod、反向偏压和来自自激振荡半导体激光器的光学输出的比较；图IlA示出了在各个偏压下光学输出的时间变化，并且图IlB示出了所提供的偏压；图12A示出了来自自激振荡半导体激光器的光学输出的时间变化，并且图12B示出了所提供的偏压；
图13A示出了来自自激振荡半导体激光器的光学输出的时间变化，并且图1 示出了所提供的偏压；图14A示出了来自自激振荡半导体激光器的光学输出的时间变化，并且图14B示出了所提供的偏压；图15示出了注入自激振荡半导体激光器的电流与光学输出之间的关系；图16示出了供应到自激振荡半导体激光器的电压与光学输出之间的关系；并且图17A示出了聚集在自激振荡半导体激光器中的电荷的密度的变化，并且图17B 示出了自激振荡半导体激光器的光学输出的时间变化。
具体实施例方式下文中描述了用于实施本技术的模式(下文中，称作为实施例)。将要按照以下顺序进行说明1.根据本技术的记录装置的自激振荡半导体激光器的一个模式2.实施例3.另一个实施例4.实验示例<1.根据本技术的记录装置的自激振荡半导体激光器的一个模式>首先，在描述本技术的实施例的记录装置之前，描述用在本技术的实施例中的记录装置中的光学振荡器装置。在图IA和图IB中示出了根据本技术的实施例的记录装置的、自激振荡半导体激光器的一个模式的概略构造图。图IA示出了自激振荡半导体激光器的立体图，并且图IB 示出了其中从自激振荡半导体激光器发射激光的状态的模式图。图IA和图IB中示出的自激振荡半导体激光器1具有在上文中的ISOM 2009 Digest Th-I-Ol中公开的构造。如图IA所示，自激振荡半导体激光器1被构造为具有增益部分116和可饱和吸收体部分117。即，其为BS(二段式)自激振荡半导体激光器。通过提供可饱和吸收体部分117，吸收速率随着入射到吸收体的光的强度变高而降低，只有高强度脉冲可以被透射，从而获得更窄的脉冲。增益电流被注入增益部分116。在η型GaN衬底102的(0001)面上，双量子阱分别限制异质结构由feJnN/GaN/ AlGaN材料制成。这种异质结构可以例如通过MOCVD (金属氧化物化学气相沉积)技术制成。即，堆叠了 η型GaN层103、η型MGaN包层104、η型GaN引导层105、双量子阱有源层106、ρ型feJnN引导层107、ρ型AlGaN第一包层108和ρ型AlGaN电子阻挡层109。 并且在其上进一步形成了 P型GaN/AWaN超晶格第二包层110。在ρ型GaN/AKiaN超晶格第二包层110的中心处，如图IA所示，形成脊结构，并且 P型GaN层112形成在脊的上表面上。在脊的各个侧面上和P型GaN/AWaN超晶格第二包层110的、未形成该脊的区域上，形成了 Si02/Si绝缘层111。在ρ型GaN层112和Si02/Si绝缘层111上，通过欧姆接触形成了 ρ型电极113和114。S卩，电极113形成在增益部分116上，电极114形成在可饱和吸收体部分117上。 这些电极113和114由分离部分115分离并且彼此电分离，该分离部分例如为具有20 μ m 宽度的凹槽形状。主电极113和辅助电极114分别具有例如520 μ m和60 μ m的长度。在η型GaN衬底102的底而上，通过欧姆接触形成η型下电极101。在增益部分116的前表面的劈开(cleavage)面上，涂布有具有10%的反射率的防反射膜(参见图1B) 118，并且在可饱和吸收体部分117的后表面的劈开面上，涂布有具有 95%的反射率的高反射膜(参见图1B)119。如图IB所示，在自激振荡半导体激光器1中，通过辅助电极114将反向偏压施加到可饱和吸收体部分117。此时，通过将电流I从主电极113注入到增益部分116，沿着箭头Al示出的方向发射激光。本申请人已经发现了对于自激振荡半导体激光器1，可以通过改变施加到可饱和吸收体部分117的偏压来控制激光的脉冲光频率。这里，已经研究了在使得施加到可饱和吸收体部分117的偏压恒定并且注入到增益部分116的电流改变时振荡的激光的脉冲光频率。结果在图2A中示出。在图2A中，横轴示出了注入到增益部分116中的电流的量i(mA)并且纵轴示出了振荡激光的脉冲光频率 (GHz)。符号a是偏压Vsa是-IV的情况，符号b是偏压Vsa是-2V的情况，符号c是偏压 Vsa是-3V的情况并且符号d是偏压Vsa是-4V的情况。从图2A可以理解，随着注入到增益部分116的电流的量变得更高，激光的脉冲光频率变得更高。也可以理解，当电流恒定时，激光的脉冲光频率按照偏压的改变而改变，并且脉冲光频率随着偏压的值沿着负方向前进而降低。在自激振荡半导体激光器1中，研究了在使得施加到可饱和吸收体部分117的偏压恒定并且施加到增益部分116的电流改变时振荡的激光平均功率。结果在图2B中示出。 在图2B中，横轴示出了注入到增益部分116中的电流的量i (mA)并且纵轴示出了振荡激光的平均功率(mW)。符号a是偏压Vsa是-IV的情况，符号b是偏压Vsa是-2V的情况，符号c是偏压 Vsa是-3V的情况并且符号d是偏压Vsa是-4V的情况。从图2B可以理解，随着注入到增益部分116的电流的量变得更高，激光的平均功率变得更高。此外，当电流恒定时，激光的平均功率随着偏压的值沿着负方向前进而降低。当偏压改变时，如根据图2B理解的，激光的平均功率也改变。然而，激光的平均功率也可以通过注入到增益部分116的电流来改变。即，通过调节所注入的电流的量，可以抵消通过偏压改变所产生的激光的平均功率的改变。这使得能够进行控制来改变脉冲光频率而同时使得激光的平均功率保持恒定。类似地，通过与由于频率变化而引起的单位时间内的脉冲数的增加相对应地校正平均功率的控制目标值，可以使得峰值功率保持恒定。在本技术的实施例的记录装置中，自激振荡半导体激光器(诸如图IA和图IB中示出的自激振荡半导体激光器1)被用作用于记录的光源。在本技术的实施例的记录装置中，所使用的自激振荡半导体激光器的构造不局限于图IA和图IB中输出的自激振荡半导体激光器1的构造，并且也可以使用具有其他构造
7的自激振荡半导体激光器。通过上文中提到的使用具有fe^nN/GaN/AWaN材料的双量子阱分别限制异质结构的自激振荡半导体激光器1，可以发射407nm波长的激光。根据在记录装置中用于信息记录的激光的波长，可以选择用于自激振荡半导体激光器1的半导体材料。<2.实施例 >随后，将会描述本技术的实施例的记录装置。在图3中示出了本技术的实施例的记录装置的概略构造图。图3中示出的记录装置200具有光学振荡器装置10、PLL电路(相位同步电路)11 和区段同步电路12。此外，虽然未示出，但还设有用于对从自激振荡半导体激光器1发射到光学记录介质21的激光进行准直辐射的光学系统，并设有用于记录装置的信号处理和操作控制的各种电路。本实施例的光学振荡器装置10被构造为具有发射激光的自激振荡半导体激光器 1、记录信号生成单元13、基准时钟产生单元14和通过电容器15和线圈16施加的偏压三通 (bias Tee) 0从自激振荡半导体激光器1发射的激光被光学系统(未示出)汇聚在光学记录介质21上。光学记录介质21由主轴电机(未示出)转动。激光的汇聚点在任何时刻由主轴电机(未示出)等沿着光学记录介质21的径向移动。在用于过去的光学记录介质的记录装置中，参照光学记录介质的凹槽中形成的摆动部来产生数据时钟。之后，与记录信息的数据时钟同步地控制半导体激光器。在本实施例的记录装置200中，在参照光学记录介质21的凹槽中形成的摆动部22 这点上是一样的。然而，应当注意摆动部22不被用作产生数据时钟的同步信号而是产生传输记录区段的开始位置的地址。基于这个时机，在记录信号产生单元13处产生与主时钟同步的记录信号，将其提供给半导体激光器来作为记录数据，并且与主时钟类似地同步的注入信号被提供给半导体激光器，由此控制自激振荡半导体激光器1。通过光学记录介质21的摆动部22获得的记录区段同步信号被经由PLL电路11 和区段同步电路12提供给记录信号产生单元13。基准时钟产生单元14产生主时钟信号。由基准时钟产生单元14产生的主时钟信号被发送给记录信号产生单元13。与主时钟信号同步的注入信号(图3中的皮秒外部同步信号)被从基准时钟产生单元14提供给偏压三通的电容器15，该电容器15与自激振荡半导体激光器1的增益部分 kin相连接。直流电流被提供给偏压三通的线圈16。此时，在接近自激振荡激光器的振荡目标频率的情况下，提供直流电流。以此方式，经由偏压三通(电容器15和线圈16)，自激振荡所需的直流电流和与主时钟信号同步的交流电流被提供给自激振荡半导体激光器1 的增益部分fein。图3中的“外部同步信号”是从自激振荡半导体激光器1之外提供的、与主时钟同步的信号。在记录信号产生单元13中，通过根据由基准时钟产生单元14产生的主时钟信号来承载记录数据(图3中示出的波形信号)，产生记录信号。
所产生的记录信号被输入到自激振荡半导体激光器1作为偏压Vsa，并且记录信号可以被承载在来自自激振荡半导体激光器1的激光上。之后，可以通常使得从自激振荡半导体激光器1发射的脉冲光(记录脉冲)、记录信号和主时钟信号同步。以此方式，因为根据本实施例的记录装置200使用图IA和图IB中示出的自激振荡半导体激光器1作为光源，所以可以通过电流和电压设置自激振荡的脉冲光的初始频率。因此，从自激振荡半导体激光器1发射的脉冲光可以通常与主时钟信号(其为电信号)以及基于主时钟信号形成的记录信号和调制信号同步。这使得通常能够在根据本实施例的记录装置200中执行精确的数据记录。根据本实施例的上述记录装置200，记录信号产生单元13基于在基准信号产生单元14中产生的主时钟信号以及从光学记录介质21的摆动部22获得的信号产生记录信号。 之后，该记录信号被提供给自激振荡半导体激光器1的可饱和吸收体部分作为偏压Vsa。从基准信号产生单元14，与主时钟信号同步的注入信号被提供给自激振荡半导体激光器1的增益部分。这使得记录信号能够与主时钟信号同步，并且也能够打开和关闭从自激振荡半导体激光器1发射的激光，以使得该激光与记录信号同步。因此，即使在不具有对来自自激振荡半导体激光器1的激光进行调制的调制机构的情况下，也可以通过打开和关闭激光来向光学记录介质21执行信息记录。此外，可以发射具有精确脉冲的激光。因此，可以使得包括自激振荡半导体激光器1的光源部分尺寸更小。关于本实施例的光学振荡器装置10，虽然给出了由记录信号产生单元13将与光学记录介质21记录的数据相对应的激光从自激振荡半导体激光器1发射的示例，但是从自激振荡半导体激光器1发射的激光可以与任意信号相对应。S卩，在光学振荡器装置10中，也可以使用产生任意信号的发射信号产生单元(而不是记录信号产生单元1 来构成发射与任意信号相对应的激光的光学振荡器装置。应当注意，在这种情况下，光学振荡器装置的其他构造可以与光学振荡器装置10相同。在这种构造中，发射信号产生单元将基于主时钟信号产生的任意信号作为偏压施加到自激振荡半导体激光器1的可饱和吸收体部分。因为在发射信号产生单元中产生的信号是任意的，所以这个光学振荡器装置可应用在各种应用(诸如制造和生物成像)中作为光源。<3.另一个实施例〉在图4中示出了本技术的另一个实施例的记录装置的概略构造图。在图4中示出的另一个实施例的记录装置300中，没有提供前一实施例中的记录装置200的区段同步电路12。经由PLL电路11而来自光学记录介质21的信号被构造为不被发送到记录信号产生单元13而是被发送到基准信号产生单元14。这使得能够在基准信号产生单元14中将外部注入信号与通过光学记录介质21的摆动部22而获得的信号同步。其他的构造与图3中示出的在先实施例的记录装置200相似，因此通过指定相同的附图标记而省略了相应的描述。根据本实施例的上述记录装置300，记录信号产生单元13基于在基准信号产生单元14中产生的主时钟信号和通过光学记录介质21的摆动部22产生的信号来产生记录信号。之后，这种记录信号被提供给自激振荡半导体激光器1的可饱和吸收体部分来作为偏压Vsa。与主时钟信号同步的注入信号被从基准信号产生单元14提供给自激振荡半导体激光器1的增益部分。这使得能够将记录信号与主时钟信号同步，并且也能够打开和关闭从自激振荡半导体激光器1发射的激光，从而使得该激光与记录信号同步。之后，即使在不具有对来自自激振荡半导体激光器1的激光进行调制的调制机构的情况下，也可以通过打开和关闭激光来向光学记录介质21执行信息记录。此外，可以发射具有精确脉冲的激光。因此，可以使得包括自激振荡半导体激光器1的光源部分尺寸更小。<4.实验示例〉(示例 1)这里，通过使用图IA和图IB中示出的自激振荡半导体激光器1，所执行的实验进行操作以将光发射与主时钟信号的皮秒脉冲宽度同步。在图5中示出用于实验的构造。如图5所示，使用信号发生器51和脉冲图案(pattern)发生器(脉冲发生器)52， 这些发生器51和52被同步。正弦波的交流电压(例如，900mVp-p)被施加到包括电容器53和线圈M的偏压三通，并且直流电流I (例如，从85到105mA)被从信号发生器51施加到偏压三通的线圈54。 以此方式，脉冲电流Imod被施加到自激振荡半导体激光器1的增益部分116的电极113。相反，从脉冲图案发生器52，反向偏压Vsa被提供给自激振荡半导体激光器1的可饱和吸收体部分117的电极114。在图5中的实验构造中，如图6所示，从脉冲图案发生器52提供的反向偏压Vsa 被施加给自激振荡半导体激光器1，作为-IV和-2V的恒定电压。之后，研究了从自激振荡半导体激光器1发射的激光的光输出强度。此时，如图7所示，从信号发生器51经由偏压三通获得的脉冲电流Imod和来自自激振荡半导体激光器1的光学输出以相同频率彼此同步。之后，在反向偏压Vsa被设置为-2V并且施加到偏压三通的线圈M的直流电流I 被设置为107mA时，利用示波器来观察来自光电二极管PD的光学输出以及调制信号，其中光电二极管从自激振荡半导体激光器1接收光学输出。所获得的波形在图8中示出。从图8，可以理解光学输出的脉冲宽度约为30皮秒并且脉冲间隔约为1纳秒。也可以理解，光学输出与调制信号同步。(实验2)之后，使用图5中示出的实验构造，进行实验来进一步进行操作以调制皮秒发光数据。作为反向偏压Vsa，施加图9中示出的脉冲电压。脉冲的最小电压被设置在从-IV 到-2V的范围内。
如图10所示，反向偏压Vsa的脉冲被设置为具有脉冲电流Imod的数个脉冲(在图10中约为八个)的长度。此时，如图10所示，在反向偏压Vsa的电压脉冲被设置为最小值的时间段内，自激振荡半导体激光器1的光学输出变得更高，并且在其他时间段内，光学输出彻底的低。理想的是在其他时间段内光学输出几乎没有。之后，通过改变偏压Vsa，研究了来自自激振荡半导体激光器1的光学输出的变化。在图IlA中示出了各个偏压下光学输出的时间变化。图IlA的上部示出了连续地设置为Vsa = -900mV的情况(m900mV)，并且图IlA的下部示出了 Vsa从_900mV改变到 +900mV的情况(p900mV)。图IlB是偏压Vsa的波形，并且虚线对应于图IlA的上部中的波形，并且实线对应于图IlA的下部中的波形。从图IlA和图IlB可以理解，通过将偏压Vsa从反向偏压改变到正向偏压，来自自激振荡半导体激光器1的光学输出可以被调制，以彻底地减小光学输出。因此，通过改变偏压，可以打开和关闭来自自激振荡半导体激光器1的光学输出。(实验3)使用图5中的实验构造，在将施加到自激振荡半导体激光器1的偏压Vsa从OV改变到-3V的情况下，研究了自激振荡半导体激光器1的光学输出的变化。图12A是此时测量的自激振荡半导体激光器1的光学输出，并且图12B是施加到自激振荡半导体激光器1的偏压Vsa的波形。如通过图12A和图12B理解的，在偏压变为_3V时，来自自激振荡半导体激光器1 的光学输出变得很高，并且因此确认了可以根据所施加的偏压Vsa的波形来控制自激振荡半导体激光器1的光学输出。然而，如图12A中的Tl所示，即使在偏压Vsa的值为OV时，自激振荡半导体激光器1仍表现出略微的DC光发射。另一方面，在将施加到自激振荡半导体激光器1的偏压Vsa从_4. 4V改变到-3V 时，类似地研究了自激振荡半导体激光器1的光学输出的变化。图13A是此时的自激振荡半导体激光器1的光学输出，并且图1 是施加到自激振荡半导体激光器1的偏压Vsa的波形。如图13A和图1 所示，确认了在偏压Vsa是-4. 4V 时，自激振荡半导体激光器1不振荡，并且在偏压Vsa被改变为-3V时，自激振荡半导体激光器1振荡。在偏压Vsa是-4. 4V时，能够抑制自激振荡半导体激光器1的DC光发射。S卩，通过在-3. OV到-4. 4V之间切换偏压Vsa，可以形成自激振荡半导体激光器1的振荡时间段和自激振荡半导体激光器1的不振荡时间段。因此，可以确保在打开和关闭之间切换自激振荡半导体激光器1，并且因此可以发射精确的光信号。图14A示出了在将施加到自激振荡半导体激光器1的偏压Vsa从-3. 6V改变到-3. OV的情况下，自激振荡半导体激光器1的光学输出的特性，并且图14B示出了此时的偏压Vsa的波形。在这种情况下，确认了自激振荡半导体激光器1在偏压Vsa是_3. 6V和偏压是-3. OV的情况下都振荡。应当注意，与偏压是-3. 6V时的情况相比，在偏压是-3. OV时激
1光的振荡频率变得更高。下文中参照图15和图16描述了这些现象。图15示出了注入到自激振荡半导体激光器1的增益部分116(参照图IA和图1B) 的电流值与从自激振荡半导体激光器1发射的激光的峰值功率之间的关系。横轴表示注入到增益部分116的电流的电流值，并且纵轴表示从自激振荡半导体激光器1发射的激光的峰值功率。特性Ll到L4表示在偏压Vsa是0V、-1. 0V、-3. OV和_5. OV的各个情况下光学输出的变化。如特性Ll所示，确认了自激振荡半导体激光器1在偏压Vsa是OV时振荡。但是应当注意，相比于特性L2到L4 (它们是偏压Vsa为-1. 0V、-3. OV和-5. OV的情况)，在偏压Vsa是OV的情况下，振荡激光的峰值功率更小。从图15，可以理解随着偏压Vsa沿着负方向变得更高，自激振荡半导体激光器1的振荡所期望的电流值变得更大。例如，在偏压Vsa是OV时，自激振荡半导体激光器1在注入到增益部分116的电流值约为60mA处开始，而在偏压Vsa是-3. OV时，自激振荡半导体激光器1在电流值约为85mA处开始。在偏压Vsa是-5. OV时，半导体激光器1的振荡所期望的电流值是IOOnA以上。例如，如图15中的线L5所示，描述了注入到增益部分116的电流值约为95mA的情况。如点Pl所示，在偏压Vsa是-3. OV时，激光的峰值功率较大。然而，如点P2处所示，即使在偏压Vsa为OV时，自激振荡半导体激光器1仍然略微地振荡。因此，即使在偏压Vsa被从OV改变到-3. OV时，难以完全地打开和关闭自激振荡半导体激光器1。即，这种情况等价于图12A和图12B中示出的实验结果。相反，如点P3处所示，在偏压为-5. OV时，自激振荡半导体激光器1不振荡。因此，通过将偏压Vsa从-5. OV改变到-3. 0V，可以容易地在打开和关闭之间转换自激振荡半导体激光器1。这种情况等价于图13A和图13B中示出的实验结果。图16示出了施加到自激振荡半导体激光器1的偏压Vsa与从自激振荡半导体激光器1发射的激光的峰值功率之间的关系。横轴表示施加到自激振荡半导体激光器1的偏压Vsa，并且纵轴表示从自激振荡半导体激光器1发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的电流值85mA、90mA和95mA的各个情况下光学输出的变化。如图16所示，在偏压Vsa变得沿着负方向更大时，从自激振荡半导体激光器1发射的激光的峰值功率变得更大。然而，在偏压Vsa超出预定值时，激光的峰值功率降低并且激光不发生振荡。例如，描述了特性L7的情况，其中，注入到增益部分116的电流值约为90mA。如点 P4和P5所示，在偏压Vsa被从-3. OV改变到OV时，在振荡自身不能停止的同时，激光的峰值功率降低。S卩，在特性L8处，相对于偏压Vsa从点P4向点P5的变化，激光的输出的变化与图12A和图12B中示出的实验结果等价。相反，在点P6处，在偏压Vsa是-4. 4V时，自激振荡半导体激光器1不振荡。因此， 如点P4和P6所示，在偏压被从-3V改变到-4. 4V时，自激振荡半导体激光器1可以被完全停止。即，在这种情况下激光输出的变化与图13A和图13B中示出的实验结果等价。
图17A示出了注入到自激振荡半导体激光器1的增益部分116的电流与由于电流的注入而聚集在自激振荡半导体激光器1中的电荷的密度之间的关系，并且图17B示出了此时从自激振荡半导体激光器1发射的光的波形。在图17A中，特性Lll表示注入到自激振荡半导体激光器1的增益部分116的电流值，并且特性LlO表示此时聚集在自激振荡半导体激光器1中的电荷的密度。如箭头Al所示，随着注入到增益部分116的电流变得更大，聚集在自激振荡半导体激光器1中的电荷的密度变得更高。之后，在电荷密度达到由线L12示出的发光阈值时， 放出图17B中示出的脉冲光Pu。此时，通过脉冲光的放出而消耗电荷，并且如箭头A2所示， 自激振荡半导体激光器1中的电荷密度减小。之后，电荷通过再次注入到增益部分116的电流而聚集在自激振荡半导体激光器 1中，并且当电荷密度到达线L12的发光阈值时，排出脉冲光。通过重复这种处理，自激振荡半导体激光器1执行脉冲光的持续振荡。相对于电荷密度，由线L12示出的发光阈值根据施加到自激振荡半导体激光器1 的偏压Vsa的值来改变。例如，在偏压Vsa变得沿着负方向更大时，相对于由线L12示出的电荷的密度，发光阈值如箭头A3所示变得更大。因此，因为电荷密度到达发光阈值的时间变得更长，所以排出脉冲光的间隔变得更长并且自激振荡半导体激光器1的振荡频率变得更小。因此，在图14A和图14B中示出的实验结果中，在偏压Vsa从_3. OV改变到_3. 6V 时，激光的振荡频率变得更小。相反，除了有脉冲光的排出而消耗之外，聚集在自激振荡半导体激光器1中的电荷也由于从自激振荡半导体激光器1自然地排出而损失。因此，对于可以聚集在自激振荡半导体激光器1中的电荷的量(电荷密度)存在限制。因此，在偏压Vsa的值被设置为沿着负方向显著地更大时，发光阈值相对于可以聚集的电荷密度来说变得非常大，并且电荷密度结果不能够增加到发光阈值。因此，如图16 所示，当偏压Vsa沿着负方向变得如预定值那么大时，自激振荡半导体激光器1结果不振荡。以此方式，偏压Vsa具有自激振荡半导体激光器1不能在负值的区域内振荡的阈值。因此，当在打开和关闭之间转换自激振荡半导体激光器1时，优选地在关闭时将偏压 Vsa设置为负方向上比阈值更大的值。换言之，在由此设置的自激振荡半导体激光器1中， 相比于进行激光的振荡时的振荡时间段内的偏压Vsa，激光的振荡停止的非振荡时间段内的偏压Vsa沿着负方向变得更大。通过进行这种设置，自激振荡半导体激光器1可以更精确地在打开和关闭之间转换。本技术的实施例不局限于上述的实施例和实验示例，而是可以以其他方式构造而不超出本技术的实施例的精神。本技术的实施例可以具有以下构造。(1)在光学记录介质中记录信息的记录装置，该记录装置包括自激振荡半导体激光器，其包括施加偏压的可饱和吸收体部分以及注入增益电流的增益部分，该自激振荡半导体激光器还发射激光以将信息记录到光学记录介质；基准信号产生单元，其产生主时钟信号，还将与主时钟信号同步的注入信号提供给自激振荡半导体激光器的增益部分；记录信号产生单元，其基于主时钟信号产生记录信号，还将记录信号施加给自激振荡半导体激光器的可饱和吸收体部分以作为偏压。(2)根据(1)的记录装置，其中，从光学记录介质的凹槽中形成的摆动部而获得的信号被提供给记录信号产生单元。(3)根据(1)或O)的记录装置，其中，自激振荡半导体激光器具有fe^nN/GaN/ AlGaN材料的双量子阱分别限制异质结构。(4)根据⑴到(3)的记录装置，其中，偏压是负值；在负方向上，在自激振荡半导体激光器的非振荡时间段内的偏压比在自激振荡半导体激光器的振荡时间段内的偏压更大。(5) 一种光学振荡器装置，包括自激振荡半导体激光器，其包括施加偏压的可饱和吸收体部分以及注入增益电流的增益部分，该自激振荡半导体激光器还发射激光；基准信号产生单元，其产生主时钟信号，还将与主时钟信号同步的注入信号提供给自激振荡半导体激光器的增益部分；发射信号产生单元，其基于主时钟信号产生预定信号，还将该预定信号提供给自激振荡半导体激光器的可饱和吸收体部分以作为偏压。本公开含有的主题与2010年8月20日递交给日本专利局的日本在先专利申请JP 2010-184593中公开的主题以及2011年5月18日递交给日本专利局的日本在先专利中请 JP 2011-111866中公开的主题相关，并且通过引用将这些申请全部结合在这里。
权利要求
1.一种在光学记录介质中记录信息的记录装置，所述记录装置包括自激振荡半导体激光器，其包括施加偏压的可饱和吸收体部分以及注入增益电流的增益部分，所述自激振荡半导体激光器还发射激光以在所述光学记录介质中记录所述信息；基准信号产生单元，其产生主时钟信号，还将与所述主时钟信号同步的注入信号提供给所述自激振荡半导体激光器的所述增益部分；以及记录信号产生单元，其基于所述主时钟信号产生记录信号，还将所述记录信号施加给所述自激振荡半导体激光器的所述可饱和吸收体部分以作为所述偏压。
2.根据权利要求1所述的记录装置，其中，从所述光学记录介质的凹槽中形成的摆动部获得的信号被提供给所述记录信号产生单元。
3.根据权利要求1所述的记录装置，其中，所述自激振荡半导体激光器具有fe^nN/ GaN/AlGaN材料的双量子阱分别限制异质结构。
4.根据权利要求3所述的记录装置，其中，所述偏压是负值；在负方向上，在所述自激振荡半导体激光器的非振荡时间段内的所述偏压比在所述自激振荡半导体激光器的振荡时间段内的所述偏压更大。
5.一种光学振荡器装置，包括自激振荡半导体激光器，其包括施加偏压的可饱和吸收体部分以及注入增益电流的增益部分，所述自激振荡半导体激光器还发射激光；基准信号产生单元，其产生主时钟信号，还将与所述主时钟信号同步的注入信号提供给所述自激振荡半导体激光器的所述增益部分；以及发射信号产生单元，其基于所述主时钟信号产生预定信号，还将所述预定信号施加给所述自激振荡半导体激光器的所述可饱和吸收体部分以作为所述偏压。
全文摘要
本发明涉及记录装置和光学振荡器装置。记录装置在光学记录介质中记录信息，该记录装置包括自激振荡半导体激光器，其包括施加偏压的可饱和吸收体部分以及注入增益电流的增益部分，还发射激光以将所述信息记录到所述光学记录介质；基准信号产生单元，其产生主时钟信号，还将与所述主时钟信号同步的注入信号提供给所述自激振荡半导体激光器的所述增益部分；记录信号产生单元，其基于所述主时钟信号产生记录信号，还将所述记录信号提供给所述自激振荡半导体激光器的所述可饱和吸收体部分以作为所述偏压。
文档编号G11B7/126GK102376316SQ20111023643
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月15日 优先权日2010年8月20日
发明者仓本大, 宫岛孝夫, 渡边秀辉, 藤田五郎 申请人:索尼公司