[發明專利]激光二極管

無效

• 申請號: 201110369269.3
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN102403650A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 橫山弘之;河野俊介;大木智之;池田昌夫;宮嶋孝夫;渡邊秀輝
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社;國立大學法人東北大學
• 主分類號: H01S5/062
• 分類號: H01S5/062
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 武玉琴;陳桂香

本案是申請號200910160685.5，申請日為2009年7月29日，名稱為“驅動激光二極管的方法”的發明專利申請的分案申請。相關申請的交叉引用

本發明包含與2008年7月23日向日本專利局提交的日本優先權專利申請JP?2008-194373相關的主題，將該申請的全部內容通過引用并入此處。

技術領域

本發明涉及驅動激光二極管的方法。

背景技術

近年來，在利用脈寬處于阿秒(attosecond)范圍或飛秒(femtosecond)范圍內的激光的前沿科學領域的研究中，經常使用超短脈沖/超高功率激光器。作為超短脈沖/超高功率激光器，已知的例如有鈦/藍寶石激光器。但是，鈦/藍寶石激光器是昂貴且大型的固體激光源，這成為技術傳播的主要障礙。如果通過利用激光二極管實現超短脈沖/超高功率激光器，那么會得到尺寸和價格大大降低且高穩定性的超短脈沖/超高功率激光器。

另一方面，在通信領域中，自從二十世紀六十年代就已積極地研究如何降低激光二極管的脈寬。作為在激光二極管中產生短脈沖的方法，已知的有增益開關方法、損耗開關方法(Q開關方法)和模式鎖定方法，在這些方法中，激光二極管與半導體放大器、非線性光元件、光纖等相結合來獲得較高功率。

在上述方法中最容易的增益開關方法中，如J.Ohya?et?al.，Appl.Phys.Lett.56(1990)56.、J.AuYeung?et?al.，Appl.Phys.Lett.38(1981)308.、N.Yamada?et?al.，Appl.Phys.Lett.63(1993)583.、J.E.Ripper?et?al.，Appl.Phys.Lett.12(1968)365.和“Ultrafast?diode?lasers”，P.Vasil′ev，Artech?House?Inc.，1995中所述，當通過短脈沖電流驅動激光二極管時，會產生脈寬約為20皮秒(picosecond)至100皮秒的光脈沖。在增益開關方法中，由于只需要通過短脈沖電流驅動市售的激光二極管，所以可利用極其簡單的器件配置就可以實現脈寬在皮秒范圍內的短脈沖光源。然而，在850nm波長的AlGaAs基激光二極管中，光脈沖的峰值功率大約為0.1瓦至1瓦，而在1.5μm波長的InGaAsP基激光二極管中，光脈沖的峰值功率大約為10毫瓦至100毫瓦。因而，例如，作為用于雙光子吸收的需要高峰值功率的光源，上述激光二極管的光功率是不夠的。為了提高峰值功率，需要通過結合模式鎖定方法與半導體放大器或光纖放大器以形成復雜且難的配置。

于是，基于“全半導體結構”實現高功率的激光二極管裝置的例子鮮有報道，“全半導體結構”是最終減小尺寸的重要條件，即激光二極管裝置只由激光二極管或者激光二極管和半導體器件的組合構成，具體地說，激光二極管裝置通過由GaN基化合物半導體制成的405nm波長的激光二極管構成。因而，如果實現在405nm波長處具有高峰值功率的“全半導體”的脈沖激光時，該脈沖激光可有望成為繼藍光光盤系統的下一代光盤系統的容積光盤(volumetric?optical?disk)系統的光源，并且可通過該脈沖激光實現覆蓋可見光范圍的整個波段的合適的超短脈沖/超高功率光源，從而可提供醫藥領域、生物成像領域等所需的光源。

發明內容

期望提供一種驅動具有簡單的結構和配置的超短脈沖/超高功率激光二極管的方法。

根據本發明的第一實施例，提供一種驅動激光二極管的方法，通過脈沖電流驅動該激光二極管，該脈沖電流比閾值電流值I_th高10倍以上，優選地高20倍以上，更優選地高50倍以上。

在此情況下，閾值電流值I_th表示當激光振蕩起始時流過激光二極管的電流，后面提到的閾值電壓值V_th表示此時施加于激光二極管的電壓，并且建立V_th＝R×I_th+V₀的關系，其中激光二極管的內電阻是R(Ω)。在此情況下，V₀是p-n結的內建電勢。

根據本發明的第二實施例，提供一種驅動激光二極管的方法，通過脈沖電壓驅動該激光二極管，該驅動電壓比閾值電壓值V_th高2倍以上，優選地高4倍以上，更優選地高10倍以上。