[發明專利]垂直腔表面發射激光器件及采用這種器件的光拾取裝置

無效

• 申請號: 96105467.0
• 申請日: 1996-04-25
• 公開（公告）號: CN1063291C
• 公開（公告）日: 2001-03-14
• 發明（設計）人: 申鉉國
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10;G11B7/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 蔣世迅

本發明涉及垂直腔表面發射激光(VCSEL)器件和采用這種器件的光拾取裝置，更具體地是涉及其中的光源和光電探測器是集成在一個半導體襯底上的VCSEL器件及采用這種器件的光拾取裝置。

與邊緣發射(edge?emitting)激光的工作方式不同，VCSEL是發射垂直于半導體堆積層的上表面的光。因為VCSEL發射的是高斯光束，即幾乎是圓形的光束，不需要從光學上校正所發射的光束的形狀，此外，VCSEL可以做得小到能使這種器件的二維陣列可以集成在半導體襯底上，從而可以廣泛應用于計算機工業，音/像設備，激光打印機和掃描儀，醫療設備及通信領域。

可是，這種VCSEL垂直發射光發射所要求的固有結構－其中有一個發射表面是與襯底結合在一起－妨礙了控制光發射的監控光電探測器的安裝。這里，監控光電探測器可以用環繞光源周邊安裝的環形光電探測器充當，它在光源被驅動時接收橫向發射的自發射光，也可以用安裝在光源自身頂部的平面光電探測器來充當監控光電探測器。

如圖1所示，在美國專利5，285，466中公開的一個傳統的帶有監控光電探測器的VCSEL包括一個半導體襯底10，一個集成在襯底10上的正向偏置時發光的光源12，和一個接收從光源12的側面橫向發射自發射光的環形監控光電探測器14。這里，這個光電探測器－它可以反向偏置或不加電壓－接收來自光源的自發射光并且把接收到的光變成電信號，然后這個電信號被反饋到光源的一個電極，用來控制發光量。但是，這樣橫向發射的自發射光不與垂直發射的光成比例，因而精確控制光源是困難的，并且其光強相對來說較低，不利于正確探測。

因此，如圖2，另一種集成有監控光電探測器的傳統型VCSEL被提了出來，其中光源22是形成在半導體襯底20之上，并且監控光電探測器24是直接形成在光源22的頂部。這種情況下，光電探測器24接收從光源發出的光的一部分，用于探測并轉換成一個監控信號，并且允許其余的光通過。盡管所接收的光對完成監控功能來說是足夠的，但通過監控光電探測器24發射出去的可用光部分將有很大減少。

為了解決上述問題，本發明的第一個目的是提供一個具有把光源和光電探測器集成在一起的緊湊結構的VCSEL器件，它提高了發射光的使用效率。

本發明的第二個目的是提供一個采用上述VCSEL器件的光拾取裝置，在這種裝置中，光源、監控光電探測器和主光電探測器是集成在一起的。

為了實現第一個目的，這里提供了一個垂直腔表面發射激光器，它包括：一個半導體襯底；一個具有形成在半導體襯底上的用于接收入射光的本征緩沖層和形成在本征緩沖層上的第一電極層的光電探測器；和一個光源，它具有一個形成在第一電極層上的用于反射大部分入射光并傳輸剩余部分光的第一分布布喇格反射(DBR)堆，在第一DBR堆上形成有一個用于產生光發射的激發層，在激發層上形成有用于反射大部分入射光并且傳輸剩余部分光的第二DBR堆，并且在第二DBR堆上形成有第二電極層，這個電極層上有一個腔體，通過它把穿過第二DBR堆的光發射出去，其中第一電極層上有一塊外露表面，這個表面上沒有形成光源而是有一個聯接第一電極層與外部電源的引線。

為了實現第二目的，所提供的光拾取裝置，包括：一個垂直腔表面發射激光器件，它含有一個半導體襯底、一個具有依次疊加在所述的半導體襯底上的本征緩沖層和第一電極層的光電探測器、和一個具有依次疊加在第一電極層上的第一布喇格所射堆、激發層和一個形成有一個腔體的第二布喇格所射堆的光源，其特征在于，第一電極層具有一個其上面沒有形成光源的外露表面，并且一個用于連接第一電極層與外部電源的引線是形成在所述的外露表面上；一個置于所述的光源和光記錄介質之間的物鏡，用于聚焦從光源發出的光在光記錄介質上形成一個光點；一個位于光源和物鏡之間的衍射器件，用于根據從光源入射的光束的光路改變從物鏡入射的光束的光路；和一個用于探測通過所述的衍射器件的光的主光電探測器。

上述本發明的目的和優點通過以附圖作參考對所最佳的實施例進行詳細的描述會變得更清楚，其中：

圖1表示一例傳統VCSEL的概要透視圖；

圖2是另一例傳統VCSEL的概要透視圖；

圖3A和3B分別是本發明的第一實施例的VCSEL器件的截面圖和平面圖；

圖4A和4B分別是本發明的第二實施例的VCSEL器件的截面圖和平面圖；

圖5A和5B分別是本發明的第三實施例的VCSEL器件的截面圖和平面圖；

圖6A和6B分別是本發明的第四實施例的VCSEL器件的截面圖和平面圖；