專利名稱：可變波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光元件及其制造方法，使用該元件的氣體檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可調(diào)半導(dǎo)體激光器、其制造方法、以及使用該激光器的氣體檢測(cè)器。更特別地，本發(fā)明涉及能夠輸出激光束并控制波長(zhǎng)的簡(jiǎn)單配置的可調(diào)激光器、其制造方法、以及使用該激光器的氣體檢測(cè)器。

背景技術(shù)：
常規(guī)地，已知有利用TDLAS(可調(diào)二極管激光吸收光譜)方案類型的氣體檢測(cè)器，其中與檢測(cè)目標(biāo)氣體(例如甲烷氣體或乙醇?xì)怏w)的吸收線波長(zhǎng)匹配的激光束通過(guò)利用氣體特有的吸收線輻射到檢測(cè)空間中。然后，檢測(cè)氣體的存在與否、濃度等通過(guò)測(cè)量輻射激光束的衰減狀態(tài)來(lái)檢測(cè)。
作為用于上述類型氣體檢測(cè)器的半導(dǎo)體激光器，已知有可調(diào)半導(dǎo)體激光器，例如后述專利文獻(xiàn)1中公開的DFB(分布式反饋)激光器和述專利文獻(xiàn)2中公開的DBR(分布式布拉格反射器)激光器。
如圖9所示，例如，專利文獻(xiàn)1公開的DFB激光器構(gòu)成如下有源層51和InP層52形成在n-InP襯底53的一個(gè)表面上，n型電極54形成在n-InP襯底53的相反表面上。
包括窗口的SiO2絕緣膜55和形成為含有Au以用于驅(qū)動(dòng)電流注入的p型電極56形成在有源層51上方。
此外，用于電阻膜58的電極59a和59b分別以島狀形成在p型電極56的右手區(qū)域中。
此外，包括SiO2絕緣膜57和Pt的電阻膜58形成在有源層51上方。
在這種情況下，電阻膜58的兩端形成為接觸預(yù)先形成的電極59a和59b。
如圖10A和10B所示，專利文獻(xiàn)2中公開的DBR激光器包括半導(dǎo)體光學(xué)器件64和熱沉65，其中半導(dǎo)體光學(xué)器件64包括光波導(dǎo)62和通過(guò)絕緣膜67形成以加熱光波導(dǎo)62的至少一部分的加熱部分63；熱沉65形成來(lái)安裝半導(dǎo)體光學(xué)器件64，直接接觸光波導(dǎo)62的一部分，且通過(guò)空隙部分66接觸光波導(dǎo)62的其他部分。
此外，將襯底70周期性蝕刻，并由此將波紋狀衍射光柵69形成在光波導(dǎo)62的除有源區(qū)61之外的區(qū)域80中。
根據(jù)DBR激光器，在除有源區(qū)61之外的區(qū)域中，形成衍射光柵69的部分稱作DBR區(qū)域C，且其余部分稱作相位控制區(qū)域B。
如圖10B所示，用作非輻射區(qū)域80的InGaAsP波導(dǎo)層、和InP蓋層71形成在有源區(qū)61的外圍部分。
N型電極68通過(guò)進(jìn)行例如Au和Ge的氣相沉積經(jīng)由InP蓋層71形成在有源區(qū)61的上表面上。
P型電極(未示出)通過(guò)進(jìn)行例如Au和Zn的氣相沉積形成在襯底70的底表面上。
例如，具有不同于上述專利文獻(xiàn)1中公開的DFB激光器構(gòu)造的DFB激光器有后述專利文獻(xiàn)3中公開的局部衍射光柵半導(dǎo)體激光器(PC-LD)和具有兩個(gè)衍射光柵的分布式反饋半導(dǎo)體激光器，其為后述專利文獻(xiàn)4中公開的激光器。
專利文獻(xiàn)1日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.4-72783
專利文獻(xiàn)2日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.9-74250
專利文獻(xiàn)3日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.6-310806
專利文獻(xiàn)4日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2004-31827

發(fā)明內(nèi)容
在上述可調(diào)半導(dǎo)體激光器用作氣體檢測(cè)器光源由此通過(guò)利用TDLAS方案檢測(cè)檢測(cè)空間中的檢測(cè)目標(biāo)氣體的情況下，進(jìn)行如下操作。調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器，鎖定輻射束的波長(zhǎng)到檢測(cè)目標(biāo)氣體特有的吸收線，鎖定波長(zhǎng)的激光束向檢測(cè)空間輻射，并接收與激光束的輻射相關(guān)的來(lái)自檢測(cè)空間的反射光。
在這種情況下，半導(dǎo)體激光器的特征在于，輻射束的波長(zhǎng)根據(jù)光波導(dǎo)的折射率來(lái)確定，且光波導(dǎo)的折射率根據(jù)溫度或載流子密度(注入電流)來(lái)確定。
其他特征在于，在溫度改變的情況下，雖然在激光束被調(diào)節(jié)從而被鎖定到檢測(cè)目標(biāo)氣體特有的吸收線時(shí)的響應(yīng)速度低，但折射率的變化范圍增大，以致于可以設(shè)置大的可調(diào)波長(zhǎng)范圍。
另一方面，特征在于，在載流子密度改變的情況下，雖然在激光束被調(diào)節(jié)從而鎖定到檢測(cè)目標(biāo)氣體特有的吸收線時(shí)的響應(yīng)速度高，但折射率在載流子密度的某一水平飽和，以致于變化范圍窄，且因此可調(diào)波長(zhǎng)范圍不能設(shè)置得很大。
在具有上述特征的半導(dǎo)體激光器被調(diào)節(jié)從而將輻照束的波長(zhǎng)鎖定到檢測(cè)目標(biāo)氣體特有的吸收線的情況下，檢測(cè)目標(biāo)氣體的吸收線波長(zhǎng)和包括吸收線波長(zhǎng)中心的范圍是不同的。因此，使激光束的波長(zhǎng)可調(diào)，以便能夠有與檢測(cè)目標(biāo)氣體的類型相應(yīng)的足夠的波長(zhǎng)可調(diào)波長(zhǎng)范圍。
然而，已知，在根據(jù)上述類型的TDLAS方案的氣體檢測(cè)器中，只要?dú)怏w具有約10KHz的調(diào)制頻率，那么任何類型的檢測(cè)目標(biāo)氣體都是充分可尋的。因此，即使當(dāng)越過(guò)響應(yīng)速度優(yōu)先設(shè)置折射率變化大小時(shí)，僅通過(guò)改變溫度就足以追蹤氣體。
后述的專利文獻(xiàn)5公開了一種便攜式氣體濃度測(cè)量裝置，其被小型化以便于使用并能夠容易地檢測(cè)例如氣體的濃度和存在與否。然而，在這種便攜式氣體濃度測(cè)量裝置的情況下，外殼中的部件安裝空間是有限的，由于裝置采用電池驅(qū)動(dòng)，因此必須限制功耗，并且僅能在外殼中提供單個(gè)電源。
專利文獻(xiàn)5日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2005-106521 因此，作為用于上述類型的這種便攜式氣體濃度測(cè)量裝置的半導(dǎo)體激光器，需要能夠利用單個(gè)電源輸出激光并調(diào)節(jié)波長(zhǎng)，且同時(shí)能夠獲得足夠的可調(diào)波長(zhǎng)范圍的半導(dǎo)體激光器。
然而，在如上述專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中公開的半導(dǎo)體激光器中，雖然激光輸出和波長(zhǎng)可以彼此獨(dú)立控制，但加熱電源和激光驅(qū)動(dòng)電源單獨(dú)配置。在這種情況下，問(wèn)題在于不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且該結(jié)構(gòu)不能適用于例如其中僅單個(gè)電源能設(shè)置在外殼中的便攜式氣體濃度測(cè)量裝置。
為了解決上述常規(guī)技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種可調(diào)半導(dǎo)體激光器、其制造方法、以及使用該激光器的氣體檢測(cè)器，其中，采用簡(jiǎn)單配置，在通過(guò)TDLAS方案檢測(cè)氣體的情況下，半導(dǎo)體激光器能夠在足夠的可調(diào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)通過(guò)單路電流控制波長(zhǎng)和激光輸出，且因此能夠?qū)崿F(xiàn)公用單個(gè)電源用于加熱電源和激光器驅(qū)動(dòng)電源。因此，降低了實(shí)際安裝中所需的安裝空間。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種可調(diào)半導(dǎo)體激光器，包括半導(dǎo)體襯底(10)；形成在該半導(dǎo)體襯底上方并產(chǎn)生光的有源層(12)；波長(zhǎng)控制區(qū)域(D)，其形成為包括該有源層，形成在光波導(dǎo)中，且在至少一部分中包括衍射光柵(14)，該光波導(dǎo)引導(dǎo)該有源層產(chǎn)生的光，該衍射光柵(14)從該有源層產(chǎn)生的光選擇具有預(yù)定波長(zhǎng)的光；形成在該光波導(dǎo)上方的蓋層(cladding layer)(13)；形成在該蓋層上方的絕緣膜(19)；形成在該半導(dǎo)體襯底下面的第一驅(qū)動(dòng)電極(17)；形成在該蓋層上方的第二驅(qū)動(dòng)電極(18)；形成在該絕緣膜上方并用于加熱該波長(zhǎng)控制區(qū)域的至少一部分的加熱部分(20)；設(shè)置在該加熱部分(20)中的第一加熱端子(20a)和第二加熱端子(20b)；連接在該第二驅(qū)動(dòng)電極和該第一加熱端子之間的第一連接線(21)；以及通過(guò)電源連接在該第一驅(qū)動(dòng)電極和該第二加熱端子之間的第二連接線(22)，其中調(diào)節(jié)從該電源提供到通過(guò)該加熱部分串聯(lián)連接的該第一和第二連接線的電流，由此可以控制從該光波導(dǎo)傳送到外部的光的波長(zhǎng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種根據(jù)第一方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)域包括由衍射光柵形成的分布式布拉格反射區(qū)(C)和鄰接該分布式布拉格反射區(qū)的相位調(diào)節(jié)區(qū)(B)；且該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該相位調(diào)節(jié)區(qū)的至少一部分。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種根據(jù)第二方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中該加熱部分進(jìn)一步構(gòu)造為能夠均勻加熱該分布式布拉格反射區(qū)的整個(gè)區(qū)域。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種根據(jù)第一方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)由一衍射光柵構(gòu)成；且該加熱部分構(gòu)造為能夠均勻加熱所述一衍射光柵的整個(gè)區(qū)域。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種根據(jù)第四方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中所述一衍射光柵跨該光波導(dǎo)的整個(gè)區(qū)域形成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種根據(jù)第四方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中所述一衍射光柵形成在該光波導(dǎo)的一部分中。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種根據(jù)第一方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)域由形成在該光波導(dǎo)的多個(gè)部分中的多個(gè)衍射光柵(14a、14b)構(gòu)成；且該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該多個(gè)衍射光柵，使得各個(gè)該多個(gè)衍射光柵選擇的各波長(zhǎng)彼此相同。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種根據(jù)第七方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中該加熱部分由分別加熱該多個(gè)衍射光柵的多個(gè)加熱部分構(gòu)成，且該多個(gè)加熱部分串聯(lián)連接。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種根據(jù)第一方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中該加熱部分由薄膜電阻器構(gòu)成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一種根據(jù)第一方面的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其用在氣體檢測(cè)器中，該氣體檢測(cè)器輻射具有預(yù)定波長(zhǎng)的激光束到檢測(cè)空間中，并利用檢測(cè)目標(biāo)氣體削弱激光束的特性通過(guò)使用可調(diào)二極管激光吸收譜方案進(jìn)行氣體檢測(cè)。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供一種包括可調(diào)半導(dǎo)體激光器的氣體檢測(cè)器，其將具有預(yù)定波長(zhǎng)的激光束輻射到檢測(cè)空間中，并利用檢測(cè)目標(biāo)氣體削弱激光束的特性通過(guò)使用可調(diào)二極管激光吸收譜方案進(jìn)行氣體檢測(cè)，其中該可調(diào)半導(dǎo)體激光器包括半導(dǎo)體襯底(10)；形成在該半導(dǎo)體襯底上方并產(chǎn)生光的有源層(12)；波長(zhǎng)控制區(qū)域(D)，其形成為包括該有源層，形成在光波導(dǎo)中，且在至少一部分中包括衍射光柵(14)，該光波導(dǎo)引導(dǎo)該有源層產(chǎn)生的光，該衍射光柵(14)從該有源層產(chǎn)生的光選擇具有預(yù)定波長(zhǎng)的光；形成在該光波導(dǎo)上方的蓋層(13)；形成在該蓋層上方的絕緣膜(19)；形成在該半導(dǎo)體襯底下面的第一驅(qū)動(dòng)電極(17)；形成在該蓋層上方的第二驅(qū)動(dòng)電極(18)；形成在該絕緣膜上方并用于加熱該波長(zhǎng)控制區(qū)域的至少一部分的加熱部分(20)；設(shè)置在該加熱部分(20)中的第一加熱端子(20a)和第二加熱端子(20b)；連接在該第二驅(qū)動(dòng)電極和該第一加熱端子之間的第一連接線(21)；以及通過(guò)電源連接在該第一驅(qū)動(dòng)電極和該第二加熱端子之間的第二連接線(22)，其中調(diào)節(jié)從該電源提供到通過(guò)該加熱部分串聯(lián)連接的該第一和第二連接線的電流，由此可以控制從該光波導(dǎo)傳送到外部的光的波長(zhǎng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，提供一種根據(jù)第十一方面的氣體檢測(cè)器，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)域包括由衍射光柵形成的分布式布拉格反射區(qū)(C)和鄰接該分布式布拉格反射區(qū)的相位調(diào)節(jié)區(qū)(B)；且該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該相位調(diào)節(jié)區(qū)的至少一部分。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，提供一種根據(jù)第十二方面的氣體檢測(cè)器，其中進(jìn)一步配置該加熱部分從而能夠均勻加熱該分布式布拉格反射區(qū)的整個(gè)區(qū)域。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，提供一種根據(jù)第十一方面的氣體檢測(cè)器，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)由一衍射光柵構(gòu)成；且該加熱部分構(gòu)造為能夠均勻加熱所述一衍射光柵的整個(gè)區(qū)域。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，提供一種根據(jù)第十四方面的氣體檢測(cè)器，其中所述一衍射光柵跨該光波導(dǎo)的整個(gè)區(qū)域形成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，提供一種根據(jù)第十四方面的氣體檢測(cè)器，其中所述一衍射光柵形成在該光波導(dǎo)的一部分中。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，提供一種根據(jù)第十一方面的氣體檢測(cè)器，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)域由形成在該光波導(dǎo)多個(gè)部分中的多個(gè)衍射光柵(14a、14b)構(gòu)成；且該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該多個(gè)衍射光柵從而由各個(gè)所述多個(gè)衍射光柵選擇的各波長(zhǎng)彼此相同。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，提供一種根據(jù)第十七方面的氣體檢測(cè)器，其中該加熱部分由分別加熱該多個(gè)衍射光柵的多個(gè)加熱部分(20A、20B)構(gòu)成，且該多個(gè)加熱部分串聯(lián)連接。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十九方面，提供一種根據(jù)第十一方面的氣體檢測(cè)器，其中該加熱部分由薄膜電阻器構(gòu)成。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二十方面，提供一種制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成光波導(dǎo)的步驟，該光波導(dǎo)包括產(chǎn)生光的有源層(12)和波長(zhǎng)控制區(qū)(D)，該波長(zhǎng)控制區(qū)在至少一部分中包括衍射光柵(14)，該衍射光柵從該有源層產(chǎn)生的光選擇并反射具有預(yù)定波長(zhǎng)的光；在該光波導(dǎo)上形成蓋層(13)的步驟；在該蓋層上方形成絕緣膜(19)的步驟；在該半導(dǎo)體襯底下面形成第一驅(qū)動(dòng)電極(17)的步驟；在該蓋層上方形成第二驅(qū)動(dòng)電極(18)的步驟；在該絕緣膜上方形成加熱部分(20)的步驟，用于加熱該波長(zhǎng)控制區(qū)的至少一部分；在該加熱部分(20)中形成第一加熱端子(20a)和第二加熱端子(20b)的步驟；通過(guò)使用第一連接線(21)連接該第二驅(qū)動(dòng)電極和該第一加熱端子之間的步驟；以及通過(guò)使用第二連接線(22)經(jīng)由電源連接第一驅(qū)動(dòng)電極和該第二加熱端子之間的步驟，其中調(diào)節(jié)從該電源提供到通過(guò)該加熱部分串聯(lián)連接的該第一和第二連接線的電流，由此可以控制從該光波導(dǎo)傳送到外部的光的波長(zhǎng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二十一方面，提供一種根據(jù)第二十方面的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)域包括由該衍射光柵形成的分布式布拉格反射區(qū)(C)和鄰接該分布式布拉格反射區(qū)的相位調(diào)節(jié)區(qū)(B)；且該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該相位調(diào)節(jié)區(qū)的至少一部分。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二十二方面，提供一種根據(jù)第二十一方面的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其中進(jìn)一步配置該加熱部分從而能夠均勻加熱該分布式布拉格反射區(qū)的整個(gè)區(qū)域。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二十三方面，提供一種根據(jù)第二十方面的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)由一衍射光柵構(gòu)成；且該加熱部分構(gòu)造為能夠均勻加熱所述衍射光柵的整個(gè)區(qū)域。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二十四方面，提供一種根據(jù)第二十三方面的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其中所述一衍射光柵跨該光波導(dǎo)的整個(gè)區(qū)域形成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二十五方面，提供一種根據(jù)第二十三方面的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其中所述一衍射光柵形成在該光波導(dǎo)的一部分中。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，提供一種根據(jù)第二十方面的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其中該波長(zhǎng)控制區(qū)域由形成在該光波導(dǎo)的多個(gè)部分中的多個(gè)衍射光柵(14a、14b)構(gòu)成；且該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該多個(gè)衍射光柵從而由各個(gè)該多個(gè)衍射光柵選擇的各波長(zhǎng)彼此相同。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二十七方面，提供一種根據(jù)第二十六方面的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其中該加熱部分由分別加熱該多個(gè)衍射光柵的多個(gè)加熱部分(20A、20B)構(gòu)成，且該多個(gè)加熱部分串聯(lián)連接。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二十八方面，提供一種根據(jù)第二十方面的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其中該加熱部分由薄膜電阻器構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，相位調(diào)節(jié)區(qū)的至少一部分可以被加熱部分加熱。由此，可以實(shí)現(xiàn)一種可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中該部分光波導(dǎo)的折射率大地改變，由此可以通過(guò)使用單路電流將波長(zhǎng)和激光輸出控制在期望的可調(diào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)一種可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其中在通過(guò)TDLAS方案檢測(cè)氣體的情況下，可以通過(guò)共用單個(gè)電源來(lái)控制波長(zhǎng)和激光輸出，因此簡(jiǎn)化了構(gòu)造。因此，即使在其中僅一個(gè)電源可設(shè)置在外殼中的氣體檢測(cè)器的情況下，實(shí)際安裝所需的安裝空間也可以盡可能得小。
此外，根據(jù)本發(fā)明，該加熱部分布置為不直接加熱該有源區(qū)，由此可以增長(zhǎng)該半導(dǎo)體激光器的壽命。



圖1A是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
圖1B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第一實(shí)施例的變型例的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
圖2A是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的基本部分的電路配置的一個(gè)示例的等效電路圖。
圖2B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的基本部分的電路配置的另一示例的等效電路圖。
圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
圖6是說(shuō)明常規(guī)可調(diào)半導(dǎo)體激光器的輸出特性的圖。
圖7是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的輸出特性的圖。
圖8A是作為第五實(shí)施例的采用本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的氣體檢測(cè)器的一個(gè)示例的示意圖。
圖8B是說(shuō)明圖8A所示的半導(dǎo)體激光器模塊31和激光器驅(qū)動(dòng)控制單元50的總體結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖8C是說(shuō)明圖8A所示的氣體檢測(cè)器和氣體檢測(cè)單元60的總體結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是說(shuō)明常規(guī)DFB激光器結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
圖10A是說(shuō)明常規(guī)DBR激光器結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
圖10B是沿圖10A的線10B-10B的截面圖。

具體實(shí)施例方式 下面將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例) 首先，下面將參考圖1A描述根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的第一實(shí)施例。
圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
參考圖1A，在由附圖標(biāo)記1A(1)表示的可調(diào)半導(dǎo)體激光器中，光波導(dǎo)由三個(gè)區(qū)域構(gòu)成，即，有源區(qū)A、相位調(diào)節(jié)區(qū)B和DBR區(qū)C。
如圖1A所示，截面為梯形的臺(tái)地(mesa)10a形成為在設(shè)置為用于制造多層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體襯底的n-InP襯底10的上中心部分中沿長(zhǎng)度方向(光輻射方向)延伸。
用于產(chǎn)生光的有源層12和p-InP蓋層13依次形成在臺(tái)地10a上方。
P-InP埋層15和n-InP埋層16形成在臺(tái)地10a的兩側(cè)，藉此穩(wěn)固提供在下面將進(jìn)一步描述的電極對(duì)之間的電流路徑的窄部，并形成條形光波導(dǎo)。
一對(duì)電極17和18形成在如上構(gòu)成的半導(dǎo)體層的正面和反面表面上。更具體地，每個(gè)由諸如Au的金屬膜構(gòu)成的n型電極17(第一驅(qū)動(dòng)電極)和p型電極18(第二驅(qū)動(dòng)電極)分別形成。
雖然未示出，但用于促進(jìn)電流注入的接觸層可以形成在p-InP蓋層13和p型電極18之間。
優(yōu)選地，例如，用于接觸層的材料為p-InGaAs或p-InGaAsP。
在圖1A所示的示例中，n型電極17形成在n-InP襯底10的反面上，p型電極18形成在p-InP蓋層13的部分表面上(左手側(cè)前部)。
在半導(dǎo)體激光器1A中，形成用于分布光的光波導(dǎo)，其由其中形成用于產(chǎn)生光的有源層12的有源區(qū)A、與有源區(qū)A連續(xù)設(shè)置的第一無(wú)源區(qū)(下文稱“相位調(diào)節(jié)區(qū)B”)、以及與相位調(diào)節(jié)區(qū)B連續(xù)設(shè)置并具有其中形成衍射光柵14的一端側(cè)(one-end side)的第二無(wú)源區(qū)(下文稱“布拉格反射區(qū)(或DBR區(qū)C)”)構(gòu)成。
附圖標(biāo)記11表示形成部分光波導(dǎo)的光導(dǎo)層。
由諸如Pt、Au等構(gòu)成的薄膜電阻器形成的加熱部分20通過(guò)絕緣層19形成在p-InP蓋層13表面的相位調(diào)節(jié)區(qū)B上。
第一加熱端子20a和第二加熱端子20b形成在加熱部分20中。
加熱部分20通過(guò)導(dǎo)線連接到與該對(duì)電極17和18串聯(lián)連接的單個(gè)外部電源2。
在這種情況下，第二驅(qū)動(dòng)電極18(p型電極)和第一加熱端子20a通過(guò)由鍵合線等形成的第一連接線21互連。第一驅(qū)動(dòng)電極17(n型電極)和第二加熱端子20b通過(guò)由鍵合線等形成的第二連接線22經(jīng)由外部電源2互連。
如此，如圖2A所示，構(gòu)造了等效電路，以使可調(diào)半導(dǎo)體激光器1中該對(duì)電極17和18以及加熱部分20串聯(lián)連接到單個(gè)外部電源2。
單路電流作為驅(qū)動(dòng)功率同步地從單個(gè)外部電源2提供到該對(duì)電極17和18與加熱部分20之間的互連部分。
更特別地，如圖1A所示，在第一實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1中，波長(zhǎng)控制區(qū)域D由設(shè)置在波長(zhǎng)控制區(qū)域D的一部分中的衍射光柵14形成的分布式布拉格反射器(DBR)區(qū)域C和與DBR區(qū)C相鄰地定位的相位調(diào)節(jié)區(qū)域B構(gòu)成。
形成加熱部分20，從而在加熱包括在波長(zhǎng)控制區(qū)域D中的相位調(diào)節(jié)區(qū)域B的情況下能加熱相位調(diào)節(jié)區(qū)B的至少一部分。
因此，根據(jù)第一實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)半導(dǎo)體激光器1，其中相位調(diào)節(jié)區(qū)B的至少一部分由加熱部分20加熱，從而極大地改變?cè)摬糠种泄獠▽?dǎo)的折射率，由此通過(guò)使用單路電源可以在期望的可調(diào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)控制有源層12產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和激光輸出。
此外，根據(jù)第一實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)半導(dǎo)體激光器1，其中由有源層12產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和激光輸出可以通過(guò)共同使用單個(gè)外部電源2來(lái)控制。此外，由于簡(jiǎn)化了構(gòu)造，因此即使在應(yīng)用于其中僅能在外殼中設(shè)置單個(gè)電源的便攜式氣體檢測(cè)器的情況下，實(shí)際安裝所需的安裝空間也可以盡可能地小。
此外，根據(jù)第一實(shí)施例，加熱部分20僅形成在相位調(diào)節(jié)區(qū)B上，且用于產(chǎn)生光的有源區(qū)A不被加熱部分20直接加熱，從而實(shí)現(xiàn)了能夠增大壽命的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1。
在第一實(shí)施例中，雖然已經(jīng)參考其中加熱部分20僅形成在相位調(diào)節(jié)區(qū)B上的示例進(jìn)行了描述，但該構(gòu)造不限于此。
例如，如圖1B所示，該構(gòu)造可以是，加熱部分20均勻加熱除相位調(diào)節(jié)區(qū)B的全部或一部分外的整個(gè)DBR區(qū)C。
(第一實(shí)施例的變型例) 下面將參考圖1B描述根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第一實(shí)施例的變型例。
圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第一實(shí)施例的變型例的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
在圖1B中，相同的附圖標(biāo)記表示類似于圖1A所示的第一實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)中的部分，且將在此處省略其描述。
參考圖1B，根據(jù)第一實(shí)施例的變型例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器類似于第一實(shí)施例。波長(zhǎng)控制區(qū)D由提供在波長(zhǎng)控制區(qū)D的一部分中的衍射光柵14形成的分布式布拉格反射(DBR)區(qū)C、以及鄰接DBR區(qū)C設(shè)置的相位調(diào)節(jié)區(qū)B構(gòu)成。
形成加熱部分20以便能夠在加熱包括于波長(zhǎng)控制區(qū)D中的相位調(diào)節(jié)區(qū)B和DBR區(qū)C的情況下加熱相位調(diào)節(jié)區(qū)B的至少一部分并均勻加熱整個(gè)DBR區(qū)C。
由此，根據(jù)第一實(shí)施例的變型例，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)半導(dǎo)體激光器1，其中相位調(diào)節(jié)區(qū)B的至少一部分由加熱部分20加熱且整個(gè)DBR區(qū)C被均勻加熱以使該部分中光波導(dǎo)的折射率比第一實(shí)施例的情況下改變更大，從而將由有源層12產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和激光輸出通過(guò)使用單路電流控制在期望的可調(diào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)。
(第二實(shí)施例) 下面將參考圖3詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第二實(shí)施例。
圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
參考圖3，第二實(shí)施例的由附圖標(biāo)記1B(1)表示的可調(diào)半導(dǎo)體激光器是DFB激光器，其包括形成在有源層12下面在整個(gè)光導(dǎo)層11上的衍射光柵14。
如圖3所示，截面為梯形的臺(tái)地10a形成為在n-InP襯底10的上中心部分中沿長(zhǎng)度方向(光輻射方向)延伸，所述襯底10設(shè)置為用于制造多層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體襯底。
在其整個(gè)上形成衍射光柵14的光導(dǎo)層11、用于產(chǎn)生光的有源層12和p-InP蓋層13依次形成在臺(tái)地10a上方。
P-InP埋層15和n-InP埋層16形成在臺(tái)地10a的兩側(cè)，藉此穩(wěn)固提供在下面將進(jìn)一步描述的一對(duì)電極之間的電流路徑的窄部，并形成條形光波導(dǎo)。
一對(duì)電極17和18形成在如上構(gòu)成的半導(dǎo)體層的正面和反面表面上。更具體地，每個(gè)由諸如Au的金屬膜構(gòu)成的n型電極17(第一驅(qū)動(dòng)電極)和p型電極18(第二驅(qū)動(dòng)電極)分別形成。
在圖3所示的示例中，n型電極17形成在n-InP襯底10的反面上，p型電極18形成在p-InP蓋層13的部分表面(基本上為右手側(cè)的半部分，除有源層12的上表面之外)上。
由Pt、Au等構(gòu)成的薄膜電阻器形成的加熱部分20通過(guò)絕緣層19形成在p-InP蓋層13的上表面上。加熱部分以一方式形成從而覆蓋衍射光柵14的整個(gè)區(qū)域，衍射光柵14在光導(dǎo)層11的整個(gè)區(qū)域上形成為波長(zhǎng)控制區(qū)域D。
第一加熱端子20a和第二加熱端子20b形成在加熱部分20中。
加熱部分20通過(guò)導(dǎo)線連接到與該對(duì)電極17和18串聯(lián)連接的單個(gè)外部電源2。
在這種情況下，第二驅(qū)動(dòng)電極18(p型電極)和第一加熱端子20a通過(guò)由鍵合線等形成的第一連接線21互連。第一驅(qū)動(dòng)電極17(n型電極)和第二加熱端子20b通過(guò)由鍵合線等形成的第二連接線22經(jīng)由外部電源2互連。
如此，如圖2A所示，構(gòu)造了等效電路，以使可調(diào)半導(dǎo)體激光器1中該對(duì)電極17和18以及加熱部分20串聯(lián)連接到單個(gè)外部電源2。
單路電流作為驅(qū)動(dòng)功率同步地從單個(gè)外部電源2提供到該對(duì)電極17和18與加熱部分20之間的互連部分。
由此，根據(jù)第二實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)半導(dǎo)體激光器1，其中形成在光導(dǎo)層11整個(gè)區(qū)域中的衍射光柵14的整個(gè)區(qū)域由加熱部分20加熱從而大地改變?cè)摬糠种泄獠▽?dǎo)的折射率，由此可以將由有源層12產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和激光輸出通過(guò)使用單路電流控制在期望的可調(diào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)。
此外，根據(jù)第二實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)半導(dǎo)體激光器1，其中在有源區(qū)A中產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和激光輸出可以通過(guò)共用單個(gè)外部電源2來(lái)控制。此外，在這種情況下，由于簡(jiǎn)化了構(gòu)造，因此即使在應(yīng)用于其中僅單個(gè)電源可設(shè)置在外殼中的便攜式氣體檢測(cè)器的情況下，實(shí)際安裝所需的安裝空間也可以盡可能得小。
(第三實(shí)施例) 下面將參考圖4詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的第三實(shí)施列。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
參考圖4，第三實(shí)施例的由附圖標(biāo)記1C(1)表示的可調(diào)半導(dǎo)體激光器是局部衍射光柵半導(dǎo)體激光器(PC-LD)，其中形成在第二實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1B(1)中的類型的衍射光柵14不形成在有源層12上的整個(gè)區(qū)域中，而是局部地形成在輻射方向的端面?zhèn)?end face side)。
光導(dǎo)層11、用于產(chǎn)生光的有源層12和p-InP蓋層13依次形成在衍射光柵14上方。
此后，與第二實(shí)施例中類似，p-InP埋層和n-InP埋層(未示出)以規(guī)則埋設(shè)和生長(zhǎng)工藝形成。
然后，抗反射膜23(AR涂層)形成在激光輻射表面上且高反射膜24(HR涂層)形成在反射表面上。
一對(duì)電極17和18形成在如上構(gòu)成的半導(dǎo)體晶體的正面和反面表面上。更具體地，每個(gè)由金屬電極構(gòu)成的n型電極17(第一驅(qū)動(dòng)電極)和p型電極18(第二驅(qū)動(dòng)電極)分別形成。
在圖4所示的示例中，n型電極17形成在n-InP襯底10的反面上，p型電極18形成在p-InP蓋層13的部分表面上(左手側(cè)的部分)。
由Pt、Au等構(gòu)成的薄膜電阻器形成的加熱部分20通過(guò)絕緣層19形成在p-InP蓋層13的上表面上。加熱部分以一方式形成從而覆蓋衍射光柵14的總體區(qū)域，衍射光柵14局部地形成在輻射表面?zhèn)取?br> 第一加熱端子20a和第二加熱端子20b形成在加熱部分20中。
加熱部分20通過(guò)導(dǎo)線連接到與該對(duì)電極17和18串聯(lián)的單個(gè)的外部電源2。
在這種情況下，第二驅(qū)動(dòng)電極18(p型電極)和第一加熱端子20a通過(guò)由鍵合線等形成的第一連接線21互連。第一驅(qū)動(dòng)電極17(n型電極)和第二加熱端子20b通過(guò)由鍵合線等形成的第二連接線22經(jīng)由外部電源2互連。
如此，如圖2A所示，構(gòu)造了等效電路，以使可調(diào)半導(dǎo)體激光器1中該對(duì)電極17和18以及加熱部分20串聯(lián)連接到單個(gè)外部電源2。
單路電流作為驅(qū)動(dòng)功率同步地從單個(gè)外部電源2提供到該對(duì)電極17和18與加熱部分20之間的互連部分。
由此，根據(jù)第三實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)半導(dǎo)體激光器1，其中局部地形成在光導(dǎo)層11的輻射表面?zhèn)鹊难苌涔鈻?4的整個(gè)區(qū)域被加熱部分20加熱從而大地改變?cè)搮^(qū)域中光導(dǎo)層11的折射率，由此可以通過(guò)使用單路電流將有源層12產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和激光輸出控制在期望的可調(diào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)。
此外，根據(jù)第三實(shí)施例，有源層12產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和激光輸出可以通過(guò)共同使用單個(gè)外部電源2而被控制。此外，由于簡(jiǎn)化了構(gòu)造，因此即使在應(yīng)用于其中僅單個(gè)電源可設(shè)置在外殼中的便攜式氣體檢測(cè)器的情況下，實(shí)際安裝所需的安裝空間也可以盡可能得小。
(第四實(shí)施例) 下面將參考圖5詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的第四實(shí)施例。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
參考圖5，在第四實(shí)施例的由附圖標(biāo)記1D(1)表示的可調(diào)半導(dǎo)體激光器中，由n-InGaAsP構(gòu)成的第一衍射光柵區(qū)E、相位偏移區(qū)F和由n-InGaAsP構(gòu)成的第二衍射光柵區(qū)G形成在n-InP襯底10上方，襯底10是用于制造多層半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體襯底。
在這種情況下，第一和第二衍射光柵14a和14b分別形成在第一和第二衍射光柵區(qū)E和G中。
此外，包括下SCH層、MQW層和上SCH層的光產(chǎn)生有源層12形成在光導(dǎo)層11上方，下SCH層、MQW層和上SCH層每個(gè)由具有合適組分的InGaAsP構(gòu)成。
p-InP蓋層13形成在有源層12上方。
一對(duì)電極17和18形成在如上構(gòu)成的半導(dǎo)體層的正面和反面表面上。更具體地，形成每個(gè)由金屬電極構(gòu)成的n型電極17(第一驅(qū)動(dòng)電極)和p型電極18(第二驅(qū)動(dòng)電極)。
在圖5所示的示例中，p型電極18形成在n-InP蓋層13上方的預(yù)定位置，n型電極17形成在p-InP襯底10的下表面上。
抗反射膜23形成在光導(dǎo)層11的每個(gè)端部小平面(end facet)上(可以形成在一個(gè)端部小平面上)，激光束穿過(guò)其輻射，光導(dǎo)層11設(shè)置為光波導(dǎo)。
由Pt、Au等構(gòu)成的薄膜電阻器形成的第一和第二加熱部分20A和20B分別形成在p-InP蓋層上方與第一和第二衍射光柵區(qū)E和G相對(duì)的部分中。各加熱部分以一方式形成從而通過(guò)絕緣層19覆蓋各第一和第二衍射光柵14a和14b的整個(gè)區(qū)域。
第一加熱端子20a1和20a2以及第二加熱端子20b1和20b2分別形成在第一和第二加熱部分20A和20B中。
第一和第二加熱部分20A和20B通過(guò)導(dǎo)線連接到與該對(duì)電極17和18串聯(lián)的單個(gè)外部電源2。
在這種情況下，第二驅(qū)動(dòng)電極18(p型電極)和加熱部分20的第一加熱端子20a1通過(guò)由鍵合線等形成的第一連接線21A互連。第一加熱部分20A的第二加熱端子20b1和第二加熱部分20B的第一加熱端子20a2通過(guò)由鍵合線等形成的中繼連接線21B互連。
第一驅(qū)動(dòng)電極17(n型電極)和第二加熱部分20B的第二加熱端子20b2通過(guò)由鍵合線等形成的第二連接線22經(jīng)由外部電源2互連。
如此，如圖2B所示，構(gòu)造了等效電路，以使可調(diào)半導(dǎo)體激光器1中該對(duì)電極17和18以及第一和第二加熱部分20A和20B串聯(lián)連接到單個(gè)外部電源2。
單路電流作為驅(qū)動(dòng)功率同步地從單個(gè)外部電源2提供到第一和第二加熱部分20A和20B與該對(duì)電極17和18之間的互連部分。
即，如圖5所示，在第四實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1中，波長(zhǎng)控制區(qū)D由形成在光導(dǎo)層11中的第一和第二衍射光柵區(qū)E和G構(gòu)成。
構(gòu)造第一和第二加熱部分20A和20B，以便在分別加熱形成在包括于波長(zhǎng)控制區(qū)D中的第一和第二衍射光柵區(qū)E和G中的第一和第二衍射光柵14a和14b的情況下，可以加熱第一和第二衍射光柵14a和14b，使得各衍射光柵中選擇的各波長(zhǎng)變得彼此相等。
由此，根據(jù)第四實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)半導(dǎo)體激光器1，其中形成在包括于波長(zhǎng)控制區(qū)D中的第一和第二衍射光柵區(qū)E和G中的各第一和第二衍射光柵14a和14b被第一和第二加熱部分20A和20B加熱，從而大地改變?cè)搮^(qū)域中光導(dǎo)的折射率，由此可以通過(guò)使用單路電流將有源層12產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)和激光輸出控制在期望的可調(diào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)。
此外，根據(jù)第四實(shí)施例，由有源層12產(chǎn)生的光波長(zhǎng)和激光輸出可以通過(guò)共用單個(gè)外部電源2來(lái)控制。此外，由于簡(jiǎn)化了構(gòu)造，因此即使在應(yīng)用于其中僅單個(gè)電源能設(shè)置在外殼中的便攜式氣體檢測(cè)器的情況下，實(shí)際安裝所需的安裝空間也可以盡可能得小。
(波長(zhǎng)特性的描述) 下面將參考圖6和7更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1和常規(guī)可調(diào)半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)特性。
圖6是顯示常規(guī)可調(diào)半導(dǎo)體激光器的輸出特性和波長(zhǎng)特性的圖。
圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的輸出特性和波長(zhǎng)特性的圖。
在圖6和7的每一個(gè)中，實(shí)線所示的特性是可調(diào)半導(dǎo)體激光器的與驅(qū)動(dòng)電流mA相關(guān)的輸出特性(功率mW)，虛線所示的特性是可調(diào)半導(dǎo)體激光器的與驅(qū)動(dòng)電流mA相關(guān)的波長(zhǎng)特性(波長(zhǎng)偏移量Δλnm)。
將參考本發(fā)明第二實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1B作為示例來(lái)描述本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的波長(zhǎng)特性。同時(shí)，將參考圖9所示的沒(méi)有加熱部分的DFB激光器的波長(zhǎng)特性作為示例來(lái)描述常規(guī)可調(diào)半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)特性。
通常，實(shí)現(xiàn)單模振蕩的可調(diào)半導(dǎo)體激光器類型的特征在于，當(dāng)提供在一對(duì)電極之間的驅(qū)動(dòng)電流超過(guò)閾值電流時(shí)光被輻射，且輻射光的波長(zhǎng)與電流值的平方成比例地增大。
在沒(méi)有加熱部分的常規(guī)DFB激光器的情況下，如圖6所示，可以得知，輸出隨電流值增大而最終升高，由圖6中的虛線所示的波長(zhǎng)偏移量Δλ沿所示緩慢傾斜度改變。
相較之下，在本發(fā)明第二實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1B的波長(zhǎng)特性的情況下，加熱部分20加熱在光導(dǎo)層11的整個(gè)區(qū)域中形成為波長(zhǎng)控制區(qū)D的衍射光柵14的整個(gè)區(qū)域。因此，可以得知，如圖7所示，隨著輸出隨電流值增大而升高，圖7中虛線所示的波長(zhǎng)偏移量Δλ的傾斜度變大，且與沒(méi)有加熱部分的常規(guī)DFB激光器相比，波長(zhǎng)偏移量Δλ的變化量增大。
更特別地，這表明，本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的光波導(dǎo)的折射率變化大于沒(méi)有加熱部分的常規(guī)DFB激光器的折射率變化。
圖6和7所示的各示例代表了沒(méi)有加熱部分的常規(guī)DFB激光器和本發(fā)明第二實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)特性。
因此，即使在沒(méi)有加熱部分的常規(guī)DFB激光器的波長(zhǎng)特性與本發(fā)明第一、第三和第四實(shí)施例的各可調(diào)半導(dǎo)體激光器1A、1C和1D的波長(zhǎng)特性之間的比較中，也得到類似于上述結(jié)果的比較結(jié)果。
此外，在比較本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器1A與本發(fā)明第二、第三和第四實(shí)施例的各可調(diào)半導(dǎo)體激光器1B、1C和1D之間的激光輸出值的情況下，結(jié)果如下。在其中有源層12被加熱部分20或第一和第二加熱部分20A和20B直接加熱的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1B、1C和1D的情況下，激光輸出值最終飽和。然而，在半導(dǎo)體激光器1A的情況下，由于有源區(qū)A(有源層12)未被加熱部分20直接加熱，因此獲得了其中激光輸出值不易傾向飽和(未示出)的結(jié)果。
以上表示，與第二至第四實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1B、1C和1D相比，由第一實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1A形成的DBR激光器能夠獲得與溫度相關(guān)的更大折射率變化。
此外，在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器1A中，由于有源區(qū)A(有源層12)以外的區(qū)域被加熱部分20加熱，因此與加熱的有源區(qū)A(有源層12)相關(guān)的激光束的輸出減小可以被防止。因此，該結(jié)構(gòu)具有能夠增大可調(diào)半導(dǎo)體激光器自身壽命的效果。
(第五實(shí)施例) 作為本發(fā)明的第五實(shí)施例，將相關(guān)于參考圖8A的總體配置描述采用本發(fā)明第一至第四實(shí)施例所述的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1之一的氣體檢測(cè)器。
圖8A是作為第五實(shí)施例的采用根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器的氣體檢測(cè)器的一個(gè)示例的配置示意圖。
如圖8A所示，在用于進(jìn)行氣體檢測(cè)的氣體檢測(cè)器30中，襯底33設(shè)置在構(gòu)成半導(dǎo)體激光器模塊31的圓柱外殼32內(nèi)。
由珀耳帖(Peltier)裝置形成的溫度控制裝置35安裝到設(shè)置在襯底33上的基體34的表面上。
此外，將本發(fā)明上述第一至第四實(shí)施例之一的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1安裝在設(shè)置于溫度控制裝置35上的安裝基體36上。
在此情況下，可調(diào)半導(dǎo)體激光器1布置為能夠沿圓柱外殼32的中心軸輻射激光束到外部。
在朝向檢測(cè)目標(biāo)輻射激光束以用于測(cè)量檢測(cè)目標(biāo)氣體的濃度的情況下，通過(guò)將在下面詳細(xì)描述的圖8B所示的激光器驅(qū)動(dòng)控制單元50的溫度穩(wěn)定PID電路55，可調(diào)半導(dǎo)體激光器1由珀耳帖裝置形成的溫度控制裝置35進(jìn)行溫度控制，由此將激光束控制到與檢測(cè)目標(biāo)氣體匹配的波長(zhǎng)。
在氣體檢測(cè)器30具有圖8A所示配置的情況下，來(lái)自可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的激光束輻射到兩側(cè)的檢測(cè)目標(biāo)氣體和參考?xì)怏w。
用于將輻射到檢測(cè)目標(biāo)氣體側(cè)和參考?xì)怏w側(cè)的各激光束射線會(huì)聚成平行束的會(huì)聚透鏡37和38設(shè)置為在安裝基體36上在可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的兩側(cè)沿透鏡光軸定位。
因此，從可調(diào)半導(dǎo)體激光器1到檢測(cè)目標(biāo)氣體側(cè)的激光束通過(guò)會(huì)聚透鏡37和為保護(hù)半導(dǎo)體激光器模塊31而設(shè)置的保護(hù)玻璃39輸出到外部，然后輻射到檢測(cè)空間。
從可調(diào)半導(dǎo)體激光器1到參考?xì)怏w側(cè)的激光束通過(guò)會(huì)聚透鏡38形成為平行束，并穿過(guò)參考?xì)怏w單元40被光檢測(cè)器41檢測(cè)。
參考?xì)怏w單元40是填充以用作參考?xì)怏w的檢測(cè)目標(biāo)氣體的單元，并使用如下。根據(jù)輻射到參考?xì)怏w側(cè)并穿過(guò)參考?xì)怏w單元40被光檢測(cè)器41檢測(cè)的激光束的檢測(cè)輸出，通過(guò)使用將在下面描述的圖8B所示的激光器驅(qū)動(dòng)控制單元50的波長(zhǎng)穩(wěn)定控制電路54，將從可調(diào)半導(dǎo)體激光器1輻射的激光束的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)到檢測(cè)目標(biāo)氣體的吸收線。
光檢測(cè)器41檢測(cè)輻射到檢測(cè)空間的激光束的反射和返回激光束，然后將接收到的激光束轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(電流)，并將電信號(hào)(電流)提供到將在下面詳細(xì)描述的圖8C所示的氣體檢測(cè)單元60。
如以下進(jìn)一步描述的，氣體檢測(cè)單元60檢測(cè)來(lái)自光檢測(cè)器41轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的基諧波電平和倍諧波電平，用倍諧波電平除以基諧波電平，然后進(jìn)行測(cè)量，從而根據(jù)除法得到的值檢測(cè)檢測(cè)目標(biāo)氣體存在與否、濃度等。
圖8A至8C以及其相關(guān)描述已經(jīng)省略了本發(fā)明第一至第四實(shí)施例之一的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的結(jié)構(gòu)說(shuō)明和描述，其中，如上所述，電極對(duì)17和18以及加熱部分20(或者20A和20B)串聯(lián)連接到單個(gè)外部電源2，由此驅(qū)動(dòng)電流同步地從單個(gè)外部電源2提供到電極對(duì)17和18與加熱部分20(或者20A和20B)。
圖8B是示出半導(dǎo)體激光器模塊31和激光器驅(qū)動(dòng)控制單元50的總體結(jié)構(gòu)的圖。
激光器驅(qū)動(dòng)控制單元50配置為包括電流-電壓轉(zhuǎn)換器(converter)51、基諧波信號(hào)放大器52、信號(hào)微分檢測(cè)器(signal differentiation detector)53、波長(zhǎng)穩(wěn)定控制電路54、溫度穩(wěn)定PID電路55和激光器驅(qū)動(dòng)電路56。
電流-電壓轉(zhuǎn)換器51將所接收的來(lái)自光檢測(cè)器41的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓。基諧波信號(hào)放大器52放大由電流-電壓轉(zhuǎn)換器51轉(zhuǎn)換的電壓。信號(hào)微分檢測(cè)器53進(jìn)行由基諧波信號(hào)放大器52放大的電壓波形的微分并產(chǎn)生從參考?xì)怏w的吸收中心波長(zhǎng)λ0偏移的偏移信號(hào)。
波長(zhǎng)穩(wěn)定控制電路54將可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的發(fā)射波長(zhǎng)λ穩(wěn)定到參考?xì)怏w的吸收中心波長(zhǎng)λ0。
更特別地，波長(zhǎng)穩(wěn)定控制電路54將從信號(hào)微分檢測(cè)器53接收到的偏移信號(hào)轉(zhuǎn)換成可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的溫度，將結(jié)果輸出到溫度穩(wěn)定PID電路55，并根據(jù)表示從其偏移的偏移信號(hào)將控制信號(hào)輸出到參考?xì)怏w單元40。
溫度穩(wěn)定PID電路55控制由珀耳帖裝置構(gòu)成的溫度控制裝置35。更特別地，根據(jù)來(lái)自波長(zhǎng)穩(wěn)定控制電路54的溫度信號(hào)，溫度穩(wěn)定PID電路55提供PID控制，使得可調(diào)半導(dǎo)體激光器1被設(shè)置到引起在期望波長(zhǎng)處振蕩的溫度，從而穩(wěn)定地將可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的溫度保持在期望溫度處。
相關(guān)于與中心電流值(偏置電流值)或者可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的振蕩波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于參考?xì)怏w(待測(cè)氣體)的吸收特性的吸收中心波長(zhǎng)的電流值對(duì)應(yīng)的中心，激光器驅(qū)動(dòng)電路56施加具有預(yù)定振幅的調(diào)制信號(hào)b和調(diào)制頻率到包括在半導(dǎo)體激光器模塊31中的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1。
結(jié)果，其波長(zhǎng)可根據(jù)與吸收中心波長(zhǎng)相關(guān)的預(yù)定振幅和頻率而改變的激光束從半導(dǎo)體激光器模塊31輸出。
根據(jù)來(lái)自波長(zhǎng)穩(wěn)定控制電路54的溫度信號(hào)，激光器驅(qū)動(dòng)電路56控制中心電流值(偏置電流值)從而能夠獲得由半導(dǎo)體激光器模塊31輸出的激光束的上述波長(zhǎng)特性。
由此，在第五實(shí)施例的氣體檢測(cè)器中，使從可調(diào)半導(dǎo)體激光器1輻射的激光束穿過(guò)填充有與測(cè)量目標(biāo)氣體相同的氣體的參考?xì)怏w單元40，其中可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的溫度和施加到可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的調(diào)制信號(hào)b的中心電流值(偏置電流值)被自動(dòng)控制，使得激光束的中心波長(zhǎng)與參考?xì)怏w(測(cè)量目標(biāo)氣體)的吸收特性的吸收中心波長(zhǎng)匹配。
圖8C是顯示圖8A所示的氣體檢測(cè)器和氣體檢測(cè)單元60的總體結(jié)構(gòu)的圖。
參考圖8C，從半導(dǎo)體激光器模塊31輸出的與吸收中心波長(zhǎng)相關(guān)地波長(zhǎng)調(diào)制激光束在穿過(guò)測(cè)量目標(biāo)氣體時(shí)相應(yīng)于吸收特性被吸收；之后，光檢測(cè)器41接收的激光束被轉(zhuǎn)換成電(電流)信號(hào)c，并輸入到氣體檢測(cè)單元60。
為了便于描述，圖8C單獨(dú)示出半導(dǎo)體激光器模塊31的光檢測(cè)器41。
已經(jīng)參考圖8B描述了激光器驅(qū)動(dòng)控制單元50的詳細(xì)構(gòu)造及其操作。
氣體檢測(cè)單元60包括電流-電壓轉(zhuǎn)換器61、基諧波信號(hào)檢測(cè)器(fundamental harmonic signal detector)62、倍諧波信號(hào)檢測(cè)器(doubleharmonic signal detector)63和驅(qū)動(dòng)器64。
電流-電壓轉(zhuǎn)換器61將輸入電流的電(電流)信號(hào)c轉(zhuǎn)換成電壓的電信號(hào)c，并將已轉(zhuǎn)換的信號(hào)傳送到基諧波信號(hào)檢測(cè)器62和倍諧波信號(hào)檢測(cè)器63。
基諧波信號(hào)檢測(cè)器62取出基諧波信號(hào)d1，其是包含于輸入電信號(hào)c中的調(diào)制頻率的信號(hào)分量，并將取出的信號(hào)輸送到驅(qū)動(dòng)器64。
倍諧波信號(hào)檢測(cè)器63取出倍諧波信號(hào)d2，其是包含于輸入電信號(hào)c中的調(diào)制頻率的倍頻的信號(hào)分量，并將取出的信號(hào)輸送到驅(qū)動(dòng)器64。
驅(qū)動(dòng)器64計(jì)算倍諧波信號(hào)d2的振幅D2與基諧波信號(hào)d1的振幅D1之間的比率(D2/D1)，并輸出所計(jì)算的比率(D2/D1)作為與相應(yīng)氣體濃度對(duì)應(yīng)的檢測(cè)值D(＝D2/D1)。
如上所述，構(gòu)造本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1，使電極對(duì)17和18以及加熱部分20(或者20A和20B)串聯(lián)連接到單個(gè)的外部電源2，由此將驅(qū)動(dòng)電流從單個(gè)外部電源2同時(shí)提供到電極對(duì)17和18以及加熱部分20(或者20A和20B)。
因此，在采用本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的TDLAS方案的氣體檢測(cè)器的情況下，可以增大折射率變化，從而利用單路電流控制波長(zhǎng)在期望的可調(diào)波長(zhǎng)范圍內(nèi)并控制激光器輸出。
此外，在控制激光輸出和波長(zhǎng)的情況下，由于共用單個(gè)電源，因此只需要提供單個(gè)電源來(lái)完成操作。
因此，簡(jiǎn)化了本發(fā)明可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的構(gòu)造，使得可調(diào)半導(dǎo)體激光器1可以通過(guò)引入到便攜式氣體檢測(cè)器30中而被使用，便攜式氣體檢測(cè)器30中功耗低，且外殼中的部件安裝空間、電源容量等被限制。
此外，當(dāng)采用第一實(shí)施例的可調(diào)半導(dǎo)體激光器時(shí)，形成如下結(jié)構(gòu)，其中有源區(qū)A(有源層12)不直接被加熱部分20加熱，由此可以增長(zhǎng)器件自身的壽命。
在第三或第四實(shí)施例的各可調(diào)半導(dǎo)體激光器1C或1D中，衍射光柵14設(shè)置在抗反射膜21所夾區(qū)域中在一端或兩端中的每一個(gè)。
然而，本發(fā)明不限于這樣的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)(其中電極對(duì)和加熱部分串聯(lián)連接到單個(gè)電源的結(jié)構(gòu))還可以在光波導(dǎo)中具有至少單個(gè)衍射光柵區(qū)域的可調(diào)半導(dǎo)體激光器中采用。
更特別地，本發(fā)明的可調(diào)半導(dǎo)體激光器1的結(jié)構(gòu)可以如此，優(yōu)選地，加熱部分20(或者20A和20B)設(shè)置在沒(méi)有模式調(diào)變(mode hopping)的區(qū)域中，電極對(duì)17和18以及加熱部分20(20A、20B)串聯(lián)連接到單個(gè)外部電源。
雖然已經(jīng)在上面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明不受優(yōu)選實(shí)施例的描述和附圖的限制。
當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例可完成的其他實(shí)施例、示例、操作技術(shù)全部包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)半導(dǎo)體激光器，特征在于包括
半導(dǎo)體襯底；
形成在該半導(dǎo)體襯底上并產(chǎn)生光的有源層；
波長(zhǎng)控制區(qū)域，其形成為包括該有源層，形成在光波導(dǎo)中，且在至少一部分中包括衍射光柵，該光波導(dǎo)引導(dǎo)該有源層產(chǎn)生的光，該衍射光柵從該有源層產(chǎn)生的光選擇具有預(yù)定波長(zhǎng)的光；
形成在該光波導(dǎo)上方的蓋層；
形成在該蓋層上方的絕緣膜；
形成在該半導(dǎo)體襯底下面的第一驅(qū)動(dòng)電極；
形成在該蓋層上方的第二驅(qū)動(dòng)電極；
加熱部分，形成在該絕緣膜上方并用于加熱該波長(zhǎng)控制區(qū)域的至少一部分；
設(shè)置在該加熱部分中的第一加熱端子和第二加熱端子；
連接在該第二驅(qū)動(dòng)電極和該第一加熱端子之間的第一連接線；以及
通過(guò)電源連接在該第一驅(qū)動(dòng)電極和該第二加熱端子之間的第二連接線，
其中調(diào)節(jié)從該電源提供到通過(guò)該加熱部分串聯(lián)連接的該第一和第二連接線的電流，由此可以控制從該光波導(dǎo)傳送到外部的光的波長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)域包括由該衍射光柵形成的分布式布拉格反射區(qū)和鄰接該分布式布拉格反射區(qū)的相位調(diào)節(jié)區(qū)；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該相位調(diào)節(jié)區(qū)的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其特征在于進(jìn)一步配置該加熱部分從而能夠均勻加熱該分布式布拉格反射區(qū)的整個(gè)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)由一個(gè)衍射光柵構(gòu)成；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠均勻加熱所述一個(gè)衍射光柵的整個(gè)區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述一個(gè)衍射光柵跨該光波導(dǎo)的整個(gè)區(qū)域形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述一個(gè)衍射光柵形成在該光波導(dǎo)的一部分中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)域由形成在該光波導(dǎo)的多個(gè)部分中的多個(gè)衍射光柵構(gòu)成；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該多個(gè)衍射光柵從而該多個(gè)衍射光柵的各個(gè)光柵選擇的各波長(zhǎng)彼此相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其特征在于該加熱部分由分別加熱該多個(gè)衍射光柵的多個(gè)加熱部分構(gòu)成，且該多個(gè)加熱部分串聯(lián)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其特征在于該加熱部分由薄膜電阻器構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)半導(dǎo)體激光器，其被采用在氣體檢測(cè)器中，該氣體檢測(cè)器輻射具有預(yù)定波長(zhǎng)的激光束到檢測(cè)空間中，并利用檢測(cè)目標(biāo)氣體削弱該激光束的特性通過(guò)使用可調(diào)二極管激光吸收譜方案進(jìn)行氣體檢測(cè)。
11.一種包括可調(diào)半導(dǎo)體激光器的氣體檢測(cè)器，其輻射具有預(yù)定波長(zhǎng)的激光束到檢測(cè)空間中，并利用檢測(cè)目標(biāo)氣體削弱該激光束的特性通過(guò)使用可調(diào)二極管激光吸收譜方案進(jìn)行氣體檢測(cè)，其特征在于該可調(diào)半導(dǎo)體激光器包括
半導(dǎo)體襯底；
形成在該半導(dǎo)體襯底上并產(chǎn)生光的有源層；
波長(zhǎng)控制區(qū)域，形成為包括該有源層，形成在光波導(dǎo)中，且在至少一部分中包括衍射光柵，該光波導(dǎo)引導(dǎo)該有源層產(chǎn)生的光，該衍射光柵從該有源層產(chǎn)生的光選擇具有預(yù)定波長(zhǎng)的光；
形成在該光波導(dǎo)上方的蓋層；
形成在該蓋層上方的絕緣膜；
形成在該半導(dǎo)體襯底下面的第一驅(qū)動(dòng)電極；
形成在該蓋層上方的第二驅(qū)動(dòng)電極；
加熱部分，形成在該絕緣膜上方并用于加熱該波長(zhǎng)控制區(qū)域的至少一部分；
設(shè)置在該加熱部分中的第一加熱端子和第二加熱端子；
連接在該第二驅(qū)動(dòng)電極和該第一加熱端子之間的第一連接線；以及
通過(guò)電源連接在該第一驅(qū)動(dòng)電極和該第二加熱端子之間的第二連接線，
其中調(diào)節(jié)從該電源提供到通過(guò)該加熱部分串聯(lián)連接的該第一和第二連接線的電流，由此可以控制從該光波導(dǎo)傳送到外部的光的波長(zhǎng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的氣體檢測(cè)器，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)域包括由該衍射光柵形成的分布式布拉格反射區(qū)和鄰接該分布式布拉格反射區(qū)的相位調(diào)節(jié)區(qū)；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該相位調(diào)節(jié)區(qū)的至少一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的氣體檢測(cè)器，其特征在于進(jìn)一步配置該加熱部分從而能夠均勻加熱該分布式布拉格反射區(qū)的整個(gè)區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的氣體檢測(cè)器，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)由一個(gè)衍射光柵構(gòu)成；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠均勻加熱所述一個(gè)衍射光柵的整個(gè)區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的氣體檢測(cè)器，其特征在于所述一個(gè)衍射光柵跨該光波導(dǎo)的整個(gè)區(qū)域形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的氣體檢測(cè)器，其特征在于所述一個(gè)衍射光柵形成在該光波導(dǎo)的一部分中。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的氣體檢測(cè)器，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)域由形成在該光波導(dǎo)的多個(gè)部分中的多個(gè)衍射光柵構(gòu)成；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該多個(gè)衍射光柵從而所述多個(gè)衍射光柵的各個(gè)光柵選擇的各波長(zhǎng)彼此相同。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的氣體檢測(cè)器，其特征在于該加熱部分由分別加熱該多個(gè)衍射光柵的多個(gè)加熱部分構(gòu)成，且該多個(gè)加熱部分串聯(lián)連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的氣體檢測(cè)器，其特征在于該加熱部分由薄膜電阻器構(gòu)成。
20.一種制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，該方法的特征在于包括
在半導(dǎo)體襯底上方形成光波導(dǎo)的步驟，該光波導(dǎo)包括產(chǎn)生光的有源層和波長(zhǎng)控制區(qū)域，該波長(zhǎng)控制區(qū)域在至少一部分中包括衍射光柵，該衍射光柵從該有源層產(chǎn)生的光選擇并反射具有預(yù)定波長(zhǎng)的光；
在該光波導(dǎo)上方形成蓋層的步驟；
在該蓋層上方形成絕緣膜的步驟；
在該半導(dǎo)體襯底下面形成第一驅(qū)動(dòng)電極的步驟；
在該蓋層上方形成第二驅(qū)動(dòng)電極的步驟；
在該絕緣膜上方形成加熱部分的步驟，用于加熱該波長(zhǎng)控制區(qū)的至少一部分；
在該加熱部分中形成第一加熱端子和第二加熱端子的步驟；
通過(guò)使用第一連接線連接該第二驅(qū)動(dòng)電極和該第一加熱端子之間的步驟；以及
通過(guò)使用第二連接線經(jīng)由電源連接該第一驅(qū)動(dòng)電極和該第二加熱端子之間的步驟，
其中調(diào)節(jié)從該電源提供到通過(guò)該加熱部分串聯(lián)連接的該第一和第二連接線的電流，由此可以控制從該光波導(dǎo)傳送到外部的光的波長(zhǎng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)域包括由該衍射光柵形成的分布式布拉格反射區(qū)和鄰接該分布式布拉格反射區(qū)的相位調(diào)節(jié)區(qū)；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該相位調(diào)節(jié)區(qū)的至少一部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其特征在于進(jìn)一步構(gòu)造該加熱部分從而能夠均勻加熱該分布式布拉格反射區(qū)的整個(gè)區(qū)域。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)由一個(gè)衍射光柵構(gòu)成；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠均勻加熱所述一個(gè)衍射光柵的整個(gè)區(qū)域。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其特征在于所述一個(gè)衍射光柵跨該光波導(dǎo)的整個(gè)區(qū)域形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其特征在于所述一個(gè)衍射光柵形成在該光波導(dǎo)的一部分中。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其特征在于
該波長(zhǎng)控制區(qū)域由形成在該光波導(dǎo)的多個(gè)部分中的多個(gè)衍射光柵構(gòu)成；且
該加熱部分構(gòu)造為能夠加熱該多個(gè)衍射光柵從而該多個(gè)衍射光柵的各個(gè)衍射光柵選擇的各波長(zhǎng)彼此相同。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其特征在于該加熱部分由分別加熱該多個(gè)衍射光柵的多個(gè)加熱部分構(gòu)成，且該多個(gè)加熱部分串聯(lián)連接。
28.根據(jù)權(quán)利要求20的制造可調(diào)半導(dǎo)體激光器的方法，其特征在于該加熱部分由薄膜電阻器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器元件，包括波長(zhǎng)控制區(qū)域，形成在光波導(dǎo)中并至少部分地設(shè)置有衍射光柵，該光波導(dǎo)包括形成在半導(dǎo)體襯底上的有源層并引導(dǎo)該有源層中產(chǎn)生的光，該衍射光柵用于從該有源層產(chǎn)生的光選擇具有預(yù)定波長(zhǎng)的光；第一和第二驅(qū)動(dòng)電極，具有蓋層和形成在該蓋層上的絕緣層，且形成在該半導(dǎo)體襯底之下和該蓋層之上；加熱部分，形成在該絕緣層上且至少部分地加熱該波長(zhǎng)控制區(qū)域；第一和第二加熱端子，設(shè)置在該加熱部分；以及第一和第二連接線，用于通過(guò)電源串聯(lián)連接該第一和第二驅(qū)動(dòng)電極。該可變波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器通過(guò)改變從該電源施加到通過(guò)該加熱部分串聯(lián)連接的該第一和第二連接線的電流可控制從該光波導(dǎo)傳出的光的波長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01S5/06GK1957508SQ20068000025
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者森浩 申請(qǐng)人:安立股份有限公司