專利名稱：光學拾取裝置和激光二極管芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過發(fā)射具有不同波長的多個激光束而從多種不同記錄介質(zhì)上讀取信息的光學拾取裝置，還涉及一種用于光學拾取裝置中的激光二極管芯片。
通常，在用于播放CD、DVD或諸如此類光學信息記錄介質(zhì)的光學拾取裝置中，半導體激光裝置用作光源。
為了復現(xiàn)記錄介質(zhì)，用于播放CD和用于播放DVD的光學拾取裝置中的物鏡的發(fā)光波長和數(shù)值孔徑(NA)是彼此不同的。例如在DVD的情況下，波長等于650nm(毫微米)而NA等于0.6，在CD的情況下，波長等于780nm(毫微米)而NA等于0.45。
因此，為了利用磁盤播放器播放CD、DVD和諸如此類不同磁盤，需要使用裝有650nm和780nm雙波長光源的光學拾取裝置。

圖1示出了一種光學拾取裝置實例。
根據(jù)圖1所示的光學拾取裝置，順序布置著一個用于發(fā)射650nm波長激光束的激光裝置1、一個用于發(fā)射780nm波長激光束的激光裝置2、一個合成棱鏡3、一個半透明反射鏡4、一個準直透鏡5和一個物鏡6。此外，一個光探測器7布置在從半透明反射鏡4分支出來的另一光軸上。在這種結(jié)構(gòu)中，由于起始于合成濾光鏡3并延伸到光盤8的光學系統(tǒng)通用于CD和DVD這兩種情況，因此激光裝置發(fā)出的光將穿過合成濾光鏡3再被沿著光軸Y導向光盤8。這里使用的具有雙焦點和不同聚焦位置的物鏡6可以根據(jù)兩種波長而獲得。這樣，可以抑制因CD和DVD的不同表面基片厚度而引起的球面像散。
然而，在這種結(jié)構(gòu)中，由于需要采用合成棱鏡或類似物，因此所需零件的數(shù)量大而且制造成本高。此外，由于需要使兩個激光裝置與合成棱鏡的位置相匹配，因此構(gòu)造變得復雜，而且難以對裝置進行調(diào)節(jié)。
考慮到這些問題，本發(fā)明的目的是提供一種光學拾取裝置和一種激光二極管芯片，其中使用多種不同波長激光束的裝置的結(jié)構(gòu)可以被簡化和小型化。
根據(jù)本發(fā)明的激光二極管芯片，這里提供了一種光學拾取裝置激光二極管芯片，其中多個發(fā)光部分形成在一個基片上，用以沿相同發(fā)射方向發(fā)出具有不同波長的激光束，其中，多個發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點沿發(fā)光方向位于不同位置上。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種光學拾取裝置，其包括一個發(fā)光裝置，其中用于發(fā)射不同波長激光束的發(fā)光部分形成在一個基片上，而且激光束可以選擇性地沿相同發(fā)射方向從多個發(fā)光部分之一發(fā)出；以及一個光學系統(tǒng)，其用于引導發(fā)光裝置發(fā)出的激光束到達一種記錄介質(zhì)的記錄表面并引導記錄介質(zhì)的記錄表面所反射的激光束到達一個光探測裝置，其中，發(fā)光裝置被這樣構(gòu)造，即多個發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點沿發(fā)光方向位于不同位置上。
圖1是傳統(tǒng)光學拾取裝置實例的結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的光學拾取裝置實例的結(jié)構(gòu)圖和當光盤是DVD時的激光束光程圖；圖3是當光盤是CD時的激光束光程圖；圖4是混合式半導體激光裝置芯片的外視圖；圖5是單塊式半導體激光裝置芯片的外視圖；圖6A至6E是圖5所示芯片的制造過程圖。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實施例。
圖2和3示出了根據(jù)本發(fā)明的光學拾取裝置的光學系統(tǒng)。光學拾取裝置具有一個用于發(fā)出兩種不同波長激光束的半導體激光裝置11。在這種光學拾取裝置中，半導體激光裝置11發(fā)出的激光束穿過一個光柵12而到達一個半透明反射鏡(分束器)13。光柵12用于將激光束分離成多個光束(零次光，±1次基色光)。零次光用于聚焦伺服控制。±1次基色光用于跟蹤伺服控制。
半透明反射鏡13用于相對于激光束入射方向以大致90°反射入射激光束。反射激光束的方向與指向作為記錄介質(zhì)的光盤17的方向相同。一個準直透鏡14和一個物鏡15布置在半透明反射鏡13與光盤17之間。
準直透鏡14用于將來自半透明反射鏡13的激光束轉(zhuǎn)換成平行光并將平行光供應(yīng)到物鏡15。物鏡15是具有雙焦點的透鏡，并且將平行光的光束會聚到光盤17的記錄表面上。光盤17的記錄表面將反射激光束。記錄表面反射的激光束被物鏡15和準直透鏡14轉(zhuǎn)換成平行激光束，之后又直線穿過半透明反射鏡13。一個柱面透鏡18和一個光探測器16順序布置在穿過半透明反射鏡13的光軸方向上。柱面透鏡18是用于形成散光的散光產(chǎn)生裝置。
圖2示出了DVD用作光盤17時的情況。波長為650nm的第一激光束從半導體激光裝置11發(fā)出。圖3示出了CD用作光盤17時的情況。波長為650nm的第二激光束從半導體激光裝置11發(fā)出。
圖4示出了半導體激光裝置11的芯片外視圖。如圖4所示，半導體激光裝置11以單一芯片的形式提供出。具有第一發(fā)光點A1并且用于發(fā)出波長為650nm的第一激光束的第一發(fā)光部分21和具有第二發(fā)光點A2并且用于發(fā)出波長為780nm的第二激光束的第二發(fā)光部分22通過一個分隔槽23而形成在單一n型GaAs(砷化鎵)基片20的一個主表面上。每個第一發(fā)光部分21和第二發(fā)光部分22分別具有層片結(jié)構(gòu)，如后文中解釋。一個用作發(fā)光部分21和22的公用電極的背面電極24形成在基片20的另一個主表面上。
具有第一發(fā)光點A1的第一發(fā)光部分21的發(fā)光表面和具有第二發(fā)光點A2的第二發(fā)光部分22的發(fā)光表面指向相同的發(fā)射方向(以箭頭X表示)。然而，第一發(fā)光部分21的發(fā)光表面和第二發(fā)光部分22的發(fā)光表面并不位于同一平面內(nèi)。假定發(fā)光表面?zhèn)榷ㄏ蛴谙蚯胺较颍慈鐖D4所示的箭頭A的方向，則第一發(fā)光部分21和第二發(fā)光部分22這樣布置在基片20上，即第二發(fā)光部分22的發(fā)光表面所在平面位于第一發(fā)光部分21的發(fā)光表面所在平面之后。
第一發(fā)光部分21具有順序布置在GaAs基片20上的一個n型AlGaInP鍍層31、一個應(yīng)變量子阱活性層32、一個p型AlGaInP鍍層33、一個n型GaAs層34、一個p型GaAs層35和一個電極36。鍍層33的橫截面在中央部位形成為梯形。n型GaAs層34被形成得能夠覆蓋鍍層33，因而具有凸出的梯形頂表面。一個p型GaInp層37形成在梯形頂表面上。第一發(fā)光點A1位于應(yīng)變量子阱活性層32上。
與第一發(fā)光部分21的方式類似，第二發(fā)光部分22具有順序布置的一個n型AlGaInP鍍層41、一個應(yīng)變量子阱活性層42、一個p型AlGaInP鍍層43、一個n型GaAs層44、一個p型GaAs層45和一個電極46。鍍層43的橫截面在中央部位形成為梯形。n型GaAs層44被形成得能夠覆蓋鍍層43，因而具有凸出的梯形頂表面。一個p型GaInp層47形成在梯形頂表面上。第二發(fā)光點A2位于應(yīng)變量子阱活性層42上。起始于第一發(fā)光點A1的光軸與起始于第二發(fā)光點A2的光軸之間的間隔被設(shè)置為例如100μm。
半導體激光裝置11固定在一個絕緣副架上并被一個殼件11a覆蓋著，如圖2和3所示。
半導體激光裝置11可以根據(jù)來自激光驅(qū)動單元(未示出)的控制信號而選擇性地產(chǎn)生第一激光束和第二激光束。盡管第一和第二激光束不同時產(chǎn)生，但第一激光束的中心軸和第二激光束的中心軸是基本平行的。每個發(fā)出的第一和第二激光束分別具有橢圓形形狀，如圖4中的虛線所示。在本發(fā)明中，激光束中心軸對應(yīng)于一條穿過激光束橫截面上的光強度分布中心的直線。
在上述結(jié)構(gòu)中，從半導體激光裝置11發(fā)出的第一或第二激光束被光柵12分離成多個光束(零次光，±1次基色光)，如前所述，之后再被半透明反射鏡13反射。被半透明反射鏡13反射的激光束被準直透鏡14轉(zhuǎn)換為平行光束并到達物鏡15。激光束被物鏡15會聚到光盤17的記錄表面上并形成橢圓形光斑。
被信息坑穴調(diào)制并且被光盤17的記錄表面反射后的光束穿過物鏡15和準直透鏡14，從而返回半透明反射鏡13，在此與源于半導體激光裝置11的光程分離并經(jīng)過柱面透鏡18進入光探測器16的感光表面。
如前所述，第一發(fā)光部分21中的用于發(fā)出650nm波長第一激光束的第一發(fā)光點A1在光柵12一側(cè)位于第二發(fā)光部分22中的用于發(fā)出780nm波長第二激光束的第二發(fā)光點A2之后。從根本上講，第一和第二發(fā)光點A1和A2之間的位置差被這樣設(shè)置，即考慮到在不同波長的第一和第二激光束穿過準直透鏡14、物鏡15和諸如此類相同光學零件時的折射角差異，即考慮到折射率的與波長的關(guān)系，能夠使光盤17上的聚光點位于適宜的位置上(例如記錄表面上)。
在圖2所示DVD用作光盤17時的情況下，第一發(fā)光部分21發(fā)出第一激光束，而在圖3所示CD用作光盤17時的情況下，第二發(fā)光部分22發(fā)出第二激光束。然而，在磁盤被放置在轉(zhuǎn)盤(未示出)上時，相應(yīng)DVD和CD上的信息記錄表面距離用于使激光束射入的磁盤表面的位置是彼此不同的，如圖2和3中的參考號碼17a所示。第一和第二發(fā)光點A1和A2之間的位置差實際上被這樣設(shè)置，即考慮到光學零件的折射角以及DVD和CD它們每個上的從光盤表面至信息記錄表面的基片部分的折射角，能夠使得激光束會聚到信息記錄表面上。
因此，第一發(fā)光部分21的第一發(fā)光點A1出發(fā)經(jīng)諸如光柵12、半透明反射鏡13、準直透鏡14和物鏡15等光學零件直至DVD信息記錄表面的光程長度短于第二發(fā)光部分22的第二發(fā)光點A2出發(fā)經(jīng)諸如光柵12、半透明反射鏡13、準直透鏡14和物鏡15等光學零件直至CD信息記錄表面的光程長度。所以，在第一發(fā)光部分21被驅(qū)動而波長為650nm的第一激光束從第一發(fā)光點A1發(fā)出的情況下，沿光程穿過光學零件后的第一激光束能夠適宜地匯聚到DVD的記錄表面上。而在第二發(fā)光部分22被驅(qū)動而波長為780nm的第二激光束從第二發(fā)光點A2發(fā)出的情況下，沿光程穿過光學零件后的第二激光束能夠適宜地匯聚到CD的記錄表面上。也就是說，不論發(fā)出的是用于播放DVD的波長為650nm的激光束還是用于播放CD的波長為780nm的激光束，均能夠防止產(chǎn)生色散。
盡管在上面的實施例中半導體激光裝置11采用了混合式裝置，但也可以使用單塊式半導體激光裝置。圖5示出了一種單塊式半導體激光裝置。在圖5中，參考號碼51表示用于發(fā)出波長為650nm的第一激光束的第一發(fā)光部分。第一激光束從第一發(fā)光點B1發(fā)出。參考號碼52表示用于發(fā)出波長為780nm的第二激光束的第二發(fā)光部分。第二激光束從第二發(fā)光點B2發(fā)出。
圖6A至6E順序示出了圖5所示單塊式半導體激光裝置的制造過程。圖6A示出了外延生長步驟中的一個橫斷部分，圖6B示出了條帶形成步驟中的該部分，圖6C示出了切開步驟中的該部分，圖6D示出了切片形成步驟中的該部分，圖6E中示出了將第二發(fā)光部分的一個部位和基片部分切開以獲得圖5所示半導體激光裝置的步驟中的該部分。
盡管在所示實施例中本發(fā)明應(yīng)用在采用了準直透鏡14的無限光學系統(tǒng)中，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于有限光學系統(tǒng)中。
此外，盡管在上述實施例中半導體激光裝置采用了兩個發(fā)光波長不同的發(fā)光點，但本發(fā)明還可以應(yīng)用于具有三個或多個發(fā)光波長不同的發(fā)光點的半導體激光裝置中。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明，由于多個發(fā)光部分中的發(fā)光點沿相同發(fā)光方向位于不同位置上，因此即使發(fā)出任意波長的激光束，激光束也能夠被適宜地匯聚到記錄介質(zhì)的記錄表面上，而且能夠防止產(chǎn)生色散。同傳統(tǒng)裝置相比，不需要使用諸如合成棱鏡和諸如此類的光學零件，此外，光學系統(tǒng)可以以緊湊的方式集中布置，因而光學拾取裝置的結(jié)構(gòu)可以被簡化和小型化。
權(quán)利要求
1．一種用于光學拾取裝置的激光二極管芯片，其中多個發(fā)光部分形成在一個基片上，用以沿相同發(fā)射方向發(fā)出具有不同波長的激光束，其中，所述多個發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點沿發(fā)光方向位于不同位置上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管芯片，其特征在于，所述多個發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點按次序布置，其中從發(fā)光點發(fā)出的各個激光束中的較短波長激光束發(fā)射部分沿發(fā)射方向位于較長波長激光束發(fā)射部分之前。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管芯片，其特征在于，所述多個發(fā)光部分形成在所述基片的一個表面上，而且一個公用電極形成在所述基片的另一個表面上。
4．一種光學拾取裝置，其包括一個發(fā)光裝置，其中用于發(fā)射不同波長激光束的發(fā)光部分形成在一個基片上，而且激光束可以選擇性地沿相同發(fā)射方向從所述多個發(fā)光部分之一發(fā)出；以及一個光學系統(tǒng)，其用于引導所述發(fā)光裝置發(fā)出的激光束到達一種記錄介質(zhì)的記錄表面并引導所述記錄介質(zhì)的記錄表面所反射的激光束到達一個光探測裝置，其中，所述發(fā)光裝置被這樣構(gòu)造，即所述多個發(fā)光部分的相應(yīng)發(fā)光點沿發(fā)光方向位于不同位置上。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學拾取裝置，其特征在于，從各發(fā)光點發(fā)出的激光束的波長越短，則從所述多個發(fā)光部分的發(fā)光點至所述記錄介質(zhì)的記錄表面的光程也越短。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用不同波長的多個激光束的光學拾取裝置和激光二極管芯片,裝置的結(jié)構(gòu)可以被簡化和小型化。激光二極管芯片是一種用在光學拾取裝置裝置中的芯片,其中用于沿相同發(fā)射方向發(fā)射不同波長激光束的發(fā)光部分形成在一個基片上。多個發(fā)光部分的發(fā)光點沿發(fā)光方向位于不同位置上。
文檔編號G11B7/135GK1310442SQ01103698
公開日2001年8月29日 申請日期2001年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月9日
發(fā)明者高橋真一, 長竹浩克, 吉岡亞紀, 菅野光俊, 石井耕, 川村誠, 三浦章, 小山雅之 申請人:先鋒株式會社