CN102890942A - 光学振荡装置和记录设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学振荡装置和记录设备，该记录设备包括：自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部；光学分离单元、物镜、光接收元件、脉冲检测单元、基准信号生成单元、相位比较单元、记录信号生成单元以及控制单元。

Description

光学振荡装置和记录设备
技术领域
本发明涉及发射激光的光学振荡装置以及使用该光学振荡装置的记录设备。
背景技术
近年来，随着社会上IT的发展，更大容量和更高速的通信是必要的。因此，关于用于传播信息的媒体，不仅使用如同无线电通信中的频率为例如2.4GHz频带和5GHz频带的无线电波的光通信技术、而且还使用波长为例如1.5μm频带（高达几百THz频率）的光的光通信技术，已经迅速进入广泛使用。
例如，通过光来传输信息的方法不仅用于诸如光纤通信的光通信，还用于在/从记录媒体记录和再生信息。因此，光信息技术将成为用于支持未来信息社会的发展的重要基础。
当通过光传输或记录信息时，振荡特定脉冲的光源是必要的。特别地，在通信中以及对于记录和再生信息的大容量和高速而言，高输出和短脉冲光源不可缺少，因此，已经研究并开发了各种半导体激光作为满足信息的大容量和高速的光源。
例如，当使用单模式激光从光盘执行再生时，可能会由于光学系统的干扰而出现噪声，并且可能由于温度改变而引起振荡波长的改变，因此，可能发生输出变化或噪声。
因此，高频叠加电路从外部执行将激光模式改变为多模式的调制过程，以抑制由于温度变化或者由于从光盘返回的光引起的输出变化。然而，该方法可导致设备尺寸与添加的高频叠加电路成比例的增大，从而可能导致成本增加。
然而，在自激振荡半导体激光器中，由于可以通过高频闪烁光源来直接实现多模式振荡，因此，即使不使用高频叠加电路，也能抑制输出变化。
例如，已经使用自激振荡GaN蓝紫色半导体激光器实现了能够以1GHz的频率实现10W的振荡输出和15psec的脉冲宽度的光源（例如，见Hideki Watanabe,Takao Miyajima,Masaru Kuramoto,Masao Ikeda,和Hiroyuki Yokoyama的Applied Physics Express 3,(2010)052701）。
该半导体激光器是三段自激振荡半导体激光器，其包括饱和吸收体部以及两个增益部，该饱和吸收体部分夹置于两个增益部之间。
该半导体激光向饱和吸收体部施加反向偏压。此时，通过向两个增益部注入电流来发出波长为例如407nm的激光。
发明内容
期望将实现了高输出和短脉冲宽度的光源应用到例如用于双光子吸收记录介质的记录光源或诸如非线性光学生物体内成像或微细加工的各个领域。
近年来，已经提议了其中硅电子装置通过光配线相互连接并且用光执行信号传输以实现高速信号传输的光电路。将来，为了使光电路能够执行计算过程，生成电子电路的主时钟的光学振荡器是必要的。
当使用自激振荡型激光作为光学振荡器时，需要根据用途准备具体频率。
对于记录和再生设备而言，从光源输出从光学记录介质读取的Worb信号或与来自旋转光学记录介质的主轴电机的旋转同步信号同步的记录信号，是必要的。
然而，根据自激振荡型激光器的构造，一般可以将具体脉冲光频率确定为自激振荡型激光器的频率。为此，有必要根据用途来制造激光器，并且有必要实现相当高的制造精度。因此，制造成本可能增加。
鉴于以上内容，期望提供一种能够用简单的构造容易地获得所需的脉冲光频率的光学振荡装置和记录设备。
根据本发明实施方式，提供了一种光学振荡装置，包括：自激振荡半导体激光，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部。光学振荡装置还包括：光学分离单元，将来自自激振荡半导体激光的振荡光束分成两个振荡光束；以及物镜，将分离的所述振荡光束中的一个汇聚到光学记录介质上。光学振荡装置还包括：光接收元件，接收由光学分离单元分离的振荡光束中的另一个，以及脉冲检测单元，检测由光接收元件接收的振荡光束的脉冲。光学振荡装置还包括：基准信号生成单元，生成主时钟信号；以及相位比较单元，计算主时钟信号和脉冲之间的相位差。
根据本发明实施方式的光学振荡装置还包括：记录信号生成单元，使用负电压以主时钟信号的时序生成记录信号。光学振荡装置还包括：控制单元，基于记录信号控制要施加到饱和吸收体部的负偏压，并且在自激振荡半导体激光器的非振荡期间输出直流电压，在自激振荡半导体激光的振荡期间输出所期望的周期电压。这里，周期电压被限定为以所期望的周期变化的电压。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种记录设备，包括：生成记录信号的记录信号生成单元，而不是光学振荡装置的上述信号生成单元；以及物镜，将由上述光学分离单元分离的振荡光束中的一个汇聚在光学记录介质上。
在根据本发明实施方式的光学振荡装置和记录设备中，通过控制要施加到自激振荡半导体激光的饱和吸收体部的周期电压，可以控制振荡光束的振荡频率。
因此，自激振荡半导体激光可以容易地以任何振荡频率发光。
在根据本发明实施方式的光学振荡装置和记录设备中，可以容易地获得任意振荡频率的振荡光束。
附图说明
图1是示出自激振荡半导体激光器的构造的示意图；
图2是示出被注入自激振荡半导体激光器的增益电流和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的振荡频率之间的关系的图示；
图3是示出施加到自激振荡半导体激光器的反向偏压和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的振荡频率之间的关系的图示；
图4是示出施加到自激振荡半导体激光器的反向偏压和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示；
图5是示出施加到自激振荡半导体激光器的反向偏压和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示；
图6是示出注入自激振荡半导体激光器的增益电流和从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示；
图7A是示出注入自激振荡半导体激光器的增益电流、电荷密度以及发光阈值之间的关系的图示；
图7B是示出从自激振荡半导体激光器发出的脉冲光的波形的图示；
图8A是示出二进制信号的图示；
图8B是示出注入自激振荡半导体激光器的增益电流、电荷密度以及发光阈值之间的关系的图示；
图8C是示出从自激振荡半导体激光器发出的脉冲光的波形的图示；
图9A是示出从自激振荡半导体激光器发出的振荡光束的波形的图示；
图9B是示出施加到自激振荡半导体激光器的反向偏压的图示；
图9C是示出当增益电流恒定在165mA或170mA时相对于反向偏压的输出功率的图示;
图10A是示出二进制信号的图示；
图10B是示出注入自激振荡半导体激光器的增益电流、电荷密度以及发光阈值之间的关系的图示；
图10C是示出从自激振荡半导体激光器发出的脉冲光的波形的图示；
图11是示出根据本发明实施方式的记录设备的构造的示意图示。
具体实施方式
以下，将参照附图描述根据本发明实施方式的记录设备以及在该记录设备中使用的自激振荡半导体激光器的实例。将按以下顺序描述本发明的实施方式。本发明不限于以下描述的实例。
1.自激振荡半导体激光器的构造
2.记录设备的构造
1.自激振荡半导体激光器的构造
首先，将描述根据本发明实施方式的自激振荡半导体激光器1的构造。
图1是示出根据本发明实施方式的自激振荡半导体激光器1的构造的示意图。自激振荡半导体激光器1是在Hideki Watanabe,Takao Miyajima,Masaru Kuramoto,Masao Ikeda,和Hiroyuki Yokoyama的Applied PhysicsExpress 3,(2010)中披露的自激振荡半导体激光器。
自激振荡半导体激光器1是三段式自激振荡半导体激光器，其包括饱和吸收体部2、第一增益部3以及第二增益部4。
如图1所示，饱和吸收体部2夹置于第一增益部3和第二增益部4之间。
当设置了饱和吸收体部2时，吸收体的吸收率随着吸收体上入射光强度的增大而减小。因此，由于只有高强度的脉冲穿过吸收体，因此可以获得较窄的脉冲。
此外，增益电流被注入第一增益部3和第二增益部4。
由GaInN/GaN/AlGaN材料形成的双量子阱分离限制异质结构形成在n型GaN衬底6（0001）的（0001）表面上。
即，n型GaN层7、n型AlGaN包覆层8、n型GaN引导层9、以及双量子阱有源层10从下侧起顺序层压在n型GaN衬底6上。此外，GaInN引导层11、p型AlGaN层12、p型AlGaN阻挡层13以及p型AlGaN/GaN超晶格第一包覆层14从下侧起顺序层压在双量子阱有源层10上。
例如，双量子阱分离限制异质结构可以通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法来形成。
如图1所示，在p型AlGaN/GaN超晶格第一包覆层14的中央部分形成有桥结构，并且p型GaN接触层16形成在桥结构的上表面上。此外，SiO2/Si绝缘层15形成在桥结构的侧表面上，或者形成在p型AlGaN/GaN超晶格第一包覆层14的没有形成桥结构的部分上。
均为p型电极的第一主电极17、第二主电极18以及子电极19通过欧姆接触形成在p型GaN接触层16和SiO2/Si绝缘层15上。
具体地，第一主电极17形成在第一增益部3上，子电极19形成在饱和吸收体部2上。此外，第二主电极18形成在第二增益部4上。这些电极通过槽状隔离部分20彼此电隔离。
n型下电极5通过欧姆接触形成在与n型GaN层7相对的n型GaN衬底6的表面上。
如图1所示，在自激振荡半导体激光器1中，子电极19向饱和吸收体部2是假负偏压（以下称为反向偏压）。此时，当从第一主电极17和第二主电极18分别向第一增益部3和第二增益部4注入电流（增益电流）时，发射激光。
本发明的提出者已经发现，在自激振荡半导体激光器1的振荡期间，可以通过改变上述反向偏压来调控振荡光束，并且可以通过改变反向偏压的值和周期来控制振荡频率。此外，本发明的提出者已经发现，通过改变增益电流的值，可以控制每个脉冲的振荡期内的振荡频率。
即，在本发明的实施方式中，通过控制反向偏压来执行振荡光束的调制以及振荡频率的控制。此外，通过改变增益电流的值来调节振荡期间内振荡的脉冲光的间隔。
以下，将描述根据本发明实施例的自激振荡半导体激光器1的检查的特征的实验结果。
图2示出了根据本发明实施方式的当在自激振荡半导体激光器1中使得振荡时的反向偏压（直流电压）恒定并且增益电流改变时振荡光束的振荡频率的测量结果。在图2中，横轴表示增益电流（Igain），纵轴表示振荡频率。这里，在以1.0V的间隔将反向偏压（Vsa）从0V改变到-6.0V的同时，检查每个电压值处的振荡频率变化。
如图2所示，可以明白，当反向偏压（Vsa）恒定并且增益电流（Igain）增大时，从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的振荡频率增大。因此，通过改变自激振荡半导体激光器1的振荡中的增益电流（直流电流）的值，可以控制振荡频率。
在图3中，当增益电流（直流电流）恒定时，相对于自激振荡半导体激光器1的振荡中的反向偏压（振荡中的直流电压）的变化来检查振荡频率。在图3中，横轴表示反向偏压（Vsa），纵轴表示振荡频率。此外，在以20mA的间隔将增益电流从80mA增大到200mA的同时，检查每个电流值处的振动频率变化。
如图3所示，可以明白，当增益电流（Igain）恒定并且反向偏压（Vsa）在负向增大时，从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的振荡频率减小。即，通过改变自激振荡半导体激光器1的振荡（在振荡期间内）中的反向偏压（直流电压）的值，可以控制振荡频率。
图4是示出施加到自激振荡半导体激光器1的反向偏压（Vsa）和从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示。在图4中，横轴表示反向偏压（Vsa），并且纵轴表示峰值功率。
从图4中可以明白，当反向偏压（Vsa）从零在负方向上增大时，峰值功率增大。此外，当反向偏压（Vsa）大于负方向上的预定电压时，峰值功率减小，并且振荡最终停止。因此，由于峰值功率的值通过反向偏压（Vsa）改变，因此，可以使用反向偏压（Vsa）来控制峰值功率。
图5是示出当增益电流（Igain）为200mA以上时，施加到自激振荡半导体激光器1的反向偏压（Vsa）和从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示。在图5中，横轴表示反向偏压（Vsa），纵轴表示峰值功率。在以5mA的间隔将增益电流从200mA增大到235mA的同时，测量每个电流值处的峰值功率变化。
如图5所示，当反向偏压（Vsa）在增益电流（Igain）的范围内从大约-7V在负方向上增大时，自激振荡半导体激光器1的振荡停止。因此，例如，当由图5中的线L1表示的反向偏压为-5.5V时，自激振荡半导体激光器1处于ON（振荡）状态。当由线L2表示的反向偏压为-7.5V时，自激振荡半导体激光器1处于OFF（非振荡）状态。因此，例如，可以通过将反向偏压改变到-5.5V和-7.5V来控制自激振荡半导体激光器1的ON（振荡）状态和OFF（非振荡）状态。
因此，通过控制反向偏压，可以调制从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束。此外，通过将反向偏压设置为具有-7.5V的最大值和-5V的最小值的周期电压，可以控制从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的频率。
图6是示出注入自激振荡半导体激光器1的增益电流（Igain）和从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的峰值功率之间的关系的图示。在图6中，横轴表示增益电流，纵轴表示峰值功率。
从图6可以明白，增益电流（Igain）越大，振荡光束的峰值功率越大。因此，可以使用增益电流（Igain）来控制来自自激振荡半导体激光器1的振荡光束的峰值功率。
基于由高速光电检测器（40GHz）测量的脉冲宽度和光输出的平均功率监测值来计算图4、5、和6中示出的峰值功率的值。由于因为光电检测器的带宽不足，相对于15ps的实际最小脉冲宽度仅检测到大约40ps，因此显示了低峰值。
以下将参照图7A和7B来描述自激振荡半导体激光器1的上述特征。
图7A是示出被注入自激振荡半导体激光器1的增益电流以及通过电流注入在自激振荡半导体激光器1中累积的电荷密度之间的关系的图示。图7B是示出从自激振荡半导体激光器1发出的光的波长的图示。此外，将反向偏压设置为具有恒定值。
在图7A中，特征L3是被注入自激振荡半导体激光器1的电流值，特征L4是当注入电流时在自激振荡半导体激光器1中累积的电荷密度。此外，特征L5是确定为反向偏压Vsa的发光阈值。
如箭头A1所示，增益电流越大，在自激振荡半导体激光器1中累积的电荷的电荷密度越大。当电荷密度达到由特征L5表示的发光阈值时，发出图7B中示出的脉冲光Pu1。此时，在发出脉冲光时，消耗电荷。因此，如箭头A2所示，自激振荡半导体激光器1中的电荷密度降低。
然后，通过增益电流再次在自激振荡半导体激光器1中累积电荷。当电荷密度达到由特征L5表示的发光阈值时，发出脉冲光。自激振荡半导体激光器1通过重复该过程执行脉冲光的连续振荡。
由特征L5表示的电荷密度的发光阈值被施加到自激振荡半导体激光器1的反向偏压的值改变。
例如，当反向偏压在负方向上改变时，由特征L5表示的电荷密度的发光阈值如箭头A3所示增大。因此，由于电荷密度达到发光阈值的时间较长，脉冲光的发射间隔较长，因此自激振荡半导体激光器1的振荡频率减小。
即，根据该原理，可以使用反向偏压来控制自激振荡半导体激光器1的振荡频率。
此外，当通过在负方向上增大反向偏压来增大发光阈值时，振荡激光所需的电荷密度也增大。因此，由于在振荡中消耗的电荷量增大，因此发出的脉冲光的能量也增大。因此，可以使用反向偏压来控制自激振荡半导体激光器1的振荡光束的峰值功率。
另一方面，除了在发出脉冲光时的脉冲光消耗，在自激振荡半导体激光器1中累积的电荷不会自发地从自激振荡半导体激光器1流出（消耗）。因此，对于可以在自激振荡半导体激光器中累积的电荷量（电荷密度）有限制。
因此，当反向偏压Vsa的值在负方向上过度增大时，可以累积的电荷密度的发光阈值极大地增大。因此，难以将电荷密度增大至发光阈值。为此，如图4所示，当反向偏压Vsa增大到负方向上的预定值时，自激振荡半导体激光器1不振荡。
在反向偏压Vsa中，自激振荡半导体激光器1不振荡的阈值存在于负值区中。因此，为了在自激振荡半导体激光器1的ON和OFF状态之间切换，优选地将OFF状态的反向偏压设置为大于负方向上的阈值的值。换句话说，在反向偏压被设置为大于负方向上的阈值的值的自激振荡半导体激光器1中，激光的振荡停止的非振荡期间的偏压大于激光学振荡的振荡期间的负方向上的反向偏压。
通过这样设置反向偏压，可以切换自激振荡半导体激光器1的ON和OFF状态。
以下将参照图8A至8C描述通过控制反向偏压对振荡频率的控制以及从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的调制的原理。
如图8A所示，例如，考虑了以0，1，1，0，和0的顺序在自激振荡半导体激光器1的振荡光束上加载二进制信号的情况。图8B是示出施加到该情况的反向偏压（特征L6）、与该反向偏压对应的发光阈值（特征L7）、注入自激振荡半导体激光器1的增益电流的波形（特征L8）、以及在自激振荡半导体激光器1中累积的电荷的电荷密度（特征L9）的图示。图8C是示出此时从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的波形（特征L10）的图示。
如图8C所示，假设从自激振荡半导体激光器1发出的两个脉冲光束对应于二进制信号的“1”。此外，假设增益电流在整个期间恒定。
首先，当用自激振荡半导体激光器1表示二进制信号的“0”时，将发光阈值的值设置为使得在图8B示出的T1期间中，由特征L9表示的电荷密度不超过由特征L7表示的发光阈值。因此，自激振荡半导体激光器1在T1期间（非振荡期间）不振荡。
另一方面，当用自激振荡半导体激光器1表示二进制信号的“1”时，将由特征L6表示的反向偏压设置在图8B示出的T2期间在负值的范围内在正向增大的周期电压。因此，在T2期间，由特征L7表示的发光阈值周期性减小，并且由特征L9表示的电荷密度因此达到发光阈值。结果是，发出了图8C中示出的脉冲光Pu2。
在一旦发出了脉冲光Pu2并因此消耗了电荷时，如图8B的箭头A4所示，电荷密度降低。另一方面，由于由特征L8表示的增益电流是在T1（非振荡期间）和T2（振荡期间）期间具有恒定值的直流电流，则可以再次在自激振荡半导体激光器1中累积电荷。因此，如箭头A5所示，电荷密度增大。此时，在T2期间中由特征L6表示的反向偏压被认为是在负范围内在正方向上周期性增大的周期电压。因此，由特征L7表示的发光阈值也周期性变化，因此，发光阈值周期性减小。当再次在自激振荡半导体激光器1中增大的电荷密度达到周期性变化的发光阈值时，发出图8C中示出的脉冲光Pu3。
因此，发出了图8C中示出的脉冲光Pu3，表示二进制信号的“1”。
当二进制信号的“1”改变为“0”时，如图8B的T3期间（非振荡期间）所示，由特征L6表示的反向偏压在负方向上增大。因此，在T3期间，由特征L7表示的发光阈值增大，并且由特征L9表示的电荷密度没达到发光阈值。因此，自激振荡半导体激光器1不振荡并进入停止状态，表示二进制信号的“0”。
因此，通过将反向偏压设置为在作为振荡周期的T2期间周期性改变的周期电压，发光阈值周期性地改变，因此可以根据周期性改变的阈值发出脉冲光。即，由于可以根据反向偏压的周期发出脉冲光，因此可以在反向偏压的周期控制振荡频率，并可以控制在反向电压周期发出的脉冲束的数量。
图9A至9C示出了图8A至8C中示出的改变操作的验证实验的结果。图9A是示出从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束的波形的图示。图9B是示出施加到自激振荡半导体激光器1的反向偏压的图示。图9C是示出当增益电流恒定在165mA或170mA时相对于反向偏压的输出功率的图示。
在验证试验中，将反向偏压设置为以2nsec的周期从-5.5V周期性地变为-7V的周期电压。此外，增益电流设置为具有170mA的恒定电流值。在图9B中，被设置成周期电压的反向偏压的波形并不是矩形脉冲，而是通过信号的反射等生成。实际上，施加矩形脉冲。在图9B中，反向偏压几乎恒定在-7V的T4期间对应于图9A中示出的脉冲光不振荡的T4期间。图9A和9B的时间轴之间的偏压是由于检测器而发生的延迟造成的。该偏差是由在检测脉冲光之后转换和输出脉冲光所需的时间造成的。
实际上，图9A中示出的T4期间和图9B中示出的T4期间大致是同一时间。图9A中示出的脉冲光在反向偏压为-5.5V时振荡。
从图9A和9B可以明白，在反向偏压为-7V的期间，自激振荡半导体激光器1不振荡脉冲光。当反向偏压为-5.5V时，自激振荡半导体激光器1几乎同时振荡脉冲光。从图9C可以明白，当增益电流为170mA并且反向偏压为-5.5V时，脉冲光的峰值功率大约为5W。此外，在反向偏压恒定为-7V的T4期间，脉冲光不振荡。从图9C可以明白，当反向偏压为-7V时，脉冲光的峰值功率几乎为零。
因此，可以明白，可以使用自激振荡半导体激光器1中的反向偏压来调制脉冲光，并且通过将反向偏压设置为在振荡期间在-5.5V和-7V之间变化的周期电压，可以强行振荡脉冲光。此外，可以明白，通过周期电压的周期，可以控制将在振荡期间内振荡的脉冲光的数量和振荡频率。
这里，当反向偏压的周期短于电荷密度达到脉冲光振荡后的发光阈值的时间时，电荷累计可能不够，并且在振荡期间，在反向偏压的一个周期中可能因此不发出脉冲光。因此，为了在反向偏压的周期生成脉冲光，如图9A所示，振荡期间反向偏压的周期应当被设置为比电荷密度达到发光阈值的时间长。
因此，为了强行在与振荡期间的反向偏压的一个周期对应的时间生成一个周期（one-round）的脉冲光，反向偏压的周期优选地被设置为比电荷密度达到发光阈值的时间长。可选地，通过将发光阈值设置为较小，或者调整增益电流的值使得电荷密度达到发光阈值的时间提前，可以调节一个周期的脉冲光，使得在反向偏压的每个周期强行发出脉冲光。考虑到振荡频率和输出功率之间的关系，优选地将反向偏压的周期或者电荷密度的增大特性的调节确定为最佳。
增益电流的值越大，电荷密度达到发光阈值的时间越短。然后，如图7A所示，当阈值电压恒定时，脉冲光的发射间隔减小，自激振荡半导体激光器1的振荡频率因此增大。
根据该原理，在具有图8A至8C示出的特征的自激振荡半导体激光器1中，可以调节振荡期间振荡脉冲光的间隔。
以下将参照图10A至10C描述该原理：其中，在自激振荡半导体激光器1中调节在振荡期间振荡脉冲光的间隔，该自激振荡半导体激光器1将反向偏压设置为周期性改变的周期电压并以该周期电压的周期振荡脉冲光。在图10A至10C中，相同的参考标号表示与图8A至8C中的相对应的部分，并将省略其描述。
如图10A所示，例如，考虑其中0，1，1，0，和0顺序设置在自激振荡半导体激光器1的振荡光束中的二进制信号。图10B是示出此时时间的反向偏压（特征L6）、与反向偏压对应的发光阈值（特征L7）、注入自激振荡半导体激光器1的增益电流的波形（特征L11）、以及在自激振荡半导体激光器1中累积的电荷的电荷密度（特征L12）的图。图10C是示出此时从自激振荡半导体激光器1中发出的振荡光束的波形（特征L13）的图示。
如图10C所示，假设从自激振荡半导体激光器1发出的两个脉冲光束对应于二进制信号的“1”。
这里，为了调整图10C中示出的脉冲光的间隔，即，脉冲光的振幅，假设增益电流的特征L11具有增益电流的值仅在给定的期间增大的配置。在增益电流的值增大的期间，在电荷密度在脉冲光振荡后再次达到发光阈值之前累积的电荷量增大。
相比于图8B，例如，在图10B中，增益电流的值在第二脉冲光Pu4和第三脉冲光Pu5的发射期间增大。因此，第二脉冲光Pu4和第三脉冲光Pu5的振幅增大。因此，通过改变振荡期间中增益电流的值，可以轻微地调整振荡期间内振荡的每个脉冲光的振幅。
当反向偏压被设置为脉冲光的振荡期间的周期电压并且脉冲光与周期电压同步的振荡时，通过控制增益电流的配置，可以轻微地调整振荡期间内的脉冲光的振幅。因此，可以根据记录介质轻微地调整为记录补偿过程设计的脉冲光的振幅。
2.记录设备的配置
以下将描述包括具有上述特征的自激振荡半导体激光器1的记录设备。
图11是示出根据本发明实施方式的记录设备100的构造的示意图。根据该实施方式的记录设备100包括作为光学振荡器件的光学振荡单元210以及将从光学振荡单元210发出的振荡光束汇聚到光学记录介质43上的物镜41。
光学振荡单元210包括用作光源的上述自激振荡半导体激光器1、校准来自自激振荡半导体激光器1的光的准直透镜31、以及将已经穿过准直透镜31的光分成束的光学分离单元32。
光学振荡单元210进一步包括会聚由光学分离单元32分离的一个光束的聚光透镜33以及接收由聚光透镜33会聚的光的光接收元件34。
光学振荡单元210进一步包括检测由光接收元件34接收的光的脉冲检测单元35和生成主时钟信号的基准信号生成单元36。光学振荡单元210进一步包括相位比较单元37，该相位比较单元37比较由脉冲检测单元35检侧的光的相位与主时钟信号的相位。
根据该实施方式的光学振荡单元210进一步包括控制单元45，控制单元45用于控制要施加到自激振荡半导体激光器1的反向偏压和要注入自激振荡半导体激光器1的增益电流。
根据该实施方式的光学振荡单元210进一步包括记录信号生成单元39，记录信号生成单元39以主时钟信号的时序生成记录信号。
首先，记录信号生成单元39以由基准信号生成单元36生成的主时钟信号的时序生成要记录在诸如光盘的光学记录介质中的记录信号（二进制信号）。
控制单元45基于由记录信号生成单元39生成的记录信号控制要施加到自激振荡半导体激光器1的反向偏压。在该情况下，如上所述，自激振荡半导体激光器1的非振荡（二进制信号的“0”）期间的反向偏压保持在恒定负值。此外，振荡（二进制信号的“1”）期间的反向偏压设置为在负范围内从非振荡期间内的反向偏压的值在正方向上周期性增大的周期电压。因此，在振荡期间，从自激振荡半导体激光器1发出反向偏压周期的脉冲光。因此，可以根据记录信号控制振荡期间的反向偏压的周期，并且可以根据记录信号修改从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束（见图8A至8C）。
根据记录信号调制的来自自激振荡半导体激光器1的振荡光束被准直透镜31校准，然后入射在光学分离单元32上。
例如由分束器构造的光学分离单元32将从自激振荡半导体激光器1发出的光分成两个光束。例如，在这两个分离的光束中，通过聚光透镜33在光接收元件34上会聚了从光学分离单元32反射的光束。例如，在光接收元件34中使用光电二极管。
脉冲检测单元35经由电容器44连接光接收元件34，并检测由光接收元件34接收的光的脉冲。
相位比较单元37比较由基准信号生成单元36生成的主时钟信号的相位和由脉冲检测单元35检测的脉冲的相位，以计算主时钟信号的相位和脉冲的相位之间的相位差。控制单元45基于由相位比较单元37计算的相位差来控制要注入自激振荡半导体激光器1的增益电流的配置，并为每个脉冲光调整从自激振荡半导体激光器1振荡的脉冲光的频率。因此，控制单元45轻微地调整振荡期间脉冲光的间隔（图10A至10C）。
另一方面，已经从自激振荡半导体激光器1发出并已经穿过光学分离单元32的振荡光束入射在镜子40上。然后，振荡光束从镜子40被反射，并且振荡光束的光路因此发生改变，然后，振荡光束入射在物镜41上。
在光学记录介质43上会聚物镜41上入射的振荡光束。光学记录介质43通过主轴电机42在光学记录表面的平面内方向旋转。激光的会聚光点通过线程电机（未示出）等在光学记录介质43的径向频繁移动。因此，来自自激振荡半导体激光器1的振荡光束以螺旋形或同心形被发射到光学记录介质43的光学记录表面，因此振荡光束上加载的记录信息顺序记录在光学记录介质43上。
在根据本实施方式的记录设备100中，使用要施加到自激振荡半导体激光器1的反向偏压来调制从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束，并且可以以反向偏压的周期适当地设置振荡光束的频率。由于反向偏压根据记录信号被施加到自激振荡半导体激光器1，因此记录信息可以加载在从自激振荡半导体激光器1发出的振荡光束上。
在根据该实施方式的记录设备100中，可以使用要注入自激振荡半导体激光器1的增益电流来控制振荡光束的脉冲间隔。因此，可以以良好的精确度将信息记录在光学记录介质上。
加载在来自自激振荡半导体激光器1的振荡光束上的信号不限于记录信号，而可以是任何信号。即，通过提供生成任意给定信号的信号生成单元，而不是记录信号生成单元39，光学振荡单元210可以配置为发射加载任何给定信号的振荡光束的光学振荡装置。
这里，已经将包括两个增益部的三段式自激振荡半导体激光器用作自激振荡半导体激光器1。然而，即使使用包括一个增益部的两段式自激振荡半导体激光器，也能获得相同的操作和优点。
上面已经描述了根据本发明实施方式的光学振荡装置和记录设备。本发明不限于上述实施方式，而是当然可以在不背离权利要求范围的发明精神和实质的情况下包括各种实施方式。
本发明还可以如下配置：
（1）一种记录设备，包括：
自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部；
光学分离单元，将来自自激振荡半导体激光器的振荡光束分成两个振荡光束；
物镜，将分离的振荡光束中的一个汇聚到光学记录介质上；
光接收元件，接收由光学分离单元分离的振荡光束中的另一个；
脉冲检测单元，检测由光接收元件接收的振荡光束的脉冲；
基准信号生成单元，生成主时钟信号；
相位比较单元，计算主时钟信号和脉冲之间的相位差；
记录信号生成单元，使用负电压以主时钟信号的时序生成记录信号；以及
控制单元，基于记录信号控制要施加到饱和吸收体部的负偏压，并且在自激振荡半导体激光器的非振荡期间输出直流电压，在自激振荡半导体激光器的振荡期间输出以所需周期变化的周期电压。
（2）根据（1）的记录设备，其中，控制单元基于相位差控制要注入到自激振荡半导体激光器的增益部中的增益电流，并调整在振荡期间内的脉冲的间隔。
（3）根据（1）或（2）的记录设备，
其中，自激振荡半导体激光器包括活性层、GaInN引导层、p型AlGaN阻挡层、p型GaN/AlGaN超晶格第一包覆层、p型GaN/AlGaN超晶格第二包覆层，以及
GaInN引导层、p型AlGaN阻挡层、p型GaN/AlGaN超晶格第一包覆层以及p型GaN/AlGaN超晶格第二包覆层顺序层压在活性层的一个表面上。
（4）根据（1）至（3）的记录设备，其中，自激振荡半导体激光器包括顺序形成在活性层的另一表面上的n型GaN引导层、n型AlGaN包覆层、n型GaN层。
（5）一种光学振荡装置，包括：
自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部；
光学分离单元，分离来自自激振荡半导体激光器的振荡光束；
光接收元件，接收由光学分离单元分离的振荡光束中的一个；
脉冲检测单元，检测由光接收元件接收的振荡光束的脉冲；
基准信号生成单元，生成主时钟信号；
相位比较单元，计算主时钟信号和脉冲之间的相位差；
信号生成单元，使用负电压以主时钟信号的时序生成预定信号；以及
控制单元，基于所述预定信号控制要施加到饱和吸收体部的负偏压，并且在自激振荡半导体激光器的非振荡期间输出直流电压，在自激振荡半导体激光器的振荡期间输出以所期望的周期变化的周期电压。
（6）根据（5）的光学振荡装置，其中，控制单元基于相位差控制要注入到自激振荡半导体激光器的增益部中的增益电流，并调整振荡期间内的脉冲的振幅。
本领域技术人员应当理解，在所附权利要求或其等同物的范围内，根据设计需求和其他因素，可以进行各种修改、合并、子合并、以及替换。
本申请包含与在2011年7月19日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-158323的公开相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。

Claims (6)

1.一种记录设备，包括：
自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部；
光学分离单元，将来自所述自激振荡半导体激光器的振荡光束分成两个振荡光束；
物镜，将分离的所述振荡光束中的一个汇聚到光学记录介质上；
光接收元件，接收由所述光学分离单元分离的所述振荡光束中的另一个；
脉冲检测单元，检测由所述光接收元件接收的所述振荡光束的脉冲；
基准信号生成单元，生成主时钟信号；
相位比较单元，计算所述主时钟信号和所述脉冲之间的相位差；
记录信号生成单元，使用负电压以所述主时钟信号的时序生成记录信号；以及
控制单元，基于所述记录信号控制要施加到所述饱和吸收体部的所述负偏压，并且在所述自激振荡半导体激光器的非振荡期间输出直流电压，在所述自激振荡半导体激光器的振荡期间输出以所期望的周期变化的周期电压。
2.根据权利要求1所述的记录设备，其中，所述控制单元基于所述相位差控制要注入到所述自激振荡半导体激光器的所述增益部中的所述增益电流，并调整所述振荡期间内的所述脉冲的间隔。
3.根据权利要求2所述的记录设备，
其中，所述自激振荡半导体激光器包括活性层、GaInN引导层、p型AlGaN阻挡层、p型GaN/AlGaN超晶格第一包覆层、p型GaN/AlGaN超晶格第二包覆层，以及
所述GaInN引导层、所述p型AlGaN阻挡层、所述p型GaN/AlGaN超晶格第一包覆层以及所述p型GaN/AlGaN超晶格第二包覆层顺序层压在所述活性层的一个表面上。
4.根据权利要求3所述的记录设备，其中，所述自激振荡半导体激光器包括顺序形成在所述活性层的另一表面上的n型GaN引导层、n型AlGaN包覆层、n型GaN层。
5.一种光学振荡装置，包括：
自激振荡半导体激光器，具有双量子阱分离限制异质结构，并包括被施加负偏压的饱和吸收体部和被注入增益电流的增益部；光学分离单元，分离来自所述自激振荡半导体激光器的振荡光束；
光接收元件，接收由所述光学分离单元分离的所述振荡光束中的一个；
脉冲检测单元，检测由所述光接收元件接收的所述振荡光束的脉冲；
基准信号生成单元，生成主时钟信号；
相位比较单元，计算所述主时钟信号和所述脉冲之间的相位差；
信号生成单元，使用负电压以所述主时钟信号的时序生成预定信号；以及
控制单元，基于所述预定信号控制要施加到所述饱和吸收体部的所述负偏压，并且在所述自激振荡半导体激光器的非振荡期间输出直流电压，在所述自激振荡半导体激光器的振荡期间输出以所期望的周期变化的周期电压。
6.根据权利要求5所述的光学振荡装置，其中，所述控制单元基于所述相位差控制要注入到所述自激振荡半导体激光器的所述增益部中的所述增益电流，并调整所述振荡期间内的所述脉冲的振幅。
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