[发明专利]驱动激光二极管的方法

说明书

本案是申请号200910160685.5，申请日为2009年7月29日，名称为“驱动激光二极管的方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本发明包含与2008年7月23日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-194373相关的主题，将该申请的全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及驱动激光二极管的方法。

背景技术

近年来，在利用脉宽处于阿秒(attosecond)范围或飞秒(femtosecond)范围内的激光的前沿科学领域的研究中，经常使用超短脉冲/超高功率激光器。作为超短脉冲/超高功率激光器，已知的例如有钛/蓝宝石激光器。但是，钛/蓝宝石激光器是昂贵且大型的固体激光源，这成为技术传播的主要障碍。如果通过利用激光二极管实现超短脉冲/超高功率激光器，那么会得到尺寸和价格大大降低且高稳定性的超短脉冲/超高功率激光器。

另一方面，在通信领域中，自从二十世纪六十年代就已积极地研究如何降低激光二极管的脉宽。作为在激光二极管中产生短脉冲的方法，已知的有增益开关方法、损耗开关方法(Q开关方法)和模式锁定方法，在这些方法中，激光二极管与半导体放大器、非线性光元件、光纤等相结合来获得较高功率。

在上述方法中最容易的增益开关方法中，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，当通过短脉冲电流驱动激光二极管时，会产生脉宽约为20皮秒(picosecond)至100皮秒的光脉冲。在增益开关方法中，由于只需要通过短脉冲电流驱动市售的激光二极管，所以可利用极其简单的器件配置就可以实现脉宽在皮秒范围内的短脉冲光源。然而，在850nm波长的AlGaAs基激光二极管中，光脉冲的峰值功率大约为0.1瓦至1瓦，而在1.5μm波长的InGaAsP基激光二极管中，光脉冲的峰值功率大约为10毫瓦至100毫瓦。因而，例如，作为用于双光子吸收的需要高峰值功率的光源，上述激光二极管的光功率是不够的。为了提高峰值功率，需要通过结合模式锁定方法与半导体放大器或光纤放大器以形成复杂且难的配置。

于是，基于“全半导体结构”实现高功率的激光二极管装置的例子鲜有报道，“全半导体结构”是最终减小尺寸的重要条件，即激光二极管装置只由激光二极管或者激光二极管和半导体器件的组合构成，具体地说，激光二极管装置通过由GaN基化合物半导体制成的405nm波长的激光二极管构成。因而，如果实现在405nm波长处具有高峰值功率的“全半导体”的脉冲激光时，该脉冲激光可有望成为继蓝光光盘系统的下一代光盘系统的容积光盘(volumetric optical disk)系统的光源，并且可通过该脉冲激光实现覆盖可见光范围的整个波段的合适的超短脉冲/超高功率光源，从而可提供医药领域、生物成像领域等所需的光源。

发明内容

期望提供一种驱动具有简单的结构和配置的超短脉冲/超高功率激光二极管的方法。

根据本发明的第一实施例，提供一种驱动激光二极管的方法，通过脉冲电流驱动该激光二极管，该脉冲电流比阈值电流值I_th高10倍以上，优选地高20倍以上，更优选地高50倍以上。

在此情况下，阈值电流值I_th表示当激光振荡起始时流过激光二极管的电流，后面提到的阈值电压值V_th表示此时施加于激光二极管的电压，并且建立V_th＝R×I_th+V₀的关系，其中激光二极管的内电阻是R(Ω)。在此情况下，V₀是p-n结的内建电势。

根据本发明的第二实施例，提供一种驱动激光二极管的方法，通过脉冲电压驱动该激光二极管，该驱动电压比阈值电压值V_th高2倍以上，优选地高4倍以上，更优选地高10倍以上。