[發明專利]一種垂直外腔面發射半導體激光器

無效

• 申請號: 200710056216.X
• 申請日: 2007-10-25
• 公開（公告）號: CN101145673A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 何春鳳;秦莉;寧永強;李軍;王立軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/14;H01S3/08;H01S5/04;H01S3/0941
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所
• 代理人: 趙炳仁

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器，特別涉及一種垂直外腔面發射半導體激光器。

背景技術

垂直腔面發射激光器是當前光電子領域最活躍的研究課題之一，與邊發射半導體激光器相比，垂直腔面發射激光器具有較小的遠場發散角、圓形光斑、以及易于二維面陣等優勢，具有廣泛的應用前景。光泵浦垂直外腔面發射激光器(OPS-VECSEL)作為面發射激光器半導體激光技術中的新興器件以其高功率、優質光束質量和易于二維列陣的特點在激光顯示、激光通信、材料加工、醫療及國防工程等領域具有廣泛的應用前景。特別是其易于腔內倍頻和二維平面列陣的特點可以實現高光束質量的面發射激光輸出，這在激光工業加工、固體激光泵浦、晶體倍頻等領域有著非常大的研發前景。現有的垂直外腔面發射激光器包括泵浦光源、散熱裝置、布拉格反射鏡、工作物質、外腔鏡、輸出耦合鏡；所述的外腔鏡采用球面反射鏡。這種垂直外腔面發射激光器在使用時，要求球面反射鏡的頂點正好處于光子所在的光路上，因而固定球面反射鏡的鏡座上要有多個調節球面反射鏡位置的部件，調節需要十分精確，調試時間長，而且激光器不具有機械和熱的穩定性，很難用于沖擊波、振動和大的溫度變化等野外工作環境下。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種調試簡便、機械和熱穩定性好的垂直外腔面發射半導體激光器。

為了解決上述技術問題，本發明的垂直外腔面發射半導體激光器包括泵浦光源，散熱裝置，布拉格反射鏡，工作物質，外腔鏡，輸出耦合鏡；所述的外腔鏡采用保羅棱鏡(porro棱鏡)；保羅棱鏡的底面與工作物質的表面、輸出耦合鏡相向并平行。保羅棱鏡的底面、工作物質及布拉格反射鏡之間構成一個諧振腔，輸出耦合鏡、保羅棱鏡、工作物質及布拉格反射鏡之間也構成一個諧振腔。

本發明采用保羅棱鏡作為外腔鏡，只要調節固定保羅棱鏡的鏡座使其底面與工作物質的表面平行，再將其固定即可，因而鏡座上不需要復雜的調節裝置，結構簡單、位置調節簡單，并且激光器具有極好的機械和熱的穩定性，在有沖擊波、振動和大的溫度變化等野外工作環境下依然可以穩定工作。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。圖中1為泵浦光源，2外腔鏡，3增透膜，4窗口層，5光吸收層，6周期性多量子阱有源增益區，7布拉格反射鏡，8散熱片、9熱沉、10微通道散熱片，11底面，12輸出耦合鏡，13、14斜面。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的垂直外腔面發射半導體激光器包括：泵浦光源1，散熱裝置、布拉格反射鏡7、工作物質、外腔鏡2、輸出耦合鏡12；所述的散熱裝置包括散熱片8、熱沉9、微通道散熱片10；所述的工作物質包括增透膜3、窗口層4、光吸收層5、周期性多量子阱有源增益區6；所述的外腔鏡2采用保羅棱鏡(porro棱鏡)，保羅棱鏡的底面11與增透膜3、輸出耦合鏡12相向，并且保羅棱鏡的底面11與增透膜3、輸出耦合鏡12平行。保羅棱鏡的底面11、工作物質及布拉格反射鏡7之間構成一個諧振腔，輸出耦合鏡12、保羅棱鏡、工作物質及布拉格反射鏡7之間也構成一個諧振腔。

泵浦光源1發出的泵浦光入射到工作物質，被工作物質吸收并產生光生載流子，光生載流子經過輻射復合后發光，產生光子，這些光子經布拉格反射鏡7反射后返回，再經過工作物質到達保羅棱鏡的底面11，一部分光子在保羅棱鏡的底面11與布拉格反射鏡7之間產生諧振，另一部分從保羅棱鏡的底面11入射，經過斜面13和斜面14兩次反射，從保羅棱鏡的底面11出射到達輸出耦合鏡12，在布拉格反射鏡7與輸出耦合鏡12之間產生諧振。當光子的強度超過閾值后，由輸出耦合鏡12輸出激光。

保羅棱鏡采用BAK4或者BAK7材質；泵浦光源1采用發射波長在630-1250nm的半導體激光器或者固體激光器；半導體分布式布拉格反射鏡7上面采用外延生長技術包括MOCVD或MBE技術依次生長了周期性多量子阱有源增益區6、光吸收層5和窗口層4；增透膜3通過磁控濺射或電子束蒸發或化學氣相沉積技術生長在窗口層4上；半導體分布式布拉格反射鏡7下端面通過焊料與散熱片8的上端面固定連接；散熱片8的下端面與熱沉9的上端面通過毛細鍵合方式固定連接；熱沉9的下端面通過導熱膠與微通道散熱片10的上端面固定連接；輸出耦合鏡12對激射波長的透過率為50％，輸出耦合鏡12上下兩端固定在光學調整架上。保羅棱鏡(porro棱鏡)的底面11與半導體分布式布拉格反射鏡7相隔30-100mm，與輸出耦合鏡12相隔0-50mm，它們與輸出耦合鏡12一起構成激光器的諧振腔。

實施例1：