[發明專利]電學泵浦半導體鋸齒形擴展腔表面發射激光器和超發光LED

有效

• 申請號: 200980113145.X
• 申請日: 2009-02-17
• 公開（公告）號: CN102089944A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 邁克爾·詹森
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司;飛利浦拉米爾德斯照明設備有限責任公司
• 主分類號: H01S5/04
• 分類號: H01S5/04;H01S5/183;H01S5/125
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 謝建云;劉鵬

相關申請的交叉引用

本申請主張于2008年2月14日申請的美國臨時專利申請No.61/065,817的利益，該申請全文引用結合于此。

技術領域

本發明總體上涉及半導體表面發射激光器。更具體而言，本發明涉及通過使用鋸齒形(zigzag)配置來改善擴展腔表面發射半導體激光器結構的性能。

背景技術

光學泵浦固態Nd:YAG板條激光器(slab?laser)是固態激光器的一種重要類別。一種類型的Nd:YAG板條激光器是鋸齒形板條幾何形狀，如圖1所說明。在鋸齒形板條幾何形狀中，Nd:YAG板條具有矩形橫截面。板條包含傾斜面以允許激光束進入和離開板條。板條具有兩個大的相對的面。如現有技術圖1所說明，通過貫穿板條整個長度經過相對的面照射板條，板條被光學泵浦。傾斜面的角度導致光束以一角度進入板條(由于斯涅爾定律)并且隨后在相對的面經歷全內反射。通過適當選擇傾斜面的角度以及其它設計因素，光束由于全內反射的原因而曲折遍歷板條的長度。也就是說，光學束經歷一連串的內反射，使得其具有沿著板條長度的交變路徑，束在該交變路徑中在兩個大的相對的面之間來回彈射。提供附加的折回反射器以提供反饋到板條激光器。關于傳統鋸齒形固態激光器幾何形狀的背景信息描述于W.Koechner，Solid?State?Laser?Engineering，Springer?Verlag?Ed.，1976，p.392-394；B.J.Comaskey等人，″High?average?power?diode?pumped?slab?laser″，IEEE?J.Quantum?Electronics，vol.28，no?4，1992年4月，p.992；以及A.D.Farinas等人，″Design?and?characterization?of?a?5.5-W，cw，injection-locked，fiber-coupled，laser-diode-pumped?Nd:YAG?miniature-slab?laser″，Optics?Letters，vol?19，no.2，1994年1月15日，p.114，其內容引用結合于此。

常規Nd:YAG板條鋸齒形激光器的一個方面在于，它貫穿板條的整個主體被光學泵浦。因而，束沿著其穿越板條的整個長度經歷光學增益。附加地，常規Nd:YAG鋸齒形板條激光器受益于固態激光器的比較小的增益譜和比較小的折射率特性變動。結果，常規Nd:YAG板條激光器可以用于提供高質量激光輸出。

相反，鋸齒形激光器幾何形狀先前已被證明對于實施具有期望光學模式特性的高效高功率半導體激光器是不切實際的。半導體激光器具有比較寬的增益譜、更高的增益系數、以及折射率對溫度和泵浦水平的高靈敏度。難以從大面積和體積的增益材料獲得高功率輸出而不形成在空間和縱向模式中的各種光學不穩定性。例如，公知的是，在大的寬度上被泵浦的板條幾何形狀半導體激光器具有在多個橫向模式中激射的趨勢。也就是說，由于典型半導體中大的增益的原因，經常需要特殊的努力來抑制板條幾何形狀半導體激光器和放大器中的寄生激射。例如，在高填充因子激光器棒(bar)中會出現橫向激射，除非在發射器條(stripe)之間蝕刻形成深隔離槽來避免它。結果，由于典型半導體材料中大的增益的原因，抑制寄生激射的設計是常見問題。由于大面積半導體激光器的電容大(RC時間常數大)、需要高的調制電流以及產生各種模式不穩定性的原因，在調制它們時也存在一些實際困難。

現有技術中已經提出若干種半導體鋸齒形激光器。然而，它們中的每一種具有明顯的缺點，使得它們不能用作其它類型半導體激光器的實用備選。