[發(fā)明專(zhuān)利]一種錐形激光器輸出端面減反膜鍍制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410674359.7
• 申請(qǐng)日: 2014-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104332824A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薄報(bào)學(xué);高欣;喬忠良;張晶;李輝;李特;曲軼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S5/22
• 分類(lèi)號(hào): H01S5/22;H01S5/028
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種錐形激光器輸出端面減反膜鍍制方法，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

錐形半導(dǎo)體激光器作為一種獲得高光束質(zhì)量、高功率輸出的激光器結(jié)構(gòu)，對(duì)輸出端面的殘余反射率要求較高，一般在10^-3以下，同時(shí)為了滿(mǎn)足高功率工作要求還需要進(jìn)行端面鈍化處理。現(xiàn)有技術(shù)采用鈍化與減反膜工藝分別進(jìn)行的方法，端面鈍化采用硫化物、硒化物或硅膜，具有穩(wěn)定性差，吸收大的缺點(diǎn)，減反膜工藝采用電子束蒸發(fā)或氣相沉積鍍制單層或多層MgF，SiO₂，Al₂O₃等低折射率材料，具有工藝復(fù)雜，重復(fù)性差的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，見(jiàn)附圖所示，在錐形激光器的輸出端面4采用射頻反應(yīng)濺射制備四分之一光學(xué)厚度的非晶Al_xN_y薄膜，通過(guò)調(diào)整濺射條件調(diào)整Al_xN_y薄膜的折射率，使輸出端面4的殘余反射率達(dá)到錐形激光器低輸出端面反射率設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)起到鈍化輸出端面4的作用。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于，通過(guò)調(diào)整濺射條件可以在1.7-2.1折射率范圍內(nèi)調(diào)整Al_xN_y薄膜的折射率，使其滿(mǎn)足GaAs基錐形激光器端面低殘余反射率設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)非晶Al_xN_y薄膜材料的光學(xué)帶隙大于硫化物、硒化物或硅膜，其光吸收相對(duì)很弱，并具有較高的熱導(dǎo)率和與GaAs近似匹配的熱膨脹系數(shù)，可以對(duì)GaAs基錐形激光器的輸出端面4起到鈍化作用。

附圖說(shuō)明

所附圖為錐形激光器示意圖1，1為脊形條區(qū)，2為錐形放大區(qū)，3為脊形條端面，4為輸出端面。

具體實(shí)施方式

如附圖1所示，錐形激光器由脊形條區(qū)1、錐形放大區(qū)2構(gòu)成。在錐形激光器的輸出端面4上，采用高純Al靶的射頻反應(yīng)濺射制備非晶Al_xN_y薄膜，工作氣體為高純Ar氣與N2氣，通過(guò)改變N2氣流量進(jìn)而調(diào)整Al_xN_y薄膜的折射率，使其滿(mǎn)足GaAs基錐形激光器端面低殘余反射率設(shè)計(jì)的要求。首先，在GaAs基片上采用射頻反應(yīng)濺射沉積Al_xN_y薄膜，采用光學(xué)薄膜測(cè)量?jī)x測(cè)試沉積Al_xN_y薄膜的厚度與折射率，固定Ar氣流量，改變N氣流量獲得不同濺射室工作條件下的Al_xN_y薄膜的厚度與折射率，然后根據(jù)厚度獲得相應(yīng)濺射條件下的沉積速率。然后，根據(jù)錐形激光器材料的波導(dǎo)有效折射率，采用薄膜設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行輸出端面4的變薄膜折射率減反膜設(shè)計(jì)，選擇薄膜材料的折射率與厚度。然后，按照折射率選擇濺射室的工作條件，根據(jù)該條件下的濺射沉積速率確定濺射沉積時(shí)間，所制備的非晶Al_xN_y薄膜即滿(mǎn)足減反膜設(shè)計(jì)要求。

下面結(jié)合實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明。808nm波長(zhǎng)錐形激光器材料的波導(dǎo)有效折射率為3.65，錐形激光器減反膜的反射率設(shè)計(jì)為0.1％，則采用薄膜設(shè)計(jì)軟件TFCalc35設(shè)計(jì)薄膜的折射率為1.9，厚度為103nm，其濺射條件為：射頻功率150W，Ar氣流量為10sccm，N₂氣流量為8sccm，濺射沉積速率為0.036nm/s。由此獲得濺射沉積時(shí)間為2861秒。將808nm波長(zhǎng)錐形激光器芯片的輸出端面用夾具固定在基片臺(tái)上，靶材采用99.999％純度的Al靶，濺射室抽真空至2×10^-4Pa，調(diào)節(jié)Ar氣流量與N2流量，充入濺射室99.999％純度的Ar氣與N₂氣。開(kāi)啟射頻電源，調(diào)節(jié)輸出功率至150W，預(yù)濺射5分鐘后打開(kāi)樣品臺(tái)擋板開(kāi)始在錐形激光器的輸出端面4濺射沉積非晶Al_xN_y薄膜，沉積時(shí)間共2861秒。采用上述方法鍍制輸出端面減反膜的錐形激光器具有M₂因子小于2的光束質(zhì)量，通過(guò)鍍制低反射輸出端面抑制了錐形放大區(qū)2的光場(chǎng)畸變，提高了錐形激光器的光束質(zhì)量；通過(guò)非晶Al_xN_y薄膜對(duì)輸出端面4的鈍化，提高了腔面災(zāi)變功率水平，輸出功率大于12W。