[發(fā)明專利]一種改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410674400.0
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104332823B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薄報學(xué);高欣;喬忠良;張晶;李輝;李特;曲軼
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的方法，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

寬條形大功率半導(dǎo)體激光器具有輸出功率高、熱管理簡單、功率合成簡單的優(yōu)點。通常寬條形大功率半導(dǎo)體激光器芯片倒裝焊在高導(dǎo)熱的過渡熱沉上，由于較大的工作電流集中在發(fā)光波導(dǎo)區(qū)內(nèi)，載流子非輻射復(fù)合產(chǎn)生的廢熱導(dǎo)致波導(dǎo)區(qū)的溫度分布為凸形分布，使發(fā)光波導(dǎo)區(qū)的有效折射率也呈現(xiàn)一凸形分布，增加了激光器工作時波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性及光束發(fā)散角。通常主要通過改善激光器材料的外延生長質(zhì)量、減少發(fā)光波導(dǎo)區(qū)的缺陷，抑制由于廢熱引起的折射率凸形分布，受到激光器結(jié)構(gòu)外延生長源材料及氣氛純度的限制，仍存在一定的材料缺陷導(dǎo)致寬條形大功率半導(dǎo)體激光器大電流工作條件下光束質(zhì)量明顯變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，見附圖1所示，將激光器芯片(主要由芯片襯底1、發(fā)光波導(dǎo)區(qū)2、電流限制層3組成)通過焊料6焊裝到激光器過渡熱沉4上，通過在焊接面兩側(cè)引入焊裝墊塊5及焊裝過程中激光器芯片中部施加壓力，由于焊料凝固使焊裝后的激光器芯片產(chǎn)生彎曲，并在發(fā)光波導(dǎo)區(qū)1引入凸形的張引力分布。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于，在發(fā)光波導(dǎo)區(qū)1引入凸形的張引力分布導(dǎo)致波導(dǎo)的有效折射率分布附加一凹形的折射率分布，抑制了激光器工作時由于廢熱產(chǎn)生的凸形折射率分布，從而減小激光器高功率工作的光束發(fā)散角，提高光束質(zhì)量。

附圖說明

所附圖1 為引入張應(yīng)力的寬條形大功率半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)示意圖，1 為發(fā)光波導(dǎo)區(qū)，2為芯片襯底，3 為電流限制層，4 為激光器過渡熱沉，5 為焊裝墊塊，6 為焊料。

具體實施方式

如附圖1所示，將激光器芯片(主要由發(fā)光波導(dǎo)區(qū)1、芯片襯底2、電流限制層3組成)通過焊料6焊裝到激光器過渡熱沉4上，通過在焊接面兩側(cè)引入焊裝墊塊5及焊裝過程中激光器芯片中部施加壓力，由于焊料凝固使焊裝后的激光器芯片產(chǎn)生彎曲，并在發(fā)光波導(dǎo)區(qū)1引入凸形的張引力分布，抑制激光器工作時由于廢熱產(chǎn)生的凸形折射率分布，從而減小激光器高功率工作的光束發(fā)散角，提高光束質(zhì)量。

下面結(jié)合實例說明本發(fā)明，激光器芯片采用2毫米腔長的808nm波長量子阱結(jié)構(gòu)激光器芯片，發(fā)光波導(dǎo)區(qū)1的寬度為100微米，芯片襯底2為110微米厚的N-GaAs材料，電流限制層3為120納米厚的SiO2絕緣層，激光器過渡熱沉4為厚度為0.5毫米的Ti/Pt/Au覆蓋AlN基片，焊裝墊塊5的高度為25微米，焊料6為AuSn合金焊料，焊裝過程中通過壓針在激光器芯片中部施加50克的壓力。焊裝溫度為320度，焊裝氣氛為99.999％純度的氮氣，當(dāng)溫度降低到50度以下時完成激光器芯片焊裝過程。通過激光器工作時的遠(yuǎn)場發(fā)散角測量，表明激光器遠(yuǎn)場發(fā)散角明顯減小，由通常的7.5度減小到5.0度。