[實用新型]一種高亮度錐形半導體激光器

有效

• 申請號: 201420855365.8
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN204290036U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 范國濱;李弋;杜維川;李艾;李奇峰;高松信;武德勇
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22;H01S5/065
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本實用新型涉及的是激光器技術領域，尤其是一種高亮度錐形半導體激光器。

背景技術

錐形半導體激光器最高連續輸出激光亮度可達600MW/cm²sr^-1，相比于固體、氣體等激光器又具有體積小、可靠性高和壽命長等優點，在光纖激光泵浦、工業加工、空間通信等領域有著重要的應用。錐形半導體激光器具有高亮度的原因是它把單基模高光束質量的脊形主震蕩區與錐形增益放大區集成在一起（結構如附圖1所示），在提供較高輸出功率同時仍能保持良好的光束質量。由于錐形半導體激光器的有源區寬度很小，橫向（快軸方向，附圖1中y軸方向）光束質量很好接近衍射極限（M²≈1），然而在側向（慢軸方向，附圖1中x軸方向）光束質量不易控制。要保持錐形半導體激光器側向光束質量良好，首先要保證脊形主震蕩區單基模輸出，為避免出現高階模影響光束質量，一般需要在結構設計上進行兩點妥協：第一是脊形主震蕩的脊條寬度被限定在2μm至5μm，這使得最大光功率輸出水平受到限制；第二是脊形區刻蝕深度（脊條高度）一般只能刻蝕到有源區以上0.2μm至0.3μm，這會導致載流子向側向擴散而降低激光器效率。因此如何改善脊形主震蕩區輸出特性，來同時獲得單基模、大功率輸出的錐形半導體激光器已成為國際上的半導體激光方面的研究熱點。常見的方法有采用非對稱量子阱外延結構、電極分離驅動結構、外腔反饋式激光器等，但這些方法都不同程度的有成本高、實施復雜的缺陷。

實用新型內容

本實用新型的目的，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種高亮度錐形半導體激光器的技術方案，該方案采用脊形主震蕩區兩側對稱設置有至少一對側向周期波導限制結構，能夠有效抑制高階模，使脊形主震蕩區在較大的脊條寬度和刻蝕深度下仍然保持基模輸出，實現錐形半導體激光器的高亮度激光輸出。

本方案是通過如下技術措施來實現的：

一種高亮度錐形半導體激光器，其特征是：包括有基底、脊形主震蕩區、側向周期波導限制結構、錐形增益放大區、前腔面和后腔面；前腔面設置在基底的一側面；后腔面設置在前腔面對側的基底側面上；脊形主震蕩區設置在靠近后腔面的基底中部；錐形增益放大區設置在靠近前腔面的基底上；錐形增益放大區與脊形主震蕩區接連；脊形主震蕩區兩側對稱設置有至少一對側向周期波導限制結構。

作為本方案的優選：脊形主震蕩區的寬度為2μm-7μm。

作為本方案的優選：側向周期波導限制結構的形狀為長方形條狀，寬度為2μm-5μm，長度為3μm-10μm。

作為本方案的優選：錐形增益放大區的錐角度數為4°-7°。

作為本方案的優選：前腔面鍍有增透膜，對激光波長反射率值為0.1%-5%。

作為本方案的優選：后腔面鍍有高反膜，對激光波長反射率值為90%-99.9%。

本方案的有益效果可根據對上述方案的敘述得知，由于在該方案中在錐形半導體激光器中引入側向周期波導限制結構，允許脊形主震蕩區的脊條寬度、刻蝕深度（脊條高度）較大的同時還能保持單基模激光輸出，因此提高了激光器的效率和功率，也保持了高光束質量，從而達到高亮度激光輸出的良好結果。并且該側向周期波導限制結構是通過光刻和刻蝕的方法制作，成本和加工難度較低。

由此可見，本實用新型與現有技術相比，具有實質性特點和進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中，1為脊形主震蕩區，2為側向周期波導限制結構，3為錐形增益放大區，4為前腔面，5為后腔面，6為基底。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過一個具體實施方式，并結合其附圖，對本方案進行闡述。

通過附圖可以看出，本方案包括有基底、脊形主震蕩區、側向周期波導限制結構、錐形增益放大區、前腔面和后腔面；前腔面設置在基底的一側面；后腔面設置在前腔面對側的基底側面上；脊形主震蕩區設置在靠近后腔面的基底中部；錐形增益放大區設置在靠近前腔面的基底上；錐形增益放大區與脊形主震蕩區接連；脊形主震蕩區兩側對稱設置有至少一對側向周期波導限制結構。

脊形主震蕩區的寬度為2μm-7μm；側向周期波導限制結構的形狀為長方形條狀，寬度為2μm-5μm，長度為3μm-10μm；錐形增益放大區的錐角度數為4°-7°；前腔面鍍有增透膜，對激光波長反射率值為0.1%-5%；后腔面鍍有高反膜，對激光波長反射率值為90%-99.9%。

制作方法為：