[發明專利]集成數字激光器

有效

• 申請號: 201780084832.8
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN110214400B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: M.F.舒伯特;M.J.格倫德曼
• 申請（專利權）人: X開發有限責任公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/026
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金玉潔

一種激光器件，包括：從在激光波長處透明的材料形成的襯底；第一反射層，以激光波長反射至少一些入射輻射；包括增益介質的層，用于提供以激光波長的輻射的受激發射，并位于第一反射層和襯底之間；第二反射層，在襯底的、與第一反射層相對的一側上，以激光波長反射至少一些入射輻射；空間光調制器，在包括第一和第二反射層的光學腔中，并包括元件陣列，每個元件陣列對應于光學腔中的輻射的不同路徑；以及計算機控制器，在操作期間，使空間光調制器選擇性地改變光學腔中的輻射強度或相位，以提供輻射的可變橫向空間模式輸出。

技術領域

本公開一般涉及集成激光器件和制造集成激光器件的方法。

背景技術

通常，可以通過引導激光器的輸出通過諸如衍射光學元件、透鏡、反射 鏡、棱鏡等的一個或多個光束成形光學器件來成形激光束。取決于所期望的 特定激光束分布，成形的效果可以包括使光束的強度在光束寬度上均勻化， 或確保光束的特定橫截面形狀(例如，圓形、矩形、橢圓形)和/或確保光束 橫截面內的特定光束強度分布。激光束也可以是主動成形的，例如，使用空 間光調制器(SLM)。例如，由反射或透射特性獨立可變的元件陣列組成的反 射或透明SLM可以定位在激光束的路徑中，并且被操作為通過控制SLM而 可變地改變光束分布。在許多情況下，光束成形光學器件位于激光器的光學 腔之外。

發明內容

本公開的特征在于用于集成激光器件的架構，其能夠以可編程方式產生 可變橫向空間模式輸出。在某些實現方式中，這些器件在激光器的光學腔內 包含數字可尋址的空間光調制器(SLM)。SLM允許在空間上改變跨光學腔 的輻射損失和/或相位，并相應地改變激光輸出的強度分布。使用所公開的激 光器件可獲得的獨特橫向空間模式的數量僅受SLM陣列的尺寸、分辨率和灰 度級限制。

通常，在第一方面，本發明的特征在于一種具有可變橫向空間模式輸出 的激光器件，包括：從在激光波長處透明的材料形成的襯底；由襯底支撐的 第一反射層，第一反射層被配置為以激光波長反射至少一些入射輻射；包括 增益介質的層，用于以激光波長提供輻射的受激發射，該層包括位于第一反 射層和襯底之間的增益介質；第二反射層，由襯底支撐，在襯底的與第一反 射層相對的一側上，第二反射層被配置為以激光波長反射至少一些入射輻射； 空間光調制器，由襯底支撐，并位于通過第一和第二反射層包括的光學腔中 的輻射路徑中，空間光調制器包括元件陣列，每個元件陣列對應于光學腔中 的輻射的不同路徑；以及與空間光調制器通信的計算機控制器。在操作期間， 計算機控制器使空間光調制器選擇性地改變光學腔中的每個輻射路徑中的輻 射強度或相位，以提供來自激光器件的輻射的可變橫向空間模式輸出。

激光器件的實施例可以包括以下特征中的一個或多個。

例如，所述空間光調制器可以在所述襯底的、與包括所述增益介質的層 相對的側上。所述空間光調制器可以是透射空間光調制器。

所述空間光調制器可以在所述襯底的、與包括所述增益介質的層相同的 側上。所述空間光調制器可以是反射空間光調制器。所述第二反射層可以被 布置成將由所述增益介質發射的入射輻射朝向所述空間光調制器反射，并將 由所述空間光調制器反射的入射輻射朝向所述增益介質反射。

在一些實施例中，所述第一反射層包括用于在所述激光波長進行輻射的 布拉格反射器。

所述第二反射層可以包括反射光柵，諸如啁啾反射光柵。

所述增益介質可以包括量子阱層。

所述激光器件可以包括在包括增益介質的層和襯底之間的第一電極層。 在一些實施例中，所述激光器件還可以包括第二電極層，所述第一和第二電 極層位于包括所述增益介質的所述層的相對側上。所述第一和第二電極層中 的一個或兩者都可以是圖案化的電極層。可以從在所述激光波長透明的導電 材料形成所述第一電極層。所述第一電極層可以包括用于激光輻射通過的孔。

所述第一或第二反射層可以是用于在所述激光波長的輻射的部分反射層。