[發(fā)明專利]基于波導(dǎo)光柵耦合器的陣列激光器及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011551878.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112688170A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)寶璐;黎豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/42
• 分類號(hào): H01S5/42;H01S5/125;H01S5/187;H01S5/183;H01S5/042;G02B6/132;G02B6/42;G02B6/43
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

本發(fā)明提供一種基于波導(dǎo)光柵耦合器的陣列激光器及其制備方法，該激光器由下至上為N型注入電極Au/Ge/Ni/Au、N型GaAs襯底、Al_0.1Ga_0.9As/Al_0.9Ga_0.1As交替生長(zhǎng)的下DBR、量子阱有源區(qū)Al_0.2Ga_0.8Al_0.12In_0.18Ga_0.7As、氧化電流限制層Al_0.98/Ga_0.02As、Al_0.1Ga_0.9As/Al_0.9Ga_0.1As交替生長(zhǎng)的上DBR、SiO₂鈍化層、P型注入電極Ti/Au、紫外固化膠、波導(dǎo)基底；垂直耦合波導(dǎo)；橫向耦合波導(dǎo)層；二維衍射光柵。利用波導(dǎo)光柵耦合器，減小整體光譜線寬。不需要二次外延實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)層的制備，降低制備成本，提高生產(chǎn)良率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于波導(dǎo)光柵耦合器的陣列激光器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著對(duì)激光器光源的功率的要求越來(lái)越高，將多個(gè)激光器并聯(lián)在一起構(gòu)成陣列激光器逐漸成為提高激光器功率的一種熱門(mén)技術(shù)手段。但是，由于陣列激光器是由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立工作的激光器單元按某種方式排列后作為一個(gè)整體同時(shí)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的輸出功率的，這種多單元獨(dú)立工作也為陣列光源帶來(lái)了一個(gè)新的問(wèn)題：陣列激光器中各個(gè)激光器單元由于諧振腔相互之間無(wú)法相干耦合。這個(gè)問(wèn)題使得陣列激光器的各個(gè)單元可能由于散熱環(huán)境和自身工藝差異而激射出多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光光束，這種多波長(zhǎng)激射會(huì)造成陣列激光器幾乎不可避免的出現(xiàn)光譜線寬過(guò)寬的問(wèn)題。

垂直腔面發(fā)射激光器(簡(jiǎn)稱VCSEL)陣列由于其平面二維排列的特性較為容易實(shí)現(xiàn)耦合，所以對(duì)于VCSEL陣列，已經(jīng)有一些研究人員提出了一種優(yōu)化陣列光源光譜線寬的技術(shù)方案。這種方案是將VCSEL陣列單元的有源區(qū)制備得相距非常近，利用倏逝波或者反波導(dǎo)的方法將多個(gè)單元的有源區(qū)相互耦合。但是這方案只適合小規(guī)模低功率的VCSEL陣列，不適合應(yīng)用于大規(guī)模的大功率VCSEL陣列。

而對(duì)于邊緣發(fā)射激光器(EEL)陣列，目前傳統(tǒng)方法主要是通過(guò)外腔選模反向注入耦合，需要借助復(fù)雜又體積龐大的外部光學(xué)元件搭建光路進(jìn)行反向注入，所以這種方法無(wú)法滿足那些對(duì)器件成本和體積有較高要求的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于波導(dǎo)光柵耦合器的陣列激光器及其制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中器件成本高、體積大的缺陷，實(shí)現(xiàn)低成本、小體積的陣列激光器。

本發(fā)明提供一種基于波導(dǎo)光柵耦合器的陣列激光器，該激光器的結(jié)構(gòu)由下至上依次為N型注入電極Au/Ge/Ni/Au、N型GaAs襯底、Al_0.1Ga_0.9As/Al_0.9Ga_0.1As交替生長(zhǎng)的下分布式布拉格反射鏡、Al_0.2Ga_0.8Al_0.12In_0.18Ga_0.7As量子阱有源區(qū)、Al_0.98/Ga_0.02As氧化電流限制層、Al_0.1Ga_0.9As/Al_0.9Ga_0.1As交替生長(zhǎng)的上分布式布拉格反射鏡、SiO₂鈍化層、P型Ti/Au注入電極、紫外固化膠、波導(dǎo)基底；垂直耦合波導(dǎo)；橫向耦合波導(dǎo)層；二維衍射光柵。

根據(jù)本發(fā)明提供一種的基于波導(dǎo)光柵耦合器的陣列激光器，波導(dǎo)基底作為光柵波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的載體，并作為橫向耦合波導(dǎo)層的低折射率下包層，波導(dǎo)基底中有若干個(gè)垂直耦合波導(dǎo)。每個(gè)垂直耦合波導(dǎo)位于每個(gè)激光器單元出光口的上方，用于將橫向耦合波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)墓庾臃聪蝰詈系郊す馄鲉卧小Ｋ源怪瘪詈喜▽?dǎo)的材料必須與橫向耦合波導(dǎo)層保持一致以提高耦合器的耦合效率。