一種寬條形半導體激光器腔模選擇方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種寬條形半導體激光器腔模選擇方法，屬于激光技術領域。
【背景技術】
[0002]寬條形大功率半導體激光器具有輸出功率高、熱管理簡單、功率合成簡單的優點。通常寬條形大功率半導體激光器芯片倒裝焊在高導熱的過渡熱沉上，由于較大的工作電流集中在發光波導區內，載流子非輻射復合產生的廢熱導致波導區的溫度分布為凸形分布，使發光波導區的有效折射率也呈現一凸形分布，增加了激光器工作時波導結構的不穩定性及光束發散角。通常主要通過改善激光器材料的外延生長質量、減少發光波導區的缺陷，抑制由于廢熱引起的折射率凸形分布，受到激光器結構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致寬條形大功率半導體激光器大電流工作條件下光束質量明顯變差。
【發明內容】
[0003]本發明是這樣實現的，見附圖所示，將寬條形大功率半導體激光器芯片I的后腔面鍍高反膜，前腔面鍍增透膜，使自由工作的激光器工作在高閾值狀態。然后，對其輸出光束進行快軸方向的光束準直，慢軸方向的光束保持自由出射狀態。然后，在輸出光束的光軸上，緊靠快軸準直柱面透鏡2，放置一光柵平面法線傾斜的高反射體光柵3，其反射波長位于寬條形大功率半導體激光器芯片I的增益光譜中心，體光柵3為窄光譜、窄角度反射設計，使體光柵3的光柵平面法線方向與激光器高功率工作條件下的環行模式中雙峰遠場分布的一個遠場峰方向重合。
[0004]本發明的技術效果在于，通過光柵平面法線傾斜的體光柵3的高反射反饋，對快軸2準直的寬條形大功率半導體激光器芯片I的內腔橫模進行選擇，使激光器高功率工作條件下呈現雙峰遠場分布的環行模式受到有效的外腔反饋，由于其中一個遠場峰受到體光柵3的高反射輸出限制，實現了單峰遠場激射，從而改善寬條形大功率半導體激光器的光束質量。
【附圖說明】
[0005]所附圖1為一種光柵平面法線傾斜的體光柵外腔寬條形半導體激光器腔模選擇示意圖，I為寬條形大功率半導體激光器芯片，2為快軸準直柱面透鏡，3為光柵平面法線傾斜的體光柵，4為激光器輸出光束,5為體光柵反饋光束。
【具體實施方式】
[0006]如附圖1所示，寬條形大功率半導體激光器芯片I的后腔面鍍高反膜，前腔面鍍增透膜，使自由工作的激光器工作在高閾值狀態。然后，采用非球面柱透鏡對其輸出光束進行快軸方向的光束準直，慢軸方向的光束保持自由出射狀態。然后，在輸出光束的光軸上緊靠快軸準直柱面透鏡2放置一光柵平面法線傾斜于表面的體光柵3，其反射波長位于寬條形大功率半導體激光器芯片I的增益光譜中心，以提供有效的光譜反饋。體光柵3為窄光譜、窄角度反射設計，體光柵反饋光束5反饋回寬條形大功率半導體激光器芯片I的發光區。
[0007]下面結合實例說明本發明，寬條形大功率半導體激光器芯片I采用4毫米腔長的976nm波長量子阱結構激光器芯片，其發光區寬度為100微米，后腔面蒸鍍反射率為95 %以上的多層寬帶反射膜，前腔面蒸鍍透過率為99.5%以上的多層增射膜，使寬條形大功率半導體激光器芯片I工作在高閾值狀態，閾值大于10A。然后，采用有效焦距為0.9mm的非球面柱透鏡對寬條形大功率半導體激光器芯片I的輸出光束進行快軸準直，發散角控制在3mrad以內，慢軸方向的光束發散角為自由出射狀態，約為8°。然后，在輸出光束的光軸上緊靠快軸準直柱面透鏡放置一光柵平面法線傾斜于表面的體光柵3，傾斜角為2°，反射譜寬為0.5nm，反射率為90%以上，反射角寬為1.5°，反射譜的中心波長為976nm。激光器工作在高電流注入狀態，工作電流為10A，激光器遠場呈現角度約為4°的雙峰分布，調整體光柵3的光柵平面法線方向，使光柵平面法線方向與遠場雙峰分布的一個峰方向重合，激光器的遠場光斑明顯變窄，光束發散角由自由工作狀態的8°減小為4°以下。
【主權項】
1.一種寬條形半導體激光器腔模選擇方法，其特征在于，采用體光柵外腔方法，通過光柵平面法線傾斜的高反射體光柵(3)的窄角度光束反饋，對快軸(2)準直的寬條形大功率半導體激光器芯片(I)的內腔橫模進行選擇，使呈現雙峰遠場分布的環行模式受到有效的外腔反饋，由于其中一個遠場峰受到體光柵(3)的高反射輸出限制，實現了單峰遠場激射，從而改善寬條形大功率半導體激光器的光束質量。
【專利摘要】一種寬條形半導體激光器腔模選擇方法，屬于激光技術領域。該領域已知技術難以有效改善寬條形大功率半導體激光器的光束質量，使寬條形大功率半導體激光器的應用受到限制。本發明采用體光柵外腔方法，通過光柵平面法線傾斜的高反射體光柵的窄角度光束反饋，對快軸準直的寬條形大功率半導體激光器芯片的內腔橫模進行選擇，使呈現雙峰遠場分布的環行模式受到有效的外腔反饋，由于其中一個遠場峰受到體光柵的高反射輸出限制，實現了單峰遠場激射，從而改善寬條形大功率半導體激光器的光束質量。該方法可應用于各類寬條形大功率半導體激光器的制造。
【IPC分類】H01S5-065
【公開號】CN104701733
【申請號】CN201410314273
【發明人】高欣, 薄報學, 喬忠良, 張晶, 李輝, 李特, 曲軼
【申請人】長春理工大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年7月2日