專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高光束質(zhì)量二維垂直腔面發(fā)射激光器列陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及的一種二維垂直腔面 發(fā)射半導(dǎo)體激光器列陣。
背景技術(shù)：
垂直腔面發(fā)射激光器是一種新型的半導(dǎo)體激光器，它在光通信等 領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。近幾年，激光醫(yī)療、激光泵浦和激光存儲(chǔ)等需求 對(duì)垂直腔面發(fā)射激光器的功率輸出提出了更高的要求。為了獲得高的 功率輸出，單管垂直腔面發(fā)射激光器的出光孔徑一般要做到幾百微 米，大孔徑的出光窗口造成了出光孔內(nèi)各點(diǎn)電流密度不均，特別是靠 近氧化限制區(qū)的邊緣，出現(xiàn)較強(qiáng)的電流聚集效應(yīng)，造成出光孔內(nèi)發(fā)光 不均勻，最終表現(xiàn)為出光孔外側(cè)光強(qiáng)大，出光孔靠近圓心處光強(qiáng)小或 不發(fā)光，形成較大的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，限制了遠(yuǎn)場(chǎng)的功率密度，影響了激 光器件的光束質(zhì)量，從而限制了激光器件的應(yīng)用領(lǐng)域。而國(guó)內(nèi)外報(bào)導(dǎo) 的激光器列陣，其排列方式均為正方形或長(zhǎng)方形及蜂窩狀密排列。與
本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)，是德國(guó)沃爾特肖特基研究所在Proc. of SPIE第6908巻的一篇文章中所列出的一列陣平面圖，如圖l所示， 是一個(gè)4X4的正方形列陣，包括面電極l、單元激光器件2。該列陣 中每個(gè)單元激光器件2的直徑和相鄰激光器件的間距都是相等的。
該激光器列陣存在的主要缺陷是每個(gè)單元激光器件2的環(huán)形或 圓形光束疊加后在遠(yuǎn)場(chǎng)形成具有一系列峰值的周期性強(qiáng)度分布.這種激光器遠(yuǎn)場(chǎng)限制了激光功率密度的提高，需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行
處理，使器件整體體積增大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)單管器件及列陣器件的不足，本發(fā)明的目的是 實(shí)現(xiàn)垂直腔面發(fā)射激光器列陣的高功率高光束質(zhì)量的輸出，特設(shè)計(jì)一 種二維垂直腔面發(fā)射激光器列陣。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高光束質(zhì)量二維垂直腔面 發(fā)射激光器列陣。
解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如圖2所示包括面電極3、中心區(qū)單 一單元激光器件4，第一圓環(huán)單元激光器件5，第二圓環(huán)單元激光器
件6。該列陣的中心為中心區(qū)單一單元激光器件4，在其外側(cè)的同心 圓環(huán)上均勻分布第一圓環(huán)單元激光器件5，在第一圓環(huán)單元激光器件 5外側(cè)的同心圓環(huán)上均勻分布第二圓環(huán)單元激光器件6，且第一、第 二圓環(huán)上單元激光器件的個(gè)數(shù)相同，同一個(gè)圓環(huán)上單元激光器件的直 徑相等，不同圓環(huán)上單元激光器件的直徑，從內(nèi)至外依次減小，中心 區(qū)的單元激光器件與處于每個(gè)同心圓環(huán)同一方位的單元激光器件在 同一個(gè)半徑上呈射線狀排列；在本發(fā)明的技術(shù)方案中，激光器列陣的 同心圓環(huán)個(gè)數(shù)、相鄰圓環(huán)之間的距離根據(jù)不同的需求增加或減少，圓 環(huán)的個(gè)數(shù)最小為1，最大為n (n為1、 2、 3……自然數(shù))，每一個(gè)圓 環(huán)上單元激光器件的個(gè)數(shù)、直徑大小也可以根據(jù)需要設(shè)定，且單元激 光器件的出射窗口形狀可以是圓形或橢圓形或正方形或長(zhǎng)方形等幾 何形狀。工作原理說(shuō)明在給該激光器列陣通電后，列陣上的每個(gè)單元激 光器件同時(shí)工作。與單管垂直腔面發(fā)射激光器相比，列陣上的每個(gè)單 元激光器件出光孔徑相對(duì)較小，而且面電極分布有利于注入電流的均 勻化，使得功率密度高、遠(yuǎn)場(chǎng)分布均勻，從而獲得高的光束質(zhì)量。
本發(fā)明的積極效果本發(fā)明通過(guò)熱交叉和光場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)分布模型，制 作單元直徑和間距不同的二維激光列陣，得到列陣激光器件的單元密 度最大化和光束質(zhì)量的最優(yōu)化，獲得單包絡(luò)的遠(yuǎn)場(chǎng)分布，可以顯著改 善高功率垂直腔面發(fā)射激光器的輸出光束質(zhì)量，可靠性高，擴(kuò)展激光 器的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1是已有技術(shù)垂直腔面發(fā)射激光器列陣4X4的出光面結(jié)構(gòu)示 意圖。
圖2是本發(fā)明的高光束質(zhì)量二維垂直腔面發(fā)射激光器列陣出光面 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明按圖2所示結(jié)構(gòu)實(shí)施，其中面電極3是用蒸鍍的方法制作 的，中心區(qū)單一單元激光器件4出光孔直徑為200um，功率為530mW， 第一圓環(huán)單元激光器件5出光孔直徑為150um，功率為260mW，第二圓 環(huán)單元激光器件6出光孔直徑為100uni，功率為100mW。第一圓環(huán)與中 心區(qū)單一單元激光器件4的間距為300um，第二圓環(huán)與第一圓環(huán)的間 距為250um。首先按照該結(jié)構(gòu)制 所需的一套光刻掩膜版，然后采用 傳統(tǒng)的氧化限制垂直腔面發(fā)射激光器的工藝流程制作這種高光束質(zhì)量二維垂直腔面發(fā)射激光器列陣。本技術(shù)方案中的單元激光器件均采
用980nm波段的底發(fā)射垂直腔面發(fā)射激光器，根據(jù)需要也可以采用其 他波段的底發(fā)射垂直腔面發(fā)射激光器或頂發(fā)射垂直腔面發(fā)射激光器， 中心區(qū)外側(cè)的圓環(huán)個(gè)數(shù)或每個(gè)圓環(huán)上的激光器件個(gè)數(shù)可根據(jù)需要設(shè) 定。
權(quán)利要求
1、一種高光束質(zhì)量二維垂直腔面發(fā)射激光器列陣，包括面電極(3)；其特征在于還包括中心區(qū)單一單元激光器件(4)，第一圓環(huán)單元激光器件(5)，第二圓環(huán)單元激光器件(6)；該列陣的中心為中心區(qū)單一單元激光器件(4)，在其外側(cè)的同心圓環(huán)上均勻分布第一圓環(huán)單元激光器件(5)，在第一圓環(huán)單元激光器件(5)的外側(cè)的同心圓環(huán)上均勻分布第二圓環(huán)單元激光器件(6)，且第一、第二圓環(huán)上單元激光器件的個(gè)數(shù)相同，同一個(gè)圓環(huán)上單元激光器件的直徑相等，不同圓環(huán)上單元激光器件的直徑，從內(nèi)至外依次減小，中心區(qū)的單元激光器件與處于每個(gè)同心圓環(huán)同一方位的單元激光器件在同一個(gè)半徑上呈射線狀排列；在本發(fā)明的技術(shù)方案中，激光器列陣的同心圓環(huán)個(gè)數(shù)、相鄰圓環(huán)之間的距離根據(jù)不同的需求增加或減少，圓環(huán)的個(gè)數(shù)最小為1，最大為n(n為1、2、3……自然數(shù))，每一個(gè)圓環(huán)上單元激光器件的個(gè)數(shù)、直徑大小也可以根據(jù)需要設(shè)定，且單元激光器件的出射窗口形狀可以是圓形或橢圓形或正方形或長(zhǎng)方形等幾何形狀。
全文摘要
一種高光束質(zhì)量二維垂直腔面發(fā)射激光器列陣，屬于半導(dǎo)體激光器件技術(shù)領(lǐng)域涉及的激光器列陣。要解決的技術(shù)問(wèn)題提供一種高光束質(zhì)量二維垂直腔面發(fā)射激光器列陣。解決的技術(shù)方案包括面電極、中心區(qū)單一單元激光器件，第一圓環(huán)單元激光器件，第二圓環(huán)單元激光器件。列陣的中心為中心區(qū)單一單元激光器件，在其外側(cè)的同心圓環(huán)上均勻分布第一圓環(huán)單元激光器件，在第一圓環(huán)外側(cè)的同心圓環(huán)上均勻分布第二圓環(huán)單元激光器件，且第一、第二圓環(huán)上單元激光器件的個(gè)數(shù)相同，同一個(gè)圓環(huán)上單元激光器件的直徑相等，不同圓環(huán)上單元激光器件的直徑從內(nèi)至外依次減小，中心區(qū)單元激光器件與處于每個(gè)同心圓環(huán)同一方位的單元激光器件在同一個(gè)半徑上呈射線狀排列。
文檔編號(hào)H01S5/00GK101640380SQ20091006748
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者云 劉, 寧永強(qiáng), 巖 張, 張立森, 特 李, 王立軍, 莉 秦 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所