一种基于免镀膜的芯片的半导体激光器制造技术

一种基于免镀膜的芯片的半导体激光器，包括：依次沿光路设置的半导体芯片、反射镜和输出镜；所述半导体芯片、所述反射镜和所述输出镜用于形成激光谐振腔，以使得在所述激光谐振腔内的激光以布鲁斯角入射至所述半导体芯片；所述半导体芯片的端面设置有用于供激光入射和出射的透射口；所述透射口免镀膜。本发明专利技术实施方式提供的半导体激光器，通过设置激光以布儒斯角射入到芯片的增益区中，使得芯片用于供激光出入的端面上无需镀膜，简化了芯片制备工艺，且降低了成本，同时提高了损伤阈值，可提高输出功率。

A semiconductor laser based on chip without coating

【技术实现步骤摘要】
一种基于免镀膜的芯片的半导体激光器
本专利技术涉及激光器
，尤其是涉及一种基于免镀膜的芯片的半导体激光器。
技术介绍
半导体激光器是以半导体材料作为增益介质，利用电子在能级间跃迁发光，直接以半导体晶体解理面形成的平行反射镜构成谐振腔，在电注入下形成光振荡反馈，产生光的辐射放大，实现激光输出。半导体激光器在目前的激光器中是电光转换效率最高的，电转光效率可达70％。并且半导体激光器也是波长范围最宽、适应性和可靠性最强、也是批量化生产费用最低的激光器。但是，由于半导体激光器的谐振腔的尺寸较小(通常是毫米级腔长、微米级腔面)，激光腔内及出光口功率密度高(MW/cm2量级)、增益介质区极短等限制，导致单个半导体发光单元的输出功率比较小，很难直接输出百瓦及以上功率。并且现有的半导体激光器在慢轴方向的光束质量差(例如，10W级百um条宽半导体激光单元慢轴的光束质量M2～10)，因此，如何获得具有高功率、高光束质量和高功率密度的半导体激光输出已成为国际激光领域的重大瓶颈技术。为解决上述问题，申请号为201811197771.9的专利技术专利，提供了一种宽脊条半导体激光器。但是，本申请在对该宽脊条的半导体激光器进一步研究的过程中发现，半导体芯片的结构对半导体激光器的电光效率存在很高的影响，如采用现有的半导体芯片，现有技术需要对半导体芯片镀膜，而镀膜会降低芯片出光端面的损伤阈值，从而限制输出功率。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是提供一种基于免镀膜的芯片的半导体激光器。通过设置激光以布儒斯特角射入到芯片，以使得芯片无需设置增透膜，降低了芯片的成本，同时，由于端面不镀膜，会提高芯片的损伤阈值，从而提高输出功率。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种基于免镀膜的芯片的半导体激光器，包括：依次沿光路设置的半导体芯片、反射镜和输出镜；所述半导体芯片、所述反射镜和所述输出镜用于形成激光谐振腔，以使得在所述激光谐振腔内的激光以布鲁斯角入射至所述半导体芯片；所述半导体芯片的端面设置有用于供激光入射和出射的透射口；所述透射口免镀膜。进一步地，所述半导体芯片，包括：至少一个增益区；每个所述增益区的上表面和下表面分别设置有电极；至少设置有一个所述电极的形状与激光在所述增益区内谐振的光路相匹配。优选的，所述至少设置有一个所述电极与激光在所述增益区内谐振的光路相匹配为：所述电极呈V形、N形、W形、多个V形连接的形状、多个N形连接的形状、多个W形连接的形状、基于V形扩展的形状、基于N形扩展的形状或W形扩展的形状。进一步地，所述激光在所述增益区中的入射方向和反射方向之间的夹角为θE；所述夹角θE为acrtan(n半导体)x2度，n半导体为增益区半导体材料对于谐振激光的折射率，该夹角也为电极的夹角。进一步地，电极的宽度为0.2mm～2mm。进一步地，所述半导体芯片的增益区的前端面和后端面间的距离为内腔长Lc，外腔激光的增益长度为nLc/cos(θE/2)，n为激光在所述增益区的前端面和后端面间通过的次数。进一步地，所述反射镜为平面镜或具有第一预设曲率的凹面镜，所述输出镜为平面镜或具有第二预设曲率的凹面镜；所述反射镜镀有对于激光高反射率的膜，所述输出镜镀有对于激光部分透过率的膜。进一步地，半导体激光器还包括：棱镜；所述反射镜设置在所述棱镜的一侧面上；所述输出镜设置在所述棱镜的另一侧面上；即在棱镜的一侧面镀对于激光高反射率的膜，作为高反镜，另一侧面镀对于激光部分透过率的膜，作为输出镜。进一步地，所述棱镜的底边面镀对于谐振激光高透射率的膜。进一步地，所述半导体芯片的增益区设置有用于反射激光的反射口，所述反射口镀有对于射入其表面的激光高反射率的膜。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本专利技术实施方式提供的半导体激光器，通过设置激光以布儒斯角射入到芯片的增益区中，使得芯片用于供激光射入的端面上无需镀膜，简化了芯片制备工艺，且降低了成本。同时，由于免镀膜，将提高芯片损伤阈值、从而提高输出功率。附图说明图1a是现有技术中半导体芯片的立体图；图1b是现有技术中半导体芯片的俯视图；图1c是现有技术中半导体芯片的芯片的侧视图；图2是本专利技术一实施方式提供的基于免镀膜的芯片的半导体激光器结构示意图；图3a是本专利技术一实施方式提供的半导体芯片的立体示意图；图3b是本专利技术一实施方式提供的半导体芯片的侧视图；图3c是本专利技术一实施方式提供的半导体芯片的俯视图；图4是本专利技术一实施方式提供的半导体激光器的结构示意图；图5是本专利技术一实施方式提供的半导体激光器的结构示意图；图6是本专利技术又一实施方式提供的半导体激光器的结构示意图；图7是本专利技术一实施方式提供的半导体激光器的结构示意图。附图标记：1：半导体芯片；11：增益区；12:电极；13:衬底；14:覆层；2：反射镜；3：输出镜；4：快轴准直元件。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在附图中示出了根据本专利技术实施例的半导体激光器的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。在详细介绍本专利技术实施方式提供的半导体芯片之前，先介绍一下传统的半导体芯片的结构。图1a是传统半导体芯片的立体图；图1b是其俯视图；图1c是其侧视图图。如图1a-图1c所示，该半导体芯片由上至下包括：电极12、覆层14、增益区11、衬底13、电极12。其中，半导体芯片上表面的电极和下表面的电极的极性相反，一般上表面的电极为正电极、下表面的电极为负电极。如图1b所示，一般现有技术中电极12的形状为I形，其制备电极的过程一般是，将矩形状的电极分别设置在芯片的增益区的上表面和下表面，其中。然后，现有技术为了能够控制电极的电流和载流子注入的量，还需要通过刻蚀工艺脊条的宽度，使电极的形状成为“I形”。图中的附图标记11A为增益区中的发光区。下面将详细论述本专利技术的方案。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外，在下文中描述了本专利技术的许多特定的结构，例如半导体芯片的电极的结构及形状以便更清楚地理解本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于免镀膜的芯片的半导体激光器，其特征在于，包括：依次沿光路设置的半导体芯片、反射镜和输出镜；/n所述半导体芯片、所述反射镜和所述输出镜用于形成激光谐振腔，以使得在所述激光谐振腔内的激光以布儒斯角入射至所述半导体芯片；/n所述半导体芯片的端面设置有用于供激光入射和出射的透射口；所述透射口免镀膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于免镀膜的芯片的半导体激光器，其特征在于，包括：依次沿光路设置的半导体芯片、反射镜和输出镜；
所述半导体芯片、所述反射镜和所述输出镜用于形成激光谐振腔，以使得在所述激光谐振腔内的激光以布儒斯角入射至所述半导体芯片；
所述半导体芯片的端面设置有用于供激光入射和出射的透射口；所述透射口免镀膜。


2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，
所述半导体芯片，包括：
至少一个增益区；
每个所述增益区的上表面和下表面分别镀有电极；
至少设置有一个所述电极的形状与激光在所述增益区内谐振的光路相匹配。


3.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，
所述至少设置有一个所述电极与激光在所述增益区内谐振的光路相匹配为：
所述电极呈V形、N形、W形、多个V形连接的形状、多个N形连接的形状、多个W形连接的形状、基于V形扩展的形状、基于N形扩展的形状或W形扩展的形状。


4.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，
所述激光在所述增益区中的入射方向和反射方向之间的夹角为θE，所述电极两相邻边的夹角也为θE；
所述夹角θE为[90-acrtan(n半导体)]x2度，其中，n半导体为增益区半导体材料对于谐振激光的折射率。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小军，宗楠，彭钦军，许祖彦，杨晶，薄勇，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11