注入式激光器制造技术

注入式激光器用于为用于制造医疗装置、激光产生设备、产生双倍频率辐射的激光器的固态和光纤激光器和放大器充能，并具有用在给定波段中的高效通用的固态放射源的形式，包括用于照明的白光发射器。本发明专利技术还涉及超大功率的高效且可靠的注入式表面发射激光器，其以多条输出光束形式辐射，其特征在于，用于通过其外表面发射辐射的新颖且有效的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光电^支术，即，涉及在4交宽波长范围内工作的有效 功率大且紧凑的半导体注入式激光器(二极管激光器)。
技术介绍
已知各种类型的注入式激光器具有条状有源生成区以及具有 通过光学共振器的边缘反射镜的发射输出的注入式激光器、具有垂 直共振器的表面发射注入式激光器、在光学共振器中具有输 出发射的注入式激光器。乂人l支术实质和要解决的4支术问题的立场来看，在著作中描述了最4妄近的具 有表面发射的注入式激光器原型。所述注入式激光器包括置于衬底 上的多层异质结构；所述异质结构具有有源层。所述注入式激光器 还包括条状有源生成区、光学共振器、反射器、欧姆接触、用于输 出发射的具有遮蔽的装置、用于抑制横向超辐射发光发射的配置。 在这种情况下，至少两个生成单元形成在构成至少一条的激光发射生成的条状有源区中；所述单元被用于输出发射的装置限制在至少一侧上，该装置以另外引入的带有两个反射器和对于输出发射为透 明的区域的空腔的形式进行工作。空腔被置于异质结构表面的一侧 上。反射器被置于空腔的倾斜表面上。此外，产生了角v,其由异质结构表面上的空腔反射器肋材(rib)的方向和条状生成区的横向 侧面的方向形成，并在下列范围内选择:(兀/2) - arcsin( 1 /n)< vj/〈(兀/2) + arcsin(l/n),其中，n是对于输出发射为透明的区域的折射率。除 此之外，对于空腔的至少一个反射器产生角(3 ,该角由有源层的平 面表面上、向其平面与所示空腔反射器的平面表面的相交线所绘制 的法线与朝向所示反射器的表面所绘制的法线形成。所述角度在下 列范围中选4奪(l/2)arcsin(l/n)<(3 <(兀/2)-(1/2)arcsin(l/n)。相对于异 质结构的表面，空腔底部被设置在由操作该装置期间传播的放大发 射的能通量Pm确定的距离处。所述能量流在与再生单元开始处的 异质结构层垂直的异质结构一黄截面中#皮确定，并且还由所述单元中 的总》文大率确定。所述i文大率耳又决于i殳置的4由运电流(pumping current),所示单元的长度、以及异质结构的构造。此夕卜，在前一生 成区的末端处的放大发射的总能通量值的0.99-0.001范围内选择能通量Pin。与能通量PiN成反比地选择所述单元中的总放大率。此外， 存在对于输出发射为透明并沿发射的传播方向设置(在操作该装置 期间)的区域，该发射^皮空腔反射器所反射。在所述区域中，外部 输出发射表面与发射输出表面的至少 一侧相邻。注入式激光器原型的基本优点在于可以通过成倍增加其长度 来保证发射输出功率的增加。同时，对于用于以异质结构中并位于 紧邻有源层的窄空腔形式而执行的发射输出的配置，存在制造精度和可重复性的技术复杂性。这会导致输出单元处较大的发射的衍射 散度，并相应地导致发射输出的光损耗的增大以及其效率的减少。 这样的事实会产生4呆i正:搡作性和可靠性所需的资源的困难。此外， 存在仅通过应该对于激光器发射为透明的衬底执行发射输出的特 定限制。
技术实现思路
本专利技术的基础在于产生一种新型的超功率的注入式激光器(下 文中称为激光器)，其具有以大量输出激光束形式从有源层发射出 来的表面输出并在已知较宽发射波长范围内起作用，以及基于输出 发射的新颖有效且非显而易见的方法。技术效果在于，所提出的激光器的长度原则上没有限制(所指 的长度仅受所使用半导体衬底的尺寸限制)，激光器输出面处的发射密度显著减小(减小10—2- i(rM咅)，其保证了激光器发射的超高 功率、高效率、发射的低光损耗及它们对于激光器长度的独立性、 低阈值电流、随激光器长度增加而增大的低欧姆损耗、激光器的较 高资源可操作性和高可靠性、以及在较宽范围内被控制的输出发射 的方向性和散度，并且简化了激光器制造的技术工艺。的事实来实现上述技术效果，其中，激光器异质结构包括由至少一 个子层组成的至少一个有源层。所述激光器还包括边缘面、纵向放大轴、光学共振器、包括至少一个子层的金属化层(metallization layer )。在这种情况下，在所述异质结构中，在^v向》文大轴方向上 ;改置至少 一个序列。该序列具有交*#的由至少一个子区组成的至少 一个发射》文大区和由至少一个子区组成的至少一个发射输出区。在 输出区和激光器异质结构的多个层中，存在高于放大区并由至少一个子层组成的用于发射漏入的半导体层。通过相应地相对于》文大区 的外表面以一定的线性倾斜角OH和(X2设置的输出面在纵向放大轴折射率n,N和其中包括有漏入层的异质结构的有效折射率n^的之比 等于大于1的数。所提出的激光器的一个显著不同在于，第 一次沿纵向放大轴在 光学波导中传播的激光器发射的新颖和非显而易见输出是在离散 分布在激光器异质结构中并具有新颖组分、结构和尺寸的发射输出 区的帮助下而通过激光器的外表面来执行的。此外，输出区的组分、 结构和尺寸及其输出面使得以泄漏发射的形式来实现发射输出。所 提出的激光器的特征在于随着其长度的增长而增大的高效率，以及 与现代的注入式激光器相比，其特征在于显著降低的输出面处激光 器发射的密度(降低了 10—i-10—3倍)、激光器发射的可控方向性和 散度、降低了的光损耗、减小了的阈值电流密度、以及还在于减少 了的欧姆和热每丈电阻。这样的事实使得可以通过激光器发射的超高 功率值来确保激光器操作的高可靠性以及显著简化激光器制造的 技术工艺。还通过在两个边缘面上存在光学共振器的反射器(具有近似等 于1的反射系数)来实现技术效果。因此，尤其实现了阈值电流密 度的减小。还通过在发射输出侧上的放大区中的异质结构中存在通过在 上述侧上的i文大区中实现异质结构中发射的部分限制的组分和厚 度值而实现的多个层，来实现技术效果。在异质结构的所述表面上， 放置具有高发射反射系数的金属化子层。因此，尤其实现了发射功 率的增大以及制造冲支术的简化。还通过将相应的金属化层置于漏入层的外表面上的输出区中 来实现技术效果。因此，尤其提高了效率并降低了激光器的阈值电流o还通过将反射器置于一个边缘面上来实现技术效果。所述反射 器的尺寸允许反射指向其的所有激光束。因此，实现了具有减小了 的发散角的激光器发射的单向性。还通过在与发射输出侧相对的侧面上的放大区中的异质结构 中存在通过在上述侧面上的放大区中实现异质结构中发射的部分 限制的组分和厚度值而实现的多个层，来实现:汰术效果。在异质结 构表面上的所述侧面上，放置具有高发射反射系数的金属化子层。 通过该事实，尤其实现了激光器功率的增大以及制造技术的简化。还通过在每个方文大区中都形成至少两个条状》文大子区来实现 :技术效果。沿纟从向》文大轴i殳置所述条^l大》文大子区，而它们之间的间 隔由具有低于所述方文大子区中的异质结构的有效折射系数的折射 系数的物质来填充。该事实尤其允许得到高功率的单模激光器发 射。还通过下面^是出的不同的激光器输出区的实现方案来实现才支 术效果。使输出面的线性倾斜角(X!和(X2绝对值相等(等于兀/2)。此外， 输出区中的漏入层具有不d 、于输出区的长度与泄漏角cp的正切的乘积的厚度，而角度cp等于rieff与n,N之比的反余弦。因此，实现了激光束的相应方向性和角度发散。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种注入式激光器，包括激光器异质结构，所述激光器异质结构包括由至少一个子层组成的至少一个有源层及边缘面、纵向放大轴、光学共振器、由至少一个子层组成的金属化层，其中，在所述异质结构中，在所述纵向放大轴的方向上放置至少一个序列，所述序列包括交替的由至少一个子区组成的至少一个放大区和由至少一个子区组成的至少一个输出区，在所述输出区和所述激光器异质结构的多个层中，存在高于所述放大区并由至少一个子层组成的用于发射漏入的半导体层，通过相应地相对于所述放大区的外表面以一定的线性倾斜角α↓［１］和α↓［２］设置的所述输出面在所述纵向放大轴的方向上的每个所述输出区的相对侧上限制每个所述输出区，以及所述漏入层的折射率ｎ↓［ＩＮ］与其中包括有所述漏入层的所述异质结构的有效折射率ｎ↓［ｅｆｆ］之比等于大于１的数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：法西利艾凡诺维奇夏维金，
申请(专利权)人：通用纳米光学有限公司，
类型：发明
国别省市：CY[塞浦路斯]