本发明专利技术涉及一种表面发射激光二极管，所述表面发射激光二极管具有由两个激光反射镜(1，3)界定的有源放大区域(2)，其中一个或多个偏振选择层(4)被设置用于稳定位于至少一个激光反射镜的与所述有源放大区域(2)相对的一侧的区域中的偏振，所述一个或多个偏振选择层(4)与各个激光反射镜(1，3)平行地延伸且具有偏振相关的折射率和/或吸收。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏振稳定的表面发射激光二极管
技术介绍
表面发射激光二极管(称为垂直腔表面发射激光器(Vertical-CavitySurface-Emitting Laser):VCSEL)由于例如低阈值电流和对称的波瓣的多个优点越来越多地用于现代光电系统，且逐渐代替常规的边缘发射半导体激光器。由于它们的或多或少不同的横向对称性(旋转对称性)，VCSEL没有偏振选择性或仅具有不充足的偏振选择性。使用中，这可能导致偏振不稳定性和偏振切换，排除该激光器用于大多数应用。表面发射激光二极管通常具有圆柱状的对称结构，且基于它们的设计和制造方法对于福射波的偏振方向没有优先的方向。因此，存在关于福射波的偏振方向的两个正交状态。在理想的激光器结构中，这两种状态能量简并(degenerate)且同等地适合用于激光器工作。然而，由于电光效应和部件设计中的各向异性以及制造过程中的不对称性和波动，该简并被消除且VCSEL主要仅以优选的偏振模式振荡。在大多数情况下，导致特定的模式是优选的的机制难以控制或者不明显和不易辨识，结果是整体偏振过程随机且性质不稳定。偏振切换通常限制在偏振相关的光学系统中的使用。例如，光学数据传输中的这种切换导致增加的噪声。因为多个应用依赖偏振稳定的激光器作为光源，这表示生产产量的显著降低。在许多情况下，的确可以限定优先的方向，但是简并的消除不强大到足以保证在变化的环境和操作条件下的偏振稳定性。在这种情况下，甚至这些参数的较小变化都可能引起在两个状态之间交替变化(“电极翻转(pole flip)”)。在过去，研究了用于稳定偏振的多个可能的方案。为了实现对于基于GaAs的VCSEL 的偏振稳定性，在 0.Tadanaga, K.Tateno, H.Uenohara, T.Kagawa,和 C.Amano, “An850-nm InAlGaAs Strained Quantum-Well Vertical-Cavity Surface-Emitting LaserGrown on GaAs (311) B Substrate with High-PoIarization Stability，，，IEEE Photon.Technol.Lett.，12，942 (2000)中，生长成功地在较高率(higher-1ndexed) [311]的衬底上进行。然而，因为其他激光性质通常恶化且有特别地对于基于InP的半导体层的困难生长条件，该方法似乎不适合用于长波VCSEL。针对该问题的另一种方法是使用介质或金属光栅结构，如在J.-H.Ser等的“Polarisation stabilisation of vertical-cavity top-surface-emitting lasers byinscription of fine metal-1nterlaced gratings，，，Appl.Phys.Lett.66，2769 (1995)；T.Mukaihara 等的“Polarization control of vertical-cavity surface-emittinglasers using a birefringent metal/dielectric polarizer loaded on topdistributed Bragg Reflector，，，IEEE J.Sel.Top.Quantum.Electron.1, 667 (1995)；M.0rtsiefer 等的 “Polarization Control in Buried Tunnel Junction VCSELs Usinga Birefringent Semiconductor/Dielectric Subwavelength Grating，，，IEEE Photon.Technol.Lett.，22，15(2010)和 P.Debernardi 等的“Reliable Polarization Controlof VCSELs Through Monolithically Integrated Surface Gratings:A ComparativeTheoretical and Experimental Study，，，IEEE J.Sel.Top.Quantum Electron.11，107(2005)中的。使用具有亚波长尺寸的金属介质光栅在激光共振器中产生双折射。因而，光学共振器的长度或者激光共振器的共振频率在一个偏振中可能仅对应于布拉格反射镜的最大值。因而抑制另一个偏振。另一方面，提出的介质光栅利用光栅中的干涉效应，由于该干涉效应取决于偏振，全反射通过光栅放大或衰减。因此，对应的光栅结构的周期数不应该低于大约真空波长的一半。用于申请人制造的、具有短周期数(< λ/2)的集成亚波长光栅的BTJ(掩埋隧道结(Buried Tunnel Junction))-VCSEL 的一种方法最近由 Μ.0rtsiefer等在“Polarization Control in Buried Tunnel Junction VCSELs Using a BirefringentSemiconductor/Dielectric Subwavelength Grating，，，IEEE Photon.Technol.Lett.,22,15(2010)提出。一般而言，亚波长光栅工艺是复杂和费力的(纳米结构化)，特别是当亚波长光栅必须填充有其他介质时，即使优点是明显的。Philips Forschungslaboratorien 的 TO 2007/057807 A2 在 2OO5 年提出了将具有偏振相关的折射率或偏振相关的吸收的层在VCSEL共振器内插入两个末端反射镜中的一个之前，以便有效的镜面反射变成偏振相关的且由此一个偏振模式是优选的且被致动。该方法以及将偏振选择元件放置在激光共振器内部的所有方法的严重缺点是，同时影响(光学)共振器的长度，因此同时影响激光波长。可能也有各向异性层中的损耗，特别是在通过斜角气相沉积放置的层中的损耗，这可能显著降低激光性质(例如，阈值)。此外，当必须精确地维持激光波长时，获得更复杂的制造工艺和降低的产量。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的上述缺点，特别是提供一种要求较低复杂度的制造工艺的偏振稳定的表面发射激光二极管。本专利技术通过使用相对较简单和有效的技术在介质激光反射镜中产生光学双折射且由此获得给予两个面内偏振中的一个优先级的偏振相关的反射率而解决VCSEL中的偏振选择和稳定。为了这个目的，不同于公布的专利WO 2007/057807 A2中的已知布置，具有偏振相关的折射率的一个或多个层被放置至一个或两个激光反射镜的外部。根据本专利技术的表面发射激光二极管包括有源放大区域，有源放大区域由两个激光反射镜界定，一个或多个偏振选择层被设置用于稳定位于至少一个激光反射镜的与所述有源放大区域相对的一侧的区域中的偏振，所述一个或多个偏振选择层与各个激光反射镜平行地延伸且具有偏振相关的折射率和/或吸收。以这种方式，可能保证与偏振稳定无关地调节激光波长且所述层中的损耗对激光阈值几乎没有影响。偏振相关的层在激光反射本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.17 DE 102010044082.5;2011.10.05 DE 10201101.一种表面发射激光二极管，所述表面发射激光二极管具有有源放大区域(2)，所述有源放大区域(2)由两个激光反射镜(1，3)界定，一个或多个偏振选择层(4)被设置用于稳定位于至少一个所述激光反射镜(1，3)的与所述有源放大区域(2)相对的一侧的区域中的偏振，所述一个或多个偏振选择层(4)与各个激光反射镜(1，3)平行地延伸且具有偏振相关的折射率和/或吸收。2.根据权利要求1所述的表面发射激光二极管，其特征在于，偏振选择层(4)直接放置至所述激光反射镜(1，3)中的一个。3.根据权利要求1或2所述的表面发射激光二极管，其中，设置多个偏振选择层(4a，4b)，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·克里斯汀·阿曼，马库斯·奥特斯夫，约尔根·罗斯科普夫，
申请(专利权)人：维特拉斯有限责任公司，
类型：
国别省市：
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