[发明专利]一种互注入锁定的二维表面发射激光器阵列

说明书

技术领域

本发明涉及激光器装置，特别是一种互注入锁定的二维表面发射激光器阵列。

背景技术

高功率单模的激光可广泛应用于金属切割，泵浦固体激光器、光纤激光器，干涉计量，激光全息，激光雷达，光通信等领域，这些领域对高光束质量的激光器有很大的需求。

传统的半导体激光器通过集成多个二极管条可以得到高的出光功率，但是光束质量较差，需要集成多个外部光学元件，改善光束质量，存在体积大，成本高等问题。垂直腔表面发射半导体激光器的光束质量较好，但是因腔长很短，出光功率很低。表面发射分布反馈半导体激光器(SE-DFB lasers)依靠二阶光栅的衍射作用，实现腔长方向的分布反馈和表面出光，具有高的光束质量、单纵模出光、高功率、便于二维集成、测试简单等优点，有广阔的应用前景。

激光器阵列各个单元自由运行时，相干性差，限制了其在激光全息，激光雷达，光通信等领域的应用。人们就利用一些有效的方法来锁定各个发光单元光场间的相位关系，实现单元间的锁相运行。内部耦合锁相是靠相距很近的两个单元光的相互作用实现锁相，该技术单元间的相互作用复杂，间距很难控制，较难实现高功率输出；外腔锁相通常是在外腔中加滤波器，实现不同光束的相互作用，该技术对滤波器的要求高，光路复杂，能量损失大；而种子注入锁相需要一个额外的输出高质量激光的主激光器，以及昂贵的光隔离器。现有的注入锁定激光器装置基本上是边发射激光器靠镜子的反射，透射注入对方，实现锁相的单元较少，效率较低。因此，研制出一种高功率、高相干性的激光，性能稳定，制作简单，成本低的激光器装置势在必行。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术的缺陷，本发明的目的就在于提出一种互注入锁定的二维表面发射激光器阵列，可以有效解决现有实现高功率相干光技术装置复杂、锁相单元较少的不足、光束质量差、功率低、成本高、结构复杂的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是，互注入锁定的二维表面发射激光器阵列装置包括表面发射分布反馈半导体激光器阵列，表面发射分布反馈半导体激光器阵列包括衬底、缓冲层、下波导层、多量子阱层、上波导层、上包层和接触层，衬底上面依次长有缓冲层、下波导层、多量子阱层、上波导层、上包层和接触层，该装置还包括二次反射直角棱镜，二次反射直角棱镜固定在表面发射分布反馈半导体激光器阵列内x方向上的外出光端面上，二次反射直角棱镜的斜边平行于表面发射分布反馈半导体激光器阵列上的相邻两行的行首端或行尾端的两个激光器的外出光端面，其中的行平行于x轴的方向，列平行于y轴的方向，其斜边的长度大于相邻两行的行首端或行尾端的两个激光器中的前激光器的前端面和后激光器的后端面之间的距离，二次反射直角棱镜的厚度大于多量子阱层的厚度，所说的表面发射分布反馈半导体激光器阵列内长有二阶光栅，所说的二阶光栅是部分刻槽的多量子阱层和上波导层契合组成的周期结构，或者是由部分刻槽的上波导层和上包层契合组成的周期结构，或者是由部分刻槽的接触层和镀在接触层上的上电极组成的金属光栅。

本发明的有益效果：本发明利用表面发射分布反馈半导体激光器二阶光栅两个衍射级的优势，端面衍射出光，实现端面相对的单元间的互注入，表面衍射出光，便于单片二维阵列集成，得到高功率、单模，表面出光。此外，再利用二次反射直角棱镜的对光线进行转向和移位的特点，实现了二维阵列所有单元的互注入。提供了一种得到高功率、高相干性激光，性能稳定，制作简单，成本低的装置。

附图说明

图1为本发明的互注入锁定的二维表面发射激光器阵列实施例的结构图。

图2为本发明的互注入锁定的二维表面发射激光器阵列实施例的前视图。

图3为本发明的互注入锁定的二维表面发射激光器阵列实施例的俯视图。

图4为本发明的互注入锁定的二维表面发射激光器阵列实施例的仰视图。

图5为本发明的二阶光栅的结构图。

图中：1、衬底，2、缓冲层，3、下波导层，4、多量子阱层，5、上波导层，6、二阶光栅，7、上包层，8、接触层，9、上电极，10、下电极，11、脊形波导，12、谐振腔，13、光孔，14、表面发射分布反馈半导体激光器阵列，15、二次反射直角棱镜，16、激光器，17、外出光端面，18、前端面，19、后端面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。