[发明专利]利用光栅实现锁相的半导体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器装置，特别是一种利用光栅实现锁相的半导体激光器。

背景技术

高功率、单模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；并且，随着科技发展，越来越多的领域对高光束质量、高功率激光器的需求不断增长。

半导体激光器的有源层厚度很薄，可以保证其单横模工作，而为了得到高功率，其侧向的宽度相对较宽导致出现多侧模，使其光束质量较差，远场双瓣，限制了其应用。虽然可以通过适当减小条宽，实现单侧模，却大大降低了激光器的功率。

为了得到高功率、高光束质量的激光，锁相激光器阵列被广泛研究。锁相激光器阵列的各辐射单元之间的光场相互耦合，彼此相位锁定，使整个阵列的激光呈单瓣输出，具有很好的光束质量。现有的锁相方式主要分为两类：内部耦合锁相和外部耦合锁相。内部耦合锁相是靠相邻两个单元光场的相互作用实现锁相，包括消逝耦合、反波导耦合等，但单元间的相互作用复杂，间距较难控制，且耦合单元不能太多，这就限制了更高功率的输出光。外部耦合锁相主要有外腔锁相和种子注入锁相。外腔锁相通过在外腔中放置滤波器，实现不同光束的相互作用，但是该技术对滤波器的要求高，光路复杂，能量损失较大；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，并且实现锁相的单元数量较少，效率较低。因此，研制出一种高功率、高光束质量，且制作工艺简单、性能稳定、成本低、易推广的半导体激光器装置势在必行。

发明内容

针对上述情况，为了解决现有技术之缺陷，本发明提供了一种利用光栅实现锁相的半导体激光器，可以有效解决现有高功率、高光束质量激光器装置复杂、锁相单元较少，功率低等问题。

本发明解决技术问题采用的技术方案是，利用光栅实现锁相的半导体激光器，包括n面电极，衬底、缓冲层、下包层、下波导层、有源层、上波导层、上包层、接触层和p面电极，衬底上面依次长有缓冲层、下包层、下波导层、有源层、上波导层、上包层和接触层，衬底下面镀有n面电极，该半导体激光器内部还长有沿y方向周期性变化的光栅，所说的光栅是由部分刻槽的有源层和上波导层契合组成的周期结构，或者是由部分刻槽的有源层和下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下波导层和下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p面电极组成的金属光栅。

本发明的有益效果：本发明制作工艺简单、性能稳定、成本低、容易推广，利用光栅可以控制模式的优势，使侧向的光场相位锁定，实现高功率、高光束质量出光的目的。

附图说明

图1为本发明利用光栅实现锁相的半导体激光器的立体图。

图2为本发明利用光栅实现锁相的半导体激光器的侧视图。

图中：1、n面电极，2、衬底，3、缓冲层，4、下包层，5、下波导层，6、有源层，7、上波导层，8、光栅，9、上包层，10、接触层，11、p面上电极。

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。

由图1、2所示，本发明利用光栅实现锁相的半导体激光器包括n面电极1，衬底2、缓冲层3、下包层4、下波导层5、有源层6、上波导层7、上包层9、接触层10和p面电极11，衬底2上面依次长有缓冲层3、下包层4、下波导层5、有源层6、上波导层7、上包层9和接触层10，衬底2下面镀有n面电极1，该半导体激光器内部还长有沿y方向周期性变化的光栅8，所说的光栅8是由部分刻槽的有源层6和上波导层7契合组成的周期结构，或者是由部分刻槽的有源层6和下波导层5契合组成的周期结构，或者是由部分刻槽的上波导层7和上包层9契合组成的周期结构，或者是由部分刻槽的下波导层5和下包层4契合组成的周期结构，或者是由部分刻槽的接触层10和镀在接触层上的p面电极11组成的金属光栅。

所说的接触层10和与其相连的上包层9的一部分形成脊形波导。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。