[发明专利]一种改善宽条形大功率半导体激光器光束质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善宽条形大功率半导体激光器光束质量的方法，属于激光技术领域。

背景技术

宽条形大功率半导体激光器具有输出功率高、热管理简单、功率合成简单的优点。通常宽条形大功率半导体激光器芯片倒装焊在高导热的过渡热沉上，由于较大的工作电流集中在发光波导区内，载流子非辐射复合产生的废热导致波导区的温度分布为凸形分布，使发光波导区的有效折射率也呈现一凸形分布，增加了激光器工作时波导结构的不稳定性及光束发散角。通常主要通过改善激光器材料的外延生长质量、减少发光波导区的缺陷，抑制由于废热引起的折射率凸形分布，受到激光器结构外延生长源材料及气氛纯度的限制，仍存在一定的材料缺陷导致宽条形大功率半导体激光器大电流工作条件下光束质量明显变差。

发明内容

本发明是这样实现的，见附图1所示，将激光器芯片(主要由芯片衬底1、发光波导区2、电流限制层3组成)通过焊料6焊装到激光器过渡热沉4上，通过在焊接面两侧引入焊装垫块5及焊装过程中激光器芯片中部施加压力，由于焊料凝固使焊装后的激光器芯片产生弯曲，并在发光波导区1引入凸形的张引力分布。

本发明的技术效果在于，在发光波导区1引入凸形的张引力分布导致波导的有效折射率分布附加一凹形的折射率分布，抑制了激光器工作时由于废热产生的凸形折射率分布，从而减小激光器高功率工作的光束发散角，提高光束质量。

附图说明

所附图1 为引入张应力的宽条形大功率半导体激光器结构示意图，1 为发光波导区，2为芯片衬底，3 为电流限制层，4 为激光器过渡热沉，5 为焊装垫块，6 为焊料。

具体实施方式

如附图1所示，将激光器芯片(主要由发光波导区1、芯片衬底2、电流限制层3组成)通过焊料6焊装到激光器过渡热沉4上，通过在焊接面两侧引入焊装垫块5及焊装过程中激光器芯片中部施加压力，由于焊料凝固使焊装后的激光器芯片产生弯曲，并在发光波导区1引入凸形的张引力分布，抑制激光器工作时由于废热产生的凸形折射率分布，从而减小激光器高功率工作的光束发散角，提高光束质量。

下面结合实例说明本发明，激光器芯片采用2毫米腔长的808nm波长量子阱结构激光器芯片，发光波导区1的宽度为100微米，芯片衬底2为110微米厚的N-GaAs材料，电流限制层3为120纳米厚的SiO2绝缘层，激光器过渡热沉4为厚度为0.5毫米的Ti/Pt/Au覆盖AlN基片，焊装垫块5的高度为25微米，焊料6为AuSn合金焊料，焊装过程中通过压针在激光器芯片中部施加50克的压力。焊装温度为320度，焊装气氛为99.999％纯度的氮气，当温度降低到50度以下时完成激光器芯片焊装过程。通过激光器工作时的远场发散角测量，表明激光器远场发散角明显减小，由通常的7.5度减小到5.0度。