[发明专利]多喇叭形激光振荡器波导

说明书

一种宽域半导体二极管激光器件，包括一个多喇叭形振荡器波导，所述多喇叭形振荡器波导包括多个组件喇叭形振荡器波导，每个组件喇叭形振荡器波导包括一个多模高反射器面、一个与所述高反射器面间隔开的部分反射器面、以及一个在所述多模高反射器面和所述部分反射器面之间延伸且变宽的喇叭形电流注入区，其中部分反射器面宽度与高反射器面宽度的比率是n:1，其中n＞1，且其中所述多喇叭形振荡器波导的组件喇叭形振荡器波导被布置成行，使得邻近定位的组件喇叭形振荡器波导的喇叭形电流注入区的部分彼此重叠，或使得邻近定位的组件喇叭形振荡器波导的喇叭形电流注入区的部分彼此靠近且彼此之间的距离的数量级为由组件喇叭形振荡器波导发射的光的波长。

相关申请的交叉引用

此申请要求享有2014年10月10日提交的且题为“Multiple Flared LaserOscillator Waveguide”的第62/062,146号美国临时申请的权益，该美国临时申请以引用的方式纳入本文。

此申请还涉及2013年4月9日提交的且题为“Flared Laser OscillatorWaveguide”的第61/810,261号美国临时专利申请、2013年8月27日提交的且题为“FlaredLaser Oscillator Waveguide”的第14/011,661号美国专利申请、以及2014年4月9日提交的且题为“Diode Laser Packages with Flared Laser Oscillator Waveguides”的第14/249,276号美国专利申请，所述美国临时专利申请和美国专利申请以引用的方式纳入本文。

背景

1.技术领域

此公开内容总体涉及半导体二极管激光器。更具体而言，本公开内容涉及喇叭形(flared)激光振荡器波导。

2.背景技术

多模激光二极管(也被称为宽域激光器(broad area laser，BAL))具有如下属性：当以较高电流驱动它们以生成较高功率时，它们的慢轴光束参数乘积(BPP)和它们的慢轴亮度(功率÷BPP)逐渐降低。可以通过减小发射极宽度来提高BAL中的亮度；然而，最大亮度发生时的电流也以逐渐降低的电流值出现。因此，最大亮度时的最大输出功率也下降。为了功率缩放(power-scaling)应用和减小生产二极管激光器的每瓦特成本，非常期望每个发射极在较高输出功率下具有较高亮度。

半导体二极管激光器是通过在具有一定晶格常数的合适的衬底上生长多层半导体材料形成的，所述晶格常数允许对产生期望的发射波长的材料进行选择。典型的半导体激光器包括n型层、p型层以及n型层和p型层之间的无掺杂的有源层，使得当二极管正向偏置时，电子和空穴在有源区层内复合以产生光。该有源层(量子阱、量子线或量子点、II型量子阱)存在于波导层中，与周围的p掺杂包覆层和n掺杂包覆层(cladding layer)相比，该波导层具有较高的折射率。从该有源层生成的光被限制在波导的平面内。

常规边发射(edge-emitting)法布里-珀罗(Fabry-Perot)宽域激光二极管被布置为矩形增益-导引(gain-guided)或折射率-导引(index-guided)半导体结构。波导的相对的端面(end facet)限定高反射器和部分反射器(partial reflector)，以提供反馈用于光在谐振器内的振荡。多层半导体激光二极管结构延伸激光器的长度，且具有用于延伸至相对侧表面的电注入的宽的宽度，其也延伸了激光器的长度。多层半导体材料通常被布置成使得激光器沿激光器的生长方向以单模运行，且此方向被定义为快轴方向。由于半导体激光器沿快轴方向以单模运行，因此激光二极管在此方向上的亮度不能够被进一步提高——这就是所谓的衍射受限。多层半导体激光器结构的顶表面和底表面之间的距离因此提供较小的端面尺度(即，带的厚度)，该尺度典型地在微米数量级上。另一方面，多层激光器结构的宽度提供较大的端面尺度，即，带的宽度典型地在数十微米到数百微米的数量级上。因为带的宽度远大于光的波长，所以沿波导的光轴传播的光场的横向属性是沿较长的带尺度高度多模的，且相应的轴被描述为慢轴。