[发明专利]用于面发射激光器的光栅结构

说明书

一种垂直腔面发射激光器(即，VCSEL)可包括：形成具有选定的周期、深度和占空因数的光栅结构的至少一个层，其中，所述光栅结构的周期、深度和占空因数配置为实现：大于VCSEL的阈值效率水平，小于由与光栅结构相关的高阶衍射所带来的功率损失引起的阈值电流增加，以及大于VCSEL的发射波长处的阈值偏振选择。本发明还涉及一种垂直腔面发射激光器的高效混合光栅以及一种光学系统。

相关申请

本申请基于35U.S.C.§119要求2018年2月12日提交的美国临时申请62/629,515以及2019年2月6日提交的美国申请16/269,139的优先权，所述申请的内容全文通过引用而并入本文。

技术领域

本公开涉及一种光栅结构。更特别地，本公开的一些方面涉及用于面发射激光器——例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)——的混合光栅结构。

背景技术

面发射激光器，比如顶部发射垂直腔面发射激光器(VCSEL)、底部发射VCSEL、和/或类似物可包括光栅，所述光栅作为用于VCSEL的镜。高对比度光栅(HCG)，其可与光栅结构和所述光栅结构的周围环境之间的折射率(refractive index)的阈值差相关，可被选择用于VCSEL以实现高速波长调谐。例如，微机电(MEMS)促动器可控制HCG，以便以配置的发射波长对VCSEL进行调谐。除了高速波长调谐、偏振控制以及横模控制(transverse modecontrol)之外，使用HCG可提供、且可实现VCSEL尺寸的降低(相对于使用可用于VCSEL中的其他类型的反射器而言)。

发明内容

根据一些可行的实施方式，垂直腔面发射激光器(VCSEL)可包括形成具有所选择的周期、深度和占空因数的光栅结构的至少一个层，其中光栅结构的周期、深度和占空因数配置为实现：大于VCSEL的阈值效率水平，小于由与光栅结构相关的较高阶衍射所带来的功率损失引起的阈值电流增加，以及大于VCSEL的发射波长处的阈值偏振选择。

根据一些可行的实施方式，垂直腔面发射激光器(VCSEL)的高效混合光栅可包括多个光栅层，其中所述光栅层的至少一个层形成具有特定周期、深度和占空因数的光栅结构，其中所述多个光栅层是连续的，不具有将所述多个光栅层的部分分开的空气间隙，且其中光栅结构的周期、深度和占空因数配置为实现高的效率、减少的较高阶衍射、和VCSEL的发射波长处的高的偏振选择。

根据一些可行的实施方式，一种光学系统可包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。光学系统可包括设置在VCSEL的光学路径中的光栅。光栅可包括一组光栅层，其具有第一折射率且由第一材料构成，其中第一折射率和与所述一组光栅层匹配的界面的第二折射率之间的差小于阈值差，其中所述界面由不同于第一材料的第二材料构成，其中光栅与阈值边界热阻相关，且其中光栅的周期、深度和占空因数配置为实现高的效率、低的电流增加、和VCSEL的发射波长处的高的偏振选择。

附图说明

图1A-1C是本文描述的多个VCSEL的示例的示意图。

图2A-2H是本文描述的光栅的示例的示意图。

图3A-3D是本文描述的层堆叠部的示例的示意图。

图4A和4B是本文描述的层堆叠部的示例的示意图。

具体实施方式

示例实施方式的以下详细描述参考附图进行。在不同附图中的相同参考标号可表示相同或相似的元素。