[发明专利]非对称微盘腔边发射半导体激光器阵列

说明书

非对称微盘腔边发射半导体激光器阵列属于半导体激光器技术领域。现有半导体激光器线列叠阵在光束整形、输出耦合上面临多重技术难题。在本发明中，构成激光器阵列的激光器单管为非对称微盘腔边发射半导体激光器；前排激光器线列、后排激光器线列位于同一衬底上，在前排激光器线列中，3～4个激光器单管按相同几何中心距一字排列，在后排激光器线列中，2～4个激光器单管按相同几何中心距一字排列，前排激光器线列中的激光器单管几何中心距与后排激光器线列中的各个激光器单管几何中心距相同；所述各个激光器单管出光方向相同且朝向前方，后排激光器线列中的激光器单管出射光光轴与前排激光器线列中最近接的激光器单管的几何中心相距二分之一几何中心距。

技术领域

本发明涉及一种非对称微盘腔边发射半导体激光器阵列，利用蜗线形、椭圆形、螺旋形非对称微盘腔，以插空排列的方式形成阵列，大幅提高半导体激光光源的输出光功率，属于半导体激光器技术领域。

背景技术

微盘腔边发射半导体激光器具有阈值低、体积小、几何图形简单、可动态模操作、易与其他电子元件集成等特点。尽管如此，却不能满足全光网络和光电子信息等领域对半导体激光光源输出光功率要求，因为，微盘腔边发射半导体激光器的输出光功率低于通常的半导体激光器，尽管加大注入电流，以及通过加大激光器的尺寸来扩展腔内增益区，输出光功率的提高幅度还是不大。

相比于圆形微盘腔边发射半导体激光器，非对称微盘腔边发射半导体激光器的出光方向强，出光效率高，于是现有技术将多个非对称微盘腔边发射半导体激光器单管排成线列，从而提高半导体激光光源的输出光功率，例如，将蜗线形微盘腔(limacon-shapedmicro-cavity)激光器单管以1×3线列方式排列，之所以以线列方式排列，是因为微盘腔边发射半导体激光器的出光方向平行于外延片，如果以阵列方式排列，又要求出光方向一致，前排激光器单管势必遮挡后排激光器单管光输出。就线列而言，受热沉边长限制，也无法排列过多单管，例如1×4就达到极限。

现有技术虽然还将多个激光器线列叠放起来构成激光器线列叠阵，在该激光器线列叠阵中，各个激光器单管分布在一个立面内，相当于一个立面阵列，输出光功率得到大幅提高。但是，该方案难以在将多个激光器线列叠放过程中保证构成激光器阵列的各个激光器单管出光方向一致，这种激光器线列叠阵的散热问题更为突出；光束整形、多光束集束、输出耦合等后续环节面临多重技术难题。

发明内容

本发明的目的在于，在以平面阵列的方式进一步提高边发射半导体激光器光源的输出光功率的同时，确保激光器阵列器件出光方向一致、集中，我们发明了一种非对称微盘腔边发射半导体激光器阵列，在该激光器阵列中，前后排各个激光器单管分布在一个平面内，出光方向一致，且前排不构成对后排的遮挡。

在本发明之非对称微盘腔边发射半导体激光器阵列中，构成激光器阵列的激光器单管为非对称微盘腔边发射半导体激光器；其特征在于，前排激光器线列、后排激光器线列位于同一衬底上，在前排激光器线列中，3～4个激光器单管按相同几何中心距一字排列，在后排激光器线列中，2～4个激光器单管按相同几何中心距一字排列，前排激光器线列中的激光器单管几何中心距与后排激光器线列中的各个激光器单管几何中心距相同；所述各个激光器单管出光方向相同且朝向前方，后排激光器线列中的激光器单管出射光光轴与前排激光器线列中最近接的激光器单管的几何中心相距二分之一几何中心距。

本发明其技术效果在于，相比于现有非对称微盘腔边发射半导体激光器线列，本发明之激光器阵列的单管数量能够增加一倍，输出光功率也因此能够增加一倍，能够为全光网络和光电子信息等领域提供低阈值千瓦级以上准连续半导体激光光源。并且，由于构成激光器阵列的各个单管是在同一衬底上制作，也就是说激光器阵列中的各个出光点位于一个平面内，出光方向相同，出射光光轴平行，再加上前、后排激光器线列中的激光器单管错开排列，也就是后排单管与前排单管之间插空排列，使得所有单管排列更紧凑，所以，本发明之激光器阵列能够做到出光方向一致、集中，在此基础上，后续的光束整形、多光束集束、输出耦合会更容易。