[发明专利]一种面发射激光器阵列

说明书

本发明公开了一种面发射激光器阵列，其包括位于同一芯片上的若干个激光器单管，所述激光器单管纵向设置，且相邻的激光器单管错位排布用于实现向各个激光器单管光束输出区中有源层的载流子侧向注入；且在所述激光器单管的光束输出区设置有浅刻蚀槽，在DBR区设置有深刻蚀槽。本发明中激光器单管沿纵向错位排布的面发射激光器阵列的输出光束横截面为矩形阶梯状，这种光束形状大大降低了光束整形难度，很容易通过光斑剪切和拼接获得高质量高功率密度的输出光束；且通过浅刻蚀槽和深刻蚀槽保证了激光模式的调控和稳定。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种面发射激光器阵列。

背景技术

水平腔面发射分布反馈半导体激光器是一种基于特殊波导与光栅结构实现腔内激光沿纵向反馈振荡并垂直于芯片表面出光的半导体激光器，其克服了传统边发射激光器固有的出射光斑复杂、发散角大等劣势，另外还具有单纵模工作、高波长温度稳定性、易集成等显著优势。

国际上的现有技术大多通过在芯片上设置不同的激光器排布如十字排布、六角星形排布来实现简化光束耦合系统、提高光功率密度的目的；此外，也有通过引入特殊微纳结构，如高阶布拉格反射镜、锥形增益区域、圆形和椭圆形输出区、横向布拉格光栅、圆形光栅、非均匀直线光栅，对器件结构进行了设计及优化以达到改善光束质量、提升输出功率的目的。

国内也提出了可以实现高功率输出的互注入锁定的二维表面发射激光器阵列及单片集成锁相面发射分布反馈半导体激光器阵列。前者借助在激光器阵列中，纵向相邻单元间的互注入及基于直角棱镜实现端面侧向耦合实现了二维阵列相位锁定，获得高功率、单模的相干激光束。后者基于Talbot自成像原理同时实现Talbot外腔结构中及结构间的锁相，最终稳定输出高功率、窄线宽、小发散角的相干激光。

但是，上述所有特殊结构的引入在改善器件工作性能的同时亦给器件的设计、制备以及装调提出了更高的理论及技术要求，不同程度地影响了激光器输出功率、热稳定性及工作寿命、降低了成品率并提高了制作成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种面发射激光器阵列，通过将相邻的激光器单管沿纵向错位排列，实现了向各个激光器单管中未设接触电极的光束输出区有源层的载流子侧向注入，同时降低了光束整形及耦合难度。

本发明所采用的技术方案是：

一种面发射激光器阵列，其包括位于同一芯片上的若干个激光器单管，所述激光器单管纵向设置，且若干个所述激光器单管依次错位排布用于实现对各个激光器单管光束输出区中有源层的载流子侧向注入。

优选地，所述激光器单管包括从上往下依次设置的第一DBR区、第一电极区、光束输出区、第二电极区以及第二DBR区，且所述第一DBR区、第一电极区与第二电极区、第二DBR区相对于光束输出区对称。

优选地，在所述光束输出区中靠近所述其相邻两侧激光器单管的第一电极区和第二电极区的两侧位置设置有浅刻蚀槽，所述浅刻蚀槽的长度和光束输出区的长度相同用于形成脊型结构限制波导内的光场，所述浅刻蚀槽为多棱柱结构。

优选地，所述第一DBR区和第二DBR区中分别靠近其相邻激光器单管的第一电极区和第二电极区的一侧位置设置有深刻蚀槽，所述深刻蚀槽为多棱柱结构。

优选地，所述第一DBR区和第二DBR区的表面均刻蚀有光栅用作高反射镜，所述光栅上覆盖有薄膜用以形成无源DBR区。

优选地，所述光束输出区表面刻蚀有二阶光栅用以实现光的表面输出耦合和纵向反馈耦合。

优选地，所述第一DBR区与光束输出区之间设置有接触电极，且所述接触电极覆盖至第一DBR区的表面；

所述第二DBR区与光束输出区之间亦设置有接触电极，且所述接触电极覆盖至第二DBR区的表面。