[发明专利]一种半导体芯片及半导体激光器

说明书

本发明公开了一种半导体芯片及半导体激光器，该半导体芯片，用于设置在半导体激光器中，包括：至少一个增益区；每个所述增益区的上表面和下表面分别镀有电极；至少设置有一个所述电极的形状与激光在所述增益区内谐振的光路相匹配。一方面，本发明实施方式提供的半导体芯片，设置电极的形状与激光在增益区内谐振的光路匹配，可以实现增益区与外腔激光模式的高效交叠，另一方面，结构上可实现外腔增益长度远大于内腔增益长度和自发辐射放大(ASE)最大宽度，同时还可以配合镀膜技术，提高内腔激光阈值，从而抑制内腔激光和ASE，实现高效的高光束质量的外腔半导体激光输出。同时，无需刻蚀脊条，能降低成本且避免由此带来的芯片对外腔激光的调制效应。

技术领域

本发明涉及激光装置技术领域，尤其是涉及一种半导体芯片及半导体激光器。

背景技术

半导体激光器是以半导体材料作为增益介质，利用电子在能级间跃迁发光，直接以半导体晶体解理面形成的平行反射镜构成谐振腔，在电注入下形成光振荡反馈，产生光的辐射放大，实现激光输出。半导体激光器在目前的激光器中是电光转换效率最高的，电转光效率可达70％。并且半导体激光器也是波长范围最宽、适应性和可靠性最强、也是批量化生产费用最低的激光器。但是，由于半导体激光器的谐振腔的尺寸较小(通常是毫米级腔长、微米级腔面)，激光腔内及出光口功率密度高(MW/cm²量级)、增益介质区极短等限制，导致单个半导体发光单元的输出功率比较小，很难直接输出百瓦及以上功率。并且现有的半导体激光器在慢轴方向的光束质量差(例如，10W级百um条宽半导体激光单元慢轴的光束质量M²～10)，因此，如何获得具有高功率、高光束质量和高功率密度的半导体激光输出已成为国际激光领域的重大瓶颈技术。

为解决这一问题，申请号为201811197771.9的发明专利，提供了一种宽脊条半导体激光器。但是，本申请在对该宽脊条的半导体激光器进一步研究的过程中发现，半导体芯片的结构对半导体激光器的电光效率存在很高的影响，如采用现有的半导体芯片，无法实现有效的高光束质量外腔激光输出。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种半导体芯片及半导体激光器，该芯片中，至少设置有一个所述电极的形状与激光在所述增益区内谐振的光路相匹配，一方面，可以实现增益区与外腔激光模式的高效交叠，另一方面，结构上可实现外腔增益长度远大于内腔增益长度和自发辐射放大(ASE)最大宽度，可以配合镀膜技术，提高内腔激光阈值，从而抑制内腔激光和ASE，实现高效的高光束质量的外腔半导体激光输出。同时，无需刻蚀，降低成本且避免由此带来的芯片对外腔激光的调制效应。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种半导体芯片，用于设置在半导体激光器中，包括：至少一个增益区；每个所述增益区的上表面和下表面分别镀有电极；至少设置有一个所述电极的形状与激光在所述增益区内谐振的光路相匹配。

进一步地，所述所述电极的形状与激光在所述增益区内谐振的光路相匹配为：电极呈V、W、由V形扩展的形状或W形扩展的形状，所述电极的夹角θ_E，而激光在所述增益区中的入射方向和反射方向之间的夹角也为θ_E；所述夹角θ_E为5°～25°。

进一步地，电极的宽度为0.2mm～2mm。

进一步地，所述增益区设置有用于供激光入射或出射的透射口，所述透射口镀有对于激光θ_E/2角度(半导体进空气)透射率高的膜；所述增益区设置有用于反射激光的反射口，所述反射口镀有对于激光θ_E/2角度(半导体进空气)反射率高的膜。