[实用新型]边发射半导体激光器

说明书

本实用新型公开了一种边发射半导体激光器。边发射半导体激光器包括：光波导、高阶非球面快轴准直镜和高阶非球面慢轴准直镜；光波导具有N型衬底层，高阶非球面快轴准直镜和高阶非球面慢轴准直镜均形成在N型衬底层上。本实用新型通过半导体激光器平面工艺在激光器光波导前端分别制备出两个高阶非球面介质透镜，对单管器件的激光束快轴和慢轴发散角进行准直，实现高功率边发射半导体激光器的激光束准直输出，同时提高器件的集成度和稳定性。

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，更具体地，涉及一种边发射半导体激光器。

背景技术

高功率边发射半导体激光器是利用III-V族半导体材料为增益介质的激光器件，具有功率高、体积小、电光转换效率高等优点，在激光加工、激光探测、激光对抗等领域具有广泛的应用前景。但是这种半导体激光器存在侧向(100～150微米)和横向(2～3微米)波导尺寸相差悬殊，导致其发射激光束呈椭圆形分布的问题：快轴(即横向波导模式)发散角全角一般为52°～70°，光场呈基模高斯分布，光束质量好，接近衍射极限，而其慢轴(及侧向波导模式)发散角，其全角通常为12°～20°，该方向的光场为多模厄米-高斯分布，光束质量差。实际应用中，需要对边发射半导体激光器进行光束准直处理，才能达到激光器的最佳使用效果。

现有的半导体激光光束准直方案主要包括边发射半导体激光器采用独立的快轴和慢轴准直镜构建外腔准直系统方案，面发射半导体激光器采用的底面集成球面透镜(W097/40558A1)和外腔球面透镜准直方案等。

尽管半导体激光器在提高输出功率和优化激光束发散角方面取得了很大的进步，但是各种准直方案仍存在各种问题。

边发射半导体激光器外腔准直方案，需要分别准直激光束的快轴和慢轴发散角，这意味着要进行多次光路调整，对操作人员的技术经验要求较高；同时镜片一般采用胶或者金属微型支架固定，而前者的稳定性差，后者的成本较高，不利于准直模块的成本降低。

面发射半导体激光器，由于其外延芯片及谐振腔结构与边发射半导体激光器完全不同，导致其出射激光束的光斑分布呈圆形，与边发射激光器差距极大，激光束准直只需采用球面透镜即可，其外腔准直方案面临与边发射激光器外腔方案基本相同的问题。

为提高器件集成度和稳定性，Robinson提出底面集成球面透镜(W097/40558A1)方案，取得了良好的准直效果，但是面发射半导体激光器受限于增益介质体积，单管器件功率仅为几瓦，与高功率边发射激光器单管功率30W相比，差距较大，无法满足激光加工领域的高功率光源需求。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种边发射半导体激光器，解决外腔准直方案稳定性差，成本高的问题，实现高功率边发射半导体激光器的激光束准直输出，同时提高器件的集成度和稳定性。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种边发射半导体激光器，包括：光波导、高阶非球面快轴准直镜和高阶非球面慢轴准直镜；光波导具有N型衬底层，高阶非球面快轴准直镜和高阶非球面慢轴准直镜均形成在N型衬底层上。

在一些实施例中，光波导还具有沿垂直于N型衬底层的Z方向依次设置在N型衬底层上的N型包层、N型波导层、有源层、P型波导层、P型包层和P型掺杂盖层。

在一些实施例中，定义N型衬底层所在的平面为X-Y面，X方向与Y方向垂直；

P型掺杂盖层在Y方向上的长度小于其他各层，且为沿X方向延伸的条状结构；或者

P型掺杂盖层和P型包层的一部分在Y方向上的长度小于P型包层的另一部分和其他各层，且为沿X方向延伸的条状结构；或者

P型掺杂盖层和P型包层在Y方向上的长度小于其他各层，且为沿X方向延伸的条状结构；或者