[发明专利]一种高亮度锥形半导体激光器

说明书

本发明公开了一种高亮度锥形半导体激光器，属于半导体激光器件的技术领域，包括衬底，所述衬底的两端端面分别位于半导体激光器的前腔面和后腔面，还包括：设于衬底上的脊型波导，所述脊型波导的表面上设有片上光栅；设于衬底上的倾斜后端部，所述倾斜后端部位于脊型波导朝向后腔面的一端，倾斜后端部上设有分别位于脊型波导两侧且呈相对布置的倾斜端面，且各所述倾斜端面的倾斜角度均大于光传输的全反射角；其中，由片上光栅和各所述倾斜端面共同形成半导体激光器的后腔面，以达到提高单个锥形半导体激光芯片的近衍射极限输出功率的目的。

技术领域

本发明属于半导体激光器件的技术领域，具体而言，涉及一种高亮度锥形半导体激光器。

背景技术

半导体激光器由于具有结构紧凑、成本较低、光场易于调控等优点，被广泛应用于泵浦固体和光纤激光器、材料加工、激光医疗等方面。其中，锥形半导体激光器可在慢轴方向实现近衍射极限的光束质量，大幅提升半导体激光器的输出亮度。锥形半导体激光器可工作在两种模式，一种是非稳腔谐振模式，一种是行波放大模式，目前国际上单管可实现10W以上的进衍射极限输出。无论工作在非稳腔还是行波放大模式，自激振荡的抑制是关键，也是限制进一步提升进衍射极限输出功率的主要因素。

通常锥形半导体激光器的自激振荡抑制主要通过在端面蒸镀增透膜(AR)，反射率可达到10^-4量级，在输出功率相对较低时可抑制自激振荡，但当功率增加时束腰的两侧出现“旁瓣”，中心能量占比降低，AR膜不能抑制自激振荡。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种高亮度锥形半导体激光器以达到提高单个锥形半导体激光芯片的近衍射极限输出功率的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种高亮度锥形半导体激光器，包括衬底，所述衬底的两端端面分别位于半导体激光器的前腔面和后腔面，还包括：

设于衬底上的脊型波导，所述脊型波导的表面上设有片上光栅；

设于衬底上的倾斜后端部，所述倾斜后端部位于脊型波导朝向后腔面的一端，倾斜后端部上设有分别位于脊型波导两侧且呈相对布置的倾斜端面，且各所述倾斜端面的倾斜角度均大于光传输的全反射角；

其中，由片上光栅和各所述倾斜端面共同形成半导体激光器的后腔面。

进一步地，所述半导体激光器还包括：设于衬底上的锥形波导，所述锥形波导位于脊型波导朝向前腔面的一端，且锥形波导与脊型波导为一体结构，锥形波导的一端端面则形成半导体激光器的前腔面。

进一步地，所述脊型波导的长度大于锥形波导的长度，有利于过滤高阶模式。

进一步地，所述倾斜后端部设为一三角状槽口，三角状槽口的顶点位于脊型波导上，三角状槽口的两侧侧面分别为各所述倾斜端面，且三角状槽口的底面与衬底的表面相平行，以结合片上光栅共同构成一后腔面且该后腔面使可能的反射光不会进入锥形波导所在的锥形区。

进一步地，所述倾斜端面在慢轴方向的倾斜角度为20～90°，该倾斜角度大于全反射角可使光全部反射。

进一步地，所述倾斜端面在快轴方向的倾斜角度为40～50°，其为通过湿法腐蚀所形成的晶面角度。

进一步地，所述倾斜端面的表面镀有AR光学膜，提高基材的透过率。

进一步地，所述倾斜端面通过湿法腐蚀制备而成，湿法的腐蚀速率快、各向异性差、成本低，具有较高的机械灵敏度。

本发明的有益效果为：