專利名稱：光學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及帶條紋的半導(dǎo)體有源光學(xué)器件，其具有均勻或非均勻構(gòu)造的増益區(qū)。特別地，本公開(kāi)涉及具有増益區(qū)的半導(dǎo)體激光二極管，所述半導(dǎo)體激光二極管構(gòu)造為輻射具有期望近場(chǎng)的高功率輸出輻射線。
背景技術(shù)：
圖I示出了半導(dǎo)體激光二極管10的典型結(jié)構(gòu)。激光二極管包括包括具有細(xì)長(zhǎng)條紋14的基板12，細(xì)長(zhǎng)條紋14為分別在反射器16和18之間與基板12共同延伸的均勻尺寸的増益區(qū)。各個(gè)反射器的反射鏡16’和18’限定共振器。在工作時(shí)，電流橫穿條紋14，并且 條紋14可操作以從任一反射鏡(例如，反射鏡18’ I)發(fā)射出光學(xué)輻射線。限定輸出束的近場(chǎng)的輸出反射鏡18’是嚴(yán)格要求的對(duì)象，即，其寬度W不應(yīng)超過(guò)預(yù)定值。否則，發(fā)射出的輻射線將耦合到諸如纖維的接收部件中，功率損耗大。(I在美國(guó)專利No. 5917972,5978400和5985685中分別公開(kāi)了制造激光二極管的方法，相同受讓人共同所有上述專利與本申請(qǐng)并且上述專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。)對(duì)于高功率光學(xué)輸出的日益增長(zhǎng)的要求與條紋上的升溫和電流負(fù)荷相關(guān)，如果反射鏡18’被放大，則無(wú)需擔(dān)心這些問(wèn)題。然而，如上所述，這是不可實(shí)現(xiàn)的。因此，因?yàn)樯郎睾透唠娏鲗?dǎo)致激光二極管10的降級(jí)，經(jīng)歷高負(fù)荷的條紋具有相對(duì)短的使用壽命。特別地，降級(jí)取決于施加到増益區(qū)14中的泵電流和在増益區(qū)14中產(chǎn)生的熱。因此，為了阻止過(guò)熱的不利效果，需要擴(kuò)大ニ極管10的面積。較大的面積可由于激光二極管10的進(jìn)ー步延長(zhǎng)而實(shí)現(xiàn)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，ニ極管10的較大長(zhǎng)度使得內(nèi)部損耗大。因此，長(zhǎng)度越大，內(nèi)部損耗越大，ニ極管10的效率越低。降低的效率導(dǎo)致較大的發(fā)熱，暗示了較短的壽命周期。g在彌補(bǔ)增加長(zhǎng)度的不期望結(jié)果的努力轉(zhuǎn)變到成本效益不好的制造エ藝中。除了以單模(SM)或多模輻射發(fā)射出的輸出束的期望近場(chǎng)之外，通常需要具有輸出束的期望遠(yuǎn)場(chǎng)。否則，輸出束可耦合到諸如纖維等波導(dǎo)管中。損耗較大。因此，對(duì)于能夠發(fā)射具有期望近場(chǎng)的輸出束的高功率激光二極管存在需求。另外，對(duì)于可操作以可控地發(fā)射出具有期望遠(yuǎn)場(chǎng)的輸出束的高功率激光二極管存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
這些需求通過(guò)依照本公開(kāi)構(gòu)造的激光二極管來(lái)滿足。所公開(kāi)的高功率激光二極管包括基板、間隔開(kāi)的反射器和泵電流橫穿并且在反射器之間延伸的増益區(qū)。増益區(qū)構(gòu)造為使得激勵(lì)發(fā)射僅在尺寸設(shè)計(jì)為使得發(fā)射出的輻射線具有期望近場(chǎng)的增益區(qū)的相對(duì)小的部分中產(chǎn)生。根據(jù)公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方案，増益區(qū)具有比端輸出區(qū)段的功率供給區(qū)段大的功率供給區(qū)段。由于這種形狀，増益區(qū)被構(gòu)造為具有主共振腔以及至少ー個(gè)側(cè)共振腔(每個(gè)共振腔另外稱為“共振器”)。主共振器在反射器之間延伸并且具有與端區(qū)段的輻射寬度相對(duì)應(yīng)的均勻尺寸的結(jié)構(gòu)。至少ー個(gè)側(cè)共振器沿著増益區(qū)的鄰近主共振器的功率區(qū)段延伸，因此終止于距反射器和輸出反射器中的至少ー個(gè)的一定距離處。依照實(shí)施方案的ー個(gè)方案，共振器被構(gòu)造為使得主共振器中的激光發(fā)射閾值比側(cè)共振器中的激光發(fā)射閾值低很多。或者，如果共振器被構(gòu)造為具有均勻閾值，在側(cè)共振器中產(chǎn)生的激勵(lì)發(fā)射將不利地影響從主共振器發(fā)射出的輸出束的功率和質(zhì)量。因此，増益區(qū)被構(gòu)造為使得激勵(lì)發(fā)射僅在均勻尺寸的相對(duì)窄的條紋或者通過(guò)間隔開(kāi)的反射鏡定界的主共振器中產(chǎn)生。輸出反射鏡具有被選擇以為輸出束提供期望近場(chǎng)的尺寸。側(cè)共振器均具有被選擇以使得在這些共振器內(nèi)不產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射而主共振器會(huì)經(jīng)歷光的放大的長(zhǎng)度。因此，盡管公開(kāi)的ニ極管的功率處理特性由于有源區(qū)的整體擴(kuò)大面積而得以改進(jìn)，發(fā)射的輻射線、尤其是其近場(chǎng)不會(huì)由于側(cè)共振器的存在而受損。依照實(shí)施方案的另一方案，瓶頸形激光二極管被構(gòu)造為輻射也具有期望遠(yuǎn)場(chǎng)的輸出束。遠(yuǎn)場(chǎng)為與絕熱膨脹和/或壓縮模相關(guān)的ニ極管的截頭錐形區(qū)段的錐角的函數(shù)。這種膨脹有助于在單模輸出的情況下防止高階模的激發(fā)或者在多模結(jié)構(gòu)的情況下附加高階側(cè)模的產(chǎn)生。此外，多模結(jié)構(gòu)中的絕熱膨脹/壓縮的特征在于所有輻射模的與相對(duì)窄的遠(yuǎn)場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的均勻輸出角。然而，由于錐角大于一定的角度，以不同于初始模被輻射的角度的輸出角輻射除了初始模之外所產(chǎn)生的附加摸。因此，包含最初以及最新產(chǎn)生的模的輻射線的遠(yuǎn)場(chǎng)將大于僅包含初始模的輻射線的遠(yuǎn)場(chǎng)。因此，在制造エ藝中減小或增加錐角使得可控制激光輻射線的遠(yuǎn)場(chǎng)。根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施方案，激光二極管被構(gòu)造為具有均勻尺寸的增益區(qū)。至少ー個(gè)阻光部件設(shè)置在増益區(qū)內(nèi)，使得僅在增益區(qū)的相對(duì)小的部分，即主共振器中產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射。阻光部件的尺寸使得發(fā)射出的輻射線以期望近場(chǎng)為特征。


下面將結(jié)合附圖來(lái)討論本公開(kāi)的上述和其它的特征圖I為具有帶條紋構(gòu)造的光學(xué)器件的公知結(jié)構(gòu)中的ー種。圖2-5示出了依照本公開(kāi)的ー個(gè)方案構(gòu)造的所公開(kāi)的光學(xué)器件的各種構(gòu)造。圖6示出了依照本公開(kāi)的另一方案構(gòu)造的所公開(kāi)的光學(xué)器件，所述光學(xué)器件涉及ニ極管的輸出束的可控遠(yuǎn)場(chǎng)。圖6A示出了提供輸出束的期望近場(chǎng)的所公開(kāi)的光學(xué)器件的另ー種構(gòu)造。圖7示出了在所公開(kāi)的光學(xué)器件和現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)器件中相應(yīng)的發(fā)射輻射線的功率和泵電流之間的關(guān)系。圖8示出了在所公開(kāi)的光學(xué)器件和現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)器件中相應(yīng)的發(fā)射輻射線的 波長(zhǎng)和泵電流之間的關(guān)系。圖9示出了分別從所公開(kāi)器件和現(xiàn)有技術(shù)器件發(fā)射出的輻射線的近場(chǎng)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將更加詳細(xì)地參照公開(kāi)的光學(xué)器件。在附圖和說(shuō)明書(shū)中盡可能使用相同或相似的附圖標(biāo)記來(lái)指代相同或相似的部件或步驟。附圖為簡(jiǎn)化的形式并且遠(yuǎn)非精確的比例。參照?qǐng)D2，所公開(kāi)的光學(xué)器件構(gòu)造為具有細(xì)長(zhǎng)基板22和増益區(qū)24的半導(dǎo)體激光二極管20，増益區(qū)24形成在基板中并且沿著縱軸線A-A’延伸。増益區(qū)24被構(gòu)造為具有至少兩個(gè)側(cè)共振器主共振器38，其在各個(gè)反射器30和32的間隔開(kāi)的反射鏡或部分與側(cè)共振器42之間延伸，并且終止于距間隔開(kāi)的反射器34’和46中的至少ー個(gè)一定距離處。如下面解釋的，ニ極管20被構(gòu)造為使得僅在主共振器38而不是在側(cè)共振器42中產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射。結(jié)果，僅通過(guò)具有限定期望近場(chǎng)的尺寸的反射鏡或反射器的部分32來(lái)發(fā)射光。同吋，由于增益區(qū)24的面積增加，ニ極管的特征為改進(jìn)的功率處理參數(shù)，功率處理參數(shù)防止主共振器38經(jīng)受不可接受的熱負(fù)荷和電流負(fù)荷。兩個(gè)刻面(facet)或反射器，即設(shè)置有高反射(HR)涂層的反射器34和涂有防反射(AR)涂層的輸出反射器36，在它們之間限定ニ極管20的軸向長(zhǎng)度。各個(gè)HR和AR反射器的反射鏡或部分30和32延伸通過(guò)增益區(qū)24的相對(duì)端，從而限定具有法布里-珀羅(Fabry-Perot)幾何形狀的共振腔。激光發(fā)射機(jī)制為公眾熟知。最初由泵電流橫穿的增益區(qū)的特征在于自發(fā)光發(fā)射。由于光載波(即，光量子)循環(huán)通過(guò)間隔開(kāi)的反射鏡之間的増益區(qū)，它們被放大(増益)。一旦總增益超過(guò)插入損耗，例如內(nèi)部損耗和輸出損耗，自發(fā)發(fā)射達(dá)到激光發(fā)射閾值并且進(jìn)ー步變換為激勵(lì)發(fā)射。響應(yīng)于施加到増益區(qū)24的預(yù)定泵電流，達(dá)到激光發(fā)射閾值(即，激勵(lì)發(fā)射按既定波長(zhǎng)從AR輸出反射鏡32中輻射出的最低激勵(lì)水平)。AR輸出反射鏡32以及因此激光輻射線的近場(chǎng)受到嚴(yán)格的幾何形狀的限制并且不應(yīng)超過(guò)預(yù)定寬度。否則，越過(guò)反射鏡32的期望幾何形狀的放大反射鏡32將與從ニ極管20發(fā)射出并且發(fā)射到輸送纖維中的輻射線的大量耦合損耗相關(guān)聯(lián)。通過(guò)非均勻尺寸的増益區(qū)24達(dá)到了反射器32的期望幾何形狀和増益區(qū)24的放大的總面積之間的折中，下文將對(duì)此進(jìn)行討論。因此，増益區(qū)24包括分別相對(duì)的軸向間隔開(kāi)的端區(qū)段26、28、中間功率供給區(qū)段40和截頭錐形區(qū)段44。截頭錐形區(qū)段44橋接功率供給區(qū)段40的相對(duì)端和各個(gè)端區(qū)段26、28，從而提供單側(cè)?；蚨鄠?cè)模的傳播，而實(shí)質(zhì)上不具有模間耦合和/或損耗。因此，增益區(qū)24的構(gòu)造可被視為具有由在反射鏡30和32之間循環(huán)的光載波橫穿的主共振器或條紋38，以及取決于增益區(qū)24的截面的ー個(gè)或多個(gè)側(cè)共振器42。側(cè)共振器42可以通過(guò)從側(cè)面與各個(gè)共振器42相接的基板區(qū)域48為在反射器部分34’和46之間穿行的光量子提供増益。功率供給區(qū)段40的長(zhǎng)度被可控地選擇以防止在ー個(gè)或多個(gè)側(cè)共振器42中產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射。這是通過(guò)使每個(gè)側(cè)共振器42的長(zhǎng)度被構(gòu)造為使得耦合至共振器42外部的光載波沿著路徑Is在通往反射器部分46的途中或從反射器部分46起被吸收或擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)的。換句話說(shuō)，側(cè)共振器42的尺寸使得實(shí)際上在反射器34’和46之間不存在光量子的循環(huán)。因此，盡管主共振器38中的光通過(guò)反射鏡30和32之間的增益介質(zhì)由于光量子的循環(huán)而受到増益，但是側(cè)共振器42的特征僅為弱的自發(fā)發(fā)射。因此，増益區(qū)24的功率供給區(qū)段40被構(gòu)造為具有這樣的軸向長(zhǎng)度由于在高損耗基板區(qū)域48中大量的損耗，穿行通過(guò)側(cè)共振器42的増益介質(zhì)的光不具有増益。當(dāng)然，這意味著主共振器38中的激光發(fā)射閾值比側(cè)共振器42的激光發(fā)射閾值低很多，側(cè)共振器42可能永遠(yuǎn)不具有激勵(lì)發(fā)射所需的條件，否則將不利地影響期望的輸出輻射線。但是，對(duì)于上文公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，増益區(qū)24將通過(guò)反射器部分46在期望波長(zhǎng)以期望近場(chǎng)發(fā)射輻射線，其中反射器部分46具有與功率供給區(qū)段40的徑向尺寸實(shí)質(zhì)相等的徑向尺寸，因此大于AR反射鏡32的期望幾何形狀。結(jié)果，僅輸出反射器36的期望部分，即AR反射鏡32，發(fā)射能夠?qū)嵸|(zhì)無(wú)損耗地耦合到諸如纖維(未示出)等接收波導(dǎo)管中的輻射線。此外，功率區(qū)段40允許激光二極管20上的較低功率密度和總體較低的電流負(fù)荷。因此，所公開(kāi)的增益區(qū)24的構(gòu)造具有AR反射器32的期望幾何形狀、ニ極管20的總長(zhǎng)度以及ニ極管20上低的熱負(fù)荷和電流負(fù)荷。低的熱負(fù)荷和電流負(fù)荷變換為ニ極管20的長(zhǎng)使用壽命。功率供給區(qū)段40以及因此側(cè)共振器42的長(zhǎng)度為許多變量的函數(shù)，這為激光器技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知。僅作為實(shí)施例給出，影響功率供給區(qū)段的長(zhǎng)度的變量可以包括眾多變量中的AR涂層、量子阱的數(shù)量、臺(tái)面(S卩，接收泵電流的區(qū)域)的深度以及其它變量。功率供給區(qū)段40的期望長(zhǎng)度可以通過(guò)將具有均勻尺寸的増益區(qū)的激光二極管的近場(chǎng)與所公開(kāi)的ニ極管進(jìn)行連續(xù)地比較來(lái)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。例如，圖9示出了通過(guò)所公開(kāi)的ニ 極管和圖I中的已知ニ極管10分別發(fā)射的輻射線的近場(chǎng)?？梢子诳闯觯瑘DI中的ニ極管10和圖2中的ニ極管20相應(yīng)的近場(chǎng)基本相同。如果所公開(kāi)的激光二極管20的近場(chǎng)與ニ極管10的近場(chǎng)實(shí)質(zhì)上不同，則制造過(guò)程將繼續(xù)直到獲得期望的近場(chǎng)。圖3和圖4示出了激光二極管20的各幾何形狀的變型例，如上文所公開(kāi)的，激光ニ極管20構(gòu)造為具有至少ー個(gè)側(cè)法布里-珀羅共振器。特別地，與圖2中的變型例對(duì)比，圖3示出具有増益區(qū)24的端區(qū)域輸出錐形區(qū)段44’的ニ極管20，端區(qū)域輸出錐形區(qū)段44’具有與輸入錐形區(qū)段44”不同的軸向長(zhǎng)度。另外，中區(qū)段40比圖2中的中區(qū)段稍短并且具有不規(guī)則形狀，即，其縱向側(cè)部41與軸A-A’成角度延伸?；蛘?，在圖2和圖3中條紋24的截面可一般性地描述為雙瓶頸形截面。圖4示出了激光二極管20，其具有僅分別構(gòu)造有輸入和輸出錐形區(qū)段44”和44’的功率供給區(qū)段，輸入和輸出錐形區(qū)段限定了與側(cè)共振器42相對(duì)應(yīng)的脊?fàn)顓^(qū)。提供用于共振器42中的自發(fā)發(fā)射的光量子可以從共振器42耦合至外部并且在通往相對(duì)的反射器的途中沿著光路Isf穿行。光量子的大部分在到達(dá)ー個(gè)反射器(例如反射器46)之前在基板高損耗區(qū)48中被吸收。被反射的光量子沿著路徑Isr往回穿行通過(guò)相同的高損耗區(qū)48，而且大部分光量子被吸收。結(jié)果，如果任何光量子仍然到達(dá)共振器42，則在進(jìn)一歩穿行通過(guò)另ー高損耗基板區(qū)通往HR共振器34’之后其數(shù)量幾乎不足以形成激光發(fā)射條件。因此，ニ極管20的這種構(gòu)造與上文的那些構(gòu)造相似，以增強(qiáng)的功率處理能力以及較低的熱負(fù)荷和電流負(fù)荷為特征，但是具有輸出束的期望近場(chǎng)。為了進(jìn)一歩降低電流負(fù)荷，設(shè)置臺(tái)面，以使其邊界47與増益區(qū)24的外邊界互補(bǔ)地延伸，但是從増益區(qū)24的外邊界向內(nèi)間隔開(kāi)。圖5示出了基于與圖2-4中的ニ極管20相同的構(gòu)思的公開(kāi)的激光二極管50的另一方案。特別地，形成在基板52上的増益區(qū)53具有擴(kuò)大中區(qū)段56，所述擴(kuò)大中區(qū)段56被構(gòu)造為使得主法布里-珀羅激光器58與至少ー個(gè)或多個(gè)側(cè)共振器54相鄰。側(cè)共振器54與圖2-4中的共振器42相似，受到長(zhǎng)度限制并且構(gòu)造有比主共振器58的激光發(fā)射閾值高很多的激光發(fā)射閾值。因此，沿著側(cè)共振器54與相対的反射器62和64之間的光量子路徑Is構(gòu)造吸收區(qū)60。因此，與之前公開(kāi)的實(shí)施方案相比較，増益區(qū)53在輸出反射器64的部分或反射鏡66上具有較大的總面積以及因此具有較小的熱負(fù)荷和電流負(fù)荷。
轉(zhuǎn)向圖6，與ニ極管20和50相似的激光二極管70構(gòu)造有分別在相対的反射器74和76之間延伸的基板72以及設(shè)置在基板中分別在AR和HR反射鏡80和82之間的增益區(qū)78。増益區(qū)78構(gòu)造有三個(gè)區(qū)段，所述三個(gè)區(qū)段包括端區(qū)段84、截頭錐形區(qū)段86和功率供給區(qū)段88。而且，激光二極管70構(gòu)造有高損耗基板區(qū)90，高損耗基板區(qū)90在AR反射器74和ー個(gè)或多個(gè)側(cè)共振器92之間延伸并且可操作以吸收和/或擴(kuò)散構(gòu)成側(cè)共振器92中的自發(fā)發(fā)射的載波光量子。擴(kuò)大的功率供給區(qū)段88的長(zhǎng)度被構(gòu)造為防止在側(cè)共振器92中產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射，如下面所公開(kāi)的。在側(cè)共振器92中產(chǎn)生自發(fā)發(fā)射的光量子可以碰撞到HR反射器76上、穿行回到共振器92并且從共振器92耦合至外部，從而橫穿高損耗區(qū)90并且最終從相対的反射器彈回到共振器92中。這種循環(huán)會(huì)使得在附加的側(cè)共振器92中產(chǎn)生不期望的激勵(lì)發(fā)射。然而，如上文所解釋的，功率供給區(qū)段88的長(zhǎng)度被選擇以使光量子的大部分在通往反射器74的途中被吸收。結(jié)果，防止大多數(shù)光量子返回到附加的共振器92，并且用于返回的那些光量子 的量不足以產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射。根據(jù)本公開(kāi)的另一方案，與ニ極管20和50相似的激光二極管70具有以激光輻射線的期望遠(yuǎn)場(chǎng)或發(fā)散度為特征的構(gòu)造。遠(yuǎn)場(chǎng)為截頭錐形區(qū)段86的錐角的函數(shù)。在一定的錐角處，如果區(qū)段86構(gòu)造有預(yù)定的錐角α，則起初在増益區(qū)78中發(fā)起的模以絕熱的方式沿著截頭錐形區(qū)段86被壓縮。結(jié)果，從反射器74輻射出的輸出束具有一定的遠(yuǎn)場(chǎng)。然而，一旦錐角超過(guò)角度α，其它的模被產(chǎn)生并且在增益區(qū)78中被放大。以與初始模被輻射的角度不同的角度發(fā)射最新產(chǎn)生的摸。實(shí)際上，最新產(chǎn)生的模的輻射角度將大于初始模的輻射角度。因此，包含最初和最新產(chǎn)生的模的輻射線的遠(yuǎn)場(chǎng)將大于僅包含初始模的輻射線的遠(yuǎn)場(chǎng)。因此，通過(guò)減小或增加錐角，可以控制激光輻射線的遠(yuǎn)場(chǎng)。注意的是，圖2-5中的實(shí)施方案均可被構(gòu)造為輻射具有期望遠(yuǎn)場(chǎng)的輸出束。圖6Α示出了構(gòu)造為具有期望近場(chǎng)的激光二極管55的另ー變型例。與上文討論的所有實(shí)施方案對(duì)比，ニ極管55包括均勻尺寸的增益區(qū)57。然而，與上文公開(kāi)的所有實(shí)施方案相似，増益區(qū)57具有主共振器59和至少ー個(gè)或多個(gè)側(cè)共振器61。増益區(qū)57的分段是通過(guò)設(shè)置在側(cè)共振器61內(nèi)的槽或其它缺陷68等阻止部件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。阻止部件68被構(gòu)造為使得防止沿著側(cè)共振器61通過(guò)的大部分光碰撞到AR反射器63上。盡管阻止部件68被顯示為靠近AR反射器63定位，阻止部件的數(shù)量和位置為設(shè)計(jì)的問(wèn)題，只要僅在主共振器59中產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射即可。換句話說(shuō)，主共振器59的激光發(fā)射閾值比側(cè)共振器61的激光發(fā)射閾值低很多。因此，ー個(gè)或多個(gè)側(cè)共振器61具有這樣的側(cè)寬主共振器59以及因此輸出AR反射器63的部分65的尺寸被設(shè)計(jì)為提供輸出束的期望近場(chǎng)。圖7和圖8分別示出了證實(shí)所公開(kāi)的激光二極管優(yōu)于已知的現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的上文討論的優(yōu)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。從圖7中可以看出，尤其在高電流時(shí)，表示在所公開(kāi)的構(gòu)造中輸出功率W與泵電流A的相關(guān)性的曲線100具有比表示已知的帶條紋構(gòu)造的曲線102的斜率平滑的斜率。換句話說(shuō)，所公開(kāi)的激光二極管以高度有效的熱去除為特征；熱去除越有效，輸出功率越高。圖8示出了波長(zhǎng)λ與泵電流A的相關(guān)性。半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的是，隨著激光二極管中的溫度升高，趨向?yàn)橐暂^長(zhǎng)的波長(zhǎng)發(fā)射輻射線。因此，分別表示相應(yīng)的公開(kāi)的激光二極管構(gòu)造和已知的激光二極管構(gòu)造的曲線104和106顯示出，在相同的泵電流處，所公開(kāi)的ニ極管的輻射線以比已知構(gòu)造的波長(zhǎng)短的波長(zhǎng)產(chǎn)生。結(jié)果，所公開(kāi)的ニ極管的熱負(fù)荷比現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的熱負(fù)荷小。
盡管已經(jīng)在具體的細(xì)節(jié)和操作的結(jié)構(gòu)中闡述和描述了本公開(kāi)，可清楚理解的是，這些公開(kāi)僅為示例的目的，在不偏離本發(fā)明的主g和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以易于對(duì)本公開(kāi)做出改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.ー種激光二極管，包括 基板，其在間隔開(kāi)的HR和AR反射器之間延伸； 増益區(qū)，其設(shè)置在所述基板中并且可操作以期望波長(zhǎng)發(fā)射輻射線，所述增益區(qū)具有 主共振器，其橋接相應(yīng)的HR和AR反射器的部分，以及 側(cè)共振器，其與所述主共振器相鄰定位并且被構(gòu)造為具有比所述主共振器的激光發(fā)射閾值高的激光發(fā)射閾值，其中通過(guò)所述AR反射器的部分發(fā)射具有期望近場(chǎng)的所述輻射線。
2.如權(quán)利要求I所述的激光二極管，其中，所述側(cè)共振器通過(guò)基板區(qū)域與所述AR反射器分離，所述側(cè)共振器構(gòu)造為具有被選擇以使所述主共振器的激光發(fā)射閾值低于所述側(cè)共振器的激光發(fā)射閾值的長(zhǎng)度。
3.如權(quán)利要求2所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)構(gòu)造為具有終止于距所述AR反射器的所述部分一定距離處的功率供給區(qū)段，所述功率供給區(qū)段具有與所述側(cè)共振器的所述長(zhǎng)度基本相等的長(zhǎng)度以及比所述AR發(fā)射器的所述部分的徑向?qū)挾却蟮膹较驅(qū)挾?，所述主共振器的尺寸被均勻地設(shè)計(jì)為具有與所述AR反射器的所述部分的所述徑向?qū)挾然鞠嗟鹊膹较驅(qū)挾取?br> 4.如權(quán)利要求3所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)具有終止于所述AR反射器的所述部分的平面中的端區(qū)段，所述端區(qū)段確定輸出激光束的期望近場(chǎng)并且具有所述AR反射器的所述部分的所述徑向?qū)挾取?br> 5.如權(quán)利要求4所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)進(jìn)ー步包括截頭錐形區(qū)段，所述截頭錐形區(qū)段橋接所述端區(qū)段和所述功率供給區(qū)段，以使在相應(yīng)的AR和HR反射器的部分之間延伸的所述主共振器夾在兩個(gè)側(cè)共振器之間。
6.如權(quán)利要求5所述的激光二極管，其中，所述截頭錐形區(qū)段構(gòu)造為具有被選擇以便為所述輸出激光束提供期望遠(yuǎn)場(chǎng)的錐角。
7.如權(quán)利要求6所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)進(jìn)ー步構(gòu)造為具有在所述HR反射器的所述部分和所述供給區(qū)段之間延伸的附加端區(qū)段和截頭錐形區(qū)段。
8.如權(quán)利要求3所述的激光二極管，其中，所述功率供給區(qū)段具有從所述AR和HR反射器的相應(yīng)部分向內(nèi)發(fā)散并且在所述AR和HR之間彼此相遇的兩個(gè)截頭錐形區(qū)段。
9.如權(quán)利要求4所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)進(jìn)ー步具有附加端區(qū)段，所述端區(qū)段直接通過(guò)所述功率供給區(qū)段橋接，所述端區(qū)段和所述功率供給區(qū)段均具有大致矩形截面。
10.如權(quán)利要求3所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)的所述功率供給區(qū)段具有選自由均勻?qū)挾群头蔷鶆驅(qū)挾冉M成的組的寬度。
11.如權(quán)利要求I所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)包括 功率供給區(qū)段，其橋接所述相應(yīng)的AR和HR反射器的所述部分并且構(gòu)造為具有所述主共振器和所述側(cè)共振器， 阻光部件，其設(shè)置在所述側(cè)共振器中距所述相應(yīng)的HR和AR反射器的所述部分中的一個(gè)一定距離處并且構(gòu)造為防止在所述側(cè)共振器中產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射。
12.—種激光二極管，包括 基板，其沿著AR反射器和HR反射器之間的軸延伸； 増益區(qū)，其設(shè)置在所述基板中并且包括相鄰的主共振器和側(cè)共振器，所述主共振器和所述側(cè)共振器在間隔開(kāi)的HR和AR反射器之間延伸并且構(gòu)造為使得激勵(lì)發(fā)射僅在所述主共振器中產(chǎn)生并且在期望波長(zhǎng)以期望近場(chǎng)通過(guò)AR反射器的部分發(fā)射。
13.如權(quán)利要求12所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)被構(gòu)造為具有 端區(qū)段，其從所述AR反射器朝向所述HR反射器軸向地延伸； 截頭錐形區(qū)段，其從所述端區(qū)段軸向延伸并且朝向所述HR反射器軸向膨脹，以及 功率供給區(qū)段，其從所述截頭錐形區(qū)段朝向所述HR反射器軸向延伸并且具有比所述端區(qū)段的側(cè)向尺寸大的側(cè)向尺寸。
14.如權(quán)利要求13所述的激光二極管，其中，所述主共振器具有矩形形狀的截面并且橋接相應(yīng)的AR和HR的部分，從而延伸通過(guò)所述増益區(qū)的所述區(qū)段，所述側(cè)共振器沿著所述功率區(qū)段延伸并且具有被選擇以使所述側(cè)共振器中的激光發(fā)射閾值實(shí)質(zhì)上高于所述主共振器中的激光發(fā)射閾值的軸向長(zhǎng)度。
15.如權(quán)利要求14所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)具有沿著所述功率供給區(qū)段夾圍所述主共振器的兩個(gè)側(cè)共振器。
16.如權(quán)利要求13所述的激光二極管，其中，所述截頭錐形區(qū)段構(gòu)造為具有被選擇以提供具有期望遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射線的錐角。
17.如權(quán)利要求13所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)進(jìn)ー步構(gòu)造為具有在所述HR反射器的部分和所述功率供給區(qū)段之間延伸的附加端區(qū)段和截頭錐形區(qū)段。
18.如權(quán)利要求12所述的激光二極管，其中，所述主共振器和所述側(cè)共振器彼此共同延伸并且橋接所述AR和HR反射器，所述側(cè)共振器設(shè)置有阻光部件，所述阻光部件構(gòu)造為防止在其中產(chǎn)生激勵(lì)發(fā)射。
19.如權(quán)利要求14所述的激光二極管，其中，所述功率供給區(qū)段終止于所述HR反射器的平面中。
20.如權(quán)利要求12所述的激光二極管，其中，所述增益區(qū)包括功率供給區(qū)段，所述功率供給區(qū)段橋接相應(yīng)的AR和HR反射器的部分并且構(gòu)造為具有與所述AR和HR反射器間隔開(kāi)并且具有比所述功率供給區(qū)段的其余部分的截面大的截面的區(qū)域，所述主共振器具有矩形形狀的截面并且在所述相應(yīng)反射器的所述部分之間延伸通過(guò)所述功率供給區(qū)段，附加共振器在所述功率供給區(qū)段的所述區(qū)域內(nèi)延伸。
全文摘要
激光二極管被構(gòu)造為具有基板和增益區(qū)，所述基板通過(guò)相對(duì)的AR和HR反射器定界。所述增益區(qū)橋接相應(yīng)的AR和HR反射器的部分并且被構(gòu)造為具有主共振腔和至少一個(gè)側(cè)共振腔。主共振腔跨越相應(yīng)的反射器的部分之間，并且至少一個(gè)附加共振腔與主共振腔相鄰延伸。增益區(qū)被構(gòu)造為使得激勵(lì)發(fā)射僅在主共振腔中產(chǎn)生。因此，激光二極管可操作以輻射通過(guò)AR反射器的尺寸被設(shè)計(jì)為形成具有期望近場(chǎng)的輸出束的部分發(fā)射的高功率輸出束。
文檔編號(hào)G02B6/12GK102687354SQ201080058628
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者亞歷山大·奧夫契尼可夫, 帕維爾·特魯邊科, 瓦倫丁·蓋龐特瑟夫, 阿列克謝·科米薩諾夫 申請(qǐng)人:Ipg光子公司