專利名稱：二維密堆積半導體激光器列陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種光電子器件。
在已有技術(shù)中，有一種光纖耦合半導體激光器列陣。這種列陣方式是將多個半導體激光器一字排列在一個金屬電極上，再在每個激光器的發(fā)光小面前，耦合一根短光纖，將這些光纖系成一束，每條光纖都是一個小光源，多條就構(gòu)成了大功率激光器的輸出光源(FIBER－OPTIC－COUPLED LOC INJECTION－LASER ARRAY FOR8500 ANGSTOMS ROOM－TEMPERATURE EMISSION，519944，AD－904；MODUIARlZED FIBER－OPTIC－COUPLEDLASER ARRAYS，519867，AD－903；MODUIARIZED FIBER－OPTIC－COUPLED LASER ARRAYS，51986780，392990，AD－903811)。由于半導體激光器體積很小，發(fā)光區(qū)就更小，一般是一個長為幾到幾十微米，寬只有0.5微米的矩形區(qū)域，這樣小的區(qū)域與一個芯截面為圓形、芯直徑小于上述矩形對角線的光纖耦合，導至激光器放射的光沒有完全進入到光纖中，很大一部分漏到光纖之外。另外光纖本身對光有吸收，所以這種激光器列陣效率低，得不到大功率輸出的效果；在這種激光器列陣中，數(shù)個激光器僅排成一層，則排列數(shù)量有限，不能取得盡可能大的輸出功率；采用價格昂貴的光纖耦合，數(shù)條光纖分布在列陣內(nèi)，使得這種激光器列陣體積大，結(jié)構(gòu)不堅固，也導至制造這種激光器列陣的工藝非常復雜，成本較高。
由于半導體激光器體積小、重量輕、調(diào)制方便、耗能低，所以在軍事上有廣泛的應(yīng)用，如做炮彈的引信、導彈制導、模擬射擊、精密測距等，這些應(yīng)用均需要體積小、功率大、結(jié)構(gòu)堅固的激光器?，F(xiàn)有的激光器包括光纖耦合半導體激光器列陣，均不能很好地滿足上述要求。為得到體積小、功率大、結(jié)構(gòu)堅固的激光器，我們發(fā)明了本實用新型。
本實用新型在工藝上采用了密堆積列陣的方式，實現(xiàn)了大功率輸出的目的。這種列陣方式是將經(jīng)光刻的GaAs外延片，解理成一定腔長，再斷開成二芯或更多芯連在一起的一條，每只管芯就是一獨立的大光腔半導體激光器，經(jīng)過嚴格檢測、篩選，將閾值低、效率高、輸出光功率高、近場均勻、壽命長的選出來，將這些優(yōu)選出來的管芯取若干個一字排列在一片金屬電極上，它們的發(fā)光面均朝一個方向，再另選兩處建立兩支點，然后在這兩支點及管芯上蓋一片電極做為中間電極，同時也是一熱沉，其厚度比第一片(即最下面的一片)薄，大小、材料和第一片相同，繼續(xù)在這層電極上排列與第一層數(shù)量相同的管芯，且與第一層管芯一一對齊。這樣可堆積若干層，如2～10層所有管芯的發(fā)光面成二維分布，如附圖所示。最后用與第一層完全相同的金屬電極蓋上，得到一立方體狀物，上下兩面為端電極，一側(cè)面為發(fā)光面。向其它三側(cè)面滴入粘接劑，將各層粘為一體。如此得到一半導體激光器列陣。每支管芯發(fā)射一束具有一定擴散角的激光束，成密堆積的諸管芯所放射出的激光束匯聚成一束激光，沒有采用先光纖耦合再匯聚的方式。
本實用新型之激光器列陣由于采取密堆積方式，管芯數(shù)量大，激光束直接射出，所以這種列陣輸出功率大，效率也高。堆積層數(shù)和每層的管芯數(shù)量可以根據(jù)所需功率進行調(diào)整。由于沒有采用光纖耦合，使得列陣器件結(jié)構(gòu)及工藝簡單，成本降低，又因采取膠粘的辦法，使得整個器件非常堅固，能夠適應(yīng)某些使用情形較惡劣的用場，如在軍事上。
具體地講，我們得到的激光器列陣其閾值低，都在20A以下；效率高，功率轉(zhuǎn)換效率是8％；輸出光功率高，最高可達100瓦；近場好，多個管芯都均勻發(fā)光。
附圖是本實用新型之激光器列陣正面示意圖，其中

圖1是每層兩支管芯并聯(lián)，共4層串聯(lián)的列陣。圖2是每層3支管芯并聯(lián)，共4層串聯(lián)的列陣。1是端電極，2是中間電極，3是管芯。
現(xiàn)舉例說明，將經(jīng)光刻的GaAs外延片，按一定腔長解成一條，再按二芯一組斷開，兩芯間距100μm。將準備好的矩形銀電極的一長邊的邊緣涂上銀漿，再將選出的管芯3沾在銀漿上，加溫固化，如此制備三塊沾有兩支管芯的中間電極2(電極厚為100μm)，一塊帶有同樣數(shù)量管芯的端電極1(電極厚為500μm)，然后同另一厚度也為500μm的端電極一起，按圖1所示方式迭起來，上下管芯對齊，整體為一長方體狀，在除露有管芯的側(cè)面外的其它三側(cè)面上滴入一定量環(huán)氧樹脂膠，固結(jié)后即制成一大光腔半導體激光器列陣器件。
權(quán)利要求1.一種大光腔半導體激光器列陣，由若干只大光腔半導體激光器及若干片金屬電極組成，每只激光器在電極一邊緣上一字排列成一層，其特征在于，該激光器列陣由兩層以上，每層有若干一字排列的激光器構(gòu)成，每層激光器由較端電極薄、其它尺寸與端電極相同的中間電極隔開且上下對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的激光器列陣，其特征在于，同層相鄰激光器間距為50～100μm，相鄰層對應(yīng)激光器間距為100～150μm，整個激光器列陣為一密堆積型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的激光器列陣，其特征在于，每層排列2～3只激光器，共迭2～10層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的激光器列陣，其特征在于，各層電極用粘接劑如環(huán)氧樹脂膠粘接固定。
專利摘要二維密堆積半導體激光器列陣是一種光電子器件。由兩層以上、每層排有兩只以上大光腔半導體激光器組成。每層之間用銀電極隔開，所有電極(包括中間電極和端電極)被粘接劑粘接固定。它具有體積小、功率大、效率高、結(jié)構(gòu)及制造工藝簡單、成本低及結(jié)構(gòu)堅固等特點?？捎糜谲娛隆⒐I(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，以較小的體積提供較大功率的激光束。
文檔編號H01S3/23GK2033549SQ88205798
公開日1989年3月1日 申請日期1988年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月2日
發(fā)明者任大翠, 張興德 申請人:長春光學精密機械學院