一种外腔宽条形半导体激光器腔模选择方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种外腔宽条形半导体激光器腔模选择方法，属于激光技术领域。
【背景技术】
[0002]宽条形大功率半导体激光器具有输出功率高、热管理简单、功率合成简单的优点。通常宽条形大功率半导体激光器芯片倒装焊在高导热的过渡热沉上，由于较大的工作电流集中在发光波导区内，载流子非辐射复合产生的废热导致波导区的温度分布为凸形分布，使发光波导区的有效折射率也呈现一凸形分布，增加了激光器工作时波导结构的不稳定性及光束发散角。通常主要通过改善激光器材料的外延生长质量、减少发光波导区的缺陷，抑制由于废热引起的折射率凸形分布，受到激光器结构外延生长源材料及气氛纯度的限制，仍存在一定的材料缺陷导致宽条形大功率半导体激光器大电流工作条件下光束质量明显变差。
【发明内容】
[0003]本发明是这样实现的，见附图所示，将宽条形大功率半导体激光器芯片I的后腔面镀高反膜，前腔面镀增透膜，使自由工作的激光器工作在超辐射状态。然后，对其输出光束进行快轴方向的光束准直，慢轴方向的光束保持自由出射状态。然后，在输出光束的光轴上放置一光栅平面法线垂直于表面的体光栅3，其反射波长位于宽条形大功率半导体激光器芯片I的增益光谱中心，体光栅3为窄光谱、窄角度反射设计，外腔长度由体光栅3的反射角决定，使体光栅反馈光束5可主要反馈回宽条形大功率半导体激光器芯片I的发光区。
[0004]本发明的技术效果在于，通过体光栅3的窄角度光束反馈及外腔长度优化选择，使小发散角的体光栅反馈光束5主要反馈回宽条形大功率半导体激光器芯片I的发光区，减小了宽条形大功率半导体激光器芯片I的内腔中的低阶横模的激射阈值，使低阶横模优先激射，从而改善宽条形大功率半导体激光器的光束质量。
【附图说明】
[0005]所附图1为一种光栅平面法线垂直于表面的正入射体光栅外腔宽条形半导体激光器腔模选择示意图，I为宽条形大功率半导体激光器芯片，2为快轴准直柱面透镜，3为光栅平面法线垂直于表面的体光栅，4为激光器输出光束，5为体光栅反馈光束。
【具体实施方式】
[0006]如附图1所示，宽条形大功率半导体激光器芯片I的后腔面镀高反膜，前腔面镀增透膜，使自由工作的激光器工作在超辐射状态。然后，采用非球面柱透镜对其输出光束进行快轴方向的光束准直，慢轴方向的光束保持自由出射状态。然后，在输出光束的光轴上放置一光栅平面法线垂直于表面的体光栅3，其反射波长位于宽条形大功率半导体激光器芯片I的增益光谱中心，以提供有效的光谱反馈。体光栅3为窄光谱、窄角度反射设计，外腔长度由体光栅3的反射角决定，使体光栅反馈光束5可主要反馈回宽条形大功率半导体激光器芯片I的发光区，减少外腔的反馈损耗。
[0007] 下面结合实例说明本发明，宽条形大功率半导体激光器芯片I采用4毫米腔长的976nm波长量子阱结构激光器芯片，其发光区宽度为90微米，后腔面蒸镀反射率为95%以上的多层宽带反射膜，前腔面蒸镀透过率为99.99%以上的多层增射膜，使宽条形大功率半导体激光器芯片I工作在超辐射状态。然后，采用有效焦距为0.9mm的非球面柱透镜对宽条形大功率半导体激光器芯片I的输出光束进行快轴准直，发散角控制在3mrad以内，慢轴方向的光束发散角为自由出射状态，约为8°。然后，在输出光束的光轴上放置一光栅平面法线垂直于表面的体光栅3，反射谱宽为0.5nm，反射角宽为1.5°，反射谱的中心波长为976nm。激光器工作电流设定为10A，调整体光栅3的光栅平面法线方向，使光栅平面法线方向与光轴一致，采用光谱仪监测激光器输出光束4的光谱宽度明显变窄，由自由工作状态的6nm减小为0.5nm以下,光束发散角由自由工作状态的8°减小为3°以下。调节外腔长度，使激光器输出功率最大。
【主权项】
1.一种外腔宽条形半导体激光器腔模选择方法，其特征在于，采用体光栅外腔方法，通过光栅平面法线垂直于表面的体光栅(3)的窄角度光束反馈及外腔长度优化选择，对快轴(2)准直的宽条形大功率半导体激光器芯片(I)的内腔横模进行选择，使小发散角的低阶模受到有效的外腔反馈，从而改善宽条形大功率半导体激光器的光束质量。
【专利摘要】一种外腔宽条形半导体激光器腔模选择方法，属于激光技术领域。该领域已知技术难以有效改善宽条形大功率半导体激光器的光束质量，使高功率宽条形半导体激光器的应用受到限制。本发明采用采用体光栅外腔方法，通过光栅平面法线垂直于表面的体光栅的窄角度光束反馈及外腔长度优化选择，对快轴准直的宽条形大功率半导体激光器芯片的内腔横模进行选择，使小发散角的低阶模受到有效的外腔反馈，从而改善宽条形大功率半导体激光器的光束质量。该方法可应用于各类宽条形大功率半导体激光器的制造。
【IPC分类】H01S5-065
【公开号】CN104701732
【申请号】CN201410314268
【发明人】高欣, 薄报学, 乔忠良, 张晶, 李辉, 李特, 曲轶
【申请人】长春理工大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年7月2日