扩口激光二极管列阵的制作方法

本公开总体上涉及一种波导结构和一种单模发射器，其可以用于高功率、高亮度应用中的非常大面积、高功率芯片或单模阵列。

背景技术：

1、当光在自由空间、透明均匀介质、波导结构或光学谐振器中传播时，存在某些电场分布，称为模式，其在传播期间是自洽的。例如，对于在波导中传播的光，自洽条件可以是复振幅分布在横向方向上的形状必须保持恒定。对于给定的光频率，波导仅具有有限数量的引导传播模式。单模波导(例如，单模光纤)在每个偏振方向上仅具有单个引导模式。

技术实现思路

1、在一些实施方式中，激光二极管阵列包括：腔，其包括后分面和前分面；以及多个发射器，所述多个发射器是横向单模的并且设置在所述腔内。在一些实施方式中，所述多个发射器各自包括：播种部分和扩口部分，所述播种部分具有在所述后分面处为单模的恒定的发射器宽度，所述扩口部分具有在所述腔的大部分长度上绝热地增加的、单调扩张的发射器宽度，使得来自所述多个发射器的输出在所述前分面处是单模的，其中在所述前分面处的发射器宽度小于20微米。

2、在一些实施方式中，多波长源包括：激光二极管阵列，其包括：腔，其包括后分面和前分面；以及多个发射器，所述多个发射器是横向单模的并且设置在所述腔内，其中所述多个发射器各自包括：播种部分，所述播种部分具有在所述后分面处为单模的恒定发射器宽度，以及扩口部分，所述扩口部分具有在所述腔的大部分长度上绝热地增加的、单调扩张的发射器宽度，使得从所述多个发射器输出的一组子束在所述前分面处是单模的，其中所述发射器宽度在所述前分面处小于20微米。在一些实施方式中，多波长源包括：快轴准直(fac)透镜，用于在快轴方向上准直该组子束；慢轴准直(sac)透镜，用于在慢轴方向上准直该组子束；以及光栅，用于将该组子束朝向输出耦合器引导。

3、在一些实施方式中，发射器包括后分面；前分面；以及横向单模腔，其包括布置在后分面和前分面之间的播种部分和扩口部分，其中播种部分具有在后分面处为单模的恒定的发射器宽度，其中扩口部分具有在腔的大部分长度上绝热地增加的、单调扩张的发射器宽度，使得来自发射器的输出在前分面处是单模的，并且其中在前分面处的发射器宽度小于20微米。

技术特征：

1.一种激光二极管阵列，包括：

2.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中所述播种部分中的发射器宽度的恒定值满足单模播种阈值，所述单模播种阈值基于激光波长、每个发射器的波导区域中的单模的有效折射率或每个发射器的所述波导区域外的折射率中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中所述扩口部分具有抛物线或对数形状，使得所述发射器宽度在所述扩口部分上扩张的速率是光束的数值孔径的恒定分数或接近恒定的分数。

4.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中所述扩口部分具有线性形状，使得所述发射器宽度以恒定速率在所述扩口部分上扩张。

5.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中所述扩口部分包括多个子部分，在所述多个子部分中所述发射器宽度以不同的线性速率扩张。

6.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中所述扩口部分遵循锯齿状图案，使得增益在每个发射器的中心区域中最大化并且在每个发射器的边缘附近的区域中减小。

7.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中所述发射器宽度在所述播种部分附近扩张的速率小于所述发射器宽度在所述前分面附近扩张的速率。

8.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中间隙将所述激光二极管阵列中的相邻发射器分开，以防止所述相邻发射器之间的渐逝耦合。

9.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中在所述前分面处的发射器宽度为至少十五微米。

10.根据权利要求1所述的激光二极管阵列，其中，所述后分面具有高反射涂层，并且所述前分面具有低反射率涂层。

11.一种多波长源，包括：

12.根据权利要求11所述的多波长源，其中，发射器宽度在每个发射器的扩口部分中扩张与所述激光二极管阵列相关联的波长的至少十倍。

13.根据权利要求11所述的多波长源，其中，间隙将所述激光二极管阵列中的相邻发射器分开，以防止所述相邻发射器之间的渐逝耦合。

14.根据权利要求11所述的多波长源，其中，在所述前分面处的发射器宽度为至少十五微米。

15.一种发射器，包括：

16.根据权利要求15所述的发射器，其中所述扩口部分具有抛物线或对数形状，使得所述发射器宽度在所述扩口部分上扩张的速率是光束的数值孔径的恒定分数或接近恒定的分数。

17.根据权利要求15所述的发射器，其中，所述扩口部分具有线性形状，使得所述发射器宽度以恒定速率在所述扩口部分上扩张。

18.根据权利要求15所述的发射器，其中所述扩口部分包括多个子部分，在所述多个子部分中所述发射器宽度以不同的线性速率扩张。

19.根据权利要求15所述的发射器，其中所述发射器宽度在所述播种部分附近扩张的速率小于所述发射器宽度在所述前分面附近扩张的速率。

20.根据权利要求15所述的发射器，其中在所述前分面处的发射器宽度为至少十五微米。

技术总结
在一些实施方式中，激光二极管阵列可以包括腔和多个发射器，腔包括后分面和前分面，多个发射器是横向单模的并且设置在腔内。在一些实施方式中，所述多个发射器各自包括播种部分和扩口部分，所述播种部分具有在所述后分面处为单模的恒定发射器宽度，所述扩口部分具有在所述腔的大部分长度上绝热增加的单调扩张的发射器宽度，使得来自所述多个发射器的输出在所述前分面处为单模。在一些实施方式中，发射器宽度在前分面处小于20微米。

技术研发人员：M·H·穆恩德尔,M·G·彼得斯,J·J·莫尔黑德,J·G·白,V·罗辛
受保护的技术使用者：朗美通经营有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24