光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备制造技术

本发明专利技术涉及一种光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备，该设备包括至少一个VECSEL（200）和若干泵浦激光二极管（300）。所述泵浦激光二极管（300）被布置成通过在镜元件（400）处反射泵浦辐射（310）而光学地泵浦VECSEL（200）的有源区（108）。镜元件（400）布置在VECSEL（200）的光轴（210）上并且被设计成将泵浦辐射（310）聚集在有源区（108）中并且同时形成VECSEL（200）的外部镜。所提出的设备避免了泵浦激光器的相对于VECSEL的有源区的耗时的调节，并且允许激光设备的非常紧凑的设计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备，该设备包括至少一个VECSEL（200）和若干泵浦激光二极管（300）。所述泵浦激光二极管（300）被布置成通过在镜元件（400）处反射泵浦辐射（310）而光学地泵浦VECSEL（200）的有源区（108）。镜元件（400）布置在VECSEL（200）的光轴（210）上并且被设计成将泵浦辐射（310）聚集在有源区（108）中并且同时形成VECSEL（200）的外部镜。所提出的设备避免了泵浦激光器的相对于VECSEL的有源区的耗时的调节，并且允许激光设备的非常紧凑的设计。【专利说明】光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备
本专利技术涉及一种光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备，该设备包括至少一个垂直外腔表面发射激光器(VECSEL)和若干泵浦激光二极管，其中所述泵浦激光二极管被布置成通过在镜元件处反射泵浦辐射而光学地泵浦VECSEL的有源区。垂直外腔表面发射激光器是最有希望的高亮度激光源之一，并且与边缘发射器相比提供了许多优点，比如可寻址2D阵列布置和圆形波束形状。
技术介绍
VECSEL典型地包括在层序列中形成的有源区和第一端镜以及被布置成与层序列分离且形成激光器的外腔的第二端镜。在标准设置中，外腔由非常庞大且需要有关调节的宏观光学元件组成。通过从晶片实现外部光学部件并且将该晶片接合到承载层序列的典型地为GaAs晶片的晶片，有可能并行地制造数千微型VECSEL并且在晶片上直接测试它们，比如VCSEL (垂直腔表面发射激光二极管)。 已知的光学泵浦VECSEL需要单独地安装泵浦激光器并且将其与VECSEL的谐振器或者腔体对准。这需要耗时的生产和庞大的模块。 US 2010/0014547 Al公开了一种用于固态激光介质的纵向泵浦的设备。该设备包括安装在激光介质的冷却设备侧面的若干泵浦激光二极管。激光二极管发射的泵浦辐射通过若干抛物镜朝固态激光介质的端面之一反射。在该设备中，若干抛物镜必须精确对准，以便在固态激光介质的入口处实现泵浦辐射的希望的强度分布。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种允许更容易地对准泵浦光学器件并且可以在紧凑设计中实现的光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备。 这个目的利用依照权利要求1的光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备来实现。该设备的有利实施例是从属权利要求的主题，或者在说明书的后续部分和优选实施例中加以描述。 所提出的光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备包括作为光学泵浦半导体盘形激光器的至少一个VECSEL以及若干泵浦激光二极管，优选地垂直腔表面发射激光二极管(VCSEL)0 VECSEL可以以已知的方式设计，并且包括至少形成VECSEL的第一端镜和有源区的叠层。与该叠层分离地布置的第二端镜形成激光器的外腔。在提出的激光设备的设计中，泵浦激光二极管被布置成通过在镜元件处反射泵浦辐射而光学地泵浦VECSEL的有源区。该镜元件布置在VECSEL的光轴上，并且被设计成将泵浦辐射聚集在有源区中并且同时形成VECSEL的第二端镜。该镜元件因此在一个单一元件中结合了两个功能。 本专利技术的垂直外腔表面发射激光设备使用适当设计的镜元件，该镜元件将泵浦光定向到VECSEL的有源区中，并且同时充当与第一镜一起形成VECSEL谐振器的外部镜。因此，泵浦光斑自动地与VECSEL谐振器的光模对准。通过将VECSEL的有源区的光学泵浦区域设计得足够大(大截面垂直于光轴)，可以实现泵浦激光二极管的高达ΙΟΟμπι的对准公差。所提出的设计允许泵浦激光二极管的布置将基本上平行于光轴的泵浦辐射朝镜元件定向，这允许实现设备的非常紧凑的设计。泵浦激光二极管优选地通过可以在晶片级测试的VCSEL阵列实现并且提供良好的效率。此外，在本专利技术的一个有利的实施例中，泵浦激光二极管与VECSEL叠层集成在相同的芯片上。这在提供出色的亮度的同时降低了激光设备的制造成本和维度。 在相同芯片上集成VCSEL阵列和VECSEL允许在该芯片上制造来源于相同层序列的这些激光器。为此目的，应用公共层结构，其中形成VCSEL的层序列通过蚀刻停止层与形成VECSEL叠层的层序列分离。然后，VCSEL和VECSEL通过经由一个或几个蚀刻过程对层序列适当地结构化而形成。 也可能将泵浦激光二极管和VECSEL集成在单独的芯片上，这些芯片然后可以安装在公共基板或者散热器上。这样的布置也提供了激光设备的设计非常紧凑的优点。 形成VECSEL的外部镜的镜元件可以以本领域中已知的相同方式安装在VECSEL的层序列上。也可能在单独的晶片上形成若干镜元件并且然后与VCSEL阵列一起将该晶片接合到包括VECSEL叠层中的若干个的晶片。然后，将接合的晶片分成包括所提出的激光设备的单个芯片。可替换地，这两个晶片可以首先分成单个芯片，并且这些单个的芯片然后可以组合以实现所提出的激光设备。另一种可能性是直接将镜元件集成到包括VECSEL层序列的芯片或晶片上。 所述镜元件优选地包括形成外部镜的中心区以及被设计成将泵浦辐射反射到VECSEL的有源区的外部区。为此目的，该镜元件优选地被制造成自由形态的光学器件，允许实现该镜元件的中心区和外部区中的反射镜表面的几乎任何形状。优选地完全围绕中心区的外部区可以被设计成在VECSEL的有源区中生成与激光器的希望的光模的形状匹配的泵浦辐射的任何希望的强度分布。取决于VECSEL的发射侧，镜元件的主体可以由适当的材料，例如由金属、涂敷的玻璃或者涂敷的塑料形成。在金属主体的情况下，镜元件的反射表面可以由该金属，例如由抛光铝形成。在玻璃或者塑料主体的情况下，镜表面由本领域中已知的适当金属或者电介质涂层形成。 本专利技术的这些和其他方面根据下文描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。 【专利附图】【附图说明】 在下文中，通过实例结合附图进一步详细地描述所提出的固态激光设备。这些图示出:图1所提出的激光设备的第一实例；图2用于制造所提出的激光设备的层序列的实例；图3在对图2的层序列结构化之后所提出的激光设备的VECSEL和VCSEL的示例性设计；图4所提出的激光设备的第二实例；图5所提出的激光设备的另一实施例的细节；图6所提出的激光设备的另一实施例的细节； 图7所提出的激光设备的部分的第三实例；图8所提出的激光设备的实例的顶视图；图9所提出的激光设备的另一实例的顶视图；以及图10所提出的激光设备的另一实例。 【具体实施方式】 图1-3示出了所提出的激光设备及其制造的第一实例。在该实例中，泵浦激光二极管是与VECSEL 200集成在相同芯片120上的VCSEL 300。VCSEL 300被布置成围绕VECSEL 200。在该实施例中，所有半导体激光器都是如图1中所示的顶部发射激光器。包含至少两个径向镜区域410、420的镜元件400 (自由形态光学器件)排列在半导体芯片120前面。在该实施例中，镜元件400由光学透明主体形成，包括面向半导体芯片120的第一表面401以及第二表面402。第一表面401被涂敷以便提供用于VECSEL 200的激光操作的充分反射率(RUvecseJ = 80 - 99，5%)以及VCSEL 300的泵浦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学泵浦垂直外腔表面发射激光设备，包括至少一个垂直外腔表面发射激光器（200）和若干泵浦激光二极管（300），所述垂直外腔表面发射激光器（200）包括‑ 叠层，其至少形成垂直外腔表面发射激光器（200）的第一端镜（107，105）和有源区（108），以及‑ 第二端镜（410），其形成垂直外腔表面发射激光器（200）的外腔，所述泵浦激光二极管（300）被布置成通过在镜元件（400）处反射泵浦辐射（310）而光学地泵浦所述有源区（108），其中所述镜元件（400）布置在垂直外腔表面发射激光器（200）的光轴（210）上，并且被设计成将所述泵浦辐射（310）聚集在有源区（108）中并且同时形成垂直外腔表面发射激光器（200）的第二端镜（410）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S格罗恩博尔恩，M米勒，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL