【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体激光器，特别涉及一种单横模多脊波导大功率半导体激光器及其制备方法。
技术介绍
1、在光通信、泵浦源、激光手术和激光雷达的许多应用领域，都非常需要以基横模工作的高功率半导体激光器。通常传统的单模脊波导半导体激光器(sr)通过窄脊波导来抑制或切断高阶模式，保证基横模激光输出。但是，窄脊波导半导体激光器不仅电流注入面积小而且最大输出功率容易受到灾难性光学镜面损伤(comd)的影响，从而降低激光器的输出功率。为了增大输出功率，研究人员增加了脊波导宽度，虽然可以提高输出功率，但在高驱动电流下，宽脊波导激光器往往支持多个横向模式，出现模式竞争，从而导致激光器光束质量变差、光谱线宽增大、光束偏转、输出曲线(il)扭结等等。
2、因此，有必要提出一种单横模多脊波导大功率半导体激光器，使其具有良好的综合性能：能够在提高输出功率的同时，改善光束质量，进而实现高功率、高光束质量的半导体激光器。
技术实现思路
1、本专利技术针对
技术介绍
中的不足，提供一种单横模多脊波导大功率半导体激光器，可以解决传统脊波导激光器功率低、横向发散角过大等问题，能够在提高激光输出功率的同时，大幅改善半导体激光器光束质量，进而实现基横模、高功率的激光输出。
2、为了解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供一种单横模多脊波导大功率半导体激光器，包括：设置在外延结构上的脊波导结构，脊波导结构包括增益主波导和位于增益主波导两侧的非对称耦合阵列；非对称耦合阵列包括位于增益主波导左侧的左侧耦合阵
3、在一些示例性实施例中，上述单横模多脊波导大功率半导体激光器，还包括：绝缘层和p面金属电极层；绝缘层覆盖左侧耦合阵列和右侧耦合阵列以及各子波导之间的沟槽；p面金属电极层覆盖绝缘层以及增益主波导。
4、在一些示例性实施例中，增益主波导的脊宽为5μm～40μm。
5、在一些示例性实施例中，增益主波导支持n种模式，n≥2。
6、在一些示例性实施例中，增益主波导两侧的耦合阵列形成对所述增益主波导中n-1个模式的损耗。
7、在一些示例性实施例中，增益主波导与其左右两侧的子波导之间的间距为1μm～5μm。
8、在一些示例性实施例中，左侧耦合阵列和右侧耦合阵列的波导的数量为2～4个，各个波导之间通过沟槽隔开。
9、在一些示例性实施例中，外延结构包括：衬底以及依次叠设在衬底上的n型限制层、n型波导层、有源层、p型波导层和p型限制层；脊波导结构设置在p型限制层远离p型波导层的一侧。
10、第二方面，本申请实施例提供了一种单横模多脊波导大功率半导体激光器的制备方法，包括以下步骤：提供衬底；在衬底上依次形成n型限制层、n型波导层、有源层、p型波导层和p型限制层；在p型限制层远离所述衬底的一侧形成脊波导结构；其中，脊波导结构包括增益主波导和位于增益主波导两侧的非对称耦合阵列；非对称耦合阵列包括位于增益主波导左侧的左侧耦合阵列以及位于增益主波导右侧的右侧耦合阵列；左侧耦合阵列和右侧耦合阵列均包括多个子波导；左侧耦合阵列的子波导和右侧耦合阵列的子波导的宽度均小于增益主波导的宽度；增益主波导与其左右两侧的子波导之间的间距相等；在脊波导结构上形成绝缘层；其中，绝缘层覆盖左侧耦合阵列和右侧耦合阵列以及各子波导之间的沟槽；在绝缘层和增益主波导上形成p面金属电极层；p面金属电极层覆盖绝缘层以及增益主波导。
11、在一些示例性实施例中，在绝缘层和增益主波导上形成p面金属电极层之后，上述制备方法还包括以下步骤：对衬底的背面进行减薄抛光，在衬底的背面蒸镀n面金属电极层，制得晶片；最后，对晶片进行解理、镀膜、封装，制得半导体激光器。
12、本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
13、本申请实施例通过提供一种单横模多脊波导大功率半导体激光器及其制备方法，该半导体激光器通过在外延结构上形成脊波导结构，通过不同脊波导宽度来实现对增益主波导中的高阶模式的相位匹配耦合。由于两侧耦合阵列电极下方有绝缘层隔离，而电极与增益主波导之间没有隔离，所以在注入电流时只有增益主波导有电注入，两侧耦合阵列没有电注入，因此两侧的耦合阵列会对耦合进入的高阶模式的光产生较大的损耗。
14、本申请实施例通过提供一种单横模多脊波导大功率半导体激光器，两侧耦合阵列的设置与增益主波导中除基模之外的所有高阶模式匹配耦合，使得基横模几乎留在增益主波导中，而高阶模式向两侧的耦合阵列耦合，无源耦合阵列大大增加高阶模式的损耗，使得基横模的主导地位相较于传统单脊波导激光器大幅提高，进而获得光束质量较好的激光输出。
15、本申请提供的单横模多脊波导大功率半导体激光器，相比于单脊波导激光器，位于增益主波导两侧的耦合阵列随着注入电流的增大会对高阶模式耦合损耗，保证了高电流下的光束质量。
16、本申请实施例通过提供一种单横模多脊波导大功率半导体激光器及其制备方法。该半导体激光器与传统宽脊、窄脊波导激光器相比较，能够在提高激光输出功率的同时，大幅改善半导体激光器光束质量，进而实现高功率高亮度的激光输出，具备良好的综合性能。
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1.一种单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，还包括：绝缘层和P面金属电极层；
3.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述增益主波导的脊宽为5μm～40μm。
4.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述增益主波导支持N种模式，N≥2。
5.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述增益主波导两侧的耦合阵列形成对所述增益主波导中N-1个模式的损耗。
6.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述增益主波导与其左右两侧子波导之间的间距为1μm～5μm。
7.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述左侧耦合阵列和所述右侧耦合阵列中子波导的数量为2～4个，各个子波导之间通过沟槽隔开。
8.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述外延结构包括：衬
9.一种单横模多脊波导大功率半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器的制备方法，其特征在于，在所述绝缘层和所述增益主波导上形成P面金属电极层之后，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，还包括：绝缘层和p面金属电极层；
3.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述增益主波导的脊宽为5μm～40μm。
4.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述增益主波导支持n种模式，n≥2。
5.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述增益主波导两侧的耦合阵列形成对所述增益主波导中n-1个模式的损耗。
6.根据权利要求1所述的单横模多脊波导大功率半导体激光器，其特征在于，所述增...
【专利技术属性】
技术研发人员：范杰，王泽龙，邹永刚，付曦瑶，石琳琳，徐英添，李岩，方铉，张贺，王登魁，马晓辉，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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