一種改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的方法
【專利摘要】一種改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的方法，屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】。該領(lǐng)域已知技術(shù)難以有效改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量，使寬條形大功率半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用受到很大限制。本發(fā)明采用在寬條形波導(dǎo)區(qū)施加凸形強(qiáng)度分布的張應(yīng)力的方法，減弱由于波導(dǎo)區(qū)凸形溫度分布引起的凸形折射率分布，抑制激光器波導(dǎo)的熱透鏡效應(yīng)，從而改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量。該方法可應(yīng)用于各類寬條形大功率半導(dǎo)體激光器的制造。
【專利說明】一種改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的方法，屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]寬條形大功率半導(dǎo)體激光器具有輸出功率高、熱管理簡(jiǎn)單、功率合成簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。通常寬條形大功率半導(dǎo)體激光器芯片倒裝焊在高導(dǎo)熱的過渡熱沉上，由于較大的工作電流集中在發(fā)光波導(dǎo)區(qū)內(nèi)，載流子非輻射復(fù)合產(chǎn)生的廢熱導(dǎo)致波導(dǎo)區(qū)的溫度分布為凸形分布，使發(fā)光波導(dǎo)區(qū)的有效折射率也呈現(xiàn)一凸形分布，增加了激光器工作時(shí)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性及光束發(fā)散角。通常主要通過改善激光器材料的外延生長質(zhì)量、減少發(fā)光波導(dǎo)區(qū)的缺陷，抑制由于廢熱引起的折射率凸形分布，受到激光器結(jié)構(gòu)外延生長源材料及氣氛純度的限制，仍存在一定的材料缺陷導(dǎo)致寬條形大功率半導(dǎo)體激光器大電流工作條件下光束質(zhì)量明顯變差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，見附圖1所示，將激光器芯片(主要由芯片襯底1、發(fā)光波導(dǎo)區(qū)2、電流限制層3組成)通過焊料6焊裝到激光器過渡熱沉4上，通過在焊接面兩側(cè)引入焊裝墊塊5及焊裝過程中激光器芯片中部施加壓力，由于焊料凝固使焊裝后的激光器芯片產(chǎn)生彎曲，并在發(fā)光波導(dǎo)區(qū)I引入凸形的張引力分布。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)效果在于，在發(fā)光波導(dǎo)區(qū)I引入凸形的張引力分布導(dǎo)致波導(dǎo)的有效折射率分布附加一凹形的折射率分布，抑制了激光器工作時(shí)由于廢熱產(chǎn)生的凸形折射率分布，從而減小激光器高功率工作的光束發(fā)散角，提高光束質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]所附圖1為引入張應(yīng)力的寬條形大功率半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)示意圖，I為發(fā)光波導(dǎo)區(qū)，2為芯片襯底，3為電流限制層，4為激光器過渡熱沉，5為焊裝墊塊，6為焊料。

【具體實(shí)施方式】
[0006]如附圖1所示，將激光器芯片(主要由發(fā)光波導(dǎo)區(qū)1、芯片襯底2、電流限制層3組成)通過焊料6焊裝到激光器過渡熱沉4上，通過在焊接面兩側(cè)引入焊裝墊塊5及焊裝過程中激光器芯片中部施加壓力，由于焊料凝固使焊裝后的激光器芯片產(chǎn)生彎曲，并在發(fā)光波導(dǎo)區(qū)I引入凸形的張引力分布，抑制激光器工作時(shí)由于廢熱產(chǎn)生的凸形折射率分布，從而減小激光器高功率工作的光束發(fā)散角，提高光束質(zhì)量。
[0007]下面結(jié)合實(shí)例說明本發(fā)明，激光器芯片采用2毫米腔長的808nm波長量子阱結(jié)構(gòu)激光器芯片，發(fā)光波導(dǎo)區(qū)I的寬度為100微米，芯片襯底2為110微米厚的N-GaAs材料，電流限制層3為120納米厚的Si02絕緣層，激光器過渡熱沉4為厚度為0.5毫米的Ti/Pt/Au覆蓋AlN基片，焊裝墊塊5的高度為25微米，焊料6為AuSn合金焊料，焊裝過程中通過壓針在激光器芯片中部施加50克的壓力。焊裝溫度為320度，焊裝氣氛為99.999%純度的氮?dú)?，?dāng)溫度降低到50度以下時(shí)完成激光器芯片焊裝過程。通過激光器工作時(shí)的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角測(cè)量，表明激光器遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角明顯減小，由通常的7.5度減小到5.0度。
【權(quán)利要求】
1.一種改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的方法，其特征在于，通過給寬條形大功率半導(dǎo)體激光器芯片的發(fā)光波導(dǎo)區(qū)(I)施加凸形強(qiáng)度分布的張應(yīng)力，減弱由于波導(dǎo)區(qū)凸形溫度分布引起的凸形折射率分布，抑制激光器波導(dǎo)的熱透鏡效應(yīng)，從而改善寬條形大功率半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量。
【文檔編號(hào)】H01S5/20GK104332823SQ201410674400
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】薄報(bào)學(xué), 高欣, 喬忠良, 張晶, 李輝, 李特, 曲軼 申請(qǐng)人:長春理工大學(xué)