CN114552390A - 一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：包括半导体激光器装置，所述半导体激光器装置的种子光栅是沿激射腔连续的均匀光栅，所述半导体激光器装置的脊条和有源区间的导电区域与普通取样光栅的取样图案有相同的形状；本发明只用均匀光栅半导体激光器相同工艺的常规制作方法，使它的脊条和有源区间的导电区域与普通取样光栅取样图案有相同的形状，就获得了与普通取样光栅相同选频效果的光栅结构；与普通取样光栅半导体激光器相比，制作工艺的复杂性和制造成本有很大的降低，但激光器的阈值性能和量子转换效率有较大的提升。
Description
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，特别涉及一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置。
背景技术
利用取样光栅技术，可以用对微米至数十微米量级取样周期的控制，在激射信道中引入等效相移并调控激射波长的大小。这比在种子光栅中引入真实相移的方法，其加工精度要小一到两个数量级。
但是，用等效相移取样光栅来替代真实相移光栅的方法，是选用取样光栅除零级(即种子光栅)外某一级子光栅作激射信道，而在选定激射信道中折射率调制强度与种子光栅相比，会有很大的降低。即使是以折射率调制强度最高的±1级子光栅之一作激射信道为例，其折射率调制强度也会降低到原来种子光栅中的1/π。这就造成普通等效相移取样光栅半导体激光器与真实相移光栅半导体激光器相比，其阈值较高，发光效率也有相当程度的降低。
发明内容
针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，以解决背景技术中提到的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，包括半导体激光器装置，所述半导体激光器装置的种子光栅是沿激射腔连续的均匀光栅，所述半导体激光器装置的脊条和有源区间的导电区域与普通取样光栅的取样图案有相同的形状。
较佳的，所述半导体激光器装置的电极是连续的单一电极，或是通过断开并间隔一定间距、或者通过注入氦离子、或者通过刻蚀电隔离沟相电隔离方式形成的多个电极。
较佳的，所述相电隔离方式形成的多个电极包括有三个相电隔离的电极，三个所述相电隔离的电极分别为中间电极和两端电极，所述中间电极下脊条与有源区之间导电区域为连续的均匀取样图案或中心有等效相移的均匀取样图案，所述半导体激光器装置的两端一同镀有高增透膜；所述两端电极用导线可连接在一起形成同一个电极。
较佳的，所述半导体激光器装置两端电极长度相同。
较佳的，所述两端电极与所述中间电极的长度相同。
较佳的，所述相电隔离方式形成的多个电极包括有两个相电隔离的电极，两个所述相电隔离的电极下脊条与有源区间的导电区域是连续的均匀取样图案，所述半导体激光器装置的两端分别镀有高增透膜和高反射膜。
较佳的，所述镀高增透膜一端的电极长于镀高反射膜一端的电极。
较佳的，所述镀高增透膜一端的电极和镀高反射膜一端的电极长度比为2：1。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
本发明只用均匀光栅半导体激光器相同工艺的常规制作方法，使本发明激光器的脊条和有源区间的导电区域与普通取样光栅取样图案有相同的形状，就获得了与普通取样光栅相同选频效果的光栅结构；与普通取样光栅半导体激光器相比，制作工艺的复杂性和制造成本有很大的降低，但激光器的阈值性能和量子转换效率有较大的提升。
附图说明
图1为本发明实施例提供的脊条断续通电的半导体激光器结构示意图；
图2为本发明实施例半导体激光器等效π相移取样图案形状脊条示意图；
图3为本发明实施例提供的利用脊条断续通电和三个电极来调控激射波长的半导体激光器结构示意图；
图4为本发明实施例提供的利用脊条断续通电和两个电极来调控激射波长的半导体激光器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1至图4，一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，包括半导体激光器装置，所述半导体激光器装置的种子光栅是沿激射腔连续的均匀光栅，所述半导体激光器装置的脊条和有源区间的导电区域与普通取样光栅的取样图案有相同的形状。
参考图1至图4，本发明只用均匀光栅半导体激光器相同工艺的常规制作方法，使它的脊条和有源区间的导电区域与普通取样光栅取样图案有相同的形状，就获得了与普通取样光栅相同选频效果的光栅结构；与普通取样光栅半导体激光器相比，制作工艺的复杂性和制造成本有很大的降低，但激光器的阈值性能和量子转换效率有较大的提升。
参考图1至图4，其中所述半导体激光器装置的电极是连续的单一电极，或是通过断开并间隔一定间距、或者通过注入氦离子、或者通过刻蚀电隔离沟相电隔离方式形成的多个电极。
参考图1至图4，所述相电隔离方式形成的多个电极包括有三个相电隔离的电极，三个所述相电隔离的电极分别为中间电极和两端电极，所述中间电极下脊条与有源区之间导电区域为连续的均匀取样图案或中心有等效相移的均匀取样图案，所述半导体激光器装置的两端一同镀有高增透膜；所述两端电极用导线连接在一起形成同一个电极。
参考图1至图4，所述半导体激光器装置两端电极的长度相同，所述两端电极与所述中间电极的长度相同。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：所述相电隔离方式形成的多个电极包括有两个相电隔离的电极，两个所述相电隔离的电极下脊条与有源区间的导电区域是连续的均匀取样图案，所述半导体激光器装置的两端分别镀有高增透膜和高反射膜，其中高增透膜的反射率＜10％，高反射膜的反射率＞90％；所述镀高增透膜一端的电极长于镀高反射膜一端的电极；所述镀高增透膜一端的电极和镀高反射膜一端的电极长度比为2：1。
实施例3
本实施例提供一种利用脊条断续通电和三个电极来调控激射波长的半导体激光器装置，如图3所示，沿激射腔的光栅为均匀光栅，它有三个相电隔离的电极，中间脊条和有源区间的导电区域形成的取样图案中心，可以是有等效相移的均匀取样图案，激光器的两端一同镀有高增透膜。
本实施例激光器装置激射波长精细调节的实现原理如下：
我们以图3为例来进行说明，为简便起见，设两端电极和中间电极长度分别为Ls＝L，Lc＝L。当某一电极下有源区被注入电流正常激射时，电流热效应产生的大量热量加上沿激射腔的有源层具有良好的导热效果，使得沿这个电极下的激射腔几乎保持相同的温度升高，因而获得相同的有效折射率升高。
当激光器两端电极被注入相同电流密度且中间电极被注入不同电流密度时，激光器两端电极和中间电极下有源区的有效折射率ns和nc将不同，因而在光传输空间，激射信道的均匀光栅就变成了啁啾周期光栅，在激射信道获得的分布相移大小可表示为
其中Λ±1为激射信道(取样光栅±1级子光栅之一)的光栅周期。引入合适的分布相移或事先在激射信道中引入等效相移，可使激光器获得稳定的单模激射。调节两端电极和中间电极注入电流密度大小就可以调节分布相移、等效相移共同作用效果，从而调控激射波长在激射信道阻波带内连续变化。
实施例4
本实施例提供一种用脊条断续通电和两个电极来调控激射波长的半导体激光器装置。如图4所示，沿激射腔的光栅为均匀光栅，它有两个相电隔离的电极，激光器的两端分别镀有高反射膜和高增透膜。
本实施例激光器装置激射波长精细调节的实现原理如下：
我们以图4为例来进行说明，为简便起见，设镀高增透膜和高反射膜端电极长度分别为
那么当激光器两电极被注入不同电流密度时，激光器两电极下激射腔的有效折射率ns和nc将不同，同样在激射信道将获得分布相移
与此同时，由于两端面分别镀有高反射膜和高增透膜，因而在激光器的镀高反射膜的端面有任意大小的端面相位；分布相移和端面相位的联合作用效果，可看成是在激光器的激射信道引入了一个总相移。
改变两电极注入电流密度大小也就改变了分布相移大小，相应就改变了总相移大小，同样可以调节激光器激射波长在激射信道阻波带内连续变化。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：包括半导体激光器装置，所述半导体激光器装置的种子光栅是沿激射腔连续的均匀光栅，所述半导体激光器装置的脊条与有源区间的导电区域与普通取样光栅的取样图案有相同的形状。
2.根据权利要求1所述的一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：所述半导体激光器装置的电极是连续的单一电极，或是通过断开并间隔一定间距、或者通过注入氦离子、或者通过刻蚀电隔离沟相电隔离方式形成的多个电极。
3.根据权利要求2所述的一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：所述相电隔离方式形成的多个电极包括有三个相电隔离的电极，三个所述相电隔离的电极分别为中间电极和两端电极，所述中间电极下脊条与有源区之间导电区域为连续的均匀取样图案或中心有等效相移的均匀取样图案，所述半导体激光器装置的两端一同镀有高增透膜；所述两端电极用导线可连接在一起形成同一个电极。
4.根据权利要求3所述的一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：所述半导体激光器装置两端电极的长度相同。
5.根据权利要求4所述的一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：所述两端电极与所述中间电极的长度相同。
6.根据权利要求2所述的一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：所述相电隔离方式形成的多个电极包括有两个相电隔离的电极，所述半导体激光器装置的脊条与有源区间的导电区域是连续的均匀取样图案，所述半导体激光器装置的两端分别镀有高增透膜和高反射膜。
7.根据权利要求6所述的一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：所述镀高增透膜一端的电极长于镀高反射膜一端的电极。
8.根据权利要求7所述的一种利用脊条断续通电来调控激射波长的半导体激光器装置，其特征在于：所述镀高增透膜一端的电极和镀高反射膜一端的电极长度比为2：1。
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