CN102064473A - 一种宽带输出的可见光半导体激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带输出的可见光半导体激光器，包括可见光半导体激光器和热沉。对于半导体激光器，随着温度的升高，其发射波长产生红移。本发明通过对可见光LD采用多层芯片叠加，置于热沉上产生不同的温度梯度；或采用梯形台阶热沉在不同台阶上的LD芯片产生不同温度梯度，从而产生宽带可见光输出，以降低激光相干性，最终达到消激光散斑的目的。本发明从波长角度考虑，在保证激光功率和光束质量的前提下，降低激光相干性，抑制激光散斑。

Description

一种宽带输出的可见光半导体激光器
技术领域
本发明涉及激光领域，尤其涉及激光显示领域的可见光半导体激光器。
背景技术
激光是一种新型光源，它产生于光的受激辐射，因为它与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振态，所以激光与普通光源相比有着不同的特性，例如激光单色性好、方向性好、相干性好、亮度高。除此以外，按三基色合成原理，激光在色度图上有最大的色三角形区域。所以从激光的特性和三基色合成原理可以得知：激光显示有着比现有显示更大的色域、更高的对比度和亮度，颜色更加鲜艳，更能反映自然界的真实色彩。因此激光显示受到业界的广泛关注，已成为世界很多国家的研究热点。
但激光显示技术的应用还有很多困难需要克服，激光散斑就是其中之一。当一束平行激光照射到一粗糙瑳面（相对光波长而言）上时，表面上各点都要向空间散射光，这些光的振幅和位相都无规分布。来自粗糙物体表面上各个小面积元射来的基元光波将相互干涉而产生颗粒状的图样，即激光散斑，也称为斑纹。在激光显示中，激光散斑的存在严重影响了成像质量，使图像的对比度和分辨率下降。
在激光显示的发展过程中，人们提出了一些抑制散斑的方法，如利用不同波长的光源，单光纤或纤维束照明等来降低激光相干性，从而减弱散斑；或是利用脉冲激光的叠加、移动散射体、移动孔径光阑、屏幕的振动等方法来降低散斑。这些方法都是通过降低激光的时间或空间相干性来抑制斑纹。可是，在激光显示中，这些方法很难在保证激光功率和光束质量的前提下改变激光的时间或空间相干性的。
发明内容
针对上述激光显示中的散斑问题，本发明提出一种宽带输出的可见光半导体激光器，在保证激光功率和光束质量的前提下，从波长角度考虑，降低激光相干性，从而抑制激光散斑。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种宽带输出的可见光半导体激光器，包括可见光半导体激光器和热沉，其特征在于：所述的半导体激光器为LD阵列101，所述的热沉为LD阵列两端的两个电极1021、1022和热沉103，所述的LD阵列101只有两端的LD与热沉1021、1022接触；或者所述的半导体激光器为若干LD芯片201，所述的热沉为阶梯状结构的热沉203，所述的LD芯片分别置于热沉的不同阶梯上。
进一步的，所述的LD阵列101为可见光LD阵列，所述的LD芯片为可见光LD芯片。
进一步的，所述的热沉103为金属或者绝缘介质。该热沉为金属时，其与所述的LD阵列两端的两个电极中的一个或两个的接触面上涂有绝缘介质。该热沉为绝缘介质时，可以是氮化硼导热陶瓷或者金刚石陶瓷等。
进一步的，可在所述的阶梯状结构的热沉203的每个阶梯上设置一个控制对应LD芯片温度的微型加热电阻202。
对于半导体激光器，随着温度的升高，其发射波长产生红移，如波长780nm，输出功率为3mW的GaAlAs激光器，波长随温度增加的红移量为0.26nm/℃，本发明通过对可见光LD采用多层芯片叠加，置于热沉上产生不同的温度梯度；或采用梯形台阶热沉在不同台阶上的LD芯片产生不同温度梯度，从而产生宽带可见光输出，以降低激光相干性，最终达到消激光散斑的目的。
附图说明
图1是一种宽带输出的可见光半导体激光器结构示意图；
图2是一种宽带输出的可见光半导体激光器结构示意图。     
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步描述说明。
本发明提供的技术方案为：一种宽带输出的可见光半导体激光器，包括可见光半导体激光器和热沉。对于半导体激光器，随着温度的升高，其发射波长产生红移。本发明通过对可见光LD采用多层芯片叠加，置于热沉上产生不同的温度梯度；或采用梯形台阶热沉在不同台阶上的LD芯片产生不同温度梯度，从而产生宽带可见光输出，以降低激光相干性，最终达到消激光散斑的目的。
实施例一：一种宽带输出的可见光半导体激光器，包括可见光半导体激光器和热沉。如图1所示，该半导体激光器为可见光半导体激光LD阵列101，热沉包括LD阵列两端的电极1021、1022和LD阵列底部的热沉103，电极1021、1022同时起热沉作用。其中，热沉103可以为金属，此时在其与两个电极1021、1022中的一个或两个的接触面上必须涂有绝缘介质；热沉103也可以为绝缘介质，如氮化硼导热陶瓷，金刚石陶瓷等。此结构中LD阵列101只有两端的LD与热沉（电极）1021、1022接触，因此LD阵列101在z方向上由中心向两端产生温度梯度，进而使LD阵列101中心到两端产生输出中心波长的梯度，从而此半导体激光器实现宽带输出。
实施例二：一种宽带输出的可见光半导体激光器，包括可见光半导体激光器和热沉。如图2所示，该半导体激光器包括若干可见光半导体激光LD芯片201，该热沉为阶梯状结构热沉203，具体阶梯形状可如图2所示热沉2031、2032，LD芯片201放置在热沉203的不同阶梯上。由于热沉203的阶梯高度不同导热系数不一而产生温度梯度，从而使置于不同阶梯上的LD芯片产生温度梯度， LD芯片温度不同产生不同波长的输出从而达到整个激光器宽带输出的目的。
进一步的，可在阶梯状结构的热沉203的每个阶梯上设置一个控制对应LD芯片温度的微型加热电阻202，使各LD芯片产生温度差，LD芯片温度不同产生不同波长的输出从而达到整个激光器宽带输出的目的。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本专利，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种宽带输出的可见光半导体激光器，包括半导体激光器和热沉，其特征在于：所述的半导体激光器为LD阵列（101），所述的热沉为LD阵列两端的两个电极（1021、1022）和热沉（103）；所述的LD阵列（101）只有两端的LD与热沉（1021、1022）接触。
2.如权利要求1所述的一种宽带输出的可见光半导体激光器，其特征在于：所述的LD阵列（101）为可见光LD阵列。
3.如权利要求1所述的一种宽带输出的可见光半导体激光器，其特征在于：所述的热沉（103）为金属，其与所述的两个电极（1021、1022）中的一个或两个的接触面上涂有绝缘介质。
4.如权利要求1所述的一种宽带输出的可见光半导体激光器，其特征在于：所述的热沉（103）为绝缘导热介质。
5.如权利要求4所述的一种宽带输出的可见光半导体激光器，其特征在于：所述的绝缘导热介质为氮化硼导热陶瓷或者金刚石陶瓷。
6.一种宽带输出的可见光半导体激光器，包括半导体激光器和热沉，其特征在于：所述的半导体激光器为若干LD芯片（201），所述的热沉为阶梯状结构的热沉（203），所述的LD芯片分别置于热沉的不同阶梯上。
7.如权利要求6所述的一种宽带输出的可见光半导体激光器，其特征在于：所述的LD芯片（201）为可见光LD芯片。
8.如权利要求6所述的一种宽带输出的可见光半导体激光器，其特征在于：在所述的阶梯状结构的热沉（203）的每个阶梯上设置一个控制对应LD芯片温度的微型加热电阻（202）。
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