TW201439657A - 展開式雷射振盪波導 - Google Patents

展開式雷射振盪波導 Download PDF

Info

Publication number
TW201439657A
TW201439657A TW102136953A TW102136953A TW201439657A TW 201439657 A TW201439657 A TW 201439657A TW 102136953 A TW102136953 A TW 102136953A TW 102136953 A TW102136953 A TW 102136953A TW 201439657 A TW201439657 A TW 201439657A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
width
current injection
reflector
injection range
face
Prior art date
Application number
TW102136953A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI559067B (zh
Inventor
Manoj Kanskar
Original Assignee
Nlight Photonics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nlight Photonics Corp filed Critical Nlight Photonics Corp
Publication of TW201439657A publication Critical patent/TW201439657A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI559067B publication Critical patent/TWI559067B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2036—Broad area lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0287—Facet reflectivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
    • H01S5/0651—Mode control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1014—Tapered waveguide, e.g. spotsize converter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1237—Lateral grating, i.e. grating only adjacent ridge or mesa
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/16—Semiconductor lasers with special structural design to influence the modes, e.g. specific multimode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1203—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers over only a part of the length of the active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2018—Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure

Abstract

一種寬域半導體二極體雷射裝置，此裝置含有一多模式高度反射器面部；一分隔於該多模式高度反射器面部的部份反射器面部；以及一展開式電流注入範圍，該範圍是在該多模式高度反射器面部與該部份反射器面部之間延伸並寬化，而且部份反射器面部寬度對高度反射器面部寬度的比值為n:1，其中n＞1。該寬域半導體雷射裝置是一種展開式雷射振盪波導，可提供優於傳統直線型波導組態的更佳光束亮度和光束參數乘積。

Description

展開式雷射振盪波導
本申請案主張於2013年4月9日申審之美國臨時專利申請案第61/810,261號案的優先權，茲為所有目的依其整體以參考方式將該案併入本案。
整體而言，本發明領域是有關半導體二極體雷射。更特定地說，本發明是關於一種展開式雷射振盪波導。
多模式雷射二極體又稱為寬域雷射(BAL)，其性質為該等的慢軸光束參數乘積(BPP)和慢軸亮度(功率÷BPP)在當以較高電流驅動來產生較高功率時會漸進地劣化。在BAL中可藉由縮減射極寬度來改善亮度；不過，最高亮度出現處的電流也會發生在逐漸較低的電流數值處。因此，在最高亮度處的最大輸出功率也會下降。對於功率擴調應用並且減低生產二極體雷射的每瓦成本而言，會希望得到每個射極在較高輸出功率處的較高亮度。
半導體二極體雷射是藉由在具有一晶格常數的適當基板上成長出多個半導體材料層所構成，而該常數可供選擇材料以產生所欲發射波長。典型的半導體雷射含有n型層、p型層以及位於該等之間的未摻質作用層，使得當該二極體受到前向偏壓時，電子和電洞會在該作用範圍層內 重組以產生光線。該作用層(量子井、量子線或量子點，第II型量子井)是設駐於波導層之內，而此層相比於週遭的p和n摻質包覆層會具有較高的折射指數。從該作用層所產生的光線會被侷限在該波導的平面內。
一種傳統的邊緣發射Fabry Perot寬域雷射二極體是按如長 方形增益或指數導引半導體結構的方式所排置。波導的相對末端面部可定義出高度和部份反射器，藉以提供對於該共振器內之光線振盪的回饋。該多層式半導體雷射二極體結構可延伸雷射的長度，並且具有對於電子注入的廣大寬度，此寬度延伸至也會延長雷射長度的相對側邊表面。該多層式半導體材料通常係經排置而使得雷射會沿雷射的成長方向在單一模式下運作，並且將該方向定義為快軸方向。由於半導體雷射是沿著快軸方向在單一模式下運作，因此無法進一步地改善雷射二極體在此方向上的亮度-這又稱為繞射限制。所以，該多層式半導體雷射結構之頂部與底部表面間的距離提供較小的末端面部維度，亦即條帶的厚度，這通常是在微米的數階上。另一方面，該多層式雷射結構的寬度則可提供較大的末端面部維度，亦即條帶的寬度，這通常是在數十微米到數百微米的數階上。由於條帶寬度是遠大於光線波長，因此沿該波導光軸所傳播之光場的橫向性質在沿較長的條帶維度上為高度多模式，同時相對應的軸線是稱為慢軸。
目前已發展出跨於慢軸上具有單模式結構性特徵的二極體 雷射凸脊波導結構，這適用於希望具有單模式效能的較低功率。例如，在授予Osinki等人的6,014,396專利文件中即揭示一種展開式半導體光電裝置，此裝置具有雙展開式結構。而在美國專利第7,623,555及6,798,815號文件中則可找到其他的傳統凸脊波導結構範例。這些裝置在兩者方向上雖皆 擁有單模式光束品質，然此效能的代價為受限的輸出功率。不過，調擴至較高功率且同時維持較優亮度的問題依舊為二極體雷射業界的一項挑戰，特別是裝置在跨於慢軸上為高度多模式的情況下尤甚，從而仍需進行相關的改善作業。
因此，本發明可藉由提供一種新穎的寬域半導體二極體雷射技術以滿足前述需要，其中包含提供一種展開式雷射振盪波導(FLOW)，而該波導具有在一多模式高度反射器面部與一部份反射器面部之間延伸且寬化的展開式電流注入範圍。藉由朝向該高度反射器面部窄化該電性汲注條帶的寬度，即可避免具有較高發散角度的較高階模式耦合返回至雷射內。因此，相較於具備對於部份反射器擁有相同寬度之長方形幾何的裝置，如此可有較低的雷射慢軸發散度。
此外，在該展開式電流注入範圍裡傳播的光線可構成一熱波導，此者較接近於該較窄、高度反射器側邊的寬度，使得在該部份反射器面部處的光束輸出能夠擁有比起該部份反射器面部寬度而為顯著較窄的光束寬度。從而，相比於BAL裝置，對於FLOW裝置的光束參數乘積(BPP，慢軸近場寬度乘以慢軸發散)會為較小。由於在該部份反射器側邊處該近場比起實體寬度會較小，因此可設計FLOW裝置藉以相比於BAL具有較大的總面積而無須犧牲BPP。可利用藉由展開該展開式電流注入範圍所提供的經放大總汲注區域來減少該裝置內的熱阻與電性串聯電阻，從而獲致較高的電光功率轉換效率。如此，相比於BAL裝置，在一給定操作電流處可獲得較高的輸出功率。較高的功率及較小的BPP可在慢軸上得到增高的光束 亮度。
除應用於寬域二極體雷射外，此FLOW概念亦可適用於其 他類型的半導體式Fabry-Perot雷射，例如像是量子級聯雷射(QCL)、帶間量子級聯雷射(ICL)。具有展開式雷射二極體波導的寬域二極體雷射亦可特定地運用在雷射二極體模組中，此者可為針對像是光纖耦接或直接汲注的各種應用項目所組態設定。
因此，在本發明之一特點中，一種寬域半導體二極體雷射裝 置，此裝置含有一多模式高度反射器面部；一分隔於該多模式高度反射器面部的部份反射器面部；以及一展開式電流注入範圍，該範圍是在該多模式高度反射器面部與該部份反射器面部之間延伸並寬化，而且部份反射器面部寬度對高度反射器面部寬度的比值為n：1，其中n>1。
在本發明之另一特點中，一種多模式展開式振盪波導，該波 導含有一半導體增益體積，此體積具有一多模式高度反射器，以及一輸出耦接器，此者係經相對設置且按一共振器長度所分隔，按一共振器高度所分隔的頂部和底部相對設置側邊，以及按一可變共振器寬度所分隔的第一和第二相對設置展開式側邊，以對該高度反射器提供比起該輸出耦接器為較短的寬度。
在本發明之另一特點中，一種展開式雷射振盪波導，該波導 含有一半導體增益體積，此體積含有一高度反射器表面，以及一相對的部份反射器表面，此者係按一共振器長度所分隔，按一共振器高度所分隔的頂部和底部相對表面，以及按一共振器寬度所分隔的第一和第二相對側邊表面，其中該等相對側邊表面的至少一局部為按一可變共振器寬度所分 隔，以構成一展開式振盪器範圍並且對該高度反射器表面提供比起該部份反射器表面為較短的寬度。
由後文詳細說明，且參照於並未必然地依照比例繪製的隨附圖式，將能更進一步瞭解前揭與其他的目標、特性和優點。
10‧‧‧展開式雷射振盪波導(FLOW)裝置
12‧‧‧電流注入範圍
14‧‧‧高度反射後方面部
16‧‧‧部份反射前方面部
18‧‧‧凸脊/高台結構
20‧‧‧雷射光束
21‧‧‧光束點
22‧‧‧作用範圍
24‧‧‧光學共振器
26‧‧‧光軸
28‧‧‧側邊
30‧‧‧側邊
32‧‧‧上部表面
34‧‧‧下部表面
36‧‧‧快軸
38‧‧‧慢軸
40‧‧‧BPP-電流關係
42‧‧‧BPP-電流關係
44‧‧‧亮度-電流關係
46‧‧‧亮度-電流關係
48‧‧‧展開式雷射振盪波導二極體
49‧‧‧150μm寬域雷射
50‧‧‧慢軸遠場發散
51‧‧‧75μm BAL裝置慢軸遠場發散
52‧‧‧75μm BAL的輸出光學功率
53‧‧‧展開式裝置的輸出光學功率
54‧‧‧75μm BAL的PCE
55‧‧‧展開式裝置的PCE
56‧‧‧電流注入範圍
58‧‧‧高度反射後方面部
60‧‧‧部份反射前方面部
62‧‧‧節段化平坦的側邊表面
64‧‧‧節段化平坦的側邊表面
66‧‧‧不同寬度的展開式範圍
68‧‧‧朝內彎曲電流注入範圍
70‧‧‧高度反射後方面部
72‧‧‧部份反射前方面部
74‧‧‧平滑展開式側邊表面
76‧‧‧平滑展開式側邊表面
78‧‧‧朝外彎曲電流注入範圍
80‧‧‧高度反射後方面部
82‧‧‧部份反射前方面部
84‧‧‧平滑展開式側邊表面
86‧‧‧平滑展開式側邊表面
88‧‧‧電流注入範圍
90‧‧‧較窄末端的長方形局部
92‧‧‧較寬末端的長方形局部
94‧‧‧高度反射後方面部
96‧‧‧劈裂平面
98‧‧‧部份反射前方面部
100‧‧‧劈裂平面
102‧‧‧電流注入範圍
104‧‧‧較窄末端長方形延長段
106‧‧‧較寬末端長方形延長段
108‧‧‧高度反射後方面部
110‧‧‧高度反射前方面部
112‧‧‧劈裂平面
114‧‧‧劈裂平面
116‧‧‧電流注入範圍
118‧‧‧較窄末端長方形延長段
120‧‧‧較寬末端長方形延長段
122‧‧‧高度反射後方面部
124‧‧‧高度反射前方面部
126‧‧‧劈裂平面
128‧‧‧劈裂平面
130‧‧‧三維最佳化曲線
132‧‧‧展開式電流注入範圍
134‧‧‧高度反射後方面部
136‧‧‧部份反射前方面部
138‧‧‧一對散射構件
140‧‧‧前方面部136中並無散射構件與其相關聯的局部
142‧‧‧展開式電流注入範圍
144‧‧‧後方面部
146‧‧‧前方面部
148‧‧‧多個橫向散射構件
150‧‧‧前方面部146的局部
152‧‧‧展開式電流注入範圍
154‧‧‧後方面部
156‧‧‧前方面部
158‧‧‧一對散射構件
160‧‧‧前方面部156中並無散射構件與其相關聯的局部
200‧‧‧電流注入範圍
202‧‧‧高度反射後方面部
204‧‧‧部份反射前方面部
206‧‧‧分佈式回饋光柵
208‧‧‧光柵末端局部
210‧‧‧電流注入範圍
212‧‧‧高度反射後方面部
214‧‧‧部份反射前方面部
216‧‧‧分佈式布拉格反射器光柵
圖1為根據本發明其一特點之展開式雷射振盪波導裝置的外觀視圖。
圖2為根據本發明其一特點之展開式雷射振盪波導裝置之光學共振器的外觀視圖。
圖3為對於傳統的寬域二極體雷射裝置以及根據本發明特點的展開式雷射振盪波導二極體雷射裝置之慢軸(SA)光束參數乘積(BPP)的圖表。
圖4為對於傳統的寬域二極體雷射裝置以及根據本發明特點的展開式雷射振盪波導二極體雷射裝置之慢軸(SA)亮度的圖表。
圖5為一圖表，圖中顯示，相較於寬域雷射，對於自根據本發明特點之展開式雷射振盪波導二極體雷射裝置所發射的光束，近場光束寬度會依照操作功率的函數而縮小。
圖6為一圖表，圖中顯示對於自傳統的寬域二極體雷射裝置以及根據本發明特點的展開式雷射振盪波導二極體雷射裝置所發射之光束依照操作功率之函數的遠場光束發散。
圖7為一圖表，圖中顯示，對於本發明的展開式雷射振盪波導裝置以及傳統的寬域雷射二極體，光學功率(Power)和電光功率轉換效率 (Efficiency)相對於電流曲線圖。
圖8A-C顯示，根據本發明之特點，對於三種替代性電流注入範圍的上截面視圖。
圖9A-C顯示，根據本發明之特點，對於三種替代性電流注入範圍的上截面視圖。
圖10為顯示，根據本發明之一特點，對於不同面部寬度比值之電流與亮度的三維圖表。
圖11A-C顯示，根據本發明之特點，對於三種替代性電流注入範圍和額外的較高階模式區分特性的上截面視圖。
圖12A-B顯示，根據本發明之特點，對於兩種替代性電流注入範圍和波長穩定光柵的上截面視圖。圖12A顯示分佈式回饋(DFB)組態，並且圖12B顯示分佈式布拉格(Bragg)反射(DBR)組態。
現參照圖1，圖中顯示，根據本發明其一特點，一寬域展開式雷射振盪波導(FLOW)裝置之第一具體實施例的外觀視圖，在此概予標註為10。該裝置10含有一電流注入範圍12以供電性汲注，而該範圍12具有在一高度反射後方面部14與一部份反射前方面部16之間延伸的梯形形狀。該裝置10可具有一凸脊，或高台，形狀的結構18，即如圖1中所描繪者，而構成一指數導引式範圍，或是圖1中所描繪的形狀18可為增益導引式。該裝置10係經組態設定以自其前方面部16發射出雷射光束20。而當自此發射出光束20時，即可在該裝置10的前方面部16上形成一光束點21。可部份地由各種不同的傳統半導體材料，而且通常是透過傳統的半導體沉積 製程並按照覆層方式所成長，以製造得凸脊結構，尤其是作用局部。示範性材料包含GaAs、AlGaAs、InGaAsP、InGaAs、InP、元素表之III及V縱行內的其他元素，以及該等的各種組合。適當的沉積製程則可包含CVD、MOCVD及MBE。
現另參照圖2，圖中顯示在該凸脊結構18裡一個由該覆層 化半導體材料所構成的作用範圍22。該作用範圍22係經沉積且構成一局部或是定義一光學共振器24，其中光線可沿光軸26振盪以予放大。該共振器24含有前述的後方和前方面部14、16，以及相對側邊28、30。在一些範例裡，該共振器24亦含有相對的上部和下部表面32、34，這些表面是與該裝置10內的電流注入範圍12共同延伸。該共振器24的長度可為針對像是末端使用應用項目、製造要求或是最佳化要求之不同目的所選定。而適當長度可包含1mm或更短、3mm、5mm、10mm或更長，或是其他的變化數值。 該高度反射後方面部14具有比起該部份反射前方面部16之寬度「A」為較窄的寬度「a」。而重要的是，在本範例裡，此二者面部14、16皆具有高度多模式的寬度。因此，對於約1μm(即如976nm)的光學波長來說，該後方面部14可具有低如約10μm的最小寬度「a」，然最好是約30至75μm，在本揭中亦會對其他範例加以探討。其他波長亦為可行，從而獲致不同的寬度、長度或其他維度。對於該高度反射後方面部14的適當反射度包含99%或更高的反射度，然可視需要而選定較低的反射度。該部份反射前方面部16可將光線耦接離開該光學共振器24，並且具有通常與傳統寬條帶二極體雷射相關聯的較大寬度。例如，對於該前方面部16的適當寬度可包含25μm、50μm、75μm、150μm或更大。該等面部14、16的厚度，以及該 光學共振器24其餘部份的厚度，通常為均勻，同時是在與光學波長相同的數階上。對於約1μm的光學波長而言，該條帶的厚度通常會是在數微米的數階上。例如，其中一種裝置可含有一0.75μm的n-包覆、1.5μm且其內嵌有量子井的波導、1μm的p-波導，以及0.1μm的高度摻質接觸層。厚度亦可有所變化。該部份反射前方面部16的典型反射度是位於0.05%與15%之間，然確可依照該裝置10的所欲輸出特徵而視需要進行選定或調整。
圖中亦顯示一自該光學共振器24之前方面部16所發射出的 代表性光束20。該光束20在跨於快軸36上為高度發散，而在跨於慢軸38上則具有相當慢的發散。該光束20在跨於快軸36上為高度發散是因為該光學共振器24的厚度為微小。而由於該共振器24具有相當大的最小寬度「a」，因此該光束20在跨於慢軸38上為相當慢的發散。可將校準和重導光學元件(未予圖示)設置在所發射之光束20的路徑上，藉此校準並導引該光束20以利後續應用，像是將該光束20合併於其他的二極體雷射光束以供耦送至光纖或增益媒介物內。
針對雷射汲注處理以及對於該裝置10的其他應用項目而 言，光束參數乘積(BPP)與光束亮度為重要特徵。光束參數乘積是光束品質的一項測度值，並且是由光束的發散角度及其腰部半徑的乘積所給定。對於許多應用項目來說，會希望光束參數乘積為最低。在典型的寬條帶二極體結構中，由於遠場發散角度增大，因此慢軸BPP會隨著注入電流增加而提高，因此當將二極體驅動至較高的輸出功率時，就會導致較低的所欲光束特徵。光束亮度為二極體效能的測度值，並且是由光束功率除以BPP的商值所給定。對於許多應用項目，尤其針對像是光纖雷射內之亮度轉換的 較高功率應用項目來說，會希望具有較高的亮度。更一般地，這對於將光線光學耦接至光纖內也很重要。對於傳統的寬域雷射二極體，亮度通常約平坦不變或是依照輸入電流的函數而略微增加。
例如，圖3顯示對於自四個在沿其長度上具有150μm固定 寬度(亦即「a」=「A」)之傳統寬域雷射二極體所發射的光束之慢軸的BPP-電流關係40。該關係40顯示BPP在8安培處約為6mm-mrad而穩固地揚升至20安培處的10mm-mrad。相對地，圖中顯示一對於三個範例裝置10的BPP-電流關係42，該等裝置具有30μm之「a」維度的高度反射後方面部14和150μm之「A」維度的部份反射前方輸出面部16，以及其等之間在共振器寬度上的固定線性變化。這三個範例展開式裝置10之光束的BPP在8安培處約為4mm-mrad而直到約16安培，而在20安培處BPP則會穩固地上升至約6mm-mrad。因此，該等根據本發明特點的裝置10可運作以在該二極體雷射裝置操作範圍之一局部或整體上提供相較於傳統寬域雷射二極體而更加強化的BPP效能。在一些範例裡，同時亦與輸入電流相關聯，該等裝置10在BPP方面可提供比起傳統寬域雷射二極體而優於10%、20%或者甚至50%以上的改善結果。
除BPP的顯著改善外，根據本發明特點之裝置10的亮度也 會非預期地出現大幅提增的結果。例如，圖4顯示對於自該等四個如參照前文圖3所述之傳統寬域雷射二極體發射出的光束之慢軸的亮度-電流關係44。該關係44顯示從8安培到20安培在約1.2至1.8W/mm-mrad範圍之內的亮度。相對地，亮度-電流關係46則是對於三個如參照前文圖3所述之範例裝置10而顯示。這三個範例展開式裝置10之光束的亮度在8安培處約為 2W/mm-mrad，而後增加在14安培處超過3W/mm-mrad，接著在20安培處降至約2.4W/mm-mrad。因此，該等根據本發明特點的裝置10可運作以在該二極體雷射裝置操作範圍之一局部或整體上提供相較於傳統寬域雷射二極體而更加強化的亮度效能。在一些範例裡，同時亦與輸入電流相關聯，該等裝置10在亮度方面可提供比起傳統寬域雷射二極體而優於10%、20%、50%或者甚至100%以上的改善結果。
這些BPP及亮度上的顯著改善結果部份地歸功於由裝置10 所發射之光束的近場效能。圖5為，對於從2瓦特到14瓦特範圍的不同選定功率位準，跨於由一具有參照圖3及4所述維度的裝置10發射出之光束的慢軸上在經正範化強度廓形之1/e2數值處的全寬度點繪圖。可觀察到，比起150μm寬域雷射49，對於展開式雷射振盪波導二極體48而言，光束寬度會一致地減少20%或更多，並且當功率降低時會更快速地降低。此外，另參照圖6，展開式雷射振盪波導裝置的慢軸遠場發散50在1/e2數值處於全寬度下是起始於約8度處，而自門檻值至14瓦特則保持近似固定不變。 對於相同的操作功率範圍，75μm BAL裝置慢軸遠場發散51則會是於2瓦特在1/e2數值處於全寬度下從8度非線性地增加至14瓦特在1/e2數值處於全寬度下超過18度。優於傳統裝置的BPP改善結果歸功於，相較於BAL，在該所發射光束20中可觀察到之較小的遠場展開量以及較窄的近場廓形。 近場展開量的減少可為關聯於該光束20的光學強度在該展開式前方面部16處提高，並且其有效寬度由於該尖錐化後方面部14造成的導引和模式條帶化而變窄。因此，該輸出光束20通常會在不到其完整寬度「A」上自該前方面部16發射出一光點21。
藉由選定該HR後方面部14為具有比起該PR前方面部16 為較窄的寬度(亦即a<A)，即可將橫向模式控制引入至該裝置10裡。同時，與該PR前方面部16相反，該HR後方面部14則是經選定以具有較窄寬度，原因是在該面部14處所反射的較高階模式會按一角度所折射，從而使得該等較高階模式不會被傳播返回到該裝置10的電性汲注範圍內。因此，比起對於PR輸出面部16具有相同寬度「A」的傳統直型寬域雷射二極體，在裝置10裡會有較少的橫向光學模式跨於慢軸傳播。此外，當較少的模式光線經由該共振器24傳播返回時，即可在其內構成一沿該共振器24之長度而行並且具有較接近於該較窄高度反射後方面部14寬度「a」之寬度的熱波導。 而相對應的較窄熱波導可將該光束20的有效光點尺寸限制於當光束離開該前方面部16時的顯著較窄光點21。此顯著較窄光點21可縮窄例如5%、20%、50%或更多，同時通常是依照對該裝置10的輸入電流而定，即如圖5中所示者。該較少模式熱導引光線係發射如一光束20，此光束比起具有類似離開孔徑寬度之傳統寬域雷射二極體會擁有較高的慢軸亮度。即如後文中所見，由於藉該後方面部14孔徑所引入的橫向模式控制之故，因此能夠最佳化該裝置10的總電流-注入區域來降低其熱性與電性阻抗兩者以改善效能。此外，藉由展開該光學共振器24和該電流注入範圍12的形狀，該總電性汲注區域為一不會犧牲慢軸BPP的放大區域，藉以改善該裝置10的整體熱阻抗與電性串聯阻抗。因此，相較於具有相等孔徑尺寸的傳統寬域二極體雷射，該裝置10可達到更高的尖峰效率，同時又能在相同亮度處產生更高的輸出功率，即如圖7所示。由於該輸出光束20的尺寸並不是由該汲注輸出孔徑寬度所決定，所以該裝置10的有效區域會變大且因此該裝置10 的串聯阻抗可為相應地較小。
現參照圖7，圖中顯示，對於一具有30μm至150μm之展 開式電流注入組態的裝置10，以及一具有75μm固定寬度的傳統BAL，輸出光學功率和電光功率轉換效率(PCE)而按輸入電流之函數的圖表，這兩者裝置均具有5mm的腔洞長度。相較於該展開式裝置10的輸出光學功率53，該75μm BAL的輸出光學功率52執行結果為類似或者略微較劣。同時，比起該展開式裝置10且經標註為55的PCE，對於該75μm BAL且經標註為54的PCE描繪類似或者略微較劣的結果。
現參照圖8A-8C，其中顯示FLOW裝置替代性具體實施例之 電流注入範圍的多個範例。特定地參照圖8A，其中顯示，根據本發明特點，一展開式雷射振盪波導裝置之替代性具體實施例的電流注入範圍56之梯形週邊的上視圖。該電流注入範圍56具有一用於高度反射後方面部58的較窄寬度，一用於部份反射前方面部60的較大寬度，以及在該等面部58、60之間延伸的節段化平坦相對側邊表面62、64。該電流注入範圍56含有複數個具有不同寬度的展開式範圍66，然比起該高度反射後方面部58各個展開式範圍66皆為較寬。圖8B裡顯示，根據本發明特點，一展開式雷射振盪波導裝置之另一替代性具體實施例的朝內彎曲電流注入範圍68之週邊的上視圖。該電流注入範圍68具有一用於高度反射後方面部70的較窄寬度，一用於部份反射前方面部72的較大寬度，以及一對在該等面部70、72之間延伸的平滑展開式側邊表面74、76。圖8C裡顯示，根據本發明特點，一展開式雷射振盪波導裝置之另一替代性具體實施例的朝外彎曲電流注入範圍78之週邊的上視圖。該電流注入範圍78具有一用於高度反射後方面部80的較 窄寬度，一用於部份反射前方面部82的較大寬度，以及一對在該等面部80、82之間延伸的平滑展開式側邊表面84、86。對於該等範圍56、68、78所述的各式形狀組合亦皆為可行。
現參照圖9A-9C，圖中顯示與圖8A-8C所示範圍相仿並按照 類似編號而參考之電流注入範圍的額外範例。因此，圖9A中顯示對於一展開式雷射振盪波導裝置替代性具體實施例之電流注入範圍88的上視圖，該範圍88類似於具有複數個展開式範圍66的電流注入範圍56，而該範圍88亦含有複數個展開式範圍66。該範圍88也含有較窄及較寬末端的長方形局部90、92，該等係自該範圍56的個別相對較窄及較寬末端範圍66延伸。 該較窄末端長方形局部90延伸一預定距離，如此可供即如經由沿具有一良好定義孔徑的劈裂平面96進行劈裂以形成一高度反射後方面部94。由於該長方形局部90具有一與該劈裂平面96相平行的固定寬度，因此該劈裂平面96位置上的變化並不會對該後方面部94造成影響。該較寬末端長方形局部92延伸一預定距離，如此可供即如經由沿亦具有一良好定義孔徑的劈裂平面100進行劈裂以形成一部份反射前方面部98。圖9B中顯示一具有朝內彎曲中間局部的電流注入範圍102，此局部是在一較窄末端長方形延長段104與一較寬末端長方形延長段106之間的延伸。該等長方形延長段104、106延伸一預定距離，如此可供在個別的劈裂平面112、114處形成個別的高度反射後方及前方面部108、110，藉此提供具有良好定義孔徑的所構成面部108、110。圖9C中顯示一具有朝外彎曲中間局部的電流注入範圍116，此局部是在一較窄末端長方形延長段118與一較寬末端長方形延長段120之間的延伸。該等長方形延長段118、120延伸一預定距離，如此可供在個別的 劈裂平面126、128處形成個別的高度反射後方及前方面部122、124，藉此提供具有良好定義孔徑的所劈裂面部122、124。
對於圖9A-9C所描述的具體實施例，可按照各種方式來合 併不同的節段和曲線形狀，並且可針對一裝置之電流注入範圍其一或兩者末端增設或定義長方形延長段。由於可藉提供相對於該等後方及前方面部之孔徑的可預測度，因此在製造上這些長方形延伸局部確為有利。劈裂平面可為與該相對應長方形延伸局部的所定義曝出末端共平面或近似地共平面，或者，劈裂平面可為如圖9A-9C所描繪，位在沿著該長方形延伸局部的預定長度離該所定義曝出末端的一距離處。因此，劈裂平面的精確位置可容允誤差度，然確能維持該面部的良好定義寬度。此外，劈裂平面與藉此所形成的相對應面部無需垂直於該電流注入範圍或是供以角劈裂的光軸，等等。
根據本發明之展開式雷射振盪波導裝置的各種範例可為增 益導引式或指數導引式，這些可為依照不同方式所實作，然本揭所述方法並非欲以具備窮舉性質。例如，在增益導引式設計中，可根據圖8A-9C所描述的上視圖電流注入範圍週邊來界定一p-接觸。而該p-接觸的樣式可為藉由在該展開式雷射振盪波導裝置10的一或更多介電層中製作出開口所構成。然後沉積p-接觸以形成如前所述的樣式。或另者，可蝕刻去除其中無需接觸，亦即電流注入範圍週邊外部，的所沉積p++摻質接觸層，藉此定義一電流阻擋Schottky阻障。一種用以製造指數導引式設計的適當方法包含蝕刻去除所沉積的半導體材料而深達一預定距離，像是0.5μm、1μm、2μm，或是根據該裝置10之結構而定的其他選定厚度。藉由蝕刻去除該電流注入 範圍之外部的半導體材料，即可在該橫向(慢軸)方向上於該蝕刻步驟處引入指數對比性。
圖10中顯示一條三維最佳化曲線130，此曲線描繪具有固 定變化之電流注入範圍寬度，像是圖1-2所描繪者，然針對於不同的後方面部寬度對前方面部寬度比值，的多個展開式雷射振盪波導裝置10。對於該曲線130亦標明電流及慢軸亮度，因此能夠瞭解對於特定亮度或注入電流範圍的相對應最佳化設計。因此，在一些範例裡，可按照最佳的面部寬度比值來選定該等後方及前方面部的寬度。
現參照圖11A-11C，圖中顯示根據本發明特點之展開式雷射 振盪波導裝置的額外具體實施例之上截面視圖。圖11A顯示一展開式電流注入範圍132，此範圍是在一具有寬度「a」之高度反射後方面部134與一具有寬度「A」之部份反射前方面部136間的延伸。一對散射構件138係經相對地設置在該電流注入範圍132內，並且在該後方面部134與該前方面部136之間的延伸。這些散射構件138各者相對於該前方面部136的寬度「A」具有一選定寬度，使得該前方面部136中並無散射構件138與其相關聯的一局部140具有較小的寬度「g」。
該後方面部寬度「a」與該局部寬度「g」之間也有可能出現 差值，即如圖11B和11C的替代性具體實施例中所描述者。圖11B顯示一展開式電流注入範圍142，此範圍亦包含一具有相對應寬度「a」的後方面部144以及一具有相對應寬度「A」的前方面部146。該電流注入範圍142含有多個橫向散射構件148，此等是在該後方面部144與該前方面部146之間延伸，並且將該前方面部146的一局部150定義出一寬度「g」，其中該等 散射構件148並非出現在其介面處。同時，該等散射構件148在寬度上具有非線性變化，在此為一內部彎曲廓形，並且是在該等後方與前方面部144、146之間延伸。
圖11C顯示一展開式電流注入範圍152，此範圍亦包含一具 有相對應寬度「a」的後方面部154以及一具有相對應寬度「A」的前方面部156。一對散射構件158係經相對地設置在該電流注入範圍152內，並且自該前方面部156沿著該電流注入範圍152的長度延伸至一預定距離。同時，這些散射構件158各者相對於該前方面部156的寬度「A」具有一選定寬度，使得該前方面部156中並無散射構件158與其相關聯的一局部160具有較小的寬度「g」。即如熟諳本項技藝之人士經閱覽本揭說明後所將能知曉者，該等如圖11A-11C所述之散射構件的不同變化與組合確為可行，包含併入本揭案文所述的本發明其他特點。
各種散射構件，像是散射構件138、148、158，係經定義於 本發明的展開式雷射振盪波導裝置內，藉以引入在其內傳播之雷射光線的較高階模式損失俾改善光束輸出。在此雖敘述不同的幾何範例，然通常可組態設定該等散射樣式以重疊雷射光線的模式內容，藉此獲致較高階模式壓制結果。可按照各種不同方式來形成散射樣式俾實現模式條帶化效果，這些包含非共振光柵、構成含有指數對比之特性的微結構，或是在該選定樣式化區域中構成第二階光柵。
現參照圖12A-12B，圖中顯示根據本發明特點之展開式雷射 振盪波導裝置的額外具體實施例。圖12A顯示一展開式雷射振盪波導裝置之電流注入範圍200的上截面視圖，此裝置係經組態設定以為波長穩定化。 該電流注入範圍200含有一較窄且具有寬度「a」的高度反射後方面部202，以及一具有寬度「A」的部份反射前方面部204。一分佈式回饋光柵206係經設置在該電流注入範圍200裡，藉以在該等後方及前方面部202、204之間延伸。由於是在該等面部202、204之間延伸，因此該分佈式回饋光柵206可具有可變寬度。此外，該光柵206在該部份反射前方面部204處可具有寬度「d」以定義一光柵末端局部208，而該局部無須具有與該高度反射後方面部202相同的寬度「a」。
在傳統的分佈式回饋半導體雷射二極體裝置裡，位於前方面 部處之光柵的寬度通常雖與該前方面部的寬度共同延伸並且光柵的區域與該二極體的汲注區域共同延伸，然在根據本發明的裝置中，可選定該光柵206的寬度「d」而為與該前方面部204的寬度「A」相同或最好較窄。在一些範例裡，該光柵206的寬度是沿著該範圍200的長度而改變。由於該光柵206具有小於整個範圍200的面積，所以能夠降低因光柵之不完美性所引入的總散射損失，故而得以改善操作效率。
圖12B顯示一展開式雷射振盪波導裝置之電流注入範圍210的上截面視圖，此裝置亦經組態設定以為波長穩定化。該範圍210含有一較窄且具有寬度「a」的高度反射後方面部212，以及一具有寬度「A」的部份反射前方面部214。一分佈式布拉格反射器光柵216在該高度反射後方面部212處係經設置該範圍210內。該光柵216在該後方面部212處延伸該後方面部212的寬度「a」，沿著該裝置的縱軸延伸一長度「Lgrt」，然後在該範圍210內延伸至一寬度「d」。即如可自圖12B所見，寬度「d」無需等於「a」。多數情況下，d>a，而且寬度「d」可一路伸展至該汲注範圍在Lgrt結束之位 置處的橫向維度。在有些範例中，該光柵216的區域於操作過程中會以電流進行電性汲注。該分佈式布拉格反射器光柵216係經選定以提供高反射度(即>90%)。
應考量到將能自前揭說明以瞭解本發明與其眾多的相隨優 點，並能顯見確可在其各部份上進行各式變動而不致悖離本發明的精神與範疇或是犧牲其所有實質優點，同時前文所述之形式實僅為其示範性具體實施例。
10‧‧‧展開式雷射振盪波導(FLOW)裝置
12‧‧‧電流注入範圍
14‧‧‧高度反射後方面部
16‧‧‧部份反射前方面部
18‧‧‧凸脊/高台結構
20‧‧‧雷射光束
21‧‧‧光束點

Claims (20)

  1. 一種寬域半導體二極體雷射裝置，其包含：一多模式高度反射器面部；一部份反射器面部，此面部與該多模式高度反射器面部分隔開；以及一展開式電流注入範圍，該範圍是在該多模式高度反射器面部與該部份反射器面部之間延伸並寬化，而其中部份反射器面部寬度對高度反射器面部寬度的比值為n：1，在此n>1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該展開式電流注入範圍可傳播光線，使得在該部份反射器面部處的光束輸出具有比起該部份反射器面部寬度為較窄的光束寬度，以及相對應的較窄慢軸發散。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該大致較窄光束寬度和該慢軸發散，並連同由展開該展開式電流注入範圍所提供的經放大總汲注區域，可運作以降低熱阻和電性串聯電阻，並且對於一選定裝置輸出功率獲得該光束輸出的增高光束亮度與較低光束參數乘積。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該高度反射器面部具有在約10μm至200μm之範圍內所選定的寬度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該展開式電流注入範圍在寬度上是相對於長度而按一固定變化所展開。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該展開式電流注入範圍在寬度上是相對於長度而按一可變變化所展開。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該展開式電流注入範圍是藉複數個展開範圍所展開。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該電流注入範圍包含一長方形末端局部，此局部係經設置在該多模式高度反射器面部處，而可供在該長方形末端局部內構成一劈裂，以對該多模式高度反射器面部提供一可預測寬度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該電流注入範圍包含一長方形末端局部，此局部係經設置在該多模式部份反射器面部處，而可供在該長方形末端局部內構成一劈裂，以對該多模式部份反射器面部提供一可預測寬度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該展開式電流注入範圍為增益導引式。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該展開式電流注入範圍為指數導引式。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該等面部寬度的比值係在一選定電流範圍上針對於亮度所優化。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，進一步包含一對散射構件，此等構件係沿該展開式電流注入範圍的相對橫向側邊所設置，而其中該等散射構件可運作以散射在其內所傳播之光線的較高階模式。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，進一步包含一分佈式回饋光柵，此光柵係經設置在該展開式電流注入範圍內並且在該等面部之間延伸，而該分佈式回饋光柵對該裝置提供波長穩定功能。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，進一步包含一分佈式布拉格反射器光柵，此光柵係經設置在該高度反射器面部處，而該分佈式布拉格反 射器對該裝置提供波長穩定功能。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中大致是在基本模式下跨於其快軸發射光束。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該多模式高度反射器面部具有約90%或更高的反射度。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該部份反射器面部具有約0.05%或更高的反射度。
  19. 一種多模式展開式雷射振盪波導，其包含：一半導體增益體積，此體積具有一多模式高度反射器，以及一輸出耦接器，此者係經相對設置且按一共振器長度所分隔，按一共振器高度所分隔的頂部和底部相對設置側邊，以及按一可變共振器寬度所分隔的第一和第二相對設置展開式側邊，以對該高度反射器提供比起該輸出耦接器為較短的寬度。
  20. 一種展開式雷射振盪波導，其包含：一半導體增益體積，其含有：彼此分隔一共振器長度的一高度反射器表面和一相對部份反射器表面；分隔一共振器長度的頂部和底部相對表面；以及分隔一共振器寬度所的第一和第二相對側邊表面，其中該等相對側邊表面的至少一局部是由一可變共振器寬度所分隔，以構成一展開式振盪器範圍並且對該高度反射器表面提供比起該部份反射器表面為較短的寬度。
TW102136953A 2013-04-09 2013-10-14 展開式雷射振盪波導 TWI559067B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361810261P 2013-04-09 2013-04-09
US14/011,661 US9166369B2 (en) 2013-04-09 2013-08-27 Flared laser oscillator waveguide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201439657A true TW201439657A (zh) 2014-10-16
TWI559067B TWI559067B (zh) 2016-11-21

Family

ID=51654424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102136953A TWI559067B (zh) 2013-04-09 2013-10-14 展開式雷射振盪波導

Country Status (4)

Country Link
US (3) US9166369B2 (zh)
CN (4) CN105264727A (zh)
TW (1) TWI559067B (zh)
WO (1) WO2014168648A1 (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9166369B2 (en) 2013-04-09 2015-10-20 Nlight Photonics Corporation Flared laser oscillator waveguide
US9214786B2 (en) 2013-04-09 2015-12-15 Nlight Photonics Corporation Diode laser packages with flared laser oscillator waveguides
US10241335B2 (en) 2013-06-12 2019-03-26 Pantec Engineering Ag Semiconductor laser module
DK3008780T3 (en) * 2013-06-12 2017-05-22 Pantec Eng Ag LASER WIRELESS MODULE
US10186836B2 (en) 2014-10-10 2019-01-22 Nlight, Inc. Multiple flared laser oscillator waveguide
US10270224B2 (en) 2015-06-04 2019-04-23 Nlight, Inc. Angled DBR-grating laser/amplifier with one or more mode-hopping regions
WO2017122782A1 (ja) * 2016-01-13 2017-07-20 古河電気工業株式会社 半導体レーザ素子、チップオンサブマウント、および半導体レーザモジュール
WO2018003335A1 (ja) * 2016-06-30 2018-01-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール及び溶接用レーザ光源システム
DE102016115723A1 (de) * 2016-08-24 2018-03-01 Forschungsverbund Berlin E.V. Wellenleiterstruktur und optisches System mit Wellenleiterstruktur
US11495942B2 (en) 2016-10-28 2022-11-08 Nlight, Inc. Method, system and apparatus for higher order mode suppression
CN110114945B (zh) 2016-10-28 2023-06-06 恩耐公司 用于高阶模式抑制的方法、系统和设备
CN114649736A (zh) 2017-01-10 2022-06-21 恩耐公司 使用具有优化光束尺寸的二极管的光纤耦合二极管激光器中的功率和亮度缩放
US10658813B2 (en) * 2017-06-09 2020-05-19 Nlight, Inc. Low divergence high brightness broad area lasers
US11063404B1 (en) * 2018-09-13 2021-07-13 Nlight, Inc. Bidirectionally emitting semiconductor laser devices
US11061186B2 (en) * 2018-11-26 2021-07-13 Globalfoundries U.S. Inc. Waveguide structures
US11824323B1 (en) 2018-12-06 2023-11-21 Nlight, Inc. Diode laser package for bidirectionally emitting semiconductor laser devices
EP3906597A4 (en) 2018-12-31 2022-09-14 nLIGHT, Inc. METHOD, SYSTEM AND DEVICE FOR DIFFERENTIAL CURRENT INJECTION
JP7309144B2 (ja) * 2019-04-16 2023-07-18 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 半導体光増幅器、光出力装置、および距離計測装置
JP2021012990A (ja) * 2019-07-09 2021-02-04 住友電気工業株式会社 量子カスケードレーザ
WO2021030639A1 (en) 2019-08-13 2021-02-18 Nlight, Inc. Method, system and apparatus for higher order mode suppression
US11837838B1 (en) * 2020-01-31 2023-12-05 Freedom Photonics Llc Laser having tapered region

Family Cites Families (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4856017A (en) 1987-12-22 1989-08-08 Ortel Corporation Single frequency high power semiconductor laser
US4942585A (en) 1987-12-22 1990-07-17 Ortel Corporation High power semiconductor laser
JP2695440B2 (ja) 1988-07-07 1997-12-24 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置
DE3836802A1 (de) 1988-10-28 1990-05-03 Siemens Ag Halbleiterlaseranordnung fuer hohe ausgangsleistungen im lateralen grundmodus
EP0402556B1 (en) 1989-06-16 1993-10-06 International Business Machines Corporation A method for improving the flatness of etched mirror facets
US5003550A (en) 1990-03-09 1991-03-26 Spectra Diode Laboratories, Inc. Integrated laser-amplifier with steerable beam
US5228049A (en) 1991-08-27 1993-07-13 Xerox Corporation Beam control in integrated diode laser and power amplifier
US5337328A (en) 1992-05-08 1994-08-09 Sdl, Inc. Semiconductor laser with broad-area intra-cavity angled grating
US5539571A (en) 1992-09-21 1996-07-23 Sdl, Inc. Differentially pumped optical amplifer and mopa device
US5392308A (en) 1993-01-07 1995-02-21 Sdl, Inc. Semiconductor laser with integral spatial mode filter
US5499261A (en) 1993-01-07 1996-03-12 Sdl, Inc. Light emitting optical device with on-chip external cavity reflector
US5517517A (en) 1994-06-30 1996-05-14 At&T Corp. Semiconductor laser having integrated waveguiding lens
JP3271475B2 (ja) 1994-08-01 2002-04-02 株式会社デンソー 電気素子の接合材料および接合方法
US5530709A (en) 1994-09-06 1996-06-25 Sdl, Inc. Double-clad upconversion fiber laser
US6124973A (en) 1996-02-23 2000-09-26 Fraunhofer Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Device for providing the cross-section of the radiation emitted by several solid-state and/or semiconductor diode lasers with a specific geometry
US6181721B1 (en) 1996-05-20 2001-01-30 Sdl, Inc. Visible wavelength, semiconductor optoelectronic device with a high power broad, significantly laterally uniform, diffraction limited output beam
US6130903A (en) 1997-02-07 2000-10-10 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Trumpet-flared monolithically integrated semiconductor laser amplifier
DE59802489D1 (de) 1997-03-07 2002-01-31 Contraves Space Ag Zuerich Verfahren und Anordnung zum Betreiben eines Laser-Sendesystems für optische Freiraum-Kommunikation
US6014396A (en) 1997-09-05 2000-01-11 Sdl, Inc. Flared semiconductor optoelectronic device
US6052397A (en) 1997-12-05 2000-04-18 Sdl, Inc. Laser diode device having a substantially circular light output beam and a method of forming a tapered section in a semiconductor device to provide for a reproducible mode profile of the output beam
US6525872B1 (en) 1999-02-11 2003-02-25 Jds Uniphase Corporation Fiber grating-stabilized, semiconductor pump source
CA2395309A1 (en) 1999-12-27 2001-07-05 Stefano Balsamo Semiconductor laser element having a diverging region
US6816531B1 (en) * 2000-03-03 2004-11-09 Jds Uniphase Corporation High-power, kink-free, single mode laser diodes
US6810054B2 (en) 2000-03-31 2004-10-26 Presstek, Inc. Mode-limiting diode laser structure
US6509547B1 (en) 2000-04-07 2003-01-21 Resonetics, Inc. Method for laser stripping of optical fiber and flat cable
JP2002124733A (ja) * 2000-08-09 2002-04-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザダイオード
US20020105718A1 (en) 2001-01-25 2002-08-08 Agere Systems Inc. Optoelectronic device having a diffraction grating associated therewith and a method of manufacture therefor
JP3991615B2 (ja) * 2001-04-24 2007-10-17 日本電気株式会社 半導体光アンプおよび半導体レーザ
US6782024B2 (en) 2001-05-10 2004-08-24 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser diode
JP2002368327A (ja) 2001-06-05 2002-12-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザ装置
JP5261857B2 (ja) * 2001-09-21 2013-08-14 日本電気株式会社 端面発光型半導体レーザおよび半導体レーザ・モジュール
US6798815B2 (en) 2002-04-24 2004-09-28 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser diode and method for making such a diode
FI116010B (fi) * 2002-05-22 2005-08-31 Cavitar Oy Menetelmä ja laserlaite suuren optisen tehotiheyden tuottamiseksi
US6836499B2 (en) 2002-05-24 2004-12-28 Lucent Technologies Inc. Optical amplifier for quantum cascade laser
US6862300B1 (en) 2002-09-17 2005-03-01 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser diode and method for making such a diode
CN1685220B (zh) 2002-09-30 2010-04-28 应用材料以色列股份有限公司 暗场检测系统
US7245803B2 (en) 2003-02-11 2007-07-17 Luxtera, Inc. Optical waveguide grating coupler
US20050013337A1 (en) 2003-05-30 2005-01-20 Thomas Jung Semiconductor injection locked lasers and method
US7298771B2 (en) 2003-07-03 2007-11-20 Pd-Ld, Inc. Use of volume Bragg gratings for the conditioning of laser emission characteristics
KR20070046831A (ko) 2004-07-30 2007-05-03 노바룩스 인코포레이티드 투사 디스플레이 장치, 시스템 및 방법
FR2879840B1 (fr) 2004-12-22 2007-03-09 Thales Sa Laser a semiconducteur stable en temperature et a faisceau homogene
US20070053397A1 (en) 2005-01-07 2007-03-08 Burckel David B Angled faceted emitter
GB2427751A (en) 2005-06-28 2007-01-03 Bookham Technology Plc High power semiconductor opto-electronic device
GB2432456A (en) 2005-11-21 2007-05-23 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser diode
EP1961084A1 (en) * 2005-12-09 2008-08-27 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Optically pumped waveguide laser with a tapered waveguide section
US7457338B2 (en) * 2006-04-19 2008-11-25 Wisconsin Alumni Research Foundation Quantum well lasers with strained quantum wells and dilute nitride barriers
WO2008010374A1 (fr) * 2006-07-19 2008-01-24 Panasonic Corporation Dispositif laser semi-conducteur
US7602828B2 (en) 2006-11-13 2009-10-13 Jds Uniphase Corporation Semiconductor laser diode with narrow lateral beam divergence
JP5082414B2 (ja) * 2006-12-06 2012-11-28 株式会社日立製作所 光半導体装置および光導波路装置
DE102007026925A1 (de) 2007-02-28 2008-09-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Integrierte Trapezlaseranordnung und Verfahren zu deren Herstellung
US7733932B2 (en) 2008-03-28 2010-06-08 Victor Faybishenko Laser diode assemblies
JP4657337B2 (ja) * 2008-09-29 2011-03-23 シャープ株式会社 半導体レーザ装置
DE102009009366A1 (de) 2009-02-18 2010-08-19 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung
JP5580994B2 (ja) 2009-02-20 2014-08-27 日本オクラロ株式会社 光モジュール
CN102576123B (zh) 2009-05-27 2015-07-29 拜莱泰克制药市场有限公司 精确形状的芯式光纤及其制造方法
DE102009028823B4 (de) 2009-08-21 2017-04-06 Forschungsverbund Berlin E.V. Diodenlaser und Laserresonator für einen Diodenlaser mit verbesserter lateraler Strahlqualität
JP5465514B2 (ja) 2009-11-19 2014-04-09 日本オクラロ株式会社 光半導体装置
US8615029B2 (en) 2009-12-30 2013-12-24 Ipg Photonics Corporation Optical device
WO2011142849A2 (en) 2010-01-21 2011-11-17 Rudolph Wolfgang G Gas filled hollow fiber laser
CN101833150B (zh) * 2010-05-18 2011-06-29 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种大功率半导体激光器光纤耦合模块
CN102255238B (zh) * 2010-09-17 2013-03-20 武汉高晟知光科技有限公司 一种半导体激光器的封装结构及其应用装置
US8432945B2 (en) * 2010-09-30 2013-04-30 Victor Faybishenko Laser diode combiner modules
DE112012004235B4 (de) 2011-10-11 2017-04-13 Nlight, Inc. Hochleistungshalbleiterlaser mit phasenangepasstem optischen Element
CN102401949A (zh) * 2011-12-02 2012-04-04 北京工业大学 一种平台式折转反射单管半导体激光器光纤耦合模块
US9166369B2 (en) * 2013-04-09 2015-10-20 Nlight Photonics Corporation Flared laser oscillator waveguide
US9214786B2 (en) 2013-04-09 2015-12-15 Nlight Photonics Corporation Diode laser packages with flared laser oscillator waveguides

Also Published As

Publication number Publication date
CN105264727A (zh) 2016-01-20
CN110061420A (zh) 2019-07-26
CN105284020A (zh) 2016-01-27
US9553424B2 (en) 2017-01-24
US20160006216A1 (en) 2016-01-07
US10014664B2 (en) 2018-07-03
TWI559067B (zh) 2016-11-21
US9166369B2 (en) 2015-10-20
US20170222402A1 (en) 2017-08-03
US20140301421A1 (en) 2014-10-09
WO2014168648A1 (en) 2014-10-16
CN110311296A (zh) 2019-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI559067B (zh) 展開式雷射振盪波導
US10063030B2 (en) Diode laser packages with flared laser oscillator waveguides
JP5717726B2 (ja) 大出力パワー用の横結合を持つｄｆｂレーザダイオード
EP3533117B1 (en) Method, system and apparatus for higher order mode suppression
EP2671294B1 (en) Device comprising a laser
US11757251B2 (en) Quantum cascade laser system with angled active region
US10186836B2 (en) Multiple flared laser oscillator waveguide
EP1696527A2 (en) Low loss grating for high efficiency wavelength stabilized high power lasers
EP3425755B1 (en) Surface light emitting laser
JP5143985B2 (ja) 分布帰還型半導体レーザ素子
US10283937B2 (en) Optoelectronic device with enhanced lateral leakage of high order transverse optical modes into alloy-intermixed regions and method of making same
US20240097404A1 (en) High-power, single-spatial-mode quantum cascade lasers
Fallahi et al. High-power semiconductor lasers
US20240113504A1 (en) Extended-cavity diode laser component and method for producing same
JP2012146761A (ja) 半導体レーザ及び光半導体装置
JP2010153451A (ja) 半導体レーザ，およびこれを備えたラマン増幅器