WO2007018451A1 - Injection laser - Google Patents

Injection laser Download PDF

Info

Publication number
WO2007018451A1
WO2007018451A1 PCT/RU2006/000362 RU2006000362W WO2007018451A1 WO 2007018451 A1 WO2007018451 A1 WO 2007018451A1 RU 2006000362 W RU2006000362 W RU 2006000362W WO 2007018451 A1 WO2007018451 A1 WO 2007018451A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiation
amplification
output
heterostructure
region
Prior art date
Application number
PCT/RU2006/000362
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vasily Ivanovich Shveykin
Original Assignee
General Nano Optics Limited
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 General Nano Optics Limited filed Critical General Nano Optics Limited
Priority to EP06769576A priority Critical patent/EP1923972A4/en
Priority to CA2617912A priority patent/CA2617912C/en
Priority to JP2008524927A priority patent/JP2009503887A/ja
Priority to US11/997,877 priority patent/US7787508B2/en
Priority to KR1020087004504A priority patent/KR101112682B1/ko
Publication of WO2007018451A1 publication Critical patent/WO2007018451A1/ru
Priority to IL189022A priority patent/IL189022A0/en
Priority to HK09100813.6A priority patent/HK1123636A1/xx

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
    • H01S5/10—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
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • 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
    • 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
    • H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis 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
    • H01S5/10—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
    • H01S5/1039—Details on the cavity length
    • 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
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
    • 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
    • H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2211—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 comprising special burying or current confinement layers based on II-VI materials
    • 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
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers

Definitions

  • the invention relates to optoelectronic technology, namely, to efficient, powerful and compact semiconductor injection lasers (diode lasers) in a wide range of wavelengths.
  • injection lasers with a strip active generation region and radiation output through the end mirror of an optical resonator [S. S. Ou et al., Elecoptis Letters (1992). v.28, No.25, pp.2345-2346], surface-emitting injection lasers with a vertical resonator [A. Kriget et al., Electrostips Letters, 2001, vol. 37, No.20, pp. 1222-1225], injection lasers with leaky radiation in an optical resonator [Schweikin B.I., Patent No. US 6,748,002 B2, Ju. 8, 2004].
  • angle ⁇ formed by the normal mentally drawn in the plane of the active layer to the line of intersection of its plane with the plane of the indicated reflector of the notch with the normal to the surface of the indicated reflector of the notch is selected in the range (1/2) arcsin (1 / n ) ⁇ ⁇ ( ⁇ / 2) - (1/2) agcsin (1 / n).
  • the bottom of the notch with respect to the surface of the heterostructure is placed at a distance specified by the energy flux P x of amplified radiation propagated during operation of the device, which is determined in the cross section of the heterostructure normal to its layers at the beginning of the generation cell, and also specified by the total gain in the specified cell, depending from a given pump current, the length of the specified cell, and from the design of the heterostructure.
  • the energy flux P in is selected in the range 0.99 - 0.001 of the value of the total energy flux of the amplified radiation at the end of the previous generation region, and the total gain in this cell is selected inversely proportional to the energy flux P in .
  • the radiation output surface is introduced by at least one side adjacent to the external output surface.
  • the main advantage of the injection laser prototype is a possible increase in the output radiation power due to a multiple increase in its length.
  • There are also certain limitations in that the output of radiation is carried out only through the substrate, which should be transparent to laser radiation.
  • the basis of the present invention is the task of creating a new type of heavy-duty injection laser (hereinafter referred to as the Laser) with a surface output of radiation from the active layer in the form of a plurality of output laser beams operating in a known wide range of emitting wavelengths and based on an original, effective and non-obvious way to output laser radiation.
  • the Laser a new type of heavy-duty injection laser
  • the technical result is a fundamentally unlimited length of the proposed Laser (the specified length is limited only by the size of the semiconductor substrate used), a significant decrease (by two or three orders of magnitude) of the radiation density at the output edges of the Laser, which determines the ultra-high power of laser radiation, high efficiency, low optical radiation loss and their independence on the Laser length, low threshold current, low ohmic losses decreasing with increasing Laser length, long service life high Laser reliability, as well as broadly controlled directivity and divergence of the output radiation and simplification of the manufacturing process of the Laser.
  • an injection laser including a laser heterostructure containing at least an active layer consisting of at least one sublayer, as well as end faces, a longitudinal axis of amplification, an optical resonator, metallization layers, consisting of at least one sublayer.
  • a laser heterostructure containing at least an active layer consisting of at least one sublayer, as well as end faces, a longitudinal axis of amplification, an optical resonator, metallization layers, consisting of at least one sublayer.
  • at least one sequence of alternating at least one radiation amplification region consisting of at least one subregion and at least one radiation output region consisting of at least one subregion is arranged in the output region, together with the layers of the laser heterostructure.
  • Each output region from its opposite sides in the direction of the longitudinal axis of amplification is limited by output faces located relative to the outer surface of the amplification region at certain linear angles of inclination oi and ⁇ 2 , and the ratio of the refractive index n W of the leak-in layer to the effective refractive index n e ⁇ heterostructures with an inflow layer included in it are determined by a number greater than unity.
  • a significant difference of the proposed Laser lies in the fact that for the first time the original and non-obvious output of laser radiation propagating in an optical waveguide along the longitudinal axis of amplification is realized through the outer surface of the Laser using discrete regions of output radiation that are discretely distributed inside the laser heterostructure.
  • the composition, design and size of the areas output and their output faces are such that the radiation output is realized in the form of leaky radiation.
  • the proposed lasers are characterized by high efficiency increasing with increasing its length, unlike modern injection lasers, they are characterized by a significantly lower (by two to three orders of magnitude) laser radiation density at its output faces, controlled by the directivity and divergence of the laser radiation, low optical radiation loss, reduced threshold current density, as well as reduced ohmic and thermal resistances. This determines the possibility of obtaining high reliability of the Laser at ultra-high power laser radiation, as well as a significant simplification of the manufacturing process of the Laser.
  • the technical result is also achieved by the fact that reflectors of the optical resonator with reflection coefficients close to unity are placed on both end faces. In particular, this reduces the threshold current density.
  • the technical result is also achieved by the fact that the heterostructure in the amplification region from the radiation output side is performed with such compositions and layer thicknesses, in which a partial radiation restriction in the heterostructure is realized in the amplification region from the indicated side. Moreover, from the indicated side, a metallization sublayer with a high reflectance of radiation is placed on the surface of the heterostructure. This, in particular, achieves an increase in radiation power and a simplification of manufacturing technology.
  • the technical result is also achieved by the fact that in the output area on the outer surface of the leak-in layer, appropriate metallization layers are placed. This in particular increases the efficiency and reduces the threshold current of the Laser.
  • the technical result is also achieved by the fact that a reflector is placed on one of the end faces, the dimensions of which reflect all the laser beams directed in its direction. This, in particular, ensures unidirectional laser radiation with a reduced divergence angle.
  • the technical result is also achieved by the fact that the heterostructure in the amplification region from the side opposite to the radiation output side is performed with such compositions and layer thicknesses, in which a partial radiation limitation in the heterostructure is realized in the amplification region from the indicated side.
  • a metallization sublayer with a high reflection coefficient of radiation is placed on the surface of the heterostructure. This in particular an increase in the efficiency of the Laser and a simplification of its manufacturing technology are achieved.
  • each gain region at least two gain streak subregions are formed located along the longitudinal gain axis, the space between which is filled with a substance with a refractive index of a less effective refractive index of the heterostructure in these gain subregions.
  • this makes it possible to obtain high-power single-mode laser radiation.
  • the technical result is also achieved by the following options for the execution of the output area of the Laser.
  • the linear angles of inclination of the output faces Q 1 and ⁇ 2 perform the same absolute values and equal to tg / 2.
  • the leak-in layer in the output region has a thickness of not less than the length of the output region multiplied by the tangent of the leak-out angle ⁇ , where the angle ⁇ is equal to the arc cosine of the ratio n e ⁇ to n w . This achieves the corresponding directivity and the corresponding angular divergence of the laser beams.
  • the corresponding directivity of the laser beams is also achieved by the fact that the linear angles Q 1 H a 2 of the slopes of the output faces are performed with the same absolute values and equal to (tr / 2) + ( ⁇ ), as well as (tr / 4) + ( ⁇ / 2 ) and (Ztg / 4) - ( ⁇ / 2).
  • the technical result is also achieved by the fact that to the set of areas of output radiation and to the set of areas of amplification form autonomous extended ohmic contacts (metallization layers). In particular, this makes it possible to optimize the sizes of amplification regions and output regions and increase the efficiency and power of laser radiation.
  • the Laser includes at least two sequences of alternating at least one radiation amplification region, consisting of at least one subregion, and at least one radiation output region, consisting of at least one subregion, connected current parallel. This is achieved the increase in the laser radiation power is approximately a factor equal to the number of parallel connected indicated sequences.
  • the Laser includes at least two of the above sequences, connected in series by current. At the same current, this achieves an increase in the laser radiation power by approximately a factor equal to the number of indicated sequences connected in series due to a corresponding increase in the voltage applied to the laser.
  • the essence of the present invention is the creation in the integral performance of a new type of Laser with a surface output of radiation from the active layer, in particular in the form of multiple beams, based on the proposed, original, effective and non-obvious method of outputting radiation using the properties of the resulting radiation.
  • the original and effective radiation output regions provide ultra-high radiation power with high reliability of their operation, as well as a reduction in optical radiation losses and their independence from the Laser length, an increase in efficiency, a very significant decrease in radiation density (by two to three orders of magnitude) at the output faces, controlled directivity and divergence of laser radiation, reduced ohmic and thermal resistance phenomena, as well as a significant simplification of the manufacturing process of the Laser.
  • Figure 1 schematically shows a longitudinal section of the proposed multi-beam Laser with a sequence of alternating two areas of amplification and three areas of output radiation, the output side of which is perpendicular to the outer surface of the amplification region.
  • Figure 2 schematically shows a top view of the proposed Laser, a longitudinal section of which is schematically depicted in Figure 1.
  • Fig.3 schematically shows a cross section in the field of amplification of the Laser, a longitudinal section of which is schematically shown in Fig.1.
  • Figure 4 is a schematic top view of the proposed Laser from the radiation output side, in which two amplification regions are divided into three parallel amplification subregions.
  • Figure 5 schematically depicts from the side of the radiation output a top view of the proposed Laser, in which three additional narrow amplification regions are introduced connecting the amplification regions along its entire length.
  • Figure 6 schematically shows a longitudinal section of the proposed Laser with a removed substrate, in which metallization layers with a heat sink plate are attached directly to the heterostructure from the side opposite to the radiation output side.
  • Fig.7 schematically shows a top view of the proposed Laser, a longitudinal section of which is schematically shown in Fig.6.
  • Fig schematically shows a cross section in the gain region of the Laser with two-level metallization layers for the gain region and the output region, a longitudinal section of which is schematically depicted in Fig.6.
  • Figures 9 - 11 schematically (without metallization layers) show longitudinal sections of the proposed Lasers, the output faces of which are tilted and form linear tilt angles O 1 and ⁇ 2 with the outer surface of the amplification regions, and Fig. 9 are equal to (tr / 2) + ( ⁇ ), in Fig. 10 - equal to (tr / 4) + ( ⁇ / 2), in Fig. 11 - equal to ( ⁇ transaction extract / 4) - ( ⁇ / 2).
  • the proposed Laser 1 contains a laser heterostructure based on InAIGaAs compounds with active InGaAs layer 3, waveguide layers 4, 5 and bounding layers 6, 7 from AIGaAs on the substrate 2 of p-type GaAs, respectively from the side output radiation and the opposite side.
  • the wavelength of the laser radiation is chosen equal to 0.98 ⁇ m.
  • the functional line of Laser 1 is made of strip and consists of amplification regions 8 and output regions 9 alternating along the longitudinal optical axis, the widths of which are limited by the lateral limiting regions 10 of ZnSe, made the same and equal to 100 ⁇ m.
  • the thickness and composition of the restriction layer 6 in the amplification region 8 are chosen such that a partial radiation restriction is realized in the heterostructure.
  • a silver metallization sublayer 13 is attached with a radiation reflection coefficient of 98%.
  • the output region 9 contains an additional semiconductor leak-in layer 14 from GaAs, a distinctive feature of which is that its refractive index n w exceeds the effective refractive index n e ⁇ of the laser heterostructure with the leak-in layer 14.
  • the current connection of all amplification regions 8 is made by expansion metallization layers 13 not only to the outer surface of the reinforcement regions 8, but also to the lateral bounding regions 10 (extended contact of the reinforcement regions 8).
  • the corresponding ohmic metallization layers 15 are also deposited on the substrate 2.
  • the output edges 16, bounding the output region 9 along the longitudinal axis of the condition, are perpendicular to the outer surface of the amplification region 9, while the angles in absolute value are equal to angles ⁇ 2 and equal to 90 °.
  • the output regions 9, rising above the outer surface of the amplification regions 8, have the shape of a rectangular parallelepiped.
  • the length of the Laser 1 is chosen equal to 20010 microns.
  • the lengths of the amplification regions 8 and the output regions 9 are selected, respectively, equal to 90 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the number of regions 8 and output regions 9 formed in the functional line is 200 and 201, respectively.
  • the output radiation of Laser 1 consists of 400 rays, half of which are directed in one direction along the longitudinal axis of amplification, and the other half in the opposite.
  • the leak-out angle ⁇ was obtained equal to 10 °. In this case, the angle of refraction ⁇ for the output rays is 30 °.
  • the selected thickness of 6.0 ⁇ m of the radiation output regions 9 is approximately equal to three times the product of the length of the output region 9 times the tangent of the outflow angle ⁇ .
  • the calculated fraction of the output of radiation with a triple incidence of rays on the output face 16 is 98%.
  • the diffraction divergence of each ray is approximately equal to 9 °.
  • the calculated output radiation power P rad is 200 W (0.5 W for each output beam).
  • the average radiation density at the output face 16 is only 125 kW / cm 2 .
  • Inclined efficiency ⁇ n is equal to 85%.
  • the efficiency (efficiency from the outlet) is 80%.
  • the next modification of Laser 1 differed from the previous one in that an introduced reflector is attached from the side of one end face 11 (on figures not shown) with dimensions that allow to reflect all the laser beams directed in his direction.
  • the total laser radiation with low divergence is formed unidirectionally towards the opposite end at an angle ⁇ equal to 30 ° with respect to the longitudinal axis of amplification.
  • Laser 1 contained only one output region 9, located between two identical amplification regions 8, with correspondingly enlarged sizes of the regions.
  • each amplification region 8 consisted of ten (in Fig. 4, three) parallel strip amplification subregions 17 with a width of 10 ⁇ m and the lateral limiting regions 10 between them, each 5 ⁇ m wide, filled to the appropriate optimum depth by a sputtered ZnSe dielectric. Over the strip subregions 17 and the lateral limiting regions 10, metallization layers 13 (not shown in FIG. 4) are applied.
  • the next modification differed from the modification of Laser 1 shown in Figs. 1-3 in that in the middle of each of the output regions 9, along its entire length, additional reinforcement regions 18 with corresponding metallization layers 13 (not shown in FIG. 5 both on the amplification regions 8 and 18, and on the output regions 9), connecting the current amplification regions 8 along the entire 20010 ⁇ m of the length of the Laser 1.
  • the width of the introduced additional generation regions is 4 ⁇ m.
  • the proposed Laser 1 differed from the modification of Laser 1 shown in FIGS. 1-3 in that the substrate 2 was removed from the opposite side of the radiation output and the thickness and composition of the boundary layers 6 and 7 were chosen such that partial limitation of radiation in the heterostructure is realized. Moreover, the corresponding metallization layers 13 and 19 are attached to the outer surfaces of the restriction layers 6 and 7, including silver layers with a reflection coefficient of 98%. From the side opposite the output side of the radiation, Laser 1 is attached to a CuW conductive plate 20, with which it is mounted on a copper heat sink (not shown in the figures). In addition, corresponding metallization layers 21 are connected to the leak-in layer 14 of the output region 9.
  • the current connection of all output regions 9 is made by expanding the metallization layers 21 (by the level of leak-in layers 14) to one of the sides of the Laser 1 (extended autonomous contact of the output regions 9).
  • the next modification of Laser 1 differed from the previous one in that the above metallization layers 13 and 19 were connected directly to the waveguide layers 4 and 5.
  • the proposed Laser 1 differed from the modification of the Laser 1 shown in Figs. 1-3 in that the output edges 16 bounding the output regions 9 along the longitudinal axis of amplification are inclined to the outer surface of the amplification region 8, while angles Ci 1 in absolute value are equal to angles ⁇ 2 and have values equal to 100 °.
  • the output region 9 in the longitudinal section has the shape of a trapezoid.
  • antireflective optical coatings are applied to the output faces 16 of the output areas 9.
  • the thickness of the leak-in layer 14 in the output region 9 is selected to be 2.0 ⁇ m.
  • each laser beam is incident at right angles to the inclined output face 16 and directly exits from Laser 1.
  • the following modification differs from the previous one in that the output faces 16, the output radiation from which is directed in one selected (from two) direction, are coated with optical coatings (not shown in the figures) with a reflection coefficient of 99%.
  • the next modification of Laser 1 differed from the modification of Laser 1 shown in Figure 9 in that the output edges 16 are inclined, while the angles ⁇ -i in absolute value are equal to the angles ⁇ 2 and have values equal to 50 ° .
  • the output region 9 in longitudinal section has the shape of an inverted trapezoid.
  • the thickness of the output regions 9 is 2.2 ⁇ m.
  • the next modification of Laser 1 differed from the previous one in that the output faces 16 are made oblique, while the angles O 1 are in absolute value equal to the angles ⁇ 2 and have values equal to 130 °.
  • the output regions 9 in the longitudinal section are trapezoidal; the thickness of the output regions 9 is chosen to be 1.7 ⁇ m.
  • the effluent radiation undergoes total internal reflection from the inclined output faces 16, changes direction, and is output through the substrate 2 transparent to the radiation when incident directly on it.
  • Antireflective optical coatings are applied to the substrate at the radiation exit points.
  • Injection lasers are used to pump solid-state and fiber lasers and amplifiers, when creating medical equipment, laser processing equipment, lasers with doubled frequency of generated radiation, and also as highly efficient powerful solid-state radiation sources of wide application in a known wavelength range, including white emitters light for lighting.

Description

Инжекционный лазер
Область техники
Изобретение относится к оптоэлектронной технике, а именно, к эффективным, мощным и компактным полупроводниковым инжекционным лазерам (диодным лазерам) в широком диапазоне длин волн.
Предшествующий уровень техники
Известны различнные типы инжекционных лазеров: инжекционные лазеры с полосковой активной областью генерации и выводом излучения через торцевое зеркало оптического резонатора [S. S. Ou еt аl., Еlесtrопiсs Lеttеrs (1992). v.28, No.25, pp.2345-2346], поверхностно-излучающие инжекционные лазеры с вертикальным резонатором [А. Кriggе еt аl., Еlесtrопiсs Lеttеrs, 2001 , vol.37, No.20, рр.1222-1225], инжекционные лазеры с вытекающим излучением в оптическом резонаторе [Швейкин B.И., Patent No. US 6,748,002 B2, Juп. 8, 2004].
Наиболее близким по технической сущности и решаемой технической задачи является описанный в [Швейкин B.И., Патент RU 2109382 C1 , Бюл. N°11 , 20.04.98] инжекционный с поверхностным излучением лазер-прототип, включающий помещенную на подложке многослойную гетероструктуру с активным слоем, в котором выполнена полосковая активная область генерации, оптический резонатор, отражатели, омические контакты, средство вывода излучения с покрытиями, средство подавления бокового суперлюминесцентного излучения. Причем в полосковой активной области сформированы по крайней мере две ячейки генерации, составляющие по крайней мере одну линейку генерации лазерного излучения, ячейки ограничены по крайней мере с одной стороны средством вывода излучения, выполненным в виде дополнительно введённых выемки с двумя отражателями и областью, прозрачной для выводимого излучения. Выемка расположена со стороны поверхности гетероструктуры, отражатели помещены на наклонных поверхностях выемки, при этом введен угол ψ,
'с. образованный направлением ребра отражателя выемки на поверхности гетероструктуры с направлением боковых сторон полосковой области генерации, выбираемой в диапазоне (тr/2) - arcsin(1/n)< ψ<(тr/2)+ arcsin(1/n), где п - показатель преломления области, прозрачной для выводимого излучения. Кроме того по крайней мере для одного отражателя выемки введен угол β, образованный нормалью, мысленно проведенной в плоскости активного слоя к линии пересечения его плоскости с плоскостью указанного отражателя выемки с нормалью к поверхности указанного отражателя выемки, выбирается в диапазоне (1/2)arcsin(1/n)< β <(π/2)-(1/2) aгcsin(1/n). Дно выемки по отношению к поверхности гетероструктуры помещено на расстоянии, задаваемом потоком энергии Pвx усиленного излучения, распространяемого при работе устройства, который определен в сечении гетероструктуры, нормальном к ее слоям, в начале ячейки генерации, а также задаваемым полным усилением в указанной ячейке, зависящим от заданного тока накачки, длины указанной ячейки и от конструкции гетероструктуры. При этом поток энергии Pвx выбран в диапазоне 0.99 - 0,001 от значения полного потока энергии усиленного излучения в конце предшествующей области генерации, а полное усиление в указанной ячейке выбрано обратно пропорциональным потоку энергии Pвx. Далее в область, прозрачную для выводмого излучения и расположенную по ходу распространения во время работы устройства, отраженного от отражателя выемки излучения, введена поверхность вывода излучения по крайней мере одной стороной примыкающая к внешней выводной поверхности.
Основным достоинством инжеционного лазера-прототипа является возможное увеличение выходной мощности излучения, обусловленное многократным увеличением его длины. В то же время имеются технологические сложности в точности и воспроизводимости изготовления средств вывода излучения, выполняемых в виде узких выемок в гетероструктуре, расположенных в непосредственной близости к ативному слою. Это может приводить к большой дифракционной расходимости излучения на ячейках вывода и, соответственно, увеличивать оптические потери при выводе излучения и уменьшать эффективность, а также создавать трудности в обеспечении необходимого ресурса работы и надежности. Определенные ограничения имеются также в том, что вывод излучения осуществляется только через подложку, которая должна быть прозрачной для лазерного излучения.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания нового типа сверхмощного инжекционного лазера (далее Лазер) с поверхностным выводом излучения из активного слоя в виде множества выходных лазерных лучей, функционирующего в известном широком диапазоне излучающих длин волн и основанного на оригинальном, эффективном и неочевидном способе вывода лазерного излучения.
Техническим результатом является принципиально неограниченная длина предложенного Лазера (указанная длина ограничена лишь размером используемой полупроводниковой подложки), значительное снижение (на два-три порядка) плотности излучения на выводных гранях Лазера, что определяет сверхбольшую мощность лазерного излучения, высокую эффективность, низкие оптические потери излучения и их независимость от длины Лазера, низкий пороговый ток, низкие омические потери уменьшающиеся с увеличением длины Лазера, повышенный ресурс работы высокая надежность Лазера, а также контролируемая в широких пределах направленность и расходимость выходного излучения и упрощение технологического процесса изготовления Лазера.
В соответствии с изобретением указанный выше технический результат достигается тем, что предложен инжекционный лазер, включающий лазерную геτероструктуру, содержащую по крайней мере активный слой, состоящий по крайней мере из одного подслоя, а также торцевые грани, продольную ось усиления, оптический резонатор, слои металлизации, состоящие по крайней мере из одного подслоя. Причем в гетероструктуре в направлении продольной оси усиления размещена по крайней мере одна последовательность из чередующихся по крайней мере одной области усиления излучения состоящей по крайней мере из одной подобласти, и по крайней мере одной области вывода излучения состоящей по крайней мере из одной подобласти. В области вывода вместе со слоями лазерной гетероструктуры имеется возвышающийся над областью усиления и состоящий по крайней мере из одного подслоя полупроводниковый слой втекания излучения. Каждая область вывода с противоположных ее сторон в направлении продольной оси усиления ограничена выводными гранями, расположенными по отношению к наружной поверхности области усиления под определенными линейными углами наклона соответственно ои и α2, и отношение показателя преломления nвт слоя втекания к эффективному показателю преломления nэψ гетероструктуры с включенным в нее слоем втекания определено числом большим единицы.
Существенное отличие предложенного Лазера состоит в том, что впервые оригинальный и неочевидный вывод лазерного излучения, распространяющегося в оптическом волноводе вдоль продольной оси усиления, реализован через наружную поверхность Лазера с помощью дискретно распределенных внутри лазерной гетероструктуры оригинальных по составу, конструкции и размерам областей вывода излучения. При этом состав, конструкция и размеры областей вывода и их выводных граней таковы, что выход излучения реализуется в виде вытекающего излучения. Предложенные Лазеры характеризуются высокой эффективностью возрастающей с увеличением его длины, в отличие от современных инжекционных лазеров они характеризуются существенно более низкой (на два-три порядка) плотностью лазерного излучения на его выводных гранях, контролируемой направленностью и расходимостью лазерного излучения, низкими оптическими потерями излучения, сниженной пороговой плотностью тока, а также сниженными омическими и тепловыми сопротивлениями. Это определяет возможность получения высокой надежности работы Лазера при сверхбольших мощностей лазерного излучения, а также существенное упрощение технологического процесса изготовления Лазера.
Технический результат достигается также тем, что на обе торцевые грани размещают отражатели оптического резонатора с коэффициентами отражения близкими к единице. Этим в частности достигается снижение пороговой плотности тока.
Технический результат достигается также тем, что гетероструктуру в области усиления со стороны вывода излучения выполняют с такими составами и толщинами слоев, при которых в области усиления с указанной стороны реализуется частичное ограничение излучения в гетероструктуре. При этом с указанной стороны на поверхности геτероструктуры размещают подслой металлизации с высоким коэффициентом отражения излучения. Этим в частности достигается увеличение мощности излучения и упрощение технологии изготовления.
Технический результат достигается также тем, что в области вывода на наружной поверхности слоя втекания размещают соответствующие слои металлизации. Это в частности увеличивает эффективность и снижает пороговый ток Лазера.
Технический результат достигается также тем, что на одной из торцевых граней размещают отражатель, размеры, которого позволяют отразить все лазерные лучи направленные в его сторону. Этим в частности достигается однонаправленность лазерного излучения с уменьшенным углом расходимости.
Технический результат достигается также тем, что гетероструктуру в области усиления со стороны противоположной стороне вывода излучения выполняют с такими составами и толщинами слоев, при которых в области усиления с указанной стороны реализуется частичное ограничение излучения в гетероструктуре. При этом с указанной стороны на поверхности гетероструктуры размещают подслой металлизации с высоким коэффициентом отражения излучения. Этим в частности достигается увеличение эффективности Лазера и упрощение технологии его изготовления.
Технический результат достигается также тем, что в каждой области усиления формируют по крайней мере две полосковые подобласти усиления расположенные вдоль продольной оси усиления, пространство между которыми заполняют веществом с показателем преломления менее эффективного показателя преломления гетероструктуры в указанных подобластях усиления. Это в частности дает возможность получения одномодового лазерного излучения высокой мощности.
Технический результат достигается также предложенными ниже вариантами исполнения области вывода Лазера.
Линейные углы наклонов выводных граней Q1 и α2 выполняют одинаковыми по абсолютной величине значениями и равными тг/2. При этом слой втекания в области вывода имеет толщину не менее чем длина области вывода умноженная на тангенс угла вытекания φ, где угол φ равен арккосинусу отношения nэψ к nвт. Этим достигается соответствующая направленность и соответствующая угловая расходимость лазерных лучей.
Соответствующая направленность лазерных лучей достигается также тем, что линейные углы Q 1 H a 2 наклонов выводных граней выполняют с одинаковыми по абсолютной величине значениями и равными (тr/2)+(φ), а также (тr/4)+(φ/2) и (Зтг/4) - (φ/2).
Технический результат достигается также тем, что к совокупности областей вывода излучения и к совокупности областей усиления формируют автономные расширенные омические контакты (слои металлизации). Это в частности дает возможность провести оптимизацию размеров областей усиления и областей вывода и увеличить эффективность и мощность излучения Лазера.
Технический результат достигается также тем, что в середине каждой области вывода, вдоль всей ее длины сформированы полосковой формы области усиления полностью идентичные областям усиления с соответствующими слоями металлизации, ширина которых много меньше ширины областей вывода. Это в частности приводит к снижению порогового тока Лазера и увеличению мощности излучения.
Технический результат достигается также тем, что Лазер включает по крайней мере две последовательности из чередующихся по крайней мере одной области усиления излучения, состоящей по крайней мере из одной подобласти, и по крайней мере одной области вывода излучения, состоящей по крайней мере из одной подобласти, соединенные по току параллельно. Этим достигается увеличение мощности излучения Лазера примерно в число раз равное - числу параллельно соединённых указанных последовательностей.
Технический результат достигается также тем, что Лазер включает по крайней мере две указанные выше последовательности, соединенные по току последовательно. При одном и том же токе этим достигается увеличение мощности излучения Лазера примерно в число раз равное числу последовательно соединённых указанных последовательностей за счет соответствующего увеличения напряжения приложенного к Лазеру.
Существом настоящего изобретения является создание в интегральном исполнении нового типа Лазера с поверхностным выводом излучения из активного слоя, в частности в виде множества лучей, основанном на предложенном, оригинальном, эффективном и неочевидном способе вывода излучения, использующим свойства вытекающего излучения. Введенные в активную область, дискретно распределенные вдоль длины Излучателя (в принципе неограниченной), оригинальные и эффективные области вывода излучения обеспечивают сверхвысокую мощность излучения при высокой надежности их работы, а также снижение оптических потерь излучения и их независимость от длины Лазера, увеличение эффективности, очень значительное снижение плотности излучения (на два-три порядка) на выходных гранях, контролируемую направленность и расходимость лазерного излучения, сниженные омические и тепловые сопротивления, а также существенное упрощение технологического процесса изготовления Лазера.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение поясняется фигурами 1 - 11.
На Фиг.1 схематически изображено продольное сечение предлагаемого многолучевого Лазера с последовательностью чередующихся двух областей усиления и трех областей вывода излучения, выводные грани которых перпендикулярны к наружной поверхности области усиления.
На Фиг.2 схематически изображен вид сверху предложенного Лазера, продольное сечение которого схематически изображено на Фиг.1.
На Фиг.З схематически изображено поперечное сечение в области усиления Лазера, продольное сечение которого схематически изображено на Фиг.1.
На Фиг.4 схематически изображен со стороны вывода излучения вид сверху предложенного Лазера, две области усиления в котором разделены на три параллельно расположенных подобластей усиления. На Фиг.5 схематически изображен со стороны вывода излучения вид сверху предложенного Лазера, в котором введены дополнительные три узкие области усиления, соединяющие области усиления вдоль всей его длины.
На Фиг.6 схематически изображено продольное сечение предлагаемого Лазера с удаленной подложкой, в котором со стороны противоположной стороне вывода излучения непосредственно к гетероструктуре присоединены слои металлизации с теплоотводящей пластиной.
На Фиг.7 схематически изображен вид сверху предложенного Лазера, продольное сечение которого схематически изображено на Фиг.6.
На Фиг.8 схематически изображено поперечное сечение в области усиления Лазера с двухуровневыми слоями металлизации для области усиления и области вывода, продольное сечение которого схематически изображено на Фиг.6.
На Фиг.9 - 11 схематически изображены (без слоев металлизации) продольные сечения предлагаемых Лазеров, выводные грани которых наклонены и образуют с наружной поверхностью областей усиления линейные углы наклона O1 и α2, на Фиг.9 - равные (тr/2)+(φ), на Фиг.10 - равные (тr/4)+(φ/2), на Фиг.11 - равные (Зтт/4)-(φ/2).
Варианты осуществления изобретения
В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи. Приведенные примеры модификаций Лазера не являются единственными и предполагают наличие других реализаций, в том числе в известных дипазонах длин волн, особенности которых отражены в совокупности признаков формулы изобретения.
Предложенный Лазер 1 (см. Фиг.1-3) содержит на подложке 2 из п-типа GaAs лазерную гетероструктуру на основе соединений InAIGaAs с активным InGaAs слоем 3, волноводными слоями 4, 5 и ограничительными слоями 6, 7 из AIGaAs, соответственно со стороны вывода излучения и противоположной ей стороны. Длина волны лазерного излучения выбрана раавной 0,98 мкм. Функциональная линейка Лазера 1 , выполнена полосковой и состоит из чередующихся вдоль продольной оптической оси областей усиления 8 и областей вывода 9, ширины которых ограниченные боковыми ограничительными областями 10 из ZnSe, выполнены одинаковыми и равными 100 мкм. На торцевые грани 11 сформированы пленочные отражатели 12 оптического резонатора Фабри-Перо с коэффициентами отражения 99%. Со стороны вывода излучения толщина и состав ограничительного слоя 6 в области усиления 8 выбраны такими, при которых реализовано частичное ограничение излучения в гетероструктуре. На наружную поверхность областей усиления 8 присоединен подслой металлизации 13 из серебра с коэффициентом отражения излучения равным 98%. Область вывода 9 содержит дополнительный полупроводниковый слой втекания 14 из GaAs, отличительной особенностью которого является то, что его показатель преломления nвт превышает эффективный показатель преломления nэψ лазерной гетероструктуры с включенным в нее слоем втекания 14. Соединение по току всех областей усиления 8 осуществлено расширением слоев металлизации 13 не только к наружной поверхности областей усиления 8, но и к боковым ограничительным областям 10 (расширенный контакт областей усиления 8). Соответствующие омические слои металлизации 15 нанесены также на подложку 2. Выводные грани 16, ограничивающие вдоль продольной оси усления область вывода 9, перпендикулярны к наружной поверхности области усиления 9, при этом углы он по абсолютной величине равны углам α2 и равны 90°. В этом случае области вывода 9, возвышающиеся над наружной поверхностью областей усиления 8, имеют форму прямоугольного параллепипеда. Длина Лазера 1 выбрана равной 20010 мкм. Длины областей усиления 8 и областей вывода 9 выбраны, соответсвенно, равными 90 мкм и 10 мкм. При этом количество сформированных в функциональной линейке областей 8 и областей вывода 9, соответственно равно 200 и 201. Выходное излучение Лазера 1 состоит из 400 лучей, половина из которых направлена в одном направлении вдоль продольной оси усиления, а другая половина в обратном. Для данной модификации Лазера 1 соответствующим подбором составов и толщин слоев гетероструктуры и слоя втекания 14 угол вытекания φ получен равным 10°. При этом угол преломления β для выходных лучей равен 30°. Выбранная толщина 6,0 мкм областей вывода излучения 9 примерно равна утроенной величине произведения длины области вывода 9 умноженной на тангенс угла вытекания φ. В этом случае расчётная доля вывода излучения при трехкратном падении лучей на выводную грань 16 составляет 98%. Дифракционная расходимость каждого луча примерно равна 9°. Расчетная мощность выходного излучения Pизл равна 200 Вт (на каждый выходящий луч приходится по 0,5 Вт). Средняя плотность излучения на выводной грани 16 при этом составляет всего 125 кВт/см2. Наклонная эффективность ηн равна 85%. Коэффициент полезного действия (КПД от розетки) равен 80%.
Следующая модификация Лазера 1 отличалась от предыдущей тем, что со стороны одной торцевой грани 11 присоединен введенный отражатель (на рисунках не показан) с размерами, позволяющими отразить все лазерные лучи направленные в его сторону. При этом суммарное лазерное излучение с низкой расходимостью формируется однонаправленным в сторону противоположного торца под углом β равным 30° по отношению к продольной оси усиления.
Следующая модификация Лазера 1 отличалась от модификации, изображенной на Фиг.1-3 тем, что Лазер 1 содержал только одну область вывода 9, размещенную между двумя одинакоыми областям усиления 8, с соответствующими увеличенными размерами областей.
Следующая модификация Лазера 1 (см. Фиг.4) отличалась от модификации, изображенной на Фиг.1-3 тем, что каждая область усиления 8 состояла из десяти (на Фиг.4 - из трех) параллельно расположенных полосковых подобластей усиления 17 шириной по 10 мкм и размещенных между ними боковых ограничительных областей 10 шириной по 5 мкм, заполненных на соответствующую оптимальную глубину распыленным диэлектриком ZnSe. Поверх полосковых подобластей 17 и боковых ограничительных областей 10 нанесены слои металлизации 13 (не показанные на Фиг.4).
Следующая модификация (см. Фиг.5) отличалась от модификации Лазера 1 изображенного на Фиг.1-3 тем, что в середине каждой из областей вывода 9, вдоль всей ее длины сформированы полосковой формы дополнительные области усиления 18 с соответствующими слоями металлизации 13 (не показанными на Фиг.5 как на областях усиления 8 и 18, так и на областях вывода 9), соединяющие по току области усиления 8 вдоль всей 20010 мкм длины Лазера 1. При этом ширина введенных дополнительных областей генерации равна 4 мкм.
Предложенный Лазер 1 (см. Фиг.6-8) отличался от модификации Лазера 1 изображенного на Фиг.1-3 тем, что со стороны противоположной стороне вывода излучения удалена подложка 2 и толщина и состав ограничительных слоев 6 и 7 выбраны такими, при которых реализовано частичное ограничение излучения в гетероструктуре. При этом на наружные поверхности ограничительных слоев 6 и 7 присоединены соответствующие слои металлизации 13 и 19, включающие слои серебра с коэффициентом отражения излучения равным 98%. Со стороны противоположной стороне вывода излучения Лазер 1 присоединяется к проводящей пластине 20 из CuW, вместе с которой устанавливается на медное теплоотводящее основание (на рисунках не показанное). Кроме того к слою втекания 14 областей вывода 9 присоединены соответствующие слои металлизации 21. Соединение по току всех областей вывода 9 осуществлено расширением слоев металлизации 21 (по уровню слоев втекания 14) на одну из боковых сторон Лазера 1 (расширенный автономный контакт областей вывода 9). Следующая модификация Лазера 1 отличалась от предыдущей тем, что указанные выше слои металлизации 13 и 19, были присоединены непосредственно к волноводным слоям 4 и 5.
Предложенный Лазер 1 (см. Фиг.9) отличался от модификации Лазера 1 , изображенного на Фиг.1-3 тем, что выводные грани 16, ограничивающие области вывода 9 вдоль продольной оси усиления, выполнены наклонными к наружной поверхности области усиления 8, при этом углы Ci1 по абсолютной величине равны углам α2 и имеют значения, равные 100°. В этом случае область вывода 9 в продольном сечении имеет форму трапеции. Для увеличения эффективности Лазера 1 на выводные грани 16 областей вывода 9 наносят просветляющие оптические покрытия (на рисунке не показаны). Толщина слоя втекания 14 в области вывода 9 выбрана равной 2,0 мкм. Для этой модификации каждый лазерный луч падает под прямым углом на наклонную выводную грань 16 и напрямую выходит из Лазера 1.
Следующая модификация отличается от предыдущей тем, что на выводные грани 16, выходное излучение из которых направлено в одном выбранном (из двух) направлении, нанесены оптические покрытия (на фигурах не показано) с коэффициентом отражения 99%.
Следующая модификация Лазера 1 (см. Фиг.10) отличалась от модификации Лазера 1 изображенного на Фиг.9 тем, что выводные грани 16 выполнены наклонными, при этом углы α-i по абсолютной величине равны углам α2 и имеют значения, равные 50°. В этом случае область вывода 9 в продольном сечении имеет форму перевернутой трапеции. Толщина областей вывода 9 равна 2,2 мкм. Для этой модификации выходное излучение испытывает полное внутреннее отражение от наклонных выводных граней 16, меняет направление и выводится по краям наружной поверхности слоев втекания 14 при прямом падении на них.
Следующая модификация Лазера 1 (см. Фиг.11) отличалась от предыдущей тем, что выводные грани 16, выполнены наклонными, при этом углы O1 по абсолютной величине равны углам α2 и имеют значения, равные 130°. В этом случае области вывода 9 в продольном сечении имеют форму трапеции, толщина областей вывода 9 выбрана равной 1,7 мкм. Для этой модификации вытекающее излучение испытывает полное внутреннее отражение от наклонных выводных граней 16, меняет направление и выводится через прозрачную для излучения подложку 2 при прямом падении на неё. На подложку в местах выхода излучения наносят просветляющие оптические покрытия. Промышленная применимость
Инжекционные лазеры применяются для накачки твердотельных и волоконных лазеров и усилителей, при создании медицинской аппаратуры, лазерного технологического оборудования, лазеров с удвоенной частотой генерируемого излучения, а также в качестве высокоэффективных мощных твердотельных источников излучения широкого применения в известном диапазоне длин волн, в том числе излучателей белого света для освещения.

Claims

Формула изобретения
1. Инжекционный лазер, включающий лазерную гетероструктуру, содержащую по крайней мере активный слой состоящий по крайней мере из одного подслоя, а также торцевые грани, продольную ось усиления, оптический резонатор, слои металлизации состоящие по крайней мере из одного подслоя, отличающийся тем, что в гетероструктуре в направлении продольной оси усиления размещена по крайней мере одна последовательность из чередующихся по крайней мере одной области усиления излучения состоящей по крайней мере из одной подобласти, и по крайней мере одной области вывода излучения состоящей по крайней мере из одной подобласти, в области вывода вместе со слоями лазерной гетероструктуры имеется возвышающийся над областью усиления и состоящий по крайней мере из одного подслоя полупроводниковый слой втекания излучения, каждая область вывода с противоположных ее сторон в направлении продольной оси усиления ограничена выводными гранями, расположенными по отношению к наружной поверхности области усиления под определенными линейными углами наклона, соответственно Ci1 и α2, и отношение показателя преломления nвт слоя втекания к эффективному показателю преломления n3ф гетероструктуры с включенным в нее слоем втекания определено числом большим единицы.
2. Инжекционный лазер по п.1, отличающийся тем, что на обеих торцевых гранях размещены отражатели оптического резонатора с коэффициентами отражения близкими к единице.
3. Инжекционный лазер по п.1 , отличающийся тем, что гетероструктура в области усиления со стороны вывода излучения имеет такие составы и толщины слоев, при которых в области усиления с указанной стороны реализовано частичное ограничение излучения в гетероструктуре, при этом с указанной стороны на поверхности гетероструктуры размещен подслой металлизации с высоким коэффициентом отражения излучения.
4. Инжекционный лазер по п.1, отличающийся тем, что в области вывода на наружной поверхности слоя втекания размещены соответствующие слои металлизации.
5. Инжекционный лазер по п.1, отличающийся тем, что на одной из торцевых граней размещен отражатель, размеры которого позволяют отразить практически все излучение направленное в его сторону.
6. Инжекционный лазер по п.1 , отличающийся тем, что гетероструктура в области усиления со стороны противоположной стороне вывода излучения имеет такие составы и толщины слоев, при которых в области усиления с указанной стороны реализовано частичное ограничение излучения в гетероструктуре, при этом с указанной стороны на поверхности гетероструктуры размещен подслой металлизации с высбкйм коэффициентом отражения излучения.
7. Инжекционный лазер по п.1 , отличающийся тем, что область усиления состоит по крайней мере из двух полосковых подобластей усиления, расположенных вдоль продольной оси усиления, пространство между которыми заполнено соответствующим веществом, показатель преломления которого меньше эффективного показателя преломления гетероструктуры в указанных подобластях усиления.
8. Инжекционный лазер пo п.1, отличающийся тем, что линейные углы си и α2 одинаковы по абсолютной величине и равны (тr/2), при этом толщина размещенного в области вывода слоя втекания более, чем длина области вывода умноженная на тангенс угла φ вытекания излучения из активного слоя в слой втекания, и угол φ определен как арккосинус отношения nэψ к nвт.
9. Инжекционный лазер пo п.1, отличающийся тем, что линейные углы он и α2 одинаковы по абсолютной величине и равны (тr/2) + (φ).
10. Инжекционный лазер пo п.1, отличающийся тем, что линейные углы Ci1 и α2 одинаковы по абсолютной величине и равны (тг/4) + (φ/2).
11. Инжекционный лазер пo п.1 , отличающийся тем, что линейные углы αi и α2 одинаковы по абсолютной величине и равны (Зтr/4) - (φ/2).
PCT/RU2006/000362 2005-08-05 2006-07-07 Injection laser WO2007018451A1 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06769576A EP1923972A4 (en) 2005-08-05 2006-07-07 INJECTION LASER
CA2617912A CA2617912C (en) 2005-08-05 2006-07-07 Injection laser
JP2008524927A JP2009503887A (ja) 2005-08-05 2006-07-07 インジェクションレーザ
US11/997,877 US7787508B2 (en) 2005-08-05 2006-07-07 Injector laser
KR1020087004504A KR101112682B1 (ko) 2005-08-05 2006-07-07 인젝션 레이저
IL189022A IL189022A0 (en) 2005-08-05 2008-01-24 Injection laser
HK09100813.6A HK1123636A1 (en) 2005-08-05 2009-01-23 Injection laser

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005124940/28A RU2300835C2 (ru) 2005-08-05 2005-08-05 Инжекционный лазер
RU2005124940 2005-08-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007018451A1 true WO2007018451A1 (en) 2007-02-15

Family

ID=37727567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2006/000362 WO2007018451A1 (en) 2005-08-05 2006-07-07 Injection laser

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7787508B2 (ru)
EP (1) EP1923972A4 (ru)
JP (1) JP2009503887A (ru)
KR (1) KR101112682B1 (ru)
CN (1) CN100585969C (ru)
CA (1) CA2617912C (ru)
HK (1) HK1123636A1 (ru)
IL (1) IL189022A0 (ru)
RU (1) RU2300835C2 (ru)
TW (1) TWI328909B (ru)
WO (1) WO2007018451A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539117C1 (ru) * 2013-10-09 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российский академии наук Полупроводниковый усилитель оптического излучения
RU2540233C1 (ru) * 2013-10-09 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Инжекционный лазер с многоволновым модулированным излучением

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011079782A1 (de) * 2011-07-26 2013-01-31 Osram Ag Halbleiteremitter und Verfahren zum Erzeugen von Nutzlicht aus Laserlicht
CN109861078B (zh) * 2019-04-02 2021-01-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种面发射激光器及一种面发射激光器阵列

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5931084A (ja) * 1982-08-13 1984-02-18 Mitsubishi Electric Corp 注入形レ−ザ
RU2109382C1 (ru) * 1996-08-19 1998-04-20 Швейкин Василий Иванович Полупроводниковый лазер
RU2110874C1 (ru) * 1996-04-24 1998-05-10 Закрытое акционерное общество "Полупроводниковые приборы" Инжекционный полупроводниковый лазер
US6748002B2 (en) * 1998-08-10 2004-06-08 D-Led Corporation Injection laser

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2516953B2 (ja) * 1987-02-17 1996-07-24 松下電器産業株式会社 半導体レ―ザ装置の製造方法
JPH01136389A (ja) * 1987-11-24 1989-05-29 Nec Corp 半導体レーザ
JPH02267988A (ja) * 1989-04-10 1990-11-01 Hitachi Ltd 光半導体装置
JPH0319292A (ja) * 1989-06-15 1991-01-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ
US5131001A (en) * 1990-12-21 1992-07-14 David Sarnoff Research Center, Inc. Monolithic semiconductor light emitter and amplifier
JPH0566439A (ja) * 1991-09-05 1993-03-19 Fuji Photo Film Co Ltd 光波長変換装置
EP0620475B1 (en) * 1993-03-15 1998-12-30 Canon Kabushiki Kaisha Optical devices and optical communication systems using the optical device
JPH0766383A (ja) * 1993-08-30 1995-03-10 Nissan Motor Co Ltd 半導体レーザ装置
JPH10190016A (ja) * 1996-12-24 1998-07-21 Canon Inc 半導体分波光検出装置
RU2134007C1 (ru) * 1998-03-12 1999-07-27 Государственное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" Полупроводниковый оптический усилитель
RU2142661C1 (ru) * 1998-12-29 1999-12-10 Швейкин Василий Иванович Инжекционный некогерентный излучатель
US7031360B2 (en) * 2002-02-12 2006-04-18 Nl Nanosemiconductor Gmbh Tilted cavity semiconductor laser (TCSL) and method of making same
US7242703B2 (en) 2004-12-21 2007-07-10 The Trustees Of Princeton University Organic injection laser

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5931084A (ja) * 1982-08-13 1984-02-18 Mitsubishi Electric Corp 注入形レ−ザ
RU2110874C1 (ru) * 1996-04-24 1998-05-10 Закрытое акционерное общество "Полупроводниковые приборы" Инжекционный полупроводниковый лазер
RU2109382C1 (ru) * 1996-08-19 1998-04-20 Швейкин Василий Иванович Полупроводниковый лазер
US6748002B2 (en) * 1998-08-10 2004-06-08 D-Led Corporation Injection laser

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1923972A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539117C1 (ru) * 2013-10-09 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российский академии наук Полупроводниковый усилитель оптического излучения
RU2540233C1 (ru) * 2013-10-09 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Инжекционный лазер с многоволновым модулированным излучением

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009503887A (ja) 2009-01-29
CN100585969C (zh) 2010-01-27
TWI328909B (en) 2010-08-11
US7787508B2 (en) 2010-08-31
EP1923972A1 (en) 2008-05-21
RU2300835C2 (ru) 2007-06-10
EP1923972A4 (en) 2011-03-30
CA2617912C (en) 2012-09-25
KR101112682B1 (ko) 2012-02-17
KR20080047370A (ko) 2008-05-28
IL189022A0 (en) 2008-08-07
CA2617912A1 (en) 2007-02-15
US20080192789A1 (en) 2008-08-14
HK1123636A1 (en) 2009-06-19
CN101233658A (zh) 2008-07-30
TW200835103A (en) 2008-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2142665C1 (ru) Инжекционный лазер
JP4819290B2 (ja) レーザ装置および製造方法
US4633476A (en) Semiconductor laser with internal reflectors and vertical output
AU4992999A (en) High power laterally antiguided semiconductor light source with reduced transverse optical confinement
RU2134007C1 (ru) Полупроводниковый оптический усилитель
JP5254045B2 (ja) 半導体レーザ装置
RU2391756C2 (ru) Диодный лазер, интегральный диодный лазер и интегральный полупроводниковый оптический усилитель
RU2300835C2 (ru) Инжекционный лазер
RU2419934C2 (ru) Диодный источник многолучевого когерентного лазерного излучения (варианты)
RU2133534C1 (ru) Инжекционный лазер
RU2300826C2 (ru) Инжекционный излучатель
RU2230410C1 (ru) Инжекционный лазер и лазерная диодная линейка
RU2109382C1 (ru) Полупроводниковый лазер
US10348055B2 (en) Folded waveguide structure semiconductor laser
RU2109381C1 (ru) Интегральный полупроводниковый лазер-усилитель
JP3408247B2 (ja) 半導体レーザ素子
RU2398325C2 (ru) Диодный многолучевой источник лазерного когерентного излучения
RU96115454A (ru) Интегральный полупроводниковый лазер-усилитель
JPH0430490A (ja) 半導体レーザ素子とその製造方法
TW201230566A (en) Diode source of multibeam coherent laser emission
JP2003158341A (ja) 半導体レーザ素子

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200680027590.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 189022

Country of ref document: IL

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2617912

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11997877

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008524927

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 307/MUMNP/2008

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020087004504

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006769576

Country of ref document: EP