[发明专利]高频调制的表面发射的半导体激光器

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的表面发射的半导体激光器。

本专利申请要求德国专利申请10 2005 046 695.8和10 2005 055 159.9的优先权，它们的公开内容通过引用结合于此。

作为可调制的激光器，在绿色和蓝色光谱范围中通常使用固体激光器。这些固体激光器虽然具有高的输出功率，但是由于激光活动的状态在固体材料中的长寿命，所以调制频率通常被限制为小于100kHz。这种固体激光器通常借助外部的、比较大的并且昂贵的电光调制器或者声光调制器来进行幅度调制。

基于“飞点(flying spot)”方法在显示装置中使用激光(激光扫描显示装置)的前提是，有三种基色(红、绿和蓝)、激光器的高频调制以及比较高的输出功率可供使用。为了实现显示装置的高分辨率，值得期望的是，使用例如超过1MHz的频率来调制输出功率。

带有外部谐振器反射装置的表面发射的半导体激光器(也以名称圆盘激光器或者VECSEL(垂直外腔面发射激光器)而被公开)的特色在于高的输出功率，同时具有高的射束质量。

由出版物US 6,798,804 B2公开了一种表面发射的半导体激光器，其中设计了通过调制在表面发射的半导体激光器的pn结上的电压来对所发射的激光辐射进行高频调制。为此，使用了设置在半导体激光器外部的调制单元。

本发明的任务是，提出一种改进的表面发射的半导体激光器，其中以比较小的开销实现所发射的激光辐射的高频调制。

该任务通过具有权利要求1所述特征的表面发射的半导体激光器来解决。本发明的有利的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的表面发射的半导体激光器具有：半导体芯片；第一谐振器反射装置和至少一个另外的谐振器反射装置，其中该另外的谐振器反射装置设置在半导体芯片外部，并且与第一谐振器反射装置一同构建具有谐振器长度L的激光谐振器；泵浦激光器，其为了半导体激光器的光泵浦而将泵浦辐射以泵浦功率P_P射入半导体芯片中。在该表面发射的半导体激光器中，泵浦功率P_P被以调制频率f_P进行调制。激光谐振器的谐振器长度L有利地与调制频率f_P匹配。

由于泵浦功率的调制，表面发射的半导体激光器有利地具有以泵浦功率的调制频率f_P来调制的输出功率。已经证明，在这种光泵浦的半导体激光器中，激光谐振器的谐振器长度L与泵浦辐射源的调制频率f_P匹配是合乎目的的。优选的是，调制频率f_P越高，则谐振器长度L越短。特别地，激光谐振器可以具有30mm或者更短的谐振器长度L。优选的是，激光谐振器的长度L为20mm或者更短，特别优选为10mm或者更短。

优选的是，对于谐振器长度L适用L[mm]≤250/f_P[MHz]。例如，在调制频率f_P＝10MHz的情况下，谐振器长度L有利地为25mm或者更小。在调制频率f_P＝25MHz的情况下，谐振器长度L有利地不超过10mm。

泵浦激光器并非一定具有固定的调制频率，而是也可以具有变化的调制频率。在这种情况中，调制频率可以理解为泵浦激光器可以借助其来调制的最大的调制频率。在这种情况中，谐振器长度与调制频率的匹配也即与设置用于调制泵浦功率的最大调制频率匹配。特别地，在此不等式L[mm]≤250/f_P[MHz]也应当对于泵浦激光器的最大调制频率是满足的。

在本发明的一个实施形式中，调制频率f_P为1MHz或者更大，优选为10MHz或者更大，并且特别优选为50MHz或者更大。这对于将表面发射的半导体激光器应用在激光显示装置中是特别有利的。

泵浦激光器的泵浦功率优选通过电流的调制而被调制，其中泵浦激光器以该电流被驱动。

为了能够实现尽可能高的调制频率f_P，泵浦激光器优选被调制为使得在被调制的运行中，泵浦激光器的激光器阈值未被低于。例如，泵浦激光器的工作电流可以以频率f_P变化，其中在时间过程中的工作电流的最小值也大于激励泵浦激光器中的受激发射所需的阈值电流强度。

为了实现高的调制频率，此外证明有利的是，在被调制的工作期间也驱动表面发射的半导体激光器，使得不低于激光器阈值。这意味着，在时间过程中的高频调制的泵浦功率的最小值也大于为了激励表面发射的半导体激光器中的受激发射所需的阈值功率。