[发明专利]布拉格反射波导双光束激光器及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体激光器技术领域，涉及一种布拉格反射波导双光束激光器及其应用方法。

背景技术

在激光扫描技术中，受数据调制速率及扫描转镜旋转速度的实际限制，单光束扫描速度已接近极限，因此采用双光束或多光束扫描是突破这一限制的重要途径，它可使激光打印速度或光盘读写速度倍增。在激光检测等领域，由于激光器的强度扰动以及热透镜效应产生的噪声，当前商用激光吸收光谱仪的检测精度普遍不高，而利用两束强度相关性很好的激光分别作为参考光和信号光，可有效消除了激光强度不稳定性产生的噪声，大幅提高检测精度。另外，基于双光束激光的高性能粒子成像速度仪不仅可同时测量粒子的大小、速度和方向，而且还可检测高速粒子。由上可见，发展一种紧凑、稳定的双光束激光器对一些实际应用具有非常重要的意义。

传统方法获得双光束激光主要有两种：一种是将一束激光分成两束，主要采用衍射光栅、偏振棱镜、非简并光参量振荡以及外腔反馈等方法；另一种方法是采用空间、波长或偏振耦合器以及光纤列阵等将两束不同激光器发出的激光耦合在一起，形成双光束激光输出。这些方法需要复杂的光学对准，而且尺寸不紧凑，成本高，重复性差，难以大批量生产。另一个解决方案是采用双条半导体激光器或相位耦合条形半导体激光器列阵，它能够在侧向输出两束激光，但其面临的问题是：在这些不同发光点之间存在严重的热串扰，一个发光点的功率极易受到相邻发光点通电时产生的热影响，器件输出功率难以稳定，应用受到限制。

另外一方面，布拉格反射波导是一种一维光子晶体，它具有光子禁带，频率处于禁带内的光子传输被禁止。布拉格反射镜的高折射率层的折射率为n₁，布拉格反射镜的低折射率层的折射率为n₂，导模有效折射率为n_eff。当传输常数位于禁带内时，导模有效折射率n_eff可以低于布拉格反射镜的低折射率层的折射率n₂。布拉格反射波导通常存在两种光子禁带导引机制：一种为光在布拉格反射镜中高折射率层传输但在低折射率层渐逝衰减，此时满足n₁>n_eff>n₂；另一种为完全光子禁带导引，光在布拉格反射镜中所有层中传输，此时满足n_eff<n₂。在中国发明专利CN201110272765.7中公开了一种低横向发散角布拉格反射波导边发射半导体激光器，这种激光器中的布拉格反射波导采用前一种光子禁带导引机制，即光在布拉格反射镜中高折射率层传输但在低折射率层渐逝衰减，导模有效折射率n_eff高于布拉格反射镜的低折射率层的折射率n₂，但是低于高折射率层的折射率n₁。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，而提供一种紧凑的、稳定的、精确可控的、可批量生产的布拉格反射波导双光束激光器及其应用方法。

为了实现本发明的以上目的，本发明的技术方案如下：

一种布拉格反射波导双光束激光器，由下至上依次包括：

N面电极、衬底、缓冲层、下波导层、缺陷层、上波导层、盖层和P面电极；所述缺陷层的中设有有源区；

所述下波导层包括多对N型掺杂高、低折射率材料层周期交替生长的布拉格反射镜；所述上波导层包括多对P型掺杂高、低折射率材料层周期交替生长的布拉格反射镜；

导模有效折射率低于所述P型掺杂低折射率材料层和N型掺杂低折射率材料层的折射率。

上述技术方案中，所述缓冲层与所述下波导层之间还设有下限制层；所述上波导层与所述盖层之间还设有上限制层。

上述技术方案中，所述有源区为单层量子阱、多层量子阱、量子点或量子线中的任意一种。

上述技术方案中，所述有源区位于缺陷层中间。

上述技术方案中，所述P型掺杂高折射率材料层与所述N型掺杂高折射率材料层相对于的有源区镜面对称；所述P型掺杂低折射率材料层与所述N型掺杂低折射率材料层相对于的有源区镜面对称。

上述技术方案中，所述P型掺杂高折射率材料层和所述N型掺杂高折射率材料层的折射率和厚度相同；所述P型掺杂低折射率材料层和所述N型掺杂低折射率材料层的折射率和厚度相同。

上述技术方案中的布拉格反射波导双光束激光器的一种应用方法，包括：

利用光调制器对所述激光器产生的两束激光进行写调制定时，使两束激光分别携带不同的数据。