[发明专利]合并第三反射器的表面发射激光器

说明书

公开了一种包括设置在激光器光学空腔中的部分反射元件的表面发射激光器结构。垂直外部空腔表面发射激光器（VECSEL）结构包括：泵浦源，其构造为以泵浦波长λ_pump发射辐射；外部外耦合反射器；分布式布拉格反射器（DBR）；以及有源区，其布置在所述DBR与所述外耦合反射器之间。所述有源区构造为以激光波长λ_lase发射辐射。所述VECSEL结构还包括部分反射元件（PRE），其布置在增益元件与所述外部外耦合反射器之间。所述PRE对于以所述激光波长的辐射而言具有在大约30%和大约70%之间的反射率并且对于以所述泵浦波长的辐射而言具有在大约30%和大约70%之间的反射率。

发明内容

公开了一种表面发射激光器结构，其包括设置在激光器光学空腔中的部分反射元件。一些实施例涉及垂直外部空腔表面发射激光器（VECSEL）结构，其包括构造为以泵浦（pump）波长λ_pump发射辐射的泵浦源、外部外耦合反射器、分布式布拉格反射器（DBR）以及布置在DBR与外耦合反射器之间的有源区，所述有源区构造为以激光波长λ_lase发射辐射。所述结构还包括布置在增益元件与所述外部外耦合反射器之间的部分反射元件（PRE）。所述部分反射元件（PRE）对于以所述激光波长的辐射而言具有在大约30%和大约70%之间的反射率并且对于以所述泵浦波长的辐射而言具有在大约30%和大约70%之间的反射率。

在一些实施方式中，所述PRE对于以所述激光波长的辐射而言具有在大约40%和大约60%之间的反射率并且对于以所述泵浦波长的辐射而言具有在大约40%和大约60%之间的反射率。在一些结构中，所述PRE包括III-V材料层的晶格。

在VECSEL结构的操作中，所述部分反射元件可以构造为在所述有源区中提供峰值E²场，其是所述基底中的平均E²场的不止2、3、4倍或甚至更大。

在一些构造中，所述泵浦源被布置以便由所述泵浦源发射的辐射以角θ入射在所述基底的表面上以致sin(θ)=n_sub sin[cos^-1(λ_pump/λ_lase)]，其中所述基底的折射率是n_sub。所述外部外耦合镜、DBR、增益区和PRE可以被布置为使得多于大约50%或甚至多于大约75%的泵浦辐射在所述有源区中被吸收。

根据一些方面，所述PRE包括分布式布拉格反射器，其包括许多层对，每个层对包括第一层AlGaN和第二层GaN。所述第一层和第二层可以外延生长在GaN基底上。例如，所述PRE可包括在2和20之间的层对或在大约10和12之间的层对。所述第一层的厚度可以是大约λ_lase/4n_AlGaN(λ_lase)并且所述第二层的厚度可以是大约λ_lase/4n_GaN(λ_lase)。例如，在一个实施方式中，所述第一层的厚度是大约50nm并且所述第二层的厚度是大约46nm。在一些情况下抗反射涂层被设置在所述基底和所述外耦合反射器之间。所述抗反射涂层可以具有折射率n_AR和厚度t_AR以致t_AR=(λ_pump/4n_AR)cos[sin^-1((1/n_AR)sinθ)]。

一些实施例旨在表面发射激光器结构，其包括第一反射器、第二反射器和布置在第一反射器与第二反射器之间的有源区，所述有源区构造为以激光波长λ_lase发射辐射。基底的至少一部分被布置在增益元件和第一反射器之间。所述基底具有靠近所述增益元件的第一表面和靠近第一反射器的第二表面。部分反射元件（PRE）外延生长在所述基底的第一表面上。所述部分反射元件对于以所述激光波长的辐射而言具有在大约40%和大约60%之间的反射率并且对于以泵浦波长的辐射而言具有在大约40%和大约60%之间的反射率。在一些实施方式中，所述基底部分具有大约100μm的厚度。