[发明专利]多增益介质高功率半导体薄片激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高功率半导体激光器领域，具体涉及一种多增益介质高功 率半导体薄片激光器。

背景技术

半导体薄片激光器(SemiconductorDiskLaser,SDL)综合了半导体激光器 和固体薄片激光器二者的优点，一方面，它具有半导体激光器的优点：波长覆 盖了从可见光到近红外的宽广范围，半导体对抽运光的带间跃迁吸收使其吸收 带宽很宽，对抽运光的波长漂移不敏感；器件本身效率高、寿命长、体积小等。 另一方面，它又具有固体薄片激光器的优点：光束质量十分优良，能获得近衍 射极限的圆形TEM00高斯模；光抽运可以产生大面积的均匀抽运，因而可以 通过增大抽运光斑面积来降低激光器的热效应；薄片式增益结构的准一维热流 有利于进行散热处理，然而对于高功率半导体薄片激光器而言，现有技术中由 于激光器中的薄片结构，在高功率情况下由于发热更大，往往限制的半导体薄 片激光器的功率进一步提高，如何提高半导体薄片激光器高功率工作模式下的 可靠性及寿命已成为高功率半导体薄片激光器领域亟需解决的关键问题。

因此，为解决以上问题，需要一种多增益介质高功率半导体薄片激光器， 能够成倍地扩大激光器的增益、大幅度降低激光器的热效应、成倍地提高激光 器的输出功率，并且结构简单紧凑，能输出高功率激光，同时光束质量也很优 良。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供多增益介质高功 率半导体薄片激光器，能够有效保证成倍地扩大激光器的增益、大幅度降低激 光器的热效应、成倍地提高激光器的输出功率，并且结构简单紧凑，能输出高 功率激光，同时光束质量也很优良。

本发明的多增益介质高功率半导体薄片激光器，包括泵浦源、增益介质镜、 后端腔镜和输出耦合镜，所述泵浦源和增益介质镜分别为多个且一一对应并配 合设置，各增益介质镜同时用于作为反射镜与后端腔镜和输出耦合镜配合形成 一折叠式光学谐振腔；所述折叠式光学谐振腔中还设置有用于倍频的非线性晶 体。

进一步，所述增益介质镜由上到下依次包括量子阱有源层和分布布剌格反 射层，所述泵浦源发出的抽运光作用于量子阱有源层并产生基频激光，所述分 布布剌格反射层为对基频激光和抽运光均高反的双反射带分布布剌格反射层。

进一步，所述泵浦源为800-815nm波长的半导体激光器；双反射带分布布 拉格反射镜中的高折射率层和低折射率层由[(GaAs/AlAs)/GaAs]周期构成，其中 (GaAs/AlAs)的周期数为2-4，[(GaAs/AlAs)/GaAs]的周期数为10-14；所述量子阱 层包括半导体量子阱层和量子阱势垒层，半导体量子阱层为InGaAs,其中In按 摩尔比占18％-20％,量子阱势垒层为GaAs或AlGaAs，AlGaAs中Al按摩尔比占 1％-8％，周期谐振结构中量子阱的总个数为10-20个。

进一步，所述泵浦源为650-680nm波长的半导体激光器；双反射带分布布 拉格反射镜中的高折射率层和低折射率层由[(GaAs/AlAs)/GaAs]周期构成，其中 (GaAs/AlAs)的周期数为3-5，[(GaAs/AlAs)/GaAs]的周期数为8-12；所述量子阱 层包括半导体量子阱层和量子阱势垒层，半导体量子阱层为GaAs,量子阱势垒层 为AlGaAs，AlGaAs中Al按摩尔比占15％-25％，周期谐振结构中量子阱的总个数 为10-20个。

进一步，所述增益介质镜还包括设置于量子阱有源层顶面的用于压窄泵浦 光线宽的基质片，所述基质片为由砷化镓材料制备而成的用于压窄基频激光线 宽的半导体片。

进一步，所述基质片的上、下表面均抛光处理且相互平行。

进一步，所述基质片的内表面设置有对泵浦光增透的增透膜。

进一步，所述折叠式光学谐振腔为锯齿形光路的折叠式光学谐振腔；所有 增益介质镜位于锯齿形光路的同一侧并沿纵向并列且平行设置，锯齿形光路的 另一侧设置有多个发射镜；泵浦源产生的抽运光垂直射入增益介质镜。

进一步，所述增益介质镜为2-6块。