[发明专利]集成数字激光器

说明书

一种激光器件，包括：从在激光波长处透明的材料形成的衬底；第一反射层，以激光波长反射至少一些入射辐射；包括增益介质的层，用于提供以激光波长的辐射的受激发射，并位于第一反射层和衬底之间；第二反射层，在衬底的、与第一反射层相对的一侧上，以激光波长反射至少一些入射辐射；空间光调制器，在包括第一和第二反射层的光学腔中，并包括元件阵列，每个元件阵列对应于光学腔中的辐射的不同路径；以及计算机控制器，在操作期间，使空间光调制器选择性地改变光学腔中的辐射强度或相位，以提供辐射的可变横向空间模式输出。

技术领域

本公开一般涉及集成激光器件和制造集成激光器件的方法。

背景技术

通常，可以通过引导激光器的输出通过诸如衍射光学元件、透镜、反射 镜、棱镜等的一个或多个光束成形光学器件来成形激光束。取决于所期望的 特定激光束分布，成形的效果可以包括使光束的强度在光束宽度上均匀化， 或确保光束的特定横截面形状(例如，圆形、矩形、椭圆形)和/或确保光束 横截面内的特定光束强度分布。激光束也可以是主动成形的，例如，使用空 间光调制器(SLM)。例如，由反射或透射特性独立可变的元件阵列组成的反 射或透明SLM可以定位在激光束的路径中，并且被操作为通过控制SLM而 可变地改变光束分布。在许多情况下，光束成形光学器件位于激光器的光学 腔之外。

发明内容

本公开的特征在于用于集成激光器件的架构，其能够以可编程方式产生 可变横向空间模式输出。在某些实现方式中，这些器件在激光器的光学腔内 包含数字可寻址的空间光调制器(SLM)。SLM允许在空间上改变跨光学腔 的辐射损失和/或相位，并相应地改变激光输出的强度分布。使用所公开的激 光器件可获得的独特横向空间模式的数量仅受SLM阵列的尺寸、分辨率和灰 度级限制。

通常，在第一方面，本发明的特征在于一种具有可变横向空间模式输出 的激光器件，包括：从在激光波长处透明的材料形成的衬底；由衬底支撑的 第一反射层，第一反射层被配置为以激光波长反射至少一些入射辐射；包括 增益介质的层，用于以激光波长提供辐射的受激发射，该层包括位于第一反 射层和衬底之间的增益介质；第二反射层，由衬底支撑，在衬底的与第一反 射层相对的一侧上，第二反射层被配置为以激光波长反射至少一些入射辐射； 空间光调制器，由衬底支撑，并位于通过第一和第二反射层包括的光学腔中 的辐射路径中，空间光调制器包括元件阵列，每个元件阵列对应于光学腔中 的辐射的不同路径；以及与空间光调制器通信的计算机控制器。在操作期间， 计算机控制器使空间光调制器选择性地改变光学腔中的每个辐射路径中的辐 射强度或相位，以提供来自激光器件的辐射的可变横向空间模式输出。

激光器件的实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

例如，所述空间光调制器可以在所述衬底的、与包括所述增益介质的层 相对的侧上。所述空间光调制器可以是透射空间光调制器。

所述空间光调制器可以在所述衬底的、与包括所述增益介质的层相同的 侧上。所述空间光调制器可以是反射空间光调制器。所述第二反射层可以被 布置成将由所述增益介质发射的入射辐射朝向所述空间光调制器反射，并将 由所述空间光调制器反射的入射辐射朝向所述增益介质反射。

在一些实施例中，所述第一反射层包括用于在所述激光波长进行辐射的 布拉格反射器。

所述第二反射层可以包括反射光栅，诸如啁啾反射光栅。

所述增益介质可以包括量子阱层。

所述激光器件可以包括在包括增益介质的层和衬底之间的第一电极层。 在一些实施例中，所述激光器件还可以包括第二电极层，所述第一和第二电 极层位于包括所述增益介质的所述层的相对侧上。所述第一和第二电极层中 的一个或两者都可以是图案化的电极层。可以从在所述激光波长透明的导电 材料形成所述第一电极层。所述第一电极层可以包括用于激光辐射通过的孔。

所述第一或第二反射层可以是用于在所述激光波长的辐射的部分反射层。