高光束质量大功率垂直腔面发射激光

摘要

目前提高大功率垂直腔面发射激光器输出功率的途径有二:一，增大单管器件的尺寸;二，多个单管器件进行二维集成。其中方法一使得有源区的尺寸增加，器件具有更大的发光面积，可以提高输出功率并减小串联电阻，但是器件的尺寸不能无限增大，否则会引起电流注入不均匀，从而导致功率密度的减小和光束质量的下降，具有很大的局限性。方法二将多个发光单元进行集成来实现较高的输出功率，同时保持较高的转换效率，但会导致光束质量的下降，不利于进行光纤祸合。本文针对以上两方面问题分别提出解决方案:一是从VCSEL器件结构出发，合理优化n-DBR反射率、单元器件尺寸等关键参数，并采用纳秒级窄脉冲驱动方式消除热效应影响，有效提高了VCSEL单管及列阵器件的峰值输出功率;二是利用限制扩散湿法刻蚀法实现了微透镜列阵与VCSEL列阵的集成，研制出同时具有高输出功率及高光束质量的VCSEL列阵。