[发明专利]窄光束发散半导体源

说明书

窄光束发散半导体源可操作以产生具有大体上窄的光束发散、发射波长及大体上均匀的光束强度的光束。延伸长度镜的存在可有助于抑制一个或多个纵向模式和/或横向模式，以使得光束发散和/或发射的光谱宽度大体上减小。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月28日提交的美国临时专利申请号62/611,171的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及窄光束发散半导体源。

背景技术

垂直腔面射型激光器(VCSEL)是可例如从其顶面垂直发射高效率光束的基于半导体的激光器二极体。在VCSEL中，一般需要高反射率镜。高反射率镜可实施为例如由半导体或介电材料制成的分布式布拉格反射器(DBR)(例如交替高折射率及低折射率的四分之一波厚层)。为了使用合理的层数来实现高反射率，提供了高折射率对比(例如高对比度DBR)。然而，使用高对比度DBR可能会产生宽阻带，且在具有长内部单体腔的VCSEL的情况下，这会允许多个纵向模式产生激光。在一些应用中，纵向模式可能引起不期望或不稳定的操作(例，如在功率-电流曲线的“弯折”、模式跳跃)。

发明内容

本公开描述了窄光束发散半导体源。延伸长度镜(有时亦指称混合镜)的存在可助于抑制一个或多个纵向模式和/或横向模式，使得光束发散和/或发射的光谱宽度大体上减小。

例如，在一个方面中，本发明描述一种窄光束发散半导体源，其可操作以产生具有大体上窄的光束发散、发射波长及大体上均匀的光束强度的光束。窄光束发散半导体源包括光学谐振腔，其包括具有第一侧及第二侧的高反射镜、具有第一侧及第二侧的延伸长度镜及有源区域。高反射镜及延伸长度镜设置在有源区域的远端侧上，使得高反射镜的第一侧耦合至有源区域的第一侧且延伸长度镜的第一侧耦合至有源区域的第二侧，有源区域的第二侧与有源区域的第一侧相对。电接点可操作以将电流引导至有源区域。

一些实施方式包括以下特征的一个或多个。例如，延伸长度镜及高反射镜可操作以抑制一个或多个纵向模式和/或横向模式。在一些实施方式中，仅一个纵向模式产生激光。

本发明可应用于各种类型的窄光束发散半导体源，包括例如VCSEL、VECSEL、LED及RC-LED。

本发明还描述了边射型光源。例如，根据一个方面，本发明描述一种窄光束发散半导体光学边射型激光器，其包括混合分布式布拉格反射器(混合DBR)。混合DBR具有第一侧及第二侧，边射型激光器设置在混合DBR的第一侧上。混合DBR包括高对比度区域及低对比度区域。高对比度区域包括特定电荷载子类型的DBR材料的多个高折射率差对，高对比度对周期性地设置在高对比度区域内。低对比度区域包括特定电荷载子类型的DBR材料的多个低折射率差对，低对比度对周期性地设置在低对比度区域内。混合DBR及边射型激光器可操作以产生具有发射的光谱宽度及光束发散的发射。边射型激光器及混合DBR具有窄光谱频宽且可操作以大体上抑制一个或多个横向模式和/或纵向模式，使得光束发散和/或发射的光谱宽度大体上减小。

通过以下详细描述、附图及权利要求，其他方面、特征及各种优点将变得显而易见。

附图说明

图1示出了顶部发射VCSEL结构的一个示例。

图2示出了顶部发射VCSEL结构的另一示例。

图3示出了底部发射VCSEL结构的一个示例。

图4示出了VECSEL结构的一个示例。

图5示出了LED结构的一个示例。

图6示出了RC-LED结构的一个示例。

图7示出了边射型激光器的一个示例。

具体实施方式