[发明专利]半导体激光器、半导体激光模块以及激光设备

说明书

本发明涉及一种半导体激光器、半导体激光模块以及激光设备，其中，半导体激光器是一种水平腔面发射激光器HCSEL；所述HCSEL发光一个方向准直光束、一个方向非准直光束，或者，HCSEL出光是两个方向都是准直光束；所述HCSEL包括光栅，通过光栅实现激光锁模且耦合输出激光，耦合垂直输出光线。由所述半导体激光器作为激光芯片构成半导体激光模块可直接输出均匀化线光束，无需耦合到光纤，工艺工序简单，成本低廉，生产效率高，效果良好，具有非常高的性价比。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是一种半导体激光器、半导体激光模块以及激光设备。

背景技术

通常光纤激光、半导体激光器耦合到光纤发出的激光束的空间强度分布呈高斯分布，即高斯光束，而在很多激光技术的应用中希望激光光强是均匀分布的线形光斑，如激光清洗、激光检查、激光切除、激光3D扫描、激光熔覆、激光加热、激光烧蚀、智能检测、美容皮肤治疗、表征处理、颜色消融/油漆去除，去除涂层等应用领域。

另一方面，当前传统工艺工序太复杂，成本高，性价比低。

其中一种传统方法是采用芯片线阵排列或者laser bar，快轴方向必须是用非球面或二元或其衍射光学(绿色线条)准直或者聚焦成窄方形，慢轴方向采用非球面或二元光学或衍射光学扩成长条方向。采用二元光学，非球面或衍射光学成本高，且因半导体芯片高斯分布严重，有些无法采用光场叠加的模式进行二次均匀化设计，很多时候无法达到想要的效果，这种方法目前用的很少。

另一种传统方法中，例如几百瓦的半导体激光器耦合到光纤，采用多个LD芯片快慢方向准直，然后采用多个反射镜光场重合叠加，再通过聚光镜耦合到光纤输出，输出后的光场仍会高斯分布，在应用中，通过二次光学(非球面或者二元光学及其衍射光学)进行高斯均匀化，做成所需的均匀线条，工序复杂，效率低，成本昂贵。

再一种传统方法中，采用几百瓦光纤激光器，但是光纤激光器输出光束也是高斯或者多模分布，无法直接应用的一些对光束要求高的领域，故需把光束均匀化，通常的方法是光纤输出后采用二元光学，非球面光学，或者衍射光学进行均匀化，达到所需的均匀线条。这样的方法和前述的传统方法及半导体激光耦合到光纤一样成本昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种半导体激光器、半导体激光模块以及激光设备，解决现有技术的半导体激光器的应用，工艺工序太复杂，成本高，性价比低。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种半导体激光器，是一种水平腔面发射激光器HCSEL；所述HCSEL出光一个方向准直光束、一个方向非准直光束，或者，HCSEL出光两个方向都是准直光束；所述HCSEL包括光栅，通过光栅实现激光锁模且耦合输出激光，耦合垂直输出光线。

进一步地，所述光栅为高阶光栅，高阶光栅是线性光栅、非线性光栅或非均匀光栅；所述HCSEL为水平振荡模式，输出均匀化线光束；所述高阶光栅位于所述HCSEL的水平腔表面或内部；所述HCSEL的出光方向垂直于所述HCSEL水平腔的上表面或者下表面，HCSEL的出光为条形或方形。

进一步地，所述HCSEL包括P电极、N电极、基质、激发区以及光栅，分层层叠，整体形成水平腔面发射激光器的水平腔，水平腔的正面或背面形成发光区域；根据所述光栅在水平腔内的位置，相应地所述HCSEL从水平腔的表面直接出射光或从内部出射光。

作为一些实施例，N电极、基质、激发区、P电极自上至下地水平层叠，光栅位于任意层或上下表面的位置；各层形状及大小相互适配，形成平整的层叠结构。

本发明提供了一种半导体激光模块，所述半导体激光模块包括若干个如上所述的半导体激光器作为激光芯片排列而成。

进一步地，单个或者多个所述HCSEL按照发光区域长的方向线排列形成激光芯片阵列，直接输出均匀化光束，无需采用耦合到光纤；