高功率半导体激光器腔面高反膜的研究

摘 要：针对半导体激光器在空气中解理时，其腔面镀膜对激光器的输出特性的影响,讨论了半导体激光器的腔面膜的设计方法
及其腔面薄膜的选择依据。对半导体激光器后腔面不镀膜,后腔面镀上高反射膜进行了对比,测试了半导体激光器的输出功率。
结果表明,镀上高反射薄膜的激光器比没有镀高反射膜的激光器阈值电流降低了10%、斜率效应提高了17.9%。在半导体激光器的
科技创新导报 2017 NO.34 Science and Technology Innovation Herald
DOI：10.16660/j.c n k i.1674-098X.2017.34.092
工业技术
高功率半导体激光器腔面高反膜的研究①
邱忠阳 冯爽 徐栩 李玉春 (大庆师范学院机电工程学院 黑龙江大庆 163712)
射率一 般在30 %左右。对于高功率半 导体 激光器，一 般要求
谐 振 腔的后腔面反射率尽可能高(>95%)，即HR膜，以减少
不必要的光损耗，降低器件的激 射阈值，而激光器的光输出
腔面要求具 有比较低的反射率(5%～10 %)，即AR膜，以增加 腔内光 的出 射 [7]。
以出射介质为空气的单层膜为例，其反射率为:
大功 率 半 导体 激 光 器 具 有 高 输出功 率、高 功 率 转 化 效 率、体 积 小 和 较 高 的可靠 性 等 优 点 [1l。目前，大功 率 半 导 体 激 光器己被广泛应 用于 光 通信、光信储存、泵浦固体 激光器、 材 料加工、激光医疗等领域 [2-4]。随着其应用的不断扩大，对 于 器件 的 性能、可靠 性 要求 进 一步 提 高 [5]。在半 导体 激 光 器的 腔 面 镀 膜 除可 以 提 高器 件 的 前 腔 面 输出 效 率外，还 有保 护 激 光 器腔 面 不 受 大 气 环 境中的 水 汽 和 灰 尘 等 其 他 物质 污 染，有 利 于 提 高器件 的C O D 阈 值，增 加 器件 的工作可靠 性 [6]。
腔面镀膜，可以有效提高器件的输出特性，还有保护激光器腔面不受大气环境中的水汽和灰尘等其他物质污染，增加器件的工作
可靠性。
关键词：高功率半导体激光器 高反射膜 阈值
中图分类号：TN24
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2017)12(a)-0092-03
Abstract: The design method of cavity mask for semiconductor laser and the selection basis of the cavity surface film are discussed according to the influence of the cavity coating on the output characteristics of the laser as the semiconductor laser is cleaved in the air.The output power of the semiconductor laser is tested by comparing the back surface of the semiconductor laser without coating with the high reflectivity film on the back surface. The results show that the threshold current of the laser with a high reflection film is reduced by 10% and the slope effect is increased by 17.9% compared to the laser without the high reflection film. The cavity surface film of semiconductor laser can effectively improve the output characteristics of the device, protect the laser cavity surface from the pollution of the water vapor, the dust and other substances in the atmospheric environment and increase the reliability of devices. Key Words: High power semiconductor laser; High reflective film; Threshold value
层的折射率介于入射介质与空气介质之间时，单层膜 具 有增
透 性，且在 光 学厚度d 为 4 / λ 时 增 透率最 大，此条 件下的反
①基 金项目:大 庆 师 范 学 院自然 科 学基 金项目：半 导体 激 光 器谐 振 腔 的 优化 研 究（项目编 号:14 Z R19）。 作 者简介：邱忠阳(19 8 4 —)，女，汉 族，吉 林 松 原人，硕 士 研 究 生，讲 师，研 究 方向：半 导体 器 件。 徐 栩 (19 81—)，女，汉 族，黑龙 江 大 庆 人，硕 士 研 究 生，讲 师，研 究 方向:光 学。 李玉春(1980 —)，女，汉族，黑龙江大庆人，硕士研究生，讲师，研究方向:光学。
R
=
(nR (nR
−
1)
2
cos
2
2πn λ
f
d
+
1) 2
cos
2
2πn λ
f

− nf + nf
2
sin
2
2πn λ
f
d
2
sin
2
2πn λ
f
d
(2)
其中,R 为光强反射率, nR 为入射介质的折射率即波导的 模式折射率,n f 为膜层介质折射率，d 为膜层厚度。当选用膜
1 高功率激光器腔面反射率优化
半 导 体 激 光 器的自然 解 理 面的 端 面反 射率R 为：
R
=
n n
− +
n0 n0
2
(1)
其中, n0 为腔 外 介质 折射率，通常为空气( n0 =1)，n 为
激 光 器波导 的 模 式 折 射率。半 导 体 激 光 器自然 解 理 腔 面 的反