多束相干激光发射的二极管源

摘要

一种多束相干激光二极管源，包括：主激光器，线性放大器以及两个垂直放大器。该主激光器和放大器以单个异质结的形式，包含：有源层，两个限制层以及具有流入层的发射流入区。该异质结的特征在于，异质结的折射率(neff)与流入层的折射率(nIN)的比率。该比率neff∶nIN被确定为从1+δ延伸到1-γ的范围，其中δ和γ由远小于1的数来定义并且γ大于δ。线性放大器被定位为使得来自主激光器的发射传播的光轴与线性放大器的轴一致。每个垂直放大器具有输出边缘并且被定位以便其光轴处于与线性放大器的轴成直角。在放大器轴交叉点处设置一元件，用于将一部分发射从线性放大器流至垂直放大器。该元件包括反射面，该反射面在流入层厚度的20％至80％的范围内与异质结的一部分流入区以及有源层相交，并且与放大器轴形成45°的倾斜角度。根据二极管源的另一实施方式，沿着垂直放大器的有源区设置一输出元件，该输出元件包括以45°角并且在流入层的厚度的30％至80％与包括有源层的异质结层的平面相交。该技术效果是激光发射强度增强，更高的有效性和可靠性，更长的工作寿命，以及改进的调制速度和简化的制造技术。

权利要求

1.一种多束相干激光发射的二极管源，包括：

至少一个至少单模式单频率主二极管激光器，以下称为主激光器；

至少一个二极管光学放大器，以下称为线性放大器，其与所述主激光器集成且光学地连接；

至少两个二极管光学放大器，以下称为垂直放大器，其与所述线性放大器集成且光学地连接；

所述主激光器以及所述线性放大器和所述垂直放大器以基于半导体化合物的公共异质结形成，所述异质结包含至少一个有源层、至少两个包覆层、和使发射透过的发射漏入区，所述漏入区被设置在所述有源层和至少在所述有源层的一侧上的相应包覆层之间，所述漏入区至少包含漏入层，其中，所述异质结的特征在于，所述异质结的有效折射率neff与所述漏入层的折射率nIN的比率，即，neff与nIN的比率在1至1-γ的范围内，其中，γ由远小于1的数确定；

所述主激光器包括：具有连接的金属层的有源条形激光区；具有连接的绝缘层的横向发射限制区，所述限制区位于所述主激光器的有源激光区的每一横向侧上；以及，欧姆接触、光学腔面、反射器、光学谐振器，其中，在两个光学腔面上，所述光学谐振器的反射器具有接近1的反射系数，并且该光学谐振器的反射器被设置于所述异质结的所述有源层的指定的邻近位置；

至少包括具有连接的金属层的有源放大区的每个线性放大器被定位为使得所述主激光器的发射传播的光轴与所述线性放大器的光轴一致；

至少包括具有连接的金属层的有源放大区和具有光学抗反射涂层的光学输出腔面的每个垂直放大器被定位为，使得所述垂直放大器的光轴被定位为与所述线性放大器的光轴成直角；

在所述线性放大器的光轴与每个垂直放大器的光轴的交叉点附近，存在用于将激光发射的指定部分从所述线性放大器流到垂直放大器的集成元件，所述集成元件被称为旋转元件，所述旋转元件包括至少一个光学反射面，该至少一个光学反射面与异质结层的平面垂直，横跨所述有源层和异质结漏入区在20%至80%的所述漏入层的厚度内的部分，并且对于所述线性放大器和所述垂直放大器的光轴倾斜大约45°的角度。

2.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述主激光器的光学谐振器的反射器位于从所述异质结表面到所述漏入区中的指定深度的每个光学腔面上。

3.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，在所述主激光器的光学谐振器的每个端侧上，具有一个线性放大器。

4.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述主激光器的光学谐振器的反射器为分布式Bragg反射器。

5.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，在所述主激光器的横向限制区中，存在至少一个划分限制子区和至少一个限制子区，指定宽度的所述划分限制子区位于从所述异质结表面至指定深度的所述主激光器的有源激光区的两个横向侧上，该指定深度未到达所述有源层位置的深度，所述限制子区位于从所述异质结表面到指定深度的所述划分限制子区的两个横向侧上，该指定深度超过所述有源层位置的深度。

6.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述线性放大器的有源放大区至少在其所述主激光器侧的长度的一部分上被加宽。

7.根据权利要求6所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述加宽部分到所述条形部分存在平滑过渡。

8.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述线性放大器的有源放大区的每个横向侧都具有从所述异质结表面至未到达所述有源层位置的深度的指定深度设置的、指定宽度的划分限制子区。

9.根据权利要求8所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述划分限制子区的每个横向侧都具有从所述异质结表面到超过所述有源层位置的深度的深度设置的限制子区。

10.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述垂直放大器的有源放大区至少在其所述线性放大器侧的长度上的特定部分被加宽。

11.根据权利要求10所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述加宽部分到所述条形部分存在平滑过渡。

12.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述垂直放大器的有源放大区的每个横向侧都具有从所述异质结表面至指定深度设置的、指定宽度的划分限制子区，其中该指定深度未到达所述有源层的位置的深度。

13.根据权利要求12所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述划分限制子区的每个横向侧都具有从所述异质结表面到指定深度设置的限制子区，其中该指定深度超过所述有源层的位置的深度。

14.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，距离所述主激光器的光学谐振器的反射器最远的旋转元件的光学反射面被定位为从所述异质结表面到衬底侧的包覆层。

15.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述垂直放大器的放大发射的输出的光学腔面上的光学抗反射涂层具有接近0的反射系数。

16.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，所述旋转元件的光学反射面具有正45°的倾斜角度，与所述光学反射面相邻的旋转元件的光学反射面具有负

45°的倾斜角度。

17.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，在所述公共异质结中，具有通过薄的p型和n型的重掺杂层相互电连接的至少两个有源层，在所述有源层之间具有沟道过渡。

18.根据权利要求1所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，至少每个主激光器、每个线性放大器和每个垂直放大器都具有独立的欧姆接触。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的多束相干激光发射的二极管源，其中，沿着一个垂直放大器的至少所述有源区，在两次放大激光发射的传播的光轴方向上，在与所述旋转元件的特定距离处具有至少一个引入的输出元件，该输出元件包括至少一个光学反射面，该至少一个光学反射面以45°的倾斜角度横跨包括了所述有源层和从所述漏入层厚度的30%到80%的部分所述漏入层的多个异质结层的平面。

说明书

多束相干激光发射的二极管源

技术领域

[0001] 本发明涉及光电子工程的关键部件——宽波长范围内的激光相干发射的紧凑、高功率、高效率源，即，涉及具有水平发射输出的多束相干发射的二极管源和具有垂直发射输出的多束相干发射的二极管源，所述源被制造为主二极管激光器与二极管光学放大器的两级组合。

背景技术

[0002] 从以下发明中得知输出功率增加并且激光束质量提高的二极管激光器：[美国专利4063189，Xerox Corp.，(US)，1977，H01S 3/19，331/94.5H]，[俄罗斯专利2197048，V.I.Shveikin，V.A.Gelovani，18.02.2002，H01S 5/32]。

[0003] 从技术本质和获得的技术结果的观点来看，在[俄罗斯专利2278455，V.I.Shveikin，17.11.2004，H01S 5/32]中提出了示例性原型注入(以下为二极管)激光器。该二极管激光器包括基于半导体化合物的异质结、光学腔面、反射器、欧姆接触、光学谐振器。异质结的特征在于异质结的有效折射率neff与漏入层(1eak-in layer，渗入层)的折射率nIN的比率。根据1+δ(delta，德耳塔)至1-δ(gamma，伽马)的范围确定neff与nIN的比率(以下称为neff/nIN)，其中，通过远小于1的数来确定δ。异质结包含至少一个有源层、至少一个在有源层侧的至少两个反射层(以下称为包覆层)，所述包覆层形成在至少一个子层处并具有小于异质结的有效折射率neff的折射率。异质结还包含可透过发射(对于发射透明)的至少一个发射漏入区。漏入区位于有源层和至少在有源层侧的、对应的包覆层之间。漏入区包括：激光发射漏入层，具有折射率nIN并至少由一个子层组成；至少一个限制层，至少由一个子层组成；主调节层，至少由一个子层组成，至少对于其一个子层来说，折射率不小于漏入层的折射率nIN，并且其一个表面与有源层相邻。在主调节层的与其相邻于漏入区的限制层的另一个表面相对的一侧上，所述限制层具有的折射率小于主调节层的折射率。选择光学谐振反射器的反射系数以及异质结层的组成和厚度，以便对于运行的二极管激光器来说，有源层中得到的发射的放大足以在工作电流的范围保持激光阈值。将这种二极管激光器的结构称为基于具有漏入区的异质结二极管激光器，其特征在于激光阈值电流场中neff与nIN的特定比率。对于给定的异质结，根据从1+γ到1-γ的值的范围来确定激光阈值场中neff与nIN的比率，其中，通过小于δ的数来确定γ的值。

[0004] 原型二极管激光器的主要优点是激光器输出功率的增加，垂直面中发射面积大小的增加而发射的角误差相应减小。同时，原型二极管激光器限制了在其激光器发射的同步高质量的同时，输出功率的进一步增加，即，不可能将多束相干发射的高功率单频率二极管源(具有接近1的完美因子M2)实现为在水平面和垂直面中都具有放大的激光发射输出的主二极管激光器和二极管光学放大器的两级集成组合。

发明内容

[0005] 所提出的在宽波长范围内具有各种期望的发射输出的多束相干放大激光发射的二极管源的技术结果为：针对振荡的稳定单频率和单模式激光器类型，其放大激光发射的输出功率增加了多倍(3倍和更高量级)；增加了效率、可靠性、寿命和调制速度，同时用于制造源的技术显著简化并且降低制造成本。

[0006] 所提出的在宽波长范围内具有各种期望的发射输出的多束相干放大激光发射的二极管源的技术结果为：针对振荡的稳定单频率和单模式激光器类型，其放大激光发射的输出功率增加了多倍(3倍和更高量级)；增加了效率、可靠性、寿命和调制速度，同时用于制造源的技术显著简化并且降低制造成本。

[0007] 本发明的一个方面为多束相干激光发射的二极管源(以下称为DSMCLE)，包括：至少一个至少单模式、单频率的主二极管激光器，以下称为主激光器；至少一个二极管光学放大器，以下称为线性放大器，其与所述主激光器集成且光学地连接；至少两个二极管光学放大器，以下称为垂直放大器，其与线性放大器集成且光学地连接。

[0008] 该主激光器以及线性放大器和垂直放大器以基于半导体化合物的公共异质结形成。该异质结包含至少一个有源层、至少两个包覆层以及使发射透过的发射漏入区。该漏入区被设置在有源层和至少在有源层的一侧处的相应包覆层之间，该漏入区至少包含漏入层。该异质结的特征在于，异质结的有效折射率neff与漏入层的折射率nIN的比率，即，neff与nIN的比率在1至1-γ的范围内，其中，γ由远小于1的数确定。

[0009] 该主激光器包括：具有连接的金属层的有源条形激光区；具有连接的绝缘层的发射限制区，该限制区位于主激光器的有源激光区的各个横向侧上；以及欧姆接触、光学腔面(optical facet)、反射器、光学谐振器。在两个光学腔面上，光学谐振器的反射器具有接近1的反射系数，并且它们被设置于异质结的有源层的指定的邻近位置。

[0010] 至少包括具有连接的金属层的有源放大区的每个线性放大器被定位为，使得主激光器的发射传播的光轴与线性放大器的光轴一致。

[0011] 至少包括具有连接的金属层的有源放大区和具有光学抗反射涂层的光学输出腔面的每个垂直放大器被定位为，使得垂直放大器的光轴被定位于与线性放大器的光轴成直角(模)。

[0012] 在线性放大器的光轴与每个垂直放大器的光轴的交叉点附近，存在用于将激光发射的特定部分从线性放大器流到垂直放大器的集成元件，其被任意称为旋转元件。该旋转元件由与异质结层的平面垂直的至少一个光学反射面组成，在20％至80％的漏入层的厚度内横跨有源层和异质结漏入区的一部分，并且对于线性放大器和垂直放大器的光轴倾斜大约45°(模)的角度。

[0013] 所提出的、基于原始异质结做出的新DSMCLE的本质区别在于，连接有集成线性二极管光学放大器(以下称为线性放大器)的主二极管激光器(以下称为主激光器)的有效两级集成组合，该线性放大器又与集成垂直二极管光学放大器(以下称为垂直放大器)连接。所提出的DSMCLE的新颖性在于，执行主激光器与放大器的集成连接而不需要聚焦光学器件。在第一级中，实现主激光器和线性放大器的集成连接，在这种情况下，主激光器和线性放大器的发射传播的光轴方向一致。在线性放大器和垂直放大器的集成连接的第二级中，放大器的光学发射的传播方向，即，它们的光轴方向相互垂直。利用设置在垂直放大器的有源区域和线性放大器的有源区域的横向侧的连接处的原始旋转元件，执行从线性放大器到垂直放大器的激光发射的流动。

[0014] 在优选实施方式中，主激光器的光学谐振器的反射器在从异质结表面到漏入区域中的特定深度的每个光学腔面上。在这种情况下，主要通过异质结的漏入层的深埋部分来执行主激光器与两个线性放大器的每一个的集成连接(不使用光学聚焦器件并且实际上不存在损失)，绕过主激光器的光学谐振器的非透光反射器。

[0015] 在优选实施方式中，线性放大器可以位于主激光器的光学谐振器的一个端侧上，并且在光学谐振器的每个端侧上可以具有一个线性放大器。

[0016] 在优选实施方式中，主激光器以一个基础模式来提供激光，如果需要，提供单频率激光。为了实现稳定的单频率激光(以及单频率调谐)，主激光器的光学谐振器的反射器被制造为分布式Bragg反射器。

[0017] 在优选实施方式中，在主激光器的横向限制区中，存在至少一个划分限制子区和至少一个限制子区，指定宽度的划分限制子区从异质结表面到指定深度(未到达有源层的位置的深度)在主激光器的有源激光区的两个横向侧上，限制子区从异质结表面到指定深度(超过有源层的位置的深度)在所述划分限制子区的两个横向侧上。限制子区的不寻常设置(横跨有源层)以增加的激光输出功率提供激光器发射的模式稳定性。

[0018] 在优选实施方式中，线性放大器的有源区可以被制造为完全的条形区，或完全加宽，或加宽以具有到条形部分的平滑过渡。在最后一种实施方式中，线性放大器的有源区的加宽部分与主激光器相邻，并且实现该加宽部分到条形有源区的平滑过渡直到最近的旋转元件的位置。

[0019] 在优选实施方式中，线性放大器的有源区的每个横向侧与从异质结表面到指定深度(未到达有源层位置的深度)设置的指定宽度的划分限制子区相邻。当需要时，划分限制子区的每个横向侧与从异质结表面到指定深度(超过有源层位置的深度)设置的限制子区连接。

[0020] 在优选实施方式中，线性放大器的自由光学腔面上的光学反射涂层具有接近1的反射系数。

[0021] 在优选实施方式中，垂直放大器的有源区可以被制造为完全的条形区，或完全加宽，或加宽以具有到条形部分的平滑过渡。在最后一种实施方式中，垂直放大器的有源区的加宽部分与线性放大器相邻，并且在距旋转元件的指定距离处实现加宽部分到条形有源区的平滑过渡。

[0022] 在优选实施方式中，垂直放大器的有源区的每个横向侧与从异质结表面到指定深度(未到达有源层的位置的深度)设置的指定宽度的划分限制子区相邻。当需要时，划分限制子区的每个横向侧与从异质结表面到超过有源层位置深度的深度所设置的限制子区连接。

[0023] 在优选实施方式中，最大地从主激光器的光学谐振器的反射器移动的至少一个旋转元件的光学反射面透入异质结，至少到达衬底侧上的包覆层。

[0024] 在优选实施方式中，至少在垂直放大器的放大发射输出的光学腔面上的光学抗反射涂层具有接近0的反射系数。

[0025] 在优选实施方式中，旋转元件的光学反射面具有正45°的倾斜角度，与该光学反射面相邻的旋转元件的光学反射面具有负45°的倾斜角度。这允许实现相反方向上的发射输出。

[0026] 在优选实施方式中，公共异质结包含至少两个有源层，它们通过p型和n型的、薄的重掺杂层相互电连接，在它们之间具有沟道过渡。

[0027] 不仅在非对称异质结中实现技术效果，而且在对称异质结中也实现技术效果，其中，衬底侧面上漏入区中的漏入层的厚度等于异质结的外层侧面上的漏入区中的漏入层的厚度。

[0028] 在优选实施方式中，主激光器、线性放大器和垂直放大器具有独立的欧姆接触。

[0029] 在本发明中提出的非显而易见的DSMCLE的本质在于，所提出的公共异质结用于单模式(和单频率)主激光器、线性和垂直放大器，它们在垂直于异质结的有源层的平面中具有不常见的较大尺寸的近发射场。本发明的本质还在于集成连接的原始和有效两级处理：在第一级中，单频率、单模式主激光器与线性放大器连接；在第二级中，线性放大器与垂直放大器连接。在这种情况下，垂直放大器的有源区被设置为与线性放大器的有源放大区成直角。通过引入设置在线性放大器的有源区与垂直放大器的交叉点处的原始旋转元件来实现从线性放大器到垂直放大器的激光发射的特定部分的流动。在这种情况下，实现与异质结平面平行的方向上的放大激光发射的“水平”输出。

[0030] 在本发明中提出的DSMCLE的技术实现基于目前被充分开发且广泛使用的已知基础技术处理。该提议满足标准“工业实用性”。其制造中的主要区别在于异质结的特征以及主激光器与线性放大器以及线性放大器与垂直放大器的集成连接。

[0031] 本发明的另一方面为具有垂直发射的多束相干激光发射的二极管源(以下称为DSMCLE-VE)，包括：至少一个至少单模式单频率主二极管激光器，以下称为主激光器；至少一个二极管光学放大器，以下称为线性放大器，其与主激光器集成且光学地连接；至少两个二极管光学放大器，以下称为垂直放大器，其与线性放大器集成且光学地连接。

[0032] 主激光器以及线性放大器和垂直放大器以基于半导体化合物的公共异质结形成。该异质结包含至少一个有源层、至少两个包覆层以及使发射透过的发射漏入区。该漏入区被设置在有源层和至少在有源层的一侧上的对应包覆层之间，该漏入区至少包含漏入层。
该异质结的特征在于，异质结的有效折射率neff与漏入层的折射率nIN的比率，即，neff与nIN的比率在1至1-γ的范围内，其中，由远小于1的数来确定γ。

[0033] 该主激光器包括：具有连接的金属层的有源条形激光区；具有连接的绝缘层的发射限制区，该限制区位于主激光器的有源激光区的每一横向侧上；以及欧姆接触，光学腔面，反射器，光学谐振器。在两个光学腔面上，光学谐振器的反射器具有接近1的反射系数，并且它们被指定位于异质结的有源层的位置的附近。

[0034] 至少包括具有连接的金属层的有源放大区的每个线性放大器被定位为，使得主激光器的发射传播的光轴与线性放大器的光轴一致。

[0035] 至少包括具有连接的金属层的有源放大区和具有光学抗反射涂层的光学输出腔面的每个垂直放大器被定位为，使得垂直放大器的光轴被定位于与线性放大器的光轴成直角(模)。

[0036] 在线性放大器的光轴与每个垂直放大器的光轴的交叉点附近，存在用于将激光发射的指定部分从线性放大器流到垂直放大器的集成元件，其被任意称为旋转元件。该旋转元件由至少一个与异质结层的平面垂直的光学反射面组成，在20％至80％的漏入层的厚度内横跨有源层和异质结漏入区域的一部分，并且对于线性放大器和垂直放大器的光轴倾斜大约45°(模)的角度。

[0037] 此外，通过沿着一个垂直放大器的至少有源区，在两次放大激光发射的传播的光轴的方向上，在与旋转元件的特定距离处具有至少一个输出元件的事实来实现在垂直于异质结平面的方向上的激光输出的可能性，附加引入的至少一个输出元件包括至少一个光学反射面，其以45°(模)的倾斜角度，即，从其厚度的30％到80％横跨包括有源层和部分漏入层的多个异质结层的平面。

[0038] 所提出的、基于原始异质结做出的新DSMCL-VE的本质区别在于，连接有集成线性二极管光学放大器(以下称为线性放大器)的主二极管激光器(以下称为主激光器)的有效两级集成组合，该线性放大器又与集成垂直二极管光学放大器(以下称为垂直放大器)连接。所提出的DSMCLE-VE的新颖性在于，实现主激光器与放大器的集成连接而不需要聚焦光学器件。在第一级中，实现主激光器和线性放大器的集成连接，在这种情况下，主激光器和线性放大器的发射传播的光轴方向一致。在线性放大器和垂直放大器的集成连接的第二级中，放大器的发射传播的光轴方向相互垂直。利用设置在垂直放大器的有源区域和线性放大器的有源区域的横向侧的连接处的原始旋转元件，执行从线性放大器到垂直放大器的激光发射的流动。此外，该提议的新颖性和创造性在于，在垂直放大器的光轴方向上在垂直放大器的有源区中引入附加原始输出元件的事实。该元件包括横跨垂直放大器的有源区设置并以45°(模)的倾斜角度从外部层透入发射漏入层(至其一部分)的光学反射面。在这种情况下，在与异质结平面垂直的“垂直”方向上附加地实现放大激光发射的输出变得可能。

[0039] 在优选实施方式中，在异质结的外部层的方向上和/或在半导体衬底的方向上输出放大激光发射。

[0040] 在优选实施方式中，从旋转元件最大移动的输出元件的光学反射面深深地透入异质结到达衬底侧上的包覆层。

[0041] 在优选实施方式中，在光学腔面上，从异质结表面到漏入区中的指定深度设置主激光器的光学谐振器的反射器。在这种情况下，主要通过异质结的漏入层的深埋部分来执行主激光器与两个线性放大器的每一个的集成连接(不使用聚焦光学器件并且实际上不存在损失)，绕过主激光器的光学谐振器的非透光反射器。

[0042] 在优选实施方式中，线性放大器可以位于主激光器的光学谐振器的一个端侧上，并且在光学谐振器的每个端侧上可以具有一个线性放大器。

[0043] 在优选实施方式中，主激光器以一个基础模式来提供激光，如果需要，提供单频率激光。为了实现稳定的单频率激光(以及单频率调谐)，主激光器的光学谐振器的反射器被制造为分布式Bragg反射器。

[0044] 在优选实施方式中，在主激光器的横向限制区中，存在至少一个划分限制子区和至少一个限制子区，指定宽度的划分限制子区从异质结表面到指定深度(未到达有源层的位置的深度)在主激光器的有源激光区的两个横向侧上，限制子区从异质结表面到指定深度(超过有源层的位置的深度)在所述划分限制子区的两个横向侧上。限制子区的不寻常设置(横跨有源层)以增加的激光输出功率提供激光器发射的模式稳定性。

[0045] 在优选实施方式中，线性放大器的有源区可以被制造为完全的条形区，或完全加宽，或加宽以具有到条形部分的平滑过渡。在最后一种形式中，线性放大器的有源区的加宽部分与主激光器相邻，并且实现该加宽部分到条形有源区的平滑过渡直到最近的旋转元件的位置。

[0046] 在优选实施方式中，线性放大器的有源区的每个横向侧与从异质结表面到指定深度(未到达有源层位置的深度)设置的指定宽度的划分限制子区相邻。当需要时，划分限制子区的每个横向侧与从异质结表面到指定深度(超过有源层位置的深度)设置的限制子区连接。

[0047] 在优选实施方式中，线性放大器的自由光学腔面上的光学反射涂层具有接近1的反射系数。

[0048] 在优选实施方式中，垂直放大器的有源区可以被制造为完全的条形区，或完全加宽，或加宽以具有到条形部分的平滑过渡。在最后一种实施方式中，垂直放大器的有源区的加宽部分与线性放大器相邻，并且在距旋转元件的指定距离处实现加宽部分到条形有源区的平滑过渡。

[0049] 在优选实施方式中，垂直放大器的有源区的每个横向侧与从异质结表面到指定深度(未到达有源层的位置的深度)设置的指定宽度的划分限制子区相邻。当需要时，划分限制子区的每个横向侧与从异质结表面到超过有源层位置深度的深度所设置的限制子区连接。

[0050] 在优选实施方式中，最大地从主激光器的光学谐振器的反射器移动的至少一个旋转元件的光学反射面透入异质结，至少到达衬底侧上的包覆层。

[0051] 在优选实施方式中，至少在垂直放大器的放大发射输出的光学腔面上的光学抗反射涂层具有接近0的反射系数。

[0052] 在优选实施方式中，旋转元件的光学反射面具有正45°的倾斜角度，与该光学反射面相邻的旋转元件的光学反射面具有负45°的倾斜角度。这允许实现相反方向上的发射输出。

[0053] 在优选实施方式中，公共异质结包含至少两个有源层，它们通过p型和n型的、薄的重掺杂层相互电连接，在它们之间具有沟道过渡。

[0054] 在优选实施方式中，不仅可以使用非对称异质结，而且还可以使用对称异质结，其中，衬底侧面上漏入区中的漏入层的厚度等于异质结的外层侧面上的漏入区中的漏入层的厚度。

[0055] 在优选实施方式中，主激光器、线性放大器和垂直放大器具有独立的欧姆接触。

[0056] 在本发明中提出的非显而易见的DSMCLE-VE的本质在于，所提出的公共异质结用于单模式和单频率主激光器、线性和垂直放大器，它们在垂直于异质结的有源层的平面中具有不常见的较大尺寸的近发射场以及输出发射的不寻常的低散度。本发明的本质还在于集成连接的原始和有效两级处理：在第一级中，单频率、单模式主激光器与线性放大器连接；在第二级中，线性放大器与垂直放大器连接。在这种情况下，垂直放大器的有源区被设置为与线性放大器的有源放大区成直角。通过引入设置在线性放大器的有源区与垂直放大器的交叉点处的原始旋转元件来实现从线性放大器到垂直放大器的激光发射的指定部分的流动。此外，通过引入沿着垂直放大器的光轴设置的原始集成输出元件，实现了超高功率的多束高质量放大激光发射的原始和有效输出，该发射相对于异质结层的平面垂直导向(在异质结的外部层的方向和半导体衬底的方向上)。

[0057] 在本发明中提出的DSMCLE-VE的技术实现基于目前被充分开发且广泛使用的已知基础技术处理。该提议满足标准“工业实用性”。其制造中的主要区别在于异质结的特征，主激光器与线性放大器以及线性放大器与垂直放大器的集成连接以及半导体放大器中的集成输出元件。

附图说明

[0058] 以下将结合图1至图8描述本发明，其中：

[0059] 图1是所提出的DSMCLE的顶视图的示意图，其中，DSMCLE具有主激光器、在外部光学腔面上具有抗反射涂层的两个线性放大器、以及四个垂直放大器。

[0060] 图2是沿着主激光器的光轴和与主激光器集成连接的线性放大器的光轴的所提出DSMCLE的纵剖面的示意图。

[0061] 图3是不同于图1示意性示出的DSMCLE的所提出DSMCLE的顶视图的示意图，其中，不同之处在于由加宽部分组成的两个线性放大器的每一个的有源放大区都平滑地进入条形部分，此外，在线性放大器的外部光学腔面上不具有抗反射涂层。

[0062] 图4是不同于图3示意性示出的DSMCLE的所提出DSMCLE的顶视图的示意图，其中，不同之处在于两个线性放大器的有源放大区域通过对应的旋转元件与四个垂直放大器连接，其放大激光发射可替换地在相反方向上传播。

[0063] 图5是不同于图3示意性示出的DSMCLE的所提出DSMCLE的顶视图的示意图，其中，不同之处在于一个线性放大器集成地连接至光学谐振器的非透光反射器的一侧上的主二极管激光器。

[0064] 图6是不同于图3示意性示出的DSMCLE的所提出DSMCLE的顶视图的示意图，其中，不同之处在于在沿着纵向光轴的四个垂直放大器的每一个中，形成用于经放大的激光发射的三个输出元件。

[0065] 图7是所提出的DSMCLE-VE的四个垂直放大器之一的纵剖面的示意图，其中，输出元件通过衬底实现经放大的激光发射的光束的输出。

[0066] 图8是在图中7示意性示出的垂直放大器的纵剖面的示意图，不同之处在于输出元件在异质结的外表面的方向上实现放大激光发射的光束的输出。

具体实施方式

[0067] 以下，参照附图通过具体实施方式的描述来解释本发明。多束相干激光发射的二极管源(DSMCLE)和具有垂直发射输出的多束相干激光发射的二极管源(DSMCLE-VE)的实施方式的给定实例不仅仅是所示实例，并且假设其他实现(包括已知波长范围)的实用性，在根据权利要求的特征组合中反映其特征。

[0068] 在考虑并且在图1至图8中示意提出的DSMCLE设计中，给出以下指定：

[0069] 10-提出的DSMCLE

[0070] 20-主二极管。其部件：

[0071] 21-光学谐振器的非透光反射器，以下称为非透光光学反射器，[0072] 22-光学谐振器的光学腔面，

[0073] 23-条形有源激光区。

[0074] 30-线性放大器。其部件：

[0075] 31-条形有源放大区，

[0076] 32-外部光学腔面，

[0077] 33-抗反射涂层，

[0078] 34-具有到条形区的平滑过渡的加宽有源放大区。

[0079] 40-垂直放大器。其部件：

[0080] 41-加宽有源放大区，

[0081] 42-输出光学腔面，

[0082] 43-抗反射涂层，

[0083] 44-条形有源放大区。

[0084] 50-异质结。其部件：

[0085] 51-有源层，

[0086] 52-衬底侧的包覆层，

[0087] 53-衬底侧的调节层，

[0088] 55-外部层侧的包覆层，

[0089] 56-外部层侧的漏入区，

[0090] 57-p型的外部接触层，

[0091] 60-用于异质结的衬底，

[0092] 61-衬底的外表面，

[0093] 70-旋转元件。其部件：

[0094] 71-光学反射面，

[0095] 72-透入包覆层52的光学反射面，

[0096] 80-用于主激光器、线性和垂直放大器的横向限制区。

[0097] 100-DSMCLE-VE实施方式。

[0098] 110-输出元件，

[0099] 111-光学反射面，

[0100] 112-透入包覆层52的光学反射面，

[0101] 113-用于输出发射的抗反射涂层。

[0102] 所提出的DSMCLE 10(参见图1和图2)包含单模式主激光器20，其以基础模式发出激光并与在两个端侧上连接至主激光器20的两个线性放大器30集成连接。在激光光学谐振器的端部，设置非透光光学反射器21。在外部光学腔面32上具有抗反射涂层33的线性放大器30又利用旋转元件70与具有加宽有源放大区41的垂直放大器40集成连接。通过四个垂直放大器40的每一个的抗反射光学腔面42执行放大激光发射的输出。

[0103] 基于用于主激光器20以及用于二极管放大器30和40的公共激光异质结50来制造DSMCLE 10。异质结50在n型GaAs的衬底60上生长。利用旋转元件70实现线性放大器30与垂直放大器40的集成连接。基于具有一个InAlGaAs有源层51的AlGaAs半导体化合物来生长异质结50。由有源层51的组成和厚度确定的激光波长选为等于0.976μm。

[0104] 在衬底60侧，在有源层51和包覆层52之间，定位第一漏入区(包括调节层53和漏入层54)。在相对侧在有源层52和包覆层55之间，定位第二漏入区56(包括调节层和漏入层)，p型半导体接触层57与其相邻。图中未示出金属层和对应的绝缘电介质层。实际上，定位在包覆层52和55之间的异质结50的所有层的集合形成扩展的波导区。漏入层由AlGaAs制成。衬底60侧，漏入层54的厚度被选择为等于6μm，这是大于相对侧的漏入层厚度的量级。以0.3kA/cm2和5.0kA/cm2的电流密度，异质结50的有效折射率neff与漏入层54的折射率nIN的计算比率值(neff/nIN)分别等于0.999868和0.999772。

[0105] 基于上述异质结50，形成集成连接的一个主激光器20、两个线性放大器30和四个垂直放大器40。在两个侧面上，在二极管激光器20的光学谐振器的光学腔面22上，(通过沉积涂层)形成反射系数接近1的反射器21(非透光光学反射器)。主要通过深埋漏入层54来实现主激光器20与线性放大器30的集成连接，绕开光学谐振器的非透光反射器21。
主激光器20的有源激光区23被制造为具有9μm带宽的条形区，光学谐振器的长度被选择为等于1000μm。两个线性放大器30的每一个中的条形有源放大区域31的宽度和长度分别为12μm和2000μm。在每个线性放大器30的外部光学腔面32上，沉积反射系数接近
0(小于0.0001)的抗反射涂层33。

[0106] 通过在有源放大区31中设置两个旋转元件70来实现每个线性放大器30和两个垂直放大器40之间的集成光学连接。通过蚀刻制造的每个旋转元件70都包括与异质结50的层的平面成直角定位的并垂直地从接触层57透入漏入层54达到其厚度的60％的光学反射面71。在这种情况下，以对于线性放大器30和两个垂直放大器40中的放大发射传播的光轴成45°(模)的角度旋转元件70的反射面71。每个垂直放大器40的有源放大区41以6°的加宽角度被加宽。在5000μm的垂直放大器的长度中，输出放大发射的光学腔面42的宽度为250μm。在每个线性放大器40的输出光学腔面42上，沉积反射系数接近
0(小于0.0001)的抗反射涂层43。

[0107] 使具有相同特性的横向限制区域80在两个横向侧上与主激光器20的条形有源激光区23以及两个线性放大器30的每个条形有源区31和四个垂直放大器40的每个加宽有源区41相邻。该区80包含两个子区(图中未示出)。通过蚀刻将与区23、31和41邻接的第一条形划分限制子区形成为宽度2.0μm且深度为0.7μm(未到达异质结50的有源层51的设置深度)的沟槽。通过蚀刻将与第一子区邻接的第二限制子区形成为横跨有源层
51的平面并透入漏入层54到达其厚度的60％的凹槽。两个沟槽都填充有电介质。

[0108] DSMCLE 10的以下实施方式(图中未示出)与图1至图2所示实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，光学谐振器的非透光反射器21被形成为分布式Bragg反射器，其提供主激光器的稳定单频率激光。

[0109] DSMCLE 10的以下实施方式(图中未示出)与图1至图2所示实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，公共异质结50包含至少两个有源层，它们通过薄的、p型和n型重掺杂层来相互电连接，在它们之间具有沟道过渡。

[0110] DSMCLE 10的以下实施方式(图中未示出)与图1至图2所示实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，在20000μm的每个线性放大器30的长度上包含50个垂直放大器40和50个旋转元件70。

[0111] DSMCLE 10的以下实施方式(参见图3)与图1至图2所示实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，使得最接近主激光器的(两个)有源放大区域34的每一个都在其初始部分中加宽，其具有到具有50μm带宽的条形部分31的平滑过渡。垂直放大器40的每个有源放大区44都被制为条形区。此外，在距离主激光器20的光学腔面22最远的每个旋转元件70中，光学反射面72透入漏入层54到达其厚度的100％。在这种情况下，不需要制造用于线性放大器30的抗反射涂层33。注意，在图3以及图4至图6中，未示出横向限制区。

[0112] DSMCLE 10的以下实施方式(图中未示出)与先前实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，与线性放大器30的加宽有源放大区34相邻的横向限制区80只包含划分限制子区。

[0113] DSMCLE 10的以下实施方式(图中未示出)与先前实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，与垂直放大器40的加宽有源放大区域41相邻的横向限制区80只包含划分限制子区。

[0114] DSMCLE 10的以下实施方式(参见图4)与图3所示实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，在每个线性放大器30的有源放大区31中，以与旋转元件70的光学反射面71成直角(90°)来旋转光学反射面72。在这种情况下，在通过旋转元件70的光学反射面
71和72连接至线性放大器30的垂直放大器40中，在相反方向上传播输出放大激光发射。

[0115] DSMCLE 10的以下实施方式(参见图5)与图3所示实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，通过光学谐振器的非透光反射器21在一侧执行线性放大器30与主激光器30的集成连接。在光学谐振器的相对侧上，在裂口的光学腔面22上形成非透光反射器21。
通过四个旋转元件70，四个垂直放大器40的有源放大区41连接至线性放大器30的一个有源放大区34和三个条形有源放大区31。

[0116] DSMCLE 10的以下实施方式与先前实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，通过在欧姆金属层(图中未示出)之间引入薄划分带来实现针对主激光器20、线性放大器30和垂直放大器40而形成独立(分离)的欧姆接触。

[0117] 在以下附图中示出的建议DSMCLE-VE 100与上述DSMCLE实施方式的不同之处在于，在垂直放大器40中，沿着有源放大区41，通过蚀刻附加地形成两个以上集成输出元件110。以与旋转元件70的特定距离来形成元件110，并且在元件110之间具有特定距离。该元件110被设计为在垂直于异质结的层的平面方向上输出放大激光发射。

[0118] DSMCLE-VE 100的以下实施方式(参见图6至图7)与先前实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，通过蚀刻形成的每个集成输出元件110都包括横跨条形有源放大区44设置的、用于放大激光发射的光学反射面111。该平面111以负45°的倾斜角度通过横跨异质结50(包括有源层51)的层的平面透入漏入层54到达其厚度的65％。对于距离旋转元件70最远的输出元件110，光学反射面112透入漏入层54达到其厚度的100％。在衬底60的外侧61上放大激光发射的输出的位置，形成反射系数小于0.0001的抗反射涂层113。在图7中未示出衬底60的剩余自由表面上的金属层和抗反射涂层113。

[0119] DSMCLE-VE 100的以下实施方式(参见图6和图8)与先前实施方式的不同之处在于，在该实施方式中，集成输出元件110的光学反射面111的倾斜角度为负45°。在该实施方式中，在与衬底60的位置相对的方向上，以与异质结50的层的平面成直角实现放大激光发射的输出。在这种情况下，在放大激光发射的输出位置处，在去除重掺杂接触层57和包覆层55之后，沉积反射系数小于0.0001的抗反射涂层113。在图8中未示出接触层57的表面上的金属层。

[0120] 所提出的多束相干激光发射的二极管源，即，DSMCLE和DSMCLE-VE使得能够以罕见的输出发射的低散度在设备的发射传播的水平面中以及垂直于异质结的有源层的平面中产生罕见的高功率的相干激光发射。

[0121] 工业实用性

[0122] 多束相干激光发射的二极管源被用于精确激光材料处理(激光切割、焊接、钻孔、表面熔解、各种部件的尺寸处理、激光标记和雕刻)、用于外科和能量治疗的激光设备、激光测距仪、激光目标指示器、实现频率加倍激光器以及泵浦光纤和固态激光器和光学放大器。