專(zhuān)利名稱(chēng)：利用光子冷卻依存激光器電壓用于激光二極管的輸出功率穩(wěn)定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及半導(dǎo)體激光器。更具體地，本發(fā)明涉及分別穩(wěn)定激光輸出功率或激光強(qiáng)度。
背景技術(shù)：
通常，VCSEL的輸出功率強(qiáng)烈地依賴于溫度和老化條件。為了避免輸出功率變動(dòng)， 一些應(yīng)用例如需要復(fù)雜的控制或反饋機(jī)制，諸如使用監(jiān)測(cè)光電二極管。由于激光器電壓依賴于許多參數(shù)而不僅僅依賴于輸出功率，激光器電壓通常不是輸出功率的良好指標(biāo)。從Liu等人的浙江大學(xué)學(xué)報(bào)A卷英文版，ISSN 1009-3095已知，VCSEL的激光器電壓可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)描述為
V= (I*R0) / (T-Tl) +Vt^ln (1+ (I/ (10* (T-T1))))(方程 1)，
其中I表示激光器電流，V表示激光器電壓，以及T表示內(nèi)部激光器溫度，即腔內(nèi)部的溫度。禮、1\、Vt和Itl是VCSEL特性參數(shù)。特別地，這些參數(shù)依賴于制作參數(shù)，諸如摻雜分布、 有源直徑等，并且只能以低的每個(gè)批次之間的精確度來(lái)控制。內(nèi)部激光器溫度和熱沉的溫度Ths之間相互關(guān)系由下述給出 T=Ths+(V*I-P。pt)*Rt (方程 2)。在此方程中，P。pt表示激光輸出功率以及表示熱阻。已知-P。pt*I t這一項(xiàng)為光子冷卻效應(yīng)，因?yàn)樗l(fā)射的光子的功率將不促成對(duì)激光器的加熱。激光器電壓V的功率依存性于是通過(guò)聯(lián)立方程1和2來(lái)導(dǎo)出。通常，激光器電壓不能用作VCSEL的輸出功率的可靠指標(biāo)，因?yàn)閰?shù)WVt和Ici 一般是未知的。由于這個(gè)原因，經(jīng)常采用監(jiān)測(cè)光電二極管來(lái)監(jiān)測(cè)和穩(wěn)定激光輸出功率。然而，監(jiān)測(cè)光電二極管的效率略微依賴于溫度并且在操作時(shí)會(huì)劣化。因此，所測(cè)量的輸入?yún)?shù)依賴于激光功率、老化和環(huán)境條件，并且會(huì)使穩(wěn)定電路的特性失真。為了避免這一點(diǎn)，穩(wěn)定電路經(jīng)常采用附加溫度測(cè)量裝置，因而使得設(shè)計(jì)復(fù)雜。這種類(lèi)型的穩(wěn)定電路例如從EP1085624A1 已知。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是簡(jiǎn)化激光二極管的輸出功率的穩(wěn)定以及減小控制電路對(duì)溫度和其它功率依存及環(huán)境條件的變化的敏感性。提出在一個(gè)管芯內(nèi)使用兩個(gè)激光二極管，諸如兩個(gè)幾乎相同的VCSEL臺(tái)面。第一激光二極管或臺(tái)面被用作光源。其電壓特性依賴于上文所述四種材料參數(shù)并且依賴于輸出功率。第二激光二極管具有避免激射的附加結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致僅僅依賴于所述相同四種材料參數(shù)的電壓特性。于是，激射的二極管和不激射的激光二極管的電壓特性的差異僅僅是由于光子冷卻引起。由于光子冷卻分別與激光功率或激光強(qiáng)度成正比，二極管的所測(cè)量的實(shí)際操作參數(shù)之間的差異可以用于簡(jiǎn)單的功率穩(wěn)定。為此目的，提供了一種激光器設(shè)備，其包括管芯以及位于該管芯上的第一激光二極管和第二激光二極管。第二激光二極管布置成相對(duì)于第一激光二極管的光軸橫向偏移。 每個(gè)所述第一和第二激光二極管具有用于應(yīng)用電源電壓的至少一個(gè)電學(xué)連接端子，使得不同電壓可以應(yīng)用到第一和第二激光二極管。第一激光二極管為在應(yīng)用足夠的電壓時(shí)能夠發(fā)射激光的普通激光二極管。然而，第二激光二極管具有在足以使第一半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射激光的電源電壓被應(yīng)用時(shí)避免激射的結(jié)構(gòu)或元件。當(dāng)然，兩個(gè)激光二極管利用正確的極性來(lái)操作。這種布置通過(guò)利用恰當(dāng)電路控制激光器電壓而允許簡(jiǎn)單地穩(wěn)定激光功率。為了控制和穩(wěn)定激光輸出功率，利用了兩個(gè)激光器的特性的比較。因此，由于兩個(gè)激光器同時(shí)制作在公共芯片上并且因此兩個(gè)激光二極管的材料依存參數(shù)至少基本上相等或者甚至相同，材料依存參數(shù)中的批次依存偏差在很大程度上消除。然而，即使使用不同激光二極管，有利的是并行地制作所述激光二極管，使得兩個(gè)激光二極管具有相同順序的層。由于光子冷卻與VCSEL的輸出功率成比例，本發(fā)明提出使用兩個(gè)相同或幾乎相同的密集組裝的激光二極管(諸如VCSEL)的電壓特性，其中一個(gè)二極管被改變以避免激射，其作為輸入用于另一個(gè)激光二極管的輸出功率穩(wěn)定。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，激光器電壓將被用作用于穩(wěn)定激光功率的控制電路的輸入?yún)?shù)。更具體而言，連接到第一和第二激光二極管的該控制電路可以布置成基于第一和第二激光二極管兩端電壓的差異來(lái)穩(wěn)定激光輸出功率。這可以非常簡(jiǎn)單地通過(guò)一種控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，該控制電路包括具有差分放大器 (諸如運(yùn)算放大器)的反饋回路。因此，沿著兩個(gè)電流路徑的電壓降落被分接并且饋入差分放大器，其中所述激光二極管其中之一被連接在每個(gè)所述電流路徑中，以及其中分壓器分割預(yù)定比例的沿著所述路徑其中之一的電壓降落。所分割的電壓被饋入差分放大器的一個(gè)輸入端并且從另一個(gè)路徑分接的電壓被饋入該差分放大器的另一個(gè)輸入端。特別地，該預(yù)定比例例如借助電位計(jì)可以是可調(diào)諧的。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二激光二極管為橫向偏移地布置在管芯上的垂直面發(fā)射激光二極管(VCSEL)臺(tái)面結(jié)構(gòu)。然而，也有可能將邊發(fā)射激光器用于本發(fā)明。第一和第二激光二極管于是可以在管芯的背側(cè)上共用公共端子并且具有位于前側(cè)上的分離的端子接觸，該背側(cè)即為管芯的與前側(cè)(臺(tái)面布置在此側(cè)面)相對(duì)的側(cè)面。另外， 臺(tái)面可以有利地共用公共下布拉格反射器疊層。這不僅簡(jiǎn)化制作過(guò)程，而且增大二極管之間的熱耦合。另外，對(duì)于此目的有利的是將激光二極管布置為盡可能彼此靠近。因而，根據(jù)本發(fā)明的另一改進(jìn)，激光二極管的中心之間的橫向距離小于500微米，優(yōu)選地小于250微米。如果將兩個(gè)激光器之間的電壓差異假設(shè)或近似為第一激光二極管的輸出功率的線性函數(shù)，則可以采用非常簡(jiǎn)單的控制電路。該控制電路還可以有利地包括通過(guò)設(shè)置所述第一和第二激光二極管的操作電壓的差異而設(shè)置輸出功率的設(shè)置裝置。這種設(shè)置裝置可以簡(jiǎn)單地由電位計(jì)實(shí)施。避免激射的結(jié)構(gòu)可以是降低第二激光二極管的諧振器質(zhì)量的結(jié)構(gòu)或元件。該結(jié)構(gòu)因此可以通過(guò)干擾或改變?cè)诘诙す舛O管的反射器元件其中之一處(該結(jié)構(gòu)所在之處) 往回反射的光的相前(例如通過(guò)將隨機(jī)相位引入到反射的光)而起作用。另一種可能性是改變與空氣的界面的豎直位置。對(duì)于VCSEL作為第一和第二激光二極管的情形，避免激射的這種結(jié)構(gòu)可以是在第二激光二極管之上的表面蝕刻。這是有利的，因?yàn)楸砻嫖g刻有效地抑制激射而無(wú)需復(fù)雜的另外制作步驟?？商鎿Q地，上分布式布拉格反射器與空氣的界面相對(duì)于第一激光二極管可以降低約四分之一波長(zhǎng)。這顯著地減小此布拉格反射器層疊層的整體反射率，因?yàn)橄嘞缮姹灰朐谠摻缑嫣?。?dāng)然，為了引入相消干涉，這種降低無(wú)需是嚴(yán)格的四分之一波長(zhǎng)。相消干涉也可以通過(guò)其它方式被引入。例如可以沉積附加層。表面蝕刻也可以僅僅使表面粗糙化。可替換地，通過(guò)適當(dāng)掩蔽，可以在上布拉格反射器疊層中引入特定結(jié)構(gòu)化。然而，也會(huì)有可能的是出于避免第二激光二極管激射的目的而引入其它結(jié)構(gòu)。 例如，所述布拉格反射器層疊層至少其一的層的平面性可以被干擾。一種實(shí)例是引入小的凹陷到分布式布拉格反射器的所述下層其中之一內(nèi)。接著，隨后沉積的層在該凹陷附近彎折并變形。以此方式引入的DBR的非平面性降低了光學(xué)諧振器質(zhì)量。另一方面，如果凹陷小，在上述方程1和2中給出的材料特性保持幾乎不受影響。大體上，本發(fā)明可以用于補(bǔ)償溫度漂移，但是也可以用作可靠的壽命末期探測(cè)器。 另外，根據(jù)本發(fā)明的激光器設(shè)備對(duì)于光發(fā)射機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用是有用的。另外，如下文所解釋?zhuān)鶕?jù)本發(fā)明的激光器設(shè)備可以用作計(jì)量光源，因?yàn)閷?duì)激光器電壓的差異的測(cè)量允許精確地確定光強(qiáng)。


圖1示出波長(zhǎng)為850nm的現(xiàn)有技術(shù)單模VCSEL的輸出和電壓特性。圖2示出穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的激光器設(shè)備的示意性截面。圖3示出激光器設(shè)備上的俯視圖。圖4示出如圖2和3示意性所示布置的VCSEL的所測(cè)量的特性。圖5示出用于控制和穩(wěn)定激光輸出功率的控制電路的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出VCSEL的典型特性。特別地，圖1示出作為激光器電流的函數(shù)的激光功率和電壓特性。從圖1可以看出，激光輸出功率P。pt隨激光器電流近似線性地變化，而激光器電壓是強(qiáng)烈非線性的。因而，激光器電壓通常不是穩(wěn)定激光輸出功率的良好控制變量。然而，根據(jù)本發(fā)明，相似設(shè)計(jì)的激射的二極管和不激射的二極管的激光器電壓的差異確實(shí)提供了非常良好的控制變量，這進(jìn)一步允許一種簡(jiǎn)單的控制電路。因此，考慮了一種激光器設(shè)備，其中第一激光二極管和第二激光二極管彼此靠近地置于同一管芯上。所述二極管其中之一為正常激光器，另一個(gè)二極管具有當(dāng)足以使第一半導(dǎo)體激光腔發(fā)射激光的電源電壓被應(yīng)用時(shí)避免激射的附加結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的激光器設(shè)備的截面示于圖2。該設(shè)備的俯視圖示于圖3。如所示的設(shè)備被設(shè)置成VCSEL。該設(shè)備包括管芯或芯片1，其作為兩個(gè)VCSEL激光二極管3、5的襯底。從圖2可以看出，激光二極管3、5 二者共用公共下布拉格反射器層疊層6。在此下布拉格反射器層疊層6上沉積臺(tái)面結(jié)構(gòu)的層。每個(gè)激光二極管3、5的臺(tái)面結(jié)
6構(gòu)包括作為有源區(qū)的一個(gè)或多個(gè)量子阱9、一個(gè)或多個(gè)電流限制層11以及上布拉格反射器
層置層7ο所述一個(gè)或多個(gè)量子阱9分別布置在下和上布拉格反射器層疊層6和7之間。電流限制層11為半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層在其邊緣被部分氧化，使得在此層的中心的電導(dǎo)率更高。因此，電流被限制到臺(tái)面的中心靠近其光軸。這個(gè)層不是強(qiáng)制性的，但是對(duì)于生成高度地受限制光束是有用的。臺(tái)面的層與下布拉格反射器層疊層一起形成二極管，其中所述布拉格反射器層疊層其中之一是η摻雜或η型導(dǎo)電，并且另一個(gè)疊層是ρ摻雜或ρ型導(dǎo)電。經(jīng)常使用η型下布拉格反射器層疊層6和ρ型上布拉格反射器疊層7。用于VCSEL的常見(jiàn)材料是用于管芯的GaAs襯底以及用于分布式布拉格反射器或布拉格反射器層疊層的交替GaAs/AWaAs層。薄MGaAs層適合用作量子阱。例如，量子阱層9可以由嵌在兩個(gè)GaAs量子阱壘層之間的InGaAs層組成。除其它之外，下述材料組合對(duì)于VCSEL是常見(jiàn)的將AWaAs用于量子阱層和量子阱壘層二者，可以獲得約760nm的發(fā)射波長(zhǎng)。將GaAs用于量子阱層以及將AlGaAs用于量子阱壘層適合于在約850nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)。通過(guò)上述的InGaAs量子阱層和GaAs量子阱壘層的組合可以獲得約980nm的波長(zhǎng)。 對(duì)于約1300nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)，例如可以采用InGaAsN作為量子阱層并且InGaAs作為量子阱壘層。然而，存在本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的另外材料組合。例如，也可能將InP或GaInAsN 至少用于有源區(qū)。環(huán)接觸12沉積在激光二極管3、5的每個(gè)臺(tái)面之上。激光二極管3、5的環(huán)接觸12 分別連接到激光二極管3、5的分離的端子接觸31、51。在典型的層布置中，這些端子接觸 31、51為二極管的陽(yáng)極接觸。另外，激光二極管3、5 二者共用在管芯1的背側(cè)的公共的第二端子接觸13。典型地，此接觸為用于激光二極管3、5的陰極接觸。從圖2和3可以看出，表面蝕刻15被應(yīng)用到激光二極管5的上布拉格反射器層疊層7。該表面蝕刻被引入到環(huán)接觸12的中心內(nèi)的露出區(qū)域。由于布拉格反射器層疊層7的蝕刻，疊層的表面被粗糙化。因此，在此表面處往回反射的光的相前被干擾，這進(jìn)而降低第二激光二極管5的諧振器質(zhì)量。這種降低的諧振器質(zhì)量的結(jié)果是即使激光二極管3、5 二者利用相同電流來(lái)操作，激光二極管5的激射被避免而激光二極管3發(fā)射激光。這種條件可以被維持至少直到某一閾值電流，在該閾值電流處第二激光二極管5也達(dá)到激射條件。然而，也有可能完全避免第二激光二極管5的激射。 即使通過(guò)蝕刻該表面保持平滑，該蝕刻15優(yōu)選地被實(shí)施從而減小上布拉格反射器層疊層7 的高度。因此，相消干涉被引入在該層疊層與環(huán)境空氣的界面處，這減小了布拉格反射器層疊層7的整體反射率并且非常有效避免激光二極管5的激射條件?？商鎿Q地，也可以應(yīng)用具有類(lèi)似效應(yīng)的附加層。例如，一個(gè)或多個(gè)抗反射層可以沉積在布拉格反射器層疊層7之上。環(huán)接觸12可以同時(shí)用作蝕刻的掩模，使得表面蝕刻15被限制到環(huán)接觸12的開(kāi)口。由于在被蝕刻的表面處幾乎沒(méi)有電流流動(dòng)，該蝕刻對(duì)于如上文在方程1和2中給出的材料依存參數(shù)沒(méi)有影響或者只有輕微影響。如果激光二極管的腔內(nèi)溫度的差異盡可能小，則對(duì)于穩(wěn)定激光二極管3的激光輸出功率是有利的。因而，激光二極管3、5之間的良好熱耦合是有益的。為此目的，公共下布拉格反射器層疊層6是有利的。另外，有利的是將激光二極管布置為盡可能彼此靠近。因而，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例并且不限于圖2、3的實(shí)施例，激光二極管的從中心到中心的橫向距離小于500微米。優(yōu)選地，管芯的橫向尺度小于300微米，并且激光二極管的從中心到中心或者光軸之間的橫向距離小于250微米。圖4示出如圖2和3示意性所示布置的激光二極管3、5的所測(cè)量的電壓和輸出功率特性的比較。設(shè)備的臺(tái)面的中心到中心距離為200微米。曲線Vl表示激光二極管3的電壓特性以及曲線V2表示不激射的激光二極管5的電壓特性。與不激射的二極管5相比，激射的二極管3兩端的電壓降落隨激光器電流增大而更快地增大。對(duì)于在此實(shí)例中約I=3mA 的激光器電流，該差異達(dá)到大約100mV。當(dāng)然，該差異依賴于激光二極管3、5的設(shè)計(jì)，特別地依賴于標(biāo)稱(chēng)輸出功率。激光器電壓的這種差異可以完全或者至少基本上歸因于光子冷卻效應(yīng)。電壓差異隨激光器電流的增大是近似線性的，因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于激光二極管3的激光輸出功率P。pt，所述輸出功率也近似是激光器電流的線性函數(shù)。由于電壓差異乘以激光器電流給出輸出功率的絕對(duì)值，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以非常有利地也用于在絕對(duì)數(shù)量上確定激光輸出功率。傳統(tǒng)激光二極管不能直接實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)， 因?yàn)槔缋帽O(jiān)測(cè)二極管的測(cè)量只是間接的并且會(huì)甚至不與所發(fā)射的激光強(qiáng)度成比例。與此對(duì)比，可以容易地并且在絕對(duì)數(shù)量上確定電壓差異。為了在絕對(duì)數(shù)量上確定輸出功率，電壓差異可以與激光器電流一起被確定。激光器電流和電壓差異的乘積于是直接得出激光輸出功率。因而，根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)，激光器設(shè)備包括用于探測(cè)第一和第二激光二極管之間的電壓差異的裝置以及用于根據(jù)該電壓差異確定或計(jì)算激光輸出功率的裝置。清楚的是，這種改進(jìn)不限于VCSEL作為激光二極管或者圖2和3所示的特定布置。 例如，這種改進(jìn)也可以應(yīng)用到位于公共管芯上的兩個(gè)邊發(fā)射激光器的布置。一般而言，由于本發(fā)明允許非常簡(jiǎn)單地確定激光輸出功率，本發(fā)明可以被采用作為用于校準(zhǔn)目的的光源， 例如校準(zhǔn)傳統(tǒng)激光二極管或其它光源的激光輸出功率。圖5示出可被采用從而控制和穩(wěn)定激光輸出功率的簡(jiǎn)單的反饋回路控制電路20。 該電路分別基于所述第一和所述第二激光二極管3和5兩端電壓的差異來(lái)穩(wěn)定激光輸出功率。更具體而言，反饋回路控制電路20包括具有差分放大器的反饋回路，其中沿著兩個(gè)電流路徑的電壓降落被分接和饋入，以及其中所述激光二極管其中之一被連接在每個(gè)所述電流路徑內(nèi)并且其中分壓器分割預(yù)定且可調(diào)諧比例的沿著所述電流路徑其中之一的電壓降落，以及其中所分割的電壓被饋入差分放大器。在圖5的實(shí)例中，運(yùn)算放大器27用作差分放大器。用于反饋回路控制電路20的功率或操作電壓被供應(yīng)在運(yùn)算放大器27的輸出端21 和地22之間。通過(guò)激光二極管3、5的電流分別流過(guò)電阻器23或?qū)?，所述電阻?3、24串聯(lián)連接到激光二極管3、5。用于反饋回路的電壓在分接點(diǎn)25 J6被分接，所述分接點(diǎn)25、26分別位于電阻器 23和激光二極管3之間以及電阻器M和不激射的激光二極管5之間。從分接點(diǎn)2546分接的電壓被饋入差分放大器。在圖5所示實(shí)施例中，運(yùn)算放大器27被用于此目的。為了提供可調(diào)諧激光輸出功率，從在點(diǎn)沈從激光二極管5的電流路徑分接的電壓分割預(yù)定比例。為此目的，從與電阻器M并聯(lián)連接的電位計(jì)觀分接被饋入運(yùn)算放大器的電壓。為了允許精確調(diào)整，電位計(jì)觀與另一電阻器四串聯(lián)連接。運(yùn)算放大器的輸出端21提供并且控制正電勢(shì)。通過(guò)調(diào)諧電位計(jì)，設(shè)置電阻器23、 M兩端的電壓降落的特定差異。此電壓差異作為輸入被饋入運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器補(bǔ)償此差異并且穩(wěn)定這種條件。反過(guò)來(lái)，在分接點(diǎn)25和沈之間形成相同電壓差異，使得此電壓差異也穩(wěn)定在激光二極管3、5。由于圖4中曲線VI、V2之間的電壓差異可以看作是近似線性的，圖5所示的電路允許對(duì)激光輸出功率進(jìn)行近似線性的調(diào)諧。圖5的實(shí)施例可以例如使用下述部件來(lái)實(shí)現(xiàn) 用于電阻器23和M的業(yè)0電阻，
用于電阻器四的IOOkO電阻， 用于電位計(jì)28的IOkO最大電阻，以及作為運(yùn)算放大器27的LM 324模塊。另外，如果使用如圖2和3所示的布置，端子接觸51連接到分接點(diǎn)沈以及端子接觸31連接到分接點(diǎn)25。公共陰極端子接觸13連接到反饋回路控制電路20的地22。圖5所示電路純粹是示例性的。再者，該電路可包括另外的部件。使用在圖5中類(lèi)似地示出并且簡(jiǎn)化的反饋回路控制電路20以及如圖2和3中示意性示出的管芯，已經(jīng)驗(yàn)證了在限定溫度范圍內(nèi)可以將激光輸出功率穩(wěn)定在大約士6%。相比之下，傳統(tǒng)VCSEL的激光輸出功率在此溫度范圍內(nèi)下降了約30%。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)在附圖中予以說(shuō)明并在前述說(shuō)明書(shū)中予以描述，但是將理解本發(fā)明不限于所公開(kāi)的各實(shí)施例，而是能夠進(jìn)行許多調(diào)整而不背離如下述權(quán)利要求中闡明的本發(fā)明的范圍。附圖標(biāo)記列表 1管芯
3第一激光二極管 5第二激光二極管
6激光二極管3、5的下布拉格反射器疊層
7激光二極管3、5的上布拉格反射器疊層
9激光二極管3、5的量子阱
11激光二極管3、5的電流開(kāi)孔
12激光二極管3、5的環(huán)接觸
13激光二極管3、5的公共陰極端子接觸
15激光二極管5的上布拉格反射器疊層7上的表面蝕刻
20反饋回路控制電路
21運(yùn)算放大器27的輸出端21
22地
23,24,29 電阻器25J6分接點(diǎn) 27運(yùn)算放大器 28電位計(jì)
31激光二極管3的陽(yáng)極端子接觸 51激光二極管5的陽(yáng)極端子接觸
權(quán)利要求
1.一種激光器設(shè)備，其包括管芯(1)以及位于該管芯上的第一激光二極管(3)和第二激光二極管(5 )，所述第二激光二極管(5 )布置成相對(duì)于所述第一激光二極管(3 )的光軸橫向偏移，每個(gè)所述第一和第二激光二極管(3、5)具有用于應(yīng)用電源電壓的至少一個(gè)電學(xué)連接端子(31、51)，使得不同電壓可以應(yīng)用到所述第一和所述第二激光二極管(3、5)，所述第一激光二極管(3)在應(yīng)用足夠的電壓時(shí)能夠發(fā)射激光， 所述第二激光二極管(5 )具有在足以使第一半導(dǎo)體激光二極管(3 )發(fā)射激光的電源電壓被應(yīng)用時(shí)避免激射的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的激光器設(shè)備，還包括用于穩(wěn)定激光功率的控制電路(20)，所述控制電路(20)使用激光器電壓作為輸入?yún)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的激光器設(shè)備，還包括連接到所述第一和所述第二激光二極管(3、5 )的控制電路(20 )，所述控制電路(20 )基于所述第一和所述第二激光二極管(3、5)兩端電壓的差異穩(wěn)定激光輸出功率。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的激光器設(shè)備，所述控制電路還包括設(shè)置裝置，該設(shè)置裝置用于通過(guò)設(shè)置所述第一和第二激光二極管 (3,5)的操作電壓的差異來(lái)設(shè)置輸出功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的激光器設(shè)備，其中所述控制電路(20)包括具有差分放大器的反饋回路，其中沿著兩個(gè)電流路徑的電壓降落被分接和饋入，其中所述激光二極管(3、5)其中之一連接在每個(gè)所述電流路徑中，以及其中分壓器分割預(yù)定比例的沿著所述路徑其中之一的電壓降落并且所分割的電壓被饋入所述差分放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的激光器設(shè)備，其中所述第一和所述第二激光二極管(3、5)為在所述管芯(1)上橫向偏移地布置的垂直面發(fā)射激光二極管臺(tái)面結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的激光器設(shè)備，其中所述第一和第二激光二極管(3、5)共用在所述管芯(1)的背側(cè)上的公共端子(13)并且在管芯(1)的前側(cè)上具有分離的端子接觸(31、51)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的激光器設(shè)備，其中所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)共用公共下布拉格反射器疊層(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的激光器設(shè)備，其中避免激射的所述結(jié)構(gòu)降低所述第二激光二極管(5)的諧振器質(zhì)量。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的激光器設(shè)備，其中避免激射的所述結(jié)構(gòu)通過(guò)干擾在所述第二激光二極管(5)的反射器元件其中之一處往回反射的光的相前而起作用。
11.根據(jù)權(quán)利要求9，其中所述結(jié)構(gòu)在上布拉格反射器層疊層(7)的界面處引入相消干涉。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的激光器設(shè)備，其中所述第一和所述第二激光二極管為垂直面發(fā)射激光二極管，并且其中避免激射的所述結(jié)構(gòu)為所述第二激光二極管(5)之上的表面蝕刻(15)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的激光器設(shè)備，其中所述第一和所述第二激光二極管(3、5)是相同的設(shè)計(jì)，但是不同在于避免激射的所述結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的激光器設(shè)備，其中所述激光二極管(3、5)的中心之間的橫向距離小于500微米。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的激光器設(shè)備，還包括用于探測(cè)所述第一和第二激光二極管之間的電壓差異的裝置以及用于根據(jù)所述電壓差異確定激光輸出功率的裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的是簡(jiǎn)化激光二極管的功率穩(wěn)定。為此目的，提供了一種激光器設(shè)備，其包括管芯以及位于該管芯上的第一激光二極管(3)和第二激光二極管(5)。第二激光二極管具有在足以使第一半導(dǎo)體激光腔發(fā)射激光的電源電壓被應(yīng)用時(shí)避免激射的結(jié)構(gòu)或元件。
文檔編號(hào)H01S5/068GK102334251SQ201080009339
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者P.H.格拉赫 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司