Полупроводниковый лазер Советский патент 1991 года по МПК H01S3/18 

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к полупроводниковым лазерам с оптической накачкой, и может быть использовано при исследовании физических явлений в кристаллах в условиях интенсивного двухфотонного возбуждения, при разработке мощных компактных полупроводниковых лазеров с оптическим и электронным возбуждением.

Целью изобретения является снижение порога и повышение КПД и мощности генерации при одновременном увеличении лучевой прочности активного элемента.

На черетеже приведена структурная схема полупроводникового лазера.

Лазер состоит из источника накачки, в качестве которого используется рубиновый лазер 1 с модулированной добротностью.

фокусирующей цилиндрической линзы 2 и полупроводниковой пластины 3, являющей- ЧЭ ся активным элементом. Две плоскопарал- 4D лельные грани пластины 3 представляют чф собой зеркала резонатора Фабри-Перо, а .. перпендикулярная им грань содержит эле- менты микроструктуры.

Лазер работает следующим образом.

Излучение рубинового лазера 1 направ- ляют на линзу 2, с помощью которой на поверхности полупроводниковой пластины 3 формируют горизонтальную возбуждающую полосу. Вследствие небольшого значения коэффициента двухфотонного поглощения (порядка 0,01 см/Мет) излучение накач ки п роходит через вес ь объем пластины, отражается от элементов микроструктуры и возвращается обратно в объем

кристалла. Рассеяние, обуславливающее при этом равномерное распределение интенсивности возбуждающего излучения, происходит в местах соприкосновения элементов микроструктуры, где между ними нет четкой границы (нарушена кристалличность, поверхность шероховата и т.п.), и в аналогичных местах при вершине фигур, не имеющей четкой огранки, о также на несформировавшихся фигурах с различной ориентацией и формой поверхностей. Часть излучения усиленной люминесценции, распространяющегося под углом коси резонатора, выводится при помощи элементов микроструктуры за пределы кристалла, что приводит к увеличению интенсивности генерирующего излучения, выходящего через зеркала розанатора Фабри-Перо.

Лазер выполнен на основе кристалла сульфида кадмия, из которого в базисной плоскости, т.е. {0,001}, вырезана плоскопараллельная пластина, толщина которой при шлифовке и химико-динамической полировке доводится до значения порядка 0,3 см. На одной из обработанных поверхностей пластины создается микрорельеф путем травления в соляной кислоте в течение 30 с при 0°С. В результате на поверхности образуются фигуры травления в виде плотноупако- ванных конусов диаметром по основанию 0,1-0,2 мкм с углом при вершине/3 45°.

Угол полного отражения сульфида кадмия 1Пр 22°. Таким образом, выполняется

условие ( inp . Грани резонатора

получают методом скалывания полупроводниковой пластины. Возбуждение осуществляется одиночными импульсами излучения рубинового лазера с длиной волны 694,3 нм, длительностью210 си мощностью 10 МВт.

Порог генерации по сравнению с известным снижает в 3-4 раза, лучевая прочность предлагаемого лазера в 2-3 раза выше, чем у известного.

Формула изобретения

Полупроводниковый лазер, содержащий источник оптической накачки, полупроводниковый активный элемент, резонатор Фабри-Перо, зеркала которого образованы двумя плоскопараллельными гранями активного элемента, отличающийся тем, что, с целью снижения порога и повышения

КПД и мощности генерации при одновременном увеличении лучевой прочности активного элемента, одна из граней активного элемента, перпендикулярная граням, образующим зеркала резонатора, выполнена в

виде микрорельефа с плотной упаковкой элементов травления, представляющих собой правильные многогранные пирамиды или конусы, размеры оснований которых сравнимы с длиной волны света, а угол/,

образованный боковыми поверхностями элементов травления с осью пластины

р - - Inp , , где 1Пр - угол полного внутреннего отражения материала активного элемента.

I

2

Изобретение может быть использовано при исследовании физических явлений в кристаллах в условиях интенсивного двух- фотонного возбуждения, при разработке мощных компактных полупроводниковых лазеров с оптическим и электронным возбуждением. Изобретение позволяет снизить порог и повысить КПД и мощность генерации при одновременном увеличении лучевой прочности активного тела. Полупроводниковый лазер содержит источник накачки - рубиновый лазер с модулированной добротностью, фокусирующую цилиндрическую линзу и полупроводниковую пластину, являющуюся излучателем. Две плоскопараллельные грани полупроводниковой пла-; стины представляют собой зеркала резонатора Фабри-Перо. перпендикулярная им грань содержит элементы микроструктуры, а параллельная ей грань служит для входа и выхода излучения накачки. 1 ил.