一种具有疏水腔面的半导体激光器及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种具有疏水腔面的半 导体激光器及其制造方法。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理 解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一 般技术人员所公知的现有技术。

半导体激光器由于高的电光转换效率、较小的体积和较宽的发光波长 等独特优势，使其广泛应用于工业、医学和军事等行业。目前，半导体激 光器一般采用热蒸发、等离子体辅助沉积和磁控溅射等方法在腔面处蒸镀 增透膜和高反膜的方式来满足市场需求。然而，由于半导体激光器腔面处 的光功率密度较高，缺陷密度较大，再加上位错等原因将产生表面光吸收 和非辐射复合，进而导致出光面的透过率下降和温度升高。再加上水汽和氧气等环境的影响会加速激光器腔面发生光学灾变损伤(COD)。因此，高功 率和高亮度的半导体激光器在使用过程中存在转换效率降低和寿命较短等 问题。

目前，为解决上述问题，通常在激光器腔面处先使用等离子清洗或者 蒸镀钝化膜，后蒸镀增透膜和高反膜。等离子清洗是先利用高能等离子体 去除腔面的氧化物、水汽等污染物，后蒸镀Al

发明内容

本发明提供一种具有疏水腔面的半导体激光器及其制造方法，其能够 有效降低半导体腔面损耗，增加半导体激光器寿命。为实现上述目的，本 发明公开如下所示的技术方案。

在本发明的第一方面，公开一种具有疏水腔面的半导体激光器，所述 激光器的巴条的前端腔面依次覆盖有增透膜和疏水膜，所述巴条的后端腔 面依次覆盖有第一高反膜、第二高反膜和疏水膜。其中，所述疏水膜的外 表面上具有微纳米级的凸起。

在本发明的第二方面，公开所述具有疏水腔面的半导体激光器的制造 方法，包括如下步骤：

(1)在所述巴条的前端腔面上施加增透膜，在巴条的后端腔面上依次 施加第一高反膜、第二高反膜。

(2)在所述增透膜、第二高反膜的外表面上分别制备疏水膜，且在所 述疏水膜的外表面上制备微纳米级的凸起，即得所述具有疏水腔面的半导 体激光器。

与现有技术相比，本发明至少具有以下方面的有益效果：本发明在半 导体激光器巴条的前、后端腔面上均设置了具有微纳米级凸起的疏水膜， 这种疏水膜可以有效降低水的表面张力，使巴条的前、后端腔面达到疏水 效果，防止水、污渍等污染物的污染。这种微纳米级二维光子晶体结构由 于多级折射现象，可以提高前腔面的透过率，降低腔面吸收损耗，延长半 导体激光器寿命，这是因为前腔面透过率提高后，腔面处的吸收损耗降低， 从而提高了激光器的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不 当限定。

图1为下列实施例中半导体激光器的结构示意图。

图2为下列实施例中具有疏水腔面的半导体激光器的结构示意图。

图3为下列实施例中疏水膜的结构示意图。

图4为下列实施例5制备的半导体激光器的增透膜的反射率测试图。

图5为下列实施例5制备的半导体激光器的高反膜的反射率测试图。

图6为下列实施例8制备的半导体激光器的增透膜的反射率测试图。

图7为下列实施例8制备的半导体激光器的高反膜的反射率测试图。

图8为下列实施例6制备的半导体激光器的接触角测试图。

图9为下列实施例9制备的半导体激光器的接触角测试图。

上述附图中，数字标记分别代表：1-巴条、2-增透膜、3-疏水膜、4-第 一高反膜、5-第二高反膜、6-凸起。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的 说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所 属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字 样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作 用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设 备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解 为对本发明的限制。

进一步地，所述增透膜的材质包括：SiO

进一步地，所述增透膜在808nm处增透膜的反射率为32.5～33.5％。

进一步地，所述疏水膜材质包括：SiO

进一步地，所述疏水膜的水接触角位20～110°。

进一步地，所述第一高反膜材质包括：SiO

进一步地，所述第二高反膜的材质包括：SiO

进一步地，所述第二高反膜的反射率为99.2～99.8％。

进一步地，所述具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，包括步骤：

(1)将半导体激光器的巴条装入镀膜夹具中后置于真空镀膜机中，然 后在所述巴条的前端腔面蒸镀增透膜，在巴条的后端腔面依次蒸镀第一高 反膜、第二高反膜，得半导体激光器半成品。

(2)将所述半导体激光器半成品置于水平超快激光加工平台上，采用 超快激光技术分别在所述增透膜的外表面、第二高反膜的外表面上制备具 有微纳凸起的疏水膜，即得所述具有疏水腔面的半导体激光器。

进一步地，步骤(1)中，所述真空镀膜机的起始真空度为7.0×10

进一步地，步骤(1)中，所述蒸镀温度为210～235℃，以流量4～10sccm 的氩气为等离子辅助气体。

进一步地，步骤(1)中，所述增透膜的蒸镀时间为6～8分钟，第一高 反膜的蒸镀时间为55～65分钟，第二高反膜的蒸镀时间为3～4分钟。

进一步地，步骤(2)中，所述超快激光为飞秒模式，重复频率为 205～210kHz，激光功率为10～25W，扫描速度为100～10000mm/s，填充间 距为5～15μm。

现结合说明书附图和具体实施方式对本发明的具有疏水腔面的半导体 激光器进一步说明。下列实施例中，采用的解理划片机型号为 LOOMISLSD100，真空镀膜机的型号为EVA800，超快激光器的型号为 TCR-1030。

实施例1

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，包括如下步骤：

(1)使用解理划片机在样品P面解理位解理成长度为4cm的巴条1(样 品1)。

(2)使用无尘夹将解理后的样品1装入镀膜夹具中，放入真空镀膜机 中，在半导体激光器前腔面蒸镀增透膜2，后腔面蒸镀第一高反膜4和第二 高反膜5。

所述增透膜为SiO

(3)将蒸镀增透膜和高反膜的样品1置于水平超快激光加工平台上， 采用超快激光技术制备了SiO

实施例2

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，如实施例1所述，不 同的是，步骤(1)中解理长度为半导体激光器腔长。

实施例3

一种半导体激光器腔面膜的制造方法，如实施例1所述，不同的是， 步骤(2)中，起始真空度为7.0×10

实施例4

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，如实施例1所述，不 同的是，步骤(2)中，蒸镀温度为220℃，以流量7sccm的氩气为等离子 辅助气体，采用纯度为99.99％的SiO

实施例5

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，如实施例1所述，不 同的是，步骤(2)中，SiO

实施例6

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，如实施例1所述，不 同的是，步骤(2)中，步骤(2)中，第二高反膜5上水的接触角为24° (图8)；

实施例7

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，如实施例1所述，不 同的是，步骤(3)中，超快激光为飞秒模式，重复频率为200kHz，激光 功率为18W，扫描速度为5000mm/s，填充间距为10μm；

实施例8

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，如实施例1所述，不 同的是，步骤(3)中，增透膜的反射率为32.6％(图6)，高反膜的反射 率为99.7％(图7)。

实施例9

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，如实施例1所述，不 同的是，步骤(3)中，疏水膜3上水的接触角约为101°(图9)。

实施例10

一种具有疏水腔面的半导体激光器的制造方法，如实施例1所述，不 同的是，所采用的解理划片机型号为LOOMISLSD100，真空镀膜机的型号 为EVA800，超快激光器的型号为TCR-1030。

最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结 合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的 限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明 的保护范围以内。