2013年1月激光行业热点技术汇总

2013-02-16 11:08

　　1、国内大功率半导体激光器研究及应用分析

　　随着半导体激光技术的日趋成熟和应用领域的不断扩展，大功率半导体激光器的应用范围已经覆盖了光电子学的诸多领域，成为当今光电子实用器件的核心技术。由于大功率半导体激光器具有体积小、质量轻、寿命长等优点，广泛应用于民用生产和军事等领域。

　　近年来，国外大功率半导体激光器的研究进展非常迅速，单条最大连续输出功率已经大于600 W，最高电光转换效率高达72％，单条40-120 W 已经商品化。相对而言，国内在大功率半导体激光器研究和应用方面虽然起步较晚，但也取得了很大的进展。主要从大功率半导体激光器外延片结构、腔面光学膜、器件封装、器件可靠性、光束整形与耦合以及器件应用等几个主要方面介绍国内大功率半导体激光器研究及应用情况。

　　大功率半导体激光器的发展与其外延片结构的研究和设计紧密相关。近年来，国内在此方面取得了很大的进展。

　　(1)应变量子阱结构被广泛采用。为了提高大功率量子阱半导体激光器的光电性能，特别是为了降低器件的阈值电流密度和扩展GaAs基材料系的波长覆盖范围，应变效应得到了广泛的应用。从激光器外延片结构设计的角度来看，量子阱晶格应变的引入成为新的大功率激光器结构设计参数和自由度。目前，国内各个研究组均有采用应变量子阱结构的报道。

　　(2)采用无铝有源区提高端面光学灾变损伤光功率密度。端面光学灾变损伤是限制器件功率密度的最主要因素之一。与含铝A1GaAs材料相比，无铝材料具有更大的端面光学灾变损伤密度和更高的可靠性。因此，采用无铝有源区可以提高器件的输出功率，并增加器件的使用寿命。国内各个大功率激光器研究组均有相关报道。

　　(3)宽波导大光腔结构。采用宽波导大光腔结构可以增加光束近场模式的尺寸，减小输出光功率密度，从而增加输出功率，延长器件寿命。同时，通过适当的波导结构设计，可以在保证基模工作的情况下，降低光束发散角，改善器件的光束质量。中科院半导体研究所、长春理工大学等单位都有相关的研究报道。

　　(4)非对称波导结构。目前大功率半导体激光器的波导结构主要为对称波导结构。其波导层外掺杂区域内的光吸收正比于掺杂浓度，降低掺杂浓度可以减小光损失，但是这样会导致串联电阻增大，最终使电光转换效率降低。解决这个矛盾的方法之一是采用非对称波导结构。非对称波导结构的优点是基于P型材料的光吸收比n型材料强的特性，将光场从对称分布变为非对称分布，使光场适当偏向N型波导层和限制层，以减少光场模式分布与高掺杂的P限制层的交叠比例，在不降低掺杂浓度的条件下减小光吸收损耗。

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