高功率高光束质量锥形半导体激光器.pdf

【高功率高光束质量锥形半导体激光器】 锥形半导体激光器是一种具有独特性能的激光器件，与传统的宽条形半导体激光器相比，它在高功率和高光束质量方面展现出优越性。这种激光器的设计和制造涉及到半导体物理学、光学工程以及材料科学等多个领域，是现代激光技术的重要研究方向。 在本文中，作者蒲涛飞和张晶探讨了一种采用脊形波导和锥形功率放大器的新型激光器设计。脊形波导结构在激光器中起到引导和限制光束的作用，而锥形功率放大器则能够有效地提高激光功率。他们首次引入了双八字形隔离槽，这是一种创新的光学隔离技术，旨在抑制脊形区和锥形区周围的光反馈，从而提高激光器的稳定性和光束质量。 光束质量（M²）是评价激光器性能的关键指标，它直接影响激光的聚焦能力和传播特性。文章指出，该锥形半导体激光器在输入电流为7A时，能实现3.5W的输出功率，同时保持光束质量M²在2.5左右，这是一个非常优秀的成绩。此外，激光器的出射光束垂直发散角为40°，水平发散角为3.9°，较小的发散角意味着在后续的光纤耦合过程中可以实现更高的耦合效率，这对于激光传输和应用至关重要。 大功率半导体激光器在激光通信、固体激光器泵浦等领域有广泛应用。然而，传统的宽条型激光器由于功率密度问题，往往在实现大功率输出的同时，光束质量和稳定性会受到影响。锥形结构的优势在于其能够在保持高功率输出的同时，通过优化波导设计，有效控制光束的扩散，从而改善光束质量。 论文中提到的优化外延片波导结构是提升激光器性能的关键步骤。外延生长技术是制造半导体激光器的核心工艺，通过精确控制材料的生长层结构，可以调控激光器的物理特性，如增益、折射率等，以实现高亮度和高光束质量的输出。 这篇研究展示了锥形半导体激光器在高功率和高光束质量方面的潜力，为激光技术的发展提供了新的思路和方法。这种激光器的创新设计不仅提高了功率输出，而且保证了光束质量，使得它在实际应用中更具优势，尤其是在需要高效能量传输和精确控制的场合。对于未来的研究，这将为半导体激光器的进一步优化和新应用领域的探索打下坚实基础。