高占空比大功率激光器阵列

设计并研制了1 cm长折射率渐变分别限制单量子阱(GRIN-SCH-SQW)单条激光器阵列.占空比为20%,在70 A工作电流下,输出功率达到61.8 W,阈值电流密度为220 A/cm2,斜率效率为1.1 W/A,激射波长为808.2 nm. ### 高占空比大功率激光器阵列 #### 概述 本文介绍了一种新型的高占空比、大功率的激光器阵列的设计与研发成果。该阵列采用了折射率渐变分别限制单量子阱（GRIN-SCH-SQW）结构，通过优化设计实现了较高的性能指标。其主要特性包括：占空比为20%，在70A的工作电流下，能够输出高达61.8W的功率；阈值电流密度为220A/cm²，斜率效率达到1.1W/A，激射波长为808.2nm。 #### 技术背景 随着激光技术的发展，大功率激光器在军事、工业加工、医疗等领域得到了广泛应用。其中，半导体激光器因其体积小、效率高、可靠性强等特点，在这些领域中扮演着重要角色。为了进一步提高激光器的功率和效率，研究人员不断探索新的结构和技术。本文所介绍的GRIN-SCH-SQW结构就是一种有效的解决方案。 #### GRIN-SCH-SQW结构解析 折射率渐变分别限制单量子阱（GRIN-SCH-SQW）结构是一种特殊的半导体激光器结构，它结合了折射率渐变（GRIN）和单量子阱（SQW）的优点，能够在保持良好光束质量的同时实现高功率输出。这种结构的关键在于： - **折射率渐变**：通过调整激光器内部折射率的分布，可以有效地限制光子在活性区域内的传播路径，从而提高光的利用效率。 - **单量子阱**：单量子阱结构能够提供高效的载流子约束和增益，使得激光器在较低的电流密度下就能达到阈值条件，进而降低能耗。 #### 主要性能指标分析 - **占空比**：占空比是指激光器在一个脉冲周期内处于开启状态的时间比例。本文中的激光器阵列具有20%的占空比，这意味着在一个脉冲周期内，激光器有20%的时间是处于工作状态的。 - **输出功率**：在70A的工作电流下，该激光器阵列能够输出高达61.8W的功率。这表明激光器阵列在较低的电流条件下就能够实现较高的功率输出，对于实际应用来说是非常有利的。 - **阈值电流密度**：阈值电流密度是激光器启动所需最小电流密度。本文中提到的220A/cm²阈值电流密度相对较低，意味着激光器启动更容易，能耗更低。 - **斜率效率**：斜率效率反映了输入电流与输出功率之间的关系。本文中的激光器阵列斜率效率为1.1W/A，表明每增加1A的电流，输出功率大约增加1.1W，显示出良好的电光转换效率。 - **激射波长**：808.2nm的激射波长属于近红外光谱范围，这一波段对于许多应用领域都是理想的，例如固体激光器泵浦、生物医学成像等。 #### 应用前景 该高占空比大功率激光器阵列的研制成功，不仅为半导体激光器领域提供了新的技术和方案，也为激光技术在更广泛领域的应用奠定了基础。特别是在需要高功率、高效率、长寿命激光器的应用场景中，如军事装备中的激光武器、工业加工中的精密切割和焊接、医疗设备中的激光治疗仪器等，都有着广阔的应用前景。 通过对GRIN-SCH-SQW结构的优化设计，本文所介绍的激光器阵列在功率输出、效率以及可靠性方面都展现出了优异的性能。这不仅是半导体激光器技术的一次重大突破，也为未来激光技术的发展指明了方向。