大家好！这篇文章主要是给大家详细描述关于“半导体激光器的原理”的核心内容以及“大功率半导体激光芯片”的相关信息， 希望对您有所帮助， 请往下看 。
半导体激光器一般具有质量轻、调制效率高、体积小等特点， 在民用、军用、医疗等领域应用比较广泛 。 大功率半导体激光器的研究从20世纪80年代开始， 从未停止， 随着半导体技术与激光技术的不断发展， 大功率也半导体激光器在功率输出、功率转换、可靠性等方面取得了比较大的进步 。
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大功率半导体激光器的基本概述
半导体激光器属于激光器的一种， 主要是借助半导体物质， 完成相应的激光工作， 常被称之为激光二极管 。 不同半导体工作物质产生激光的过程存在一定差异， 当前常用的半导体物质包括了InP（磷化铟）、CdS（硫化镉）、ZnS（硫化锌）、GaAs（砷化镓）等 。 按照半导体器件不同可以将半导体划分为单异质结、同质结、双异质结等 。 按照输出功率的不同可将半导体激光器分为小功率半导体激光器与大功率半导体激光器两种 。 半导体激光器的工作原理为在半导体价带与导带之间通过激励方式， 实现空穴复合产生受激发射， 在这一过程中由于激励导致的粒子数反转至关重要 。

文章插图

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大功率半导体激光器的研究现状综述
大功率半导体激光器的研究现状主要从输出功率、转化效率和可靠性三个方面展开分析 。
2.1
输出功率
随着技术的不断发展， 大功率半导体激光器在输出功率方面已经取得了不错的成绩 。 以商用的此类激光器为例， 一般商用大功率激光器波长主要在800~1100nm之间， 在输出功率优化方面主要通过发光点个数与单管激光优化提升两方面 。 首先， 发光点个数的进一步增加 。 设计人员通过优化激光器内部线阵与单管模组、迭阵、面阵等， 进一步增加了激光器发光点的数量， 进一步增强激光器输出功率 。 在线阵合束优化上， 增加线阵数量， 利用光学元件使得分立空间能量（激光）叠加， 达到增加发光点的目的， 此种方式简便易操作， 应用最为广泛；在迭阵合束优化上， 利用堆整形方法（平行平板）与迭阵合束技术相结合， 转换激光加工方式， 进一步实现激光的直接加工， 达到优化输出的目的 。
其次， 单管激光优化 。 单管激光优化是提升半导体激光器输出功率的有效方式之一， 设计人员通过改变芯片制备、芯片结构、腔面镀膜等技术， 进一步优化输出功率（单管激光）促进激光器性能的提升 。 近些年单管激光器的输出功率（连续）最高达25W以上 。
2.2
转化功率
除了输出效率之外， 大功率半导体激光器的性能还与其转化效率有很大关系， 提升半导体转换效率， 减少半导体激光器废热产生， 无疑可以提升能量利用率， 延长激光器的使用寿命 。
在半导体转化效率研究方面， 各国重点在提升转化效率， 先制定转化率目标， 之后通过技术手段进行优化， 当前激光器转化效率目标制定上各国研究目标大多在80%以上 。 在转化效率的优化上研究重点普遍集中在温度控制上， Alfalight公司通过对970nm单条大功率半导体激光器的转换率（50%）进行研究观察分析得出转化效率优化上可以从以下几方面入手：①载流子消耗控制， 研究中由于载流子溢出导致消耗， 占总体消耗的比例相对较高， 大约8%左右， 通过空穴和电子在量子阱中实现的复合效果有限， 所以需要进一步控制载流子消耗 。 以提升激光器转化效率 。 ②阈值下消耗控制， 这部分消耗所占比例相对较高， 需要进行控制， 以优化粒子反转， 提升转化效率 。

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