2024年3月15日发(作者：)

高功率、高效率808nm半导体激光器阵列

王贞福杨国文吴建耀宋克昌李秀山宋云菲

High-power,high-efficiency808nmlaserdiodearray

WangZhen-FuYangGuo-WenWuJian-YaoSongKe-ChangLiXiu-ShanSongYun-Fei

引用信息Citation:ActaPhysicaSinica,65,164203(2016)DOI:10.7498/aps.65.164203

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物理学报.65,No.16(2016)164203

∗

高功率、高效率808nm半导体激光器阵列

王贞福

1)

杨国文

1)2)†

吴建耀

2)

宋克昌

2)

李秀山

1)

宋云菲

1)

710119)1)(中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安

2)(西安立芯光电科技有限公司,西安710077)

(2016年4月20日收到;2016年6月1日收到修改稿)

通过设计高效率808nm非对称宽波导外延结构,减少P型波导层和包层的自由载流子光吸收,实现腔内

光吸收损耗为0.63cm

−1

.制备的808nm半导体激光器阵列在室温25

◦

C下,实现驱动电流135A,工作电

压1.76V,连续输出功率大于150W,斜率效率高达1.25W/A,中心波长809.3nm,器件最高电光转换效率

为65.5%,这是目前国内报道的808nm半导体激光器阵列的最高电光转换效率,达到国际同类器件最好水平.

关键词:半导体激光器阵列,电光转换效率,光吸收损耗,非对称宽波导结构

PACS::10.7498/aps.65.164203

导结构(extremedoubleasymmetric,EDAS),并通

1引言

过实验验证,在波长940nm,条宽30µm,实现输出

功率8W,效率59%.2012年Lauer等

[

8

]

报道了室

温下976nm单管最高电光转换效率为76%.2010

年Cao等

[

9

]

报道了808nm50W的巴条,通过优化

波导和包层结构,实现电光转换效率67%,但是测

试温度低达5

◦

C,而室温25

◦

C下效率下降为64%.

2007年Hülsewede等

[

10

]

报道了808nm微通道冷

却半导体激光器阵列,1.5mm腔长,20%填充因子,

连续输出功率90W,25

◦

C下最高电光转换效率

65%.同年,Peters等

[

11

]

报道了100W的976nm

微通道冷却半导体激光器列阵室温下最高电光转

换效率为76%,这是976nm半导体激光器阵列室

温下报道的最高效率.2004年,Crump等

[

12

]

报道

了不同温度下810nm半导体激光器列阵的输出特

性,在23

◦

C下最高电光转换效率62%,在70

◦

C下

器件仍然可以工作,电光转换效率为50%.1999年

Wang等

[

13

]

报道了MBE生长的808nm单管半导

体激光器,实现极低的腔内损耗0.75cm

−1

高功率808nm半导体激光器及其抽运的固体

激光器(Nd:YAG)在先进制造、医疗美容、航空航

天、激光显示等领域具有广阔的应用前景,在这些

应用中往往需要半导体激光器的小型化、轻质化,

而提高半导体激光器的电光转换效率是降低整个

激光系统能耗、体积和重量最有效的技术途径

[

1

−

3

]

.

高效率半导体激光器研究是目前国内外研究的热

点方向之一,2016年德国最新提出了Crolaser计

划,在低温200—220K范围内实现单巴峰值功率

大于1.6kW,电光转换效率大于80%,满足下一代

高能激光器抽运需求

[

4

]

.2015年Yamagata等

[

5

]

报道了915nm新型的ADCH(asymmetricdecou-

pledconfinementheterostructure)结构,优化了光

限制因子,降低了腔内损耗,实现4mm腔长,条

宽100µm,输出功率12W,效率60%.2014年

Pietvzak等

[

6

]

报道915nm半导体激光器阵列,条

宽90µm,发光点数5个,输出功率55W,最高效率

69%.2013年Crump等

[

7

]

分析制约半导体激光器

电光转换效率的一系列因素,提出了极端非对称波

,最高

效率达到65.5%.国内在808nm高效率方面也取

得了一定的进展,2007年仲莉等

[

14

]

报道了808nm

∗

国家自然科学基金(批准号:61504167)和中国科学院百人计划(批准号:Y429941233)资助的课题.

†

通信作者.E-mail:*****************.cn

©

2016中国物理学会ChinesePhysicalSociety

164203-1