为了解决阵列中每个发光点性能分布不均的问题，研究了微通道水冷封装的960 nm半导体激光器阵列，阵列包含38个发光点，腔长为2 mm，在驱动电流为600 A、占空比为10%的条件下，输出的峰值功率达到665.6 W，电光转换效率为63.8%，中心波长为959.5 nm.通过对应力的理论分析，给出了各个发光点应变的表达式；通过搭建单点测试系统获得阵列中每个发光点的阈值电流、斜率效率、光谱和功率等光电特性；结合应变理论分析可知，器件中发光点的性能与应变大小和类型密切相关，压应变会导致器件波长蓝移、阈值电流降低、功率和斜率效率升高，张应变会导致波长红移、阈值电流升高、功率和斜率效率降低.研究表明，影响器件内部发光点的性能不仅与热效应有关，而且与封装后残余的应变密切相关，通过应力的分布可以预测阵列性能的变化规律，可为高峰值功率、高可靠性的半导体激光阵列的研制提供参考.

高峰值功率半导体激光阵列在高温工作条件中的应用需求日益凸显，本文以微通道封装的高峰值功率960 nm半导体激光阵列为研究对象，通过精密控温系统测试了其在10~80 ℃范围内峰值功率、电光转换效率、工作电压和光谱等一系列光电特性，结合理论分析，给出不同温度下电光转化效率的能量损耗分布。结果表明，工作温度从10 ℃升高到80 ℃后，电光转化效率从63.95%下降到47.68%，其中载流子泄漏损耗占比从1.93%上升到14.85%，是导致电光转换效率下降的主要因素。该研究对高峰值功率半导体激光器阵列在高温应用和激光芯片设计方面具有重要的指导意义。

设计并制作了波长为976 nm的宽条大功率半导体激光芯片。采用非对称宽波导外延结构设计及金属有机化学气相外延技术生长了低损耗、高效率的外延材料。制备了190 μm发光区宽度、4 mm腔长、976 nm波长的半导体激光芯片，并将其封装为COS器件。测试结果表明：封装器件在室温下的阈值电流为1.05 A，斜率效率为1.12 W/A，最高电光转换效率可达到68.5%; 在40 ℃、19.5 W功率输出时的电光转换效率可以达到60%; 9个器件在40 ℃和15 A电流下老化4740 h后，无一失效，而且老化前后的功率-电流曲线和光谱没有变化，证明该激光芯片具极高的稳定性和可靠性。

本文设计并制作了一种高效率、高可靠性的915 nm半导体激光器。半导体激光器是光纤激光器的关键部件，为了最大限度地提高器件的电光转换效率，在设计上采用双非对称大光腔波导结构，同时对量子阱结构、波导结构、掺杂以及器件结构进行了系统优化。器件模拟表明，在25 ℃环境温度下，器件的最高电光转换效率达到67%。采用金属有机气相沉积(MOCVD)法进行材料生长，随后制备了发光区域宽度为95 μm、腔长为48 mm的激光芯片。测试表明，封装后器件的效率以及其它参数指标达到国际先进水平，在室温下阈值电流为1 A，斜率效率为118 W/A，最高电光转换效率达665%，输出功率12 W时，电光转换效率达到643%，测试结果与器件理论模拟高度吻合。经过约6 000 h的寿命加速测试，器件功率没有出现衰减，表明制作的高功率915 nm激光芯片具有很高的可靠性。