采用激射波长为850 nm的AlGaInAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制增益量子阱结构的外延片，设计并制备了具有条形结构和锥形结构的半导体激光器。在输出功率同为1 W时，锥形激光器的发散角、光束传播因子和亮度分别为4°、2.8和9.9 MW·cm-2·sr-1，远好于条形激光器的6°、9.2和3.0 MW·cm-2·sr-1。当外加3 A的脉冲电流时，锥形激光器峰值功率达到1.40 W，斜率效率为0.58 W/A，电光转换效率为30%。实验结果表明，锥形激光器可以在保证大功率输出的前提下，具有更高的光束质量。

提出将980 nm和1064 nm半导体激光组合应用于皮肤组织伤口焊接，通过肉眼观察、病理学检测以及张力测试等方法对比了双波长激光焊接与传统缝线术的缝合效果。同时，利用热电偶温度测试系统在体测量了激光焊接皮肤切口过程中的组织内部温度，研究激光焊接效果与组织温度之间的关系。结果表明，980 nm和1064 nm激光同时以0.5 W连续输出，功率密度为15.92 W/cm2，每点照射时间为5 s模式组合焊接时，伤口缝合效果与传统缝线术相比具有伤口闭合迅速、愈合快、伤口表面平整、异物反应小、伤口闭合紧等优点。由此可见，双波长激光组织焊接是一种有效的伤口闭合方法，有待进一步研究以便应用于临床。

采用激射波长为808 nm的GaAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制单量子阱结构外延片，制备了沟道深度不同的半导体激光器阵列，并对载流子分布进行理论分析和模拟。理论和实验结果表明：引入脊形台面和隔离沟道后，激光器阵列的输出功率、电光转换效率、斜率效率和光谱特性均有显著提高。随着沟道的加深，对电流侧向扩散的限制作用增强，从而提高了阵列性能。

研究了高功率808 nm量子阱脊型波导结构含铝半导体激光器在空气中解理时不同镀膜方法对输出激光功率的影响，讨论了半导体激光器的灾变性光学镜面损伤机理及其腔面钝化薄膜的选择特性。对半导体激光器管芯前后腔面不镀膜，前后腔面镀上反射膜和前后腔面先镀上钝化薄膜再镀腔面反射膜方法进行了对比，测试了半导体激光器的输出功率。结果表明，先镀上钝化薄膜的器件比只镀上腔面反射膜的器件输出的激光功率高36%。只镀腔面反射膜的半导体激光器器件在电流为5 A时就失效了，而镀钝化膜的器件在电流为6 A时仍未失效，说明镀钝化薄膜的器件能有效地防止灾变性光学损伤和灾变性光学镜面损伤。在半导体激光器芯片腔面镀上钝化薄膜是提高大功率半导体激光器输出功率的有效方法。

针对微通道热沉封装半导体激光列阵(LDA)建立三维有限元热分析模型,对其在20%高占空比工作时的瞬态和稳态温度分布进行模拟分析。模拟结果表明加电流后的几十微秒内有源区温度缓慢上升,此后相邻发光单元之间发生热交叠,温度快速上升,最后由于热弛豫积累效应达到热平衡;稳态时有源区温度分布呈现与器件结构一致的周期性,各发光单元温度分布一致,温升集中在有源层电极区内,绝缘区温升快速减小,出光面温度较高,180 A电流下工作时沿腔长方向最大存在3 K的温差。试验测试不同电流下工作时的输出特性,得到器件的有源区温升及稳态热阻与模拟结果基本吻合。

针对微通道热沉封装的大功率无铝量子阱半导体激光阵列(LDA)建立三维有限元模型,模拟分析了热沉温度、工作电流以及占空比等工作条件对有源区温度的影响,并通过实验手段研究了不同工作条件下,大功率半导体激光阵列的输出特性的变化情况。结果表明,热沉温度越高、占空比越大时,器件达到稳态所需时间越长,有源区温度越高,中心波长红移越大;阈值电流越大,转换效率、斜率效率越低,输出功率越小。外推了半导体激光阵列在20 ℃热沉温度,20%高占空比,300 A高注入电流条件下工作的输出特性,得到输出功率超过300 W,转换效率达45%,且没有出现热饱和现象。

采用渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构,通过降低非辐射复合、有源层载流子泄露、散射和吸收损耗来提高出射效率和降低激光阈值电流,从而提高半导体激光器阵列的输出功率;同时使P面具有更高的粒子掺杂数密度,优化N面合金条件,降低半导体激光器的串联电阻,降低焦耳热,提高了半导体激光器阵列的转换效率。利用金属有机化学气相淀积技术生长GaInAsP/InGaP/AlGaAs渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构激光器材料,利用该材料制成半导体激光线阵列在20%高占空比的输入电流下,半导体激光器的输出峰值功率达到189.64 W(180 A),斜率效率为1.1 W/A,中心波长为805.0 nm,阈值电流为7.6 A,电光转换效率最高可达55.4%;在1%占空比的输入电流下,阵列的输出峰值功率可达324.9 W(300 A),斜率效率为1.11 W/A,阈值电流为7.8 A,电光转化效率最高达55.6%,中心波长为804.5 nm。