由于高功率半导体激光器具有能量转换效率高、稳定性好、工作寿命长、体积小等优异的特性, 已经被广泛地用于固态激光器泵浦源、金属表面改性、焊接加工等领域。本文针对传统慢轴准直镜对于高填充因子的半导体激光阵列准直效果不好的问题, 提出了基于双焦距透镜的准直器件, 通过在一个面的相互正交的两个方向上分别设计不同的面型参数实现用一个器件同时对半导体激光器快慢轴两个方向同时准直的效果。应用费马原理推导了该透镜的面型参数, 得到两个面均为双曲面, 快轴方向的顶点曲率半径为0.074 95, 圆锥系数为-3.061, 慢轴方向的顶点曲率半径0.843, 圆锥系数为-3.061。最终得到的经过双焦距准直透镜准直之后的残余发散角分别为34.4 mrad (FWHM)和19 mrad (FWHM)。仿真结果表明这种设计可以实现与之前分离式两轴准直镜几乎相同的准直效果, 解决了传统FAC与SAC结构对高填充因子激光阵列参数受空间限制的问题, 同时减小了装调误差。

激光器腔面灾变性光学损伤对大功率半导体激光器的最大输出功率和可靠性有很大的负面影响, 是激光器突然失效的主要机制。如何克服腔面灾变性光学损伤, 从而获得高性能的大功率半导体激光器成为重要的研究课题。文章首先对腔面灾变性光学损伤的研究历程进行了简要介绍, 随后论述了腔面灾变损伤的物理机制及热动力学过程, 最后从技术原理、方法、优缺点、改进方法、研究进展及应用现状的角度, 逐一对各种抑制腔面灾变损伤的方法进行了归纳和总结。

利用电致发光(EL)的方法, 研究了突然失效的975 nm大功率应变量子阱激光器。起初, 我们以为激光器失效是由于腔面发生了突然光学灾变(COMD)。然而, 通过EL实验, 发现其中一部分激光器腔面没有任何损伤, 而内部发生了突然光学灾变(COBD), 为工艺的进一步改善指明了方向。对90只发生COD的激光器进行EL成像, 发现暗线缺陷(DLD)起始于腔面或是激光器内部。DLD是严重的非辐射复合区, 通常沿着有源区延伸出几个分支, 造成激光器功率急剧下降。详细分析了不同COD模式的特征并进行了对比。并进一步分析了两种典型COD模式发生的原因, 然后给出了抑制COD和提高大功率半导体激光器性能的建议。

近年来以半导体激光器为抽运源的碱金属蒸气激光器在高能激光领域获得了快速的发展,但是碱金属蒸气激光器的吸收谱宽非常窄,即使在充入一个大气压缓冲气体后其吸收谱宽仍小于100 GHz(0.2 nm),而市售半导体激光器的输出线宽约1000 GHz(2 nm),难以实现有效抽运,因此对窄线宽大功率半导体激光器提出迫切需求。在介绍半导体激光器抽运碱金属蒸气激光器基本原理的基础上,综述了用于大功率半导体激光器窄线宽的方法,分析了其优缺点,最后介绍谱宽压窄大功率半导体激光器的发展途径。