分析了热沉和陶瓷基板对背冷式封装结构半导体激光器阵列性能的影响。通过栅格化厚铜填充技术降低了复合金刚石热沉的等效电阻, 并实现了热膨胀系数匹配; 采用热沉和陶瓷基板嵌入焊接技术, 提高了封装散热能力和稳定性。制作了间距为0.4mm的5Bar条芯片阵列样品, 在70℃热沉温度、200A工作电流(占空比为1%)条件下进行性能测试, 结果显示器件输出功率为1065W、电光转换效率为59.2%。在高温大电流条件下进行了1824h寿命试验, 器件表现出良好的可靠性。

随着半导体激光器输出功率的进一步提高, 热管理已经成为制约其性能和可靠性的关键瓶颈之一。利用有限元方法对千瓦级高功率传导冷却型(G-Stack)半导体激光器阵列的热特性进行数值模拟与分析。结果表明工作脉宽大于250 μs时器件各发光单元之间会发生严重的热串扰现象。在横向及垂直方向的热量分别为64.7％与35.3％, 横向方向热阻的74.9％及垂直方向热阻的66.5％来自CuW, 表明CuW对于激光器的散热性能有着决定性的影响。实验测试了器件在不同占空比条件下的光谱特性, 得到工作频率分别为20、30、40 Hz相对50 Hz的温差分别为2.33、1.56、0.78 ℃, 根据累积平均温度法计算得到的温差分别为2.13, 1.47, 0.75 ℃, 理论模拟结果相对于实验结果的平均误差小于6.85%, 结果表明理论模拟结果和实验瞬态热阻基本吻合。

用数值模拟与实验测试相结合的方法, 研究了温度对“smile”的影响.利用有限元方法分别模拟计算了半导体激光器芯片键合及工作过程中激光器芯片中的热应力, 模拟中假设激光器芯片的弯曲仅由热应力引起；计算结果表明, 激光器芯片有源区的热应力随工作温度的升高而减小, 由热应力导致的芯片的弯曲随温度升高而减小.实验结果表明, 对于具有相同芯片、同一封装形式、同批次的器件, “smile”随温度的升高有增大或减小的趋势, 这与封装前裸芯片的弯曲形态及封装热应力的综合作用有关；若封装前裸芯片为相对平直的或凸的, 则封装后激光器的“smile”将随温度升高而减小；若封装前裸芯片为凹的, 封装后的激光器芯片仍为凹的, 则“smile”随温度升高而增大.

设计了一种大功率、小体积、可有效降低散斑的投影用二维激光光源模块。该激光光源模块由二维激光二极管（LD）阵列和微透镜阵列两部分组成，不需要其他光学器件，可直接获得均匀的矩形照明光斑。使用Zemax软件建立了具体的模型，分别分析了LD的发散角、个数、间距以及光束经透镜后发散角等参数对光能利用率、光束形状、光斑大小、光束照明位置以及光束均匀性的影响。根据理论分析设计了一种用于液晶显示器(LCD)投影系统的二维激光光源模块。

以硬焊料传导制冷，30%填充因子半导体激光器阵列为例，建立了三维有限元模型，对阵列内部各发光单元之间的热串扰行为进行了分析研究。结果表明，当其连续波工作时间大于1.2 ms后，阵列内发光单元之间出现热串扰现象；当次热沉由CuW合金改为铜金刚石复合材料时，阵列内发光单元自热阻和相邻发光单元的串扰热阻降低，有效地降低了各发光单元之间的热串扰行为。保持阵列宽度、发光单元数目及发光单元周期不变，发现随阵列填充因子的增加，器件热阻以指数衰减趋势逐渐降低，而发光单元间的热串扰特性对此变化并不敏感；保持阵列单个发光单元输出功率，发光单元尺寸及阵列宽度不变，增加发光单元个数后，阵列内各发光单元之间热串扰加剧，填充因子越高阵列升温速率越快；但在最初约70 μs内，包含不同数目发光单元的阵列最高温度差异仅约0.5 ℃，有利于多发光单元高填充因子器件高功率输出。

报道了一种小型宽温Nd∶YAG激光器及掠入射式放大器。采用Nd∶YAG类光纤晶体作为增益介质，采用垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)阵列作为抽运源，利用Cr4+∶YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q。连续运转时，在最大有效抽运功率为5.47 W时,获得1.808 W的输出，光-光转换效率为33.05%，斜率效率为36.5%。调Q模式下得到最窄脉宽为7.5 ns、单脉冲能量为87.1 μJ、峰值功率为11.6 kW的输出。采用掠入射式双程放大模块，对脉冲抽运下得到的单脉冲能量为81 μJ、脉宽为13 ns的信号光进行放大，在最大抽运功率下，放大后的单脉冲能量为0.88 mJ，相应的增益为10.86，能量提取效率为19.44%。放大后两个方向的光束质量因子由M2x=1.175和M2y=1.248变为M2x=1.196和M2y=1.307。激光器体积紧凑，可采取风冷等措施进行散热，在23±8 ℃的范围内，输出能量波动小于3%。

建立“Smile”效应条件下半导体激光阵列近、远场模型，将光纤近场扫描法与高斯光束传输理论相结合，从理论和实验上证明了“Smile”效应值的大小与分布形态共同决定半导体激光器阵列快轴方向实际输出光束质量，获得了不同“Smile”效应条件下半导体激光阵列快轴方向光束参数积Kf值。

半导体激光器阵列的输出光功率密度较低、输出光束质量较差的缺点限制了它的广泛应用。介绍了提高输出光功率密度和输出光束质量的非相干技术波长合成技术、偏振合成技术和空间交叉合成技术的最新进展，对实现各种技术的结构和实验结果进行了综述报道。

为降低半导体激光主动照明红曝, 选择波长880 nm大功率半导体激光器作为新型激光主动照明成像系统光源。根据光纤耦合过程光参数积不变原理, 研制出波长880 nm大功率半导体激光器阵列单光纤耦合模块, 利用光纤匀光作用使激光光束匀化整圆后用于激光主动照明。首次在波长880 nm大功率半导体激光器上采用阶梯反射镜光束整形方法, 使激光光参数积与光纤匹配, 激光高效耦合进入纤芯400 μm、数值孔径0.22的光纤。室温条件下光纤耦合模块连续输出功率44.9 W, 电光转化效率35%, 波长880 nm大功率半导体激光器阵列光纤耦合模块, 不仅其红曝小而且对应CMOS图像传感器光谱响应度较高, 系统成像质量好。

测试了半导体激光器阵列的横向波长分布。结果表明,多数阵列的波长分布出现了V型的“凹陷”。这一分布与器件工作温升引起的横向波长分布相反,根据半导体禁带宽度与应变关系的基本理论,说明这一波长分布反映了键合应力的状态。通过对键合应力产生机理的初步分析,提出了线性应力分布模型,很好地解释了现有的实验数据。实验和分析表明,激光器阵列横向波长分布的测量是键合应力探测的一个有用手段。