976 nm高功率半导体激光芯片是光纤激光器的核心部件，具有极为重要的产业价值。报道了课题组在高效率高功率半导体激光芯片的设计、制作与测试方面的研究成果。为了最大限度地提高器件的功率转换效率，同时满足苛刻的寿命要求，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优化；在外延生长方面，系统地优化了生长工艺参数，确保了外延材料具有极高的内量子效率及低内损耗。大量测试表明：所制作的器件（腔长为5 mm、发光条宽为200 μm的芯片）在室温、连续波（CW）测试条件下，阈值电流约为1 A，斜率效率为1.14 W/A；当电流为9 A时，最高功率转换效率高达72.4%；当电流为30 A时，输出功率达到29.4 W，功率转换效率为61.3%；对应于95%光场能量的水平远场发散角低至8.7°。上述参数性能已经达到了国际同类产品的先进水平。

通过设计极低损耗808 nm半导体激光芯片外延结构, 实现腔内损耗小于0.5 cm-1。采用该高效率外延结构研制出高峰值功率808 nm巴条芯片, 巴条的填充因子为85%, 包含60个发光点, 发光区宽度为140 μm, 腔长为2 mm。在驱动电流为500 A, 脉冲宽度为200 μs, 重复频率为400 Hz, 占空比为8%的工作条件下, 该芯片的准连续(QCW)峰值输出功率为613 W, 斜率效率达1.34 W/A,峰值波长为807.46 nm, 光谱半峰全宽为2.88 nm。任意选取5只芯片, 在准连续300 W(占空比8%)条件下进行了寿命验证, 芯片寿命达到3.63×109 shot, 定功率300 W下电流变化小于10%, 达到商业化水平。