在808 nm GaAs/AlGaAs激光二极管列阵的前后腔面两端约25 μm长的区域进行氦离子注入，使p型GaAs获得高的电阻率，形成腔面电流非注入区，以此来提高腔面灾变性损伤(COD)阈值。常规条宽100 μm，含有19个发光单元的1 cm列阵激光器的COD阈值功率为30 W，而带有腔面非注入区的器件的最大输出功率达到了42.7 W，没有发生失效。

为了提高大功率激光二极管列阵的散热效率以便提高其寿命和波长稳定性,研制了一种封装集成度较高的屋脊式硅基微通道热沉。将田口稳健设计方法用于微通道热沉的优化设计,利用正交试验和信噪比分析实现了参数的稳健优化。以(110)单晶硅作为基片,采用KOH各向异性刻蚀和硅-玻璃-硅三层阳极键合方法制作出了通道宽度约为50 μm的微通道热沉,通道壁面粗糙度优于0.1 μm。采用激光二极管芯片对样品进行了封装和测试,利用砷化镓激光波长的温度漂移系数估算出了中间激光二极管的有源区温升,从而计算出了热沉的热阻。测试结果表明,该微通道热沉的单位面积热阻约为0.070 cm2·K/W,与有限元分析结果基本一致。

根据大功率半导体激光二极管列阵与光纤列阵耦合方式,分别从理论和实验两方面讨论、分析了大功率半导体激光二极管列阵与微球透镜光纤列阵耦合.将19根芯径均为200 μm的光纤的端面分别熔融拉锥成具有相同直径的微球透镜,利用V形槽精密排列,排列周期等于激光二极管列阵各发光单元的周期.将微球透镜光纤列阵直接对准半导体激光二极管列阵的19个发光单元,精密调节两者之间的距离,使耦合输出功率达到最大.半导体激光二极管列阵与微球透镜光纤列阵直接耦合后,不仅从各个方向同时压缩了激光束的发散角,有效地实现了对激光束的整形、压缩,而且实现30 W的高输出功率,最大耦合效率大于80%,光纤的数值孔径为0.16.

A LDA pumped highly stable Nd∶YLF ring laser is developed. With an output laser intensity induced negative feedback control of resonator gain, a quasi-continuous prelase with duration of ～100 μs is established, then Q-switch during this prelase. Because the prelase mode is well matched to the resonator eigenmode and with certain intensity, the build up time and intensity of Q-switched pulse are very stable. Experimental results show that intensity instability of output Q-switched pulse doesn′t exceed 4.3%, and time jitter does not exceed ±4 ns.

报道了激光二极管列阵(LDA)端面抽运全固体腔内倍频大功率蓝光激光技术的研究。采用复合Nd:YAG晶体作为增益介质,并利用半导体致冷器(TEC)对激光晶体的温度进行精密控制。倍频晶体采用Ⅰ类临界相位匹配方式切割的LBO晶体。谐振腔为V型结构。根据大功率抽运条件下激光晶体热透镜效应严重,且热透镜的焦距会随着抽运功率的增大逐渐变短的特点,计算出最大抽运功率条件下激光晶体的热透镜焦距,依据此数据来优化谐振腔结构,使激光器实现最佳模式匹配和倍频效率,得到高效蓝光激光输出。在可吸收抽运功率为18.5 W时,473 nm蓝光激光输出功率为1.38 W,抽运光-倍频光的光-光转换效率为7.5%。

高功率激光二极管列阵广泛应用于抽运固体激光器。报道了17 kW GaAs/AlGaAs叠层激光二极管列阵的设计、制作过程和测试结果。为了提高器件的输出功率,一方面采用宽波导量子阱外延结构,降低腔面光功率密度,提高单个激光条的输出功率,通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法进行材料生长,经过光刻、金属化、镀膜等工艺制备1 cm激光条,填充密度为80%,单个激光条输出功率达100 W以上;另一方面器件采用高密度叠层封装结构,提高器件的总输出功率,实现了160个激光条叠层封装,条间距0.5 mm。经测试,器件输出功率达17 kW,峰值波长为807.6 nm,谱线宽度为4.9 nm。

成功研制了一台激光二极管列阵(LDA)抽运的高稳定Nd:YLF环形激光器.用输出激光强度负反馈控制谐振腔的增益,建立了准连续的～100 μs宽预激光状态,然后在此预激光基础上调Q.由于预激光模式与谐振腔固有模式一致并且具有一定强度,调Q脉冲的建立时间和幅度都很稳定.实验结果为:输出调Q脉冲强度起伏不超过4.3%,时间抖动小于±4 ns.

利用耦合理论推导了通过外腔反馈实现锁相运行的激光二极管列阵所满足的本征值方程.在忽略非相邻单元间耦合的串联运行方式下,解析求解了包括端面反射的列阵方程的本征值.求出了各阶超模的近场分布,并得到了考虑单个发光单元影响时的远场分布,具体为:当列阵运行于基超模时,近场各个单元间的光场同相,在远场中心位置出现光强主极大;而在其它高阶模式,近场各个单元间光场不同相,远场光强主极大出现在中心位置两侧;远场总体受到单个发光单元近场分布函数的调制.

A LDA pumped Nd:YLF regenerative amplifier has been developed, which works at wavelength of 1053 nm and repetition rate of 1 Hz. It can produce laser pulses of 2 mJ energy, 4ns width and base transverse mode TEM 00 . Total gain of 1×10 7 is reached, and pulse to pulse energy fluctuation didn′t exceed ±4 7% (peak). Experiment setup and detailed results are presented in this paper.

研制了一台激光二极管列阵(LDA)抽运的Nd:YLF再生放大器。再生放大器工作波长1053 nm，重复频率1 Hz，输出4 ns宽基横模TEM00激光脉冲的能量为2 mJ。总放大倍数达到了1×10 7，输出能量稳定性优于±4.7%(峰值)。给出了再生放大器的实验装置和有关实验结果。