首次报道了连续输出功率>1 W、脉冲输出功率>10 W的1550 nm波长垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）阵列。对1550 nm VCSEL激光器单个发光单元的热阻特性进行了分析，建立了基于热阻分析及可变产热量的VCSEL阵列热模型，优化了VCSEL发光单元间距，在理论上保证了阵列内部具有均匀的温度分布。制备了发光单元边缘间距为30 μm的高密度集成1550 nm波长VCSEL阵列，并对其在连续工作及脉冲电源驱动条件下的输出特性进行了测试分析。当VCSEL阵列的工作温度为15 ℃时，最高连续输出功率达到1.05 W；即使工作温度增加至65 ℃，VCSEL的最高连续输出功率仍能达到0.42 W。在脉宽为5 μs、重复频率为1 kHz的脉冲条件下，VCSEL在15 ℃时的最大峰值功率达到10.5 W，此时VCSEL呈现出热饱和现象。当脉冲功率为10.5 W时，阵列远场的光斑仍然呈圆形对称形貌，两个正交方向上的远场发散角分别为26.69°和26.98°。

报道了 910 nm高峰值功率垂直腔面发射半导体激光器列阵(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的设计方法及测试结果。所制备的 910 nm VCSEL列阵在准连续工作时激光功率达到 2W; 在重复频率 10 kHz,脉冲宽度 30 ns,工作电流 60 A的电脉冲驱动条件下, VCSEL列阵峰值输出功率达到 25.5 W。随着工作电流的增加, VCSEL列阵输出的激光光谱呈现明显的展宽现象,证实 VCSEL列阵即使在窄脉冲工作时大的电流驱动仍然会产生严重的内部热效应; VCSEL列阵输出激光的光脉冲波形在驱动电流增大至 60 A时脉宽仅展宽了 6 ns左右,证实 VCSEL阵列具有非常优越的脉冲响应特性。对 VCSEL列阵进行光束准直处理后,在 1m距离处得到了近圆形的均匀光斑。我们相信这种高功率的 910 nm面阵光源在未来汽车光探测测距(LiDAR)等智能驾驶领域具有很大的应用潜力。

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%。

对垂直腔面发射激光器的产热情况进行了分析, 简化了热源, 建立了列阵的热传导模型, 利用Comsol Multiphysics软件对模型进行了模拟计算。通过改变底发射列阵的单元直径和间距, 对列阵的温升进行了计算。研制了4×4、5×5和8×8三种不同尺寸的列阵, 功率分别为580, 1 440, 2 100 mW, 对应功率密度分别为115, 374, 853 W/cm2。通过光谱的波长漂移计算出4 A时的温升分别为120, 58, 38 ℃。采用小孔径单元制作的列阵可以有效地降低列阵单元间的热串扰, 获得高功率输出。