半导体激光器原理及组成（大功率半导体激光器发展及相关技术概述）

1、引 言

半导体激光器具有体积小､重量轻､电光转换效率高､可靠性高和寿命长等优点，在工业加工､生物医疗和国家防御等领域具有重要的应用[1-10]｡1962年，美国科学家成功研制出了第一代GaAs同质结构注入型半导体激光器[11-12]｡1963年，前苏联科学院约飞物理研究所的Alferov等[13-14]宣布成功研制了双异质结半导体激光器｡20世纪80年代以后，由于引入了能带工程理论，同时涌现了晶体外延材料生长新工艺[如分子束外延(MBE)和金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)等]，量子阱激光器登上历史舞台，大大提升了器件性能，实现了高功率输出｡

大功率半导体激光器主要分为单管与Bar条两种结构[15]，单管结构多采用宽条大光腔的设计，并增加了增益区域，以实现高功率输出，减少腔面灾变损伤；Bar条结构为多个单管激光器的并联线阵，多个激光器同时工作，再经过合束等手段实现高功率激光输出｡最初的大功率半导体激光器主要应用于泵浦固体激光器和光纤激光器，波段主要为808nm和980nm｡随着近红外波段高功率半导体激光单元技术的成熟和成本的降低，使得以之为基础的全固态激光器和光纤激光器性能不断提升，单管连续波(CW)输出功率从20世纪90年代的8.1W达到29.5W[16]水平，bar条CW输出功率达到1010W[17]水平､脉冲输出功率达到2800W[18]水平，极大地推动了激光技术在加工领域的应用进程｡半导体激光器作为泵浦源的成本占固体激光器总成本的1/3~1/2，占光纤激光器的1/2~2/3｡因此，光纤激光器和全固态激光器发展之快，大功率半导体激光器的发展功不可没｡

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