發布日期：2022-10-09 點擊率：119
1. 引言
半導體激光器采用III-V化合物為其有源介質，通常通過電注入，在有源區通過電子與空穴復合將注入的電能量轉換為光子能量。與固態或氣體激光相比，半導體激光具有十分顯著的特點：1）能量轉換效率高，比如典型的808 nm高功率激光的最高電光轉換效率可以高達65%以上 [1]，與之成為鮮明對照的是，CO2氣體激光的能量轉換效率僅有10%，而采用傳統燈光泵浦的固態激光的能量轉換效率更低, 只有1%左右；2）體積小。
一個出射功率超過10 W 的半導體激光芯片尺寸大約為0.3 mm3, 而一臺固態激光更有可能占據實驗室的整整一張工作臺；3）可靠性高，平均壽命估計可以長達數十萬小時[2]；4）價格低廉。半導體激光也同樣遵從集成電路工業中的摩爾定律，即性能指標隨時間以指數上升的趨勢改善，而價格則隨時間以指數形式下降。正是因為半導體激光的上述優點，使其愈來愈廣泛地應用到國計民生的各個方面，諸如工業應用、信息技術、激光顯示、激光醫療以及科學研究與國防應用。高功率激光芯片有若干重要技術指標，包括能量轉換效率以及器件運行可靠性等。器件的能量轉換效率主要取決于芯片的外延結構與器件結構設計，而運行可靠性主要與芯片的腔面處理工藝有關。本文首先簡要介紹深圳瑞波光電子有限公司高功率激光的設計思想以及腔面處理方法，隨后展示深圳清華大學研究院和深圳瑞波光電子有限公司在研發1470nm高功率單管激光芯片方面所取得的主要進展。
2. 1470nm高功率激光外延結構與器件結構設計
圖1. 半導體激光外延結構示意圖
圖2. 外延結構以及與之對應的光場分布
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