高效率高功率976 nm半导体激光芯片设计与制备

Abstract

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。