高功率激光二极管阵列及其应用

主要概述了二极管阵列条的纵向及有源区的选择方案,讨论了如何解决高功率激光二极管阵列的散热问题及其组装技术,详细介绍了阵列条的光电特性以及迭阵光耦合.研究表明,高功率激光二极管具有高功率,小尺寸,高可靠性,全固态,操作方便等优点.随着输出功率及光束质量的提高,它将在不同领域得到广泛

第!"卷第!期吉林大学学报#信息科学版$

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王乐>E !E 曹玉莲!E 刘云!E 王立军!

#><吉林大学电子科学与工程学院E 吉林长春>F ""!F G

!<长春光学精密机械与物理研究所E 中国科学院激发态物理开放研究实验室E 吉林长春

>F ""!>$摘要=主要概述了二极管阵列条的纵向及有源区的选择方案E 讨论了如何解决高功率激光二极管阵列的散热问题及其组装技术E 详细介绍了阵列条的光电特性以及迭阵光耦合H 研究表明E 高功率激光二极管具有高功率E 小尺寸E 高可靠性E 全固态E 操作方便等优点H 随着输出功率及光束质量的提高E 它将在不同领域得到广泛地应用H

关键词=二极管G 阵列G 光耦合G 散热G 转换效率

中图分类号=5)?"!文献标识码=/

引言

高功率激光二极管阵列以其高效率I 小尺寸I 高稳定性和高可靠性I 全固态I 操作方便等优点而受到人们的青睐H 近年来E 因激光性能的改善和可靠性的提高E 其价格也降低了很多E 高功率激光二极管阵列的商业应用也越来越广H 它的主要应用就是替代闪光灯来泵蒲固体激光E 随着输出功率的提高和光束质量的越来越好E 它将被直接用于军事I 医疗I 通讯I 科学研究和材料处理等领域H

目前高功率激光二极管阵列的研究所面临的主要问题是在大电流运行下如何及时散热H 通常二维

#!9$二极管阵列所须耗散的热流密度是#!JK $L>"?M N O !E 而量子阱二极管阵列条的正常工作结温

是F A JA A PE 假设热沉的工作温度是K "PE 那么热沉的热阻将是>"Q !R N M S T O Q !E

否则过高的结温将严重影响高功率激光二极管阵列的寿命及激光波长的稳定性E 防碍其广泛应用E 因此人们不得不研制

高热导率的热沉H 目前研制最多的是有源微通道热沉U >V E 它的热阻可以达到甚至小于

"(">R N M S T O Q !H

此外高功率激光二极管阵列所遇到的另一个问题是二维叠阵的光功率密度低E 不能直接应用E 需要一个复杂的光耦合系统将激射激光聚焦于一点H 下面将分别就二极管阵列条E 高功率激光二极管阵列的安装技术E 阵列条的光电特性以及光耦合作简要概述H

>高功率激光二极管阵列条

当前主要有>"O O 和>B O O U !V 两种长度的阵列条#见图>$H 图!是单个09热沉纵向图H 事实上

阵列条长度的选取可根据实际需要来决定H 每一个激射单元的宽度大约在*"J!""W O 之间E 阵列条的腔长通常在A ""W O J>O O 之间E 腔面出光的总高度大约>W O H 填充因子因其运行状态而不同E 连续光功率输出时填充因子在F "XJA "X 之间E 脉冲光功率输出时填充因子可达C "XH 通常根据所需波长#?C "JC B "W O $选取不同组分的Y Z /[I Y Z /[\I 2;Y Z /[\作为有源层材料E 并采用折射率渐变分别限

制单量子阱U F V 或双量子阱结构H 为了防止在大电流注入情况下载流子的侧漏以提高量子效率和特征温

度E 人们又研制了非对称性折射率渐变分别限制量子阱结构U F V H

由于选用了光波导结构E 在垂直异质节界面方向#即快轴$的光辐射将会出现*"]JC "]

的发散角E 而在平行异质节界面方向#即慢轴$^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^将会出D 收稿日期=!""!@"F @>>作者简介=王乐#>C ?*_

$E 男E 上海人E 吉林大学硕士研究生E 主要从事大功率半导体激光器及阵列研究E 3@O Z ‘’=a Z ;b ’F c!>T ;(T &O H 万方数据

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