大功率半导体激光器的应用

大功率半导体激光器及其应

用现状

摘要 半导体激光器诞生于1962年，最初的半导体激光器的一个最大的缺点就是无

法在室温下工作，直到双异质结构激光器的出现，解决这一问题之后半导体激光器才被推广应用。半导体激光器具有体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高等优点。半导体激光器依靠其优异的性能，不断地被用在社会生产的方方面面。本文主要从医学，工业，军事三个方面简要阐述了半导体激光当前的主要应用。

关键词: 半导体激光 发展 应用现状

1.半导体激光器介绍

半导体激光器是以半导体材料为工作物质的一类激光器，亦称半导体激光二极管，是60年代发展起来的一种新型光源。[1]

半导体激光工作物质有砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、铝镓砷(AlxGa1-xAs)、铟磷砷(In-PxAS1-x)等，现在已经发现的有多达几十种。目前最常见，应用最广的是双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。[2]

半导体激光器的优点是波长短（800-1000nm）、体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高(高达50%，某些大功率半导体激光器可达70%)、便于直

接调制、节能。正是因为这些优点，半导体激光器的应用领域日益扩大。目前，固定波长半

大功率半导体激光器及其应

用现状

摘要 半导体激光器诞生于1962年，最初的半导体激光器的一个最大的缺点就是无

法在室温下工作，直到双异质结构激光器的出现，解决这一问题之后半导体激光器才被推广应用。半导体激光器具有体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高等优点。半导体激光器依靠其优异的性能，不断地被用在社会生产的方方面面。本文主要从医学，工业，军事三个方面简要阐述了半导体激光当前的主要应用。

关键词: 半导体激光 发展 应用现状

1.半导体激光器介绍

半导体激光器是以半导体材料为工作物质的一类激光器，亦称半导体激光二极管，是60年代发展起来的一种新型光源。[1]

半导体激光工作物质有砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、铝镓砷(AlxGa1-xAs)、铟磷砷(In-PxAS1-x)等，现在已经发现的有多达几十种。目前最常见，应用最广的是双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。[2]

半导体激光器的优点是波长短（800-1000nm）、体积小、寿命长、重量轻、结构简单、功率转换效率高(高达50%，某些大功率半导体激光器可达70%)、便于直

接调制、节能。正是因为这些优点，半导体激光器的应用领域日益扩大。目前，固定波长半

大功率半导体激光器光纤耦合技术调研报告

1．前言

近年来，高功率光纤激光器因其优良的性能日益受到人们的重视和青睐，被广泛地应用于工业加工、空间光通信、医疗和军事等各个方面，其迅速发展在很大程度上得益于大功率高亮度半导体激光器技术的进步，大功率半导体激光光纤耦合技术一直是高功率光纤激光器技术的一项关键核心技术。相反地，半导体激光器泵浦的高功率光纤激光器（DPFL）的发展也带动了大功率半导体激光器技术，尤其是大功率半导体激光光纤耦合技术的进步。

由于单管半导体激光器（LD）的输出功率受限于数瓦量级，远不能满足高功率光纤激光器泵浦源的要求，要获得更大输出功率须采用具有多个发光单元的激光二极管阵列（LD Array）。按照结构形式的不同，激光二极管阵列分为线阵列（LD Bar）和面阵列（LD Stack），分别如图1(a)和(b)所示，其中LD Bar的输出功率一般在数十瓦至百瓦量级，而LD Stack的输出功率一般在数百瓦乃至上千瓦。无论是单管LD还是LD Array，由其固有结构特点决定了半导体激光器具有光束发散角较大，输出光束光斑不对称，亮度不高等问题，给作为高功率光纤激光器泵浦源的实际应用带来很大困难和不便。一个较好的解决方法是将半导体激光耦合进光

推导出半导体激光器前腔面和后腔面上的入射激光功率之比,阐述了后腔面膜电场强度优化设计的重要性。从实际问题出发在以往腔面膜的研制基础上,选择适合制备808 nm 大功率半导体激光器腔面的镀膜材料。给出了镀制腔面膜过程中会出现的种种关键问题的解决方法,针对各种具体应用提出几种前腔面设计方案。得到后腔面电场强度优化设计的膜系。

SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICS　Vol.28No.6Dec.2007

光电器件

808nm大功率半导体激光器腔面膜优化设计

套格套,路国光,尧　舜,宁永强,刘　云,王立军

(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室,吉林长春摘　要:　强度优化设计的重要性。,808nm大功,。

;;腔面膜:TN365　文献标识码:A　文章编号:1001-5868(2007)06-0778-03

OptimizedDesignofCavityFacetCoatingsof808nmHighPowerSemiconductorLaser

TAOGe2tao,LUGuo2guang,YAOShun,NINGYong2qiang,LIUYun,WANGLi2jun

(KeyLaboratoryofExcitedStatePr

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 摘要

半导体激光器

摘 要

这篇文章综述了半导体激光器的工作原理，并对其工作原理进行讨论。自1964年初以来，人们加大了半导体激光器的研究度。目前有关于砷化镓半导体激光器的最先进技术已经有所进展。

自从1962年首次在砷化镓中发现受激激发光子的现象后，使得半导体激光器领域取得了相当大的进步。现已存在由不同材料制成的各种各样的激光器。激光光波长的范围已经从可见光扩展到紫外线和红外线。紫外线和红外线是光谱中可见光波长两端之外的波长。已经可以利用的有以下几种泵浦源，如：P-N结，电子注入，光泵浦，雪崩注入。

本文将探讨半导体激光器的工作原理。为了使该探讨具有完整性，半导体激光器的工作原理也会涉及到。早期的工作，追随到1964年二月，在早期的报纸上已经发表了多种关于激光器原理的文章，例如，G.Burns 的《 P-N结激光器》和当今的作者（代表有BN）的文章。因此，本文将只浅显地涉及到有关于半导体激光器的早期工作、近期发展的主要方向和目前的最新水平。其它有关于半导体激光器工作原理的文章在文献[11]至[14]中出现。

大功率半导体激光器封装技术发展趋势及面临的挑战 刘兴胜，杨林，张艳春

(西安炬光科技有限公司，陕西 西安，710119

本文综述了现有高功率半导体激光器（其中包括单发射腔，bar 条，水平阵列和垂直叠阵）的封装技术，并讨论其发展趋势。分析半导体激光器封装技术存在的问题和面临的挑战，并给出解决问题和迎接挑战的方法和策略。

高功率半导体激光器及其泵浦固体激光器具有体积小、重量轻、光电转换效率高、性能稳定、可靠性高、和寿命长等优点，已经成为光电行业中最有发展前途的产品，被广泛应用于工业、军事、医疗和直接的材料处理等领域。组成大功率半导体激光器的基本单元是单发射腔或者单阵列（单阵列由多个单发射腔线性排列而成）。图 1给出了单发射腔半导体激光器示意图，

图 2给出了单阵列半导体激光器的发光示意图。

图 1 单发光腔半导体激光器 发光示意图

图 2 高功率单阵列半导体激

光器发光示意图 对于半导体激光器而言，输出功率、转换效率和可靠性是描述器件性能的三个主要参数。随着芯片制备技术的成熟、成本的降低、性能的提高，半导体激光器出现了新的发展趋势，主要有高输出功率、

高亮度、无铟化封装、窄光谱和低“smile ”效应。本文综述了现有高功率半导体激光器的封装技术

本科毕业论文

题 目：半导体激光器的原理及应用 院 （部）： 理学院 专 业： 光信息科学与技术 班 级： 光信071 姓 名： 张士奎 学 号： 2007121115 指导教师： 张宁玉

完成日期： 2010年10月21日

山东建筑大学毕业论文

目录

摘要·····························································II ABSTRACT·························································IV 1前言·····························································1

1.1光纤传感器技术及发展··········································1

2光纤传感器的发展历程········································3

2.1光纤传感器的发展简史········································3 2.2光纤传感器的原理及组成········

半导体激光器的扁平封装——一种高功率光纤耦合半导体激光器的封装技术

2005/2/18/15:10来源：众望达技术 作者：郑鸿章 摘要

最近几年来，高功率半导体激光器越来越多地为许多应用而生产， 如直接的材料处理、光纤激光和放大器泵浦、自由空间光通讯、印刷和医疗等。这些首要归功于激光器结构设计、半导体材料和可靠的封装技术的发展。特别是，半导体激光器的封装使得激光器件能获得高墙插效率，提高稳定性能并节省使用者的使用成本。尽管最近几年来获得的种种进展， 但封装、

测试及可靠性等依然占据光纤耦合输出的半导体激光器的大量成本。我们开发的新半导体激光耦合设计和工艺使得低成本、高可靠性的半导体光纤激光器耦合变成可能，同时也使得可以使用自动化大批量的机器封装。

本文里，我们献上一种小侧面尺寸、非制冷的单反射阵面、高功率输出的半导体封装技术。这里讨论这款小尺寸、小侧面尺寸、高亮度、4w、100um 、0.15NA 光纤输出的半导体激光器的平板式光学封装的细化的设计信息、热建模和可靠性数据以及这种独特的封装技术在非制冷环境中具有的良好热性能和可靠性能。所有的封装过程是在无流体环境中进行的。这种无胶的密封封装，使得激光器的运行可靠性很高；此外， 使用材料和

异质结在半导体激光器中的作用

电科 学号：2013221105200182 姓名：施波

半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器，又称半导体激光二极管（LD），

是20世纪60年代发展起来的一种激光器。半导体激光器的工作物质有几十种，例如砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）等，激励方式主要有电注入式、光泵式和高能电子束激励式三种。半导体激光器从最初的低温（77K）下运转发展到室温下连续工作；从同质结发展成单异质结、双异质结、量子阱（单、多量子阱）等多种形式。半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展。半导体激光器的体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用遍布临床、加工制造、军事，其中尤以大功率半导体激光器方面取得的进展最为突出。 同质结和异质结激光器

20世纪60年代初期的半导体激光器是同质结型激光器，它是在一种材料上制作的pn结二极管。在正向大电流注入下，电子不断地向P区注入，空穴不断地向1\区注入。于是，在原来的pn结耗尽区内实现了载流子分布的反转，由于电子的迁移速度比空穴的迁移速度快，在有源区发生辐射、复合，发射出荧

高功率半导体激光器的前沿技术、工业应用

及发展前景

摘要

半导体激光器广泛应用在通讯、计算机和消费电子行业。这些激光器主要应用在需要提供毫瓦级能量的系统中。然而，同时高功率半导体激光器已经达到千瓦级。通过特殊的冷却技术和装备，又如组合光束和组成光束技术，高功率半导体激光器得以实现。这样的系统并不是只作为电子管二极管新的高效率和高可靠性的泵源，同样在材料处理中作为直接的能量来源。在这项应用中，高功率半导体激光器进入到了工业制造领域。这篇文章描述了半导体激光器技术和应用。德国国家研究计划“标准的半导体激光器工具”（MDS）在5年里集中研究了高功率半导体激光器，给出了关于未来的应用和新颖的应用的想法。除了改进激光束质量，这个项目的目的还有实现灵活的激光束几何形状来配合不同的积木式组合应用。

1、绪论

早在1962年，就证明了在低温学温度下，在GaAs 或者GaAsP 激光二极管领域的激光效应，而且一些年后发展到在室温环境下实现AlGaAs/GaAs双异质结构。在当时，无论如何可以肯定的是，在他们只能提供短时间的低能量却又价格昂贵时，没有人能预见到这些激光器能够在激光材料处理中发挥如此重要的作用。然而，通过成功的晶体结构研究，详细的分析失效机理和相