大功率半导体激光器最新研究进展

摘要：大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器最新研究进展，着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步，并对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直接应用进行了介绍，并展望了发展趋势。

1.引言

由于具有极高的输出功率和良好的光束质量，在军事应用以及工业加工领域中，二极管泵浦固态激光器已经成为主流的大功率激光器系统。作为泵浦光源，大功率半导体激光器是上述激光器系统中的核心元件。随着研究的深入，近年来大功率半导体激光器的性能得到了快速提升，这在很大程度上促进了全固态激光器的发展。随着大功率半导体激

光器电光功率转换效率和输出功率的提高，人们也越来越多地尝试将其直接应用于材料加工领域中，以达到提高稳定性、减小功率消耗和降低运行维护成本的目的。

从上世纪80年代起，人们就开始对大功率半导体激光器进行研究。随着对其物理机制的深入了解以及半导体工艺的革新，特别是在材料生长技术上的突破，大功率半导体激光器在输出功率和可靠性方面都取得了巨大进步。到2000年，单条器件输出功率已经超过100 w，功率转换效率约为40％～60％，寿命长达10 000 h。美国国防高技术研究计

划署(DARPA)于2003年启动了超高效率半导体激光源项目(super high efficiency diode source，SHEDS)，目标是将功率转换效率提升到80％以上。在此项目推动下，最近3年中大功率半导体激光器的研究工作获得了显著的进步，目前单条器件输出功率已经达到400 W以上，功率转换效率超过70％。

本文将详细介绍近年来国外研究人员在提升大功率半导体激光器性能方面所做的研究工作，例如：增强可靠性、提高功率转换效率、实现波长稳定以及拓展器件工作波长范围；然后讨论大功率半导体激光器直接应用于材料加工领域中所取得的进展以及发展趋势。

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