808nm高功率半导体激光器设计进展与关键技术

本文主要探讨了44瓦超高功率808nm半导体激光器的设计和制作技术，由深圳xx光电子有限公司主导的研究。半导体激光器作为III-V化合物基底的有源器件，其工作原理是通过电注入促使电子与空穴复合，将电能高效转化为光能。与传统的固态或气体激光器相比，半导体激光器具有显著的优势，如高能量转换效率（可达65%以上）、紧凑的体积（单个10W以上芯片仅0.3mm³）、长期的可靠性和经济性（性能提升，价格下降，遵循摩尔定律）。 设计的核心在于优化芯片的外延结构和器件结构，以及腔面处理工艺。外延结构由量子阱、AlGaAs波导和包层材料构成，包层材料的Al含量高于波导材料，以确保形成有效的光场限制。量子阱的厚度与限制因子和SCH层（Schottky层）厚度密切相关，这直接影响光束的质量。为了实现受激辐射复合，量子阱材料需适当掺杂。图1展示了典型808nm半导体激光的外延结构示意图，图2则展示了相应的光场分布。 图3和图4分别描绘了量子阱限制因子与SCH层厚度的关系以及光束发散角与SCH层厚度的关系，这些参数的精确控制对于确保激光器的性能至关重要。深圳清华大学研究院和深圳瑞波光电子有限公司在研发808nm高功率单管激光芯片方面取得了显著成果，表明了他们在高功率半导体激光器技术上的专业能力和技术水平。 高功率激光器在工业应用、信息技术、激光显示、医疗以及科研国防等领域发挥着重要作用，随着技术的进步，808nm和9xxnm等高功率激光器件将成为激光加工系统不可或缺的组件。这篇文章深入剖析了高性能半导体激光器的设计策略，强调了关键参数的选择和优化对提高效率和可靠性的影响，展现了半导体激光技术在未来发展前景的广阔空间。