新型高功率垂直腔面发射激光器阵列的优化设计与性能

本文报道了一项关于高光束质量新型垂直腔面发射激光器阵列的重要研究成果。这种新型阵列采用了创新的排列方式，通过对垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)单元的直径和间距进行精确调控，实现了高功率密度和理想的高斯远场分布。在工作电流0至6安培的范围内，其远场发散角保持在20度以下，确保了极佳的定向光束控制性能。 阵列的核心是五个不同直径的VCSEL单元，分别是200微米、150微米和100微米，这些单元以中心对称的方式分布，圆心间距分别为250微米和200微米。在室温连续工作条件下，当注入电流达到4安培时，阵列的输出功率可达到880毫瓦，斜率效率为0.3瓦/安培，具有低至0.56安培的阈值电流和0.09欧姆的微分电阻，显示出优异的性能指标。 相比于传统的4x4二维阵列，这种新型阵列在出光功率、阈值电流、光谱特性以及远场分布方面具有显著优势。通过模拟各单元的光强叠加，结果显示，新型阵列的远场分布与实验数据高度吻合，验证了其设计的有效性和稳定性。 该研究对于激光技术的应用有着重要价值，特别是在需要高功率、高方向性输出的领域，如光纤通信、光通信系统、激光切割和材料加工等。这项成果展示了如何通过优化激光器阵列设计来提升激光器的整体性能，有望推动相关技术的发展和应用进步。