大功率半导体激光器阵列技术：现状与发展方向

"电源技术中的大功率半导体激光器阵列" 本文由谢红云、安振峰和陈国鹰共同撰写，分别来自河北工业大学信息学院和中电科技集团电子13所，探讨了大功率半导体激光器阵列在电源技术中的应用及其关键技术。文章阐述了该领域的最新进展，包括材料结构、芯片设计、封装技术和散热冷却技术，并指出了未来的研究方向。 1. 引言 大功率半导体激光器因其独特的优点，如小巧、高效、寿命长、功率大等，已被广泛应用于各个领域，如工业制造、军事国防和医学治疗。它们作为固体激光器的泵浦源，对于激光测距、激光雷达、材料加工、医疗手术等至关重要。 2. 材料结构与芯片设计 半导体大功率激光器的材料选择和芯片结构对其性能有着直接影响。通常采用能承受高功率运行且具有优良光学特性的材料，如GaAs、InP等。芯片设计则涉及量子阱结构、增益区设计和接触电极布局，以提高光输出效率和稳定性。 3. 封装技术 封装技术是保证激光器稳定运行的关键。良好的封装能有效散热，防止热失控，同时保护激光器免受环境影响。常见的封装方式有TO封装、蝶形封装和阵列封装，其中阵列封装能够实现更高的输出功率。 4. 散热与制冷技术 随着功率的提升，散热问题愈发重要。文章提到，目前已有研究实现了在更高温度下工作的激光器，这得益于先进的冷却技术，如热沉设计、液体冷却、微通道冷却等，这些技术能有效降低激光器的工作温度，延长其使用寿命。 5. 发展现状与趋势 当前，大功率激光器阵列的峰值功率持续提升，连续工作模式下线阵列输出功率已超过50W，准连续状态下甚至可达200W以上。电光转换效率超过60%，工作寿命达到20000小时。未来的研究将更注重提高效率、稳定性和集成度，以及开发适应更高功率需求的新型激光器。 6. 应用领域 大功率激光器不仅在工业加工如切割、焊接中发挥重要作用，也在医疗领域如肿瘤切除、皮肤治疗等方面展现出巨大潜力。此外，它们在军事国防如激光武器、激光通信等方面也有重要应用。 大功率半导体激光器阵列是电源技术中的重要组成部分，其技术进步不断推动着相关领域的发展。随着技术的不断创新，预计未来大功率激光器将在更多领域实现突破性应用。