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第20卷第4期
分子筛膜】999年12月
发光
CHTNESEjoURNAL高压阻尼线>9521168
治皮肤病
OFLUMINESCENCE
V oI20No.4
Dec.,1999
干电池手机文章编号:1000—7032(1999)04034204
808nm准连续阵列半导体激光器
(I9
r_，莲韭芏，曲轶，张宝顺，张兴德'
摘要：报道了808rim无铝InGaAsP/GaAs高功率准连续阵列半导俸激光器.在频率1000Hz，脉冲宽度200,u$，占空比达2o%时，单阵列条的输出光功率室温下达到37W. 关薯调0.逊呈笠堂堂置,.
中国分类号:TNZ48.4文献枥}识码:A
1引言
高功率半导体激光器在工业，医疗，科研等方面有着广泛的应用,808nm高功率半导体激光器是泵浦NdY AG的理想光源.无铝InGaAsP/GaAs材料由于不含易氧化的
铝而具有更优越的特性，得到广泛的研究，单管连续输出可达到6W_1].目前，国内单 个器件的功率大部分在l~3WE，也有小部分批量生产，但是再高的大功率单个器件根难做到，在单个器件的输出功率难以继续突破的情况下，向高功率激光器阵列条
方向
发展成为一个热点.高重复频率，高功率准连续阵列激光器在三维遥感测量，夜视照明
和激光微加工等方面，有着广泛的应用前景，它具有重复频率高，峰值功率高，功率密
度大等特点，既可以弥补连续型阵列器件峰值功率不高的缺点，又具有较大的平均功率
密度，在大功率阵列激光器的研究和应用方面具有重要的地位.国外有报道808rimIn.
GaAsP/GaAs准连续厘米条激光器在脉宽200,us，重复频率20Hz条件下，获得双面激光
输出47W[._.美国SDL公司研制的808nm大功率脉冲激光器,1000元叠加阵列，脉宽
5,us，重复频率1kHz工作时峰值功率可以达到2500W.国内目前尚未见到关于808nm 高功率厘米条阵列激光器的研究报道.在此报道我们研制的808nm准连续(占空比高达
2o)厘米条列阵激光器件及特性.
2器件制作
我们研制的激光器采用MOCVD方法生长的无铝单量子阱InGaAsP/GaAs材料, 在材料生长和工艺制作过程中不涉及因铝的存在而在腔面形成氧化物问题，可使近腔面
的非辐射复合小一个数量级，克服了激光器工作时因腔面过热减少器件寿命问题].
激光器结构采用通常的分别限制单量子阱结构，这种结构既可保证对器件有源区中载流
子的有效收集，又具有较好的光学限制特性，有利于降低器件的阈值电流密度，提高器
件的功率输出.器件腔长约1mm，激射条宽150pm，间隔50pm，隔离沟道lop.m，阵
啦麓日期,1999一.07}惨订B期,1999-08一t0
善盒项目：国家863高技术基金资助顷目
作者简介：高欣，吉林省人，大学本科，工程师.从事高功率半导体激光罂的研究工作
第4期高欣等;808rim准连续阵列半导体激光器
列条结构见图1.我们采用铟焊
倒装的方法，用自制的多探针压
焊装置将阵列条均匀地焊装在热
沉上，采用热沉水冷方式进行散
热，从而控制器件的工作温度,
以保证器件工作在波长808nm
附近，没有大的波动.
3激光器工作特性测试
我们用积分球，探测器和
x—Y记录仪组成的激光器测试
系统，如图2所示.其原理主要
是激光器输出光功率通过积分
CrA
InGaA~限翻层
laGa~P有嚣层+
InGaAsP限翻层
A1-GNi接■—'
图1激光器阵列条的结构图
Fig.1Schematicdiagramoflaserdiodebararray
球，在积分球内进行多次反射，使其光功率在积分球内均匀分布，在出射121用探测器进
行接收，即可测得激光器输出光功率.光电压信号及激光器驱动电流信号输出到X —Y记
录仪上，连续调节激光器的驱动电流即可得到器件的P—特性曲线.阵列激光器的
光谱
分布是阵列条发射光叠加后的光谱分布，通过积分球可将激光器的输出光进行充分混
坐便轮椅合，从出射口测出光束的光谱分布即为阵列激光器的光谱分布.我们用HT一9401A综合
测试仪进行光谱测试，即可得到激光器的激射光谱.在室温下，我们对器件进行了测试,
在重复频率lO00Hz，脉冲宽度200ps，占空比高达2O的条件下，对阵列条激光器的特
性进行了研究.图3和图4分别是激光器的P—特性曲线和激射光谱.
图2激光阵列条特性测试系统框图
Fig---Setupofmeasurement/orthepropertyotlaserarraybar.
由图3可以看出激光器阵列条的激射功率达到37w，根据P—特性曲线的趋势可以预期列阵条的激光功率还可以继续上升.目前受激光器驱动电源的限制(最大输出峰值
电流为50A)，未能进一步测量.
激光器在阈值电流以上工作时激光输出功率与器件工作电流之间满足很好的线性关
系.由P—特性曲线可以得出斜率效率:
发光第2O卷
E一(1)
』——』th
其中,P.为在阈值电流f时的输出光功率，可以近似认为P.一O.从图1我们可以计算
出斜率效率:E=1.03W/A.
激光器电?光转换效率为:
p
一
(2)
其中P是工作在电流时的输出光功率.为工作电压，这里约为2V.由上式可以得出电?光转换效率E高达39.
图4是激光器列阵的激光光谱，可知列阵条的激射光谱峰值波长为808nm，激射光谱半宽为2.5nm.,
辟冲电蠢/A
图3阵列条澈光器的P—I曲线
F|g.3Outputpowerversusinputcurrem0f
laserarray.
4结论
圈4阵列条激光器擞射光谱
F|g.4L~ingspectrumoflaserarray
我们采用无铝InGaAsP/GaAs材料，采用通常的分别限制单量子阱结构，制成了厘米条半导体阵列激光器，在重复频率1000Hz，脉冲宽度200~s.占空比2O的条件下, 室温测褥单条激光器输出光功率达到37W，激射波长为808nm.斜率效率1.03W/A, 电?光转换效率达39%.
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