摘要：大功率半導(dǎo)體激光器在軍事領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。綜述了大功率半導(dǎo)體激光器最新研究進(jìn)展，著重于在提高可靠性、提高功率轉(zhuǎn)換效率、波長(zhǎng)穩(wěn)定、拓展波長(zhǎng)范圍等方面所取得的進(jìn)步，并對(duì)目前大功率半導(dǎo)體激光器在材料加工領(lǐng)域中的直接應(yīng)用進(jìn)行了介紹，并展望了發(fā)展趨勢(shì)。

1.引言

由于具有極高的輸出功率和良好的光束質(zhì)量，在軍事應(yīng)用以及工業(yè)加工領(lǐng)域中，二極管泵浦固態(tài)激光器已經(jīng)成為主流的大功率激光器系統(tǒng)。作為泵浦光源，大功率半導(dǎo)體激光器是上述激光器系統(tǒng)中的核心元件。隨著研究的深入，近年來(lái)大功率半導(dǎo)體激光器的性能得到了快速提升，這在很大程度上促進(jìn)了全固態(tài)激光器的發(fā)展。隨著大功率半導(dǎo)體激

光器電光功率轉(zhuǎn)換效率和輸出功率的提高，人們也越來(lái)越多地嘗試將其直接應(yīng)用于材料加工領(lǐng)域中，以達(dá)到提高穩(wěn)定性、減小功率消耗和降低運(yùn)行維護(hù)成本的目的。

從上世紀(jì)80年代起，人們就開(kāi)始對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器進(jìn)行研究。隨著對(duì)其物理機(jī)制的深入了解以及半導(dǎo)體工藝的革新，特別是在材料生長(zhǎng)技術(shù)上的突破，大功率半導(dǎo)體激光器在輸出功率和可靠性方面都取得了巨大進(jìn)步。到2000年，單條器件輸出功率已經(jīng)超過(guò)100 w，功率轉(zhuǎn)換效率約為40％～60％，壽命長(zhǎng)達(dá)10 000 h。美國(guó)國(guó)防高技術(shù)研究計(jì)

劃署(DARPA)于2003年啟動(dòng)了超高效率半導(dǎo)體激光源項(xiàng)目(super high efficiency diode source，SHEDS)，目標(biāo)是將功率轉(zhuǎn)換效率提升到80％以上。在此項(xiàng)目推動(dòng)下，最近3年中大功率半導(dǎo)體激光器的研究工作獲得了顯著的進(jìn)步，目前單條器件輸出功率已經(jīng)達(dá)到400 W以上，功率轉(zhuǎn)換效率超過(guò)70％。

本文將詳細(xì)介紹近年來(lái)國(guó)外研究人員在提升大功率半導(dǎo)體激光器性能方面所做的研究工作，例如：增強(qiáng)可靠性、提高功率轉(zhuǎn)換效率、實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)穩(wěn)定以及拓展器件工作波長(zhǎng)范圍；然后討論大功率半導(dǎo)體激光器直接應(yīng)用于材料加工領(lǐng)域中所取得的進(jìn)展以及發(fā)展趨勢(shì)。

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