近日，由中科院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理所研究員佟存柱承擔(dān)的中科院知識(shí)創(chuàng)新工程領(lǐng)域前沿項(xiàng)目“大功率高亮度光子晶體激光器及列陣”取得階段性進(jìn)展。科研人員通過布拉格反射波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，成功將半導(dǎo)體激光快軸（垂直）發(fā)散角從40o降低到7.5o，慢軸（水平）發(fā)散角7.2o，實(shí)現(xiàn)近圓形光束出光。
一直以來，半導(dǎo)體激光器的最大缺點(diǎn)之一是它較大的發(fā)散角及橢圓形出光光斑，這導(dǎo)致較差的光束質(zhì)量。而光束質(zhì)量反映的是激光的可會(huì)聚性，直接影響到實(shí)際應(yīng)用。目前商業(yè)化的半導(dǎo)體激光器均采用全反射波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的激光諧振腔狹小，不對(duì)稱，導(dǎo)致快軸發(fā)散角高達(dá)30o～60o，慢軸發(fā)散角10o。
研究小組采用雙邊橫向布拉格反射波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過光子禁帶原理進(jìn)行光學(xué)導(dǎo)波，所限制模式為光學(xué)缺陷模式，可以有效壓縮激光的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角。在成功解決了光子晶體缺陷模式與全反射模式競(jìng)爭、高質(zhì)量厚尺度（>10微米）外延生長技術(shù)問題后，該小組實(shí)現(xiàn)了該器件室溫連續(xù)激射。器件工作于808納米，輸出功率>2瓦，斜率效率0.531瓦/安，快、慢軸發(fā)散角被降低到7.5o和7.2o，出光光斑近圓形。
據(jù)悉，該類器件結(jié)構(gòu)不僅可以用于量子阱激光器，還可以拓展到不同波長、不同增益介質(zhì)的半導(dǎo)體激光器，如量子點(diǎn)、量子級(jí)聯(lián)激光器等。這可以從芯片結(jié)構(gòu)角度徹底改變半導(dǎo)體激光器發(fā)散角大而不對(duì)稱的缺點(diǎn)。該器件核心結(jié)構(gòu)已經(jīng)申請(qǐng)國家發(fā)明專利4項(xiàng)，目前，研究人員正在抓緊時(shí)間優(yōu)化工藝，進(jìn)一步提高器件的性能，努力實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
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