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Technologies Center 技术中心
二极管激光器
研究工作为高功率二极管激光器提供新能力
德国柏林Adlershof开展的研发工作，已经改进了高功率二极管激光器的设计，使高
功率二极管激光器在效率、峰值功率、亮度和发射光谱范围方面都获得了提升。
文/Paul Crump，Andreas Thoss
a) y x 电流流向
工 业领域和学术界的许多主要激光应用，都需要 z 近场 w L 后面
≥ 95%
越来越好的二极管激光器性能。日益复杂的器
件物理学研究，正在指导着外延层设计和器件 远场 n面 衬底
p面
技术的发展，由此获得的性能得以提升的二极管激光器， 接触层
正提供当下和未来几年迫切需要的更高的效率、更高的亮 电气隔离
度和更高的输出功率。 前面 ≈ 0 ... 10%
w 95%
二极管激光器（见图 1）已经成为工业激光技术的幕 θ 95% 模式轮廓
激活区
后英雄。它们完成泵浦光纤激光器和碟片激光器的艰巨任
务，而这两大类激光器已经征服了数十亿欧元（以及数十 波导
包层
亿美元）的切割和焊接市场 ；很快，二极管激光器将挑战
一些直接应用，如直接使用二极管激光器来构建切割和焊 b)
接系统。在学术领域，预计具有高重复频率的新型超短脉
冲高能激光器，将为粒子加速打开新的视野。这些激光器
也将采用二极管泵浦。
图1：图中显示了典型二极
所有这些以及更多的进展，都需要更好的二极管激光 管激光器的结构（a）；插
图显示了产生激光辐射的
器，即在性能不断提升的同时，还要降低每瓦成本。虽然 三重不对称激活区域。高
功率二极管激光器的激活
这听起来非常具有挑战性，但是随之高功率二极管激光器 二极管结构非常小，如近
景照片所示（b）。
的市场快速发展，并且在迅速多样化，这些都在促进世界
范围内对高功率二极管的研发投入。 12~15W。高功率激光二极管通常使用金属有机气相外延
在众多的高功率二极管研发项目中，柏林费 （MOVPE）工艺在砷化镓（GaAs）晶圆上生长，其典型
Adlershof 产业园的项目备受关注，其中费迪南 · 布劳恩研 发射波长在 700~1100nm 之间。
究所、莱布尼茨高频率技术研究所（FBH）以及其他学术 虽然二极管激光器的出现可以追溯到 20 世纪 60 年代
机构都位于同一园区。除了几家从 FBH 剥离出来的公司 早期，但是二极管激光器参数仍在迅速提高，特别是效率、
外，像通快集团、Jenoptik、II-VI 和康宁这样的大公司， 峰值功率、亮度和发射光谱范围。
都在此处设有子公司，彼此相距都在步行可达的范围之内， FBH 的研究团队在推动这一领域的进步方面发挥着关
在这里，他们共同投身于高功率二极管激光器的未来发展。 键作用。他们在器件物理学和材料技术方面的研究，有助
于澄清和解决性能限制，基于此信息的设计开发可以最大
如何改进二极管激光技术 限度地提升重要商用设备的性能。例如，在工业碟片激光
众所周知，二极管激光器是世界上最高效的光源， 器或光纤激光器系统中，更好的泵浦能实现更高的性能。
其墙插效率可超过 65％，100μm 孔径的发射功率可达 FBH 的技术还有望创建新型设备和模块，并实现新的应用。
30 Mar/ Apr 2019 www.laserfocusworld.com.cn Laser Focus World China 激光世界
