高功率、高光束质量、波长稳定VBG外腔线阵半导体激光器

线阵半导体激光器具有电光转换效率高、可靠性好、工艺简单、输出功率高等优点，同时存在输出光谱宽、光谱温漂大、光束质量差的缺点，限制了更为广泛的应用需求。体光栅（VBG）作为一种新型光栅器件，具有极窄的衍射带宽、很高的衍射效率及较高的温度稳定性，可用于大功率外腔激光器的设计、改善其输出特性。本项目提出了一种基于VBG元件的外腔线阵半导体激光器，以改善高功率半导体激光器的光束质量和光谱特性。项目的创新点在于：（1）提出紧凑的倾斜体光栅外腔激光器结构；（2）采用光子晶体结构方法实现激光器的超宽波导，改善外腔激光器的腔耦合效率。预期目标：实现50W功率输出的体光栅外腔线阵半导体激光器，输出光束慢轴发散角小于2 、快轴发散角小于10 ，光谱宽度小于0.2nm，光谱温漂系数小于0.01nm/℃。

线阵半导体激光器具有电光转换效率高、可靠性好、工艺简单、输出功率高等优点，同时存在输出光谱宽、光谱温漂大、光束质量差的缺点，限制了更为广泛的应用需求。体光栅（VBG）作为一种新型光栅器件，具有极窄的衍射带宽、很高的衍射效率及较高的温度稳定性，可用于大功率外腔激光器的设计、改善其输出特性。本项目设计了倾斜光栅平面VBG元件的外腔线阵半导体激光器，以改善高功率半导体激光器的光束质量和光谱特性。开展了以下方面的研究工作：（1）倾斜VBG外腔线阵半导体激光器结构设计；（2）808nm波长宽波导半导体激光器的设计与制备工艺；（3）倾斜VBG外腔宽条形半导体激光器原理实验与特性分析；（4）倾斜VBG外腔线阵半导体激光器原理实验与特性分析。通过激光器芯片的PBC宽波导设计、工艺制备与外腔参数优化实现了52W以上功率输出的808nm波长体光栅外腔线阵半导体激光器，输出光束慢轴发散角为1.9°、快轴发散角为2.8mrad，光谱宽度为0.18nm，光谱温漂系数约0.009nm/℃。线阵外腔器件阈值约为12A，斜率效率为0.9W/A。