半导体所在低发散角光子晶体激光器研究方面取得重大进展

半导体激光器以其体积小、重量轻、效率高、寿命较长、易于调制及价格低廉等优点，广泛应用于军事和民用的众多领域。然而传统半导体激光器垂直（快轴）发散角比较大（40度左右），且输出光呈椭圆形分布，光束质量差，需要复杂的光束整形才能直接应用，极大限制了半导体激光器在诸多领域的应用，因此提高光束质量及其输出功率是半导体激光当今的研究热点。

为了获得高光束质量、低发散角的半导体激光器，在国家自然科学基金委和科技部等的支持下，半导体所集成光电子学国家重点联合实验室郑婉华研究组在传统半导体激光器中引入光子晶体结构，利用光子晶体对光子态的调控机制，调控激光振荡模式，从芯片层次改善激光的输出光束质量。他们首次在国际上研制出905nm波段的高光束质量光子晶体激光器，500µm腔长未镀膜情况下，室温直流输出功率大于1W，阈值电流300mA，斜率效率0.63mW/mA，激光输出远场呈近圆斑分布，垂直（快轴）发散角6.5o，水平（慢轴）发散角7.1o，相应测试结果见图示。该研究方案仍然保留了半导体激光器研制的批产化特点。

  图1 905nm光子晶体激光器P-I-V曲线（插图：激光光谱）

 图2 905nm光子晶体激光器远场发散角（插图：激光输出远场光斑CCD照片）