1. 研究目的与意义（文献综述）

半导体激光器相比于其他种类激光器具有很多优点，例如：体积小、寿命长、转换效率高、响应速度快、可以直接调制等。这些优点使其广泛应用于通信和信息技术、打印和显示、材料加工、医疗及国防等领域。自1962年第一台低温脉冲 激光器发明至今，半导体激光器经历了数次技术革新，在高输出功率、高转换效率、高可靠性等方面取得了长足的进步。特别是在当前全球能源紧张的前提下，其作为一种高效节能的激光设备，在工业加工、光通信等领域的作用越来越重要。

随着半导体材料体系不断拓展，半导体激光器的波长由最初的近红外波段不断扩展，目前涵盖了从 400 nm 到 3 mm 的紫外到太赫兹波段。同时，随着材料生长技术、光刻技术以及刻蚀技术等关键工艺不断更新，半导体激光器的输出功率、转换效率、发热特性和可靠性等性能指标不断提高。这些进步大大增强了半导体激光器的实用性，使其拥有了更广阔的应用前景。

高效率半导体激光器研究是目前国内外研究的热点方向之一，2016年德国最新提出了crolaser计划，在低温200—220 k范围内实现单巴峰值功率大于1.6 kw，电光转换效率大于80%，满足下一代高能激光器抽运。2015年yamagata 等报道了915 nm新型的adch (asymmetric decou-pled confinement heterostructure)结构，优化了光限制因子，降低了腔内损耗，实现4 mm腔长，条宽100 micro;m，输出功率12 w，效率60%。2014 年pietvzak等报道915 nm半导体激光器阵列， 条宽90 micro;m，发光点数5个，输出功率55 w，最高效率69%。2013年crump等分析制约半导体激光器电光转换效率的一系列因素，提出了极端非对称波导结构(extreme double asymmetric，edas)，并通过实验验证，在波长940 nm，条宽30 micro;m，实现输出功率8 w，效率59%。2010年cao等报道了808 nm 50 w 的巴条，通过优化波导和包层结构，实现电光转换效率67%，但是测试温度低达5℃，而室温25℃下效率下降为64%。国内在808 nm高效率方面也取得了一定的进展，2016年王贞福等报道了808 nm半导体激光器阵列在室温25℃下，实现连续输出功率大于150 w，斜率效率高达1.25 w/a，器件最高电光转换效率为65.5%。2007年仲莉等报道了808 nm单管半导体激光器，室温最高输出功率6 w，最高电光转换效率47%。杨红伟等报道了808 nm半导体激光器阵列在23℃下，最高电光转换效率为56.6%。

2. 研究的基本内容与方案

808nm半导体激光器常用于红外激光的泵浦光源，为分析和提高激光器的性能，对808nm近红外半导体激光器的结构、电光转换特性、发热特性及其在泵浦光路中的设计情况做较全面的分析。本文的主要工作如下：

(1) 808nm半导体激光器的工作物质是pn结半导体二极管。当电流正向通过二极管时，电子和空穴分别被从n区传输进p区和p区传至n区，在pn结中电子与空穴可能复合并产生相应能量的电磁辐射。为进一步了解半导体激光器，对808nm半导体激光器的结构进行详细的分析。研究其输入输出特性的方法，不将任何元件插入光路，直接用激光功率计测量808nm半导体激光器输出的功率。半导体激光器的电源的输入电流从0开始，每次增加0.1a，一直达到1.8a，每次改变电流后测量输出功率。在输出功率从零突然开始快速增加的点（即阈值）附近可适当的多取，从而可以得到808nm半导体激光器的输入输出特性。

(2) 半导体激光器的发热特性是反应激光器性能的一个重要参数，让半导体激光器连续工作，则半导体激光器的工作温度会持续增加，测量不同工作时间下的输出特性和工作温度，则可分析出半导体激光器的发热特性，并针对半导体发热特性提出合理的解决方案。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解半导体激光器、光学泵浦方式、泵浦源耦合效率等知识与资料。确定方案，完成开题报告。

第4－8周：分析808nm半导体激光器的结构与输出特性。

第8－13周：利用808nm半导体激光器泵浦nd-yag晶体并分析泵浦特征。

第13－16周：完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王贞福，杨国文，吴建耀，宋克昌，李秀山，宋云菲.高功率、高效率808nm半导体激光器阵列[j].物理学报，2016，65(16)：113-118.

[2] 范希智，郜洪云，陈清明.光学实验教程[m].北京：清华大学出版社，2016：193-196.

[3] jie ning 1 amp; lin-jie zhang 1 amp; suck-joo na，numerical study of the effect of laser-arc distance on laser energy coupling in pulsed nd：yag laser tig hybrid welding [j].int j adv manuf technol (2017) 91：1129–1143.