锑化物高功率半导体激光器的特点及取得了怎样的进展

锑化物半导体激光可以实现1.8μm-4μm的中红外波段激光输出，具有体积小、效率高、电驱动直接发光等优点，是中红外激光技术领域的前沿研究热点，在红外光电技术、化学气体及危险品监测等领域具有重要应用前景，并可作为中红外光纤激光器的种子源和同带泵浦光源。然而，由于锑化物半导体材料较低的热导率和高空穴迁移率导致的侧向载流子泄露，使得锑化物半导体激光器效率低、光束质量差、温度稳定性差。 

最近，长春光机所佟存柱研究员团队与中科院半导体所牛智川研究员团队合作，提出了锑化物微脊宽区波导结构，有效抑制了载流子侧向泄露和累积，将1.96？m波长的锑化物激光器最高能量转换效率由9.8%提高到30.5%，连续输出功率超过了1.28W，侧向光束质量改善了36%，阈值、温度特性和电流对远场的影响都得到明显改善，该研究为高亮度锑化物半导体激光器的实现提供了一种可行的技术方案，成果发表于Applied Physics Express,11, 032702 (2018)，被加拿大Advances in Engineering选为工程进展领域有创新性的重要科学论文 (Key Scientific Article)，并予以特别报道。 

Advances in Engineering (AIE) 是一个成立于2005年的加拿大科技组织，旨在及时快速地将能够为人类造福的工程领域重要科学成果和创新技术在全球范围迅速传播，其主要的读者和受众是受过良好教育的工程和物理界科学家、教授和学生。AIE每周会经过国际专家顾问组高度筛选，从全球工程领域发表的文献中选出不到20篇的优秀论文进行特别报道，方向包括材料工程、化学工程、电子工程、机械工程、纳米技术、土木工程和通用工程，被选中的论文需要具有特殊的科学重要性并能够被广大科学读者所理解，入选率少于千分之一。AIE除受到全球主要研究机构的关注外，也被全球排名前50位的工程公司所链接，用于跟踪突破性科技进展。  

该工作获得国家自然科学基金委重大项目“锑化物低维结构中红外激光器基础理论与关键技术”的资助。

图1. 锑化物微脊宽区(MSBA)波导激光器结构示意图

图2. 微脊波导对锑化物半导体激光器功率、阈值、效率温度稳定性的改善