半导体二极管激光器是最实用最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。.其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带(导带与价带)之间，或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式，光泵式和高能电子束激励式。电注入式半导体激光器，一般是由砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。光泵式半导体激光器，一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质，以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器，一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励。在半导体激光器件中，性能较好，应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

半导体激光(Semiconductor laser)在1962年被成功激发，在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良，开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管(Laser diode)等，广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器(激光笔)，是目前生产量最大的激光器。

激光二极体的优点有：效率高、体积小、重量轻且价格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，P-N型也达到数%~25%，总而言之能量效率高是其最大特色。另外，它的连续输出波长涵盖了红外线到可见光范围，而光脉冲输出达50W(脉宽100ns)等级的产品也已商业化，作为激光雷达或激发光源可说是非常容易使用的激光的例子。

工作原理

根据固体的能带理论，半导体材料中电子的能级形成能带。高能量的为导带，低能量的为价带，两带被禁带分开。引入半导体的非平衡电子-空穴对复合时，把释放的能量以发光形式辐射出去，这就是载流子的复合发光。

一般所用的半导体材料有两大类，直接带隙材料和间接带隙材料，其中直接带隙半导体材料如GaAs(砷化镓)比间接带隙半导体材料如Si有高得多的辐射跃迁几率，发光效率也高得多。

半导体复合发光达到受激发射(即产生激光)的必要条件是：①粒子数反转分布分别从P型侧和n型侧注入到有源区的载流子密度十分高时，占据导带电子态的电子数超过占据价带电子态的电子数，就形成了粒子数反转分布。②光的谐振腔在半导体激光器中，谐振腔由其两端的镜面组成，称为法布里一珀罗腔。③高增益用以补偿光损耗。谐振腔的光损耗主要是从反射面向外发射的损耗和介质的光吸收。

半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：

(1)要产生足够的 粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数;

(2)有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡;

(3)要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。

半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质(即利用电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。

半导体激光器优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。

封装技术

5.1技术介绍

半导体激光器封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而半导体激光器封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于半导体激光器。

5.2发光部分

半导体激光器的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高半导体激光器的内、外部量子效率。常规Φ5mm型半导体激光器封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀;采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角;管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜，可使光集中到半导体激光器的轴线方向，相应的视角较小;如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。

5.3驱动电流

图6 半导体激光器 一般情况下，半导体激光器的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，半导体激光器的发光强度会相应地减少1%左右，封装散热;时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数半导体激光器的驱动电流限制在20mA左右。但是，半导体激光器的光输出会随电流的增大而增加，很多功率型半导体激光器的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的半导体激光器封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。

进入21世纪后，半导体激光器的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙半导体激光器光效已达到100Im/W，绿半导体激光器为501m/W，单只半导体激光器的光通量也达到数十Im。半导体激光器芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强半导体激光器内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化SMD进程更是产业界研发的主流方向。

决定因素

蓝光DVD半导体激光器 半导体光电器件的工作波长是和制作器件所用的半导体材料的种类相关的。半导体材料中存在着导带和价带，导带上面可以让电子自由运动，而价带下面可以让空穴自由运动，导带和价带之间隔着一条禁带，当电子吸收了光的能量从价带跳跃到导带中去时，就把光的能量变成了电，而带有电能的电子从导带跳回价带，又可以把电的能量变成光，这时材料禁带的宽度就决定了光电器件的工作波长。材料科学的发展使我们能采用能带工程对半导体材料的能带进行各种精巧的裁剪，使之能满足我们的各种需要并为我们做更多的事情，也能使半导体光电器件的工作波长突破材料禁带宽度的限制扩展到更宽的范围。

损耗关系

激光器的腔体可以有谐振腔和外腔之分。在谐振腔里，激光器的损耗有很多种类，比如偏折损耗，法布里珀罗谐振腔就有较大偏折损耗，而共焦腔的偏折损耗较小，适合于小功率连续输出激光，还比如反转粒子的无辐射跃迁损耗(这类损耗可以归为白噪声)等等之类的，都是腔长长损耗大。激光器阈值电流不过就是能让激光器起振的电流，谐振腔长短的不同可以使得阈值电流有所不同，半导体激光器中，像边发射激光器腔长较长，阈值电流相对较大，而垂直腔面发射激光器腔长极短，阈值电流就非常低了。这些都不是一两句话可以说的清楚的，它们各自的速率方程也都不同，不是一两个式子能解释的。另外谐振腔长度不同也可以达到选模的作用，即输出激光的频率不同。

半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、重量轻、寿命长，因此，品种发展快，应用范围广，已超过300种，半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网，850nm波长的半导体激光器适用于)1Gh/。局域网，1300nm -1550nm波长的半导体激光器适用于1OGb局域网系统.半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域，已成为当今光电子科学的核心技术.半导体激光器在激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等方面获得了广泛的应用，形成了广阔的市场。1978年，半导体激光器开始应用于光纤通信系统，半导体激光器可以作为光纤通信的光源和指示器以及通过大规模集成电路平面工艺组成光电子系统.由于半导体激光器有着超小型、高效率和高速工作的优异特点，所以这类器件的发展，一开始就和光通信技术紧密结合在一起，它在光通信、光变换、光互连、并行光波系统、光信息处理和光存贮、光计算机外部设备的光祸合等方面有重要用途.半导体激光器的问世极大地推动了信息光电子技术的发展，到如今，它是当前光通信领域中发展最快、最为重要的激光光纤通信的重要光源.半导体激光器再加上低损耗光纤，对光纤通信产生了重大影响，并加速了它的发展.因此可以说，没有半导体激光器的出现，就没有当今的光通信.GaAs/GaAlA。双异质结激光器是光纤通信和大气通信的重要光源，如今，凡是长距离、大容量的光信息传输系统无不都采用分布反馈式半导体激光器(DFB一LD).半导体激光器也广泛地应用于光盘技术中，光盘技术是集计算技术、激光技术和数字通信技术于一体的综合性技术.是大容t.高密度、快速有效和低成本的信息存储手段，它需要半导体激光器产生的光束将信息写人和读出.

9.2常用器件

下面我们具体来看看几种常用的半导体激光器的应用：

量子阱半导体大功率激光器在精密机械零件的激光加工方面有重要应用，同时也成为固体激光器最理想的、高效率泵浦光源.由于它的高效率、高可*性和小型化的优点，导致了固体激光器的不断更新.

在印刷业和医学领域，高功率半导体激光器也有应用.另外，如长波长激光器(1976年，人们用Ga[nAsP/InP实现了长波长激光器)用于光通信，短波长激光器用于光盘读出.自从NaKamuxa实现了GaInN/GaN蓝光激光器，可见光半导体激光器在光盘系统中得到了广泛应用，如CD播放器，DVD系统和高密度光存储器可见光面发射激光器在光盘、打印机、显示器中都有着很重要的应用，特别是红光、绿光和蓝光面发射激光器的应用更广泛.蓝绿光半导体激光器用于水下通信、激光打印、高密度信息读写、深水探测及应用于大屏幕彩色显示和高清晰度彩色电视机中.总之，可见光半导体激光器在用作彩色显示器光源、光存贮的读出和写人，激光打印、激光印刷、高密度光盘存储系统、条码读出器以及固体激光器的泵浦源等方面有着广泛的用途.量子级联激光的新型激光器应用于环境检测和医检领域.另外，由于半导体激光器可以通过改变磁场或调节电流实现波长调谐，且已经可以获得线宽很窄的激光输出，因此利用半导体激光器可以进行高分辨光谱研究.可调谐激光器是深入研究物质结构而迅速发展的激光光谱学的重要工具大功率中红外(3.5lm)LD在红外对抗、红外照明、激光雷达、大气窗口、自由空间通信、大气监视和化学光谱学等方面有广泛的应用.

绿光到紫外光的垂直腔面发射器在光电子学中得到了广泛的应用，如超高密度、光存储.近场光学方案被认为是实现高密度光存储的重要手段.垂直腔面发射激光器还可用在全色平板显示、大面积发射、照明、光信号、光装饰、紫外光刻、激光加工和医疗等方面I2)、如前所述，半导体激光器自20世纪80年代初以来，由于取得了DFB动态单纵模激光器的研制成功和实用化，量子阱和应变层量子阱激光器的出现，大功率激光器及其列阵的进展，可见光激光器的研制成功，面发射激光器的实现、单极性注人半导体激光器的研制等等一系列的重大突破，半导体激光器的应用越来越广泛，半导体激光器已成为激光产业的主要组成部分，已成为各国发展信息、通信、家电产业及军事装备不可缺少的重要基础器件.

半导体激光器在半导体激光打标机中的应用：

半导体激光器因其使用寿命长、激光利用效率高、热能量比YAG激光器小、体积小、性价比高、用电省等一系列优势而成为2010年热卖产品，e网激光生产的国产半导体激光器的出现，加速了以半导体激光器为主要耗材的半导体激光机取代YAG激光打标机市场份额的步伐。

全球半导体激光市场有望在2020年前超过76.9亿美元，高功率二极管激光器在半导体激光器市场中将获得最快的增长，在预测周期内的年度复合增长率有望达到8.6%。同时，亚太地区将是半导体激光器市场份额最大和增长速度最快的区域。中国、印度、韩国、日本以及澳大利亚等国家不断发展的通信产业成为这一市场的主要增长因素。欧洲和北美也有望随着该地区主要国家经济情况的改善，而在未来实现稳步增长。

半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、重量轻、寿命长，因此，品种发展快，应用范围广。由于以上诸多优势，半导体激光器在工业应用、照明、投影、通信、医疗以及科研等领域已经应用相当普遍。回顾半导体激光器在2015年里所取得的相关进展。

1、新型太赫兹半导体激光器

加州大学洛杉矶分校科研人员利用新方法制造出太赫兹频率下工作的半导体激光器。这一突破或将带来可用于太空探索、军事和执法等领域的新型强大激光器。在电磁波谱中，太赫兹的频率范围位于微波和红外线之间。太赫兹波可以在不损伤被检测物质的前提下对塑料、服装、半导体和艺术品等进行材料分析，还可以用于分析星体的形成和行星大气的组成。

目前使用可见光的垂直外腔表面发射激光器(VECSEL)已经被广泛用于生成高能束，但是这种技术此前并不适用于太赫兹频率范围。加州大学洛杉矶分校的电气工程副教授本杰明·威廉姆斯带领团队研制了首个可以在太赫兹频率范围使用的VECSEL。

为了使VECSEL在太赫兹频率范围发出高能束，威廉姆斯团队研制出带有一个叫做“反射阵超材料表面镜”装置的VECSEL。这种装置之所以如此命名，是因为它包含一个由大量微小天线耦合激光腔组成的阵列，这样当太赫兹波经过这个阵列时就“看”不到激光腔，反而会被反射回去，就像被普通的镜子反射回去一样。

“把超材料表面和激光器结合起来还是第一次。”威廉姆斯表示，这一方法既可以使激光器在太赫兹频率范围输出更大的功率，还可以形成高质量的激光束，而且超材料的使用可以让科研人员对激光束进行进一步的设计，以生成理想的极化度、形状和频率等。

2、全球首款连续波高功率蓝紫光半导体激光器

10月，松下公司宣布已研发出一种蓝紫光半导体激光器，其工作输出功率为4.5瓦，即使在激光器的最大工作温度(60℃)下，其输出功率也能达到传统激光器的1.5倍。该激光器还可以实现高能量转换效率的激光谐振，其转换效率是传统激光器的1.2倍。松下独一无二的双面热流封装技术使其成为可能，该技术可以改善散热。这一新开发的激光器将有助于让激光应用系统更加小巧且功耗更低，比如汽车和工业照明以及激光加工设备。

通常，半导体激光器的输出功率会随着激光器芯片温度的上升而下降。此外，由于温度是激光器可靠性的决定因素(这是因为激光器的功能可靠性取决于激光器芯片温度)，因此可用于实际应用的实际光输出受到激光器芯片温度限制。传统蓝紫光激光器仅从激光器芯片的一面散热，导致激光器芯片温度上升并将功率输出限制在大约3瓦。需要几十瓦的功率输出的激光系统将需要大量激光器，导致产生更多的热量并且需要更大的散热器。为了解决这一难题，单个激光器需要更高的效率和更大的输出。

新研发的双面热流封装技术可以抑制激光器芯片的温度上升，从而保证激光束输出。由此还可以避免发热导致的激光束输出的下降，实现高输出、高效率运行。因此，在使用多个激光器的激光系统中，激光器的数量可以减少至传统激光器的三分之二。此外，由于散热器的尺寸可以减小，因此系统本身可以更小巧、更轻质。

3、单bar500W峰值功率高占空比微通道水冷叠阵

8月，西安炬光科技股份有限公司拓展了FocusEngine水冷垂直叠阵系列的单bar功率范围。最新的微通道水冷叠阵单bar产品峰值功率由原来的300W拓展到500W，可以在高达10%的QCW高占空比模式下工作，每个产品的厚度最薄可到1.6mm。同原有单bar产品一样，该产品仍然可以组成2~40Bar的垂直叠阵，从而使得叠阵的整体峰值功率更高，体积更小，输出功率密度更大。在目前全世界范围内公开报导可批量生产的高功率半导体激光器中，该产品的单Bar峰值功率是最高的。 优化了该产品的散热结构设计，提高了芯片的无缺陷键合工艺技术，使产品的散热能力、热应力及性能一致性都得到显著的提高。

相比于传导冷却封装的半导体激光器产品来说，在高能量输出的情况下，该微通道水冷的产品由于散热距离更短，能通过控制水冷温度更加有效地控制激光波长，激光器在不同环境温度、不同电流、不同占空比情况下工作时，波长更稳定、偏移量更小、偏移量的一致性也更好。这一点对于固体激光器的实用性来说非常有利图2为该系列产品组装后的叠阵产品，可广泛应用于固体激光器泵浦和科研等领域，特别是可作为板条激光器的泵浦光源。使用该产品，可以使泵浦源的功率更高、功率密度更大、体积更小，使得固体激光器系统可以做得功率更大、体积更小、成本更低。

4、638nm红色大功率半导体激光器

三菱电机株式会社推出了一款使用脉冲光可作为投影仪光源的红色大功率半导体激光器"ML562G84"，该激光器可发出波长638nm(纳米)的鲜艳红光，实现了世界最大的2.5W脉冲驱动出光功率。该产品将有助于实现高红光再现性、低功耗的脉冲光投影仪的商用化。

新产品的特点：1.通过改变激光器管芯的结构，达到了638nm波长，2.5W脉冲驱动出光功率;2.通过改变封装，实现了业界顶级水平的超宽工作温度范围。

5、808nm系列光纤激光泵浦模块

II-VI公司发布了其下一代808nm多模高功率激光二极管单发射器系列产品。

该808nm激光二极管单发射器通过优化芯片，实现超过10W功率输出，具有高可靠性及高效率特点，可作为下一代高功率光纤激光器耦合模块，用于泵浦材料加工及医疗应用激光器。

808nm系列其他产品，在同样的尺寸及光纤配置(200μm光纤/0.22NA)下，可实现15W到30W的功率输出，满足多种应用需求。

6、峰值功率2千瓦半导体激光器

超高能量激光器是基础科学的工具，用于新兴医疗，尤其用于激光诱导聚变。该系统需要的二极管激光器不仅具有能力，而且可以低成本大批量制造。具体来说，波长范围930-970纳米的二极管激光器棒是大型激光装置中镱掺杂晶体泵浦源的基本构建块，其产生的光脉冲峰值能量达到拍瓦(1015瓦)级和脉冲宽度为皮秒(10-12秒)。这些泵浦源的单个激光棒典型输出功率为300-500瓦。

作为低温激光项目的一部分，FBH目前在优化必要设计和技术，此方向由德国莱布尼茨协会资助。如果每个光子的成本下降，必将生成更高的光功率密度，从而减少所需材料数量。转换效率也必须显著提高以增强系统效率。低温激光采用新颖设计理念，开发创新结构在远低于冰点(-70℃=203K)温度下优化运行，在此低温下可大幅度提高二极管激光器的性能。

依赖于外延设计和封装技术进展，在-70℃(203K)温度下FBH的激光棒发光波长在940纳米附近，输出峰值功率2千瓦，每棒电流2千安，脉冲宽度200微秒，重复频率10赫兹(相应脉冲能量为0.4焦耳)。峰值功率受到最大可用电流的限制。到目前为止，这种功率只能通过至少4个激光棒的光束组合来实现。输出功率1千瓦时光电转换效率为65%，输出功率2千瓦时光电转换效率为56%。这样的激光棒将在未来高能量激光设施发挥重要作用。目前该团队正在进一步提高激光棒转换效率。

FBH负责开发低温激光项目的全价值链，从设计到第一个原型构建。正在评估的最终泵浦源可用于高能级二极管泵浦固体激光系统，由美国的LIFE和欧盟的欧洲高功率激光能源研究所(HiPER)现场评估。项目合作伙伴包括美国劳伦斯利物莫国家实验室和英国科学与技术设施理事会(STFC)卢瑟福-阿普尔顿实验室。

7、蓝光可视光半导体激光系统

在450nm这一全新的波长范围，德国DILAS的这款COMPACT系统依旧保证了高效的输出功率及高亮度的光束质量，产品最大输出功率达25W，采用光纤芯径为200μm或400μm，数值孔径0.22的光纤。德国DILAS的COMPACT系列产品一直以便于集成，方便使用，设计紧凑及多功能操作等优点，一直受到用户的好评。这款系统配备了标准的操作界面，用于外部控制，且采用了德国DILAS的被动冷却技术，使系统不再需要去离子水冷却。德国DILAS同时为这套系统提供了19英寸的机架式冷却单元及各种长度的光纤。

与此同时，450nm模块的输出功率可以扩展至100W。应用领域包括照射磷光发光材料以获取白光照明或者被称为“红色材料处理”的金铜材料加工。此外，固体激光器泵浦领域的研究也在持续中。譬如在波长444nm处泵浦掺钛蓝宝石激光器的泵浦或者掺镨激光器。

8、首个可直接兼容硅芯片的锗锡半导体激光器

来自尤里希旗下“皮特格林贝格研究所”(PGI-9)和“保罗谢勒研究所”(Paul Scherrer Institute)的科学家们已经用锗和锡制成了实验用的附件，并且在硅晶片上进行了测试。保罗谢勒研究所在测定之后发现，锗锡化合物可以同时产生和放大激光信号，而且锡元素对这种新设备的光学性能显得非常重要。

PGI-9博士生Stephen Wirths补充道：“高含锡量决定了它的光学性能，这是我们首次在晶格中掺入了超过10%的锡而没有损失其光学品质”。

目前电子系统中所使用的半导体激光器，主要由元素周期表中的第三族或第五族元素所组成，比如砷化镓。也正因为如此，由这些材料制成的激光器无法与其它硅基半导体装置直接兼容(不仅困难，而且费力)。此外，由于其连接材料拥有不同的系数，装置的使用寿命也会有所降低。

PGI-9博士Dan Buca表示：“这款激光装置可以在有史以来的最低温下工作(零下183摄氏度/零下297.4华氏度)”。相信这款测试系统在优化之后，还会带来更加优异的性能表现。

此外，同步电路的时钟信号可使用高达30%的能量，这样可以在光传输过程中节省大量能量。

9、新型电泵浦半导体激光器

耶鲁大学开发的一种新型半导体激光器有望显著提高下一代高科技显微镜、激光投影仪、光刻、全息摄影和生物医学成像的图像质量。基于混沌空腔激光技术，该技术结合了传统激光器的高亮度优点和发光二极管(LEDs)的低图像损毁性优点。近年来，寻求高速、全景成像应用所需的更好光源，已经成为该研究领域的热点。

研究论文的共同作者、应用物理学与物理学教授A. Douglas Stone说道：“许多基础研究最终都发展为有社会价值的重大发明，混沌空腔激光技术就是其中一个。此前，所有基础工作主要是为了了解尚未投入应用的激光类别——随机激光和混沌激光。最终，通过相关学科知识的综合运用，我们发现这些激光正好可以解决成像和显微镜方面的很多问题。”

在这些问题中有一个被称为“散斑”(speckle)，是一种随机的、粒状的图案，由较高的空间相干性(high spatial coherence)引起。在传统激光器中，较高的空间相干性会严重影响成像效果。一种避免散斑的方法是使用LED光源，但对于高速成像来说，LED光源的亮度不够。这种新型的电泵浦半导体激光器提供了一种不同的解决方案，在产生强烈光发射的同时，具有很低的空间相干性。

“对于全景成像，散斑的对比度应该低于4%，这样才能避免对人们的观察产生干扰。”该论文的通讯作者、应用物理学教授Hui Cao说道，“正如我们文章中展示的那样，标准边射型激光器产生的散斑对比度高达50%，而我们的激光器的散斑对比度只有3%左右。所以这种新型激光器完全消除了全景成像中所遇到的问题。”

该论文的共同作者、放射诊断和生理医学助理教授Michael A. Choma说：“激光散斑是将激光应用于临床诊断的最主要的障碍，我们开发这种无散斑的激光器是极有意义的，而考虑将这一技术应用到临床诊断，开发出一种新的临床诊断方法也是很令人兴奋的。”

10、高功率光纤耦合半导体激光器DF系列

“在工业化的激光材料加工领域，半导体激光器的应用非常广泛，比如在汽车产业等特定市场中具有潜力的激光钎焊、激光熔覆及激光硬化”，ROFIN中国公司总经理彭元璋先生解释道，“除了板条式CO2激光器及光纤激光器两款成功产品以外，我们将进一步扩大激光产品范畴，以更好地满足高功率材料加工领域客户的各种需求。光纤耦合半导体激光器可谓是我们产品系列中的珍贵一笔，同时也巩固了ROFIN作为全球拥有最完整激光产品线的企业，在材料加工领域的领先地位。”

准“平顶”模态能量密度分布使得全新半导体激光器可生成高效、平滑的射束轮廓，从而成为激光钎焊、激光熔覆以及激光表面处理的理想工具。DF060HP激光器的模块化设计确保了功率的可扩展性和运行的高可靠性。此外，标准化的用户接口以及远程诊断功能更使其具备了最佳的可操作性。

这套系统装有内部/集成冷却装置。对于一些热应用比如激光硬化、熔覆、钎焊而言，可采用多波长设置，而对于一些特定应用，也可根据客户需求采用单波长配置。

得益于ROFIN模块化的生产概念以及在各个应用领域所积累的资深经验，全新系列的光纤耦合半导体激光系统确保了最高的加工质量，并且完全符合工业质量要求和安全标准。凭借其紧凑、易于集成以及多样的可选功能，DF半导体激光系列给予工业生产线最大的灵活性和最高效的产出能力。