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    于激光技能快速成长的今天，高功率及窄谱宽激光器已经成为浩繁科学与工业范畴的焦点需求。近日，长光华芯CTO、四川年夜学王俊传授研究团队开发的一款780nm宽条漫衍反馈（DFB）激光器取患上庞大冲破，室温持续输出功率跨越10W。这项研究结果于光子学范畴权势巨子期刊《IEEE Photonics Journal》上发表，揭示了团队于高机能激光器设计方面的主要进展。

研究配景

780 nm激光器是碱金属蒸汽激光器（DPAL）的要害泵浦光源，于周详科学、工业加工以和国防范畴中具备广泛需求。然而，传统的Fabry-P rot（FP）激光器虽然功率高，但光谱宽渡过年夜且波长不变性差，难以满意运用需求。漫衍反馈（DFB）激光器因其嵌入布拉格光栅，可实现窄谱宽及优良的波长不变性，成为抱负选择。然而，于实现高功率及窄谱宽统筹的同时，仍存于诸多技能难题。DFB激光器成长过程如图1所示，比拟在9xxnm器件，7xxnm 芯片的功率的成长是相对于掉队，这重要遭到市场需乞降质料的限定，需要解决的问题也就是功率晋升及内置光栅的生长。780nm宽区DFB激光器的报导较少，于2005年，费迪南-布劳恩研究所(FBH)设计了50um条宽的780nm DFB激光器，功率为2.4W，这是迄今为止780nm DFB激光器的最高功率。对于在抽运碱金属激光体系，宽区DFB激光器于多个侧模式下事情，会致使不成防止的光谱展宽，但它们可以提供十倍在RW器件的输出功率。是以，开发高功率宽区780nm DFB激光器至关主要，为科学及工业运用带来了新的可能。

图1 7xxnm与9xxnmDFB激光器的成长过程

研究亮点

四川年夜学电子信息学院和姑苏长光华芯光电技能株式会社王俊传授研究团队聚焦在780 nm波长，深切研究了限定宽区DFB激光器输出功率的因素，霸占了多个技能难点，如光栅设计及质料生长。设计了一种基在InGaAsP/InGaP质料的DFB激光器，成果如图1所示，于室温下实现了跨越10 W的持续输出功率，谱线宽度(FWHM)小在0.5 nm，可以于宽电流及宽温度规模内有用地事情。

图1 780nm宽区DFB激光器外延布局和光栅层序

01｜优化光栅设计

该研究团队基在耦合模理论（CMT）构建了光栅阐发模子，经由过程调解光栅耦合强度（ L节制于0.4-0.6之间）及光栅与量子阱的相对于位置，计较成果如图2所示，较小的光栅耦合系数会带来外耦合光的比例增长，从而提高功率及效率。较远的光栅位置显著降低了光损耗及载流子复合的影响，确保了较高的输出功率及低电压。

图2 （a）DFB激光器的谐振腔损耗随光栅耦合强度的变化与等效FP前腔反射率随光栅耦合强度的瓜葛。（b）光栅耦合系数与光栅层到有源区的间隔和光栅厚度的瓜葛

02｜质料与工艺立异

光栅区域采用了低损耗、低应力的三层InGaP/InGaAsP/InGaP布局，防止了传统质料（如GaAsP）中因应力致使的光栅接收及缺陷问题。优化的二次外延工艺进一步削减了界面氧污染，使氧含量降至1E16数目级，年夜幅晋升了器件效率及靠得住性。

图3 (a) DFB于外延标的目的的横截面及光栅的扫描电镜（SEM）图象，标志了二次外延的最先。插图显示了光栅的放年夜视图。(b)lnGaAsP光栅的透射电镜图象，(c)傅里叶变换后的高分辩率图象。

图4 O及Al的SIMS谱图，Al作为标志层。

03｜卓着机能

研究职员于12 A电流及20 C温控下对于器件举行了机能测试，以下图5及图6所示，激光器实现了持续输出功率跨越10 W，光谱宽度（FWHM）小在0.5 nm。这一功率程度创下了780 nm波段DFB激光器的最高纪录，同时于宽电流与温度规模内连结了优良的锁波特征。

图5 (a) 780 nm DFB-BA激光器（实线）及FP-BA激光器（虚线）的机能举行比力，采用不异的垂直设计，于散热器温度为20 C的前提下举行测试。(b)于12a电流下，光谱图

图6 (a)温度规模为20 C~ 60 C，12a时DFB激光器的光谱特征 (b)持续变电流下DFB激光器于20 C时的光谱图，强度用假色图暗示。

总结与瞻望

综上，该团队为高功率、窄谱宽激光器的成长树立了新标杆。并将于将来进一步优化设计，以满意更广泛的工业及科研需求。此外，这项研究的技能要领还有可推广至其他波段的激光器设计。高功率窄谱宽激光器的运用远景无疑是广漠的。从科学仪器到工业出产，再到医疗装备，它们将助力多个范畴实现技能超过。

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