科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

高功率半导体激光是现代激光技术发展的重要基础，具有战略性的发展意义。但由于半导体激光器光单元 器件功率较小、功率密度低、光束质量不理想，制约了其在激光 加工、高能激光泵浦以及作为直接光源在国防等领域的应用，已 成为国际上的重大瓶颈技术问题，世界主要发达国家均将其列入 国家级发展计划。半导体激光合束技术被证明是解决上述问题的 一种有效方法，是新一代激光应用领域的核心技术，也是世界发 达国家竞相发展的战略性高新技术，更是我国未来应该大力发展 的高新技术产业。

需解决的主要技术难题

（1）高功率下的光束质量提升核心技术， 提出基于透射光栅 Littrow 结构的多光栅高效率光谱合束技术， 使入射光与衍射光路分布于光栅的两侧，实现宽区域、无遮挡激光合束，同时开展多腔体协同谐振结构研究，提高激光功率，获得具有高功率、高光束质量的半导体激光输出；在此基础上，进一步提出了一种中继镜外腔反馈结构，通过成像方式，将激光芯片出光口处的光斑成像，实现高光束质量半导体激光器的窄光谱线宽输出。突破了高功率半导体激光器光束质量差的瓶颈技术， 相同功率下，光束质量提高近 1 个数量级。（2）低成本高性能光纤耦合技术，提出了基于多单管的光纤耦合模块，通过二维空间排布，通过光谱合束直接实现快慢轴光束质量的控制，极大地降低了半导体激光合束中光束整形的复杂性，同时舍去高价值的光束整形镜，降低半导体激光源的成本。同时提升了芯片散热能 力，减小了装调失配对光纤耦合效率的影响，提升了半导体激光 器的光纤耦合可靠性。

期望实现的主要技术目标

揭榜意向单位需有低发散角大功率半导体激光芯片的研发能力和基础，可为本项目的实施提供高功率密度 半导体激光芯片和巴条；意向单位具有整合光电领域上下游产业 链的能力和相关资源，保障项目成果转化顺利开展；意向单位须 具有一定的研发团队基础，便于本项目成果转化工作对接和开 展；意向单位具有批量制造高亮度半导体激光芯片巴条能力和封 测能力。意向单位需要提供不小于 500 平米的超净实验室或厂房，用于本项目的研发和成果落地转化。

需求解析

解析单位：浙江省宁波市 解析时间：2023-09-27

干宁

宁波大学

教授

综合评价

该研发的高功率半导体激光器光纤耦合装置，由于采用多个具有带通滤光部 件的半导体激光器组在输出光路上合束级联，而合束后的激光仍具有优质的光束模式质量， 因此可以较容易的获得较高的光纤耦合效率；同时由于采用了带通滤波片合束的方式，合束 后的激光基本上保持了单管优质的光束模式质量；不仅如此，本实用新型的高功率半导体激 光器光纤耦合装置的结构简单，制造成本较低，而且工作性能稳定可靠、使用范围较为广泛， 给人们的生产和生活带来了很大的便利。

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