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大功率半导体激光器的输出功率与有源层的宽度有关，并且是成正比例的。即有源层宽度越宽，功率越大，活性层的厚度很薄,只有零点几微米,促使有源层的横截面的形状为狭长的矩形，光的衍射作用会在激光穿过有源层截面时产生，下图2。3所示椭圆形为光束的远场截面，半导体激光器的快轴方向为x轴，慢轴方向为y轴，出射激光的强衍射现象会产生在快轴方向，θ⊥的典型值在30°-40°，慢轴方向的远场发射角远大于快轴方向的，θ∥的典型值为6°-10°。文献综述

图2。3 大功率半导体激光器出射激光远场特性

图2。3 半导体激光器出射激光远场特性

大功率半导体有源层的厚度影响着快轴方向的发散角大小，其关系可用下面表达式表示

式中，n1为激光器有源层的折射率，n2为限制层的折射率，d为有源层的厚度，λ为激光光束波长。

在激光器有源层厚度较小时，在一定范围内，θ⊥随d的增加而增加，因此，快轴方向发散角的减小可以利用减小有源区的厚度实现。超过此临界点时，快轴方向发散角的减小需利用增加有源区的厚度得到。

利用高斯光束可对大功率半导体激光器出射激光进行描述，出射光场可表示为：

式中，ω0x为激光器端面快轴上的束腰半径，ω0y为慢轴上的束腰半径。

大功率半导体激光器近场分布可通过上式仿真得到，如下图2。4所示。

图2。4 半导体激光器近场光强分布

2。3半导体激光器散热特性

近年来，半导体激光器功率的增加在发展中逐渐增加，随之而来的热量也在增加，半导体激光器的性能受工作中产生的大量废热所制约，影响了激光器性能的进一步提高。半导体激光器的输出特性与芯片的工作温度，即结温密切相关。随着结温的增加，半导体激光器的寿命受激光效率的降低、阈值电流的增加、波长的红移以及内部缺陷的增加等一系列问题所限制。当温度升高到一定程度会使激光器失效，甚至烧毁。因此，半导体激光器的散热性能桎梏着激光器的发展进程，人们急需解决大功率激光二极管的散热问题。

正常工作中，大功率半导体激光器主要从以下三方面产生的废热：来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

高功率半导体激光废热主要由三个过程产生，即无辐射复合、辐射再吸收和辐射转移。其中，将复合电子空穴对的能量转化为声子的过程是无辐射复合，在电流注入有源区后，热量会由电子与空穴间的非辐射复合产生，热功率密度gNR可表示为

式中，d表示激活区厚度，U表示二极管压降，j表示电流密度，ηi表示为内量子效率。

有源区域内产生的辐射在共振腔内重新吸收的过程是辐射再吸收，在到达临界电流后，热量来自于有源区内自由载流子吸收、自发辐射等。热功率密度gRA可以表示为

式中，jth表示阈值电流密度，ηd表示外微分电子效率。

异质结构装置中的辐射在有源区外不环境中被吸收的过程为辐射转移，也就是说，吸收区域为衬底的上部和顶层，而热功率gA为