銻化物半導(dǎo)體激光可以實現(xiàn)1.8μm-4μm的中紅外波段激光輸出，具有體積小、效率高、電驅(qū)動直接發(fā)光等優(yōu)點，是中紅外激光技術(shù)領(lǐng)域的前沿研究熱點，在紅外光電技術(shù)、化學(xué)氣體及危險品監(jiān)測等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景，并可作為中紅外光纖激光器的種子源和同帶泵浦光源。然而，由于銻化物半導(dǎo)體材料較低的熱導(dǎo)率和高空穴遷移率導(dǎo)致的側(cè)向載流子泄露，使得銻化物半導(dǎo)體激光器效率低、光束質(zhì)量差、溫度穩(wěn)定性差。

最近，長春光機(jī)所佟存柱研究員團(tuán)隊與中科院半導(dǎo)體所牛智川研究員團(tuán)隊合作，提出了銻化物微脊寬區(qū)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，有效抑制了載流子側(cè)向泄露和累積，將1.96？m波長的銻化物激光器最高能量轉(zhuǎn)換效率由9.8%提高到30.5%，連續(xù)輸出功率超過了1.28W，側(cè)向光束質(zhì)量改善了36%，閾值、溫度特性和電流對遠(yuǎn)場的影響都得到明顯改善，該研究為高亮度銻化物半導(dǎo)體激光器的實現(xiàn)提供了一種可行的技術(shù)方案，成果發(fā)表于Applied Physics Express,11, 032702 (2018)，被加拿大Advances in Engineering選為工程進(jìn)展領(lǐng)域有創(chuàng)新性的重要科學(xué)論文(Key Scientific Article)，并予以特別報道。

Advances in Engineering (AIE)是一個成立于2005年的加拿大科技組織，旨在及時快速地將能夠為人類造福的工程領(lǐng)域重要科學(xué)成果和創(chuàng)新技術(shù)在全球范圍迅速傳播，其主要的讀者和受眾是受過良好教育的工程和物理界科學(xué)家、教授和學(xué)生。AIE每周會經(jīng)過國際專家顧問組高度篩選，從全球工程領(lǐng)域發(fā)表的文獻(xiàn)中選出不到20篇的優(yōu)秀論文進(jìn)行特別報道，方向包括材料工程、化學(xué)工程、電子工程、機(jī)械工程、納米技術(shù)、土木工程和通用工程，被選中的論文需要具有特殊的科學(xué)重要性并能夠被廣大科學(xué)讀者所理解，入選率少于千分之一。AIE除受到全球主要研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注外，也被全球排名前50位的工程公司所鏈接，用于跟蹤突破性科技進(jìn)展。

該工作獲得國家自然科學(xué)基金委重大項目“銻化物低維結(jié)構(gòu)中紅外激光器基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”的資助。

圖1.銻化物微脊寬區(qū)(MSBA)波導(dǎo)激光器結(jié)構(gòu)示意圖

圖2.微脊波導(dǎo)對銻化物半導(dǎo)體激光器功率、閾值、效率溫度穩(wěn)定性的改善