作为一种广泛应用的化石能源，煤炭的在线监测非常必要。太赫兹技术是一种有效的在线检测方法，可作为传统技术的补充手段应用于煤炭的表征。基于9种煤炭标准试样的太赫兹时域光谱，计算了不同煤炭在0.1 THz~1.5 THz频段的折射率和吸收系数谱。将该频段内所有折射率和吸收系数数据作为输入变量，分别进行聚类分析，根据聚类结果，对应煤炭标准物质的已知参量，证明碳含量是影响煤炭折射率的主要因素，氢氮含量是影响吸收效应的主要因素。结果表明，太赫兹光谱结合聚类分析方法可对煤炭之间的相似性和相异性进行定性分析，为煤炭工业中的实时在线监测提供技术支持。

为了提高GaSb基半导体激光器的功率效率和可靠性，研究了GaSb基半导体激光器欧姆接触形成机理并提出了一种新型四层金属欧姆接触结构(Ni/AuGe/Mo/Au)。进行了Au/Mo/AuGe/Ni/n-GaSb在150 ℃~450 ℃退火温度下欧姆接触的实验研究，结果表明,新结构能够在250 ℃~450 ℃退火温度和10 min退火时间下形成良好的欧姆接触并具有较低的接触电阻率，有效地提高了GaSb基半导体激光器的功率效率。俄歇射线能谱分析表明，新型金属化结构中各原子之间的互扩散减少，结构表面形貌光滑、平整，有助于半导体激光器后续封装的进行，有效地提高了GaSb基半导体激光器的可靠性。

提升宽条形半导体激光器水平方向激射光输出的光束质量，改善宽条形半导体激光器的工作特性，一直是大功率、高亮度宽条形半导体激光器器件工艺研究的难点。基于激射光在无源波导内的衍射原理制备宽条形半导体激光器的模式滤波结构，利用AlxNy绝缘介质薄膜应力使基底半导体材料带隙变化的原理制备无吸收无源波导。将两者结合，设计制备了带有无吸收模式滤波器结构的宽条形半导体激光器，使器件平均最大输出功率提高49%，垂直发散角达20.6°，水平发散角达3.3°，3500 h老化实验，其千小时退化率小于0.085%。

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料，激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器，器件腔长为1.2 mm，单个发光单元宽度为100 μm，发光单元周期为500 μm，单线阵器件包括19个发光单元，单线阵器件的连续输出功率为50 W，每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成，采用平凸柱透镜实现了合束光束与400 μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合，整体耦合效率达到65%，最大耦合输出功率达到195 W，光纤端面功率密度达到1.55×105 W/cm2.

The enlargement of the emitting aperture is usually one of the important methods of increasing verticalcavity surface-emitting laser (VCSEL) optical output power. However, in a VCSEL with a larger aperture, the inhomogeneity in the injected current often causes inhomogeneous or even no emission. To solve this problem and to increase VCSEL output power, as well as to improve its thermal characteristics, we develop a new type of injected VCSEL with a larger aperture and a reticular electrode, where the conventional circular injection electrode of the P side is turned into a reticular one, and the heat sink is on the N side. The tests of the new VCSEL show an improvement in homogeneity in not only the injected current but also the emission intensity. The optical output power is also considerably increased, and the device optoelectronic performance is improved.

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了Mg_0.33Zn_0.67O薄膜,研究了Mg_0.33Zn_0.67O薄膜的结构和光学性能.结果表明,Si(100)衬底上Mg_0.33Zn_0.67O薄膜呈六方纤锌矿结构,薄膜沿c方向取向生长,且c轴方向晶格增大0.03 nm.薄膜呈现优异的半导体特性,激子吸收峰位于297 nm,禁带宽度约为4.3 eV.薄膜平均粒径约为20 nm.薄膜在深紫外激发下的荧光发射位于368 nm.

为改善高功率垂直腔面发射半导体激光器的热特性,提高它的输出功率,研制了新型径向桥电极高功率垂直腔面发射半导体激光器器件.对新型半导体激光器的结构模型进行理论分析表明,采用径向桥式电极可以降低器件P型DBR电阻,减小焦耳热;降低热阻,提高器件的散热能力.实验制备了出光孔径同为200 μm的径向桥电极与常规电极的高功率垂直腔面发射半导体激光器,并对器件的性能进行了实验对比测试.结果表明径向桥电极高功率垂直腔面发射半导体激光器器件的微分电阻为0.43 Ω;室温下最大输出功率可达340 mW,是常规电极垂直腔面发射半导体激光器的1.7倍;器件的热阻为0.095 ℃/mW,在80 ℃时,仍能正常激射,具有良好的热特性,径向桥电极高功率垂直腔面发射半导体激光器的光电特性与温度特性要远好于常规电极的高功率垂直腔面发射半导体激光器器件.

自由空间激光通信由于其具有数据传输容量大、传输路径的高度方向性、高保密性的固有优点,使其成为下一代光通信技术的发展方向之一。锥形半导体激光器是自由空间激光通信系统中最重要的光源。主要介绍808 nm锥形半导体激光器的外延结构设计、输出特性、光束质量等。制作的器件总腔长为3.5 mm(脊形长度为800 μm,锥形区长度为2.7 mm),阈值电流为750 mA,斜率效率为0.615 W/A,锥形角度为6°。利用电子束镀膜机在后腔面蒸镀Si和SiO₂高反膜(反射率为95%),在前腔面蒸镀单层SiON(反射率< 1%)。在输出功率为2 W条件下,水平发散角为3.9°,垂直发散角为40°,M2=1.8,说明器件具有较好的光束质量。

提升半导体激光器的腔面抗光学灾变(COD)损伤的能力，改善半导体激光器的工作特性，一直是大功率半导体激光器器件工艺研究的难点。基于薄膜应力使基底半导体材料带隙变化的原理，采用直流磁控溅射方法在不同条件下溅射生成不同内应力的Al_xN_y绝缘介质膜。通过研究大功率半导体激光器腔面退化机理，借助Al_xN_y等应力膜设计制作了一种新型非吸收透明窗口结构的宽条形半导体激光器，使器件平均最大输出功率提高46.5%,垂直发散角达到21°,水平发散角达到6.1°，2000 h加速老化试验，其千小时退化速率小于0.091%。

腔面光学灾变(COD)是影响半导体激光器高功率输出和可靠性的重要问题。不同腔面膜的器件,其腔面光学灾变阈值差别很大。使用离子辅助沉积(IBAD)的工艺可以使基片表面更清洁,膜层更为牢固致密,同时可以改善由吸收、散射等损耗带来的激光输出功率下降。采取N2氛围中在激光器的腔面上涂镀不同的增透膜与介质高反膜来提高腔面光学灾变阈值。 以980 nm半导体激光器为例,进行对比实验,从老化结果中可以看到不同工艺与不同材料选择下腔面膜的腔面光学灾变的明显改善。