一、前言 

半導體激光器是以半導體材料爲增益介質的激光器，依靠半導體能帶間的躍遷發光，通常以天然解理面爲諧振腔。因此其具有波長覆蓋面廣、體積小、結構穩定、抗輻射能力強、泵浦方式多樣、成品率高、可靠性好、易高速調制等優勢，同時也具有輸出光束質量差，光束發散角大，光斑不對稱，受到帶間輻射的影響導致光譜純度差、工藝制備難度高的特點。

本文針對半導體激光器光譜純度差、光束質量差、大功率工作困難、難于實現腔內調控等缺點，以光泵浦垂直外腔面發射激光器、微納激光器和拓撲絕緣體激光器的研究發展路線爲載體，簡要回顧新體制激光器的發展曆程，並通過研究總結相關器件的技術發展路線，總結了在多學科交叉的技術背景下，實現新物理、新概念以及新技術融合的方法，爲我國半導體激光器産業的發展提出相關建議，以供參考。 

二、幾種新體制半導體激光器簡介

 新物理、新概念以及新技术与半导体激光器的融合，为其发展注入了新鲜的血液，通过与光学、电磁学、微电子学、拓扑学以及量子力学的交叉渗透，催生出了许多新体制激光器，它们或者有大规模的集成应用前景，或者有优秀的光束和光谱质量，或者有更高更稳定的输出功率，或者有更小的体积和突破衍射极限的光斑，或者便于调制和倍频，或者具有让人兴奋的微小功耗。这些新体制激光器的发展，代表了半导体激光器技术的先进水平，同时也反映着物理理论、工程技术以及制备工艺的发展现状，值得进行深入的研究。其中，光泵浦垂直外腔面发射激光器、微纳激光器和拓扑绝缘体激光器（见图 1）分别代表了激光学科内部的交叉应用、激光器与光学的交叉应用以及激光器与新兴物理领域交叉应用所催生出的新型半导体激光器，具有丰富的物理内涵和应用价值，本文将进行较详细的讨论。

三、國內外半導體激光器産業發展現狀

半导体激光产业已经成为整个激光产业的基石，而激光产业也已经成为人类社会生活不可分割的一部分。据统计，2019 年全球激光器的销售额预计将维持 6% 的增长速度，达到 146 亿美元。其中半导体激光器的市场规模（包括直接的半导体激光器，也包括固体激光器与光纤激光器的泵浦源）约为 68.8 亿美元，占激光器整体市场的 50% 左右，年增长率约为 15%。

四、我國在半導體激光行業的發展需求

我國在半導體激光行業發展的首要需求是保障國家戰略安全。半導體激光器是光通信、激光傳感、激光加工、激光泵浦的核心元器件，還可以直接應用于激光雷達、激光測距、激光武器、導彈制導、光電對抗等領域。 建設完整的閉環産業鏈條，形成正反饋，通過市場應用，促進前端核心芯片的加速成熟，利用成熟的芯片技術，帶動新成果和新應用的落地是我國相關産業發展應該選擇的最佳路徑。

我國半導體激光器産業長期處于追趕階段，在某些領域實現引領是行業發展的迫切需求。從實際出發，針對新應用，開發新器件，占據“先發優勢”，是實現超越的有效途徑。

首先，我國在新體制激光器的研發方面與國外的差距相對較小。受到近年來政策偏向的支持，我國在交叉學科融合以及新興半導體激光器領域已經有了長遠的發展。尤其在微納光學和微納激光領域，我國的科研人員通過國際合作參與或主持了許多世界頂尖的研究成果，如果能夠將這些成果進行産業化轉移，必定會爲我國新體制半導體激光器産業的發展奠定良好的基礎。其次，新體制激光器涉及基礎物理領域。我國近年來重視基礎學科建設，爲新體制激光器的發展提供了人才基礎和發展後勁。最後，在新體制激光器産業領域，國外的發展與我們一樣處于起步階段，通過國家的資金和政策支持，我國的新體制激光器發展將有能力在世界新體制激光器産業的發展中占有一席之地。

技術的積累和産業的發展不能一蹴而就，在看到希望的同時也要正視所遇到的困難。我國半導體激光器産業的發展仍然處于相對落後的狀態，無論是技術理論、人才儲備還是工藝流程和生産設備都遠遠落後于國外的先進企業。企業規模仍然以中小型民營企業爲主，所生産的産品也主要面對中低端應用，無法實現本質上的産業變革。技術輸出仍然以單一技術或單一專利爲基礎，無法形成完整的産業鏈發展，更無法建立完善的“産學研”結合體系。制造設備仍然以進口設備爲主，強烈依賴于國外的技術輸出，無法實現真正的自主知識産權。所以，相關方向的政策扶植迫在眉睫。

五、對策建議

半导体激光产业是关系国计民生的基础产业之一，半导体激光器产业的发展对我国在现代信息化社会的竞争中抢占先机具有重要意义。充分发挥我国在市场方面的优势开发新应用，坚持自主的原则发展新技术，鼓励新概念和学科交叉发展新理论，实现新体制的半导体激光器发展。新体制半导体激光器产业的竞争领域在国际范围内仍有广阔的疆土。结合我国的政策优势、GA黄金甲·(中国区)官方网站发展水平和人才储备，在未来的 10~20 年我们有希望在新体制半导体激光器领域内培育出可以与世界领先激光产业巨头相抗衡的优秀企业，为抢占战略制高点，为半导体激光产业的进一步发展提供源动力。

首先，鑒于當前半導體激光器産業發展中的困難和挑戰，我國在近期的首要任務是有選擇、有針對性地扶植適用于特種應用的半導體激光器的研制和生産，如針對高功率、窄線寬、特殊波長等應用，進行相關科研和技術攻關及企業技術轉移。充分評估國産器件性能，正視差距，努力提升，保證國家裝備安全。

 其次，在民用領域，推動成本敏感的半導體激光器國産化替代，充分利用市場導向和企業自身動力，輔以地方政策引導扶植，注重相關産品的差異化，避免一窩蜂式發展是當前的重要目標。例如，相比電信應用，數據中心應用中光器件和模塊生命周期短、維護較方便，進入門檻相對較低；在激光加工系統中，半導體激光器成本占比高，中低功率材料加工企業具有較高的替代意願，也是國産器件的突破口。在這一過程中，還可以進一步培育企業，培養人才。

最後，挖掘已有技術的應用潛力。對于成熟的或者將近成熟的一些半導體激光器，如新體制的垂直外腔面發射激光器等，從實際應用出發，進行開在中長期，主要目標是實現高端半導體激光器的國産化和自主發展，需要國家層面更多的參與甚至主導，必要時可以采用政策扶植，資金和專項經費傾斜等手段。

（1）充分利用我国在应用端的巨大优势，鼓励IDM 模式公司或者公司群的建立。可以采用引导成立多个具有稳定合作关系的纵向企业集团的方式，实现器件开发和应用的反馈闭环，促进前端核心材料和器件的成熟。

（2）下大力氣鼓勵和引導國産器件的應用。采用國家投資或補貼的方式，建立完整的國産化替代示範平台，在實際應用條件下實現國産化核心器件評估；在此基礎上以政策傾斜、財政補貼等方式鼓勵國産器件應用。

（3）建立具有芯片代工廠功能的全自主的、完整的新技術開發通用平台，以對技術水平要求高的新體制微納激光器爲牽引，同時滿足無生産線企業的激光器制備需求，提升綜合能力。尤其要彌補短板，掌握核心技術和關鍵工藝，避免“卡脖子”問題，爲新型半導體激光器的發展提供技術保障。

（4）鼓勵新概念、新器件，提前布局，掌握先發優勢。開展包括拓撲絕緣體激光器等新體制半導體激光器及其相應工藝的研究；鼓勵跨行業和前後端交流，在適當階段由新概念開發轉入針對具體應用的技術開發。