半导体激光器由于其高功率、高效率、高可靠性和体积小、重量轻等特点,目前已经被广泛应用于医疗美容、工业加工和科研应用等诸多领域。同时随着目前芯片生产技术的提升(芯片功率/效率和寿命的提升)、高效散热材料的开发和电子封装技术、设备的发展,半导体激光器已经逐渐成为目前最可靠和应用最广泛的光源之一。然而,半导体激光器阵列近场非线性SMILE效应目前是影响半导体激光器光束质量,限制半导体激光器应用的最主要因素之一。半导体激光器阵列近场非线性形变主要是由于在半导体激光器封装过程中巴条芯片受到封装引入的热应力,导致巴条中每一个发光点不能在同一条直线上。从而导致半导体激光器在光束准直后光束质量差,影响半导体激光器诸多应用。之前大多数研究主要集中在报道半导体激光器的测试表征SMILE效应方法、降低SMILE方法和SMILE效应对光束质量的影响等,对产生半导体激光器阵列SMILE效应的机理研究较少,且之前降低方法大多数会引入其他不利因素,如降低可靠性等。因此本文围绕半导体激光器阵列近场非线性形变产生机理及降低方法,开展如下研究工作:1.研究半导体激光器阵列近场非线性SMILE效应产生机理。半导体激光器阵列SMILE效应对于不同的封装方式有很大的区别,本文基于表面贴装工艺SMT(Surface Mounting Technology),通过力学模型研究激光器阵列SMILE效应的产生机理。2.建立半导体激光器阵列近场非线性SMILE效应理论模型。本文依据双金属(Bi-metal)、三层(Tri-metal)和四层(Qua-metal)力学模型,通过优化建立适用于双层、三层和多层半导体激光器封装键合模型,分析不同封装结构下半导体激光器应力和应变。3.半导体激光器阵列非线性SMILE效应及封装热应力测试表征。为了更有效研究半导体激光器阵列封装受力和变形,本文提出了一种基于波长漂移法测试激光器封装引入热应力方法。同时通过机械接触式扫描探针法和光学成像法对半导体激光器阵列SMILE效应进行测试表征。4.分析影响半导体激光器阵列近场非线性SMILE效应的因素。根据建立的适用于半导体激光器阵列双层、三层和四层结构的SMILE效应的理论模型,分别从封装材料(热沉材料的杨氏模量和热膨胀系数)、封装结构(热沉和衬底的厚度)和封装工艺(键合温度)三个方面对影响半导体激光器阵列近场SMILE效应的因素进行分析研究。5.研究降低半导体激光器阵列近场非线性SMILE效应的措施。根据影响半导体激光器阵列近场SMILE效应的因素,分别从封装材料、封装结构和封装工艺提出三种降低半导体激光器阵列SMILE效应的措施。针对封装材料,提出“弯曲对抗法”降低SMILE效应;针对封装结构,提出“平衡热应力法”降低SMILE效应;针对封装工艺,提供“低温键合法”降低SMILE效应。6.研制出一款高功率、高可靠性、低SMILE效应的激光器器件。根据“平衡应力法”研制出一款适用于微通道水冷的低近场非线性形变半导体激光器器件,连续工作模式下输出功率大于250W,效率达65%以上,近场非线性形变平均值小于0.5微米,寿命达20000小时以上。