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半导体激光器具有效率高、寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧凑等特点,近年来得到了较快的发展。其中,915nm的半导体激光器在泵浦源、激光成像等领域具有非常重要的作用。对于大功率的宽条形915nm半导体激光器,由于其注入电流大,发热量高,所以温升对于其性能有着较大的影响,包括其所引起的热透镜效应对器件的输出光束质量的影响,以及温度对于工作可靠性的影响等,都对器件的实际应用产生了制约。本论文以915nm宽条形量子阱半导体激光器为主要研究对象,从理论阐述、仿真模拟和实验测试三方面较为详细地对器件的各方面特性进行了深入的评价分析。首先,从理论方面分析了半导体激光器的产热机制,以及温升对其输出功率、阈值电流、光谱特性、远场发散角以及工作可靠性和使用寿命的影响,并对大功率半导体激光器的产热机制及其热阻和测量方法进行了必要的介绍。其次,分析了热透镜效应对915nm宽条形半导体激光器输出特性的影响,并采用计算机模拟仿真和实验测量两种手段进行了深入的分析。在计算机模拟仿真中,利用ANSYS软件对所研究的半导体激光器进行了三维建模,并划分有限元对器件的稳态工作状态进行了仿真。当器件的热功率为10.3W时,中心结温达到40.9℃,根据所得到的热分布数据,计算出热透镜的焦距约为109.5μm,激光器的慢轴发散角约为4.7°,器件的热阻为1.5K/W。从分析仿真结果中还发现,热透镜效应对侧向波导有较大影响,导致慢轴发散角明显增大。为了实际测量温升对915nm宽条形应变量子阱半导体激光器输出特性的影响,搭建了基于大功率TEC元件的双向温控平台,该平台的温控范围可达5℃～80℃,温控精度精度高于±0.1℃,致冷/加热功率≥50W,控温面积≥50mm×50mm,温控参数(PID)可由计算机软件进行精密调整。利用温控平台改变半导体激光器的热沉温度,测量了其在不同注入电流时的光功率和波长,同时,采用CCD相机测量其慢轴发散角。实验发现,随着热功率从2.1W升高至20.0W,激光器慢轴发散角从2.6°增大至5.0°,波长发生明显红移,热透镜焦距减小。实验测得激光器波长随温度变化关系的系数约为0.4nm/℃,将测量的结果与仿真模拟得到的数据进行比较,两者得出的结果基本趋于一致。然后,利用实验手段测试分析了温升对915nm宽条形量子阱半导体激光器的光电特性和工作可靠性的影响。在连续工作(CW)条件下,当器件的控温温度从25℃升高至80℃时,其峰值波长从915nm漂移到936nm,器件的波长温度系数约为0.4nm/℃,激光器的斜率效率从25℃的1.1W/A降低到了80℃的0.9W/A,阈值电流从1.0A升高到1.3A,阈值电流密度从0.14kA/cm~2升高到0.18kA/cm~2,计算得出器件的阈值特征温度为89.4K。在脉冲工作条件下,通过改变注入电流的脉冲宽度,将其占空比从10%逐步升高到90%,并测量了每一占空比下电流从2A增大至20A时激光器的各项指标。经过分析发现,随着激光器工作占空比的增加,激光器的输出光谱出现了红移,器件的斜率效率则从10%的1.17W/A下降到了90%的1.04W/A,阈值电流从占空比10%时的0.67A增加到占空比90%时的1.01A。在对915nm宽条形应变量子阱半导体激光器进行的加速寿命测试中,设定器件的工作电流为20A,热沉温度分别设定为60℃和80℃,分别进行了连续500小时和800小时以上的输出功率监测。通过对记录数据进行分析,表明,60℃条件下激光器的预期寿命约为45820小时,80℃时则为20661小时。最后,采用实验手段对915nm宽条形量子阱半导体激光器的光束质量相关参数进行了测量和分析。采用CCD光学成像对不同注入电流下的激光器输出光束进行了测量,获得了不同位置的光斑大小,对校正后的光斑半径进行最小二乘法拟合,得到了器件输出光束的M2因子,发现工作电流从1A增加到10A,束腰宽度及远场发散角都逐渐增大,光束质量因子M~2从5.44增加到11.76,光束质量逐渐变差。通过对915nm大功率宽条形量子阱半导体激光器输出特性,特别是热特性的研究,初步获得了该类器件阈值、斜率效率、光谱、光束质量、可靠性随工作温度的变化关系,加深了对宽条形激光器侧向波导热透镜效应的认识,建立了激光器远场热透镜效应的简化计算方法。以上研究及取得的结果对于进一步优化915nm大功率宽条形量子阱半导体激光器结构具有一定的支持作用,以获得高光束质量、高功率工作器件的快速发展。