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半導體激光器自1962年誕生以來已經獲得了廣泛的應用，但其依然存在一個飽受詬病的缺點，即大的發散角和橢圓出光。通常垂直方向發散角半角大于30°，水平方向10°左右，這導致較低的光束質量和較差的可聚焦性。雖然通過光學方法可改善并實現大功率直接半導體激光光源，但光源最終光束質量仍將受限于單元器件光束質量。針對上述難題，佟存柱研究員團隊采用雙邊布拉格反射波導結構，通過光子帶隙原理實現光場的控制，最終實現半角定義發散角小于5°的圓形光束半導體激光器，95%能量對應垂直發散角僅9.8°（國際報道最好為15.6°），并且在不同電流驅動下均保持圓形光束出光，器件最高連續輸出功率4.6W，直接的光纖耦合實驗證明90%以上的耦合效率。該方法是從半導體激光器結構入手，有望替代目前商業化的半導體激光器，有著重要的應用前景。