半导体激光器自1962年诞生以来已经获得了广泛的应用，但其依然存在一个饱受诟病的缺点，即大的发散角和椭圆出光。通常垂直方向发散角半角大于30°，水平方向10°左右，这导致较低的光束质量和较差的可聚焦性。虽然通过光学方法可改善并实现大功率直接半导体激光光源，但光源最终光束质量仍将受限于单元器件光束质量。针对上述难题，佟存柱研究员团队采用双边布拉格反射波导结构，通过光子带隙原理实现光场的控制，最终实现半角定义发散角小于5°的圆形光束半导体激光器，95%能量对应垂直发散角仅9.8°（国际报道最好为15.6°），并且在不同电流驱动下均保持圆形光束出光，器件最高连续输出功率4.6W，直接的光纤耦合实验证明90%以上的耦合效率。该方法是从半导体激光器结构入手，有望替代目前商业化的半导体激光器，有着重要的应用前景。