大功率半导体激光器在材料加工方面的主要应用有：软钎焊、材料表面相变硬化、材料表面熔覆、材料连接、钛合金表面处理、工程材料表面亲润特性改进、激光清洁、辅助机械加工等。北京工业大学研制了光束整形l 000 W 大功率半导体激光器，用于U74钢轨表面淬火试验。
军事方面的主要应用为：(1)半导体激光制导跟踪。从制导站激光发射系统按一定规律向空间发射经编码调制的激光束，且光束中心线对准目标；在波束中飞行的导弹，当其位置偏离波束中心时，装在导弹尾部的激光探测器接受到激光信号，经信号处理后，调整导弹的飞行方向，从而实现制导跟踪。(2)半导体激光雷达。半导体激光雷达体积小，精度高，具有多种成像功能和实时图像处理功能。可用于检测目标，测量大气水汽，云层，空气污染等。(3)半导体激光引信。通过对激光目标进行探测，对激光回波信息进行处理和计算，判断目标，计算炸点，在最佳位置进行引爆。(4)激光测距。半导体激光光源具有隐蔽性，广泛应用在激光夜视仪和激光夜视监测仪。(5)激光通信光源。半导体激光器是一种理想光源，具有抗干扰，保密性好等优点。蓝绿光可用于潜艇和卫星以及航空母舰的通信。(6)半导体激光武器模拟。可用于新型军训和演习技术。此外，半导体激光器还广泛应用在激光瞄准和报警、军用光纤陀螺等方面。
王立军团队攻克大功率半导体激光器关键核心技术
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所王立军研究员带领的课题组，攻克了大功率半导体激光器关键核心技术，成功开发出千瓦量级、高光束质量、小型化的各种半导体激光光源，并将成为工业激光加工领域的新一代换代产品。日前这项“高密度集成、高光束质量激光合束高功率半导体激光关键技术及应用”荣获2011年度国家技术发明奖二等奖。
大功率半导体激光器是激光加工、激光医疗、激光显示等领域的核心光源和支撑技术之一。但是它也存在光束质量差、单元器件功率小、功率密度低等缺点。虽然通过激光线阵封装、叠层封装等技术，能够提高其功率到千瓦级，但是很难提高其功率密度和改善光束质量，限制了它在上述各领域的应用。
王立军团队通过激光光束整形、激光合束等关键技术，实现了高光束质量半导体激光大功率输出：发明了一种多模多光纤功率耦合器及其制备方法；获得了“多重光束耦合大功率半导体激光装置”和“大功率光束耦合半导体激光器”两项发明专利，攻克了半导体激光合束等系列关键技术，在国内首次开发出2600瓦高光束质量高效节能半导体激光加工机光源，为产品更新换代奠定基础；获得了“半导体激光线阵及迭阵的微通道热沉化学清洗装置”、“粗糙元型半导体激光器有源热沉结构及制备方法”、“半导体激光头泵浦源用微通道热沉结构及制备方法”和“复合热沉半导体激光器结构及制备方法”等4项授权发明专利。
攻克了千瓦级半导体激光器散热难题，开发出42层6700瓦激光迭阵模块，成功应用于国家重大项目；发明了一种垂直腔面发射激光器列阵的串接结构，解决了垂直腔面发射激光器大面积二维集成面阵需大电流驱动的技术难题，为千瓦至万瓦级高光束质量激光面阵开发及应用奠定了基础。
