大功率半導(dǎo)體激光器以其體積小、重量輕、效率高、壽命長(zhǎng)、可靠性高、波長(zhǎng)短、金屬吸收率高、適合光纖傳輸以及性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，在激光材料加工和軍事領(lǐng)域等有著廣泛的應(yīng)用前景。但是大功率半導(dǎo)體激光器存在著一個(gè)致命弱點(diǎn)，同傳統(tǒng)的大功率氣體和固體激光器相比，其光束質(zhì)量較差。因此，提高大功率半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量一直受到眾多學(xué)者的關(guān)注。
隨著半導(dǎo)體激光芯片技術(shù)和集成技術(shù)的發(fā)展，大功率半導(dǎo)體激光器的功率越來(lái)越高，光束質(zhì)量也逐年改善。目前應(yīng)用于激光制造的大功率半導(dǎo)體激光器的功率可達(dá)到6000W甚至更高，光束可藕合進(jìn)入芯徑為0.6mm的光纖，1000W光束可藕合進(jìn)人芯徑為0.2mm的光纖。這就使得大功率半導(dǎo)體激光器作為直接能源應(yīng)用于激光材料加工中功率密度要求較高的領(lǐng)域，如激光焊接等。
半導(dǎo)體激光器通常由多個(gè)半導(dǎo)體激光發(fā)光單元通過(guò)一維陣列（把人）或多維陣列（stack）疊加而成。每個(gè)bar條由十幾或幾十個(gè)發(fā)光單元組成，bar條的長(zhǎng)度一般為10mm。由于每個(gè)bar條為了散熱都有一定的厚度，常見(jiàn)厚度是1.8mm，而發(fā)光區(qū)域在快軸方向僅有1μm，這樣快軸方向光束的填充因子就很低，因此，在快軸方向光束已準(zhǔn)直的情況下，半導(dǎo)體激光陣列遠(yuǎn)場(chǎng)呈現(xiàn)出的是一組間距較大的平行光斑，不利于光束聚焦。
另外，為了獲得高功率，通常將bar條沿快軸方向進(jìn)行疊加，但簡(jiǎn)單地疊加bar條致使激光發(fā)光陣列的尺寸增大。大口徑光學(xué)系統(tǒng)在進(jìn)行光束整形和聚焦時(shí)必定帶來(lái)較大的像差，影響聚焦光斑的大小。因此，對(duì)于大功率半導(dǎo)體激光器，提高功率和改善光束質(zhì)量是密不可分的。提高大功率半導(dǎo)體激光光束質(zhì)量的重要途徑之一就是對(duì)光束進(jìn)行整形，典型的方法主要有直接整形法、折射整形法、折反射整形法、反射整形法及折/衍射整形法。
本文介紹了采用多波長(zhǎng)藕合和偏振藕合的方式實(shí)現(xiàn)千瓦級(jí)高功率直接半導(dǎo)體激光輸出的方法，通過(guò)光束整形實(shí)現(xiàn)快慢軸光束對(duì)稱，即光參數(shù)積近似相等。通過(guò)智能化控制，實(shí)現(xiàn)了不同波長(zhǎng)、不同功率、不同脈沖寬度輸出，以及復(fù)合波長(zhǎng)連續(xù)輸出。
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