大功率半导体激光器阵列光束整形的关键进展与应用策略

大功率半导体激光器阵列（LDA）因其高效电光转换、小型化、轻便、长寿命、低能耗、高可靠性和成本效益，已成为现代光电子学领域的重要技术基础。随着半导体工业的快速发展，LDA被广泛应用在光纤通信、激光切割、激光焊接、精密测量和材料加工等多个领域。然而，由于其发光机制，LDA的光束质量往往不如单一激光器，存在较大的发散角、本征像散，以及远场光强分布呈椭圆高斯形态。 为了满足这些应用对于光束质量的严格要求，光束整形技术变得至关重要。整形技术主要包括几何光学方法和衍射光学方法。几何光学方法主要通过透镜、反射镜等光学元件进行光束的准直、消除像散，如采用平顶透镜、菲涅尔透镜或者复合透镜系统，能够有效控制光束的发散角度和形状，使之接近理想的圆形。这种方法的优点在于结构相对简单，操作直观，但可能受到光学元件尺寸和制造精度的限制。 衍射光学方法则依赖于光波的干涉和衍射效应，例如相位调制、空间光调制器或微纳结构器件，能够实现更复杂的光束模式控制。这种技术可以实现更高阶的光束质量改善，例如实现更精确的光束聚光、多模抑制或定制的光场分布。然而，衍射光学方法通常需要更复杂的光学设计和更高的制造技术，可能会引入额外的噪声或非线性效应。 在实际应用中，选择哪种方法取决于具体的需求和系统的限制。例如，激光焊接可能更注重高功率密度，因此可能倾向于采用几何光学整形；而对于精度要求极高的光刻或扫描应用，可能需要利用衍射光学的灵活性来实现更精细的光束模式。 大功率半导体激光器阵列的光束整形技术是提高其应用性能的关键环节，它涉及到光学设计、制造工艺以及对激光器内在特性的深入理解。通过不断优化和创新，科学家们正在寻找更加高效和精确的光束整形解决方案，以适应不断发展的光电子应用领域。