美国的TeraDiode公司开发了一种超高亮度千瓦直接半导体激光器。该激光器采用了基于COTS半导体激光器的新型光束合并和整形技术，因此输出光束的光束参数乘积达到3.75mm-mrad，这是迄今为止报道的千瓦级直接半导体激光器中最低的。 。当使用纤芯直径为50μm，数值孔径为0.15的单根光纤耦合输出时，激光器的输出功率在单个中心波长处达到2030W。这种尾纤的两千瓦直接半导体激光器具有可与工业光纤和CO2激光器媲美的亮度，并且比当今最好的直接半导体激光器的输出光束亮度高出十倍以上。它适用于工业材料加工，包括钣金的切割和焊接。 1.前言直接半导体激光器具有效率高，排列紧凑，波长范围宽，成本低和可靠性高的特点。这些优点对其他激光器非常有吸引力。但是，直接半导体激光器的输出光束质量存在问题，因此其应用范围受到限制。它主要用作激光器的泵浦光源，包括大容量固态激光器（棒或盘激光器）和光纤激光器。换句话说，它们主要用作亮度转换器。因此，目前用于切割和焊接的高亮度工业激光器主要是二氧化碳，光纤和大容量固态激光器。 TeraDiode公司首次开发了直接半导体激光器，它使用革命性的光束整形技术来使输出功率和光束质量达到工业激光器的要求。这项技术可以使激光器达到数十千瓦的输出功率，同时保持高光束质量。使用该激光切割标准厚度的金属，其切割质量可与当前行业中使用的激光相媲美。千瓦级直接半导体激光器具有广阔的市场潜力。在工业中，诸如钣金切割和螺栓孔焊接之类的工业过程需要足够的激光亮度。高性能光纤和固态激光器需要较窄的线宽和超高亮度激光器作为泵浦光源，并且线宽应小于4nm。定向能量武器的应用对激光有很高的要求，要求光束在接近衍射极限时要达到10千瓦以上的输出功率。传统的直接半导体激光器便宜且高度可靠。但是，当实现特殊的材料处理或与泵相关的应用时，它缺乏足够的亮度。这种高功率，高亮度的带尾纤的直接半导体激光器具有出色的效率，价格和可靠性，其特性适合工业和军事应用。半导体激光器是效率最高的激光器，但数据表明，它们的空间亮度通常低于其他工业用千瓦激光器。这些千瓦级激光器包括二氧化碳激光器，光纤激光器，块状固态激光器和盘状激光器。例如，在切割和焊接薄金属板时，通常使用光束参量积（BPP）为3至10 mm-mrad的激光器。在千瓦激光器中，这种尾纤输出激光器的BPP值明显更高。尽管半导体激光器固有的空间亮度低，但是近年来已经取得了显着的发展。使用粗糙的波分复用技术，千瓦级半导体激光器的BPP范围可以在20mm-mrad以内（相当于芯直径为400μm且数值孔径为0.1的输出光纤）。但是，在高亮度工业应用中，其BPP仍需要显着改善。 TeraDiode公司开发了一种超高亮度的尾纤输出半导体激光器，这种激光器采用了新型的光束组合和整形技术。这种尾纤输出直接半导体激光器可以从纤芯直径为50μm的光纤中发射出具有2040W光功率的单波长光束，并且输出光纤的数值孔径为0.18（包括功率的90％）。该激光器的BPP为3.75mm-mrad，远低于其他现有的带尾纤的直接半导体激光器的BBP。因此，激光器的中心波长在整个功率范围内是稳定的。 2.技术方法TeraDiode开发了尾纤输出半导体激光器。该激光器使用光波合并技术（WBC）来获得比现有商用激光器高出几个数量级的亮度。 WBC的外腔用于两个目的：1）稳定中心波长； 2）增加亮度。半导体激光器阵列放置在