根據使用的合束器件的不同，半導體(ti) 激光光譜合束技術可分為(wei) 如下幾類： 

這種技術路線可通過一個(ge) 外腔同時實現波長鎖定與(yu) 合束，且波長間隔可通過光學係統參數進行控製。但其外腔合束結構受轉換透鏡焦距限製，體(ti) 積相對較大，且外腔中需要采取互鎖抑製手段控製合束後的光束質量。

目前這種技術方向的優(you) 勢單位是美國TeraDiode公司。它采用的則是麻省理工學院林肯實驗室的技術。目前已經可以實現50 μm、NA0.12光纖輸出功率大於(yu) 2000 W與(yu) 100 μm、NA0.2光纖輸出功率大於(yu) 8000 W的產(chan) 品研發，可應用於(yu) 諸如金屬切割、焊接等工業(ye) 加工應用中。如下圖所示。

TeraDiode公司認為(wei) ，半導體(ti) 激光光譜合束技術將是未來實現超高功率、高光束質量激光光源的最佳手段之一，並聲稱其已經完成了100 kW級高亮度高效率直接半導體(ti) 激光光源的方案設計。

為(wei) 進一步提高合束效率，TeraDiode公司還設計了一種無輸出耦合鏡的外腔波長合束結構，如下圖所示。利用兩(liang) 個(ge) 全反鏡將衍射光柵透射光的一部分反饋回發光單元進行波長鎖定，另一部分反射到輸出光路作為(wei) 輸出，從(cong) 而提高合束效率。

在光纖激光抽運方麵，2012年Alfalight公司報道了針對光纖激光器抽運所研製的200 μm、0.2 NA尾纖輸出200 W的DL光譜合束裝置，並基於(yu) 7個(ge) 這種裝置進行抽運，成功實現了功率大於(yu) 1 kW的摻鐿光纖激光輸出。其原理、結構如下圖所示。

此外眾(zhong) 多的大學也針對平麵光柵的外腔光譜合束技術開展了各式各樣的研究，諸如丹麥科技大學、德國波茨坦大學等。其研究多基於(yu) 改善半導體(ti) 激光光束質量、近衍射極限半導體(ti) 激光合束、可見光波段半導體(ti) 激光合束等方麵，也為(wei) 半導體(ti) 激光合束技術的發展與(yu) 應用提供了很好的推進與(yu) 參考。

體(ti) 布拉格光柵（VBG）易與(yu) 激光bar條或疊陣相匹配，先將激光器輸出波長鎖定，再進行合束。但溫度變化會(hui) 造成VBG的Bragg條件改變，散射和吸收等會(hui) 引起功率損耗。在半導體(ti) 激光合束中則表現為(wei) 隨著加載電流的提升效率會(hui) 有一定下降。

德國夫朗和費研究所於(yu) 2013年提出了一種基於(yu) VBG的高功率密集波分複用(HP-DWDM)結構。采用5個(ge) VBG波長鎖定的寬麵發射半導體(ti) 激光bar條進行合束，如下圖所示。當加載電流120 A時可得到合束功率大於(yu) 200 W。光束質量M2因子約為(wei) 45，複合束效率約85%。

這種技術路線則是用TFF代替其它結構中的平麵光柵，可采用外腔結構或者結合VBG鎖定波長後使用。這種技術路線互鎖定串擾問題相對較小，且光譜間隔可做到更窄，但TFF製備較為(wei) 困難。

2014年至2015年間，德國Trumpf公司提出了一種基於(yu) 薄膜濾波片（Thin Film Filter，TFF）實現波長選擇與(yu) 合束的半導體(ti) 激光外腔光譜合束技術。其技術路線原理圖如下圖所示。可以看出其結構較為(wei) 複雜，但其10個(ge) 標準厘米bar的合束譜寬僅(jin) 37 nm。目前已經實現100 μm芯徑光纖半導體(ti) 激光光譜合束輸出功率近500 W，並聲稱可實現5 kW的半導體(ti) 激光合束輸出。

2013年，德國DirectPhotonics公司基於(yu) VBG鎖定的沿快軸方向堆疊的半導體(ti) 激光器單管（單管功率12 W）陣列，采用TFF以4 nm的波長間隔進行光譜合束。目前已經推出了功率500~2000 W、芯徑100 μm的光纖耦合半導體(ti) 激光產(chan) 品。

2015年，DILAS基於(yu) 3個(ge) VBG鎖定的低填充因子（5%）短bar條，采用陡直度約為(wei) 1 nm的TFF，以4 nm的波長間隔對其進行了光譜合束。35 A的加載電流下獲得了500 W的光纖耦合輸出，光纖芯徑為(wei) 100 μm、 NA 0.2，並生成基於(yu) 該係統再進行偏振合束和波長合束，能夠在光束質量保持10 mm·mr ad不變的情況下將功率提升至數千瓦。

國內(nei) 方麵，針對半導體(ti) 激光光譜合束技術開展研究的單位主要有長春光機所、長春理工大學、北京工業(ye) 大學、四川大學、中電十三所、長光華芯公司、凱普林公司與(yu) 中物院十所等單位。

其中長春光機所主要開展了基於(yu) 透射式平麵衍射光柵的高功率、窄譜寬合束技術研究，實現了基於(yu) 3個(ge) 標準厘米bar的140.6 W的光譜合束輸出；北京工業(ye) 大學針對SBC的開環、閉環結構開展了相關(guan) 研究工作，並基於(yu) 單個(ge) 標準厘米bar與(yu) BTS實現了58.8 W的光譜合束輸出；四川大學就光譜合束的光束特性、效率與(yu) 互鎖定串擾等方麵開展了理論分析工作。

中物院十所半導體(ti) 激光光譜合束課題組，也針對半導體(ti) 激光光譜合束技術開展了研究工作，取得了一些進展。課題組初步建立了一個(ge) 3+1維半導體(ti) 激光光柵-外腔光譜合束模型，包括DL快慢軸兩(liang) 個(ge) 方向的導模特征描述、DL內(nei) 激光的縱向放大過程與(yu) emitter的光譜特性，並在此基礎上初步分析了外腔參數與(yu) DL封裝引入誤差對外腔反饋注入、光束質量、效率等關(guan) 鍵參數的影響；針對合束譜寬技術開展研究，實現了單個(ge) 半導體(ti) 激光陣列合束譜寬2.7 nm；針對半導體(ti) 激光疊陣開展高功率合束技術研究，實現最高1 kW的半導體(ti) 激光合束輸出。

目前，半導體(ti) 激光波分複用技術的大致發展與(yu) 應用狀況對比如下表所示。

可以看出，半導體(ti) 激光波分複用合束技術仍處在發展階段，產(chan) 品化相對較少。但其潛力巨大，可以應用於(yu) 工業(ye) 加工、高亮度抽運等方向。受益於(yu) 半導體(ti) 激光器的高效率、輕量化與(yu) 小型化等特點，波分複用合束的半導體(ti) 激光器有望成為(wei) 一種極具競爭(zheng) 力的高功率高亮度直接應用光源。

目前，合束器件大多是采用寬發射麵結構的半導體(ti) 激光器，受其波導結構和封裝的限製不能夠達到衍射極限輸出，與(yu) 此同時光譜合束技術所得到的合束輸出光束的光束質量與(yu) 單個(ge) 激光單元光束質量還有一定差距，需對變換透鏡、衍射光柵等元件的參數和特性進行進一步研究，以獲得與(yu) 激光單元相同的光束質量輸出。同時還應發展高光束質量的單元器件，如錐型半導體(ti) 激光器、板條耦合光波導激光器等，實現合束光束質量與(yu) 亮度的進一步提升。

另外，由於(yu) 國內(nei) 半導體(ti) 芯片技術與(yu) 合束技術起步較晚，半導體(ti) 激光光譜合束技術在國內(nei) 仍未實現產(chan) 品化與(yu) 實用化。這還需要在功率放大、光束質量控製、效率提升等方麵開展大量研究工作，並結合新型高亮度半導體(ti) 激光芯片的研發與(yu) 工程化技術研究，最終使得國內(nei) 的直接輸出超高亮度半導體(ti) 激光技術走向實用化。