傳(chuan) 統光纖傳(chuan) 送的二極管激光器的光束質量相對較差(“直接二極管”激光器)插座效率可以達到40％左右，但僅(jin) 限於(yu) 傳(chuan) 導焊、釺焊以及表麵處理應用。如果常規半導體(ti) 激光器光束質量提高到約40 mm•mrad，一個(ge) 直接二極管係統的插座效率會(hui) 下降到約32％。

　　為(wei) 了挖掘直接二極管係統的效率優(you) 勢，進一步提高光束質量，通快開發了新的設計理念並運用到光纖傳(chuan) 導的二極管激光器上，輸出功率達4 kW。其依據是使用光纖耦合二極管模塊，此模塊具有下列特點：二極管模塊提供輸出功率100 W的激光，輸出光纖直徑僅(jin) 100μm，數值孔徑(NA)小於(yu) 0.12，見圖1。

　　同束腰尺寸一起，數值孔徑直接關(guan) 係到光束質量：在給定束腰直徑下，光束的數值孔徑越小，聚焦性越好。相同的聚焦直徑下具有更低數值孔徑的二極管激光器可以獲得更大的工作距離和焦深；相同的工作距離下聚焦直徑則更小；聚焦直徑相同時，則擁有更緊湊的光學係統。

       通快高功率直接半導體(ti) 激光器單元由多個(ge) 二極管模塊和一個(ge) 光纖合束器組成。從(cong) 來自多達19個(ge) 模塊的光束組合進入單一的輸出光纖，這樣一個(ge) 單元可以輸出高達1900 W的激光。這19個(ge) 光纖拚接形成一個(ge) 錐形光纖束，其直徑約為(wei) 單個(ge) 二極管模塊光纖的5倍，所以輸出光纖約500μm。光纖合束器是工業(ye) 級別的，損失可以忽略不計。

　　當幾個(ge) 單獨的模塊以這種方式合束，輸出效率和單個(ge) 模塊相同，但光束質量會(hui) 變差。相對於(yu) 單個(ge) 模塊約5 mm•mrad的光束參數積(BPP)，由19模塊合束而成的單元的BPP約為(wei) 30 mm•mrad。

　　波長合束技術　　

　　高於(yu) 1900 W的輸出功率可以由多個(ge) 波長光束耦合實現。在整個(ge) 係統中單個(ge) 激光模塊單元的光束質量得以保持，同時功率可以通過增加不同波長的光束來提高。

　　粗波合束是一個(ge) 眾(zhong) 所周知的技術。各個(ge) 模塊單元產(chan) 生的激光束通過光纖傳(chuan) 導，並在光纖末端輸出。從(cong) 光纖纖芯輸出的光束基於(yu) BPP以一定角度發散。BPP被定義(yi) 為(wei) 束腰半徑和光束發散角的乘積。對於(yu) 采用光纖傳(chuan) 導的激光器，這等同於(yu) 光纖纖芯半徑和發散半角的乘積，或基本上等同於(yu) 光纖纖芯半徑和光纖數值孔徑的乘積。因而，對於(yu) 給定光纖直徑下，數值孔徑越小，光束質量就越高，光束聚焦性越好。