为了获得高功率高光束质量激光输出, 设计并制备了一种780nm波段5发光单元列阵器件, 其采用10μm宽窄条形波导, 各发光单元中心间距为100μm, 填充因子仅为10%。在准连续注入电流由1.2A增加到2.5A条件下, 该器件的输出光束侧向光学参量积由0.666mm·mrad增加至0.782mm·mrad。注入电流为2.5A时, 该器件实现了单边准连续506mW的高光束质量激光输出。

根据单管半导体激光器出射光束特点，分别采用1/e2、环围能量以及二阶矩定义描述光束束宽，在高斯光束近似下采用双曲线拟合法测算得到不同方法定义束宽时的光参数积(BPP)，并与芯径为105 μm、数值孔径为0.2 的光纤所能接受的最大BPP 进行比较。对该单管半导体激光器进行光纤耦合，实验中单管半导体激光边模数量随注入电流的增大逐渐增多，光束质量的恶化导致其光纤耦合效率逐渐降低，当注入电流由1 A 增大到13 A 时，光纤耦合效率由96.5%降为88.8%。研究表明以二阶矩定义束宽半径测算光参数积BPP 去描述与评价单管半导体激光器光束质量特征是最为准确合理的。

为得到质量均衡的大功率激光束, 分别以条形和面阵半导体激光器为模型, 基于平行玻璃板对光束的偏移作用, 对准直后激光束进行分割和重排, 并在Zemax软件中进行了仿真。条形半导体激光器初始发散角为40°和10°, 整形前已准直光束快慢轴方向的光参数积分别为0.455 2 mm·mrad和20.484 mm·mrad, 光束质量相差较大, 整形后快慢轴方向光参数积分别为2.731 2 mm·mrad和3.414 0 mm·mrad, 实现了快慢轴方向光束质量均衡。利用平行玻璃板消除面阵半导体激光器中存在的“发光死区”, 整形后快慢轴方向光参数积分别为7.002 mm·mrad和10.242 mm·mrad, 整形系统耦合效率为90.13%。

设计了一种离轴双反馈外腔能够有效地改善激光二极管阵列的线宽和光束质量。闪耀光栅和高反镜之间形成了一个共振腔。通过调整光栅和高反镜之间的倾角可以选定一个空间模在共振腔中放大。将一个半波片插入外腔中的光栅反馈支路, 来控制反馈光的数量, 激光从光栅反馈支路输出。运用这项技术, 在工作电流16 A, 可以把激光二极管阵列的输出线宽压缩到0.15 nm, 光束束宽积减小到283 mm·mrad。由于光栅的锁定作用, 中心波长几乎不随温度的变化而改变。在工作电流17 A时, 输出激光的功率为2.44 W,斜率效率为0.5 W/A。

报道了激光二极管(LD)侧面抽运的Nd:YAG薄片激光器。对影响侧面抽运薄片激光器性能的主要因素, 即圆薄片增益介质内晶体光分布和沿径向的温度分布进行了理论分析和实验。实现了光-光转换效率为33.5%, 峰值功率为230 W, 光束参数乘积为21.6 mm·mrad的激光输出。实验结果表明, 侧面抽运在薄片Nd:YAG晶体内可实现对称均匀的分布, 沿径向的温度差大大减小; Nd:YAG/YAG薄片晶体的复合可满足侧面抽运的要求。这些技术和方法可应用于更高功率的侧面抽运薄片激光器。

大功率量子阱半导体激光器输出为线偏振光，而格兰-泰勒棱镜具有双折射性质，能将两种偏振方向相互垂直的光区分开。如果将格兰-泰勒棱镜反方向使用，则能将两个偏振方向的光耦合输出。使用两个中心波长808 nm，输出功率600 W的半导体激光堆栈，一个堆栈的输出光经过1/2波片后偏振方向旋转90°，另一个堆栈偏振方向保持不变，经过格兰-泰勒棱镜做偏振耦合后合成一束。分别经过快慢轴准直、聚焦和慢轴消球差后输出，其中聚焦镜f=100 mm。在工作电流130 A时，电光转换效率约为43%。使用UFF100激光光束质量诊断仪测量，焦斑呈矩形分布，焦斑面积为0.547 mm×5.0 mm，快轴光参积Kf=26.1 mm·mrad，最大输出功率1 kW，激光器系统工作稳定。

报道了一台灯泵浦大功率连续Nd:YAG激光器.对影响大功率固体激光器模块输出功率和光束质量的主要因素进行了理论分析,并提出提高激光器效率的措施:对聚光腔的形状、结构和材料以及冷却方式,泵浦灯的参数和材料,激光晶体的参数和镀膜进行优化设计,采用径向固定的谐振腔镜.该灯泵浦YAG晶体棒总体电光转换效率为4%,光束质量为22mm·mrad,输出功率647W.