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高功率、高光束质量是半导体激光器作为直接光源应用的重要技术指标,目前光栅-外腔光谱合束方法是直接半导体激光器(Direct Diode Laser, DDL)获得高亮度激光输出的最为有效方法之一,可以实现数十KW的高光束质量激光输出。美国TeraDiode公司利用麻省理 学院林肯实验室光谱合束专利技术,将大量独立的半导体激光器合成一束高功率、高光束质量的激光束,使其达到现有工业级CO2、光纤和固体激光器的功率和光束质量水平。这种直接半导体激光器近期内将用于红外对抗、目标指示器、目标照射器和工业加工等领域,在长期目标上,将应用于定向能武器,例如路边炸弹远距离清除,反火箭弹、炮弹和迫击炮弹任务,以及防空任务等各方面应用。由此可以看出：光谱合束技术将成为半导体激光器光束整形合束方法的革新,使半导体激光器跻身于直接应用激光光源行列。本论文工作主要围绕光栅-外腔反馈光谱合束技术,展开高亮度半导体激光器光谱合束光源的研究,完成主要工作如下：1)介绍了提高输出光功率密度和输出光束质量的非相干合束技术：光栅-外腔反馈光谱合束技术近几年来的国内外发展现状,梳理了半导体激光器外腔光谱合束技术发展的若干重要动向,为下一步的研究工作提供参考指导。同时就该工作完成了一篇学术调研论文,发表在《激光与光电子学进展》2015年52卷。2)根据实验过程中遇见的问题,提出了光谱互锁的概念,并就其造成原因做了简单的分析和实验验证,提出了几种有效的抑制合束单元间光谱互锁的方法。3)为了满足激光泵浦需要,设计了窄光谱输出的光谱合束光学系统,获得了谱宽宽度为3.25nm的激光输出,获得的该光谱结果,国内外尚未出现报道,该结果发表在《中国激光》2015年42卷。在此基础上完成了该窄光谱高亮度光源结构的小型化设计,获得授权实用新型发明专利1项。4)为了获得较高合束功率和快慢轴方向上等光束质量激光输出,设计了基于透射光栅的3-Bar叠阵光谱合束光学系统,并且首次提出了将平凸柱面镜作为外腔反馈镜的结构形式,很好的实现了光谱互锁的抑制和光束质量的改善。5)提出了分束反馈式的光谱合束结构,来实现最终合束输出光束质量的改善,并获得了授权实用新型发明专利1项。