高功率激光二极管阵列，由于其结构紧凑，价格低廉，操作简单以及比较高的效率和较长的使用寿命在工业应用医疗领域以及科学研究等得到广泛的应用。但是激光二极管阵列的典型的线宽2—4nm，且光束质量较差。这使许多应用得到了限制。改善高功率激光二极管阵列的光束质量常用的方法是各种各样的整形技术，然而整形技术往往都是通过降低了快轴方向的光束质量而提高慢轴方向的光束质量。因此，输出激光的亮度没有几乎什么变化。本文采取了外腔反馈的技术来不仅能有效地改善激光二极管阵列慢轴方向的光束质量，而且能够提高输出激光的亮度。运用外腔反馈的技术也实现了窄线宽的激光输出。　　 第一章综述了半导体激光器的发展历史和现状以及半导体激光器在各个领域的应用。分析了改善半导体激光光束质量的必要性，重点介绍了用于改善半导体激光光束质量的各种各样的光束整形技术和外腔反馈技术。同时，对改善大功率半导体激光器光谱线宽的研究现状也进行了综述。　　 第二章介绍了半导体激光器的结构、特性、空间模式理论和纵模理论。采用解析微扰模型计算了单个激光二极管的“阵列模”，分析了其远场分布的精细结构和特征，其远场分布的一个主要特征是一个双瓣结构。根据“阵列模”理论，推导激光二极管阵列的“组合模”，计算其近场分布和远场分布。此外，对半导体激光的纵模理论也作了详细介绍。　　 第三章设计了一种离轴外腔的装置来改善激光二极管阵列的慢轴方向的光束质量。外反馈的元件是平面高反镜，反馈元件能够选择阵列的各发光单元具有相同辐射角的空间模的一个瓣注入到激光二极管的增益区，另一个瓣作输出。使用这一装置，在工作电流为18A时，输出激光的束宽积从自由运转时的1415mm.mrad减小到了331mm.mrd.将一个空间滤波器插入到外腔中，优化滤波器的尺寸和位置，使输出激光的束宽积减小到238mm.mrad。激光二极管阵列在自由运转时输出功率为4W,使用外腔反馈时输出功率为3.24W,插入空间滤波器后输出功率变为2.8W。与自由运转情况下相比，尽管输出功率有所损失，采用外腔结构以后，激光亮度分别提高了14.8和24.7倍　　 第四章研究了激光二极管阵列的谱线窄化技术。在驱动电流15A时，采用Littrow和Littman-Metcalf外腔反馈技术，输出线宽从自由运转情况下的2.2nm分别减小到0.15nm和0.16nm。在Littrow外腔反馈实验中，转动光栅，在恒定温度下，实现了从807-818nm范围的调谐。分析了外腔反馈影响谱线展宽的因素：慢轴方向的发散角和二极管阵列的排列弯曲(即“smile”效应)。为了改善“smile”效应引起的谱线展宽，设计了一种双镜反馈的Littman-Metcalf外腔。在驱动电流15A，双镜反馈的Littman-Metcalf外腔，获得了输出线宽为0.1nm的激光。　　 第五章设计了一种双路反馈的外腔装置，可以同时来改善输出激光光束质量和光谱线宽。两路的反馈元件分别是衍射光栅和平面高反镜。运用这种装置，在工作电流18A时，输出激光的谱线宽度被压缩到0.26nm，束宽积被减小到317mm.mrad，与自由运转时相比，光谱线宽和束宽积分别提高了7.6倍和4.4倍。当改变激光二极管阵列的热沉温度时，自由运转输出激光的中心波长呈线性变化，而带有外腔的输出激光中心波长几乎没有变化。使用双反馈外腔以后斜率效率从自由运转时的0.9W/A降低到了0.39W/A。在工作电流18A时，双反馈外腔输出功率为自由运转时的58％，然而它的光谱功率和激光亮度比自由运转时分别提高了4.4倍和11.5倍。