高功率半导体激光叠阵光纤耦合系统与光束整形设计

针对半导体激光器叠阵整体光束质量较差，以及光束整形元件较为复杂的问题，提出了一种“切割-压缩-旋转-重排”的新型半导体激光器叠阵光束整形方案，并基于该光束整形方案设计了一种阶梯旋转重排棱镜。相比于传统的光束整形方法，该方案只需要使用数个相同的阶梯旋转重排棱镜就能实现光束整形，极大简化了光束整形的流程，缩小了整体光纤耦合系统的体积。仿真结果表明，该阶梯旋转重排棱镜可将由8个巴条组成的半导体激光器叠阵耦合进数值孔径为0.22、芯径为200 μm的光纤，输出功率为455.4 W，光纤耦合效率为94.9%。系统的整体尺寸为20 mm×60 mm×15 mm，结构紧凑，可用于固体激光泵浦等。