Dans les lasers à semi-conducteurs à structure en cascade de zones actives formée par jonction tunnel, en raison de l'absence habituelle de couplage optique transverse efficace entre les zones d'émission, les taches d'émission des zones actives présentent dans le champ lointain plusieurs distributions spatiales discrètes incohérentes. Après collimation de l'axe rapide, le faisceau de sortie se manifeste par une série de distributions angulaires discrètes symétriques par rapport à l'axe optique, ce qui provoque non seulement une augmentation significative de l'angle de divergence dans le champ lointain, mais maintient également une distribution d'intensité à plusieurs taches. Après focalisation ou imagerie par le système optique, une dégradation de la qualité du point focal survient, limitant l'efficacité de couplage avec la fibre optique et la luminosité du faisceau de sortie. Pour résoudre ce problème, cet article propose une méthode de mise en forme du faisceau basée sur un groupe de prismes à réflexion totale et une structure symétrique de prismes à haute réflexion, qui, par une réflexion sélective sous l'angle critique, réalise une reconstruction angulaire du faisceau de plusieurs zones d'émission, transformant la distribution initiale à trois pics discrets en une distribution à pic unique concentrée. L'angle de divergence de l'axe rapide est compressé de 0,52° à 0,11°, soit un taux de compression angulaire d'environ 79 %, améliorant ainsi la cohérence de la direction du faisceau multi-zone active. Associé au prisme de compression de la zone sombre de l'axe rapide et au système de réduction de faisceau Galiléen, le produit des paramètres de faisceau des axes rapide et lent est davantage apparié. Après mise en forme, le produit paramétrique du faisceau de l'axe rapide est réduit de 54,6 mm·mrad à 22,8 mm·mrad, la distribution d'intensité dans le plan focal est passée de « distribution discrète à trois taches » à « distribution concentrée à une tache », et le faisceau focalisé est couplé dans une fibre optique NA 0,22 avec un cœur de 300 μm. La puissance de sortie maximale du système atteint 630 W avec un rendement de conversion optique de 78,8 %. De plus, la stabilité et la faisabilité des miroirs de mise en forme d'angle à réflexion totale ont été évaluées par l'analyse de tolérance d'assemblage et de fabrication, la simulation couplée thermo-structurelle, et l'analyse de dispersion spectrale et d'effet thermo-indice, démontrant la bonne stabilité optique et les perspectives d'application ingénierie de la solution de mise en forme et de combinaison du faisceau proposée.

laser à semi-conducteurs multi-zones actives en cascade par jonction tunnel;collimation de l'axe rapide;mise en forme de faisceau;correction angulaire;qualité du faisceau;couplage fibre optique