トンネル構造を介して形成された多発活性領域カスケード半導体レーザでは、光学的には各活性領域間の横方向の光学的結合が通常効果的ではないため、各活性領域のレーザ光斑が通常、非相関の離散角分布を遠隔場に示す。高速軸整列後、出力光線は光軸に対称な離散角分布を示し、遠隔場での発散角が大幅に増加し、複数の非相関空間分布を維持する。光学系によるコリメーションまたはフォーカシング後、フォーカス品位の劣化が起こり、光ファイバー結合効率と出力光線輝度の向上が制限される。この問題に対して、本論文では、臨界角での選択的反射によって多発発領域光線の角度再構成を実現する、全反射プリズム群と対称的な高反射プリズム構造に基づくビーム整形方法を提案し、角空間の原本的に離散した三峰分布が整形後に集中分布の一峰になり、高速軸発散角が0.52°から0.11°に圧縮され、約79%の圧縮率を実現し、多発発領域光線の方向性を向上させる。さらに、高速軸ダーク領域コンプレッションプリズムおよびガリレイ束縮小システムと組み合わせて、高速および低速軸光線パラメータ積の一致をさらに向上させる。整形後、高速軸光線パラメータ積は54.6mm・mradから22.8mm・mradに減少し、焦点面光強は「三光斑集中分布」から「一光斑集中分布」に変化し、NA0.22、コア半径300μmの光ファイバーに結合される。システムのピーク出力は630Wであり、光-光変換効率は78.8%である。さらに、組み立ておよび加工許容度解析、熱–構造結合シミュレーションおよびスペクトル分散および熱誘導屈折率効果解析を通じて、全反射角度整形鏡の安定性および実現可能性を評価し、整形ビームおよび束縛案が優れた光学的安定性および工学適用の展望を有することを示唆する。

トンネル構造を持つ多発活性領域カスケード半導体レーザ;高速軸整列;光束整形および角度校正;光束品質;光ファイバー結合