В полупроводниковых лазерах с каскадной структурой нескольких активных зон, образованных туннельным переходом, из-за отсутствия эффективной поперечной оптической связи между излучающими зонами возбуждающие пятна каждой активной области в дальнем поле представляют собой несколько некогерентных дискретных пространственных распределений. После коллимации по быстрой оси выходной луч проявляет собой серию дискретных угловых распределений, симметричных относительно оптической оси, что приводит к значительному увеличению угла расхождения дальнего поля и сохранению структуры многопятенного распределения интенсивности в дальнем поле. После фокусировки или формирования изображения оптической системой возникает ухудшение качества фокальной пятна, ограничивающее эффективность сопряжения с оптическим волокном и повышение яркости выходного луча. Для решения этой задачи в данной работе предложен метод формирования луча на основе группы призматических элементов полного внутреннего отражения с управлением критическим углом и симметричной высокоотражающей призматической структурой, реализующий угловое восстановление луча нескольких излучающих областей посредством селективного отражения под критическим углом, при котором исходное дискретное трёхпиковое распределение в угловом пространстве преобразуется в однопиковое концентрированное распределение, а угол расхождения по быстрой оси сжимается с 0.52° до 0.11°, достигая примерно 79% сжатия угла и улучшая согласованность направления луча в нескольких активных зонах. Совместно с призмой сжатия тёмной зоны быстрой оси и системой уменьшения пучка Галилея дополнительно достигнуто согласование произведения параметров луча по быстрой и медленной осям. После формирования произведение параметров луча по быстрой оси снизилось с 54.6 мм·мрадиан до 22.8 мм·мрадиан, распределение интенсивности в фокальной плоскости изменилось с "трёхпятенного дискретного" на "однопятенное концентрированное" и сфокусированный луч был введён в волокно с NA 0.22 и сердечником 300 мкм. Пиковая выходная мощность системы достигла 630 Вт, при оптическом коэффициенте преобразования 78.8%. Кроме того, стабильность и реализуемость зеркал формирования полного внутреннего отражения оценивались методом анализа допусков сборки и обработки, термо-структурного моделирования и анализа спектральной дисперсии и термо-оптического эффекта изменения показателя преломления, что показывает хорошую оптическую стабильность и инженерную перспективу предложенной схемы формирования и комбинирования лучей.

Каскадный многозонный полупроводниковый лазер с туннельным переходом; коллимация по быстрой оси; формирование луча; коррекция угла; качество луча; волоконное сопряжение