En los láseres semiconductores de múltiples regiones activas en cascada formadas por túneles, debido a la falta efectiva de acoplamiento óptico lateral entre las regiones emisoras de luz, las manchas láser de cada región activa muestran una distribución espacial discreta no coherente en el campo lejano. Después de la colimación rápida, el haz de salida muestra una distribución angular discreta simétrica con respecto al eje óptico, lo que no solo aumenta significativamente el ángulo de divergencia en el campo lejano, sino que también mantiene la estructura de múltiples manchas en el campo lejano. Después de la collimación o formación de imágenes por el sistema óptico, se produce la degradación de la calidad del foco, lo que limita la eficiencia de acoplamiento de fibra óptica y el aumento de la luminosidad del haz de salida. Para abordar este problema, este artículo propone un método de formación de haz basado en la modulación con el ángulo crítico de un conjunto de prismas de reflexión total y una estructura de prismas de reflexión alta simétrica, que logra la reconstrucción angular del haz emitido por múltiples regiones mediante reflexiones selectivas en el ángulo crítico, resultando en que la distribución original de tres picos discretos en el espacio angular se convierta en una distribución concentrada de un solo pico después de la formación, permitiendo una compresión del ángulo de divergencia de 0,52° a 0,11°, lo que representa una tasa de compresión del ángulo de aproximadamente el 79% y mejora la coherencia de la dirección del haz de múltiples regiones activas. Combinado con el prisma de compresión de la región de oscuridad del eje rápido y el sistema de enfoque Galileo, se logra una mejor coincidencia de los parametros del haz en los ejes rápido y lento. Después de la formación, el producto de los parámetros del haz en el eje rápido se reduce de 54,6 mm·mrad a 22,8 mm·mrad, la intensidad de la luz en el plano focal se transforma de una distribución discreta de tres manchas a una distribución concentrada de una sola mancha y el haz de enfoque se acopla en una fibra óptica con NA 0.22 y un diámetro de núcleo de 300 μm. La potencia de salida máxima del sistema es de 630 W y la eficiencia de conversión de luz a luz es del 78,8%. Además, se evalúa la estabilidad y la factibilidad del esquema de formación de haz y acoplamiento a través de análisis de tolerancias de montaje y proceso, simulaciones de acoplamiento térmico-estructural y efectos de dispersión espectral y cambio en el índice de refracción térmica, lo que demuestra que el esquema de formación de haz y acoplamiento propuesto tiene una buena estabilidad óptica y perspectivas de aplicación en ingeniería.

Láseres semiconductores de múltiples regiones activas en cascada formadas por túneles;Colimación rápida;Formación de haces y corrección de ángulos;Calidad del haz;Acoplamiento con fibra óptica