半導體激光器結構的特殊性決定了其快、慢軸光束質量不一致：快軸的光束質量接近衍射極限，而慢軸的光束質量卻比較差，這使得半導體激光器在工業(yè)應用中受到了很大的限制。要實現(xiàn)高質量、寬范圍的激光加工，激光器必須同時滿足高功率和高光束質量。因此，現(xiàn)在發(fā)達國家均將研究開發(fā)新型高功率、高光束質量的大功率半導體激光打標機作為一個重要研究方向，以滿足要求更高激光功率密度的激光材料加工應用的需求。
高功率和高光束質量是材料加工用激光器的兩個基本要求。為了提高大功率半導體激光器的輸出功率，可以將十幾個或幾十個單管激光器芯片集成封裝、形成激光器巴條，將多個巴條堆疊起來可形成激光器二維疊陣，激光器疊陣的光功率可以達到千瓦級甚至更高。但是隨著半導體激光器條數(shù)的增加，其光束質量將會下降。
作為半導體激光系統(tǒng)集成的基本單元，不同結構與種類的半導體激光器件的性能提升直接推動了半導體激光器系統(tǒng)的發(fā)展，其中最為主要的是半導體激光器件輸出光束發(fā)散角的降低以及輸出功率的不斷增加。
在慢軸發(fā)散角控制方面，最近研究表明，除器件自身結構外，驅動電流密度與熱效應共同影響半導體激光器慢軸發(fā)散角的大小，即長腔長單元器件的慢軸發(fā)散角最易控制，而在陣列器件中，隨著填充因子的增大，發(fā)光單元之間熱串擾的加劇會導致慢軸發(fā)散角的增大。
根據(jù)光束質量的定義，以激光光束的光參數(shù)乘積（BPP）作為光束質量的衡量指標，激光加工設備光束的遠場發(fā)散角與BPP成正比，因此半導體激光器高功率輸出條件下遠場發(fā)散角控制直接決定器件的光束質量。從整體上看，半導體激光器波導結構導致其遠場光束嚴重不對稱。快軸方向可認為是基模輸出，光束質量好，但發(fā)散角大，快軸發(fā)散角的壓縮可有效降低快軸準直鏡的孔徑要求。慢軸方向為多模輸出，光束質量差，該方向發(fā)散角的減小直接提高器件光束質量，是高光束半導體激光器研究領域關注的焦點。
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