傳統(tǒng)光纖傳送的二極管激光器的光束質(zhì)量相對較差(“直接二極管”激光器)插座效率可以達到40％左右，但僅限于傳導(dǎo)焊、釬焊以及表面處理應(yīng)用。如果常規(guī)半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量提高到約40 mm•mrad，一個直接二極管系統(tǒng)的插座效率會下降到約32％。

　　為了挖掘直接二極管系統(tǒng)的效率優(yōu)勢，進一步提高光束質(zhì)量，通快開發(fā)了新的設(shè)計理念并運用到光纖傳導(dǎo)的二極管激光器上，輸出功率達4 kW。其依據(jù)是使用光纖耦合二極管模塊，此模塊具有下列特點：二極管模塊提供輸出功率100 W的激光，輸出光纖直徑僅100μm，數(shù)值孔徑(NA)小于0.12，見圖1。

　　同束腰尺寸一起，數(shù)值孔徑直接關(guān)系到光束質(zhì)量：在給定束腰直徑下，光束的數(shù)值孔徑越小，聚焦性越好。相同的聚焦直徑下具有更低數(shù)值孔徑的二極管激光器可以獲得更大的工作距離和焦深；相同的工作距離下聚焦直徑則更?。痪劢怪睆较嗤瑫r，則擁有更緊湊的光學系統(tǒng)。

       通快高功率直接半導(dǎo)體激光器單元由多個二極管模塊和一個光纖合束器組成。從來自多達19個模塊的光束組合進入單一的輸出光纖，這樣一個單元可以輸出高達1900 W的激光。這19個光纖拼接形成一個錐形光纖束，其直徑約為單個二極管模塊光纖的5倍，所以輸出光纖約500μm。光纖合束器是工業(yè)級別的，損失可以忽略不計。

　　當幾個單獨的模塊以這種方式合束，輸出效率和單個模塊相同，但光束質(zhì)量會變差。相對于單個模塊約5 mm•mrad的光束參數(shù)積(BPP)，由19模塊合束而成的單元的BPP約為30 mm•mrad。

　　波長合束技術(shù)　　

　　高于1900 W的輸出功率可以由多個波長光束耦合實現(xiàn)。在整個系統(tǒng)中單個激光模塊單元的光束質(zhì)量得以保持，同時功率可以通過增加不同波長的光束來提高。

　　粗波合束是一個眾所周知的技術(shù)。各個模塊單元產(chǎn)生的激光束通過光纖傳導(dǎo)，并在光纖末端輸出。從光纖纖芯輸出的光束基于BPP以一定角度發(fā)散。BPP被定義為束腰半徑和光束發(fā)散角的乘積。對于采用光纖傳導(dǎo)的激光器，這等同于光纖纖芯半徑和發(fā)散半角的乘積，或基本上等同于光纖纖芯半徑和光纖數(shù)值孔徑的乘積。因而，對于給定光纖直徑下，數(shù)值孔徑越小，光束質(zhì)量就越高，光束聚焦性越好。