半導(dǎo)體激光器(Laser Diode, LD)及其陣列（Laser Diode Array，LDA）由于具有體積小、重量輕、發(fā)光效率高和易調(diào)制、容易集成等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是最有前景的激光器。大功率半導(dǎo)體激光器要求激光器非單發(fā)光區(qū)結(jié)構(gòu)而是由這些單發(fā)光區(qū)按照某一規(guī)則排列成線陣（BAR CHIPS）或面陣（STACKED ARRAY），圖5 為典型的大功率條陣半導(dǎo)體激光器的發(fā)光截面示意圖。半導(dǎo)體激光器的特殊結(jié)構(gòu)使得它的發(fā)散角較大，而且存在著像散，給使用帶來了很多不便，制約半導(dǎo)體激光器應(yīng)用。除了極少數(shù)的應(yīng)用，如DPL的側(cè)面外，大多數(shù)應(yīng)用，如半導(dǎo)體激光器泵浦的全固態(tài)激光器（DPSSL）的端面、光纖激光器以及要求較高的側(cè)面泵浦激光器都要求對LDA 光束進(jìn)行整形，形成小芯徑、小數(shù)值孔徑、高亮度的光纖耦合激光輸出。較早的方法是將一根光纖和LDA 的每一個發(fā)光區(qū)一一對應(yīng)，形成一捆光纖束。這種方法在大功率時須采用一大捆光纖束而光亮度并不大，也難于對該光束進(jìn)行進(jìn)一步的整形來提高光亮度，因此該方法已趨于淘汰�？紤]到微光學(xué)元件和大功率半導(dǎo)體激光器陣列都具有微型化、陣列化的特點(diǎn)，采用微光學(xué)元件對半導(dǎo)體激光器光束進(jìn)行準(zhǔn)直、整形和耦合被認(rèn)為是最有前景的方法微透鏡陣列光束整形。首先采用微透鏡陣列將LDA 光束準(zhǔn)直成準(zhǔn)直光束，然后進(jìn)一步將光束進(jìn)行整形，最后將整形光束聚焦耦合到光纖，如圖6 所示。 
3.2 光纖耦合LDA 模塊原理分析
光纖耦合輸出激光光束的主要參數(shù)除了功率外就是光纖芯徑和數(shù)值孔徑。對于一定芯徑和數(shù)值孔徑的光纖耦合光束而言，其整個耦合過程滿足光參數(shù)積不變的原理[3]。光參數(shù)積定義為光斑直徑與該方向的發(fā)散角的乘積。對于直徑為d 圓形對稱的光束，其遠(yuǎn)場發(fā)散角為θ，該光束的光參數(shù)積為BPP LDA、BPP fiber分別為耦合光束和光纖的光參數(shù)積。對于圖5 所示的吧條大功率半導(dǎo)體激光器陣列，快、慢軸方向的光參數(shù)積分別為0.70mm*mrad 和1745mm*mrad，但如果發(fā)散角按1/e2定義，激光器的發(fā)散角更大。實(shí)際上，陣列型半導(dǎo)體激光器的各個發(fā)光區(qū)之間存在間隙，占空比為0.3 而非1，因此采用微透鏡陣列一一對應(yīng)準(zhǔn)直可以提高占空比，減小慢軸方向的光參數(shù)積 [2]，這樣光參數(shù)積變成19×0.15 ×10 ×17.45=497mm*mrad，圖7 為準(zhǔn)直半導(dǎo)體激光器陣列的微柱面透鏡的面形輪廓。
 3.3、準(zhǔn)直光束的準(zhǔn)直及整形 
對于芯徑為800μm 、數(shù)值孔徑為0.22的光纖其光參數(shù)積為352mm*mrad，快軸方向的光參數(shù)積已經(jīng)足可以滿足耦合要求，慢軸方向的光參數(shù)積太大，僅靠傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)是無法改變光束的光參數(shù)積，因此必須對光束整形。光束整形就是通過重新排列快、慢軸方向的光束，來減小一個方向的光斑尺寸，增大另一個方向的光斑尺寸，從而實(shí)現(xiàn)兩方向光參數(shù)積的平衡。假定慢軸方向的光參數(shù)積為BPPslow，快軸方向的光參數(shù)積為BPP fast，那么整形時光束整形次數(shù)N可通過（3）式計(jì)算得到 
實(shí)際上，由于折疊次數(shù)的增多必然帶來分割間隙間的損耗，因此只需滿足快、慢軸方向的光參數(shù)積均小于耦合光纖的光參數(shù)積即可。目前有三種光束整形有三種方式：反射式、折射式和折反射式。折射式和折/反射式由于準(zhǔn)直后慢軸方向的光束仍有一定的發(fā)散角，在幾個折射表面必然產(chǎn)生較大反射損耗和偏離光路，從而降低整個系統(tǒng)的耦合效率，反射式是一種較為理想的方法，因此選擇反射式有利于提高系統(tǒng)的耦合效率。
對于占寬比為0.3 的條陣LDA，采用微透鏡陣列準(zhǔn)直后，其快慢軸方向的光參數(shù)積分別為0.70 mm*mrad和497 mm*mrad。若需要耦合進(jìn)入800um、0.22NA、對應(yīng)光參數(shù)積為352 mm*mrad 的光纖， 那么慢軸光束只需整形折疊2 次即可。
3.4、計(jì)算模擬