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半导体激光器具有体积小、转换效率高、价格低、寿命长等优点，在泵浦源、光通信、医疗和工业加工等领域应用广泛。但是半导体激光器较差的光束质量限制了其进一步应用，如何获得高功率高光束质量的激光输出是半导体激光器当前的热点研究方向。光谱合束方法较之于其他的常规合束方法，可以在实现多个发光单元功率叠加的同时保持单个发光单元的光束质量，被证明是获得高功率高光束质量半导体激光输出的简单有效的实现方法。 本研究主要内容包括：⑴对光谱合束的结构和原理进行了分析，推导了输出光束的光谱特性。并针对光谱合束中存在的两个问题进行了讨论：对慢轴方向进行光谱合束存在固有的缺陷，会导致激光阵列smile效应对合束效果产生影响，并降低光谱合束的输出功率；大功率、高亮度的激光输出是目前半导体激光器的发展方向之一，提出并分析了三种增加输出功率的方法，即增加合束单元数;增加单个发光单元的功率;提高光谱合束效率。⑵针对在慢轴方向进行光谱合束的缺陷，加入光束转换透镜(BTS)作为整形元件，将输出光束沿光束传播方向旋转90°，将合束方向转变为快轴。同时分析了在快轴方向合束的优点，包括降低smile效应影响，优化光束质量，提高合束效率等。并通过实验得到了功率为38.5 W的光束输出，合束效率为88.3％，快慢轴方向的光束质量M2分别为1.6和10.5，在实验中验证了对合束结构改进后的优点。⑶提出非平行双光栅结构光谱合束，成功将光谱展宽压缩为传统结构的一半。提高光谱合束输出功率的有效手段是增加合束单元数目，合束单元数量的增加必然会导致整体输出光谱展宽增加，而光谱展宽过宽会受到半导体激光阵列增益带宽和光栅高效率衍射波长范围的限制。如何压缩单个半导体激光阵列合束后的光谱展宽是获得高功率高光束质量半导体激光输出的关键。本文从理论上分析了几种压缩光谱展宽的方法，并提出了将双光栅非平行放置的结构，通过将两个光栅作为衍射元件，将色散能力提高了一倍来压缩谱宽。实验结果得到了7.0 nm的光谱展宽，输出功率为30.9W，合束效率70.5％，低功率下的光束质量M2为1.2和6.6，从实验上验证了非平行双光栅结构压缩光谱展宽的效果。