半導體激光器結(jié)構(gòu)的特殊性決定了其快、慢軸光束質(zhì)量不一致：快軸的光束質(zhì)量接近衍射極限，而慢軸的光束質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)外，驅(qū)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(zhì)量的定義，以激光光束的光參數(shù)乘積（BPP）作為光束質(zhì)量的衡量指標，激光加工設(shè)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(zhì)量。從整體上看，半導體激光器波導結(jié)構(gòu)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(zhì)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(zhì)量差，該方向發(fā)散角的減小直接提高器件光束質(zhì)量，是高光束半導體激光器研究領(lǐng)域關(guān)注的焦點。
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