定义
排列多个二极管条，提供非常高的输出功率。
二极管堆栈（也称为二极管激光堆栈、多条模块或二维激光阵列）包含许多二极管条，它们以堆栈的形式排列。 最常见的排列方式是垂直堆叠，如图 1 所示。 实际上，这是一个边缘发射器的二维阵列。 这种堆栈可以通过从晶圆上切割线性二极管激光阵列（二极管条），将它们连接到薄散热器上，然后堆叠这些组件以获得二极管条和散热器的周期阵列来制造。 还有水平二极管堆栈（见下文）和二维堆栈。
为了获得最高的光束质量，二极管条形应尽可能彼此靠近。 另一方面，高效冷却需要将散热器的最小厚度安装在杆之间。 由于该最小间距，二极管堆栈在垂直方向上的组合输出的光束质量（以及随后的亮度）远低于单个二极管条的光束质量。 然而，有几种技术可以显着缓解这个问题，例如通过不同二极管堆栈输出的空间交错、偏振耦合或波长复用。 为此目的，已经开发了各种类型的高功率光束整形器和相关设备。
图1：半导体激光管堆栈的结构示意图。发射器显示为蓝色，微通道冷却器显示为深灰色。
根据应用的不同，二极管堆栈可以带或不带附加光学器件。 一种常见的选择是使用快速轴准直透镜，它们直接连接到条形上（见图2）。 其他光学器件也可用于慢轴（水平）方向的准直，甚至用于将输出耦合到多模光纤中。
有关光束准直的更多详细信息，请参阅有关激光二极管准直器和光束准直器的文章。
性能和应用
二极管堆栈可以提供数百或数千瓦的极高输出功率，用于泵浦高功率固态激光器，或直接用于激光材料加工。 还有光纤耦合二极管堆栈，例如从芯径为 600 μm 的多模光纤提供几千瓦的功率。 一些不需要高光束质量的应用，例如金属或塑料的激光焊接，可以直接利用这种激光系统的输出（→直接二极管激光器），它可以具有非常高的壁插效率。 这对于其他应用也很有吸引力，例如激光硬化、合金化和金属表面熔覆。
图2：水冷二极管组的照片，由DILAS（现为相干公司）提供。二极管条的数量从 1（左侧）到 10（右侧）不等。一台设备将快速轴准直透镜连接到条形上。
如果需要具有更高亮度的激光辐射，则可以使用激光辐射来泵浦基于双包层光纤的高功率光纤激光器。 这种设备可以用作亮度转换器，提供略微降低的输出功率，但光束质量要高得多。
图3：包含 12 个巴的水平二极管堆栈的照片，由尖端光电提供。
还有水平堆栈，其中二极管条并排放置，导致发射极的长线性阵列（见图3）。 这种布置更容易冷却，因此还可以允许每个发射器的输出功率更高。 水平堆栈的发射模式适用于例如棒状激光器的泵浦，而当需要近似圆形的输出光束时，它可能不太方便。 水平堆栈中的二极管条数量（以及总输出功率）比垂直堆栈中的二极管条更受限制。
多年来，激光二极管堆栈的价格没有显着变化，而输出功率通过技术进步得到了非常大幅度的提高。 因此，每瓦输出功率的价格已大大降低。 同时，设备的使用寿命经常得到改善，因此每瓦时的成本大大降低。 它还取决于各种因素，例如发射波长，包括冷却布置等。
电源和冷却
通常，在一个堆叠内的所有二极管棒是电串联的。如果有一个堆栈包含12个bar，每个bar发射100 W，激光二极管驱动器通常必须提供大约100 a的驱动电流和20 V的驱动电压 。 由于单个二极管条需要相同的高电流，因此电缆不必为堆栈更坚固;只有电压会更高，但仍然相当适中。 更高的电压使半导体激光管驱动器能够达到更高的功率转换效率。
这种二极管组的冷却有些挑战性，因为在小体积内产生高耗散功率，并且冷却手段（例如微通道冷却器）应尽可能少地占用空间。 连续波操作对冷却的技术要求最高，而准连续波操作的技术要求要适中得多，脉冲持续时间为几百微秒，脉冲重复率约为数十赫兹。 后一种工作模式可以获得非常高的峰值功率，例如可用于泵浦Q开关高功率固态激光器。
