宽带激光二极管（也称为宽条纹激光二极管、多模单发射器激光二极管、宽发射器激光二极管、单发射器激光二极管或高亮度二极管激光器）是一种边发射激光二极管，其前端的发射区域呈宽条纹形状，尺寸通常为1μm（高度）×100μm（宽度）。
由于发射区域的不对称性，光束在两个方向上的特性也完全不同：
- 垂直方向（短轴方向）：由于发射区域的高度（如1μm）较小，光束在垂直方向上可以实现单模传输，从而获得接近衍射极限的光束质量，M²因子略高于1。然而，由于孔径较小，光束在该方向上的发散角较大，半角发散角可达370毫弧度（相当于25°的全宽半高角）。由于这种快速发散，该方向被称为“快轴方向”。
- 水平方向（慢轴方向）：条纹宽度可能为50μm、100μm、200μm甚至更大，因此光束在该方向上分布在多个空间模式中。尽管发散角比衍射极限光束大，但仍显著小于快轴方向（典型值为5°至10°全宽半高角）。光束的聚焦质量下降，例如100μm宽条纹的M²因子可能约为20。此外，光束在水平方向上的强度分布可能呈现多峰结构，且其形状可能取决于注入电流。
下图展示了宽带激光二极管输出光束在“快轴”和“慢轴”方向上的半径变化。快轴方向的光束半径起始值较小，但迅速增大。
波前特性与光束质量
在输出端面，波前在水平和垂直方向上近似为平面，但可能存在一定的像散，即两个方向的焦点位置略有不同。
条纹宽度越宽，可实现的光功率越高，但慢轴方向的光束质量越差。技术趋势是通过更窄的条纹实现更高的功率，但这受到前端面光学强度（可能导致灾难性故障）和热问题的限制。通过特殊的端面钝化技术，可以实现更高的功率。例如，100μm宽孔径的商业设备（如波长在0.8μm区域）的输出功率通常为几瓦，最高可达10W。类似的设备也可用于其他波长区域（如480nm的蓝光或1550nm），但性能通常较低。
激光谐振腔结构
大多数情况下，激光谐振腔是单片集成的，通过半导体芯片端面的介质涂层反射形成。在少数情况下，使用一侧带有抗反射涂层的增益芯片，并将其置于外部激光谐振腔中（即外腔二极管激光器）。
非对称光束特性的处理
由于光束轮廓的强烈不对称性和快轴方向的大发散角，需要特别注意光束的准直。常见的方法是使用高数值孔径的圆柱形“快轴准直器”透镜，将其紧贴二极管端面放置。这种透镜可以在光束半径变得过大之前，对快轴方向的光束进行准直。随后，可以在较远距离处使用第二个圆柱形透镜对慢轴方向的光束进行准直。通过选择合适焦距的透镜，可以获得圆形光束，但由于两个方向的光束质量不同，其发散角仍会有所差异。
高功率输出与多模光纤耦合
通过将多个（如10至20个）宽带发射器的输出与合适的光学元件组合，可以将更高的功率（数百瓦甚至数千瓦）耦合到多模光纤中。
具体方法是将这些二极管的拉长发射图案堆叠，使辐射填充一个近似正方形的区域，从而更好地匹配多模光纤芯的圆形横截面。在发射器数量较多的情况下，可以将发射器排列成两列。
特殊功能
一些二极管条具有特殊功能：
- 集成快轴准直透镜：激光封装中可能集成了快轴准直透镜。由于外部安装的对准公差要求较高，这种集成设计非常实用。还有一些激光二极管模块在双方向上都内置了光束准直功能。
- 内置布拉格光栅：内置布拉格光栅可以稳定发射波长，并显著缩小发射光谱。类似的效果也可以通过外部体布拉格光栅实现。
- 锥形激光二极管：这种二极管在传播方向上有一个区域，其宽度和有效区域面积显著增加。由于存在宽度较小的直线区域，其光束质量和辐射亮度（亮度）优于整个有效区域宽度最大的激光二极管。因此，这种二极管通常被称为高亮度激光二极管。
锥形放大器器件
作为宽带激光二极管的替代方案，可以使用锥形放大器，既可以作为MOPA（主振荡功率放大器）设备的一部分，也可以作为外腔二极管激光器。通过这种技术，可以在获得类似输出功率的同时，显著提高光束质量。
与二极管条的比较
将多个宽带发射器组合在一个设备中，可以形成二极管条，其光功率输出可达数十瓦甚至超过100W。然而，尽管输出功率更高，二极管条的亮度却低于单发射器激光器，因为其水平方向的光束质量较低。因此，在设计二极管泵浦激光器时，使用宽带激光二极管进行泵浦通常更为简单。即使对于高功率激光器（包括高功率光纤激光器和放大器），使用大量宽带激光二极管而非少量二极管条进行泵浦也具有一些优势。例如，与二极管条不同，宽带激光二极管通常可以频繁开关而不会显著缩短寿命。
应用领域
宽带激光二极管常用于泵浦固态激光器。例如，100μm或200μm宽发射器的设备可以轻松输出几瓦的功率。激光二极管通常安装在热电冷却器上，这使得发射波长可以在几纳米范围内调谐，从而匹配激光晶体的吸收峰值。