В настоящее время мощные полупроводниковые лазеры представляет собой длинную полосу с множеством светоизлучающих областей, расположенных вдоль прямой на одинаковом расстоянии друг от друга. Такую конструкцию называют лазерной диодной линейкой. Однако, такие лазеры излучают пучки с большой расходимостью, а световая энергия в них не может быть сконцентрирована в небольшой области пространства, что является большим недостатком при их применении. Для решения этой проблемы необходимо изменить форму луча в соответствии с требованиями конкретной установки. Если свет, излучаемый лазерной диодной линейкой, получится преобразовать в тонкий параллельный пучок, это внесёт большой вклад в применение полупроводниковых лазеров. С этой целью некоторые учёные предложили схему, позволяющую собрать несколько расходящихся пучков в одну точку, а после чего и вовсе преобразовать их в параллельный пучок. В этой задаче рассмотрим основной принцип работы такой системы.
Как показано на рисунке ниже, $S_1$, $S_2$ и $S_3$ представляют собой три точечных источника света, расположенные на равном расстоянии $h$ друг от друга вдоль прямой. Каждый источник излучает в конус с углом раствора $2\alpha$, $\alpha=\arctan\frac14$ перпендикулярно прямой, соединяющей источники. Для фокусировки излучения используются три одинаковые круглые собирающие линзы с фокусным расстоянием $f=1.50h$ и радиусом $r=0.75h$, обработанные и собранные в одной плоскости в составную линзу. Линза сделана так, чтобы улавливать всё излучение от источников, а после преломления фокусировать его в точке $P$ на оси $z$ (начало оси совпадает с $S_2$, ось перпендикулярна прямой, соединяющей источники) на расстоянии $L=12h$ от источника $S_2$. При обработке линз можно изменить их форму, фокусное же расстояние остаётся при этом тем же.
