半导体激光器以其体积小、重量轻、效率高、寿命长、可靠性高、波长短、金属吸收率高、适合光纤传输以及性能价格比高等优点，在激光材料加工和军事领域等有着广泛的应用前景。但是半导体激光器存在着一个致命弱点，就是发散角大、椭圆出光、光束质量差，常只能用于固体激光和光纤激光的泵浦源，而不能直接应用。然而随着半导体激光整形与合束技术的发展，目前大功率半导体激光的光束质量逐年改善、功率越来越高，在2000W至8000W光纤耦合输出功率下，其光束质量已经可以与固体激光和光纤激光相媲美，而能量效率达到50％，已经作为直接激光光源应用于切割、焊接、熔覆，以及军事国防上。然而，整形合束技术也存在瓶颈问题，即其受限于单元器件的光束质量。本报告介绍了我们在大功率直接半导体激光器方面的最新研究进展，包括从单元器件光束质量出发，通过布拉格反射波导结构实现低发散角(＜5度)、圆形光束出光的半导体激光芯片技术，光谱外腔合束实现超高亮度直接半导体激光光源等，并介绍了相关的激光加工设备应用情况。报告也论述了大功率直接半导体激光器与光纤激光、固体碟片激光之间的性能优缺点，并就直接半导体激光器难以实现的短脉冲工作的缺点探讨了相关的技术解决途径。