半导体激光器叠阵是半导体激光器光源常用的一种合束方式，也是最早的一种合束方式。半导体激光器叠阵中的每层半导体激光器采用高填充因子的芯片，可以直接实现高功率激光输出，半导体激光器叠阵有连续和脉冲两种工作模式。由于微通道热沉的冷却能力，单层激光器可以实现连续输出数十至上百瓦功率的激光。随着封装技术的发展，其可叠加层数不断提高，但这样的组成形式导致整体装调公差为各层装调公差的累积。层数越多，要求的装调精度越高。同时由于水压和界面微通道面积的限制，其层数不能够无限叠加。单个半导体激光器叠阵可以连续输出数千瓦功率的激光，再通过几个或数十个叠阵合束，实现上万瓦的激光输出。半导体激光器叠阵光源是直接采用物理位置叠加组装而成，整体结构紧凑，对冷却液和热沉有着相当高的要求，这种封装形式是目前半导体激光器实现高功率输出的主要封装方式。