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工业用大功率半导体激光器发展现状

2012-07-25 10:36
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  (2)半导体激光芯片的封装和光学准直

  激光芯片的冷却和封装是制造大功率半导体激光器的重要环节,由于大功率半导体激光器的输出功率高、发光面积小,其工作时产生的热量密度很高,这对芯片的封装结构和工艺提出了更高要求。目前,国际上多采用铜热沉、主动冷却方式、硬钎焊技术来实现大功率半导体激光器阵列的封装,根据封装结构的不同,又可分为微通道热沉封装和传导热沉封装。

  半导体激光器的特殊结构导致其光束的快轴方向发散角非常大,接近40°,而慢轴方向的发散角只有10°左右。为了使激光长距离传输以便于后续光学处理,需要对光束进行准直。由于半导体激光器发光单元尺寸较小,目前,国际上常用的准直方法是微透镜准直。其中,快轴准直镜通常为数值孔径较大的微柱非球面镜,慢轴准直镜则是对应于各个发光单元的微柱透镜。经过快慢轴准直后,快轴方向的发散角可以达到8mrad,慢轴方向的发散角可以达到30mrad。

  (3)半导体激光光束整形技术

  国际上普遍采用光参数乘积来描述半导体激光器的光束质量,光参数乘积定义为某个方向上的光斑半径与该方向上远场发散半角的乘积。光参数乘积的大小决定了激光的光束质量,光参数乘积越小,光束质量越好。因为半导体激光器结构的特殊性决定了其快、慢轴光束质量不一致,差别较大,为了得到空间上均匀的光束分布,需要对半导体激光器的光束进行整形,即将快、慢轴的光参数乘积均匀化。国际上多采用光束分割重排的方法进行光束整形,即先将慢轴的光束进行分割,然后旋转重排,减小慢轴方向的光斑尺寸,增加快轴方向的光斑尺寸,从而实现快、慢轴光参数乘积的均匀化。目前已经报道的快、慢轴光参数乘积均匀化的光束整形方法主要有:光纤束整形法、反射整形法、折射整形法、折反射整形法等。

半导体激光金属焊接在汽车工业中的应用

图3 半导体激光金属焊接在汽车工业中的应用

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