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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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  (4)半导体激光器集成技术

  利用多光束的空间耦合、偏振耦合、波长耦合等合束技术以及光束整形技术,在增加半导体激光器输出功率的同时得到高光束质量的激光光束。目前,国外许多公司和研究所采用将多种耦合技术相结合的方法,都已实现了千瓦级的功率输出。德国Laserline公司商品化的直接输出半导体激光器,其输出功率可达10kW,光斑尺寸0.6mm×3mm,光束质量60×300 mm?mrad,功率密度550kW/cm2;该公司的光纤耦合输出半导体激光器已达到光纤末端连续输出功率10kW,光纤直径1mm,数值孔径NA=0.2,光束质量100mm?mrad,功率密度1MW/cm2。

不同激光熔覆方法的比较

图4 不同激光熔覆方法的比较

  二、大功率半导体激光器工业应用

  随着半导体芯片技术和光学技术的发展,半导体激光器的输出功率不断提高,制约其工业应用的光束质量差的问题也得到了有效改善。目前,工业用大功率半导体激光器的输出功率和光束质量均已超过了灯泵浦YAG激光器,并已接近半导体泵浦YAG激光器。半导体激光器已经逐渐应用于塑料焊接、熔覆与合金化、表面热处理、金属焊接等方面,并且也在打标、切割等方面取得了一些应用进展。

  (1)激光塑料焊接

  半导体激光器的光束为平顶波光束,横截面光强空间分布比较均匀。与YAG激光器的光束相比,半导体激光器的光束在塑料焊接应用中,可以获得较好的焊缝一致性和焊接质量,并且能进行宽缝焊接。塑料焊接应用对半导体激光器的功率要求不高,一般为50~700W,光束质量小于100mm?mrad,光斑大小为0.5~5mm。用这种技术焊接不会破坏工件表面,局部加热降低了塑料零件上的热应力,能避免破坏嵌入的电子组件,也较好地避免了塑料熔化。通过优化原料和颜料,激光塑料焊接能够获得不同的合成颜色。目前,半导体激光器已经广泛用于焊接密封容器、电子组件外壳、汽车零件和异种塑料等组件。

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