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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)激光熔覆与表面热处理

  对耐磨性及耐腐蚀性要求较高的金属零件进行表面热处理或局部熔覆,是半导体激光器在加工中的一个重要应用。国际上用于激光熔覆与表面热处理的半导体激光器的功率为1~6kW,光束质量为100~400mm?mrad,光斑大小为2×2mm2~3×3mm2或1×5mm2。与其他激光器相比,用半导体激光器光束进行熔覆与表面热处理的优势在于其电光效率高、材料吸收率高、使用维护费用低、光斑形状为矩形、光强分布均匀等。目前,半导体激光熔覆与表面热处理已经广泛应用于电力、石化、冶金、钢铁、机械等工业领域,成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一。

  (3)激光金属焊接

  大功率半导体激光器在金属焊接方面有许多应用,应用范围从汽车工业精密点焊到生产资料的热传导焊接、管道的轴向焊接,其焊缝质量好,无需后序处理。用于薄片金属焊接的半导体激光器要求其功率为300~3000W,光束质量为 40~150mm?mrad,光斑大小为0.4~1.5mm,焊接材料的厚度为0.1~2.5mm。由于热量输入低,零件的扭曲变形保持在最小程度。大功率半导体激光器可进行高速焊接,焊缝光滑美观,在焊接过程及焊接前后节省劳动力方面具有特殊优势,非常适合工业焊接的不同需要,它将逐渐取代传统的焊接方法。

  (4)激光打标

  激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。目前使用的激光器有YAG激光器CO2激光器和半导体泵浦激光器。但是随着半导体激光器光束质量的改善,半导体激光器打标机已开始应用于打标领域。德国LIMO公司已推出了光束质量达5mm?mrad的50W直接输出半导体激光器,以及50μm光纤耦合输出的25W半导体激光器,这已经达到了打标应用对激光器的输出功率和光束质量的要求。

2kW高光束质量直接输出半导体激光器

图5 2kW高光束质量直接输出半导体激光器

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