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国内大功率半导体激光器研究及应用分析

2013-01-09 00:31
林契于宸
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  中电集团十三所采用偏振复合技术,首先两个线阵半导体激光器分别进行快轴准直和光束整形变换,将其中一路光束利用半波片改变其偏振态,使其与另一路光束偏振度正交,这样再经过偏振合束器,两路光就整合到一路,且光束质量不变,达到提高光亮度的目的。利用此技术,实现了两个808 nm线阵半导体激光器耦合进芯径400 μm,数值孔径0.22的石英光纤,整个系统耦合效率为60% ,功率密度48000 W/cm2 。

  中国科学院半导体研究所早在2002年就报道了通过光纤排捆绑耦合进行光束整形的技术。半导体激光器线列阵的输出光束首先用多模光纤进行快轴压缩,然后一对一的耦合进精密排列的光纤列阵中,最后在输出端捆成一束,实现了l5 w 的激光输出,耦合效率为75%。该方法结构简单、耦合效率高、成本低、调节简单、利于产品化生产。2003年研制成功了一对线列阵半导体激光器60 w 功率光纤耦合输出器件,总耦合效率82% ,出光口径为1.5 mm,数值孔径0.1l。2004年5月又实现了单条线列阵半导体激光器30 W 功率光纤耦合输出,出光口径为1.07 mm,数值孔径0.1l。光电子器件国家工程中心的光纤排捆绑耦合整形器件已实现小批量生产。

  2 大功率半导体激光器应用

  大功率半导体激光器是一类用途非常广泛的光电子器件,输出功率可以高达百瓦、千瓦,甚至准连续输出功率达万瓦以上,而且这些器件的能量转换效率可高达50%以上。半导体激光器相对于其他类型激光器的最大特点就是波长多样性,随着应用领域的不断拓宽,大功率激光器的研究几乎包括整个650-1 700 nm波段。表l是大功率半导体激光器的应用状况。目前大功率半导体激光器以及大功率半导体激光器泵浦固体激光器在材料加工、激光打标激光打印、激光扫描、激光测距、激光存储、激光显示,照明、激光医疗等民用领域,以及激光打靶、激光制导、激光夜视、激光武器等军事领域均得到广泛应用。

不同波长的大功率半导体激光器应用

  大功率半导体激光器在材料加工方面的主要应用有:软钎焊、材料表面相变硬化、材料表面熔覆、材料连接、钛合金表面处理、工程材料表面亲润特性改进、激光清洁、辅助机械加工等。北京工业大学研制了光束整形l 000 W 大功率半导体激光器,用于U74钢轨表面淬火试验。

  大功率半导体激光器在医疗方面的主要应用见表2。

大功率半导体激光器在医疗方面的主要应用

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