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【最新专题】解读半导体激光器发展新方向

  OFweek激光网讯——自1962年世界上第一台半导体激光器发明问世以来, 半导体激光器发生了巨大的变化,极大地推动了其他科学技术的发展, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一。近十几年来,半导体激光器的发展更为迅速, 已成为世界上发展最快的一门激光技术。

  半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域, 已成为当今光电子科学的核心技术。由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制以及价格较低廉等优点, 使得它目前在光电子领域中应用非常广泛, 已受到世界各国的高度重视。

  半导体激光器由于具有体积小、重量轻、效率高等众多优点,诞生伊始一直是激光领域的关注焦点,广泛应用于工业、军事、医疗、通信等众多领域。但是由于自身量子阱波导结构的限制,半导体激光器的输出光束质量与固体激光器CO2激光器等传统激光器相比较差,阻碍了其应用领域的拓展。

  从七十年代末开始, 半导体激光器明显向着两个方向发展。一类是以传递信息为目的的信息型激光器, 主要用于光纤通信、光存储、激光唱机等。这类激光器对功率的要求并不高,一般为几mW至十几mW, 但模式要好, 甚至要求动态单模, 寿命要长。另一类是以提高光功率为目的的功率型激光器, 它们主要用于固体激光泵浦等方面。

  近年来,随着半导体材料外延生长技术、半导体激光波导结构优化技术、腔面钝化技术、高稳定性封装技术、高效散热技术水平的不断提高,半导体激光器功率及光束质量飞速发展,促进了直接工业用半导体激光加工系统和高功率光纤激光器的发展。目前国际上直接工业用大功率半导体激光器在输出功率5000 W级别已超过灯抽运固体激光器的光束质量,在1000 W级别已超过全固态激光器的光束质量。随着化合物半导体技术的进步,工业用大功率半导体激光器的输出功率和光束质量将进一步提高,将进一步扩展其工业应用范围。在高功率光纤激光器抽运源方面,光纤耦合输出的功率不断上升,光纤芯径和数值孔径不断降低,导致光纤激光器的抽运亮度不断提高,同时成本却不断下降,因此未来高功率光纤激光器的输出功率与光束质量也将不断地提高。可以预计,在未来工业激光加工中,特别是在金属激光加工领域,大功率半导体激光器主要应用在激光表面处理、激光熔覆和近距离激光焊接领域,而大功率光纤激光器主要应用在光束质量要求更高的激光切割和远程激光焊接领域。

  相较于近期风头正劲的光纤激光器来说,半导体激光器显得不是那么耀眼。但是半导体泵浦源的发展,极大地促进了先进光纤激光器的发展。作为一种发展较早的激光器,半导体激光器将会向哪些方向发展?未来的趋势怎样?为此OFweek激光网编辑走访了多家半导体激光器企业。

  恩耐激光技术(上海)有限公司高级销售经理刘强表示:“未来激光技术发展的主流方向已经发生改变,工业用大功率半导体激光器和以半导体激光器为基础的全光纤激光器已经进入工业应用和产业化的高速发展期,这将带动激光业乃至整个制造业的高速发展。在不久的将来,以半导体激光技术为核心的激光材料加工技术将不断推动激光先进制造向着高效率、低能耗、短流程、高性能、高智能、数字化方向发展。”

  西安炬光科技有限公司董事长&总经理刘兴胜表示:“虽然光纤激光技术发展迅速,但是半导体激光技术发展的更快。光纤激光器离不开半导体激光器,因为光纤激光器需要半导体激光器做泵浦源;在材料直接加工领域,半导体激光器光束质量难于超越光纤激光器。但是在薄板焊接、切割应用方面,半导体激光器也能够胜任;半导体激光器更具有成本优势,随着光束质量的提高,越来越多的应用将选择半导体激光器。半导体激光器虽然具有体积小、成本低的优势,但是仍有些应用是其无法实现的。半导体激光器未来将在这几个方面获得大的进步:医疗美容、材料加工和科研。2013年对于半导体激光器来说充满机遇!”

  中国电子科技集团公司第十三研究所光电激光器部安振峰教授表示:“高功率半导体激光器在民用领域的应用主要是激光打标、激光切割、绿光泵浦、激光医疗和激光测距等,其中在激光打标和激光切割领域应用,是通过半导体激光器泵浦固态激光器或泵浦光纤激光器实现的,随着半导体激光器亮度的不断提高,有望实现半导体激光器在激光打标和激光切割领域直接应用,所以半导体激光器未来发展方向将是大幅度提高亮度。”

  更多内容请关注专题:【解读半导体发展新方向——高功率半导体激光器】

解读半导体激光器发展新方向

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