半導(dǎo)體激光器是以半導(dǎo)體材料作為工作介質(zhì)的激光器，這種激光器具有體積小、質(zhì)量輕、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且堅(jiān)固等特點(diǎn)。隨著工業(yè)發(fā)展，半導(dǎo)體激光器激光功率已攀升至千瓦級(jí)，在激光釬焊、激光熔覆、激光金屬焊接等方面均有應(yīng)用并具備一定優(yōu)勢(shì)。
激光釬焊
激光釬焊一直是高功率半導(dǎo)體激光器的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用。雖然半導(dǎo)體激光器能量密度略低于光纖激光器，但其能量分布均勻，在釬焊工藝過(guò)程中釬絲熔化均勻不易產(chǎn)生飛濺。汽車(chē)行業(yè)的激光釬焊市場(chǎng)一直被半導(dǎo)體光纖耦合激光器統(tǒng)領(lǐng)。
激光熔覆
激光熔覆可以改善金屬零件的抗磨損和抗腐蝕性。激光熔覆冷卻速度快（高達(dá)106K/s），屬于快速凝固過(guò)程，容易得到細(xì)晶組織或產(chǎn)生平衡態(tài)所無(wú)法得到的新相，如非穩(wěn)相、非晶態(tài)等。同時(shí)涂層稀釋率低（一般小于5%），與基體呈牢固的冶金結(jié)合或界面擴(kuò)散結(jié)合，通過(guò)對(duì)激光工藝參數(shù)的調(diào)整，可以獲得低稀釋率的良好涂層，并且涂層成分和稀釋度可控。同時(shí)，激光熔覆熱輸入和畸變較小，尤其是采用高功率密度快速熔覆時(shí)，變形可降低到零件的裝配公差內(nèi)。
激光金屬焊接
高功率半導(dǎo)體激光器在拼焊時(shí)焊接強(qiáng)度高，焊縫光滑平整無(wú)需后處理效率高，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、冶金國(guó)防軍工等領(lǐng)域。例如，凱普林公司生產(chǎn)的直接半導(dǎo)體激光器電光轉(zhuǎn)換效率高達(dá)50%，預(yù)計(jì)若干年后，直接半導(dǎo)體激光器憑借自身高效的光電轉(zhuǎn)換效率和性能特點(diǎn)，在焊接領(lǐng)域?qū)?huì)是光纖激光器的強(qiáng)有力補(bǔ)充。
凱普林2KW/600μm 產(chǎn)品焊接應(yīng)用
典型的半導(dǎo)體激光系統(tǒng)，激光的光模式具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1）激光波長(zhǎng)較短，一般介于8xxnm-9xxnm之間
2）光束能量分布為平頂型，能量分布較為均勻
3）可以通過(guò)不同的外光路得到不同的光斑形狀
4）能量密度較光纖傳輸?shù)墓饫w激光器略低
凱普林光電提供的1kW-3kW高功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，波長(zhǎng)915nm/940nm/976nm， 300μm/400μm/600μm光纖輸出，在激光熱處理、激光熔覆、激光金屬焊接均有應(yīng)用。其產(chǎn)品波長(zhǎng)較短更適合金屬吸收，輸出功率較高，能量密度比較高，能量分布均勻的光學(xué)特性適合金屬表面的非深度加工處理的工作。激光通過(guò)光纖完成傳輸，和空間輸出型的相比柔性度高，便于集成。
未來(lái)前景
隨著半導(dǎo)體激光芯片技術(shù)和集成技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，大功率半導(dǎo)體激光器的功率將會(huì)越來(lái)越高，光束質(zhì)量也逐年改善。目前應(yīng)用于激光制造的大功率半導(dǎo)體激光器的功率可達(dá)6kW甚至更高，光束可耦合進(jìn)入芯徑為0.6mm的光纖，1kW光束可耦合進(jìn)入芯徑為0.3mm的光纖。因此，高功率半導(dǎo)體激光器將作為直接能源應(yīng)用于對(duì)功率密度要求較高的材料加工領(lǐng)域。
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