高光斑均匀度7×1光纤合束蓝光半导体激光器的研究

研究分析了高光斑均匀度7×1光纤合束的447nm蓝光半导体激光器。采用非球面透镜将每个输出功率为3.8W的蓝光半导体激光器,耦合进纤芯直径为200μm,数值孔径为0.22的7×1光纤合束器的光纤输入端,光纤耦合效率85%。7×1光纤合束器的输出光纤是直径400μm数值孔径0.46的多模光纤,光纤合束器对447nm蓝光半导体激光的传输效率为99%。测试结果表明采用7×1光纤合束器实现了22.4W蓝光激光输出,1个小时内RMS功率不稳定性为±0.13%,利用微透镜阵列将蓝光激光的光斑均匀度从56%提高到82%。为激光显示和高精度3D打印提供了理想的光源。

高功率蓝光半导体激光器为金属加工打开了新的大门

随着金属加工技术的不断进步和用户要求的不断提高,激光器需要在成本和能效上以及激光系统性能方面进行创新。新的激光光源和激光加工技术的不断涌现,也给激光加工行业带来了极好的发展前景。能发射蓝色甚至紫外光的高功率激光技术的新发展将打开崭新的金属加工技术的大门,因此对高功率蓝光半导体激光器和其带来的新激光加工工艺应用作一些简单介绍。

GaN基半导体激光器稳态热分析

GaN基蓝光半导体激光器逐渐进入人们的视野,被广泛应用于数据存储、激光显示、光学通信、激光武器等民用和军用领域。本文基于合理可靠的GaN基半导体激光器散热模型,利用ANSYS有限元分析软件进行稳态工作条件下的热特性模拟仿真。分别研究了AlN、CVD金刚石、SiC以及WCu10四种过渡热沉材料对半导体激光器散热特性的影响。AlN、CVD金刚石、SiC、WCu10四种过渡热沉材料封装对应器件最高温度分别为87.46˚C、66.68˚C、71.32˚C、85.28˚C。结果显示,SiC与CVD金刚石材料在降低器件温升方面表现出巨大潜力。

窄线宽蓝光半导体激光器研究

由于有色金属对蓝光激光光源具有良好的吸收效率,因此蓝光半导体激光器逐步成为研究热点。针对激光加工纯铜、纯金、高强铝等高反射金属材料的市场需求,采用体布拉格光栅作为外腔反馈元件,压窄激光线宽,稳定激光波长,并基于空间合束技术将6片单管蓝光激光芯片聚焦耦合进芯径为105μm、数值孔径为0.22的光纤中,研制出窄线宽蓝光半导体激光光纤耦合模块。当工作电流为3 A时,该激光模块的输出功率为26.32 W,稳定输出波长为444.29 nm,光谱线宽被压至0.18 nm。

GaN基蓝光半导体激光器的发展

文章介绍了下一代光存储用半导体激光器———GaN蓝光激光器的发展状况 .对衬底材料的发展现状、外延片的生长技术以及激光器的制作工艺都作了论述 .阐明了GaN激光器的一些技术路线 ,如GaN同质生长衬底的发展 ,侧向外延生长技术的采用以及湿法腐蚀腔面等 .另外还介绍了GaN半导体激光器数字多功能光盘 (DVD)

高功率蓝光半导体激光加工光源

针对目前铜、金等金属材料加工的实际应用需求,开展了连续输出功率500 W的光纤耦合输出蓝光半导体激光加工光源研究。基于平面窗口TO封装的蓝光半导体激光单管器件,设计采用长后工作距的快轴准直镜和慢轴准直镜分别准直,获得低发散角、高光束质量的单元准直光束;结合二维空间合束、偏振合束和光纤耦合,将144个蓝光单管器件耦合进200μm/NA 0.22光纤,通过ZEMAX软件对半导体激光光路进行光线追踪模拟;并从实验上实现,3 A电流驱动下,200μm/NA 0.22光纤输出连续功率523 W,电光转换效率29%。该激光光源具有直接加工铜、金等材料的能力。

直接输出高阶横模激光器的实验研究

从理论和实验上研究了从激光器直接输出高阶拉盖尔-高斯(LG)光束和高阶厄密-高斯(HG)光束。首先从理论上研究了高阶LG光束和高阶HG光束的光强分布特性,并进行数值仿真。在实验研究中,利用445 nm的蓝光半导体激光器端面泵浦Pr:YLF晶体,在一定的条件下,能从平凹腔直接输出640 nm波长高阶LG光束和高阶HG光束。实验结果表明:从激光腔内输出的高阶LG光束和高阶HG光束与理论仿真基本一致。文中所报道的获得高阶模的实验装置简单,对产生高阶光束及其应用具有较重要价值。

蓝光半导体与光纤激光复合焊接紫铜工艺研究

紫铜对近红外光纤激光器(波长1070 nm)的吸收率较低,只有4%,需要采用高的功率才能焊接,高的功率容易产生气孔等缺陷。采用蓝光半导体与近红外光纤激光器复合焊接厚度为3 mm的紫铜,优化焊接工艺参数。将光纤激光焊接、蓝光半导体激光焊接、蓝光半导体激光与光纤激光复合焊接的焊缝进行切片分析以及微观组织分析,并且对焊缝显微硬度进行测试。当半导体激光器设置1000 W,近红外光纤激光器设置2000 W,焊接速度10 mm/s时,可将3 mm紫铜焊透,焊缝抗拉强度为182 MPa,达到母材抗拉强度的60%,焊缝中无气孔产生。光纤激光与蓝光半导体激光复合焊接,利用紫铜对蓝光半导体激光器(波长450 nm)吸收率较高的特点,总的激光能量输入较低,能够保持熔池的稳定性,不会产生气孔,同时将3 mm厚的紫铜焊透。

激光加工技术及产业的现状与应用发展趋势

2020年,注定是不平凡的一年。疫情、贸易战和价格战给中国激光加工产业的发展既带来了困难和挑战,也带来了机遇。其结果是,中国激光企业以前所未有的自主创新意识和决心,加大研发投入,扩大内需,以求生存。国产替代进口,已经成为不可逆转的大趋势。同时由于激光光源和加工工艺条件的成熟以及成本的快速下降,激光应用正在迅速替代传统的加工工艺,进入了一个蓬勃发展阶段。新的激光光源和激光加工技术的不断涌现,给激光加工行业带来了极好的发展前景。对激光加工技术及产业的现状与应用发展趋势作了回顾,对一些新型激光器和新的激光加工工艺作了一些简单介绍。