无码人妻AⅤ一区二区三区_人妻精品久久久久中文字幕一冢本_久久午夜福利电影_久久亚洲AV成人无码国产电影

激光焊接機 | 激光焊機 | 仿激光焊接機 | 自動激光焊接機 | 大功率激光焊接機

    高功率和高光束質量是材料加工用激光器的兩個基本要求。為了提高大功率半導體激光器的輸出功率，可以將十幾個或幾十個單管激光器芯片集成封裝、形成激光器巴條，將多個巴條堆疊起來可形成激光器二維疊陣，激光器疊陣的光功率可以達到千瓦級甚至更高。但是隨著半導體激光器條數的增加，其光束質量將會下降。另外，半導體激光器結構的特殊性決定了其快、慢軸光束質量不一致：快軸的光束質量接近衍射極限，而慢軸的光束質量卻比較差，這使得半導體激光器在工業應用中受到了很大的限制。要實現高質量、寬范圍的激光加工，激光器必須同時滿足高功率和高光束質量。因此，現在發達國家均將研究開發新型高功率、高光束質量的大功率半導體激光器作為一個重要研究方向，以滿足要求更高激光功率密度的激光材料加工應用的需求。

　　大功率半導(dao)體激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)的(de)關鍵(jian)技(ji)術(shu)包括半導(dao)體激(ji)(ji)光(guang)(guang)芯(xin)片外延生長技(ji)術(shu)、半導(dao)體激(ji)(ji)光(guang)(guang)芯(xin)片的(de)封裝和光(guang)(guang)學準直、激(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)束整(zheng)形技(ji)術(shu)和激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)集成(cheng)技(ji)術(shu)。

　　1.半(ban)導體激光芯片外延(yan)生長(chang)技術

　　大(da)(da)(da)功(gong)率半導(dao)(dao)體(ti)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)與其外延芯(xin)片(pian)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)研究設(she)計(ji)緊密相關。近年來(lai)，美、德等國(guo)家在(zai)此(ci)方面(mian)投入巨大(da)(da)(da)，并取得了(le)(le)重(zhong)大(da)(da)(da)進(jin)展(zhan)，處于世界領先地位。首先，應變(bian)量子阱結(jie)構的(de)(de)(de)(de)采(cai)(cai)用(yong)(yong)，提高了(le)(le)大(da)(da)(da)功(gong)率半導(dao)(dao)體(ti)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)電性能，降低了(le)(le)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)閾值(zhi)電流密度(du)，并擴展(zhan)了(le)(le)GaAs基材料系的(de)(de)(de)(de)發射波長(chang)覆蓋范(fan)圍(wei)。其次，采(cai)(cai)用(yong)(yong)無鋁有(you)源區提高了(le)(le)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)芯(xin)片(pian)端面(mian)光(guang)(guang)(guang)(guang)學災變(bian)損傷光(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)率密度(du)，從(cong)而提高了(le)(le)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)輸(shu)出功(gong)率，并增加(jia)了(le)(le)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽命(ming)。再者(zhe)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)寬波導(dao)(dao)大(da)(da)(da)光(guang)(guang)(guang)(guang)腔結(jie)構增加(jia)了(le)(le)光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)近場模式的(de)(de)(de)(de)尺寸，減小了(le)(le)輸(shu)出光(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)率密度(du)，從(cong)而增加(jia)了(le)(le)輸(shu)出功(gong)率，并延長(chang)了(le)(le)器(qi)(qi)件(jian)壽命(ming)。目前，商品化的(de)(de)(de)(de)半導(dao)(dao)體(ti)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)電光(guang)(guang)(guang)(guang)轉換效(xiao)率已(yi)達(da)到60%，實驗室中的(de)(de)(de)(de)電光(guang)(guang)(guang)(guang)轉換效(xiao)率已(yi)超過70%，預計(ji)在(zai)不(bu)久的(de)(de)(de)(de)將來(lai)，半導(dao)(dao)體(ti)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)電光(guang)(guang)(guang)(guang)轉換效(xiao)率能達(da)到85%以上。

　　2.半導(dao)體激(ji)光芯片(pian)的封裝和光學(xue)準直

　　激(ji)光芯(xin)片的冷(leng)卻(que)和(he)封(feng)裝是制造大(da)(da)功(gong)率半(ban)(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光器的重(zhong)要(yao)環節，由于大(da)(da)功(gong)率半(ban)(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光器的輸出(chu)功(gong)率高(gao)、發(fa)光面積小，其(qi)工作時產(chan)生(sheng)的熱量密度很高(gao)，這對(dui)芯(xin)片的封(feng)裝結構(gou)和(he)工藝提(ti)出(chu)了更高(gao)要(yao)求。目前，國際上(shang)多采用(yong)銅熱沉、主(zhu)動冷(leng)卻(que)方式(shi)、硬(ying)釬焊(han)技術來(lai)實現大(da)(da)功(gong)率半(ban)(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光器陣列的封(feng)裝，根(gen)據(ju)封(feng)裝結構(gou)的不同，又可(ke)分為微通道熱沉封(feng)裝和(he)傳導(dao)熱沉封(feng)裝。

　　半導體激光器的特殊結構導致其光束的快軸方向發散角非常大，接近40°，而慢軸方向的發散角只有10°左右。為了使激光長距離傳輸以便于后續光學處理，需要對光束進行準直。由于半導體激光器發光單元尺寸較小，目前，國際上常用的準直方法是微透鏡準直。其中，快軸準直鏡通常為數值孔徑較大的微柱非球面鏡，慢軸準直鏡則是對應于各個發光單元的微柱透鏡。經過快慢軸準直后，快軸方向的發散角可以達到8mrad，慢軸方向的發散角可以達到30mrad。

　　3.半導體激光(guang)光(guang)束整形技術

　　國際上(shang)(shang)普遍(bian)采用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)參(can)(can)數(shu)乘(cheng)(cheng)(cheng)積(ji)(ji)(ji)來描述半(ban)導體激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)質(zhi)(zhi)量(liang)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)參(can)(can)數(shu)乘(cheng)(cheng)(cheng)積(ji)(ji)(ji)定義為(wei)某個方(fang)向上(shang)(shang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)斑半(ban)徑與該方(fang)向上(shang)(shang)遠場發散半(ban)角的(de)(de)(de)乘(cheng)(cheng)(cheng)積(ji)(ji)(ji)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)參(can)(can)數(shu)乘(cheng)(cheng)(cheng)積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)大(da)小決(jue)定了激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)質(zhi)(zhi)量(liang)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)參(can)(can)數(shu)乘(cheng)(cheng)(cheng)積(ji)(ji)(ji)越小，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)質(zhi)(zhi)量(liang)越好。因為(wei)半(ban)導體激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)結構的(de)(de)(de)特殊性決(jue)定了其快(kuai)(kuai)(kuai)、慢軸(zhou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)質(zhi)(zhi)量(liang)不一(yi)致，差別較(jiao)大(da)，為(wei)了得到空(kong)間(jian)上(shang)(shang)均(jun)(jun)勻的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)分布，需要對半(ban)導體激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)進(jin)行(xing)整(zheng)形(xing)(xing)，即將(jiang)快(kuai)(kuai)(kuai)、慢軸(zhou)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)參(can)(can)數(shu)乘(cheng)(cheng)(cheng)積(ji)(ji)(ji)均(jun)(jun)勻化(hua)。國際上(shang)(shang)多采用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)分割重(zhong)排的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)進(jin)行(xing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)整(zheng)形(xing)(xing)，即先將(jiang)慢軸(zhou)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)進(jin)行(xing)分割，然(ran)后旋轉重(zhong)排，減(jian)小慢軸(zhou)方(fang)向的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)斑尺寸(cun)，增加(jia)快(kuai)(kuai)(kuai)軸(zhou)方(fang)向的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)斑尺寸(cun)，從(cong)而實現(xian)快(kuai)(kuai)(kuai)、慢軸(zhou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)參(can)(can)數(shu)乘(cheng)(cheng)(cheng)積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)均(jun)(jun)勻化(hua)。目前已經(jing)報道的(de)(de)(de)快(kuai)(kuai)(kuai)、慢軸(zhou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)參(can)(can)數(shu)乘(cheng)(cheng)(cheng)積(ji)(ji)(ji)均(jun)(jun)勻化(hua)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)(shu)整(zheng)形(xing)(xing)方(fang)法(fa)(fa)主要有：光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖束(shu)(shu)整(zheng)形(xing)(xing)法(fa)(fa)、反射(she)整(zheng)形(xing)(xing)法(fa)(fa)、折(zhe)射(she)整(zheng)形(xing)(xing)法(fa)(fa)、折(zhe)反射(she)整(zheng)形(xing)(xing)法(fa)(fa)等。

　　4.半導體(ti)激光(guang)器集成技術

　　利(li)用(yong)多光(guang)束(shu)的(de)(de)空間(jian)耦合(he)(he)(he)(he)、偏振耦合(he)(he)(he)(he)、波(bo)長耦合(he)(he)(he)(he)等合(he)(he)(he)(he)束(shu)技術以及光(guang)束(shu)整形技術，在增(zeng)加半(ban)(ban)導體(ti)(ti)激(ji)光(guang)器輸(shu)出(chu)(chu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)的(de)(de)同時得(de)到(dao)高光(guang)束(shu)質量(liang)(liang)的(de)(de)激(ji)光(guang)光(guang)束(shu)。目前，國外許多公司和研究所采用(yong)將多種耦合(he)(he)(he)(he)技術相結合(he)(he)(he)(he)的(de)(de)方法，都(dou)已實(shi)現了千瓦(wa)級的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)輸(shu)出(chu)(chu)。德國Laserline公司商品(pin)化的(de)(de)直(zhi)接輸(shu)出(chu)(chu)半(ban)(ban)導體(ti)(ti)激(ji)光(guang)器，其輸(shu)出(chu)(chu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)可達(da)10kW，光(guang)斑(ban)尺(chi)寸0.6mm×3mm，光(guang)束(shu)質量(liang)(liang)60×300 mm•mrad，功(gong)(gong)率(lv)(lv)密度550kW/cm2；該公司的(de)(de)光(guang)纖(xian)耦合(he)(he)(he)(he)輸(shu)出(chu)(chu)半(ban)(ban)導體(ti)(ti)激(ji)光(guang)器已達(da)到(dao)光(guang)纖(xian)末端連續輸(shu)出(chu)(chu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)10kW，光(guang)纖(xian)直(zhi)徑(jing)1mm，數值孔徑(jing)NA=0.2，光(guang)束(shu)質量(liang)(liang)100mm•mrad，功(gong)(gong)率(lv)(lv)密度1MW/cm2。