工业半导体激光器及其应用潜力

时间:2021-05-24 11:48来源:广州特域机电作者:wuping 点击:
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摘要:这些年 激光技术 得到了快速发展,并被人们所熟悉,其应用领域主要包括工业制造、国防军工、通信、 医疗美容 、消费娱乐等。对于不同领域、场景, 激光器 的波长、功率、光束、强度、脉冲宽度等性质都不一样的,现实中很少人会了解到 激光 器的性能参数。当前,激光器按发光介质可分为晶体发光的固体激光器、气体激光器、 光纤激光器 、 半导体激光器 、化学液体激光

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这些年激光技术得到了快速发展,并被人们所熟悉,其应用领域主要包括工业制造、国防军工、通信、医疗美容、消费娱乐等。对于不同领域、场景,激光器的波长、功率、光束、强度、脉冲宽度等性质都不一样的,现实中很少人会了解到激光器的性能参数。当前,激光器按发光介质可分为晶体发光的固体激光器、气体激光器、光纤激光器半导体激光器、化学液体激光器等。

过去10年光纤激光器无疑是工业激光器里面的明星,应用量大、成长速度很快。光纤激光器的发展进步,在一定程度上,是得益于半导体激光器的发展,特别是国产化,激光芯片以及泵浦源等核心器件其实都是半导体激光器。本文重点不是作为器件用的半导体激光器,而是讨论整合后的工业加工用的半导体激光器。

半导体激光:最有前景的技术

在此之前,许多人看好工业用半导体激光器的市场潜力,因为就电光转换效率而言,固体YAG激光器CO2激光器是在15%左右,光纤激光器可以去到30%,而半导体激光器工业用可以做到45%,实验室已经做到70%了。这意味着输出同等功率的激光束,半导体激光器更省电,省电就是省钱,为用户省钱的设备产品肯定会受欢迎的。因此,很多专家认为半导体激光器将成为最有前景的激光器。

工业加工用的半导体激光器,一般分为直接输出和光纤耦合输出两种模式。直接输出半导体激光器的光束是长方形,容易受到背反射、粉尘等因素影响,价格稍便宜;而光纤耦合半导体激光器的光束是圆形,可避免背反射和粉尘的干扰,并且能集成机器人实现柔性加工,但是价格偏贵。目前全球提供加工用高功率半导体激光器的厂商包括相干公司旗下DILAS、Laserline、松下、通快、Lasertel、恩耐,以及国内凯普林、炬光科技、泛波、创鑫、锐科等,联赢激光也拥有自己的半导体激光器技术,但主要是配合自己焊接应用开发,属于自产自用。

相对于光纤激光器,半导体激光器的光束质量要差一点,所以很少用于切割,当前了解唯一能够做切割应用的半导体激光器厂商是美国的Teradiode,但该公司已被松下收购。半导体激光器应用最广泛的是打标、金属的焊接、熔覆、硬化,以及塑料焊接等应用。

先说材料打标,八九年前取代传统灯泵浦、二氧化碳激光打标的,主要是光纤激光打标和半导体激光打标,二者各有千秋,也各自占据不少份额。20瓦以下的半导体激光器用于打标可以说非常成熟,价格也不高,面对金属与非金属材料均有应用。

半导体激光应用范围广

在焊接与熔覆方面,半导体激光器有着很大的用武之地。半导体激光应用于汽车白车身的钎焊已经非常成熟,在大众、奥迪等部分车型产线上均有装配,主流功率为4KW、6KW的激光器。一般钢材的焊接也是半导体激光器的重要应用,另外在五金加工、船舶、轨道交通等也是重要应用领域。而近两年新型的蓝光半导体激光器则在铜材料、电机、电芯等产品有出色的应用潜力。

激光熔覆对核心金属部件的修补翻新,在重工、工程机械行业具有重要的作用和价值。例如矿机的液压轴、钻井螺杆、电机转子、轴承、汽轮机叶片等,运作时间长了均会出现不同程度磨损,更换就很可惜,而且费用很高,这时利用激光熔覆增加涂层恢复原貌,是最经济的办法,而半导体激光器是激光熔覆最受欢迎的激光器。过去几年我们已经看到河北、辽宁、山东、山西、陕西、天津等多个省市激光熔覆快速发展,在煤、油、气、钢、机械等发挥了重要作用。随着国家进一步推进“新基建”发展战略,带动老基建的发展,2020年激光应用一个亮点就是在重工和工程机械的切割焊接应用拓展,但同时也一定会带动激光熔覆的应用,对半导体激光器是一个极大的利好。

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(图片:锐科激光

半导体激光的专业冷却设备

半导体激光器的结构紧凑,在高功率阶段对冷水机的制冷要求较高,广州特域提供高品质半导体激光器冷水机。目前公司拥有从10瓦至数千瓦级的工业冷水机,可适用于半导体激光器冷却,特域CWFL-4000、CWFL-6000适合4Kw和6Kw半导体激光器的冷却,具有两种温控模式,控温稳定,可用于不同场合长时间工作,并有多种保护功能,为激光器的良好运作提供重要保障。

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特域机电拥有从CO2激光器到半导体激光器、光纤激光器以及超快激光器等所有激光器类型适用的冷水机设备,是目前全球激光冷却设备出货量排名行业领先的企业,在去年为激光行业提供了高达8万多台冷却设备。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:wuping )
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