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簡述KW級高功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器工業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢

發(fā)布日期:2018-03-07  華人噴碼網(wǎng)  來源:中國科技網(wǎng)
核心提示半導(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、結(jié)構(gòu)簡單且堅(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,在激光釬焊、激光熔覆、激光金屬焊接等方面均
 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、結(jié)構(gòu)簡單且堅(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,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。
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,但能量分布均勻,在釬焊工藝過程中釬絲熔化均勻不易產(chǎn)生飛濺。汽車行業(yè)的激光釬焊市場一直被半導(dǎo)體光纖耦合激光器占據(jù)。
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),屬于快速凝固過程,容易得到細(xì)晶組織或產(chǎn)生平衡態(tài)所無法得到的新相,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,通過對激光工藝參數(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)。
凱普林1KW/300μm產(chǎn)品焊接應(yīng)用
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,焊縫光滑平整無需后處理效率高,廣泛應(yīng)用于汽車、冶金國防軍工等領(lǐng)域。凱普林生產(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)?a href="http://www.sxsx8.com">光纖激光器的強(qiáng)有力的補(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特點(diǎn):
1)激光波長較短,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1000W-3000W高功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器系統(tǒng),波長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。激光通過光纖完成傳輸,和空間輸出型的相比柔性度高,便于集成。

高功率半導(dǎo)體直接加工系統(tǒng)未來發(fā)展
隨著半導(dǎo)體激光芯片技術(shù)和集成技術(shù)的發(fā)展,大功率半導(dǎo)體激光器的功率越來越高,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)6000W甚至更高,光束可耦合進(jìn)入芯徑為0.6mm的光纖,1000W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)用于對功率密度要求較高的材料加工領(lǐng)域。
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