详解高功率半导体直接出光系统

1.4 高功率半导体直接出光系统的主要特点：

半导体直接出光系统，是典型的半导体激光系统，激光的光模式具有以下几个特点：1）激光波长较短，一般介于8xx-9xxnm之间；2）光束能量分布为平顶型，能量分布较为均匀；3）通过不同的外光路得到不同的光斑形状；4）能量密度较光纤传输的光纤激光器、半导体激光器略低。

波长较短更适合金属吸收，整体功率较高，能量密度比较高，能量分布均匀的光学特性适合金属表面的非深度加工处理的工作。

2. 高功率半导体直接出光系统应用

2.1 激光钎焊

激光钎焊一直是高功率半导体激光器的优势应用。能量密度略低于光纤激光器，且能量分布均匀，在钎焊工艺过程中钎丝熔化均匀不易产生飞溅。大量汽车厂的激光钎焊市场一直被半导体光纤耦合激光器占据。随着半导体直接出光激光器的稳定性、光束质量、外光路的不断进步越来越接近半导体光纤耦合激光器的性能，半导体直接出光系统也有希望进入并且占据一部分市场。在具有相同工艺功能的情况下，半导体直接出光激光器具有更低廉的价格，所以也会分享钎焊的市场。

2.2 激光焊接

高功率半导体激光器在拼焊时焊接强度高，焊缝光滑平整无需后处理效率高，广泛应用于汽车、冶金国防军工等领域。

2.3 激光表面处理及再制造

高功率半导体激光器电光转换效率高（可达50%），稳定可靠，光斑能量分布均匀，广泛用于金属零部件的淬火、合金化及熔覆/修复等工艺。高功率半导体激光器在表面处理及再制造领域较传统的CO2横流激光器激光加工方法有着激光波长短，金属吸收率高，无需吸光涂料，激光器体积小等优势已开始逐步替代CO2横流激光器。可通过下面激光表面合金化的对比实验说明。

2.3.1 目的

用半导体激光器和CO2激光器进行合金化对比的工艺研究。

2.3.2 设备及材料

设备：2.7KW半导体激光强化修复系统、5KWCO2横流激光器；工件：45#样块、涂料：204。

2.3.3 工艺方案

合金化涂料喷涂厚度100um左右，功率、焦距不改变的情况下提高激光扫描速度检测合金化成型、硬度、层深及组织，同时与CO2激光合金化在相同速度下的合金效果对比。

2.3.4 工艺参数