激光二极管泵浦固体激光器的发展与应用

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  激光二极管泵浦激光器是近年来国际上发展最快,应用较广的新型激光器。他的发展与半导体激光器发展密不可分。1960年第一台红宝石激光器的问世。1962年第一只同质结砷化镓半导体激光器问世。1963年,纽曼初次提出了用半导体作为固体激光器的泵浦源的构思。伴随着LD输出功率不断增强,1968年Ross第一次实现了选用GaAs激光二极管泵浦Nd:YAG激光器。1973年初次报导了脉冲工作的LD端面泵浦Nd:YAG激光器,并指出端面泵浦的很多长处。Chesler和Singh给出端面泵浦激光器在多横模和单横模工作状態下的理论模型,并在假设平均泵浦的条件下求得的理论泵浦阈值与实验结果基本合适。1976年,实现了用超发光二极管端面泵浦的Nd:YAG激光器在室温下持续运行。20世纪80年代以来,半导体激光器及其阵列的研讨工作获得重大突破,极大的促进了固体激光器件、技术和应用的发展,并带动了固体激光器的全面答复。伴随着量子阱结构的呈现和金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)、分子束外延(MBE)等晶体生长技术的逐步成熟,使LD的阈值电流明显降低,转换效果和速率和输出功率和有了较大幅度的提升,单条半导体激光器排阵输出功率达1W到2W。一个LD持续输出功率达到100mw到200mw.90年代,激光二极管的生产技术和制作技术逐步成熟,使用寿命、可靠性都有很大的提升,其中DPL的发展及应用研讨的新进展尤其突出。1992年美国劳仑兹-里弗莫尔国家实验室成功研制的千瓦级高功率二极管泵浦激光器。1994年美国能源部公布照准实施了"国家点火设施"计划。2001年Akiyama等人利用三向侧面泵浦Nd:YAG激光器得到5.4kW的激光输出,电-光转换效果和速率达22%。2002年美国TRW公司研制出了5.4kW输出的激光二极管泵浦Nd:YAG激光器。2006年美国诺格公司成功实现了19kW激光输出。总之,DPL在固体激光器中最有活力和发展前程。

  因为二极管泵浦激光器具备可得到高功率、高光束品质输出、热效应小、效果和速率高和器件结构紧凑等长处,成信息技术的主要器件。其应用规模之广、波长覆盖规模之宽、发展速度之快都是其他类别的激光器所不能对比的。

  当前,二极管泵浦固体激光器应用的领域非常的广泛,如军事、医学、工业等繁多领域。

  在军事领域的运用:伴随着激光器输出功率的不断提升,光束品质的慢慢改进,DPL在军事领域的运用愈来愈广泛。伴随着主要技术获得重大突破,高能激光器兵器成一种具备直接杀伤力的新型兵器。2002年美国成功将0.5kW全固態激光器装载在机动战车上,用在军事扫雷,名为宙斯的扫雷战车凭仗其体积小、安全性、高可快速移动性、扫雷速度快受到美国军方的好评。高功率激光武器具备精准度高、速度快、低污染、机动灵活等长处,在光电抗衡、激光软硬杀伤、激光致盲等领域有广泛的运用远景。美国军方在军事发展计划中制定了对各平台高能激光兵器的发展计谋,包括地基、天基高能激光兵器发展计划、舰载高能激光兵器发展计划和机载高能激光兵器发展计划。美国空军的机载激光技术和陆军机动战术高能激光计划都看好二极管泵浦激光器,并先以20kW为阶段目标,再实现100kW的目标。

  在医疗领域的运用:激光在皮肤美容、口腔科、耳鼻喉科、外科、眼科、神经外科、心血管科等得到了广泛的运用。激光医治仪器的长处是:精确、可控,处理过的创面创伤小、出血少、非接触无传染,而且对暗语四周组织的损伤程度极小。医用激光器主要要求稳定和使用寿命较长。经过倍频和混频,LD或闪光灯泵浦的Nd:YAG激光器可以实现多波长转换,经过光纤传输进行外科手术。但是因为固体激光介质的热致畸变和闪光灯的老化将导致光强具备较大起伏,让它的光束品质变差,而且需要使用庞大的供电和水冷系统,这些都约束了它的使用规模。因为生物组织的80%由水构成,LD泵浦掺Er、Tm、Ho,波长在2~3nm的中红外固体激光能被生物组织强接收,渗透深度比较浅,也不会发生炭化现象和引发分子键断裂,是心血管手术和近视眼开刀的抱负医用激光器。将来医疗激光设备将向着更加高能量、更容易于操控、更稳定、更加精密等方向发展。

  在工业加工领域的运用:DPL在激光加工领域的运用主要有激光焊接、切割、快速成型和表面处理等。很高发财国家的加工行业进入了激光加工时代。如德国的激光加工设备一向处活着界领先位置,特别是在汽车配件和汽车制作行业中,广泛选用激光加工技术。福特汽车公司在1973年就率先将激光焊接系统引入了其汽车组装线并使用于焊接汽车车身底板。在日本全部加工制功课的10%以上都是激光加工,日产汽车利用激光的光束处理钢板表面而后进行喷漆处理,不仅是让车体表面的色泽度提升了,而且油漆不易脱落。美国福特汽车公司、意大利菲亚特汽车公司、通用汽车公司等都在切割焊接环节使用了激光器系统。当前二氧化碳激光器和灯泵固体激光器普遍在高功率激光加工当选用,因为价格因素的约束,高功率全固態激光器的运用方才起步。国内高功率激光运用于工业加工起步晚,但发展很快,高功率全固態激光器用在工业加工将带来极大的经济和社会效益,大幅度提升我国工业加工的国际竞争力。因为在兵舰、航母、潜艇等船舶的器制作过程当中,需要对各种复杂表面的厚钢板进行切割、焊接和表面处理等加工。近年来,欧美等发财国家将固体激光的加工技术引入了船体的分段制作、拼接总装制作的过程当中,而且广泛选用了激光焊接的精密网状合金钢结构来增强船体并减少和降低重量的技术。选用激光加工技术能大幅度提升加工强度、制作精准度和生产效果和速率。伴随着全固態激光器的功率的不断提升、价格不断降落乃至新技术、新材料的出现,全固態激光器加工技术将会更加多的被应运用到加工领域,逐步代替传统的灯泵激光器和气体激光器。
 



大粤激光(DAYUE LASER)品牌简介


大粤激光(DAYUE LASER)是一家专业从事精密激光焊接和高精度激光打标设备的制造商,生产销售精密激光焊接机和高精度激光打标机。

目前研发生产和销售的产品有:激光点焊机,激光焊接机,激光打标机等自动化激光工业设备,包括连续光纤激光焊接机、脉冲激光焊接机、QCW精密激光焊接机、光纤传导激光焊接机、振镜扫描激光焊接机(又分光纤传导型和硬光路型),机器人激光焊接机、四轴联动激光焊接机、能量反馈激光焊接机、三通激光焊接机、电池极耳激光焊接机、直綘对焊激光焊接机、首饰激光点焊机、牙科激光点焊机、桌面式激光点焊机、激光模具烧焊机、吊臂式激光模具烧焊机、悬臂式激光模具烧焊机、光纤激光打标机,CO2激光打标机,紫外激光打标机,绿光激光打标机,飞行在线激光打标机、激光喷码机、MOPA氧化铝激光打标机、自动激光打标系统、龙门式大幅面激光打标系统、1.5米刻度激光打标系统、PLC在线激光打标系统、XY数控视觉定位激光打标系统、在线飞行视觉定位激光打标系统、3D激光打标机、自动对焦激光打标系统、便携式激光打标机、桌面式激光打标机、壹轴激光打标机、三轴手机壳激光打标系统等等。


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