高光束质量大功率半导体激光阵列的微通道热沉

针对现有高光束质量大功率半导体激光阵列内部发光单元条宽、填充因子不断减小,腔长不断增加的发展趋势所带来的热源分布及长度变化影响器件热阻的问题,利用分离热源边界条件结合商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT进行数值计算,获得微通道热沉热阻随阵列器件发光单元条宽、空间位置变化关系以及不同阵列腔长对应的微通道优化长度.根据优化参数制备获得尢氧铜微通道热沉,并对宽1 cm,腔长1 mm,条宽100μm,填充因子为25%的半导体激光阵列进行散热能力测试,冷却器外形尺寸27 mm×11 mm×1.5 mm.微通道热沉热阻0.34 K/W,能够满足半导体激光阵列器件高功率集成输出的散热需求.     

高功率光纤激光焊接铝合金焊缝成形特征研究

为了探究铝合金高功率光纤激光焊接焊缝成形特征与规律,采用高斯光束与平顶光束对3mm厚5052铝合金进行激光对焊,对比分析了不同光束模式下的焊缝成形特征与激光功率、扫描速率对焊缝成形的影响。结果表明,平顶光束焊接主要为热导模式,熔池呈U型,易产生气孔、裂纹等缺陷; 高斯光束焊接有4种模式,随着激光功率和扫描速率的变化,4种模式相互转化,深熔焊模式下,熔池形貌呈“丁字”型; 扫描速率为20mm/s时,高斯光束有效深熔焊的下、上临界功率密度分别为8.8×105W/cm2和9.2×105W/cm2; 激光功率为2.7kW时,高斯光束有效深熔焊的下、上线能量分别为77J/mm和90J/mm; 在满足深熔焊所需功率密度条件下,线能量可作为激光深熔焊接的一个判据,线能量和功率密度对焊接模式与熔池形貌共同起决定性作用。     

YAG激光雕刻原子印章工艺试验研究

本文介绍了用YAG激光雕刻原子印章的工艺试验及其结果,着重论述了激光与原子印章材料的作用机理,分析了激光能量、重复频率、雕刻速度等参数对印章雕刻效果的影响.     

大功率扩散冷却型Slab CO2激光器光束质量的研究

本文对国际上最新的大功率扩散冷却型Slab CO2激光器的光束质量进行了全面的测量与实验研究.从原始激光束的光束质量、通过导光系统后激光束质量、聚焦光斑的质量以及焦点漂移四个方面全面考察了Slab CO2激光器的光束质量以及光束的传输、聚焦特性.结果表明,Slab CO2激光器具有高光束质量,其M2因子非常接近1的理想值;激光束具有良好的传输和聚焦性能,可以长距离传输;使用焦距为300mm的聚焦镜聚焦,聚焦光斑的束腰半径约为134μm,光束横截面能量分布接近理想的高斯分布,焦深约为5mm,在加工范围内(3m),激光束的焦点漂移量大约为1mm.另外,采用Slab CO2激光器对厚度为10mm的低碳钢在不同的离焦位置进行激光深熔焊接实验,讨论了激光光束质量和焦深对焊接结果的影响.     

压力容器表面激光快速深雕刻技术研究

介绍了利用激光在压力容器表面进行快速深雕刻技术。此激光雕刻系统由脉冲固体激光器、运动机构、光学传输系统构成,能够实现在弧形压力容器表面进行相关信息的雕刻。分析了影响雕刻质量和雕刻速度的主要因素,获得了雕刻的最佳工艺参数。实现了雕刻速度30mm/s时,雕刻字符深度大于0.4 mm,宽度大于1 mm的技术指标,适合工业批量化生产应用。     

带有光束变换器的环波导激光器

介绍了一种新颖结构的环波导CO2激光器.该激光器采用全金属环状波导管,结构完全实现了扩散冷却、体积整体缩放的技术要求与器件微小型高功率化要求.根据激活介质为中空、环状的特性,把常规所用的输出镜改用正角锥透镜.正角锥透镜的底面与一个平行平面铜全反射镜构成平行平面激光谐振腔.该器件环波导区宽度为2.25 mm,谐振腔长为200 mm,输出镜透射率为10%.当器件工作在最佳工作总气压约104 Pa,最佳工作气体分压比:CO2∶N2∶He∶Xe=1∶1∶6∶0.5,采用横向射频激励时,观察到145 W激光功率输出,总的电光转换效率为11%.若无光束变换器时,该器件输出光束为平行的环状光束.光束变换器是由正角锥输出镜与一块用同一种材料做成、具有相同棱角的负角锥透镜构成.可以根据应用要求,调节出射的光束宽度与横向模式分布.(OC39)     

光束质量超过全固态激光器的千瓦直接半导体激光器

介绍了采用多波长耦合和偏振耦合的方式实现千瓦级高功率半导体激光输出的方法.通过光束整形的方法,实现了快慢轴光束参数积对称化,激光器输出激光光束质量小于12 mm·mrad,超过了全固态激光器的光束质量;激光器光-光转换效率达到87.5%.并通过智能化控制,实现了不同波长、不同功率、不同脉冲宽度的激光输出.     

M2≤1.14的LD抽运的Yb∶YAG微晶片激光器

采用国产1 W的InGaAs激光二极管(LD),掺杂浓度为10 at.-%的Yb∶YAG微晶片(φ5 mm×0.6 mm),室温下获得了输出功率91.5 mW,波长1.049 μm的基模激光连续输出,光束质量M2≤1.14,斜率效率为30%.在晶体制冷情况下,获得了111 mW的激光输出,斜率效率达40%.     

高功率线阵半导体激光器光纤耦合实验研究

通过分析高功率线阵半导体激光器(DL)的激光输出特性,设计了一套光束变换装置,可将10 mm宽的线阵DL激光耦合进单根光纤中.变换过程如下:首先用微柱透镜对DL的快轴方向准直,然后利用微台阶反射镜,通过提高慢轴方向光束质量而降低快轴方向光束质量的方法,使得线阵DL两个方向的光束质量相近,从而可以汇聚成一接近圆形的光斑,再用聚焦透镜耦合进单根光纤中.在实验中实现了将输出功率为42 W的连续线阵DL的输出激光耦合进一根芯径为1 mm,数值孔径NA=0.38的光纤中,光纤输出激光功率为连续25 W,整个光束变换系统的耦合效率为59.5%.     

M~2≤1.14的LD抽运的Yb:YAG微晶片激光器

采用国产1W的InGaAs激光二极管(LD),掺杂浓度为10at.-％的Yb:YAG微晶片(φ5mm×0.6mm),室温下获得了输出功率91.5mW,波长1.049μm的基模激光连续输出,光束质量M~2≤1.14,斜率效率为30％。在晶体制冷情况下,获得了111mW的激光输出,斜率效率达40％。     

柔印激光雕刻机的一种多光路方法

介绍了激光雕刻机在包装印刷行业的应用状况和激光雕刻机的原理及和工艺,重点介绍了激光雕刻机的一种多光路的方法,对光路中各种元器件原理、性能的介绍,设计了一种新的多光路、聚焦的方法,并对各个参数进行了优化、仿真,并在此基础上设计了多光路激光雕刻机。通过声光偏转的方式实现了2路激光分光,采用2路激光同时对版辊进行烧蚀,与单路激光雕刻机相比,生产力提高了2倍,采用高性能的聚焦光学系统,使得单个激光斑点达到10μm,与电子雕刻相比,大大提高了精度。在设计的激光雕刻机光路中,对激光斑点之间的距离、每路激光的强度、激光斑点的形状进行了分析优化。     

我国激光加工技术的发展近况

本文叙述了我国激光加工现状及其技术特点，激光加工的应用以及天在开发研究的项目。     

长工作距变焦显微系统物镜设计

激光内雕机在进行激光内雕时,经常会存在激光炸点不均匀的情况,需要对其进行放大分析,从而更好地控制激光束的能量。根据企业激光内雕炸点观察需求,设计了一款长工作距变焦显微物镜。玻璃内部的炸点观察范围为9~32 mm,系统采用光学变焦方式,变焦范围为6~24 mm,放大倍率为4~16,变倍比为4倍。探测器采用了一款型号为VA-1MG2的1/2 in（1 in=2.54 cm）CCD,其像元大小为5.5 m。利用Zemax进行光学系统设计优化,在截止频率91 lp/mm处,各组态下各视场的MTF值均大于0.4,在中心视场和0.7视场处均接近衍射极限。点列图的RMS半径也均小于艾里斑半径,满足长工作距变焦显微系统的各项指标需求。     

激光内雕工业的发展状况

激光器现已广泛应用于军工、医疗、科研、工业加工等诸多领域.在工业加工领域的内雕行业中,半导体激光器即将成为内雕机的主流,本文针对激光内雕机的现状及发展趋势进行了综述.     

一种激光标刻图像验证装置的研究与设计

为了解决激光打标控制卡在开发制作过程中标刻图像验证困难的问题,设计了一种激光标刻图像验证装置。该装置首先是通过主控模块FPGA来控制串口线进行激光打标卡的数据采集,然后经过数据检测、判别和存储后筛选出振镜坐标数据和激光器开关光数据,通过USB总线将数据传输至PC上位机,最终由上位机还原数据实现图像的模拟标刻,该装置的数据采集遵循XY2-100协议,FPGA主控模块选用Cyclone III芯片,USB传输模块选用FT2232H芯片。该装置能够快速、完整的获取激光打标控制卡在进行图像标刻过程中的实时数据,并能在上位机模拟绘制出实际标刻的图案。实验结果表明,该硬件装置运行稳定、精度较高、图案验证性强。     

多轴激光强化机床精度分析及后处理应用

为满足模具行业对激光强化设备的需求,研制了一台多轴激光强化机床。在普通三轴数控机床基体的基础上,对原机床主轴部位进行改进,加入两个旋转轴、激光器及CCD观察系统。采用激光干涉仪对机床运动轴的定位精度和重复定位精度进行测量和补偿,分析机床各运动轴的运动和激光加工的特点,结合UG NX后处理编辑工具对多轴激光强化机床的后处理进行了理论分析和实验验证。结果表明,补偿后机床的定位精度不大于0.05mm,重复定位精度为0.02mm。根据现有模具,运用研制的UG NX后处理进行编程,导入到机床中,实现了激光表面强化处理。这一结果证明了试验激光加工机床及后处理的可行性,对普通机床升级到激光加工设备是有帮助的。     

少无废料激光板材切割技术

采用少无废料激光板材切割技术,可以大幅度地提高材料利用率,缩短切割时间,提高生产效率。激光切割路径优化算法和板材的无搭边排样技术是少无废料激光板材切割的关键技术问题。文章研究了少无废料激光切割路径优化原则,在此基础上,研究了少无废料激光切割编程技巧,并结合纺机板材的激光切割实践,进行了少无废料激光板材切割技术研究,结果表明,采用少无废料激光切割技术,材料利用率可10%~30%,切割长度可减少5%~10%。     

激光雕刻中图像处理的二值化处理

激光雕刻是一种新兴技术 ,其中图像的二值化是关键 ,对一些当前流行的各种适合于雕刻的阈值分割方法做了探讨和比较 ,选择适合自己系统的方法 ,使得图像使背景和前景分离 ,从而达到图像的雕     

激光雕刻中的笔划失真

详细分析了激光光栅扫描雕刻中笔划失真的原因,从激光电源的快速响应方面提出了解决的途径。