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成果推介:高光束质量半导体激光器

发布时间:2021-06-04

近几年随着半导体激光器封装技术及合束技术的发展,其功率水平及可靠性等方面有了很大的提高,特别是在光束质量方面有了质的飞跃,并且由于波长短, 更有利于被金属吸收, 获得更大的加热效率,被越来越多地应用于激光表面改性、焊接,甚至切割等领域。本半导体激光器成果具有电光转换效率高、寿命长、体积小等优点半导体激光能耗达到光纤激光器的二分之一,CO2 激光器的四分之一至五分之一, 灯泵浦激光器的二十分之一,是未来的主力光源,符合绿色、高效等发展要求。

成果简介

成果的工业应用是激光先进制造的核心光源。汽车板是目前半导体激光焊接重要应用市场,汽车镀锌板搭接焊时容易出现搭接板间隙中的锌蒸汽流向熔池部位,干扰熔池液相流动,造成孔洞(blow hole)、气孔(porosity)与飞溅(spatter),甚至出现严重的咬边等问题,如图所示:

(a)孔洞             (b)飞溅            (c)气孔

图:镀锌钢板激光搭接焊易产生的典型缺陷

通过 BrightLine 技术,相干的 ARM(可调节环形光斑模式)技术,IPG 或 Laserline 的多点模块激光钎焊技术等,有助于平衡钎焊过程。高功率半导体激光加工机器人系统,攻克了光谱组束中光栅引起的光束质量退化问题和长光程引起组束串扰和效率降低的问题,实现稳定可靠高光束质量输出,可以实现对形状复杂的零件的激光焊接、切割及微细加工等。

成果意义

该半导体激光器的发明,可以推广半导体激光器及成套加工系统在激光焊接机器人在国内的应用,加速高功率半导体激光器及成套加工系统的发展。有助于提升我国激光产品的水平,彰显激光产业实力。

运用“形成产业链、壮大产业群、生产规模化、产品专业化”模式,整体提升激光产业的国际竞争力。

科研团队简介

唐霞辉,深圳华中科技大学研究院研究员,激光加工国家工程研究中心深圳分中心主任,华中科技大学光学与电子信息学院教授、博士生导师。2001年起,担任激光加工国家工程中心副主任。2008年起,担任光电学院激光工程系主任。兼任“中国光学学会激光加工专业委员”常务理事、全国工业激光联盟秘书长、湖北省机械工程学会常务理事、湖北省激光学会常务理事、《激光技术》杂志编委。作为主要骨干力量,参与了“激光加工国家工程研究中心”学科建设等系列重要工作。重视科研成果转化为生产力,围绕学科建设及激光技术在国民经济应用,重点开发高功气体激光在钢铁、汽车、军工、机械制造等行业的激光焊接及表面改性加工装备。先后承担并完成科技部国家“十五”、“十一.五”科技攻关项目各一项,湖北省“十一.五”重点科技攻关一项,其它省部级项目6项;承担(或参与)来自工业企业重要横向项目近60项。

主要研究方向:

(1)射频激励大功率CO2气体激光器研究;

(2)高功率横流CO2气体激光器研究开发;

(3)大功率半导体激光应用装备研究开发;

(4)汽車工业激光焊接专有技术及装备研究开发;

(5)粉末冶金金刚石工具激光焊接技术及装备研究开发。