蓝光激光器设计

总体上来说目前国内外的蓝光激光器在技术上均属于半导体激光器的类别，作为国内半导体激光器的，低调的国产激光器企业的佼佼者-北京凯普林光电自然不会缺席，凯普林光电在没有任何宣传的情况下默默上线了自己的一款波长445nm/200瓦的半导体蓝光激光器，主要应用于焊接熔覆3D打印和工业级表面处理等领域。经直接询问凯普林技术人员，该款蓝光激光器产品早是凯普林在2019年美国西部光电展上就已经推出的。这么算来，凯普林的蓝光激光器才是真正的国内款国产的蓝光激光器。因此在高反金属材料加工领域，蓝光激光器凸显出了其优势。蓝光激光器设计

传统的红外工业激光器不适合加工铜和许多其他反射金属，因为这些材料只能吸收入射激光能量的百分之几。例如，焊接铜，红外激光器必须提供比熔化材料所需能量多20倍的能量。然而，一旦熔化开始，铜就会吸收更多的红外能量，从而在熔化的铜内部产生局部的微型“”。这些从熔体中喷射出物质，留下分飞溅物和空洞。飞溅和空隙降低了机械可靠性和焊接接头的电保真度。各种激光束曝光模式，即所谓的“抖动”，可以减少这些问题，但不能消除它们。此外，还有一些几何形状，即使通过激光束作用时间和能量的组合也不能实现焊接。蓝光激光器改变了现状。铜吸收蓝光的能力比它吸收红外线的能力强13倍。此外，当铜熔化时，吸收率变化不大。一旦蓝光激光触发焊接，相同的能量密度可以保持焊接顺利进行。该过程可控性好以及无错误，可能获得快效率、比较高质量的铜焊接。蓝光激光器设计为解决蓝光激光器高功率光纤材料的可靠性问题，工程师们进行了大量的研究与开发。

基于市场上对高反材料如铜铝及其合金的切割需求日益旺盛，蓝光激光器被用于铜等金属微加工。铜、金等材料具有高反射率的特点，对红外等波长激光吸收率极低，激光照射在这类材料上，大部分能量被反射出去，同时还会迅速将被照射的部分能量传递到周围。造成铜、铝等材料及合金激光切割极其困难，甚至不能被加工。图为铜材料对不同波长激光的吸收率比较。此外对于YAG激光器，需要经常进行停机维护，更换易损配件，光电转换率低、能耗高，需要较高的维护成本。因此，若能采用高功率蓝光半导体激光对这些材料进行加工，半导体激光可实现长时间稳定运行、易维护，提高加工效率和质量。

蓝光激光器和光纤激光器焊接对比，于氮化镓材料的半导体激光器可直接产生波长450nm的激光，而无需进一步倍频，因此具有更高的能量转换效率。同时，蓝光在海水中吸收较少，因此传程较长，这使得开拓水下激光材料加工领域变得现实。此外，蓝光相对容易转换为白光，因此可以使用蓝色激光非常紧凑地实现泛光灯和其他照明应用。总的来说，蓝光激光器提高了焊接速度，可直接转化为更快的生产效率，以及很大程度地减少生产停机时间；焊接质量的一致性可提高生产良品率；无飞溅和无孔隙的高质量焊缝，以及更高的机械强度和更低的电阻率等独特优势拓宽了工艺范围。此外，蓝色激光还可以进行导热焊接模式，这是近红外激光所无法实现的。蓝光激光器的应用越来越，因此对于蓝光激光器进行各种类型的微光学整形需求也越来越多。

蓝光激光器的研制有以下几个难题：激光器外延结构复杂，在生长过程中更容易形成缺陷，特别是高温且长时间生长约500 nm的p-AlGaN限制层,容易造成量子阱的热退化；激光器的量子阱增益区需要均匀的载流子注入才能实现粒子数反转，形成光增益，而蓝光InGaN量子阱存在载流子注入严重不均匀的问题，空穴注入少的量子阱因难以实现粒子数反转，而成为光吸收损耗区；激光器对杂质敏感，激光是在光腔中经多次振荡放大形成的，因此，其对杂质吸收更敏感，且GaN材料中p型杂质的浓度很高，光吸收损耗大。蓝光激光器因其高金属吸收率的优势，在加工过程中飞溅熔池稳定，成型工件无气孔表面光滑。陕西制造蓝光激光器品牌

高功率蓝光激光器不仅在焊接和熔覆过程中几乎不引入的气孔和飞溅，而且降低了对光源功率的要求。蓝光激光器设计

工业激光器在切割、焊接、钻孔等加工领域发挥着重要作用。这些激光器通常工作在红外波段，这对某些应用很有效，但红外波长不适合加工反射性金属，包括金、铝、镍、铜等，其中铜是常用也是重要的一种材料，在电子制造和汽车制造等行业广泛应用。众所周知，虽然铜对红外激光的吸收率很低，但对蓝光的吸收率却很高。图1中给出了金、铝、铜和其他金属对红外光和蓝光的吸收情况。因此，在加工铜等反射性金属方面，人们一直渴望能有高功率蓝光激光器横空出世。蓝光激光器设计

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