半導體激光器在不同領域的應用有哪些？2024-05-23
半導體激光器是一種以半導體材料為增益介質的激光器，通常以自然解理麵為諧振腔，依靠半導體能帶之間的跳躍發光。因此，它具有波長覆蓋麵廣、體積小、結構穩定、抗輻射能力強、泵浦方式多樣、成品率高、可靠性好、易於高速調製等優點。同時，它還具有輸出光束質量差、光束發散角大、光斑不對稱、光譜純度差、工藝製備難度大的特點。ULiLASER將從三個領域闡述半導體激光器的應用。
1. 在光電領域，半導體激光器的應用
(1)光纖通信。半導體激光是光纖通信係統中唯一實用的光源，光纖通信已經成為當代通信技術的主流。
(2)光盤訪問。半導體激光已用於光盤存儲器，其最大優點是存儲了大量的聲音、文字和圖像信息。使用藍色和綠色激光可以大大提高光盤的存儲密度。
(3)光譜分析。遠紅外可調諧半導體激光器已用於環境氣體分析、大氣汙染監測、汽車尾氣監測等。可用於工業上監測氣相積累的過程。
(4)光信息處理。半導體激光已用於光信息係統。表麵發射半導體激光二維陣列是光並行處理係統的理想光源，將用於計算機和光神經網絡。5)激光微工。借助Q開關半導體激光產生的高能超短光衝，可以切割和打孔集成電路。
(5)激光報警器。半導體激光報警器用途廣泛，包括防盜報警、水位報警、車距報警等。
(6)激光打印機。高功率半導體激光器已用於激光打印機。藍色、綠色激光的使用可以大大提高打印速度和分辨率。
(7)激光條碼掃描器。半導體激光條碼掃描器已廣泛應用於商品銷售、圖書和檔案管理等領域。
(8)高清激光電視。在不久的將來，沒有陰極射線管的半導體激光電視可以投放市場。它使用紅、藍、綠三色激光，估計耗電量比現有電視低20%。
2. 在材料加工領域，半導體激光器的應用
半導體激光器多用於材料切割和電路板加工。由於激光器的高穩定性和高效率，它可以很容易地準確切割工業材料，低波長紫外激光在高頻電路板的加工中也有很好的應用。
(1)泵浦源光纖激光器和固體激光器
目前，半導體激光器最大的應用是泵浦源作為光纖激光器和固體激光器。半導體激光器作為光纖激光器的泵源，可以從根本上簡化泵浦係統的結構或提高泵浦功率水平。隨著光纖激光器和固體激光器的輸出功率越來越高，對半導體泵浦源的功率提出了更高的要求。
(2)金屬切割
由於光束質量的限製，傳統的半導體激光器很難直接用於金屬切割。近年來，隨著半導體耦合技術的改進和新型合束技術的逐步成熟，一些千瓦級以上光纖輸出的半導體激光器可以滿足切割光束質量的要求。此外，由於半導體激光波長的多樣性，短波長半導體激光波長非常接近鋁波長的最大吸收值。在汽車工業中，大功率半導體激光非常適合焊接車身的鋁。激光輸出功率從2KW到6KW的半導體激光廣泛應用於汽車工業生產過程中。
(3)塑料焊接
激光焊接采用中小功率半導體激光，完善了傳統的熱塑性塑料焊接方法。例如，通過超聲波焊接，連接區域可以在壓縮前直接塑化。激光可以實現光穿透激光焊接，在連接區形成均勻的熔體，避免摩擦引起的起毛現象。半導體激光塑料焊接廣泛應用於汽車行業的傳感器或塑料箱的密封焊接，也可用於木製品的邊緣或加工纖維增強的合成材料。
(4)激光熔覆
激光塗覆，又稱激光塗覆或激光塗覆，是一種表麵改性技術。通過在基材表麵添加塗覆材料，利用高能密度激光束與基材表麵薄層一起熔化，在基材表麵形成與冶金相結合的塗覆層。半導體激光器可用於塗覆工藝，減少粉末與集體材料的混合，減少熱量輸入，進一步提高塗覆工藝的經濟效益。
(5)激光錫焊
錫焊是一種焊接方法，它利用低熔點的金屬焊料加熱熔化，然後滲入並填充金屬零件的接頭間隙。焊接材料通常是錫基合金。目前，輸出功率為100W的半導體激光器已經在錫焊中得到了廣泛的應用。隨著半導體激光器價格的進一步降低、人工成本的不斷提高以及智能製造和精密製造的推進，預計未來激光錫焊將逐步取代傳統的烙鐵焊接，得到廣泛應用。
ULILASER直接半導體激光係統采用915半導體激光，恒溫風冷按功率不同(10W)、40W、60W、100W和恒溫水冷(200W、500W)有兩種半導體激光器可供選擇。主要用於激光焊接、表麵熱處理、高功率半導體激光泵浦源熔覆。主要優點是:激光加工恒溫控製；PID算法不易燒壞焊點；自控製可建立焊接模型；內循環水冷；在線實時功率檢測。
3. 在軍事上，半導體激光器的應用
小功率半導體激光器因其體積小、使用壽命長、易於調製而被廣泛應用於激光製導和激光測距領域。簡單易行，效果不錯。如今，隨著大功率半導體激光器的發展，它也在軍事領域大放異彩。激光雷達、激光模擬、深海光通信都有了很大的發展。
半導體激光器在軍事上的應用主要包括:高能激光武器泵源、大功率半導體激光器合束直接應用；激光導彈使導彈在激光射束中飛行，直到目標被摧毀。半導體激光導彈多用於地-空導彈、空導彈、地-地導彈等。激光測距主要用於反坦克武器、航空、航天等領域；激光雷達用於監測目標，準確定位攻擊目標，跟蹤直升機和巡航導彈的地形。製導和測距主要用於大功率脈衝半導體激光，波長集中在904nm波長附近。
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