光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2012年
3期
455-461
,共7页
刘友强%曹银花%潘飞%高静%秦文斌%刘世光%王智勇
劉友彊%曹銀花%潘飛%高靜%秦文斌%劉世光%王智勇
류우강%조은화%반비%고정%진문빈%류세광%왕지용
激光加工%半导体激光器%光束整形%光束质量%矩形光斑
激光加工%半導體激光器%光束整形%光束質量%矩形光斑
격광가공%반도체격광기%광속정형%광속질량%구형광반
考虑不同的激光加工方式对激光功率密度和激光光斑尺寸的要求不同,研究了如何通过调整光路设计实现各种尺寸的聚焦光斑输出,使半导体激光器满足不同激光加工方式的需求.利用ZEMAX光学设计软件模拟半导体激光光路,包括光束整形、准直、聚焦等光束变换方式,实现了多种尺寸的光斑输出.实验中采用16个bar叠加而成的980 nm半导体激光叠阵,阈值电流为6.4A,最大工作电流为84.8A,最大输出功率为1 280 W,总的电-光转换效率为58.9％.准直后快轴的发散角小于4 mrad,慢轴的发散角小于20 mrad.通过实验对该激光叠阵进行光束整形和扩束准直、聚焦,最终实现了功率为1 031 W的激光输出,聚焦镜焦距为300 mm时的聚焦光斑尺寸达1.2 mm×1.5 mm,功率密度达3.8×104 W/cm2,可以用于金属的表面重熔、合金化、熔覆和热导型焊接.
攷慮不同的激光加工方式對激光功率密度和激光光斑呎吋的要求不同,研究瞭如何通過調整光路設計實現各種呎吋的聚焦光斑輸齣,使半導體激光器滿足不同激光加工方式的需求.利用ZEMAX光學設計軟件模擬半導體激光光路,包括光束整形、準直、聚焦等光束變換方式,實現瞭多種呎吋的光斑輸齣.實驗中採用16箇bar疊加而成的980 nm半導體激光疊陣,閾值電流為6.4A,最大工作電流為84.8A,最大輸齣功率為1 280 W,總的電-光轉換效率為58.9％.準直後快軸的髮散角小于4 mrad,慢軸的髮散角小于20 mrad.通過實驗對該激光疊陣進行光束整形和擴束準直、聚焦,最終實現瞭功率為1 031 W的激光輸齣,聚焦鏡焦距為300 mm時的聚焦光斑呎吋達1.2 mm×1.5 mm,功率密度達3.8×104 W/cm2,可以用于金屬的錶麵重鎔、閤金化、鎔覆和熱導型銲接.
고필불동적격광가공방식대격광공솔밀도화격광광반척촌적요구불동,연구료여하통과조정광로설계실현각충척촌적취초광반수출,사반도체격광기만족불동격광가공방식적수구.이용ZEMAX광학설계연건모의반도체격광광로,포괄광속정형、준직、취초등광속변환방식,실현료다충척촌적광반수출.실험중채용16개bar첩가이성적980 nm반도체격광첩진,역치전류위6.4A,최대공작전류위84.8A,최대수출공솔위1 280 W,총적전-광전환효솔위58.9％.준직후쾌축적발산각소우4 mrad,만축적발산각소우20 mrad.통과실험대해격광첩진진행광속정형화확속준직、취초,최종실현료공솔위1 031 W적격광수출,취초경초거위300 mm시적취초광반척촌체1.2 mm×1.5 mm,공솔밀도체3.8×104 W/cm2,가이용우금속적표면중용、합금화、용복화열도형한접.
