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激光加工用半导体激光器的光束变换
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN248.4[电子电信—物理电子学] TG665[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
  • 作者机构:[1]北京工业大学激光工程研究院,北京100124, [2]山东昌邑供电公司,山东潍坊261300
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.61006040);2009年教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(No.NCET-09-0002);北京市教育委员会科技计划重点项目(No.KZ201010005006);工业用高功率全光纤激光器的开发(No.2010ZX04013-052)
中文摘要:

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980nm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1280W,总的电一光转换效率为58.9%。准直后快轴的发散角小于4mrad,慢轴的发散角小于20mrad。通过实验对该激光叠阵进行光束整形和扩柬准直、聚焦,最终实现了功率为1031W的激光输出,聚焦镜焦距为300mm时的聚焦光斑尺寸达1.2mm×1.5mm,功率密度达3.8×10。W/cm。,可以用于金属的表面重熔、合金化、熔覆和热导型焊接。

英文摘要:

Abstract: As diode laser processing for different processing technologies demands different power den- sities and spot sizes, this paper researched how to get focus spot outputs with different sizes by adjus- ting optical path design to meet the requirements of various laser applications. By using ZEMAX to simulate the diode laser optical path, including beam shaping, collimation, focus, etc. , several kinds of spot outputs with various sizes was implemented. In the experiment, a 980 nm diode laser stack with the superposition of 16 bars was used by a threshold current of 6.4 A, the maximum operating current of 84.8 A, maximum output power of 1 280 W, and the total electrical-optical conversion effi- ciency of 58.9G. After collimation, the divergence angles for the fast axis and slow axis are less than 4 mrad and 20 mrad, respectively. Finally, the experiments were performed on the diode laser stack by the beam shaping, collimation and focusing, and a power output of 1 031 W is obtained. Further- more, the focused spot size has been 1.2 mm X 1.5 mm and the laser power density is up to 3.8X104 W/cm2 when the focal length of focusing mirror is 300 nm. Results show that the laser stack can beused in reme|ting, alloying, cladding and thermal conductivity-type welding for metal sur{aces.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699