10kW级直接输出半导体激光熔覆光源的研制与热效应分析.pdf

: "10kW级直接输出半导体激光熔覆光源的研制与热效应分析" 【摘要】: 本文主要介绍了针对工业领域激光熔覆和激光热处理应用需求所研制的10kW级直接输出半导体激光熔覆光源。采用半导体激光叠阵作为基本单元器件，结合偏振合成技术和波长合成技术，将两组915nm和976nm的半导体激光叠阵进行合成。在工作电流122A时，该光源的最大输出功率达到10.12kW，电-光转换效率为46%。同时，对光源内部易损光学元件的热效应进行了模拟分析，并设计了有效的散热结构，降低了最高温度和热应力，显著提高了激光光源的可靠性。 【关键词】: 半导体激光器；激光熔覆；激光合成 正文: 这篇论文着重于半导体激光技术在高功率激光熔覆中的应用。激光熔覆是一种先进的材料表面改性技术，通过精确控制激光能量，将粉末材料熔化并快速凝固在基材表面，形成高性能的覆层。10kW级的直接输出半导体激光光源是实现这一技术的关键设备，它具有高功率密度、良好的光束质量和可控性。 文中提到的半导体激光器采用了半导体激光叠阵，这是一种由多个激光二极管组成的阵列，通过偏振合成和波长合成技术，将不同波长的激光束融合成单一高强度激光。这种方法可以有效提高输出功率，并且通过调整各个二极管的工作状态，可以控制激光的特性，如波长、功率分布等。 在高功率运行时，激光光源内部的光学元件容易受到热效应的影响，导致性能下降或损坏。因此，作者进行了热效应分析，发现通过优化散热设计，可以显著降低光学元件的温度和热应力。例如，将最高温度从442.2K降低到320K，热应力也从75.4MPa下降到14MPa，这大大提高了光源的稳定性和使用寿命。 此外，论文还提到了国家重点项目的支持，这表明此类研究在中国的工业发展中占有重要地位。这种高功率激光熔覆光源的研发对于提升我国在激光加工领域的技术水平，尤其是在航空航天、汽车制造、重型机械等领域具有重大意义。 总结来说，这篇论文详尽地探讨了10kW级直接输出半导体激光熔覆光源的研制过程，包括技术实现、性能优化以及热管理策略。这项工作不仅提供了高效可靠的高功率激光光源，也为未来更大功率、更高效率的激光系统设计提供了理论和技术基础。