大功率半導(dǎo)體激光表面加工技術(shù)研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體激光器技術(shù)的日益成熟，其輸出功率進一步提高，能夠輸出一百瓦左右的bar條已經(jīng)成為商品出售，這使得半導(dǎo)體激光器進入材料加工領(lǐng)域成為可能。半導(dǎo)體激光器以其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡潔和電光轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)勢開拓了許多傳統(tǒng)激光器無法涉及的領(lǐng)域，歐洲和美國對此進行了廣泛的研究，主要應(yīng)用范圍涉及材料連接、材料表面相變硬化、熔覆、工程材料表面改性等，國內(nèi)對此問題開展的研究較少。 論文在分析大功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)光原理的基礎(chǔ)之上，介紹了大

2、功率半導(dǎo)體激光堆棧的主要特性，利用格蘭．泰勒棱鏡的分光原理實現(xiàn)了高功率半導(dǎo)體激光堆棧的光束耦合，這種非相干的耦合提高了光束的功率密度，可以滿足材料加工的需要。分析了半導(dǎo)體激光光束的特點及光束準直和聚焦的方法，測量了不同位置的聚焦光斑功率密度分布，焦點處的光斑具有矩形結(jié)構(gòu)，擬合出在半導(dǎo)體激光器焦點位置10mm范圍內(nèi)快軸方向光束傳輸曲線，計算出快軸方向光束參數(shù)積的近似值。 針對大功率半導(dǎo)體激光器的光路特點和在材料加工中可能出現(xiàn)的問題

3、，使用 AutoCAD和Solidwork設(shè)計了半導(dǎo)體激光器的加工工作頭，實驗證明，加工頭對激光器鏡片保護、自身冷卻和提高材料加工質(zhì)量起到了積極的作用。半導(dǎo)體激光器聚焦后的矩形光斑是材料表面處理的理想熱源，文中就半導(dǎo)體激光器在材料表面處理進行了實驗研究，主要進行了U74鋼軌材料的表面相變硬化實驗和大功率半導(dǎo)體激光器熔覆鎳基合金粉末的實驗。研究發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的不同掃描方向的硬化結(jié)果完全不同，沿快軸方向掃描可以形成較寬的硬化帶和熔覆層，有