基于陶瓷焊接的半導體激光光束特性研究.pdf

1、分類號學號M201471959學校代碼10487密級碩士學位論文基于陶瓷焊接的半導體激光光束特性研究學位申請人：汪菲學科專業(yè)：光學工程指導教師：唐霞輝教授答辯日期：2017.5.19華中科技大學碩士學位論文I摘要高功率半導體激光器的電光轉換效率高、可靠性好、壽命長、體積小，使得它已經(jīng)被越來越多地用于表面改性、焊接、切割等領域。本文針對半導體激光器在陶瓷激光焊接中的應用，提出了基于單管的半導體激光器焊接系統(tǒng)的設計方案，并對其中的偏振合束以

2、及聚焦透鏡部分進行了實驗驗證。主要研究內容包括以下幾個方面：（1）采用激光填料焊接方法連接陶瓷復合鋼管Al2O3內襯，并通過實驗研究激光功率和焊縫寬度對焊接焊縫質量的影響，得出當激光光斑與焊料寬度一樣時，焊接質量最好，激光功率700W時，焊件對激光的利用率最大。（2）設計了基于DL單管的半導體激光器焊接系統(tǒng)。DL單元經(jīng)過快、慢軸準直，非相干合束以及聚焦系統(tǒng)后能夠得到功率超過800W，光強分布均勻的光斑，并且可以通過改變聚焦系統(tǒng)的參數(shù)使其

3、靈活輸出不同形狀大小的光斑，能夠滿足陶瓷激光焊接的需求。（2）從理論上分析了體材料半導體激光器和量子阱半導體激光器的輸出偏振態(tài)。并通過實驗測得其偏振度在94%以上，可以滿足進行高效率偏振合束的要求。（3）搭建了半導體激光器偏振合束實驗平臺，測量了由20個DL單管經(jīng)快、慢軸準直及空間合束后的輸出功率最高為200W，快軸方向剩余發(fā)散角為7.5mrad，慢軸方向為6.5mrad。對兩個DL模塊進行偏振合束實驗，得到最大合束功率384W，合束效