簡述半導體激光器在不同領域的應用

半導體激光器是以半導體材料為增益介質(zhì)的激光器，依靠半導體能帶間的躍遷發(fā)光，通常以天然解理面為諧振腔。因此其具有波長覆蓋面廣、體積小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗輻射能力強、泵浦方式多樣、成品率高、可靠性好、易高速調(diào)制等優(yōu)勢，同時也具有輸出光束質(zhì)量差，光束發(fā)散角大，光斑不對稱，受到帶間輻射的影響導致光譜純度差、工藝制備難度高的特點。下面奧萊光電將從三個領域闡述半導體激光器的應用。

1. 半導體激光器在光電子領域的應用

(1)光纖通信。半導體激光器是光纖通信系統(tǒng)的唯一實用化光源，光纖通信已成為當代通信技術(shù)的主流。

(2)光盤存取。半導體激光已經(jīng)用于光盤存儲器，其最大優(yōu)點是存儲的聲音、文字和圖象信息量很大。采用藍、綠激光能夠大大提高光盤的存儲密。

(3)光譜分析。遠紅外可調(diào)諧半導體激光器已經(jīng)用于環(huán)境氣體分析，監(jiān)測大氣污染、汽車尾氣等。在工業(yè)上可用來監(jiān)測氣相淀積的工藝過程。

(4)光信息處理。半導體激光器已經(jīng)用于光信息理系統(tǒng)。表面發(fā)射半導體激光器二維陣列是光并行處理系統(tǒng)的理想光源，將用于計算機和光神經(jīng)網(wǎng)絡。5)激光微細工。借助于Q開關(guān)半導體激光器產(chǎn)生的高能量超短光沖，可對集成電路進行切割、打孔等。

(5)激光報警器。半導體激光報警器用途甚廣，包括防盜報警、水位報警、車距報警等。

(6)激光打印機。高功率半導體激光器已經(jīng)用于激光打印機。采用藍、綠激光能夠大大提高打印速度和分辨率。

(7)激光條碼掃描器。半導體激光條碼掃描器已經(jīng)廣泛用于商品的銷售，以及圖書和檔案的管理。

(8)高清晰度激光電視。不久的將來，沒有陰極射線管的半導體激光電視機可以投放市場，它利用紅、藍、綠三色激光，估計其耗電量比現(xiàn)有的電視機低20%。

2. 半導體激光器在材料加工上的應用

半導體激光器在材料加工上多用于材料的切割和電路板的加工。由于激光器的高穩(wěn)定性和高效能，從而使得其可以輕易的對工業(yè)材料進行精確的切割，并且在高頻電路板的加工上，低波長的紫外激光也有不錯的應用。

(1)光纖激光器和固體激光器的泵浦源

目前，半導體激光器的最大應用是作為光纖激光器和固體激光器的泵浦源。作為光纖激光器泵源的半導體激光器，提高單元功率能夠從根本上簡化泵浦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或提高泵浦功率水平。隨著光纖激光器和固體激光器輸出功率越來越高，對半導體泵浦源的功率也提出了更高的要求。

(2)金屬切割

由于光束質(zhì)量的限制，傳統(tǒng)半導體激光器難以直接用于金屬切割。近年來，隨著半導體耦合技術(shù)的提高以及新型合束技術(shù)的逐漸成熟，部分千瓦級以上的光纖輸出的半導體激光器可以滿足切割對光束質(zhì)量的要求。另外，由于半導體激光器波長的多樣性，短波長的半導體激光器的波長十分接近鋁的波長吸收最大值，在汽車工業(yè)中，大功率半導體激光非常適用于車身的鋁材的焊接。激光輸出功率為2KW至6KW的半導體激光器在汽車工業(yè)生產(chǎn)過程中已廣泛應用。

(3)塑料焊接

使用中小功率的半導體激光器的激光焊接完善了熱塑性塑料焊接的傳統(tǒng)方法，例如，通過超聲波焊接的方式，可使連接區(qū)域在壓緊前直接塑化。激光可以實現(xiàn)光穿透式的激光焊接，在連接區(qū)域形成均勻的熔體，避免因摩擦產(chǎn)生的起毛現(xiàn)象。半導體激光塑料焊接廣泛使用于汽車行業(yè)的傳感器或塑料箱體的密封焊接，也可應用于木制產(chǎn)品包邊或者加工纖維強化的合成材料。

(4)激光熔覆

激光熔覆又稱為激光包覆或激光熔敷，是一種表面改性技術(shù)，通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。半導體激光器可用于熔覆工藝，實現(xiàn)減少粉末與集體材料的混合以及更少的熱量輸入，進一步提高熔覆工藝的經(jīng)濟效益。

(5)激光錫焊

錫焊是利用低熔點的金屬焊料加熱熔化后，滲入并充填金屬件連接處間隙的焊接方法，焊料常為錫基合金。目前，輸出功率為100W的半導體激光器已在錫焊中的推廣應用。隨著半導體激光器價格的進一步降低、人工成本的不斷提高及智能制造、精密制造的推進，預計激光錫焊未來將逐步替換傳統(tǒng)的烙鐵焊接，得到廣泛的應用。

奧萊光電直接半導體激光系統(tǒng)采用的就是915半導體激光器，根據(jù)功率的不同有恒溫風冷(10W、40W、60W、100W)和恒溫水冷(200W、500W)兩種半導體激光器可選。主要應用于激光錫焊，表面熱處理，熔覆高功率半導體激光器泵浦源。主要優(yōu)勢有：激光加工恒溫控制;PID算法不易燒毀焊點;自整定控制，可內(nèi)建焊接模型;內(nèi)循環(huán)水冷;在線實時功率檢測。

3. 半導體激光器在軍事上的應用

小功率的半導體激光器由于自身體積小，壽命長且易于調(diào)制的特點，被廣泛應用與激光制導和激光測距等領域。簡單易行，并且取得了不錯的效果?，F(xiàn)在大功率半導體激光器的發(fā)展，也使其與軍事領域大放異彩，激光雷達和激光模擬以及深海光通信，都得到了極大的發(fā)展。

半導體激光器在軍事上的應用主要包括：高能激光武器泵源，大功率半導體激光器合束直接應用;激光制導，使導彈在激光射束中飛行直至摧毀目標，半導體激光制導多用于地-空導彈、空-空導彈、地-地導彈等;激光測距，主要用于反坦克武器以及航空、航天等領域;激光雷達，用于監(jiān)測目標，對來襲目標精確定位以及對直升飛機和巡航導彈的地形跟蹤等。制導和測距等應用以大功率脈沖半導體激光器為主，波長集中在904nm波長附近，近年來基于人眼安全考慮，有向長波長發(fā)展的。