工业半导体激光器及其应用潜力

这些年激光技术得到了快速发展，并被人们所熟悉，其应用领域主要包括工业制造、国防军工、通信、医疗美容、消费娱乐等。对于不同领域、场景，激光器的波长、功率、光束、强度、脉冲宽度等性质都不一样的，现实中很少人会了解到激光器的性能参数。当前，激光器按发光介质可分为晶体发光的固体激光器、气体激光器、光纤激光器、半导体激光器、化学液体激光器等。

过去10年光纤激光器无疑是工业激光器里面的明星，应用量大、成长速度很快。光纤激光器的发展进步，在一定程度上，是得益于半导体激光器的发展，特别是国产化，激光芯片以及泵浦源等核心器件其实都是半导体激光器。本文重点不是作为器件用的半导体激光器，而是讨论整合后的工业加工用的半导体激光器。

半导体激光：最有前景的技术

在此之前，许多人看好工业用半导体激光器的市场潜力，因为就电光转换效率而言，固体YAG激光器和CO2激光器是在15％左右，光纤激光器可以去到30％，而半导体激光器工业用可以做到45％，实验室已经做到70％了。这意味着输出同等功率的激光束，半导体激光器更省电，省电就是省钱，为用户省钱的设备产品肯定会受欢迎的。因此，很多专家认为半导体激光器将成为最有前景的激光器。

工业加工用的半导体激光器，一般分为直接输出和光纤耦合输出两种模式。直接输出半导体激光器的光束是长方形，容易受到背反射、粉尘等因素影响，价格稍便宜；而光纤耦合半导体激光器的光束是圆形，可避免背反射和粉尘的干扰，并且能集成机器人实现柔性加工，但是价格偏贵。目前全球提供加工用高功率半导体激光器的厂商包括相干公司旗下DILAS、Laserline、松下、通快、Lasertel、恩耐，以及国内凯普林、炬光科技、泛波、创鑫、锐科等，联赢激光也拥有自己的半导体激光器技术，但主要是配合自己焊接应用开发，属于自产自用。

相对于光纤激光器，半导体激光器的光束质量要差一点，所以很少用于切割，当前了解唯一能够做切割应用的半导体激光器厂商是美国的Teradiode，但该公司已被松下收购。半导体激光器应用最广泛的是打标、金属的焊接、熔覆、硬化，以及塑料焊接等应用。

先说材料打标，八九年前取代传统灯泵浦、二氧化碳激光打标的，主要是光纤激光打标和半导体激光打标，二者各有千秋，也各自占据不少份额。20瓦以下的半导体激光器用于打标可以说非常成熟，价格也不高，面对金属与非金属材料均有应用。

半导体激光应用范围广

在焊接与熔覆方面，半导体激光器有着很大的用武之地。半导体激光应用于汽车白车身的钎焊已经非常成熟，在大众、奥迪等部分车型产线上均有装配，主流功率为4KW、6KW的激光器。一般钢材的焊接也是半导体激光器的重要应用，另外在五金加工、船舶、轨道交通等也是重要应用领域。而近两年新型的蓝光半导体激光器则在铜材料、电机、电芯等产品有出色的应用潜力。

激光熔覆对核心金属部件的修补翻新，在重工、工程机械行业具有重要的作用和价值。例如矿机的液压轴、钻井螺杆、电机转子、轴承、汽轮机叶片等，运作时间长了均会出现不同程度磨损，更换就很可惜，而且费用很高，这时利用激光熔覆增加涂层恢复原貌，是最经济的办法，而半导体激光器是激光熔覆最受欢迎的激光器。过去几年我们已经看到河北、辽宁、山东、山西、陕西、天津等多个省市激光熔覆快速发展，在煤、油、气、钢、机械等发挥了重要作用。随着国家进一步推进“新基建”发展战略，带动老基建的发展，2020年激光应用一个亮点就是在重工和工程机械的切割焊接应用拓展，但同时也一定会带动激光熔覆的应用，对半导体激光器是一个极大的利好。

（图片：锐科激光）

半导体激光的专业冷却设备

半导体激光器的结构紧凑，在高功率阶段对冷水机的制冷要求较高，广州特域提供高品质半导体激光器冷水机。目前公司拥有从10瓦至数千瓦级的工业冷水机，可适用于半导体激光器冷却，特域CWFL－4000、CWFL－6000适合4Kw和6Kw半导体激光器的冷却，具有两种温控模式，控温稳定，可用于不同场合长时间工作，并有多种保护功能，为激光器的良好运作提供重要保障。

特域机电拥有从CO2激光器到半导体激光器、光纤激光器以及超快激光器等所有激光器类型适用的冷水机设备，是目前全球激光冷却设备出货量排名行业领先的企业，在去年为激光行业提供了高达8万多台冷却设备。