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激光2019:Laserline和Nuburu演示千瓦级蓝色功率激光器

发布:laserpulse    |    2019-07-02 15:31    阅读:226
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激光2019小组会议讲座强调了使用450 nm二极管光源进行焊接的系统优势。

Laserline的千瓦级蓝色二极管激光器

Mike Hatcher在慕尼黑

对于特定材料加工应用而言,具有明显优点且已建立的红外系统高功率蓝色半导体激光器现在以真正的工业形式出现,这表明了LASER World of Photonics的新发展。至少有两家激光公司 - 美国的Nuburu和德国的Laserline--今年在慕尼黑展览中心展示了主要针对铜焊接的千瓦级系统,尽管两家公司采取的方法之间存在着关键的差异。Nuburu的系统是基于单发射器芯片, Laserline一直与Osram Opto Semiconductors的激光二极管开发商紧密合作,采用功能强大的条形设计,模仿在近红外区域工作的传统二极管激光器。

更好地吸收蓝光

用蓝光焊接的最大优点是所有金属 - 尤其是铜和金 - 在较短波长下具有更高的吸收率。困难在于,在技术成熟度方面,生产蓝色发光二极管所需的氮化镓(GaN)半导体材料至少比砷化镓(GaAs)落后十年。但是由于Nuburu和Osram Opto / Laserline团队在最近完成的“Blaulas”项目中的努力,得到了德国政府的支持,成熟差距似乎正在缩小。

Osram Opto的HaraldKönig在慕尼黑的一个小组会议上表示,该项目将蓝色二极管转换效率提高到45%,同时提供23极发射器蓝色二极管棒,在445 nm附近的记录功率输出为107 W,并且只需要微通道冷却。Osram团队利用内部外延生长专业知识在2英寸直径的c面GaN衬底上生产功能强大的单个AlGaInN发射体,制造出具有脊形波导和1200μm腔体的芯片。最终目标是通过将12个二极管条堆叠在一起来生产1 kW光纤耦合蓝色光源。Laserline本周将在其LASER贸易展台上展示最终系统。 König说,千瓦级系统通过1000微米直径的光纤传输,证明了前纤维壁插效率为25%。

Nuburu的150W蓝色激光器核心装置

更高的整体效率

虽然转换效率可能无法与基于GaAs的近红外二极管激光器直接比较,但蓝色区域中金属吸收的更高水平实际上使得处理波长更短 - 每个光子提供更多能量 - 整体上更节能。虽然Nuburu的500 W系统采用液体冷却,看起来比Osram-Laserline更笨重,但在同一小组会议期间,科罗拉多公司的联合创始人Jean-Michel Pelaprat表示,使用单发射器代替条形灯可以提供更好的亮度 - 焊接应用的关键优势。

“我们得到了每个二极管更好的准直,”Pelaprat声称,与基于棒的替代设计相比,他说这将受到连接发射器指向方向变化的影响。Nuburu的500 W设计是基于四个“核心”150 W二极管引擎,使用一系列交错镜组合而成。 Pelaprat将良好的长期稳定性作为另一个关键属性,并指出由于能量更强的蓝色光子能够比红外光子更快地进行焊接,因此蓝色系统最终应该在其生命周期内完成更多的过程。

光学优化

至关重要的是,Nuburu还开发了自己的镜头光学元件,旨在通过生产高质量光束来优化蓝色光源的焊接。 Pelaprat展示了铜和金焊接应用的一系列无飞溅结果,该系统已经生产了“超级焊接”的铜箔,通常用于锂离子电池、电动马达中使用的发夹部件,以及完成用红外激光器根本不可能完成的任务。

他总结道,可以在LASER 2000贸易展台上找到商业可用性的证据,该展位承载500 W和150 W产品。曾担任二极管制造商Novalux的Coherent和首席执行官的Pelaprat补充说,该公司已经从一对500 W电源产生了1千瓦的系统。LASER 2000即将推出其首款Nuburu激光器,对电动车电池的铜焊应用以及高端制表和珠宝蚀刻的金加工应有很大的兴趣。

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