气体激光器、固体激光器和半导体激光器之间的区别

用于激光焊接的激光器采用气体、固体或半导体作为介质。
不同介质输出的激光束的振荡形式、输出功率和转换效率各不相同。
下一节将进一步研究每种介质的特性,同时解释振动形式,这是激光焊接中的一个主要因素。

介质之间的激光束差异

下表显示了各介质在振荡形式、输出和转换效率方面的差异。

振动形式(P:脉搏,CW:连续波) 输出(P:脉搏,CW:连续波) 转换效率(%)
气体激光器 有限公司2
  • P
  • 连续波
  • P: 10兆瓦
  • 连续波:20千瓦
  • 马克斯。20
固体激光器 掺钕钇铝石榴石
  • P
  • 连续波
  • P: 10兆瓦
  • 连续波:400 W
  • 寻呼机:10兆瓦
  • 马克斯。3
半导体激光器 砷化镓磷化
砷化铟镓
  • P
  • 连续波
  • P: 10 W
  • 连续波:100兆瓦
  • 马克斯。100

振动形式

激光器的振荡形式可以是脉冲的,也可以是连续的。脉冲振荡激光器通过控制(光调制)激光束的强度、波长和相位产生脉冲波。产生脉冲的方法还包括控制激光振荡器的Q值,就像用Q开关激光器一样。“Q值”是每个循环消耗的能量与累计能量的比值。这个值可以用下面的公式表示。

Q = (2π /累计能量)/(每循环消耗的能量)

焊缝的形状每个振荡形式也不同,如下图所示。

脉冲振荡(P)

脉冲振荡(P)

连续波(CW)

连续波(CW)
一个
焊缝
B
激光光束
C
梁的运动
D
压力

固体激光器

固态激光器使用钇、铝和石榴石等矿石(掺钕钇铝石榴石)或钒酸钇晶体(4)作为激光介质。因为固体激光器每单位体积有一个大的激光输出,大的激光输出是可能的,甚至与一个小谐振器。

固体激光器

一个
完整的反射器
B
激光光束
C
激发光源(灯,LD)
D
掺钕钇铝石榴石晶体
E
部分反射器
F
镜头
G
光纤
H
镜头
工件

气体激光器

气体激光器使用一氧化碳等气体2作为激光介质。与固体激光器或其他激光介质相比,气体介质更均匀,损耗更小,谐振腔可以更大,以允许更大的激光输出。

气体激光器

一个
完整的反射器
B
电极
C
激光气体
D
部分反射器
E
激光光束
F
金属镜
G
镜头
H
工件

半导体激光器

半导体激光器使用III-V半导体或IV-VI半导体作为激光介质。这两种半导体类型确保了器件的紧凑性,同时也提供了大的激光输出。虽然半导体是固体物体,但在激光技术领域,它们有时与固体激光器分开分类。

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