半導(dǎo)體激光器在激光錫焊塑料焊接領(lǐng)域的應(yīng)用

半導(dǎo)體激光器常用工作物質(zhì)有砷化鎵、硫化鎘等，激勵(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光抽運(yùn)三種方式。

半導(dǎo)體激光器主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、效率高、能耗低，以電注入式半導(dǎo)體激光器為例，半導(dǎo)體材料中通常會(huì)添加GaAS(砷化鎵)、InAS(砷化銦)、Insb(銻化銦)等材料制作成半導(dǎo)體面結(jié)型二極管，當(dāng)對(duì)二極管注入足夠大的電流后，中間有源區(qū)中電子(帶負(fù)電)與空穴(帶正電)會(huì)自發(fā)復(fù)合并將多余的能量以光子的形式釋放，再經(jīng)過(guò)諧振腔多次反射放大后形成激光。

半導(dǎo)體激光器應(yīng)用于激光錫焊

錫焊是利用低熔點(diǎn)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(dǎo)體激光器已在錫焊中的推廣應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體激光器價(jià)格的進(jìn)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(jìn)，預(yù)計(jì)激光錫焊未來(lái)將逐步替換傳統(tǒng)的烙鐵焊接，得到廣泛的應(yīng)用。

半導(dǎo)體激光器應(yīng)用于塑料焊接

使用中小功率的半導(dǎo)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(guò)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(shí)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(dǎo)體激光塑料焊接廣泛使用于汽車(chē)行業(yè)的傳感器或塑料箱體的密封焊接，也可應(yīng)用于木制產(chǎn)品包邊或者加工纖維強(qiáng)化的合成材料。

976nm具有更高的電光轉(zhuǎn)化率

由于976nm的吸收是915nm的3倍，故產(chǎn)生相同功率的1070nm激光，所消耗的976nm泵浦光更少。而泵浦光是由電能轉(zhuǎn)化而來(lái)，這就意味著采用976nm泵浦源，所消耗的電能更小，光電轉(zhuǎn)化率更高，更加高效節(jié)能。綜合析，915nm的電光轉(zhuǎn)化率在30%左右，而976nm的電光轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到42%以上。

奧萊光電自主研發(fā)976nm恒溫半導(dǎo)體激光器專(zhuān)用于激光錫焊塑料焊接領(lǐng)域，PID算法響應(yīng)速度快(15μm)，不易燒毀焊點(diǎn)。激光器內(nèi)置溫度閉環(huán)反饋系統(tǒng)，通過(guò)紅外傳感器對(duì)加熱點(diǎn)的溫度實(shí)施監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)調(diào)控，讓加工點(diǎn)溫度恒定在一個(gè)設(shè)定的溫度來(lái)焊接。根據(jù)客戶需求有風(fēng)冷/水冷可選，輸出功率有10W，100W，200W，300W，500W。

總之，976nm波段半導(dǎo)體激光器應(yīng)用于工業(yè)市場(chǎng)高功率光纖激光器，由于消除了光纖非線性效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了近85%的光光轉(zhuǎn)換效率，整機(jī)系統(tǒng)受環(huán)境溫度影響微弱，半導(dǎo)體激光器本身可靠性更高等諸多優(yōu)點(diǎn)，將越來(lái)越受到重視和歡迎。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著976nm光纖耦合模塊的規(guī)模應(yīng)用，相信產(chǎn)品技術(shù)水平會(huì)不斷提高，在元器件上實(shí)現(xiàn)低成本的976nm波長(zhǎng)鎖定也將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。