高功率半导体激光器芯片项目可行性研究报告
高功率半导体激光器芯片项目可行性研究报告
中咨国联出品
目录
第一章总论 (9)
1.1项目概要 (9)
1.1.1项目名称 (9)
1.1.2项目建设单位 (9)
1.1.3项目建设性质 (9)
1.1.4项目建设地点 (9)
1.1.5项目负责人 (9)
1.1.6项目投资规模 (10)
1.1.7项目建设规模 (10)
1.1.8项目资金来源 (12)
1.1.9项目建设期限 (12)
1.2项目建设单位介绍 (12)
1.3编制依据 (12)
1.4编制原则 (13)
1.5研究范围 (14)
1.6主要经济技术指标 (14)
1.7综合评价 (16)
第二章项目背景及必要性可行性分析 (18)
2.1项目提出背景 (18)
2.2本次建设项目发起缘由 (20)
2.3项目建设必要性分析 (20)
2.3.1促进我国高功率半导体激光器芯片产业快速发展的需要 (21)
2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (21)
2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (22)
2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (22)
2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (22)
2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (23)
2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (23)
2.4项目可行性分析 (24)
2.4.1政策可行性 (24)
2.4.2市场可行性 (24)
2.4.3技术可行性 (24)
2.4.4管理可行性 (25)
2.4.5财务可行性 (25)
2.5高功率半导体激光器芯片项目发展概况 (25)
2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (26)
2.5.2试验试制工作情况 (26)
2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (26)
2.5.4高功率半导体激光器芯片项目建议书的编制、提出及审批过程 (27)
2.6分析结论 (27)
第三章行业市场分析 (28)
3.1市场调查 (28)
3.1.1拟建项目产出物用途调查 (28)
3.1.2产品现有生产能力调查 (28)
3.1.3产品产量及销售量调查 (29)
3.1.4替代产品调查 (29)
3.1.5产品价格调查 (29)
3.1.6国外市场调查 (30)
3.2市场预测 (30)
3.2.1国内市场需求预测 (30)
3.2.2产品出口或进口替代分析 (31)
3.2.3价格预测 (31)
3.3市场推销战略 (31)
3.3.1推销方式 (32)
3.3.2推销措施 (32)
3.3.3促销价格制度 (32)
3.3.4产品销售费用预测 (32)
3.4产品方案和建设规模 (33)
3.4.1产品方案 (33)
3.4.2建设规模 (33)
3.5产品销售收入预测 (34)
3.6市场分析结论 (34)
第四章项目建设条件 (35)
4.1地理位置选择 (35)
4.2区域投资环境 (36)
4.2.1区域概况 (36)
4.2.2地形地貌条件 (36)
4.2.3气候条件 (36)
4.2.4交通区位条件 (37)
4.2.5经济发展条件 (38)
第五章总体建设方案 (40)
5.1总图布置原则 (40)
5.2土建方案 (40)
5.2.1总体规划方案 (40)
5.2.2土建工程方案 (41)
5.3主要建设内容 (42)
5.4工程管线布置方案 (43)
5.4.2供电 (45)
5.5道路设计 (47)
5.6总图运输方案 (47)
5.7土地利用情况 (47)
5.7.1项目用地规划选址 (47)
5.7.2用地规模及用地类型 (47)
第六章产品方案 (50)
6.1产品方案 (50)
6.2产品性能优势 (50)
6.3产品执行标准 (50)
6.4产品生产规模确定 (50)
6.5产品工艺流程 (51)
6.5.1产品工艺方案选择 (51)
6.5.2产品工艺流程 (51)
6.6主要生产车间布置方案 (58)
6.7总平面布置和运输 (58)
6.7.1总平面布置原则 (58)
6.7.2厂内外运输方案 (58)
6.8仓储方案 (59)
第七章原料供应及设备选型 (60)
7.1主要原材料供应 (60)
7.2主要设备选型 (60)
7.2.1设备选型原则 (61)
7.2.2主要设备明细 (61)
第八章节约能源方案 (64)
8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (64)
8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (64)
8.2.1能源消耗种类 (64)
8.2.2能源消耗数量分析 (65)
8.3项目所在地能源供应状况分析 (65)
8.4主要能耗指标及分析 (65)
8.4.1项目能耗分析 (65)
8.4.2国家能耗指标 (66)
8.5节能措施和节能效果分析 (66)
8.5.1工业节能 (66)
8.5.2电能计量及节能措施 (67)
8.5.3节水措施 (67)
8.5.4建筑节能 (68)
8.6结论 (69)
第九章环境保护与消防措施 (70)
9.1设计依据及原则 (70)
9.1.1环境保护设计依据 (70)
9.1.2设计原则 (70)
9.2建设地环境条件 (70)
9.3 项目建设和生产对环境的影响 (71)
9.3.1 项目建设对环境的影响 (71)
9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (72)
9.4 环境保护措施方案 (73)
9.4.1 项目建设期环保措施 (73)
9.4.2 项目运营期环保措施 (74)
9.4.3环境管理与监测机构 (75)
9.5绿化方案 (76)
9.6消防措施 (76)
9.6.1设计依据 (76)
9.6.2防范措施 (76)
9.6.3消防管理 (78)
9.6.4消防设施及措施 (78)
9.6.5消防措施的预期效果 (79)
第十章劳动安全卫生 (80)
10.1 编制依据 (80)
10.2概况 (80)
10.3 劳动安全 (80)
10.3.1工程消防 (80)
10.3.2防火防爆设计 (81)
10.3.3电气安全与接地 (81)
10.3.4设备防雷及接零保护 (81)
10.3.5抗震设防措施 (82)
10.4劳动卫生 (82)
10.4.1工业卫生设施 (82)
10.4.2防暑降温及冬季采暖 (83)
10.4.3个人卫生 (83)
10.4.4照明 (83)
10.4.5噪声 (83)
10.4.6防烫伤 (83)
10.4.7个人防护 (83)
10.4.8安全教育 (84)
第十一章企业组织机构与劳动定员 (85)
11.1组织机构 (85)
11.2激励和约束机制 (85)
11.3人力资源管理 (86)
11.4劳动定员 (86)
11.5福利待遇 (87)
第十二章项目实施规划 (88)
12.1建设工期的规划 (88)
12.2 建设工期 (88)
12.3实施进度安排 (88)
第十三章投资估算与资金筹措 (90)
13.1投资估算依据 (90)
13.2建设投资估算 (90)
13.3流动资金估算 (92)
13.4资金筹措 (92)
13.5项目投资总额 (93)
13.6资金使用和管理 (98)
第十四章财务及经济评价 (99)
14.1总成本费用估算 (99)
14.1.1基本数据的确立 (99)
14.1.2产品成本 (100)
14.1.3平均产品利润与销售税金 (101)
14.2财务评价 (101)
14.2.1项目投资回收期 (101)
14.2.2项目投资利润率 (102)
14.2.3不确定性分析 (102)
14.3综合效益评价结论 (105)
第十五章风险分析及规避 (107)
15.1项目风险因素 (107)
15.1.1不可抗力因素风险 (107)
15.1.2技术风险 (107)
15.1.3市场风险 (107)
15.1.4资金管理风险 (108)
15.2风险规避对策 (108)
15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (108)
15.2.2技术风险规避对策 (108)
15.2.3市场风险规避对策 (108)
15.2.4资金管理风险规避对策 (109)
第十六章招标方案 (110)
16.1招标管理 (110)
16.2招标依据 (110)
16.3招标范围 (110)
16.4招标方式 (111)
16.5招标程序 (111)
16.6评标程序 (112)
16.7发放中标通知书 (112)
16.8招投标书面情况报告备案 (112)
16.9合同备案 (112)
第十七章结论与建议 (113)
17.1结论 (113)
17.2建议 (113)
附表 (114)
附表1 销售收入预测表 (114)
附表2 总成本表 (115)
附表3 外购原材料表 (116)
附表4 外购燃料及动力费表 (117)
附表5 工资及福利表 (118)
附表6 利润与利润分配表 (119)
附表7 固定资产折旧费用表 (120)
附表8 无形资产及递延资产摊销表 (121)
附表9 流动资金估算表 (122)
附表10 资产负债表 (123)
附表11 资本金现金流量表 (124)
附表12 财务计划现金流量表 (125)
附表13 项目投资现金量表 (127)
附表14 借款偿还计划表 (129)
附表 (131)
附表1 销售收入预测表 (131)
附表2 总成本费用估算表 (132)
附表3 外购原材料表 (133)
附表4 外购燃料及动力费表 (134)
附表5 工资及福利表 (135)
附表6 利润与利润分配表 (136)
附表7 固定资产折旧费用表 (137)
附表8 无形资产及递延资产摊销表 (138)
附表9 流动资金估算表 (139)
附表10 资产负债表 (140)
附表11 资本金现金流量表 (141)
附表12 财务计划现金流量表 (142)
附表13 项目投资现金量表 (144)
附表14借款偿还计划表 (146)
第一章总论
总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。总论章可根据项目的具体条件，参照下列内容编写。（本文档当前的正文文字都是告诉我们在该处应该写些什么，当您按要求写出后，这些说明文字的作用完成，就可以删除了。编者注）
1.1项目概要
1.1.1项目名称
企业或工程的全称，应和项目建议书所列的名称一致
高功率半导体激光器芯片生产项目
1.1.2项目建设单位
承办单位系指负责项目筹建工作的单位，应注明单位的全称和总负责人
中咨国联项目管理咨询有限公司
1.1.3项目建设性质
新建或技改项目
1.1.4项目建设地点
本项目建设地点为陕西省兴平市庄头镇工业园区
1.1.5项目负责人
刘海
1.1.6项目投资规模
本次项目的总投资为XXX万元，其中，建设投资为XX万元（土建工程为XXX万元，设备及安装投资XXX万元，土地费用XXX万元，其他费用为XX万元，预备费XX万元），铺底流动资金为XX万元。
本次项目建成后可实现年均销售收入为XX万元，年均利润总额XX 万元，年均净利润XX万元，年上缴税金及附加为XX万元，年增值税为XX万元；投资利润率为XX%，投资利税率XX%，税后财务内部收益率XX%，税后投资回收期(含建设期)为5.47年。
项目的总投资为17000.00万元，其中，建设投资为10000.00万元（土建工程为3234.00万元，设备及安装投资4565.00万元，土地费用750.00万元，其他费用为1189.16万元，预备费261.84万元），建设期利息为367.50万元，铺底流动资金为6632.50万元。
项目建成后，达产年可实现年产值50000.00万元，年均销售收入为39545.45万元，年均利润总额10350.34万元，年均净利润7762.75万元，年均上缴税金及附加为222.61万元，年均上缴增值税为2226.11万元；投资利润率为60.88%，投资利税率75.29%，税后财务内部收益率50.24%，税后投资回收期(含建设期)为3.22年。
1.1.7项目建设规模
主要产品及副产品品种和产量，案例如下：
本次“高功率半导体激光器芯片产业项目”建成后主要生产产品：高功率半导体激光器芯片
达产年设计生产能力为：年产高功率半导体激光器芯片产品XXX(产量)。
项目总占地面积XX亩，总建筑面积XXX.00平方米；主要建设内容及规模如下：
主要建筑物、构筑物一览表
工程类别工段名称层数占地面积（m2）建筑面积（m2）
1、主要生产系统生产车间1 1 生产车间2 1 生产车间3 1 生产车间4 1 原料库房 1 成品库房 1
2、辅助生产系统
办公综合楼8 技术研发中心 4 倒班宿舍、食堂 5 供配电站及门卫室 1 其他配套建筑工程 1 合计
行政办公及生活设施占地面积
3、辅助设施道路及停车场 1 绿化 1
本项目建成后主要生产产品为高功率半导体激光器芯片，达产年设计产能为：年产高功率半导体激光器芯片系列产品XXX万吨。
本次建设项目占地面积50亩，总建筑面积20020.00 平方米；主要建设内容及规模如下：
主要建筑物、构筑物一览表
序号单体名称占地面积（m2）层数建筑面积（m2）
1 标准工业厂房9000.00 1 9000.00
2 标准库房4600.00 1 4600.00
3 办公综合楼800.00 3 2400.00
4 职工宿舍、食堂800.00 4 3200.00
5 配电房220.00 1 220.00
6 门卫室40.00 1 40.00
7 环保处理站300.00 1 300.00
8 其他辅助设施260.00 1 260.00
合计16020.00 20020.00 行政办公及其他设施占地面积1060.00
公共设施道路及硬化9800.00 9800.00 绿化4200.00 4200.00
1.1.8项目资金来源
本次项目总投资资金XX.00万元人民币，其中由项目企业自筹资金XX.00万元，申请银行贷款XX.00万元。
本项目总投资资金17000.00万元人民币，资金来源为项目企业自筹资金12000.00万元，申请银行贷款5000.00万元。
1.1.9项目建设期限
本次项目建设期从2018年XX月至2019年XX月，工程建设工期为XX个月。
本项目建设从2018年6月—2020年5月，建设工期共计24个月。
1.2项目建设单位介绍
项目公司简介
1.3编制依据
在可行性研究中作为依据的法规、文件、资料、要列出名称、来源、发布日期。并将其中必要的部分全文附后，作为可行性研究报告的附件，这些法规、文件、资料大致可分为四个部分：
项目主管部门对项目的建设要求所下达的指令性文件；对项目承办单位或可行性研究单位的请示报告的批复文件。
可行性研究开始前已经形成的工作成果及文件。
国家和拟建地区的工业建设政策、法令和法规。
根据项目需要进行调查和收集的设计基础资料。
案例如下：
1.《中华人民共和国国民经济和社会发展“十三五”规划纲要》；
2.《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》；
3.《产业“十三五”发展规划》；
4.《本省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；
5.《国家战略性新兴产业“十三五”发展规划》；
6.《国家产业结构调整指导目录（2011年本）》；
7.《建设项目经济评价方法与参数及使用手册》（第三版）；
8.《工业可行性研究编制手册》；
9.《现代财务会计》；
10.《工业投资项目评价与决策》；
11.项目公司提供的发展规划、有关资料及相关数据；
12.国家公布的相关设备及施工标准。
1.4编制原则
（1）充分利用企业现有基础设施条件，将该企业现有条件（设备、场地等）均纳入到设计方案，合理调整，以减少重复投资。
（2）坚持技术、设备的先进性、适用性、合理性、经济性的原则，采用国内最先进的产品生产技术，设备选用国内最先进的，确保产品的质
量，以达到企业的高效益。
（3）认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和规范。
（4）设计中尽一切努力节能降耗，节约用水，提高能源的重复利用率。
（5）注重环境保护，在建设过程中采用行之有效的环境综合治理措施。
（6）注重劳动安全和卫生，设计文件应符合国家有关劳动安全、劳动卫生及消防等标准和规范要求。
1.5研究范围
本研究报告对企业现状和项目建设的可行性、必要性及承办条件进行了调查、分析和论证；对产品的市场需求情况进行了重点分析和预测，确定了本项目的产品生产纲领；对加强环境保护、节约能源等方面提出了建设措施、意见和建议；对工程投资、产品成本和经济效益等进行计算分析并作出总的评价；对项目建设及运营中出现风险因素作出分析，重点阐述规避对策。
1.6主要经济技术指标
项目主要经济技术指标表
序号项目名称单位数据和指标
一主要指标
1 总占地面积亩
2 总建筑面积㎡
3 道路㎡
4 绿化面积㎡
5 总投资资金，其中：万元
建筑工程万元
设备及安装费用万元
土地费用万元
二主要数据
1 达产年年产值万元
2 年均销售收入万元
3 年平均利润总额万元
4 年均净利润万元
5 年销售税金及附加万元
6 年均增值税万元
7 年均所得税万元
8 项目定员人
9 建设期月
三主要评价指标
1 项目投资利润率% 29.80%
2 项目投资利税率% 40.55%
3 税后财务内部收益率% 18.97%
4 税前财务内部收益率% 26.51%
5 税后财务静现值(ic=10%)万元
6 税前财务静现值(ic=10%)万元
7 投资回收期(税后)含建设期年 5.47
8 投资回收期(税前)含建设期年 4.36
9 盈亏平衡点% 45.18%
项目主要经济技术指标表
序号项目名称单位数据和指标一主要指标
1 总占地面积亩50.00
2 总建筑面积㎡20020.00
3 达产年设计生产能力万吨/年10.00
4 总投资资金，其中：万元17000.00 4.1 建筑工程费用万元3234.00 4.2 设备及安装费用万元4565.00 4.3 土地费用万元750.00 4.4 其他费用万元1189.16 4.
5 预备费用万元261.84 4.
6 建设期利息万元367.50 4.
7 铺底流动资金万元6632.50 二主要数据
1 正常达产年年产值万元50000.00
2 计算期内年均销售收入万元39545.45
3 年平均利润总额万元10350.34
高功率IPG光纤激光器应用简介
高功率IPG光纤激光器应用简介 一、IPG光纤激光器简介 1.光纤激光器简介 光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。 2.光纤激光器的优势 首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。第七，免维护，使用寿命长。最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。 3.IPG简介 全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。 高功率是IPG的优势。全世界已有上千台IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。这些激光器的成功应用，说明了IPG光纤激光已成熟，且成为制造业的技术工具之一。依近期国内各厂家、院校、集成商对IPG光纤激光器大量的订单来看，光纤激光在中国市场广泛应用的局面会很快到来，尤其是在金属加工(切割、焊接、熔覆、快速成型等)方面。 二、高功率光纤激光应用领域 1.激光焊接领域的应用 光纤激光器的光束质量好，连续功率大，适用于深熔焊和浅表热导焊。连续激光通过调制可提供激光脉冲，从而获得高峰值功率和低平均功率，适用于需要低热输入要求的焊接。由于高功率激光的调制频率高达1万赫兹，因而能够提高脉冲焊接的产能。光纤输送方式使激光能够灵活地集成在传统焊钳、振镜头、机器人和远程焊接系统内。无论采用何种光束输送方式，光纤激光器都具有无可比拟的性能。典型的点焊应用包括依靠振镜头传送光束，从而完成剃须刀片和硬盘挠曲的焊接，从而充分地利用光纤激光器的脉冲功能。光纤激光器的光斑小，焦距长，因而远距离激光焊接的能力大大提高。1-2米的工作间距与传统机器人相比使工作区域提高了数倍，配备光纤激光器的远程焊接工位包括车门焊接、多点焊接和整个车身框架的搭接焊接。光纤激光器焊接的其它例子包括传动部件全熔焊、船用厚钢板深熔焊、电池组密封焊接、高压密封等等。图1展示了光纤激光焊接的效果。
44瓦超高功率808nm半导体激光器设计和制作
44瓦超高功率808 nm半导体激光器设计与制作 仇伯仓，胡海，何晋国 深圳清华大学研究院 深圳瑞波光电子有限公司 1. 引言 半导体激光器采用III-V化合物为其有源介质，通常通过电注入，在有源区通过电子与空穴复合将注入的电能量转换为光子能量。与固态或气体激光相比，半导体激光具有十分显著的特点：1）能量转换效率高，比如典型的808 nm高功率激光的最高电光转换效率可以高达65%以上 [1]，与之成为鲜明对照的是，CO2气体激光的能量转换效率仅有10%，而采用传统灯光泵浦的固态激光的能量转换效率更低, 只有1%左右；2）体积小。一个出射功率超过10 W 的半导体激光芯片尺寸大约为0.3 mm3, 而一台固态激光更有可能占据实验室的整整一张工作台；3）可靠性高，平均寿命估计可以长达数十万小时[2]；4）价格低廉。半导体激光也同样遵从集成电路工业中的摩尔定律，即性能指标随时间以指数上升的趋势改善，而价格则随时间以指数形式下降。正是因为半导体激光的上述优点，使其愈来愈广泛地应用到国计民生的各个方面，诸如工业应用、信息技术、激光显示、激光医疗以及科学研究与国防应用。随着激光芯片性能的不断提高与其价格的持续下降，以808 nm 以及9xx nm为代表的高功率激光器件已经成为激光加工系统的最核心的关键部件。高功率激光芯片有若干重要技术指标，包括能量转换效率以及器件运行可靠性等。器件的能量转换效率主要取决于芯片的外延结构与器件结构设计，而运行可靠性主要与芯片的腔面处理工艺有关。本文首先简要综述高功率激光的设计思想以及腔面处理方法，随后展示深圳清华大学研究院和深圳瑞波光电子有限公司在研发808nm高功率单管激光芯片方面所取得的主要进展。 2.高功率激光结构设计 图1. 半导体激光外延结构示意图
半导体激光器的恒流源
半导体激光器的恒流源 摘要本文主要介绍恒流源，并分析一种半导体激光器较高稳定度恒流源驱动系统的电路。恒流源驱动器的电路主要是由电压基准电路，电压电流转换电路和调整电路组成的。它的整体设计思路是利用高性能斩波稳零运算放大器，运用负反馈原理，使整个闭环反馈系统处于动态的平衡中，从而达到稳定输出电流的目的。 关键字半导体激光器；恒流源；高稳定度；闭环负反馈 Abstract: This paper focuses on the analysis of a semiconductor laser to a higher stability constant current source driver circuit. The constant current source drive circuit is mainly composed of the voltage reference circuit, the voltage-current converter circuit and adjust the circuit. It's overall design concept of high-performance chopper-stabilized op amps, the use of the principle of negative feedback, so that the whole closed-loop feedback system is in dynamic equilibrium, so as to achieve stable output current. Keywords:semiconductor laser；constant current source；with high stability；closed-loopnegative feedback 1、引言 半导体激光器是以直接带隙半导体材料构成的 PN 结为工作物质的一种小型化激光器，是依靠载流子注入而工作的，注入的电流的稳定性对半导体激光器的输出有直接且明显的影响。在正常条件下使用的半导体激光器有很长的工作寿命。但是，不适当的工作条件会造成半导体激光器性能的急剧恶化乃至失效（就是PN 结被击穿或用作谐振腔面的解理面遭到破坏，视其击穿或破坏程度而表现为输出光功率减小或无光功率输出）。它是有极高量子效率的器件，但是对电冲击的承受能力很弱，微小的电流变化都可能会导致器件的参数的变化，这些变化又将会危及半导体激光器的安全使用。因此要求半导体激光器的电源是个恒流源，
医学中常用的激光器
医学中常用的激光器 自第一台激光器问世后，人们对激光器件及技术进行了大量的研制工作，取得了相当可观的成果。目前能实现激光运转的工作物质达数百种以上，大体上分为气体、固体、半导体、染料等几大类。人们在探索激光产生机理的同时，扩展了激光的频谱范围，几千条谱线遍布于真空紫外到远红外的广阔光谱区域。激光方向性好、强度大，可以使被照物体在1/1000s内产生几千度的高温，瞬间发生汽化。由于激光的物理特性决定了其具有明显的生物学效应，。各种不同的激光具有不同的特性和组织效应，正确认识激光的这些特点，是选择和合理利用激光的基础。 一．气体激光器 气体激光器，按工作物质的性质，大致可分成下列三种：(1)原子激光器：利用原子跃迁产生激光振荡，以氦氖激光器为代表。氩、氪、氙等惰性气体，铜、镉、汞等金属蒸气，氯、溴、碘等卤素，它们的原子均能产生激光。原子激光器的输出谱线在可见和红外波段，典型输出功率为10毫瓦数量级。 (2)分子激光器：利用分子振动或转动状态的变化产生辐射制成的，输出的激光是分子的振转光谱。分 子激光器以二氧化碳(CO 2)激光器为代表，其他还有氢分子(H 2 )，氮分子(N 2 )和一氧化碳(CO)分子等激光 器。分子激光器的输出光谱大多在近红外和远红外波段，输出功率从数十瓦到数万瓦。(3)离子激光器：这类激光器的激活介质是离子，由被激发的离子产生激光放大作用，如氩离子(激活介质为Ar＋)激光器。氦镉激光器(激活介质为Cd＋)等。离子激光器的输出光谱大多在可见光和紫外波段，输出功率从几毫瓦到几十瓦。 气体激光器是覆盖波谱范围最广的一类器件，能产生连续输出。其方向性、单色性也比其他类型器件好，加之制造方便、成本低、可靠性高，因此成为目前应用最广的一类器体。 1、氦氖激光器 氦氖激光器能输出波长为632.8nm的可见光，具有连续输出的特性。它的光束质量很好(发散角小，单色性好，单色亮度大)。激光器结构简单，成本低，但输出功率较小。氦氖激光器在工业、科研、国防上应用很广，医疗上主要用于照射，有刺激、消炎、镇痛、扩张血管和针灸等作用，广泛用于内科、皮肤科、口腔科及细胞的显微研究。 氦氖激光器有三种结构形式：内腔式、外腔式和半内腔式。它们均由放电管、谐振腔、激励电源等三部分组成。以内腔式为例，放电毛细管是产生气体放电和激光的区域，它的内径很小，约在1到几毫米。电极A为阳极，由钨杆或钼(或镍)筒制成。阴极K为金属圆筒，由铝、钼、钽等制成，它们均有足够的电子发射能力和抗溅射能力。组成谐振腔的两块反射镜紧贴于放电管两端，并镀以多层介质膜。其中一个为全反射镜，另一个则为部分反射镜，整个谐振腔在出厂前已调整完毕，因此使用简单、方便。放电管的管径比放电毛细管粗几十倍，用以保持氦氖气压比及加固谐振腔。为了避免放电管变形而引起激光输出下降，内腔管的长度不宜过大，一般不超过一米。外腔式激光器可以更换不同的反射镜，使输出功率最大，光束发散角最小。也可在反射镜和放电管之间插入光学元件，以研究激光器的输出特性，调制它的频率或幅度，并可制成单频大功率激光器。 2、二氧化碳激光器 二氧化碳激光器的能量转换效率达20～25%(氦氖激光器的能量转换效率仅为千分之几)。它的输出波长为10.6微米，属于远红外区，连续输出功率可达万瓦级，常用电激励，结构比较简单紧凑，使用 方便，是目前最常用的激光器之一，在医学上，CO 2激光器作为手术刀使用日益引起人们的重视。CO 2 激 光器也用于皮肤科、外科、神经外科、整形外科、妇科和五官科的手术，在癌症的治疗上也有一定成效。 最常见的封离型内腔式二氧化碳激光器的管壳是由硬质玻璃或石英材料制成的。常见为三层玻璃套管结构，其最内层是放电管，中间层是水冷套，外层是储气管。在内外层之间有气体循环通路，这是为了保证混合气体的均匀分布而设计的。其光学谐振腔通常用平凹球面腔。球面镜可用石英或其他光学玻璃做基片，然后，在表面上镀层金属膜。平面镜是输出窗片，要求它对10.6μm的激光有很好的透过率，且表面不易损伤，机械性能好等。一般中小功率的激光器常常采用锗单晶做输出片，大功率的用砷化镓
高功率激光器的工艺市场前景及应用
高功率半导体激光器的前沿技术、工业应用 及发展前景 摘要 半导体激光器广泛应用在通讯、计算机和消费电子行业。这些激光器主要应用在需要提供毫瓦级能量的系统中。然而，同时高功率半导体激光器已经达到千瓦级。通过特殊的冷却技术和装备，又如组合光束和组成光束技术，高功率半导体激光器得以实现。这样的系统并不是只作为电子管二极管新的高效率和高可靠性的泵源，同样在材料处理中作为直接的能量来源。在这项应用中，高功率半导体激光器进入到了工业制造领域。这篇文章描述了半导体激光器技术和应用。德国国家研究计划“标准的半导体激光器工具”（MDS）在5年里集中研究了高功率半导体激光器，给出了关于未来的应用和新颖的应用的想法。除了改进激光束质量，这个项目的目的还有实现灵活的激光束几何形状来配合不同的积木式组合应用。 1、绪论 早在1962年，就证明了在低温学温度下，在GaAs 或者GaAsP 激光二极管领域的激光效应，而且一些年后发展到在室温环境下实现AlGaAs/GaAs双异质结构。在当时，无论如何可以肯定的是，在他们只能提供短时间的低能量却又价格昂贵时，没有人能预见到这些激光器能够在激光材料处理中发挥如此重要的作用。然而，通过成功的晶体结构研究，详细的分析失效机理和相当多的制造工艺的改进，激光二极管成功的进入通讯、消费电子和计算机市场。并且占据了惊人的份额：在2000年，总共的半导体激光器市场达到了66亿US$；事实上半导体激光器大约占据了整个激光器的2/3市场。然而，在这么高的数字中，只有1.3%（8500万$）是用在固态激光器的泵埔模块中，0.2%（1130万$）是直接用在材料处理。同样的，如今在整个激光材料处理市场中（13.33亿$），半导体泵埔固态激光器占4.5%，半导体激光器直接应用的占0.9%。然而，由于它们的小尺寸和质量轻的特点，使得它们更容易组合；由于它们的高效率和可靠性，使得它们运行成本低；半导体激光器在作为固态激光器的泵埔光源和作为材料处理的一种新的激光源中获得了广泛的关注。
浅析高功率光纤激光器
浅析高功率光纤激光器 高功率光纤激光器，是相对于光纤通讯中作为载波的低功率光纤激光器而言（功率为mW级），是定位于机械加工、激光医疗、汽车制造和军事等行业的高强度光源。高功率光纤激光器巧妙地把光纤技术与激光原理有机地融为一体，铸造了21世纪最先进和最犀利的激光器。即使是在激光技术发达的国家，光纤激光器也是尖端、神秘和充满诱惑的代名词。2002年6月，光纤激光器空降中国，震撼了中国激光学术和产业界，引起了尊至院士的深情关注！ 一、光纤技术 光纤激光器的最大特点就是一根光纤穿到底，整台机器高度实现光纤一体化。而那些只在外部导光部分采用光纤传输或者LD泵浦源采用尾纤来耦合的激光器都不是真正意义上的光纤激光器。 光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维，主要广泛应用于光纤通讯，其导光原理就是光的全反射机理。普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯(芯径一般为9-62.5μm)、中间低折射率硅玻璃包层(芯径一般为125μm)和最外部的加强树脂涂层组成。〈见图一〉光纤可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤：中心玻璃芯较细(直径9μm+0.5μm)，只能传一种模式的光，其模间色散很小，具有自选模和限模的功能。多模光纤：中心玻璃芯较粗(50μm+1μm)，可传多种模式的光，但其模间色散较大，传输的光不纯。 用于高功率光纤激光器中的光纤不是普通的通讯光纤，而是掺杂了多种稀有离子、结构更为复杂、耐高辐射的特种光纤---双包层光纤。
双包层光纤比普通光纤在纤芯外多了一个内包层，对泵浦光而言是多模的，直径和受光角较大，能大肆吸收高亮度的多模泵浦光，在光纤内聚集大量的光子。实践证明：横截面为D型和矩形的双包层光纤具有95%的耦合效率因而得到广泛应用。对于脉冲光纤激光器而言，一个重大的课题就是如何提高光纤的耐辐射能力。目前世界上光纤激光器的单脉冲能力可以达到20,000W，一根头发丝大小的光纤如何能承受如此高的激光辐射？所以必须考虑在光纤内掺杂某种特殊离子防止光纤被烧坏。比如掺杂了铈离子的光纤就是在核辐射情况下，既不会因染色而失去透光能力，更不会受热变形。 二、传统固体激光器 激光器说白了就是一个波长转换器---波长短的泵浦光激励掺杂离子转换成长波长的光辐射，它一般由3部分组成：工作物质、谐振腔和泵浦系统。由于光纤激光器本质上属于固体激光器，所以在此仅比较一下传统Nd:YAG激光器的特性。 工作物质： 工作物质是固体激光器的心脏，它的物理性质由基质材料决定，光谱性质由激活离子内的能级结构决定。在YAG单晶体中掺入三价的Nd3+，便构成了目前广泛应用的YAG激光晶体。它主要有如下明显的特点： 1、YAG棒生长速度很慢，一般小于1mm/h。目前最大晶体棒的直径为40mm，长180mm，所以激光增益从根本上受到限制，无法实现特高功率激光输出。
全球十大半导体激光器产品进展
内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、重量轻、寿命长，因此，品种发展快，应用范围广。由于以上诸多优势，半导体激光器在工业应用、照明、投影、通信、医疗以及科研等领域已经应用相当普遍。 新型太赫兹半导体激光器 加州大学洛杉矶分校科研人员利用新方法制造出太赫兹频率下工作的半导体激光器。这一突破或将带来可用于太空探索、军事和执法等领域的新型强大激光器。在电磁波谱中，太赫兹的频率范围位于微波和红外线之间。太赫兹波可以在不损伤被检测物质的前提下对塑料、服装、半导体和艺术品等进行材料分析，还可以用于分析星体的形成和行星大气的组成。 目前使用可见光的垂直外腔表面发射激光器（VECSEL）已经被广泛用于生成高能束，但是这种技术此前并不适用于太赫兹频率范围。加州大学洛杉矶分校的电气工程副教授本杰明·威廉姆斯带领团队研制了首个可以在太赫兹频率范围使用的VECSEL。 为了使VECSEL在太赫兹频率范围发出高能束，威廉姆斯团队研制出带有一个叫做“反射阵超材料表面镜”装置的VECSEL。这种装置之所以如此命名，是因为它包含一个由大量微小天线耦合激光腔组成的阵列，这样当太赫兹波经过这个阵列时就“看”不到激光腔，反而会被反射回去，就像被普通的镜子反射回去一样。 “把超材料表面和激光器结合起来还是第一次。”威廉姆斯表示，这一方法既可以使激光器在太赫兹频率范围输出更大的功率，还可以形成高质量的激光束，而且超材料的使用可以让科研人员对激光束进行进一步的设计，以生成理想的极化度、形
半导体激光器的设计
半导体激光器设计 半导体激光器产生激光的机理,即必须建立特定激光能态间的粒 子数反转，并有光学谐振腔。由于半导体材料物质结构的特异性和 其中电子运动的特殊性,一方面产生激光的具体过程有许多特殊之处,另一方面所产生的激光光束也有独特的优势,使其在社会各方面广 泛应用。从同质结到异质结,从信息型到功率型,激光的优越性也愈 发明显,光谱范围宽, 相干性增强,使半导体激光器开启了激光应用 发展的新纪元。 1半导体激光器的工作原理 激光产生原理 半导体激光器是一种相干辐射光源,要使它能产生激光,必须具 备三个基本条件: (1)增益条件:建立起激射媒质(有源区)内载流子的反转分布,在 半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带,因此在半导体中要实现粒子数反转,必须在两个能带区域之间,处 在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多,这靠 给同质结或异质结加正向偏压,向有源层内注入必要的载流子来实现。将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子 数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。 (2)要实际获得相干受激辐射,必须使受激辐射在光学谐振腔内 得到多次反馈而形成激光振荡,激光器的谐振腔是由半导体晶体的自
然解理面作为反射镜形成的,通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜,而出光面镀上减反膜.对F—p腔 (法布里一珀罗腔)半导体激 光器可以很方便地利用晶体的与P—n结平面相垂直的自然解理面 一[110]面构成F—P腔。 (3)为了形成稳定振荡,激光媒质必须能提供足够大的增益,以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗,不断增加腔内的光场.这就必须要有足够强的电流注入,即有足够的粒子数反转,粒子数反转程度越高,得到的增益就越大,即要求必须满足一定的电流阀值条件.当激光器达到阀值时,具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大,最后形成激光而连续地输出. 可见在半导体激光器中,电子和空穴的偶极子跃迁是基本的光发射和光放大过程。 1.2 双异质结基本结构 将有源层夹在同时具有宽带隙和低折射率的两种半导体材料之间，以便在垂直于结平面的方向（横向）上有效地限制载流子和光子。用此结构于1970年实现了GaAlAs／GaAs激射波长为0.89 μm 的半导体激光器在室温下能连续工作。 图表示出双异质结激光器的结构示意图和相应的能带图在正向 偏压下
半导体激光器
半导体激光器 半导体激光器 半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，由于物质结构上的差异，产生激光的具体过程比较特殊。常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。 半导体激光器的分类 （1）异质结构激光器（2）条形结构激光器（3）AIGaAs/GaAs激光器（4）InGaAsP/InP激光器（5）可见光激光器（6）远红外激光器（7）动态单模激光器（8）分布反馈激光器（9）量子阱激光器（10）表面发射激光器（11）微腔激光器 半导体激光器 半导体激光（Semiconductor laser）在1962年被成功激发，在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良，开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管（Laser diode）等，广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器（激光笔），是目前生产量最大的激光器。激光二极体的优点是效率高、体积小、重量轻且价格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，P-N型也达到数%~25%，总而言之能量效率高是其最大特色。另外，它的连续输出波长涵盖了红外线到可见光范围，而光脉冲输出达50W（带宽100ns）等级的产品也已商业化，作为激光雷达或激发光源可说是非常容易使用的激光的例子。 仪器简介
Q-Line纤绿半导体激光器 半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是，通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式，光泵式和高能电子束激励式.电注入式半导体激光器，一般是由GaAS(砷化镓),InAS（砷化铟），Insb（锑化铟）等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射.光泵式半导体激光器，一般用N型或P型半导体单晶（如GaAS,InAs,InSb等）做工作物质，以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器，一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励.在半导体激光器件中，目前性能较好，应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器. 工作原理及特点 半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。半导体激光器优点是体积小，重量轻，运转可靠，耗电少，效率高等。 封装技术 技术介绍 半导体激光器封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而半导体激光器封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于半导体激光器。 发光部分 半导体激光器的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高半导体激光器的内、外部量子效率。常规Φ5mm型半导体激光器封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合
高峰值功率激光器的研究与发展
高峰值功率激光器的研究与发展 崔建丰1，2，3,樊仲维1,3,4 , 裴博3,4, 薛岩3，张晶1,2,3, 尹淑媛3，牛岗1,2,3, 石朝晖1,2,3,王培峰1,2,3 , 毕勇4 (1、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130022；2.、中国科学院研究生院，北京100049；3、北京国科世纪激光技术有限公司，北京100085；4、中国科学院光电研究院，北京100085）， 摘要: 针对高峰值功率激光器的关键技术进行了介绍和分析。对于大能量低重复频率的高峰值功率固体激光器，采用非稳腔技术，结合聚光腔增益分布的相交圆光线追迹技术，可以得到大能量高光束质量的激光输出；对于窄脉宽的纳秒/亚纳秒激光输出，端泵微片或者脉冲LD侧泵浦腔倒空技术师很好的选择；而对于超短脉冲输出的高峰值功率激光器，稳定的种子输出和再生放大在其中起着至关重要的作用。 关键词：激光技术；固体激光；相交圆聚光腔；非稳腔；亚纳秒激光； Study and development of the high peak power laser Cui Jianfeng 1,2,3,Fan Zhongwei 1,3,4, Pei Bo 3,4, Xue Yan 3, Zhang Jing 1,2,3, Yin Shuyuan3，Niu Gang 1,2,3, Shi Zhaohui 1,2,3,Wang Peifeng1,2,3, BI Yong4 (1、Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun, 130022 2、Academy of graduate, Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049 3、Beijing GK Laser Technology Co.，Ltd., Beijing 100085 4、Academy of Opto-electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085) Abstract: The pivot technology about high peak power laser was introduced and analyzed. For large energy with low repetition rate frequency LD-pumped 作者简介：崔建丰(1977—)，男，长春光学精密机械与物理研究所在读博士，北京国科世纪激光技术有限公司，主要从事半导体抽运、灯抽运高平均功率调Q激光器、高能量超快固体激光器及其频率变换技术研究。发表文章7篇，发表专利18个。Tel:+86-10-6298-1938 ;fax:+86-10-6298-1940；地址：北京市海淀区上第四街1号北京国科激光世纪激光技术有限公司，邮编：100085；E—mail：:cuijf@https://www.360docs.net/doc/697394881.html,
半导体激光器设计
半导体激光器设计 摘要:半导体激光器产生激光的机理,即必须建立特定激光能态间的粒子数反转，并有光学谐振腔。由于半导体材料物质结构的特异性和其中电子运动的特殊性，一方面产生激光的具体过程有许多特殊之处，另一方面所产生的激光光束也有独特的优势，使其在社会各方面广泛应用。从同质结到异质结，从信息型到功率型，激光的优越性也愈发明显，光谱范围宽，相干性增强，使半导体激光器开启了激光应用发展的新纪元。 关键词：受激辐射；光场;同质结;异质结;大功率半导体激光器 、八— 0刖言 半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器，又称半导体激光二极管（LD）, 是20世纪60年代发展起来的一种激光器。半导体激光器的工作物质有几十种，例如砷化傢（GaAs）,硫化镉（CdS）等,激励方式主要有电注入式,光泵式和高能电子束激励式三种。半导体激光器从最初的低温（77K）下运转发展到室温下连续工作；从同质结发展成单异质结双异质结,量子阱（单,多量子阱）等多种形式。半导体激光器因其波长的扩展，高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展.半导体激 光器的体积小，重量轻,成本低,波长可选择，其应用遍布临床，加工制造，军事,其中尤以大功率半导体激光器方面取得的进展最为突出。 1半导体激光器的工作原理 1.1激光产生原理 半导体激光器是一种相干辐射光源，要使它能产生激光，必须具备三个基本条件：（1）增益条件：建立起激射媒质（有源区）内载流子的反转分布，在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带，因此在半导体中要实现粒子数反转，必须在两个能带区域之间，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多,这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注入必要的载流子来实现。将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激
半导体激光器封装技术及封装形式
半导体激光器封装技术及封装形式 半导体激光器的概念半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟（InP）、硫化锌（ZnS）等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器在室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。 半导体激光器的工作原理半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件： （1）要产生足够的粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；（2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；（3）要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。 半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。 半导体激光器优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。 半导体激光器的封装技术一般情况下，半导体激光器的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，半导体激光器的发光强度会相应地减少1%左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数半导体激光器的驱动电流限制在20mA左右。 但是，半导体激光器的光输出会随电流的增大而增加，很多功率型半导体激光器的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的半导体激光器封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导
半导体激光器
半导体激光器 半导体激光器又称激光二极管[1](LD)。进入八十年代，人们吸收了半导体物理发展的最新成果，采用了量子阱(QW)和应变量子阱(SL-QW)等新颖性结构，引进了折射率调制Bragg发射器以及增强调制Bragg发射器最新技术，同时还发展了MBE、MOCVD及CBE等晶体生长技术新工艺，使得新的外延生长工艺能够精确地控制晶体生长，达到原子层厚度的精度，生长出优质量子阱以及应变量子阱材料。于是，制作出的LD，其阈值电流显著下降，转换效率大幅度提高，输出功率成倍增长，使用寿命也明显加长。 A 小功率LD 用于信息技术领域的小功率LD发展极快。例如用于光纤通信及光交换系统的分布反馈(DFB)和动态单模LD、窄线宽可调谐DFB-LD、用于光盘等信息处理技术领域的可见光波长(如波长为670nm、650nm、630nm的红光到蓝绿光)LD、量子阱面发射激光器以及超短脉冲LD等都得到实质性发展。这些器件的发展特征是：单频窄线宽、高速率、可调谐以及短波长化和光电单片集成化等。 B 高功率LD 1983年，波长800nm的单个LD输出功率已超过100mW，到了1989年，0.1 mm条宽的LD则达到3.7W的连续输出，而1cm线阵LD已达到76W输出，转换效率达39%。1992年，美国人又把指标提高到一个新水平：1cm线阵LD连续波输出功率达121W，转换效率为45%。现在，输出功率为120W、1500W、3kW等诸多高功率LD均已面世。高效率、高功率LD及其列阵的迅速发展也为全固化激光器，亦即半导体激光泵浦(LDP)的固体激光器的迅猛发展提供了强有力的条件。 近年来，为适应EDFA和EDFL等需要，波长980nm的大功率LD也有很大发展。最近配合光纤Bragg光栅作选频滤波，大幅度改善其输出稳定性，泵浦效率也得到有效提高。 【特点及应用范围】半导体二极管激光器是实用中最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。 【半导体激光器的发展及应用】半导体物理学的迅速发展及随之而来的晶体管的发明，使科学家们早在50年代就设想发明半导体激光器，60年代早期，很多小组竞相进行这方面的研究。在理论分析方面，以莫斯科列别捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最为杰出。 在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上，美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）报告了砷化镓材料的光发射现象，这引起通用电气研究实验室工程师哈尔（Hall）的极大兴趣，在会后回家的火车上他写
国际产业大功率半导体激光器发展现状
国际产业大功率半导体激光器发展现状 国际产业大功率半导体激光器发展现状 作者：王智勇秦文斌曹银花 激光材料加工、信息与通讯、医疗 保健与生命科学以及国防是世界范 围内激光技术的四个最主要的应用领域，其中激光材料加工所占比例最大，同时也是发展最快、对一个国家国民经济影响最大的激光技术应用领域。激光材料加工技术在产业领域应用的广泛程度，已经成为衡量一个国家产业水平高低的重要标志。 激光材料加工用大功率激光器经历了大功率CO2激光器、大功率固体YAG激光器后，目前正在朝着以半导体激光器为基础的直接半导体激光器和光纤激光器的方向发展。在材料加工应用中，以大功率半导体激光器为基础的直接半导体激光器和光纤激光器，不仅具备以往其他激光器的上风，而且还克服了其他激光器效率低、体积大等缺点，将会在材料加工领域带来一场新的技术革命，就如同上世纪中叶晶体管取代电子管、为微电子技术带来的革命一样。因此，直接半导体激光器和光纤激光器是未来材料加工用激光器的发展方向之一。 下面将先容近年来大功率半导体激光器的发展现状，以及目前进步半导体激光器输出功率和改善光束质量的方法和最新进展，同时先容大功率半导体激光器在材料加工中的应用现状、分析展看大功率半导体激光器的发展趋势。
图1：半导体激光器多光束合成技术示意图。 产业用大功率半导体激光器发展现状 高功率和高光束质量是材料加工用激光器的两个基本要求。为了进步大功率半导体激光器的输出功率，可以将十几个或几十个单管激光器芯片集成封装、形成激光器巴条，将多个巴条堆叠起来可形成激光器二维叠阵，激光器叠阵的光功率可以达到千瓦级甚至更高。但是随着半导体激光器条数的增加，其光束质量将会下降。另外，半导体激光器结构的特殊性决定了其快、慢轴光束质量不一致：快轴的光束质量接近衍射极限，而慢轴的光束质量却比较差，这使得半导体激光器在产业应用中受到了很大的限制。要实现高质量、宽范围的激光加工，激光器必须同时满足高功率和高光束质量。因此，现在发达国家均将研究开发新型高功率、高光束质量的大功率半导体激光器作为一个重要研究方向，以满足要求更高激光功率密度的激光材料加工应用的需求。 图2：大功率半导体激光器的光束质量与输出功率之间的关系以及目前的应用领 域
半导体激光器用于材料加工
半导体激光器用于材料加工 激光器的光束模式对激光加工效果有较大的影响。如下图所示为几种常见的激光器的光束形状。以激光焊接为例，对于高斯分布的激光束，焊缝截面通常为细长的钉子形状；而对于平顶分布的激光束，激光能量分布较为均匀，焊缝截面上部与下部的宽度较一致。 半导体激光器的光束呈平顶分布，光束能量分布均匀，适用于熔覆、钎焊以及表面热处理等应用。创鑫激光高功率光纤耦合半导体激光系统具有比光纤激光器更高的电光转换效率、更紧凑的体积，激光通过光纤传导输出，适合于与自动化设备配套，实现柔性加工。 激光熔覆 激光熔覆是指在被熔覆基体表面上放置涂层材料，经激光辐照使之与基体表面同时熔化，快速凝固后形成与基体成冶金结合的表面涂层。激光熔覆能显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。激光熔覆工艺主要应用于模具、轴承等贵重易损件的材
料表面改性、表面修复，具有极高的经济价值。如图所示为典型的激光熔覆过程。 激光钎焊 激光钎焊时采用激光作为热源，钎料熔化填充接头间隙，实现被焊母材的连接。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。由于半导体激光器平顶光束能量均匀的特点，激光熔覆时一般采用半导体激光器作为热源。 激光焊接 激光焊接因其深宽比大、热输入量小等优点，被广泛应用于不锈钢、铝、铜等多种材料及异种材料的焊接。相较光纤激光器，半导体激光器光束能量分布均匀、光斑较粗，适用于塑料焊接，以及五金等行业焊接工件接头间隙较大的场合，焊缝表面平整，可容许接头一定的间隙，焊接质量优良。如下图所示为1.0mm厚SUS304不锈钢对接焊的焊缝宏观形貌及截面金相。
光纤激光器常见问题解答
光纤激光器常见问题解答 1. 我现在使用的是灯泵浦YAG激光器，改用光纤激光器会给我带来哪些好处？ ?光纤激光器的电光转换效率高达28 %，而灯泵浦YAG激光只有1.5%～2% ?不用更换灯管，因而更加省钱：光纤激光器中使用了寿命长达10万小时的电信级单芯结半导体激光管 ?所有功率级的光斑大小和形状都是固定的 ?免维护或低维护 ?备件极少 ?风冷或基本不需要冷却 ?体积相当小 ?工作距离更长 ?不需要调整 ?无需预热，立即可用 2. 哪里能够买到光纤激光器的光束传送部件？ 目前，所有第三方光束传送部件制造商都可提供光纤激光器使用的光束传送部件，IPG可为您提供制造商名单。 3.原有的YAG光束传送部件是否还能使用？ 基本可以，但是需要使用适配器对IPG光纤连接器进行转换。有些情况下为了充分发挥光纤激光器的优势，需要提高焦距。 4. 这些激光器产品是否能够集成在我现在的工作单元内？ 可以，光纤激光器配备了各种工业接口，能够很容易地对接标准的工业控制装置。 5. 有提供交钥匙服务的系统集成商吗？ 有，有许多多年从事光纤激光器交钥匙服务的系统集成商，IPG可提供交钥匙服务集成商和OEM的名单。 6. 光纤激光器有质保服务吗？ 在业内，IPG提供的质保期最长：光纤激光器的标准质保期为购买后整2年时间，IPG最长可提供8年质保期，详情请与我们的销售人员联系。 7. 哪里能够实际观摩到光纤激光器产品？ IPG在许多地方设有应用开发设施，包括马萨诸塞州牛津市、密歇根州的底特律市、德国的Burbach 市、日本的横滨市，目前我们正计划在俄罗斯、中国和牛津总部建立增设新的应用开发设施。另外，我们还在北美、欧洲、亚洲的多所大学内设有光纤激光器技术研究中心。 8. 你们的竞争对手说你们的光纤激光器存在后向反射的问题，是真的吗？ 说这些话的人并不熟悉光纤激光器技术，如果传送光纤选择合适的话，我们的数千瓦功率低模光纤激光器不会发射后向反射问题。单模激光都很少出现这种问题。但是，如果后向反射太高的话，设备一旦检测到会自动关闭。使用隔离器也能消除该问题。IPG已经有无数的设备应用在铜和铝等高反光材料的切割和焊接领域。
国外主要激光器企业大全知识分享
国外主要激光器企业 大全
国外主要激光器企业大全 2014-12-04 ：焊接与切割联盟我要分享评论投稿订阅 导读： IPG全球最大的光纤激光制造商，其生产的高效光纤激光器、光纤放大器以及拉曼激光的技术均走在世界的前端。 OFweek激光网讯：激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度约为太阳光的100亿倍。 随着激光技术的不断发展，激光应用已经渗透到科研、产业的各个方面，在汽车制造、航空航天、钢铁、金属加工、冶金、太阳能以及医疗设备等领域都起到重要作用。 我国激光加工产业五个发展阶段：1990~1993年横流CO2激光器的使用标志着我国研究成果走向实际应用；1994~1997年CO2激光设备应用于大量的打标和服装雕刻；1997~1999年，激光技术应用于手机电池焊接，从而带动了汽车零部件、小五金元器件的打标应用；2000~2004年，成套的大功率激光设备面市，应用于焊接、毛化、切割、调阻、打孔、模切等更广阔的领域；2004年至近期，大功率激光切割机、多种裁床、激光熔覆设备、激光直接成型机、用于微电子加工等领域的激光设备纷纷涌现。 虽然我国的激光加工产业相比上个世纪发生了日新月异的变化，近年来很多激光设备已经逐步实现国产化，但是依然还受到多方面技术不成熟的制约，还无法完全满足我国激光加工市场的广大市场需求。 激光设备的核心就是激光器，我国各大激光设备企业不断地加大技术开发投入，虽然已经取得了一定的成就，各种激光设备实现国产化，达到国际领先水平，但是在主力激光器，超大功率激光器依然依赖进口，以致激光设备价格大幅度上涨，制约了我国激光加工产业的发展，另一方面，国外不少的激光加工企业看准中国激光加工的广大市场前景，纷纷入驻我国的沿海城市，冲击我国激光加工产业，国际竞争国内化。 下面总结目前市场上应用于工业制造领域的激光器主要企业，以供想采购激光焊接、激光切割、激光打标等企业提供相应的参考！ 美国 1.相干（Coherent）公司 相干公司成立于1966年，是世界第一大激光器及相关光电子产品生产商，产品服务于科研、医疗、工业加工等多个行业；秉承40年的激光制造经验和创新精神，致力于提供一流的商业化激光器，促进科学研究不断进步、生产制造行业生产力和加工精度的不断提高；其全球化的销售、客户服务和技术支持网络更为客户提供全球范围内的合作和服务。 相干公司能够提供更全面的激光器和激光参数测量产品，包括：氩/氪离子激光器、CO2激光器（10.6μm、9.4μm、调Q、可调谐、单频、THz源）、半导体激光器(375nm、405nm、635nm、780-980nm)、钛宝石连续可调谐激光器、准分子激光器、脉冲染料激光器、钛宝石超快激光器及放大器、半导体泵浦固体激光器（1064nm、532nm、355nm、266nm）、功率计、能量计、光束质量分析仪和波长计等。