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本项目研发的光纤耦合半导体激光器光纤耦合输出功率大于1000W,光束质量好,耦合光纤芯径400μm,光纤耦合效率大于96%,总的电光效率42.99%。样机集成激光模块、电源、冷却、控制等为一体,通过触摸屏实现激光器开关、输出功率设置、状态监测显示。激光器可以放置于机柜上方,也可以与机柜分离放置,适应科研应用及工业加工配合机床或者机械手的应用需求。产品化样机配备了用于激光焊接、激光熔覆的加工头,已进行了不锈钢等材料的激光焊接、激光熔覆加工应用。

本项目研发的高光束质量光纤耦合输出半导体激光器,采用标准的半导体阵列(10mm bar),避免采用特殊的半导体激光器所带来的器件成本增加;采用微光学元件对半导体阵列的发光单元重构、变换,单阵列输出功率高,组合阵列数减少,装配工艺相对简单,降低了制作成本;耦合传输光纤采用高功率石英传输光纤,提高激光器的传输效率和可靠性,满足推广应用的要求。

本项目创新点是采用标准的半导体阵列(10mm bar),通过微光学元件将阵列发光单元重构、变换的新方法,极大提高阵列的光束质量。本项目所研制的400μm光纤耦合千瓦激光器中,所使用的每一个半导体阵列都采用了该技术提高了光束质量,使得每个空间合束模块能够获得高功率、高光束质量的激光输出。

该项技术不仅可以应用于半导体激光器的直接应用,而且在用于泵浦源应用时,可以提高泵浦激光的功率密度,可以为提高输出激光的功率和光束质量。可以预期的是,利用该项技术,在现有的400μm光纤耦合千瓦激光器的技术基础上,通过合束更多的激光波长,获得2000W,甚至更高的激光输出功率,为工业应用提供更高功率的激光源。而且该项技术应用于泵浦固体激光器、光纤激光器等方面,提高了泵浦光的功率密度,也为实现高性能的固体激光器、光纤激光器等提供更好的技术支持。