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千瓦-万瓦级半导体激光器的发展现状与挑战

Contents优势及意义1发展现状2.1实现技术2.2

当前核心问题与挑战3Logo1.优势及意义优势意义广泛运用于各个领域军事医学工业航空娱乐对高功率半导体激光器需求迅猛增长成本低Diagram2Diagram3Diagram2Diagram3体积小重量轻使用寿命长电光转换效率高Logo发展现状多样化商品化德国Laserline公司美国Limo公司美国TreaDioe公司德国Trumf公司德国Dalas公司国外Laserline公司光纤耦合激光器功率高达10000WLogoLogo发展现状发展迅猛起步晚北京工业大学1050w12m·mrad西安矩光3000W3mm×7mm电子十三所1600W国内飞虹激光

DISTA系列世界第一台主动防高功率激光反射工业半导体激光器。功率达到4000w.将突破6000wLogo2.2实现技术单发射腔垂直腔面发射阵列单巴条叠阵面阵特征多单管耦合，方式有光纤耦合及空间耦合单管垂直腔面发射，集成面阵，小单位面阵集成为大面阵以边发射单巴条为基础，叠阵，面阵形式优点理论工艺相对简单可靠性高光束对称性好，可高度聚焦，进入光纤耦合效率高。有利于大规模二维列阵散热能力相对较好，寿命长、可靠性高，技术成熟缺点光束质量差，集成体积较大，也难以对该光束进行进一步的整形来提高光亮度单管功率低，散热路径与发光路径同一方向，热应力问题。体积庞大，仍有很大的提升空间。Logo2.2实现技术叠阵面阵技术百瓦单巴条单叠阵千瓦级一维叠阵万瓦级二维叠阵面阵万瓦级带光学整形面阵万瓦级带快轴准直Logo3.问题与挑战解决办法A微通道散热技术B喷雾冷却技术①热管理热应力管理半导体激光器的寿命，最大输出功率都极大地受工作温度的影响。散热问题成为了研制千瓦万瓦级半导体的重中之重！Logo①热管理热应力管理喷雾冷却系统图传热系数大温度均匀性好过热度小临界热流密度高低冷却液流量Logo②光谱控制巴条特性差异温度的不均性1.合理热管理，保证巴条中心波长一致2.通过计算模拟系统温度，合理分配巴条原因解决办法Logo③光斑控制两倍束腰半径

2W0/mm远场发散角θ0/mrad光参数积MBPP/mm·mrad)准直前快轴0.00157850.29准直后快轴0.720.35准直前慢轴10140350准直后慢轴1054135Logo③光斑控制控制办法非相干耦合

折射整形反射整形折反射整形相干耦合

衍射整形法挑战对多叠阵面阵光学整形技术的挑战对光学元件加工的挑战对光学耦合器件的挑战Logo④封装技术铟焊料氧化空洞热应力问题3~5年寿命无铟焊料有效避免以上问题25年寿命Logo4总结综上所述，近年来,大功率半导体激光器的研发取得了巨大的进步，但

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