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半導體激光器和光纖激光器有什么不同?

半導體激光器是激光錫焊中的重要組成部分,作為能量光源,半導體激光器是不可缺少的。激光器除了半導體激光器外,還有光纖激光器。很多人不知道半導體激光器和光纖激光器的區(qū)別,松盛光電來給大家介紹半導體激光器和光纖激光器的區(qū)別,來了解一下吧。

工作原理

半導體激光器:基于半導體材料的 PN 結特性,當在 PN 結兩端施加正向電流時,半導體中的載流子(電子和空穴)會在 PN 結附近復合,電子從導帶躍遷到價帶,釋放出光子,從而產(chǎn)生激光。這是一種直接的電光轉換過程。

光纖激光器:以摻雜稀土元素(如鉺、鐿等)的光纖作為增益介質。泵浦光通過光纖耦合進入增益介質,使摻雜原子實現(xiàn)能級躍遷,形成粒子數(shù)反轉,進而產(chǎn)生受激輻射,放大光信號,最終形成激光輸出。此為光光轉換過程,需要外部的泵浦光源來提供能量。

結構特點

半導體激光器:通常由激光工作物質(半導體材料)、激勵源(電源)、聚光腔、諧振腔反射鏡等部分構成,其結構相對簡單,體積小巧,易于集成,與半導體制造技術兼容性好,可大批量生產(chǎn)。

光纖激光器:主要由摻雜光纖、泵浦源、諧振腔(一般由光纖光柵等構成)、光纖耦合器等部件組成。其結構較為復雜,但由于光纖具有良好的柔韌性,使得激光器在布局和安裝上更加靈活。

性能特點

輸出功率:光纖激光器的輸出功率通常較高,可達到幾千瓦甚至更高,能夠滿足如金屬切割、焊接等對高功率激光的工業(yè)應用需求。而半導體激光器的輸出功率相對較低,一般在數(shù)瓦到數(shù)百瓦之間,不過在小型化和集成化應用中具有優(yōu)勢。

光束質量:光纖激光器的光束質量優(yōu)良,M2 值通常小于 1.5.具有較好的聚焦性能,能夠實現(xiàn)高精度的加工和處理,如激光打標、醫(yī)療手術等。半導體激光器的光束質量相對較差,發(fā)散角較大,但在一些對光束質量要求不高的應用場景中仍可滿足需求。

效率和散熱:光纖激光器具有較高的光電轉換效率,一般在 20%-30% 左右,且散熱性能良好,通常采用風冷即可,能夠承受較高的功率而不易過熱。半導體激光器的效率也較高,但在高功率下受溫度影響較大,需要更好的熱管理措施,如水冷等。

波長范圍:半導體激光器的波長范圍較廣,可覆蓋從紫外到紅外的多個波段,能滿足不同應用對波長的特定需求,如激光通信、激光打印等領域常用的波長。光纖激光器的波長則主要取決于摻雜元素和光纖的特性,常見的有 1064nm、1550nm 等,其波長穩(wěn)定性較好。

應用領域

半導體激光器:因其體積小、成本低、易于集成等特點,廣泛應用于光通信、激光打印、條形碼掃描、小型激光顯示、激光測距、激光雷達、光存儲、引燃引爆、自動控制、檢測儀器等領域。

光纖激光器:憑借高功率、優(yōu)良的光束質量和高效的能量傳輸?shù)葍?yōu)勢,主要應用于工業(yè)激光加工(如切割、焊接、雕刻、打標等)、醫(yī)療激光手術、科學研究、光纖通信中的光信號放大等領域。


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