10kW级直接输出半导体激光熔覆光源的研制与热效应分析

针对目前工业领域对激光熔覆、激光热处理的应用需求,研制了10 kW级直接输出半导体激光熔覆光源。采用半导体激光叠阵为单元器件,将偏振合成技术和波长合成技术相结合,将2只915 nm和2只976 nm半导体激光叠阵进行合成,当工作电流为122 A时,最大输出功率达到10 120 W,电-光转换效率为46%。实验中还对光源内部的易损光学元件的热效应进行了模拟分析并设计有效的散热结构,使其最高温度从442. 2 K下降到320 K,同时对应的热应力从75. 4MPa下降到14 MPa,大幅提升了激光光源的可靠性。