??波長(zhǎng)范圍為400nm-500nm(450nm使用較多)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光器，具有穩(wěn)定性高、電光效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于激光加工(如銅、金)、醫(yī)療、水下探測(cè)、照明、顯示、激光泵浦等場(chǎng)景。本文重點(diǎn)介紹450nm大功率藍(lán)光半導(dǎo)體激光光束整形與合束技術(shù)，包括光束準(zhǔn)直、光束整形、空間合束、偏振合束和光纖耦合技術(shù)等技術(shù)研究，以推動(dòng)大功率藍(lán)光激光器在電動(dòng)車(chē)電極、電子元器件、航空航天領(lǐng)域中的銅基等高紅外激光反射材料的增材制造和焊接加工應(yīng)用。

??藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用

??1、動(dòng)力電池激光焊接

??據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，激光技術(shù)在動(dòng)力電池制程中發(fā)揮核心作用，如果以激光設(shè)備占整線價(jià)值量投資比例為30%計(jì)算，2025 年激光鋰電設(shè)備的需求規(guī)模約為430億元，市場(chǎng)空間巨大。

??汽車(chē)動(dòng)力電池主要包括方形電池、圓柱電池以及軟包電池這三種形式。可焊接部位包括蓋板防爆閥焊接、極耳與極柱焊接、殼體焊接、注液孔焊接，模組連續(xù)片焊接等。

??極耳/匯流排的焊接難點(diǎn)主要為：材料薄、多片疊加焊接容易虛焊、導(dǎo)致強(qiáng)度不夠、導(dǎo)電性不好，建議采用擺動(dòng)焊接。圓柱電池部件，電池蓋帽的焊接難點(diǎn)包括：材料薄、易燒穿、溫度達(dá)不到，建議采用振鏡高速(300mm/s以上)焊接。模組焊接難點(diǎn)：熔深要求較大、焊縫成型較差，可使用較高功率進(jìn)行高速( 80mm/s以上)焊接。方形電池部件焊接難點(diǎn)：氣孔多、容易出現(xiàn)爆點(diǎn)、導(dǎo)致密封性不夠，焊接速度可適當(dāng)提高。

??2、藍(lán)光3D打印

??圍繞著銅材料的3D打印技術(shù)近年來(lái)備受關(guān)注。現(xiàn)有的紅外激光器對(duì)于純銅的3D打印存在極大的困難，一般采用CuCr1Zr 等銅合金來(lái)代替純銅，而采用藍(lán)光激光器可以實(shí)現(xiàn)用純銅粉高效打印物體。同時(shí)，藍(lán)光半導(dǎo)體激光器大幅降低了光反射，能量利用率提高的同時(shí)也提高了加工速度。

??通過(guò)增加藍(lán)色半導(dǎo)體激光的亮度，大阪大學(xué)根據(jù)新能源和工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織(NEDO)項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)出純銅層壓造型的SLM型3D打印機(jī)。此種3D打印機(jī)為了熔化純銅粉末，需要開(kāi)發(fā)出輸出功率為100W的高亮度藍(lán)色半導(dǎo)體激光器以獲得所需的功率密度。波長(zhǎng)為450nm的藍(lán)色半導(dǎo)體激光，通過(guò)直徑為100μm的光纖輸出，容易形成100μm的聚光。且輸出功率達(dá)100W時(shí)，直徑100μm的聚光點(diǎn)處的激光功率密度為1.3×106W/cm2，從而達(dá)到了純銅粉末熔化所需的功率密度。

??3、藍(lán)光激光手術(shù)設(shè)備

??藍(lán)激光比其他醫(yī)用激光光子能量更高、安全性更好，可有效切除各種軟組織。目前泌尿外科藍(lán)光達(dá)到200W。

??綜上所述，藍(lán)光半導(dǎo)體激光具有吸收效率高，高功率等一系列優(yōu)勢(shì)。