過去的幾年中，高功率二極管激光器（hpdl）已被成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。除了用做固態(tài)激光器的泵浦源以外，它們還被用于材料加工中，例如焊接、軟釬焊和熱處理。此前，千瓦級(jí)的系統(tǒng)更為重要，因?yàn)樗鼈兛杀挥糜诮饘俦∑�的焊接以及局部回火。而目前，更多的微型加工�?yīng)用利用了功率為 500w的hpdl來進(jìn)行加工。hpdl的光束質(zhì)量高而且聚焦光斑小，這些特點(diǎn)讓hpdl成為一項(xiàng)深具潛力的加工手段。
二極管激光器可被用于直接加工中，或者以光纖耦合系統(tǒng)的形式應(yīng)用到加工中。用于直接加工的激光光斑為矩形焦斑，而光纖耦合系統(tǒng)中常見的是軸向?qū)ΨQ的光束。對(duì)于功率在150w范圍內(nèi)的激光器來說，人們更多地使用被動(dòng)制冷的光纖耦合激光系統(tǒng)。在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量經(jīng)過一個(gè)大型銅制散熱片進(jìn)行散熱。對(duì)于散熱片的冷卻來說，可以使用電熱元件，或者工業(yè)水冷系統(tǒng)。
被動(dòng)式制冷的二極管激光器優(yōu)勢(shì)在于它的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，而且所需的維護(hù)量很少。水冷二極管激光器需要使用的制冷劑，在被動(dòng)式制冷的二極管激光器就不需要使用。在多數(shù)情況下，因?yàn)槭褂昧舜笮蜕�熱器，所以被�?dòng)式制冷的二極管激光器無法得到直接輸出的激光，激光輻射必須通過光纖來傳輸，光纖直徑在400到800m。這類系統(tǒng)得到的焦斑直徑約在600到1200m，工作距離為100mm。在一些特殊應(yīng)用中，也可以降低激光功率得到直徑更小的光斑。由于二極管激光器的光束質(zhì)量高，因此若使用200m的光纖，在工件上可以達(dá)到約22w的激光能量。若使用焦距更短的透鏡，焦斑直徑可達(dá)120m。
在直接加工應(yīng)用中，若所需的激光功率大于150w，可以使用主動(dòng)冷卻型激光器。這樣，冷卻水的質(zhì)量就變得非常重要。所有相關(guān)的參數(shù)都必須通過集成探測(cè)器的檢測(cè)，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
應(yīng)用和機(jī)遇
除了二極管的技術(shù)設(shè)計(jì)外，實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合決定了焦斑的大小和幾何形狀。線狀焦斑比圓形焦斑更適合進(jìn)行熱處理。而矩形焦斑只有在對(duì)其參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格限制的情況下，才可以被用于輪廓加工。二極管激光器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，其傳感器可以直接被集成到聚焦頭，以便進(jìn)行加工控制。在生產(chǎn)過程中使用高溫計(jì)和ccd攝像頭有助于對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行設(shè)置、控制和存檔。利用這些設(shè)備，技術(shù)人員甚至可以修復(fù)產(chǎn)品缺陷，從而令加工的質(zhì)量更為可靠。
近幾年來，人們更加重視利用激光透射來焊接聚合物塑料。與傳統(tǒng)技術(shù)（例如熱焊接、超聲波焊接、振動(dòng)焊接技術(shù)等）相比，激光焊接的優(yōu)勢(shì)在于能量傳輸無需直接接觸，而且其熱影響區(qū)域小。根據(jù)應(yīng)用情況的不同，可以使用不同的方式來焊接，比如掩膜焊接、輪廓焊接、同步焊接或者準(zhǔn)同步焊接。光纖耦合二極管激光器的光束質(zhì)量很高，使得準(zhǔn)同步焊接中掃描光學(xué)元件的使用成為可能。
在聚合物塑料的焊接中，選擇合適的激光波長(zhǎng)是很重要的。在多數(shù)情況下，吸收率是由塑料中的添加劑決定的，比如塑料中的色素或者顏料，而不是由聚合物基體材料決定的。聚合物生產(chǎn)商提供了各種各樣不同顏色的塑料，用于激光透射焊接。大部分添加劑對(duì)于激光的吸收范圍比較窄。而且這些吸收范圍并不能覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的激光波長(zhǎng)范圍（808，940和960nm）。
hpdl在工業(yè)中的應(yīng)用首先是對(duì)金屬的熱處理。應(yīng)用實(shí)例包括導(dǎo)向桿的硬化處理、扭轉(zhuǎn)彈簧的熱處理；在這兩項(xiàng)應(yīng)用中，激光能量輸入的局域化和可控性是巨大的優(yōu)勢(shì)。目前的hpdl技術(shù)已經(jīng)能夠加工外形很小的物體，而且準(zhǔn)確性高，這就開拓了更有價(jià)值的應(yīng)用前景。
對(duì)于標(biāo)簽生產(chǎn)，具有微米級(jí)刀口的沖壓工具已經(jīng)被集成到印刷機(jī)上。這些刀口必須進(jìn)行硬化處理，而且在處理的過程中，必須避免刀口背面的材料也被加熱。因此，為了實(shí)現(xiàn)刀口上的均一硬化，集成了高溫計(jì)的hpdl被用來進(jìn)行加工。該激光系統(tǒng)在一個(gè)閉合的回路上加熱，以保持刀口上的溫度不變。