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半導(dǎo)體激光器 激光切割 激光器
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國(guó)內(nèi)外大功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)展與應(yīng)用
材料來(lái)源:最新科技進(jìn)展          

半導(dǎo)體激光器是采用半導(dǎo)體材料作為增益材料的一種激光器,也被稱(chēng)作激光二極管(Laser Diode,LD)。半導(dǎo)體激光器由光纖耦合半導(dǎo)體激光器模塊、合束器件、激光傳能光纜、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及機(jī)械結(jié)構(gòu)等構(gòu)成,在電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)和監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)激光輸出。

20世紀(jì)70年代以來(lái),隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,各種相關(guān)技術(shù)不斷被攻克和完善,人們對(duì)半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用也有了不同的要求。半導(dǎo)體激光器主要的發(fā)展方向有功率型半導(dǎo)體激光器和信息型半導(dǎo)體激光器。20世紀(jì)90年代初,隨著半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器的應(yīng)用,半導(dǎo)體激光器在輸出光功率方面取得了質(zhì)的飛躍,即輸出光功率大大提高。國(guó)外方面,在20世紀(jì)90年代初就開(kāi)始此項(xiàng)研究,已經(jīng)取得很大進(jìn)展,千瓦(kW)級(jí)別的大功率半導(dǎo)體激光器陣列已商業(yè)化生產(chǎn)并銷(xiāo)售。國(guó)內(nèi)方面,起步相對(duì)較晚,但是發(fā)展很快,已經(jīng)研制出輸出光功率為600W的大功率半導(dǎo)體激光器陣列。目前,商業(yè)化的大功率半導(dǎo)體激光器主要集中在780nm-1100nm的近紅外波段。近紅外波段的大功率半導(dǎo)體激光器作為固體激光器、光纖放大器以及光纖激光器的重要泵浦源之一,起著不可或缺的作用。 

半導(dǎo)體激光器具有體積小、壽命長(zhǎng)、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體激光器依靠其優(yōu)異的性能,不斷地被用在社會(huì)生產(chǎn)的方方面面,其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括:

(1)武器級(jí)大功率激光器

美國(guó)在2009年1月實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器105kW的輸出,達(dá)到105kW功率的諾斯羅普·格魯曼公司的激光器由7個(gè)15kW的Firestrike激光模組組成。在體積和重量上,已經(jīng)縮小到13/30/9英寸,F(xiàn)irestrike單個(gè)模塊重量400lb/181kg。這樣的體積重量和性能已經(jīng)具備實(shí)戰(zhàn)能力,為戰(zhàn)術(shù)激光武器的發(fā)展提供了新的方向。

圖1 FireStrike激光器

激光武器主要由高能激光器、精密瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)和光束控制發(fā)射系統(tǒng)組成。高能激光器是激光武器的核心,是實(shí)現(xiàn)激光武器的基礎(chǔ)。美國(guó)始終將激光武器作為自己未來(lái)武器的發(fā)展方向,目前有3大重點(diǎn)激光發(fā)展計(jì)劃:IFX計(jì)劃、未來(lái)機(jī)載激光武器、反衛(wèi)星計(jì)劃。

(2)半導(dǎo)體激光制導(dǎo)

激光制導(dǎo)是以激光為信息載體,把導(dǎo)彈、炮彈或炸彈引向目標(biāo)而實(shí)施精確打擊的技術(shù),采用激光目標(biāo)指示方式或激光駕束導(dǎo)引方式實(shí)現(xiàn)彈體的軌跡控制。美國(guó)AGM-65E空地激光半主動(dòng)制導(dǎo)導(dǎo)彈的命中精度達(dá)1m以?xún)?nèi)。激光制導(dǎo)炮彈的成本約為普通炮彈的5倍,效能是普通炮彈的40倍。激光制導(dǎo)武器在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中擁有越來(lái)越重要的地位。

(3)半導(dǎo)體激光雷達(dá)

激光雷達(dá)是以激光為信息載體的雷達(dá),具有高分辨率、強(qiáng)抗干擾能力、良好隱蔽性、難被截獲、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。其抗干擾能力可以排除背景和地面雜波干擾,探測(cè)超低空目標(biāo)與跟蹤發(fā)射初級(jí)階段的導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈。半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)使得激光雷達(dá)更加適合車(chē)載、機(jī)載和星載。

(4)半導(dǎo)體激光測(cè)距

激光測(cè)距技術(shù)是軍用激光裝備的核心。激光測(cè)距機(jī)主要應(yīng)用于炮兵測(cè)距、步兵測(cè)距、機(jī)載測(cè)距、坦克測(cè)距、艦載測(cè)距等,可實(shí)時(shí)測(cè)定運(yùn)動(dòng)目標(biāo),如導(dǎo)彈、飛機(jī)、航彈等及靜止目標(biāo)的距離。

文章來(lái)源:最新科技進(jìn)展

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