半导体激光器是一种最初应用于通讯、家用电子产品领域的小功率激光器件。上世纪80年代初，可精确控制原子层精度生长半导体化合物的分子束外延(MBE)技术和 金属有机化合物气相外延技术(MOCVD)的出现推动了量子阱半导体激光器的发展，随后，欧美发达国家对半导体芯片的生长技术、微通道冷却热沉技术、半导 体激光器封装技术和微型光学元件技术开始着手研究，这些关键技术使半导体激光器向高功率输出不断迈进。目前的半导体激光器输出功率可以达到万瓦级的水平， 在材料加工领域的范围也进一步拓宽。

飞虹激光研制的半导体激光器在材料加工中主要有以下几方面有优点：体积小巧，结构紧凑，质量轻，适合于现场和野外加工;光电转化效率高(40%以上)，节 省能源，无污染;大功率输出，功率从1KW-5KW;系统稳定性高，寿命长，维护便捷费用低;波长较短，金属材料吸收效率高，加工质量好;模块化设计，可 以根据不同应用设计加工系统;投资少，运行成本低，经济效益好.

此外，飞虹激光科技有限公司研制的半导体激光器不同于其他类型高功率激光器的最大特点在于其波长较短，用于材料加工的半导体激光器波长在780nm到 980nm之间，大部分金属材料激光的吸收率随波长的减小而增加，如图1所示，从而产生与CO2和Nd:YAG激光器不同的加工效果。例如铝对半导体激光 器激光的吸收率是CO2激光器的6.5倍，钢的吸收率为CO2激光器的5倍，高的吸收率使加工边缘更加整齐光滑，减少了后续加工。

 金属对各种波长激光的吸收率

1. 汽车激光塑料焊接

飞虹公司研制的半导体激光器的光束为平顶波光束，横截面光强空间分布比较均匀。与YAG激光器的光束相比，半导体激光器的光束在塑料焊接应用中，可以获得 较好的焊缝一致性和焊接质量，并且能进行宽缝焊接。塑料焊接应用对半导体激光器的功率要求不高，一般为50～700W，光束质量小于 100mm•mrad，光斑大小为0.5～5mm。用这种技术焊接不会破坏工件表面，局部加热降低了塑料零件上的热应力，能避免破坏嵌入的电子组件，也较 好地避免了塑料熔化。通过优化原料和颜料，激光塑料焊接能够获得不同的合成颜色。目前，飞虹公司研制的半导体激光器已经广泛用于焊接密封容器、电子组件外 壳、汽车零件和异种塑料等组件。

与传统的塑料焊接方法相比，激光塑料焊接具备如下优势：最小的机械应力;最小的热应力;稳定的焊接过程;极大的焊接灵活性;完全无粒子产生;内部连接;小 的熔融物喷射;不需要附加的吸收剂;高质量和牢固的焊接质量。 如发动的PA6塑料进气歧管、燃料箱内的断流阀、聚碳酸酯制的前灯、局甲基丙烯酸酯制的后灯以及某些容器的密封盖焊接都是采用激光焊接。

2.汽车激光金属焊接

激光连续波焊接金属是经过实践验证的有效方法，能够确保高精确度的焊接过程。激光金属焊接能够实现广泛的精密金属焊接，如焊接电子元器件、传感器、压力开 关或气阀等配件以及补偿器、外科手术器械、管道和薄膜等产品。尤其是当焊接厚度只有0.8mm的薄片金属时，飞虹公司研制的半导体激光器实现的焊接质量明 显优于灯泵浦的连续波固体激光器。其在焊接金属薄片时，表现出如下优势：高度的可靠性和灵活性;焊接质量好，无需反复操作;无辅助性工具，无缝焊接;焊接 速度快;相对投资成本低;热影响区小，热应力小。

随着半导体芯片技术和光学技术的发展，飞虹公司研制的半导体激光器的输出功率不断提高，制约其工业应用的光束质量差的问题也得到了有效改善。目前，飞虹公 司研制的工业用大功率半导体激光器的输出功率和光束质量均已超过了灯泵浦YAG激光器，并已接近半导体泵浦YAG激光器。

飞虹公司研制的大功率半导体激光器作为一种可用于材料加工的新型激光器，封装后的加工头体积与装鞋的盒子大小相仿，重量也只有几千克，可以便捷地安装于机 械手上或开发成为手持加工设备，模块化的设计使得大功率半导体激光器更加便于维修，不需要额外的维护，相比之下CO2和Nd:YAG激光器就要笨重许多， 在许多应用领域受到限制，表格1为半导体激光器与其他激光器的性能对比。

表1  半导体激光器与CO₂激光器、Nd:YAG激光器的性能对比