1 激光先进制造技术湖北省重点实验室, 华工科技产业股份有限公司, 湖北 武汉 430223
2 华中科技大学材料科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
采用3 kW半导体激光在45#基体上激光熔覆Co/B4C复合材料, 并研究了B4C含量对熔覆层裂纹、组织和硬度的影响规律, 获得了最佳的B4C含量。结果表明, B4C含量从w(B4C)＝1.0 %增加到w(B4C)＝2.0％时, 熔覆层无裂纹和气孔等缺陷, B4C达w(B4C)＝3.0%时, 熔覆层出现裂纹; 熔覆层与基体呈冶金结合, 呈致密均匀的枝晶组织, 枝晶组织随B4C含量增加逐渐细化; 随着B4C含量的增加, 熔覆层的显微硬度由无B4C的HV0.2 400提高到约HV0.2 900, 强化效果显著。
半导体激光熔覆 Co/B4C复合材料 组织 显微硬度 diode laser cladding Co/B4C composite microstructure microhardness
武汉华工激光工程有限责任公司, 湖北 武汉 430000
采用3 000 W光纤激光器对5 mm紫铜板进行切割, 分别研究了激光器功率、切割速度、辅助气体压力、离焦量的变化对切割质量(包括切缝宽度、热影响区域宽度、断面粗糙度, 挂渣量等)的影响规律, 并利用正交实验确定影响切割缝宽和断面粗糙度的因素主次关系, 优化出最佳切割参数。实验结果表明, 采用功率2 600 W, 速度1.4 m/min, 氧气压力16 bar, 负离焦4 mm的参数切割5 mm紫铜板可以得到切缝窄、断面光滑、无挂渣的良好切割质量。
光纤激光切割 5 mm厚紫铜板 激光参数 切缝质量 fiber laser cutting 5 mm pure copper sheet laser parameters cutting quality
1 华中科技大学 材料科学与工程学院, 武汉 430074
2 华工激光工程有限责任公司, 武汉 430223
为了研究模具材料半导体激光表面强韧化工艺，采用半导体激光表面淬火工艺，进行了7CrSiMnMoV,Cr12MoV,CrMo铸铁等典型模具材料半导体激光淬火的工艺研究，得到了不同模具材料优化的激光工艺参量。结果表明,激光表面淬火后的硬度满足模具材料的使用要求。这一结果为激光模具表面强韧化处理提供了可靠的保障。
激光技术 半导体激光 模具 激光淬火 laser technique diode laser die laser quenching
1 华中科技大学 激光加工国家工程研究中心,武汉 430074
2 武汉华工激光工程有限责任公司,武汉 430223
为了解决在非晶硅薄膜太阳能电池的制备中, 喷砂除边工序存在污染大、加工一致性不佳等问题, 使用1064nm脉冲光纤激光器, 在加工速率3500mm/s、功率30W、重复频率80kHz、填充线间距0-05mm的参量下, 完成了激光除边, 获得了清除区电阻大于1000MΩ的样品。根据实验效果确定了最佳光斑交叠比, x和y方向的最佳比值分别为0-83和0-88。结果表明, 激光功率足够时, 光斑交叠情况会明显影响除边的效率和效果, 扫描速率应与重复频率和填充线间距匹配, 从而在最佳效率下获得理想的加工效果。
激光技术 非晶硅薄膜太阳能电池 激光除边 脉冲光纤激光器 光斑交叠比 laser technique a-Si∶H thin film solar cell laser edge deletion pulsed fiber laser beam spot overlap ratio
1 华中科技大学激光加工国家工程研究中心， 湖北 武汉 430074
2 武汉华工激光工程有限责任公司， 湖北 武汉 430223
在单台面二极管晶圆的制备中，刀具划片存在速度慢、芯片崩边率高等问题。激光划片为非接触加工，成品率高。根据晶体硅的性质，对激光划片方向进行了讨论，分析了红外激光对硅片的作用机理。根据一维热传导方程导出的近似解析解，计算了功率和扫描速度影响下的去除深度。使用1064 nm脉冲光纤激光器完成了7.62 cm晶圆的激光划片，获得了崩边率小于1%，电性能合格率达到100%的样品。研究表明，去除深度影响芯片的崩边率，离焦量影响芯片的电性能。控制去除深度和离焦量进行划片会获得很高的良品率。
光学制造 激光技术 单台面二极管晶圆 红外激光划片 脉冲光纤激光器 去除深度
1 华中科技大学激光加工国家工程研究中心，湖北 武汉 430074
2 武汉华工激光工程有限责任公司，湖北 武汉 430223
3 西安理工大学理学院，陕西 西安 710048
传统的激光器作为光源对Al2O3陶瓷进行划线时，线宽满足不了精密划线的加工要求。现采用光纤激光作为光源对Al2O3陶瓷进行了划线的实验研究，分析了不同工艺参数对划线效果的影响。在功率100W，占空比30％，速度2400mm/min，频率800Hz，气压0.15Mpa的参数下，获得了20um的划线宽度、0.22mm的划线深度的划线样品。结合实际加工要求，给出了最佳的工艺参数，并提出了后续尚待改进的问题。
Al2O3陶瓷 划线 光纤激光 工艺参数 Al2O3 ceramic scribing fiber laser processing parameters
武汉华工激光工程有限公司, 湖北 武汉 430223
介绍了自行研制的绿激光显微精密修调机，分析了其系统组成结构。该系统主要由激光器系统、激光聚焦及定位光学系统、精密数控系统及自动化测试系统组成。采用的半导体端面泵浦Nd∶YVO4电光调Q倍频532 nm激光器，保证了较高的峰值功率密度和光束质量，激光聚焦及定位光学系统保证了更小的聚焦光斑。经测试表明绿激光显微精密修调机的生产效率比国外同类设备提高了近50%，其技术指标达到了预期要求。
激光技术 绿激光 激光修调 厚膜调阻 laser technique green laser laser trimming thick-film trimming
1 武汉华工激光工程有限责任公司, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学, 湖北 武汉 430074
大模场面积(LMA)双包层光纤的采用, 极大地促进了光纤激光器单纤输出功率的提升, 但同时也使得激光器变为多模运行,输出光束质量变差。采用光纤拉锥的方法, 对大模场面积光纤激光器的输出模式进行了控制。实验采用43 μm直径,0.08数值孔径的双包层掺Yb大模场面积光纤, 在激光输出端前约10 mm处拉制了一20 mm长、纤芯最小直径9 μm的锥形区, 当抽运功率为119.1 W时实现了56.4 W的单横模激光输出。在实验的基础上, 对拉锥后光纤激光器的热力学特性进行了理论计算, 计算结果与实验现象相一致, 并为进一步提高拉锥光纤激光器的单模输出功率及其冷却方案的设计提供了一种思路。
激光器 光纤激光器 模式控制 光纤拉锥
1 华中科技大学, 湖北 武汉 430223
2 武汉华工激光工程有限责任公司, 湖北 武汉 430223
通过对叠层非晶硅薄膜太阳能电池制备工艺流程的讨论, 提出了在玻璃基材上刻划透明导电氧化物(TCO)层, 非晶硅(a-Si∶H)层和背电极层时需注意的关键工艺, 合适的激光器性能参数以及加工参数, 并根据这些理论参数进行了工艺实验的验证。使用输出波长为1064 nm的调Q激光器和输出波长为532 nm的调Q倍频激光器作为光源, 采用自行设计的4路分光聚焦系统, 在1064 nm激光总功率为16 W, 单路功率为4 W; 532 nm激光总功率为3 W, 单路功率为0.75 W, 重复频率为40 kHz, 扫描速度为1.2 m/s的工作参数下得到了较理想的刻线, 同时提高了加工效率, 分析了刻划时对刻线附近区域造成明显热影响, 导致电池效率下降的因素。提出了需精确控制的系统工作参数。
激光刻划 叠层薄膜太阳能电池 4路分光刻线系统 非晶硅薄膜
