潘吉兴，唐霞辉，盛利民，钟理京，许成文

(华中科技大学光学与电子信息学院，武汉430000)

引 言

大功率半导体激光器是一种可用于材料加工的新型激光器。相比气体激光器和Nd∶YAG激光器，半导体激光器以其体积小、重量轻、结构简洁和电光转化效率高等优势，在材料连接、材料表面相变硬化、熔覆、工程材料表面改性等方面有代替前两者的趋势［1］。特别是在板厚4mm以下的金属加工中，凭借短波长能使光束质量提高一个量级等优点，半导体激光器将会逐渐取代气体激光器，成为主要加工手段。同大功率气体激光器加热金属会产生光致等离子体相同，大功率半导体激光器在材料加工应用过程中也会产生光致等离子体，并受其屏蔽作用影响。由于两者加工热源模型不同，产生的光致等离子体对热源光束质量的影响也有一定区别。因此，对光致等离子体的研究是大功率半导体激光深熔焊接的关键技术之一。

近几年，国内外学者对光致等离子体屏蔽现象进行了深入研究，发现光致等离子体极大地影响了激光能量向工件的传输:一方面，随着等离子体尺寸的增加，如高度和宽度上的扩展，激光束能量在穿过等离子体时吸收消耗增加，即传递到工件的有效能量相应减少;另一方面，等离子体的负透镜效应导致激光束穿过等离子体后产生偏折角，直接影响激光束在工件表面的聚焦状态［2］。本文中从吸收和折射两方面理论分析了光致等离子体对激光光束的屏蔽作用，得出在光致等离子体电子密度ne≤1.0×1018/cm3的条件下，等离子体的折射效应才是引起激光屏蔽作用的主要原因的结论。……