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          加強光纖激光基礎研究 尋找產業化契機

          時間:2015.04.18    瀏覽2041次

           日前,在第101期東方科技論壇“高功率光纖激光器及其應用發展”學術研討會上,中國科學院院士王之江、林尊琪、劉頌豪、姜中宏等與來自全國從事光纖激光等方面研究的學者,分別就高功率光纖激光器的發展趨勢,國產化研發所必須解決的關鍵技術,高功率光纖激光領域的若干關鍵性、基礎性科學問題及其在重要領域的應用前景等進行了深入研討。

            相關專家學者認為,從整個激光技術的發展來看,光纖激光代表了高功率激光的發展方向和趨勢?!拌b于其在工業、國防等領域的重要應用前景,我國應繼續加強該領域的研究,并盡快實現國產化和產業化?!彼麄儼l出強烈呼吁。

            高功率光纖激光器舉世矚目

            會議執行主席王之江在主題報告《高功率光纖激光器及其應用系統的研究進展》中介紹,光纖激光器具有很多獨特優點,是其他激光器無法比擬的,它增益介質長、耦合效率高、散熱好、結構簡單緊湊、使用靈活方便、輸出激光光束質量好且輸出波長范圍寬(400~3400nm)。

            光纖激光器的眾多優點,決定了它是高功率高光束質量全固態激光系統的可靠選擇之一,美、英、德、法、日等很多發達國家都非常重視高功率光纖激光器的研究。

            近幾年,光纖激光器的發展非常迅猛。2004年,英國南安普頓大學宣布單光纖激光器獲得1.3kW單模輸出,緊接著,2005年德國耶那大學和美國IPG激光公司相繼宣布成功研制出1.5kW和超過2kW的單模單光纖激光器。

            今年6月19日,IPG激光公司發布了全球首個商用化的3kW連續單模摻鐿光纖激光器,這是目前單模單光纖激光器的最高輸出報道。這種高功率單模光纖激光器將用于深入焊接(Deep penetration welding)、遠程焊接(Remote welding)和切割,沖擊打孔以及燃料電池的焊接。IPG激光公司首席執行官Valentin P.Gapontsev博士介紹,該公司將在近幾年將其商用單模產品提升到5kW的級別。

            名符其實的“多面手”

            會議執行主席、中科院上海光機所研究員樓祺洪在《高功率光纖激光器國產化的若干思考》的報告中指出,從1963年發明光纖激光器到20世紀80年代末第一批商用光纖激光器面市,光纖激光器經歷了20多年的發展歷程。隨著激光二極管泵浦技術以及光纖材料和工藝研究的進展,適用于各種不同應用目的的光纖激光器紛紛面世。其應用領域也已從光纖通訊方面迅速向其他更為廣闊的激光應用領域擴展。尤其是高功率光纖激光器以其無比卓越的性價比,在激光加工、激光醫療、激光雷達、激光測距、定向能武器等諸多方面得到了日益廣泛的應用,它的誕生及應用對傳統CO2和YAG固體激光器提出嚴峻挑戰。

            其實,高光纖激光器的應用不僅僅是焊接方面,還在金屬的切割、打標、遠距離通訊、醫療、科研和國防軍事等很多領域具有極其誘人的應用前景,這是由于光纖激光器具有很多其他固體激光器及氣體激光器無法比擬的優點,已引起人們的極大興趣。毫無疑問,未來光纖激光器將會在很多領域大展拳腳,是一個名符其實的“多面手”。

            尋找產業化契機

            與會專家認為,高功率光纖激光器實現產業化、實用化不僅能帶來可觀的經濟效益,同時也能為我國工業、通訊、醫療和國防軍事領域作出巨大貢獻。近幾年,高功率光纖激光器發展迅猛,很多國家已實現單光纖激光器輸出超過千瓦。

            在國防科技大學許曉軍、劉澤金等看來,高功率、高質量激光武器一直是軍事領域防御和進攻武器研究的重點:“高功率光纖激光器以其高亮度、小照射面積、體積小等優點及性能越來越受到重視,并有取代目前看好的化學武器和生物武器的趨勢?!?

            目前,美國、日本等國的科學家都在致力于千瓦級的激光武器的研制工作。光纖激光器因其優點,已成為較為重要的候選者,美國、英國已投入巨資展開這方面的研究,主要包括機載和星載激光武器;光纖激光器可作為軍用激光信標光源;在海軍裝備中,光纖激光器可用作對潛通訊、探測魚雷、測量海深、水下傳感及?;饪匚淦?。

            可見,新型高功率光纖激光器越來越引起激光技術研究人員和激光技術應用者的注意。它初露鋒芒,展現出美好的應用前景,具有廣闊的潛在市場。在不久的將來,光纖激光器將在各個領域發揮重要作用,顯示出其特有的優勢和魅力。

            在本世紀初,國內多家單位開始著手研究光纖激光器,經過多年的努力已取得很大成功。2006年,中科院上海光學精密機械研究所、中國電子科技集團第11研究所和中國兵器裝備研究院實現單光纖激光器連續波輸出超過千瓦,使我國在光纖激光器這一前沿領域占有一席之地。目前,雖然國內對高功率光纖激光器的研究取得了一些進展,但國內的成果大多還處在實驗研究階段,要獲得更高功率、高光束質量的激光輸出還需進一步探索研究。

            專家認為,中國在一些關鍵器件和技術的研究上與國外還存在很大差距,需要抓住目前高功率光纖激光器發展的關鍵時期,從半導體二極管泵浦源、特種摻稀土離子的雙包層光纖、光纖耦合器和種子光源等關鍵器件入手研究,爭取早日實現具有完全自主知識產權的高功率光纖激光器,為我國工業、通訊、醫療和國防軍事領域作出貢獻。

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