过去的10年,大功率光纤激光器技术快速从实验室向商业化转移。同传统的二氧化碳激光器技术相比较,光纤激光器技术可以提供高质量、更完美和远距离的激光束,额外的优势还包括高效低能耗、低运营成本、工业化维修和便于生产工艺的自动化。在快速增长的世界激光技术应用市场中,光纤激光技术的市场份额已从2006年的占8%增长到2008年的占10%,2013年有望增长到中30%。
早在1961年,美国光学公司的E.Snitzer等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作,但由于相关条件的限制,其实验进展相对缓慢。而80年代英国Southhampton大学的S.B.Poole等用MCVD法制成了低损耗的掺铒光纤,从而为光纤激光器带来了新的前景。
一、欧盟第七研发柜架计划
先进的光纤激光器技术,以飞秒(Fentosecond,10^-15秒)量级产生激光脉冲,自诞生之日起就以复杂、昂贵和不稳定的特点而闻名。欧盟第七研发柜架计划(FP7)资助1000万欧元,总研发投入1600万欧元,由德国科技人员进行总协调,欧盟7个成员国及联系国德国、瑞士、英国、法国、芬兰、丹麦和瑞典21家机构科技人员参与的欧洲LIFT研发团队,成功地研制出新型的、稳定的和价格合理的大功率毫微微秒光纤激光源,为光纤激光技术的推广应用奠定了基础。研发团队能在相对较短的时间内开发出基于光纤的短脉冲激光发生器和被称作“冷处理”的超短脉冲激光发生器,完全得益于研发团队科技人员的构成及相互协调配合。研发团队的科技人员来自广泛的学科领域,覆盖激光技术科研机构、激光源供应商和光学仪器组件生产企业的科研、实验和工程研究人员及工程师。
该研发团队在开发光纤激光器技术上的成功,将继续保证欧盟在激光技术及激光制造业的世界领先水平和竞争力。目前,研发团队的主要目标已转向光纤激光技术的商业化应用,包括:利用新一代光纤激光技术的运程切割与焊接工艺的开发;应用于医学的痤疮及粉刺技术已申请发明专利;应用于部分癌症治疗技术的开发;应用于太阳能电池组件制造技术的开发等。
二、大功率光纤激光器技术入选国家863计划
科技部近日公布国家科技支撑计划2014年备选项目征集指南,备受关注的光纤激光技术入选。这体现出国家层面的重视程度,国内的光纤激光产业将迎来快速发展期。
指南中提到,针对我国制造业装备基础核心部件薄弱的问题,重点选取急需解决的、对重大装备及未来产业发展有较大影响的基础核心部件进行攻关,突破基础核心部件相关技术,提升研制能力和装备水平。设高性能大功率光纤激光器为2014年863计划备选项目,国拨经费控制额不超过1000万元、由企业牵头申报。
该项目面向我国对高性能和大功率激光器的迫切需求,研究基于新型光纤结构的超窄线宽、超低噪声单频光纤激光器、高端光纤激光器关键功能器件等关键技术,研制8-10千瓦量级高功率和高能量的光纤激光器,在典型应用领域实现高端光纤激光器的应用示范。
光纤激光器作为目前最为活跃的激光光源器件,是在EDFA技术基础上发展起来的技术,它是激光技术的前沿课题。国内光纤激光器的研究比较晚,始于上世纪90年代后期,南开大学在国内率先开展了光纤激光器方面的研究,随后上海光机所、中国兵装院、中电11所、西安光机所等单位在此方面进行了很多试验研究,但这些研究基本全都停留在实验室阶段,离产品化相去甚远。如今,光纤激光技术入选863计划,特别是国家拨款经费支持产业的研究和发展,体现了国家对光纤激光的重视程度。光纤激光是一场制造技术的革命,是中国制造业升级的重要一环。
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