過去的10年,大功率光纖激光器技術快速從實驗室向商業化轉移。同傳統的二氧化碳激光器技術相比較,光纖激光器技術可以提供高質量、更完美和遠距離的激光束,額外的優勢還包括高效低能耗、低運營成本、工業化維修和便于生產工藝的自動化。在快速增長的世界激光技術應用市場中,光纖激光技術的市場份額已從2006年的占8%增長到2008年的占10%,2013年有望增長到中30%。
早在1961年,美國光學公司的E.Snitzer等就在光纖激光器領域進行了開創性的工作,但由于相關條件的限制,其實驗進展相對緩慢。而80年代英國Southhampton大學的S.B.Poole等用MCVD法制成了低損耗的摻鉺光纖,從而為光纖激光器帶來了新的前景。
一、歐盟第七研發柜架計劃
先進的光纖激光器技術,以飛秒(Fentosecond,10^-15秒)量級產生激光脈沖,自誕生之日起就以復雜、昂貴和不穩定的特點而聞名。歐盟第七研發柜架計劃(FP7)資助1000萬歐元,總研發投入1600萬歐元,由德國科技人員進行總協調,歐盟7個成員國及聯系國德國、瑞士、英國、法國、芬蘭、丹麥和瑞典21家機構科技人員參與的歐洲LIFT研發團隊,成功地研制出新型的、穩定的和價格合理的大功率毫微微秒光纖激光源,為光纖激光技術的推廣應用奠定了基礎。研發團隊能在相對較短的時間內開發出基于光纖的短脈沖激光發生器和被稱作“冷處理”的超短脈沖激光發生器,完全得益于研發團隊科技人員的構成及相互協調配合。研發團隊的科技人員來自廣泛的學科領域,覆蓋激光技術科研機構、激光源供應商和光學儀器組件生產企業的科研、實驗和工程研究人員及工程師。
該研發團隊在開發光纖激光器技術上的成功,將繼續保證歐盟在激光技術及激光制造業的世界領先水平和競爭力。目前,研發團隊的主要目標已轉向光纖激光技術的商業化應用,包括:利用新一代光纖激光技術的運程切割與焊接工藝的開發;應用于醫學的痤瘡及粉刺技術已申請發明專利;應用于部分癌癥治療技術的開發;應用于太陽能電池組件制造技術的開發等。
二、大功率光纖激光器技術入選國家863計劃
科技部近日公布國家科技支撐計劃2014年備選項目征集指南,備受關注的光纖激光技術入選。這體現出國家層面的重視程度,國內的光纖激光產業將迎來快速發展期。
指南中提到,針對我國制造業裝備基礎核心部件薄弱的問題,重點選取急需解決的、對重大裝備及未來產業發展有較大影響的基礎核心部件進行攻關,突破基礎核心部件相關技術,提升研制能力和裝備水平。設高性能大功率光纖激光器為2014年863計劃備選項目,國撥經費控制額不超過1000萬元、由企業牽頭申報。
該項目面向我國對高性能和大功率激光器的迫切需求,研究基于新型光纖結構的超窄線寬、超低噪聲單頻光纖激光器、高端光纖激光器關鍵功能器件等關鍵技術,研制8-10千瓦量級高功率和高能量的光纖激光器,在典型應用領域實現高端光纖激光器的應用示范。
光纖激光器作為目前最為活躍的激光光源器件,是在EDFA技術基礎上發展起來的技術,它是激光技術的前沿課題。國內光纖激光器的研究比較晚,始于上世紀90年代后期,南開大學在國內率先開展了光纖激光器方面的研究,隨后上海光機所、中國兵裝院、中電11所、西安光機所等單位在此方面進行了很多試驗研究,但這些研究基本全都停留在實驗室階段,離產品化相去甚遠。如今,光纖激光技術入選863計劃,特別是國家撥款經費支持產業的研究和發展,體現了國家對光纖激光的重視程度。光纖激光是一場制造技術的革命,是中國制造業升級的重要一環。
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