2016年以来,激光行业内整合重组加剧,竞争与日俱增。在工业激光应用领域,光纤激光器仍保持着强劲增长,为此也吸引了大量关注,新技术和新应用也不断涌现。接下来OFweek激光网编辑为您盘点2016年光纤激光器领域一些进展情况:
国产新型6KW高功率光纤激光器研发成功
年初,由武汉华工激光工程有限责任公司和武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司共同承担的国家科技部十二五支撑计划“面向汽车与航空产业发展的装备及自动化生产线应用示范”的课题二“智能化激光装备在汽车制造中的应用研究与示范”通过了由湖北省科学技术厅组织的项目验收。来自科研院校、企业的业内专家及省科技厅领导、华中科技大学领导一行19人参加了本次验收会议。
课题承担单位分别对任务完成情况做了简要汇报,验收专家组通过对项目现场的考察及质询讨论,认为所提交的验收资料齐全、规范,符合科技项目验收要求;课题实施期间,研发出了新型 6kW 高功率光纤激光器,集成出智能化柔性激光焊接系统、智能化激光高速精微加工系统和智能化光纤激光表面强韧化/再制造系统,并应用于汽车制造业的车身焊接、汽车动力电池焊接和汽车模具强韧化/再制造,建立了示范基地;形成了自主知识产权,项目研究期间获得了多项专利技术和软件著作权;相关成果获得了2012年湖北省科技进步壹等奖和2014年中国机械工业科技壹等奖。专家组对课题的完成给予了高度评价,一致同意该课题通过验收。
昂纳科技切入光纤激光器领域
今年1月,昂纳光通信成功收购ITF Technologies Inc.及其附属公司ITF。ITF为一间加拿大公司,主要从事制造及分销光纤光元器及光纤传感器,供全球电讯工业、激光器及光纤传感器市场使用。透过该项收购,成功进军工业应用业务,并成为光纤激光器市场上高度可靠光纤组件(包括光纤光栅及大功率稠合组件)的主要供货商。
光纤激光器具可使用多种波长的灵活操作及可应用于多个市场范畴,包括材料加工、激光刻印、传感应用、激光光谱学、医学应用、三维立体打印和数码投影,加上具备有效节能、成本具竞争力、容易维修保养及耐用等众多优点,因此相对目前所有其他激光技术,光纤激光器市场增长最快,预计今年销售增长率将达13%。
科学家研发出新型空芯气体光纤激光器
英国巴斯大学研究人员研发出了一种新型激光器,能够发出光谱范围为3.1微米至3.2微米的中红外光谱。此次研究成果将为中红外激光器带来新的应用。中红外激光器目前主要应用于光谱学、环境遥感以及爆炸物检测等领域。这款新激光器主要由气体和光纤激光器组成。研究人员将一种合适的气体放置到空芯光纤中,从而研发出了这款能发射中红外光谱的光纤气体激光器。
此次研发成功的关键因素,是在研发过程中使用了能在中红外光谱中效果极佳的硅空芯光纤。空芯光纤是一种新型光纤,可以使用内部玻璃结构将光线限制在光纤空芯部。
因为在空芯光纤中运行的光线大部分都处于空芯位置,这些光纤能阻止二氧化硅玻璃吸收波长超过2.8微米的光线。由于其价格低昂、易于生产且强度极佳,因此二氧化硅是制造光纤的首选材料。
研究人员表示,通过利用他们的新型空芯光纤能够构造出一种新型光纤激光器。激光器需要通过电流或者另外一台激光器激发目标材料。研究人员使用了乙炔气体;因为乙炔气体能发射中红外光谱且能被激发或者泵浦,可被用于通信行业。空芯光纤为在同一地方捕捉光线和气体提供了可能性,因此在这种情况下,光线和气体能在很长距离(10米至11米)进行交互作用。
巴斯大学和其他研究机构的研究人员早前就证明光纤中的气体能与光线交互从而产生中红外光谱发射。在此次研究中,研究人员增加了一个反馈光纤。正是因为这个反馈光纤的使用,才使得该设备成为真正的激光器。反馈光纤带回在含有乙炔气体的光纤中形成的少量光线,然后通过这些光线形成另一轮光放大,从而形成激光束所需的泵浦功率。
新设计的一个优势是使用了实用、价格低廉并可提供大功率的成熟的通信二极管激光器。研究人员计划使用高功率泵浦激光器,以增加光纤气体激光器的功率。
NKT Photonics收购超快光纤激光器厂商Fianium
为了加强其超快光纤激光器和超连续谱激光器的领先地位,国际知名激光器供应商丹麦NKT Photonics公司日前宣布将以2700万欧元的价格收购英国Fianium公司。此次收购将加强NKT Photonics公司在地域覆盖、生产设施以及配套产品组合的全球市场地位。
NKT Photonics公司产品的主要客户包括科学领域和OEM用户,目前开始更多的关注商业应用领域。Fianium提供超快光纤激光器和超连续谱激光器,在美国有着强大的市场份额,此外还有全球分销网络。2015年Fianium公司营收达到900万欧元。
Fianium将继续提供超快光纤激光器增益光纤和组件,作为NKT Photonics一条战略产品线;此外,Fianium公司在南安普敦的配套设施将以NKT Photonics的名义继续运作。
罗芬激光推出第一千台高功率光纤激光器
罗芬的首个高功率光纤激光器建于2009年。作为罗芬第一千台紧凑版1kW FL 010 C系列激光器,于2015年年底交付给了Arnold,Arnold随之将它整合进新研发的3D激光加工系统,之后便运往德国Fraunhofer IWS。
Arnold和罗芬已经进行了多年的合作。Arnold执行董事Thomas Arnold表示:“我们和罗芬激光一直有着良好的合作关系,对于罗芬的激光器我们也一直很满意,包括激光打标、二氧化碳激光器以及光纤激光器等。这种长期的合作关系也造就了双方良好的个人关系。”
上光所全光纤化50GHz窄线宽光纤激光器获得2.5kW输出
近日,上海光机所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室高功率光纤激光课题组研制的50 GHz线宽近衍射极限光纤激光器实现2.5kW功率突破,为大型高功率光纤激光系统奠定了重要的单元技术基础。高亮度窄线宽光纤激光光源在相干通信、激光雷达、高能粒子加速器、聚变点火和激光冷却等领域具有重大的研究价值和广阔的应用前景。
研究人员采用自研光纤光栅、高功率合束器、包层光滤除器等核心器件,基于光纤光栅级联滤波、线宽操控、放大级参数控制和光纤模式控制等关键技术,在纤芯20μm,NA=0.06的光纤中突破了Jena大学研究组认为的<50GHz窄线宽近衍射极限光纤激光的输出功率的极限,实现功率2.52kW,线宽0.18 nm(50 GHz),中心波长1064.1nm的近衍射极限光纤激光输出。该激光器采用全光纤三级放大MOPA结构,结构紧凑,具有很好的稳定性。光束质量在2kW时测试为Mx2=1.191,My2=1.186。没有观察到受激布里渊散射、受激拉曼散射和模式不稳定等非线性现象,通过提升泵浦功率水平,激光输出功率有望进一步提升。
该研究成果证明该课题组从光纤激光的核心器件研制到关键技术攻关均实现了重大突破,在窄线宽光纤激光领域具备了线宽精确操控、光纤热光效应管理、非线性效应抑制、全光纤化及模块化工程研发能力,相关核心技术达到国际领先水平,对我国窄线宽光纤激光技术的发展和实用化应用具有重要意义。
用于高功率光纤激光器的大模场光纤最新进展
近年来,高功率掺镱光纤激光器以其高功率、高可靠性、高光束质量等优势广泛应用在工业、医疗、科研、军事等领域。然而随着输出功率的逐步提高,非线性效应及热损伤越来越成为制约光纤激光器发展的重要因素。他们使光纤激光器的光束质量降低,输出功率难以进一步提高,阻碍了光纤激光器的进一步发展。因此,研究大模场,高掺杂,高光束质量的光纤是目前光纤激光器发展急需解决的问题。
武汉光电国家实验室光纤激光技术团队(FLTG)的博士生褚应波等人,在杨旅云、李进延、戴能利等老师的指导下,利用基于硼硅酸盐玻璃分相技术制备掺Yb3+石英玻璃芯棒,进而制备大芯径双包层光纤。实验测试了这种光纤的折射率分布、Yb3+吸收、以及背景损耗并演示了其激光性能。 研究表明:该光纤的芯径为30微米,包层为400微米;纤芯折射率分布均匀,数值孔径约为0.09;Yb3+在976 nm处的吸收为5.5 dB/m,背景损耗为0.02 dB/m; 通过除水工艺,光纤中羟基含量降到1.06 ppm;光纤在976 nm半导体激光器泵浦下实现了1071 nm激光输出,斜率效率达到72.8%,光纤长度为2.3 m。研究结果表明这种方法在制备大芯径高掺杂及具有复杂纤芯结构的有源光纤方面具有较大潜力。
基于黑鳞的光纤锁模激光器
由深圳大学-新加坡国立大学光电协同创新中心教授张晗带领的深圳市孔雀创新团队首次研发了基于黑磷的光纤锁模激光器,得到了超短脉冲激光的输出信号。
近年来,在石墨烯产业蓬勃发展之际,另一种新型单元素二维原子晶体材料——黑磷被发现。与石墨烯类似,黑磷具有诸多优异特性,故被称为比肩石墨烯的“梦幻材料”。张晗透露,黑磷的研究和应用才刚开始,其非线性光学特性被国内外多家单位证实并应用于超快激光的产生中。可以预见不久的将来,它将成为“第二个石墨烯”。
张晗团队研究发现黑磷具有宽带可饱和光吸收特性,波长范围可覆盖可见光到中红外波段。在激光领域中,具有可饱和吸收特性的器件是组建超短脉冲激光器的关键。黑磷这一特性的发现为中红外超快光学器件的研发提供了可能。该研究成果发表在国际期刊《先进功能材料》上。研究表明,石墨烯是一种无带隙的半金属半导体材料,拥有超高的电子迁移率以及宽带光吸收特性。然而,无带隙的能带结构限制了石墨烯在光电领域的应用和发展。而黑磷的最大特点是拥有随着层数可变的直接带隙,这恰好解决了困扰石墨烯的难题。早在2014年,复旦大学的张远波团队利用少层黑磷实现了高速场效应管的应用尝试,为黑磷的广泛研究拉开了序幕。
黑磷的应用不局限于光电领域,其在生物医学领域也具有优势。为此,张晗与中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学峰、香港城市大学教授朱剑豪合作,成功研发出新型的超小黑磷量子点,并将其作为光热制剂应用于肿瘤治疗中。