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光纤激光器在石油及航天等领域中的应用

2007-01-19 17:29
路过的码农
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作者:海目公司编译

5年前通讯领域的全球性崩盘,促使全新一代的工业激光器——光纤激光器的诞生。

“光纤激光器”比传统的固体或气体激光器结构更加简单、体积更为小巧。就像当年硅基晶片替代电子管产品一样,光纤激光器在激光领域正在掀起一场产业革命。

美国IPG光子公司在光纤领域独领风骚,目前产品销量占全球总销量的75%。SPI激光,一家地处英国的研究机构也开始了光纤激光的生产。这两家公司都是在2000年通讯市场大崩盘后,从光通讯产品的生产转入工业激光的。

通讯信息在光纤中以光脉冲的形式进行数据传输。而在光纤中掺入某种化学成分后,它可以替代很多传统材料,例如,利用多种宝石或气体作为增益介质。

早在20世纪60年代,就已经提出光纤激光器的概念,而直到20世纪90年代才由IPG公司开发出可实用的样机,2000年的通讯市场大崩盘是推动光纤激光器发展的主要动力。

伦敦大学帝国理工学院的教授Roy Taylor先生谈到:“由于通讯市场的崩盘,IPG在一夜之间丢失了60%的生意。IPG公司从2003年才真正开始批量销售光纤激光产品。”

SPI的情况更加糟糕。SPI的首席执行官David Parker说:“2003年我们面临一个重要的抉择,是关掉公司,还是进入完全不熟悉的全新的市场。”SPI做出了明智的选择,转而进入光纤激光器领域。

根据专业杂志Laser Focus World上的专家预测,全球工业激光器的销售额预计将由今年的22亿美元上升到2009年的29亿美元。而光纤激光器所占的比例将由现在的5%上升到30%,销售额将从1.1亿美元飙升到9亿美元。现在绝大多数的光纤激光器并没有直接销售给最终用户,而是销售给了激光系统集成商。

光纤激光器正在各个主要的领域中取代传统工业激光器。从微电子电路的精细切割到高功率的汽车车身焊接,从普通商品上条形码打标到去除岁月痕迹的美容嫩肤。由柔软、纤细的一簇光纤替代了传统固体或气体激光器的许多复杂的分立元器件,光纤激光使得激光器变得小巧、结构简单、易于制造而且无需维护。

SPI的产品集中在低功率范围,IPG则将激光器的输出功率提高了上千倍。剑桥大学激光专家Bill O‘Neill说:“在未来的5年之内,光纤激光器的输出功率将被提升到40万瓦。”

帝国理工学院的研究人员Sergei Popov(他同时在为IPG工作)解释说:“你可以将许多光纤激光器发出的激光聚合到一条光纤中,从而得到非常高的总功率,这有些像将很多电脑联接起来来提高运算能力一样。”

这一特性使其可以应用到许多传统激光器无法问津的领域。比如在石油和天然气工业中,可以将几万瓦的激光功率通过几公里长的光纤进行传输。Popov博士说:“这样,您就能够以更快的速度在偏远地区建设油气输送管线,比如阿拉斯加输油管线的建设。利用光纤激光器的车载机动性和高效率,可以将焊接站的数量减少75%。”未来的潜在应用领域包括核设施的解除清理、维护及航天制造等。

O‘Neill教授预言,激光器的使用者未来可以通过在厂区中建造一个“激光能源网络”,由一个中心光纤激光器提供能源。各种工业设备(用于切割、焊接、热处理、打标、检测、清洗等)无须具备独立的激光源,只需像使用电动工具一样,插接口就可自如使用。“我们甚至可以想象,在校园中搭建一个光纤激光网络,那将是什么样的情景。”

O‘Neill教授同时在两家公司就职,他表示IPG同SPI的核心技术略有不同,但都具有很强的基础,它们控制了很多制造光纤激光器的基础知识产权。IPG的创建者和现任执行总裁Valentin Gapontsev并不担心知识产权的侵犯问题,他指出:“专利从来不会保护我们;更加努力地工作,保持领跑地位,才是对我们最好的保护”。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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