高功率激光器应用于能源行业

2012-06-07 11:32

　　Foro Energy将高功率激光器在石油、天然气、地热和采矿行业进行商业化运营，性能优越，硬件平台使用封离式的高功率光纤激光器和光纤电缆远距离传送激光功率。将此类激光功率与机床相结合，在性能和产能上谋求潜在突破。

　　能源行业每年花费超过1000亿美元，用于提取自然资源促进经济的发展，但是该行业还是采用机械切割器、爆破、化学和高压等相关传统技术。Foro Energy的使命是让钻孔和许多其他操作比今天的工具更快、更安全、更廉价和更高效。一旦达到技术的临界质量，高功率激光器将有可能在石油、天然气、地热和采矿行业产生与在汽车、制造、防御和医药行业相同的影响。

　　公司已发掘出如何将电信光纤的远程和高转换效率性能与更短距离的车用光纤和制造光纤的高功率性能相结合的方法。很多专家认为，因为光纤普遍存在受激布里渊散射(SBS)的非线性效应，所以这种方案不可行。当工作功率为20 kW时，SBS能导致主要的激光功率通过光纤向后传输，最终会令光学器件和激光器本身遭受严重损害。这是一个复合式问题，因为从一开始，SBS就和功率以及波长存在指数关系。这正如美国能源部秘书长和诺贝尔物理学奖获奖者朱棣（Steven Chu）博士所说的：

　　"Foro能够克服如何战胜SBS这一技术挑战......他们在通过光纤远距离发送高强度激光功率方面取得了重大的进步，这在许多人看来是不可能的事情。"

　　公司的技术专家已经成功为高功率激光器设计出高转化效率光传输电缆。目前，通过这种传输电缆，5,000英尺深的应用功率能达到18 kW，而地面的发动功率只需20 kW。较于输入功率，输出功率具有很高的线性特征，这就表明了无一非线性效应能达到阀值。在传输电缆中测量到的功率损失完全可以认为是光纤的瑞利散射损失。较短距离和极长距离的传输电缆已经通过内部可行性研究，测试和开发正在进行。

　　由于石油、天然气、地热和采矿行业具有高震动、高温和高压的特点，将该功率传输技术和商业非专业设计的机械钻孔设备相结合是一项重要的工程挑战。因此，对于这些极端的操作环境，Foro Energy拥有一套成熟的一流激光器硬件设备。作为一整套设备，这些激光器硬件设备形成一个"激光器功率线"，用于跨应用和跨行业用途，拥有超过3800个待审批专利。

　　Foro Energy最开始的一个概念论证是建立公司的高功率激光器传输平台，能结合商业钻孔设备共同使用，这一目标是通过将激光器硬件设备平台和盘管钻井相结合来实现。该钻井技术成功用于进行地下机械激光钻井，并能延长工作时间。

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