透过两次激光企业收购看激光技术的发展方向

2012-12-26 00:07

　　光纤与碟片的结合

　　20世纪70年代棒状激光器（开始是灯泵浦后来是二极管泵浦）问世。在超越高平均功率对光束质量限制的同时，棒状激光器、二极管泵浦碟片激光器技术均在20世纪90年代获得了长足发展，使其成为了工业领域千瓦级连续应用最可靠的技术选择。

　　光纤激光器技术和碟片激光器技术比传统的棒状激光器技术更为优越，因为它们采用了比激光激活体更大的散热面，使TEM00连续运作的功率水平能达到500W甚至更高。在同等的亮度下，细小的光纤芯径使得光纤激光器内的激光强度要远远高于碟片激光器。

　　然而，当放大皮秒脉冲和飞秒脉冲时，高光强会导致非线性效应，如自相位调制或拉曼散射，这需要在超快光纤放大器中增加复杂的啁啾脉冲放大，或将可获得的最大脉冲能量限制在6μJ甚至更低。用碟片激光器技术作为皮秒脉冲的放大器，能够实现高峰值功率（高达100MW）和低光强，并且不会产生非线性效应。

　　为了实现具有高脉冲能量（高达250μJ）和高平均功率（高达100W）的皮秒激光器，需要使用具有以下独特配置的主振功率放大器：一个基于电信组件的被动锁模光纤激光器，作为一个单片集成的、具有成本效益的、可靠的光源，用于低功率和低脉冲能量皮秒脉冲的产生。

　　利用碟片激光器将光纤激光器的输出功率放大5个数量级，达到红外功率超过100W，绿光功率达到60W，脉冲频率范围200~800kHz，无需使用复杂的啁啾脉冲放大器。即使在这些功率水平，也能实现M2<1.3的卓越光束质量。此外，对于激光器的每个可选的参数组合，其输出光束质量均能保持上述水平。

　　到达工件的功率

　　利用超快激光实现精细加工，最主要的任务是操纵激光束，并将激光功率转换成最大的生产效率和质量。整个加工过程需要充分考虑工件的几何特征以及加工精度等要求，构建最终的加工系统。该系统将需要一套的光学元件，如扫描仪、F-Theta透镜、聚焦元件、波片、穿孔光学元件，以及许多其他元件。

　　整个加工过程还需要考虑线性或旋转加工。无论是最先进的线性加工，还是扫描仪，都没有动态应用超过1MHz的脉冲频率，尽管激光技术可能为这方面的发展做好了准备。

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