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中国光纤激光器屡获突破 中美激光器差距仍有5到10年

导读: 今年以来,国内激光器研发领域捷报频传。4月23日,我国首台万瓦连续光纤激光器在武汉光谷问世,成为继美国后第二个掌握此技术的国家。

  ——今年以来,国内激光器研发领域捷报频传。4月23日,我国首台万瓦连续光纤激光器在武汉光谷问世,成为继美国后第二个掌握此技术的国家。从新华社报道来看,这台由武汉锐科公司研制的光纤激光器采用相干合成技术,将10个功率为1.1千瓦光纤激光器的激光束合成一束,最终产生1万瓦的强大能量。

而3月份,《中国科学报》也报道了国防科技大学光电科学与工程学院刘泽金教授的成果。报道称刘泽金教授率领课题组,发明了两种新的相位控制方法,令"千瓦级光纤激光相干合成试验系统"的各项技术指标都达到该领域的国际最高水平。

《中国科学报》同月还报道了中国科学院半导体所林学春研究员的事迹。报道中提到中科院已实现全固态激光器输出功率达到8千瓦,而5千瓦级的全固态激光器已实现工业化应用。

高平均功率的全固态激光器是当前激光器研发领域的热点,不但在工业领域得到广泛应用,美国军方还直接以商用全固态激光器为核心,研发激光武器。那么中国的激光器研发在世界上是什么水平?

先来进行一系列的名词解释。什么是激光?1958年,美国科学家肖洛(Schawlow)和汤斯(Townes)发现了一种神奇的现象:当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光--激光。他们为此发表了重要论文,并获得1964年的诺贝尔物理学奖。激光原理的物理学描述是,当物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时,都会产生一种不发散的强光。

从上述描述我们可以看出激光器需要有能量输入(电注入、高能电子束注入、光源、气体放电、化学反应的能量等)和工作物质(将各种形态的能量输入转换为不发散的激光)。所以根据工作物质的形态分类,激光器可以分为固体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器自由电子激光器。

全固态激光器是指以半导体激光器为一部固体激光器输入能量的激光器。它集半导体激光器和固体激光器的优点于一体,具有体积小、重量轻,能量转换效率高,光束质量好,可靠性高,寿命长,启动速度快等一系列优点。

而固体激光器以掺有金属离子的晶体或玻璃基质为工作物质。所以根据工作物质的形状,全固态激光器又可以分为棒状激光器、板条激光器、盘片激光器和光纤激光器。其中,光纤激光器以双包层掺镱光纤为工作物质,其制造成本低廉、可挠性带来的小型化优势令其受到工业界的特别关注,所以在描述上一般将前三类统统称为全固态激光器,光纤激光器被单独列出。

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