IPG第一季度销售增长15% 光纤激光器仍是2013年主旋律
3)美国Raydiance公司向海军交付先进飞秒光纤激光器。美国《西部防务》2009年4月21日报道:美国Raydiance公司曾经开发出了世界上第一台商用超快速激光器。2009年4月21日,该公司宣布向美国海军部交付了一台飞秒光纤激光器,其脉冲能量超过每个脉冲5OμJ,脉冲时间长达500飞秒,创造了1552nm人眼安全波长的世界纪录。这台激光器是Raydiance公司根据与美国海军海上系统司令部(NAVSEA)之间一份价值几百万美元的合同开发并制造的。
据Raydiance公司总裁斯科特·戴维森(Scott Davison)介绍:“这种高能激光系统的交付不但是本公司,而且也是超快激光器业界的一座里程碑,它将开启一系列新的防务和商业应用领域。我们的工程和制造团队已经证明了,他们可以利用本公司的核心Discovery平台技术来实现高脉冲能量,同时还能得到基于光纤的紧凑结构。我们视之为一项重大突破,它将推动紧凑光纤激光器产业向着毫焦级能量和千兆瓦峰值功率的性能迈进。”
发展分析
目前,高功率光纤激光器技术所取得的进展与高亮度光纤耦合激光二极管的进步紧密相关。基于标准商用光纤、组件和976nm激光二极管,实现输出波长为1μm的千瓦级光纤激光器。人眼安全光纤激光器技术的发展,基于掺铥光纤和790nm泵浦激光二极管技术,工作在2μm时,可实现千瓦级光纤激光器 。
1)高功率激光二极管泵浦模块。激光二极管泵浦模块与光纤激光器问的常用接口是直径100~ 200pm的光纤尾纤,其典型的数值孑L径为0.12~ 0.22。这些二极管尾纤通常被接人光纤合束器,以进一步提高泵浦功率。
为了实现千瓦级的输出功率,光纤激光采用主振荡功率放大(MOPA)结构,这需要具有更高功率(大于200W)的泵浦模块。通过光学叠加和偏振耦合,可将多个单元(6~10个)耦合到单根直径为200μm、数值孔径为0.2的光纤中。例如,一个具有四个激光二极管阵列的976nm光纤耦合模块,能通过200μm的光纤实现超过200W 的功率输出。
2)1μm高功率光纤激光器。基于商用光纤、泵浦合束器以及泵浦激光二极管的千瓦级高功率MOPA系统,可以实现225W 的功率输出。六个泵浦模块的总功率为1.2kW,并被组合入一个锥形光纤束,然后泵浦一根掺镱(Yb)双包层光纤,该光纤直径为400μm,数值孔径为0.46。基于模块的高斜率效率泵浦,这种光纤激光器比较容易实现具有单模光束质量,超过lkW 的功率输出。
目前的千瓦级光纤放大器已在8GHz线宽下进行了测试,随着受激布里渊散射技术被应用到更高的功率水平,千瓦级光纤放大器很可能将实现单频线宽输出。例如,高亮度976nm二极管的电光转换效率约为45%,由此获得的放大器总的电光转换效率约为35%。
3)人眼安全光纤激光器。工作在人眼安全波段(波长约大于1.4μm)的高功率、高效率光纤激光器。目前,工作在2μm左右的掺铥(Tm)光纤激光器所取得的进展,已经使单个光纤激光器的输出功率接近1kw。
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