《激光制造商情》:王教授,您是北京市“海聚工程”入選者,是國內(nèi)光纖激光領域權威專家。請您簡單介紹一下您的科研經(jīng)歷。
王璞:首先謝謝貴刊對我的采訪以及對我研究團隊工作的大力支持!
我曾分別在1982-1986及1988-1991年間于山東大學物理系和晶體材料研究所攻讀學士學位和碩士學位,碩士專業(yè)研究方向為新型激光非線性光學晶體的生長及激光非線性性能測試。當時我國的科研水平與國際水平還存在較大差距,出國深造,追蹤學術前沿是專業(yè)發(fā)展、學習西方科技、提升自身綜合實力的需要。于是我在1996年赴澳大利亞麥考理大學激光與應用中心激光物理專業(yè)攻讀博士學位,并先后在澳大利亞北方電訊光子學分部、麥考理大學從事研究工作。
隨著光通信的迅猛發(fā)展,光纖制造工藝與半導體激光器生產(chǎn)技術日趨成熟,光纖激光器和放大器以其巨大的潛力成為研究熱點和市場寵兒。2002年,我有幸到國際著名激光光電子研究單位,發(fā)明了摻鉺光纖放大器及各種光纖激光器的英國南安普敦大學光電子研究中心工作,主要從事高功率光纖激光器、光纖放大器以及光纖超熒光源等新型高功率光纖激光源的研究,參與研究了由美國高級研究項目發(fā)展署、美國麻省理工學院林肯實驗室、英國工程和物理科學研究基金會和英國軍工企業(yè)QinetiQ 等機構贊助的重點項目,在高功率光纖激光器、高功率光纖超熒光源等前沿研究項目上取得一系列國際領先的成果。
作為北京市“海聚工程”入選者,2009年底回國后在北京市教委、北京工業(yè)大學的大力支持下,建立了“北京工業(yè)大學高功率光纖激光器研究實驗室”,現(xiàn)在實驗室已承擔了國家自然科學基金重點項目“高功率全光纖超熒光源的基礎理論及關鍵技術研究”、省部級科研項目“超短脈沖光纖激光技術”等項目,在“石墨烯鎖模光纖激光器”以及“2微米中紅外光纖激光器”等前沿研究課題中取得世界領先的創(chuàng)新性研究成果。
振興國內(nèi)光纖激光器技術,做中國人自己的激光器,我將把我積累的國外的先進科學技術、教育理念帶回這里,不懈地與領域內(nèi)的研究人員一起搞好科研事業(yè),推動我國先進激光技術的進步。
《激光制造商情》:光纖激光器是第三代激光器的主要代表,因摻雜不同稀土介質(zhì)而有不同波長,其工業(yè)加工適用范圍很廣,請您談談目前光纖激光器主要的應用領域。
王璞:作為第三代激光器的主要代表,光纖激光器受到了國內(nèi)外的廣泛關注,可以說,它是當今光電子技術研究領域中最前沿的研究課題之一。隨著激光二極管泵浦技術以及光纖材料和制作工藝的發(fā)展,適合多種不同應用目的的光纖激光器(包括光纖放大器)異彩紛呈地涌現(xiàn)于世,其應用領域也已從目前最為成熟的光纖通信網(wǎng)絡迅速地向其他更為廣闊的激光應用領域擴展,在通信、傳感、軍事、工業(yè)加工、醫(yī)療、光信息處理和激光印刷等領域有著極大地發(fā)展?jié)撃堋?br/>
目前,使用最廣泛的是摻雜稀土材料的激光介質(zhì),包括摻雜 Yb3+,Nd3+,Er3+,Ho3+,Tm3+等離子材料。摻鉺光纖在1550nm波長處具有很高的增益,正處在光纖通信的最低損耗窗口,且性能優(yōu)良,因此受到廣泛重視,發(fā)展也最為迅速,尤其是EDFA(摻鉺光纖放大器),已達到了實用化水平,并不斷取得突破性進展。在通信市場,雙包層鉺/鐿共摻高功率光纖激光器已成為光通信領域的另一個研究重點;隨著光通信技術的發(fā)展,光通信中的一些技術逐漸為傳感領域中的應用提供了技術平臺,展示了光纖激光器和光纖傳感器的共同優(yōu)勢,使得傳感器的性能提高,應用更廣泛——光纖激光器不僅可以作為傳感器的光源,而且可通過其輸出光束的一些參數(shù)變化使其本身作為傳感器,其潛在市場非常廣闊;在軍事對抗領域,高功率激光武器具有其他武器不可比擬的速度和精確性兩大優(yōu)勢,已成為強有力的競爭者。新型雙包層光纖激光技術,如多芯光纖技術、相干組束技術的發(fā)展,實現(xiàn)千瓦甚至萬瓦量級的高光束質(zhì)量的高功率光纖激光器,將是軍用激光武器中最有潛力的方向之一;工業(yè)生產(chǎn)對激光器的要求是可靠性高、體積小、安全、便于操作,摻鐿高功率光纖激光器以其結構緊湊、光轉換效率高、預熱時間短、易于耦合等優(yōu)點受到普遍親睞,在激光打標、激光焊接、激光切割方面得以規(guī)?;瘧?;此外,2μm中紅外激光屬于人眼安全波段,人眼對2μm波段激光的承受能力更強,不易產(chǎn)生永久性損傷,水分子在2μm波長附近有很強的吸收峰,對組織的穿透深度淺,所以目前在醫(yī)療領域,有許多內(nèi)外科手術已嘗試引入光纖激光器用于手術刀和止血,并被廣大權威醫(yī)療專家所認同,刷新著醫(yī)療領域的新標準??梢灶A見,光纖激光器將在未來通信、軍事、工業(yè)加工、醫(yī)療等各個領域發(fā)揮更加重要的作用。
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《激光制造商情》: 光纖激光器具有光束質(zhì)量好、光電效率高、維護成本低、持續(xù)壽命長等優(yōu)點,迅速被國內(nèi)設備集成商推廣應用,目前在激光器市場占比率已超過20%,并逐漸增加,您對這一發(fā)展趨勢有何看法?
《激光制造商情》: 目前工業(yè)光纖激光采用摻鐿(Yb)類型較多,而近年摻銩(Tm)光纖激光器發(fā)展取得較大進展,請談談這兩種光纖激光器的區(qū)別,摻銩光纖激光器的應用潛力在哪里?
《激光制造商情》: 目前工業(yè)光纖激光器是國內(nèi)激光發(fā)展熱門,盡管在實驗室技術取得一定突破,但要實現(xiàn)量產(chǎn)以及穩(wěn)定運作還具有很大挑戰(zhàn),您認為應從哪些方面進行改進?
《激光制造商情》: 王教授,您是“海歸”著名專家,相信您對外國光纖激光技術頗有了解,而國內(nèi)光纖激光器發(fā)展時間較短。請您談談目前中外工業(yè)光纖激光技術的技術水平差異。
《激光制造商情》:不久前,武漢銳科在萬瓦光纖激光器技術上取得突破,國產(chǎn)大功率光纖激光器邁上一個新臺階,您對此如何評價?
《激光制造商情》:王教授,您在光纖激光領域取得令人矚目的科研成果,而這些成果是否有相應的產(chǎn)業(yè)化合作?請您介紹一下。
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