過去的10年,大功率光纖激光器技術(shù)快速從實驗室向商業(yè)化轉(zhuǎn)移。同傳統(tǒng)的二氧化碳激光器技術(shù)相比較,光纖激光器技術(shù)可以提供高質(zhì)量、更完美和遠距離的激光束,額外的優(yōu)勢還包括高效低能耗、低運營成本、工業(yè)化維修和便于生產(chǎn)工藝的自動化。在快速增長的世界激光技術(shù)應(yīng)用市場中,光纖激光技術(shù)的市場份額已從2006年的占8%增長到2008年的占10%,2013年有望增長到中30%。
早在1961年,美國光學(xué)公司的E.Snitzer等就在光纖激光器領(lǐng)域進行了開創(chuàng)性的工作,但由于相關(guān)條件的限制,其實驗進展相對緩慢。而80年代英國Southhampton大學(xué)的S.B.Poole等用MCVD法制成了低損耗的摻鉺光纖,從而為光纖激光器帶來了新的前景。
一、歐盟第七研發(fā)柜架計劃
先進的光纖激光器技術(shù),以飛秒(Fentosecond,10^-15秒)量級產(chǎn)生激光脈沖,自誕生之日起就以復(fù)雜、昂貴和不穩(wěn)定的特點而聞名。歐盟第七研發(fā)柜架計劃(FP7)資助1000萬歐元,總研發(fā)投入1600萬歐元,由德國科技人員進行總協(xié)調(diào),歐盟7個成員國及聯(lián)系國德國、瑞士、英國、法國、芬蘭、丹麥和瑞典21家機構(gòu)科技人員參與的歐洲LIFT研發(fā)團隊,成功地研制出新型的、穩(wěn)定的和價格合理的大功率毫微微秒光纖激光源,為光纖激光技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。研發(fā)團隊能在相對較短的時間內(nèi)開發(fā)出基于光纖的短脈沖激光發(fā)生器和被稱作“冷處理”的超短脈沖激光發(fā)生器,完全得益于研發(fā)團隊科技人員的構(gòu)成及相互協(xié)調(diào)配合。研發(fā)團隊的科技人員來自廣泛的學(xué)科領(lǐng)域,覆蓋激光技術(shù)科研機構(gòu)、激光源供應(yīng)商和光學(xué)儀器組件生產(chǎn)企業(yè)的科研、實驗和工程研究人員及工程師。
該研發(fā)團隊在開發(fā)光纖激光器技術(shù)上的成功,將繼續(xù)保證歐盟在激光技術(shù)及激光制造業(yè)的世界領(lǐng)先水平和競爭力。目前,研發(fā)團隊的主要目標(biāo)已轉(zhuǎn)向光纖激光技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用,包括:利用新一代光纖激光技術(shù)的運程切割與焊接工藝的開發(fā);應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的痤瘡及粉刺技術(shù)已申請發(fā)明專利;應(yīng)用于部分癌癥治療技術(shù)的開發(fā);應(yīng)用于太陽能電池組件制造技術(shù)的開發(fā)等。
二、大功率光纖激光器技術(shù)入選國家863計劃
科技部近日公布國家科技支撐計劃2014年備選項目征集指南,備受關(guān)注的光纖激光技術(shù)入選。這體現(xiàn)出國家層面的重視程度,國內(nèi)的光纖激光產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展期。
指南中提到,針對我國制造業(yè)裝備基礎(chǔ)核心部件薄弱的問題,重點選取急需解決的、對重大裝備及未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展有較大影響的基礎(chǔ)核心部件進行攻關(guān),突破基礎(chǔ)核心部件相關(guān)技術(shù),提升研制能力和裝備水平。設(shè)高性能大功率光纖激光器為2014年863計劃備選項目,國撥經(jīng)費控制額不超過1000萬元、由企業(yè)牽頭申報。
該項目面向我國對高性能和大功率激光器的迫切需求,研究基于新型光纖結(jié)構(gòu)的超窄線寬、超低噪聲單頻光纖激光器、高端光纖激光器關(guān)鍵功能器件等關(guān)鍵技術(shù),研制8-10千瓦量級高功率和高能量的光纖激光器,在典型應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高端光纖激光器的應(yīng)用示范。
光纖激光器作為目前最為活躍的激光光源器件,是在EDFA技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù),它是激光技術(shù)的前沿課題。國內(nèi)光纖激光器的研究比較晚,始于上世紀(jì)90年代后期,南開大學(xué)在國內(nèi)率先開展了光纖激光器方面的研究,隨后上海光機所、中國兵裝院、中電11所、西安光機所等單位在此方面進行了很多試驗研究,但這些研究基本全都停留在實驗室階段,離產(chǎn)品化相去甚遠。如今,光纖激光技術(shù)入選863計劃,特別是國家撥款經(jīng)費支持產(chǎn)業(yè)的研究和發(fā)展,體現(xiàn)了國家對光纖激光的重視程度。光纖激光是一場制造技術(shù)的革命,是中國制造業(yè)升級的重要一環(huán)。
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