2013年5月在德國慕尼黑光電展同期舉行的先進(jìn)固體激光及光纖激光專家會議主要討論了激光技術(shù)、激光發(fā)展趨勢以及激光器發(fā)展前景,吸引了廣大的聽眾,會場座無虛席。
此次會議于5月14日下午召開,持續(xù)三個小時,主要分為三個獨(dú)立部分,分別討論了半導(dǎo)體陣列泵浦固體激光器、光纖激光器以及超快激光器的相關(guān)研究,分別由來自德國研發(fā)和激光器制造的相關(guān)學(xué)術(shù)-工業(yè)應(yīng)用交叉領(lǐng)域的富有特色的專家做學(xué)術(shù)報告,同時也有來自美國Nufern和英國南安普頓大學(xué)的相關(guān)研究人員做專題報告。
激光會議邀請弗勞恩霍夫研究所所長Andreas Tünnermann教授擔(dān)任會議主席。他做了振奮人心的報告,介紹了最新固體激光器和光纖激光器制造工業(yè)日益增長的重要性,其意義隨激光光子學(xué)呈指數(shù)形式增長。
他總結(jié)到,“在過去數(shù)年間,半導(dǎo)體陣列泵浦固體激光器已經(jīng)成為一種有競爭力并且輸出功率可調(diào)的激光器設(shè)計方案,在科研和工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。我們已經(jīng)獲得了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)輸出能量在10千瓦量級,電光效率高達(dá)30%的激光器,包括先進(jìn)的光纖激光器、碟片激光器、板條激光器結(jié)構(gòu)。”
“至于脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)方式,已有報道產(chǎn)生了千瓦級輸出功率的飛秒激光器。光纖激光器和光纖放大器為此成就做出了突出貢獻(xiàn),將會特別回顧和討論。此外,市場發(fā)展也是討論的一個子議題。”
增長的需求
首位做有關(guān)DPSSL(半導(dǎo)體泵浦激光器)報告的演講者是來自德國通快公司的Waldemar Sokolowski,他的報告題目為《基于材料加工的1kW功率多程激光平臺》。報告中指出了工業(yè)發(fā)展需要更高功率的激光和更通用的激光解決方案,而通快公司對此有著許多新的研究發(fā)現(xiàn)。
他總結(jié)到,“我們通常所聽到的工業(yè)需求是,許多生產(chǎn)商在尋找一種通用的激光,能夠滿足所有種類的材料加工。但是,通快公司的實(shí)驗(yàn)研究表明,不同種類的材料加工應(yīng)用實(shí)際上需要不同種類的激光作為加工工具。”
Sokolowski說:“在加工過程中有著諸多影響因素——例如材料類型、材料厚度、加工質(zhì)量需求以及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),這意味著解決方案應(yīng)該是不一樣的。”
接下來Sokolowski向與會人員介紹了通快公司的涵蓋各種激光器類型的最新產(chǎn)品:Trudisk1000,其特征參數(shù)有:背向反射高度不靈敏、模塊化設(shè)計、能量可調(diào)諧范圍2kW、適用于極端寒熱環(huán)境。
盡管Trudisk1000的能量暫時不能升級,其總效率高達(dá)30%,并有著單塊集成電路設(shè)計和高背向反射容納度,與TruDiode 903指標(biāo)類似。這類激光有著廣泛的應(yīng)用范圍,如釬焊、焊接、切割、沉積、硬化、快速成型制造。
片狀激光器
德國航空中心研究所技術(shù)物理所所長Adolf Giesen介紹了片狀激光器的眾多優(yōu)勢。
“此項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化可以分為三個關(guān)鍵領(lǐng)域:多模高功率激光、脈沖薄片激光器和系統(tǒng)小型化研究。”
“在第一個領(lǐng)域中,現(xiàn)在已有基于單薄片的輸出功率10千瓦級多模激光系統(tǒng),以及其他基于不同結(jié)構(gòu)的輸出功率為幾千瓦量級的激光系統(tǒng)。”
“在第二個領(lǐng)域中,又細(xì)分為三個子領(lǐng)域:鎖模振蕩器,提供平均功率為80W,脈寬為800fs的輸出;再生放大器提供重頻100kHz,脈寬400fs,單脈沖能量40μJ的輸出,或者以腔倒空方式獲得30ns,能量80mJ,功率750W的激光輸出;小型化系統(tǒng)基于一個手機(jī)大小的直流供電單元,以532nm波長傳遞3W能量。”
Giesen同時介紹了在薄片激光研究和發(fā)展中取得的技術(shù)突破,“新加坡南洋理工大學(xué)的Peng,Lim,Cheng,Guo,Cheah 和Lai的研究小組的名為《1.1kW近基模Yb:YAG薄片激光器》的科研論文即將發(fā)表于光學(xué)快報。”Giesen如是說。
他還引用了Jenoptik的最新研究進(jìn)展,后者搭建了一臺名為JenLas D2飛秒再生薄片激光器,并提出所謂變化薄片的概念。在研究方面,Giesen高度贊揚(yáng)了Max Born研究所和加爾興MPQ的研究成果,前者獲得了能量為1J,脈寬5ps的Yb:YAG薄片CPA系統(tǒng);后者采用了同樣的介質(zhì),獲得了3kHz重頻、脈寬1.6ps、單脈沖能量28mJ的激光輸出。
Giesen總結(jié)到,在薄片激光器研究領(lǐng)域有著積極的進(jìn)展,包括幾個傳輸100kW級功率的激光系統(tǒng)模型,如最有可能實(shí)現(xiàn)的高功率“人眼安全”模型,和耦合更大激光能量范圍,獲取千焦耳級輸出(相干公司)。
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