大族激光:突破多項關鍵技術,500W高功率脈寬可調光纖雷射器

發佈時間:2023.08.15
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光纖雷射器作為雷射物理研究的一個熱門,被一致認為是全面替代固體雷射器的新一代產品。 光纖雷射器有很多獨特優點,比如:雷射閾值低、高增益、可調諧參數多、寬吸收和輻射、相容性强、體積小等。 進入2000年以後,作為光纖雷射器分支之一的脈衝光纖雷射器開始在工業加工領域嶄露頭角,因其超高峰值功率,很快便佔領打標市場。 20年內,脈衝光纖雷射器功率從最開始的數十瓦提升至百瓦,隨著市場發展其用途也越來越廣泛,應用場景涵蓋打標、切割、焊接、清洗等領域。

光纖製作和電晶體雷射技術越來越成熟,脈衝光纖雷射器也飛速發展,幾十瓦平均功率已很難滿足當下實際應用,不少行業普遍要求平均功率需達到200W以上。 大族鐳射研發的500W高功率脈寬可調光纖雷射器,在金屬標記、切割、清洗、鋰電池等行業都有較大優勢,市場需求也在不斷加大。



突破關鍵技術壁壘
新能源行業加速發展,雷射加工作為一種相對環保的加工管道,正逐漸取代傳統機械、化學加工等,同時也在不斷追求做到高效、快速、低碳。

高功率脈衝光纖雷射器產業鏈的關鍵環節和科技難點在於光纖和電子電氣科技,光纖科技主要是增益光纖的製備、耦合科技、泵浦科技和MOPA科技的實現。 所採用的MOPA主振盪放大科技,實現雷射頻率、脈衝寬度、峰值功率可調,三者還可自由組合成多波形的雷射輸出,滿足客戶不同應用領域需求。

通過多方調研和反復試驗,不論是在科技還是在加工效率及穩定性等方面,500W高功率脈寬可調光纖雷射器在行業內已達國內領先甚至國際先進水準,且諸多關鍵性科技已實現較大突破,不僅為鐳射加工行業提供更先進應用科技,有效打破國外高功率脈衝光纖雷射領域的壟斷局面, 進而提高企業及自身產品在業內的綜合競爭力。

科技與創新點

-無光子暗化現象,光光轉換效率高;
-優化種子源輸出信號,種子源驅動電流精度和輸出頻率分別提高4倍;
-通過控制種子源輸入電流的波形寬度,從20-240ns變化,重複頻率可達3MHz;
-種子源波形的上升沿和下降沿速度提高50%以上,輸出脈衝寬度更精准;
-通過雷射技術控制,解决首點弱、拖尾現象,工藝效果更佳;
-高功率輸出,同時光束質量好


共輸出7個脈衝波形,脈寬20-500ns(半寬20-240ns),重複頻率範圍為1~3000kHz,峰值功率在7~12kW範圍內。

攻克研發重難點
大族激光完全自主研製出了高功率光纖耦合科技:將泵浦光和訊號光高效耦合入同一根光纖中,針對所選用的增益光纖的相關參數,調整耦合科技的各項名額,實現泵浦光到訊號光的完美轉換。

自製光纖耦合科技採用了一套獨特的拉錐工藝科技,通過內部工藝控制對雷射器光束質量進行全新優化,同時提高雷射器光光轉換效率,且通過合理封裝技術有效解決高功率產生的發熱問題。 耦合器是雷射器中最常用部件,專用於光纖雷射器放大領域,將多個泵浦能量和一個訊號能量合成進入雙包層光纖,實現泵浦能量和訊號能量共同在輸出光纖中傳輸。

此款雷射器由泵浦源、增益介質、諧振腔三個基本要素組成,是採用MOPA科技--光纖放大器的基礎上開發出來。 在泵浦光的作用下,光纖內極易形成高功率密度,造成雷射工作物質的雷射能級“粒子數反轉”,適當加入正回饋回路,構成諧振腔,便可形成雷射振盪輸出。
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