国内首台万瓦级光纤激光器用光闸研制成功
2019-07-27 14:21:45
7月10日,南京理工大学朱日红、沈华承担的2017年国家重点研发计划项目“工业大功率光纤激光器关键技术及产业化”(项目编号:2017YFB1104400)的“光纤激光器30000瓦光闸开发”子项目开发的10000瓦光闸原型,通过了原型在武汉雷克光纤激光技术有限公司的性能测试。

高功率光纤激光快门是激光制造和激光材料添加制造设备中的重要器件。它通过分时或分能将光纤激光器的一路光输出变为多路光输出,满足了制造设备对激光能量再利用的要求,即一机多用,大大提高了光纤激光器的性能。
目前,大功率光纤激光快门的国际研发单位主要是瑞典的Optoskand公司和美国的IPG公司。 Optoskand公司开发的光纤激光快门可同时实现4路激光输出,承载功率为8 kW,满足不同光纤激光输出终端的标准要求。 美国IPG公司在高功率光纤激光快门的研究方面处于领先水平。快门的功率为30 kW,可同时实现6个激光输出。然而,IPG公司开发的快门产品是封装在光纤激光器中,并不是作为单独的组件出售的,也就是说,它们是变相实现的。 国内对高功率光纤激光快门的研究基本上是at 空白色,主要依靠进口。
为了实现工业用高功率光纤激光器关键部件的国产化,南京理工大学于2017年承担了“3万瓦光纤激光器光快门的研发”任务,研究了高功率光纤光快门技术,攻克了高功率激光器的多通道时分/分能技术,空光纤间高效耦合技术,光学元件高损伤阈值薄膜技术,基于光纤表面包层散射光的精密测量技术, 残余激光热处理技术和精密调整技术,并研制出光纤激光光快门样机如图1所示
图1南京理工大学
研发的光学快门原型物理图片7月10日,南京理工大学研发的万瓦光学快门原型在武汉雷克光纤激光技术有限公司进行测试,测试其承载能力、传输效率以及原型内部光学元件的温升。测试位置如图2所示 图3(a)是原型的输入功率和输出功率的曲线图,图3(b)是原型的传输效率的曲线图,图3(c)是原型的光学元件的镜面温升的曲线图 图4(a)是原型的输入功率测试值,图4(b)是原型的输出功率测试值,图4(c)是当输入功率时原型的光学元件的镜面温度测试值。 通过本次测试,南京理工大学研制的万瓦光学快门样机承载功率11.27千瓦,输出功率10.91千瓦,传输效率96%以上,光学元件温升小于5℃,成功满足国家重点研发项目的要求。
图2原型试验场
图3原型试验图:(a)输入功率和输出功率;(b)传输效率;(3)反射镜温升
图4快门原型测试数据图:(1)输入功率;(b)输出功率;(三)镜温
南京理工大学万瓦光学快门的成功开发,推动了工业大功率光纤激光器关键部件的国产化,填补了空白光在中国这一领域的空白。这对国内光纤激光器的持续发展具有重要意义。
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