盘点2013年国内光纤激光器“十大”突破

　　回顾近几年激光技术的发展，光纤激光器作为新型光源一直保持着快速的发展，并逐渐在扩大应用领域。目前国内光纤激光器整体水平与国际相比仍有一定的差距，但是随着国内各大研究所及企业的不断突破，国内外的差距正在逐渐缩小。接下来OFweek激光网将为您盘点2013年里国内光纤激光器领域的十大进展与突破（排名不计先后）：

　　1、全国首个大功率光纤激光协同创新研究中心

　　光纤激光器作为目前*为活跃的激光光源器件，是在EDFA技术基础上发展起来的技术，它是激光技术的前沿课题。

　　早在1961年，美国光学公司的E.Snitzer等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作，但由于相关条件的限制，其实验进展相对缓慢。而80年代英国Southhampton大学的S.B.Poole等用MCVD法制成了低损耗的掺铒光纤，从而为光纤激光器带来了新的前景。

　　随着光纤通信系统的广泛应用和发展，超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。其中，以光纤作基质的光纤激光器，在降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步，是目前光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。

　　目前光纤激光是激光技术研究的前沿课题，光纤激光器具有体积小、效率高、光束质量好、节能环保等优势，在光通讯、激光加工、激光医学、生物技术等领域具有广阔的应用前景。近年来，我国光纤激光技术有了长足发展，但整体水平和可持续发展能力与世界先进水平仍有明显差距。为提升我国光纤激光技术的整体水平，满足国家重大战略需求，国防科技大学光电科学与工程学院联合清华大学精密仪器与机械学系、中国科学院上海光学精密机械研究所于近日共同组建成立了全国首个大功率光纤激光协同创新研究中心。

　　国防科技大学光电科学与工程学院、清华大学精密仪器与机械学系、中国科学院上海光学精密机械研究所等3家在光纤激光领域的优势单位，将通过建立技术联盟、共享仪器设备、联合培养人才、互聘研究骨干等形式，围绕突破光纤激光核心关键技术开展军民融合协同创新，共同推动我国光纤激光技术的快速发展。

　　根据有关协议，共建各方将以协同创新中心为载体，充分发挥各自优势，通过强强联合、协同创新，共同推进光纤激光技术发展，共同研制开发具有世界先进水平的光纤激光器，改变我国高功率光纤激光器依赖进口、核心技术和知识产权受制于国外的状况，促进我国光纤激光技术水平的整体提升和可持续发展。

　　2、全光纤激光器获重大突破

　　在十二五863计划新材料领域先进激光材料及全固态激光技术主题项目支持下，中国科学院上海光学精密机械研究所承担的千瓦级光纤材料及全光纤激光器课题取得重大进展，在近期通过了课题技术验收。

　　课题解决了低光子暗化掺镱光纤、高功率光纤光栅、高功率泵浦合束器的国产化制备技术，开发出双包层光纤、光纤光栅和泵浦合束器系列产品或样品，形成了一套拥有自主知识产权的高功率光纤材料与核心部件的制备工艺技术，所开发的掺镱光纤与核心部件应用在千瓦级光纤激光器产品中。

　　掌握了千瓦级全光纤激光器的整机集成及规模化生产的关键技术和相关工艺，实现了数百瓦到千瓦级单模全光纤激光器的批量化生产，打破了国外垄断。所开发的系列高功率全光纤激光器已在金属薄板切割、焊接等领域获得重要应用。

　　课题实施期间，成立了2家专业从事高功率光纤激光器研发生产的高科技公司，组建了专业化的生产示范线，实现了数百瓦到千瓦级光纤激光器的产业化。2012年，形成了小规模生产销售能力。

　　作为目前先进的工业加工用高功率激光器，单模千瓦级以上全光纤激光器我国还大量依赖进口。高功率全光纤激光器与智能机器手技术相结合，使得实现高功率激光加工（如焊接、切割、融覆、3D打印等）的柔性化和智能化成为可能，是目前国内外激光加工装备的重要发展趋势。作为制造业大国，我国对该类高效率全光纤激光器有较为广泛的应用需求，市场前景广阔。

　　3、北大教授研制掺铒光纤激光器

　　高重复频率的飞秒光纤激光器在光学技术的很多方面都有重要应用，比如：激光频率梳、高速光采样，生物成像等。而其产生的傅里叶变换极限脉冲也可以应用在多方面，例如高速率相干光通信。

　　对于环形腔掺铒光纤激光器来说，将腔长做短使其工作在高重复频率并不容易。首先，硅基光纤的掺杂浓度不能太高，这意味着增益光纤不能太短；即便使用*高掺杂的增益光纤，其色散仍是正的，而腔内较大的正色散不利于锁模的启动，并且很难获得傅里叶变换受限脉冲，必须有一段色散补偿光纤。这样就大大限制了激光器的腔长及重复频率。其次，常规的泵浦用波分复用器的长度也限制了腔长的缩短。

　　近日，北京大学张志刚教授所在的研究小组利用波分复用准直器（WDM-collimator）和色散补偿的方法成功实现了掺铒光纤激光器的高频非线性偏振旋转锁模激光输出。

　　WDM-collimator能将一系列波长不同的光信号耦合成一束，沿着单根光纤传输，然后在接收端再将合成的光信号分开。

　　实验中，他们将该复合器件置于掺铒光纤激光器中，这样就大大缩短了激光器腔长；同时，他们又采用色散符号相反的两种铒增益光纤，从而可以在不显著减少增益的情况下实现色散补偿。利用非线性偏振旋转锁模，实验获得了较高重复频率（325 MHz）的近似傅里叶变换受限飞秒脉冲（123 fs）。

　　该掺铒激光器无需腔外压缩，自启动的同时能够长时间稳定锁模，这些对于其在实际中的应用具有重要意义。在后续工作中，该研究组已经制备出一种损耗更小的WDM-collimator，能够进一步减少腔内损耗，增加腔内脉冲能量，并有望实现掺铒光纤更高重复频率的飞秒脉冲激光。

　　4、首款500皮秒脉冲光纤激光器

　　在第15届深圳光电博览会期间（CIOE 2013），深圳激扬光电有限公司（iLuma Photonics）推出全球内首款500皮秒脉冲光纤激光器IFL-20P-LM-P以满足市场对短脉冲激光器的需要。 IFL-20P-LM-P 激光器基于公司自有知识产权的短脉冲驱动技术，脉冲宽度调节范围为500ps-10ns，频率范围150KHz-1MHz， 500皮秒的峰值功率超过35KW （1MHz）， 700皮秒的峰值功率超过28KW （1MHz）， 脉冲宽度在1ns到10ns范围的峰值功率控制在12KW-15KW范围； 另外激光器采用了温度反馈控制，使得输出功率 在12℃ - 55℃ 温度范围 的上下波动范围小于5% ， 是精细加工领域的理想光源。

　　纳秒脉冲光纤激光器已经广泛地应用在金属打标，薄膜清除，精细加工，太阳能硅片和陶瓷划刻等诸多领域，已经成为脉冲激光加工的主要光源。随着光纤激光应用的深入和行业细分， 一些对激光加工热影响（Thermal Effective Zone）敏感的材料对光纤激光的脉冲宽度提出了更高的要求，要求脉宽更短，峰值功率更高，在此背景下，皮秒激光得到越来越多的关注和应用开发。10ps-100ps 脉冲范围的的激光器在材料冷加工（Cold Ablation）等方面得到了广泛的应用，但由于10ps-100ps激光器成本较高，体积较大等诸多因素影响了该种激光器的应用范围。 在此背景下，工业界需要一款价格适中，性能介于ns和亚100ps之间的一种新型光源。其中较典型的应用领域之一是对PE塑料和阳极氧化铝进行打黑。实验表明，用脉冲宽度在500ps-1ns区间的脉冲在阳极氧化铝表面打黑时，黑度比用5ns-10ns脉宽时提高20%-30%，速度可以提高50%-100%.激扬光电IFL-20P-LM-P皮秒激光器可根据不同的材料通过调节脉宽和脉冲频率来实现加工的*佳效果，对激光器的控制无需额外软件或硬件，用普通的控制板卡即可实现您所需要的用意要求。

　　5、锐科推出10kw光纤激光器

　　光纤激光器作为目前*为活跃的激光光源器件，是在EDFA技术基础上发展起来的技术，它是激光技术的前沿课题。

　　激光市场的竞争日益激烈。新技术、新应用以及现有技术的不断改进都在不断改变着市场的格局。诞生于60 年代，发展于90 年后的光纤激光器凭借着她的先天性优势不断地扩充自己的地盘，全面向光通讯、大功率激光加工、激光医学、生物技术扩张，特别是她在激光加工和光通讯方面的发展潜力，让业界叹为观止，这位市场的新宠或许会在未来的某一天取代传统激光器。

　　3月，武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司携*新自主研发的10kw光纤激光器亮相慕尼黑上海光博会。这是锐科首次向市场正式推出10kw连续光纤激光器，它不仅证实了锐科已具备10kw光纤激光器的研发和生产实力，更是填补了国内该项技术的空白。

　　该10kw光纤激光器具有高光束质量、高电光转换效率、免维护运行的特点，可广泛应用于远程焊接、焊接、切割、钎焊、热处理、岩石和混凝土钻孔等方面。据悉，目前世界上具备万瓦光纤激光器研发实力的公司（包括锐科）仅有2家。

　　6、峰值超2万瓦MOPA光纤激光器及峰值超万瓦水冷声光调Q脉冲光纤激光器

　　近日，针对目前日益增长的高能量，高重复频率的脉冲光纤激光器工业应用市场，深圳创鑫激光推出平均功率高达100瓦，峰值功率高达2万瓦的脉宽可调MOPA脉冲光纤激光器，超过SPI光纤激光器*大平均功率70W，堪称全世界*高水平。

　　MFPT-100 脉宽可调MOPA脉冲光纤激光器的工作波长稳定在1064+4nm，功率可调范围5%-100%，脉冲宽度可调范围20ns-250ns，脉冲重复频率150-2000KHz，通过定制可实现高达1mJ的峰值功率输出，满足了工业应用的诸多需求，是高重复频率、即插即用的高新产品。

　　该光纤激光器采用业界标准的与声光调Q脉冲光纤激光器一样的DB25接口方式，冷却方式为水冷，广泛运用于超高速钻孔、深雕、切割、焊接、精密加工、图文雕刻、超高速标记、飞行标刻、铝合金打黑、以及陶瓷、PE、PVC等非金属材料打标及特殊材料打标加工等。

　　创鑫激光在脉宽可调MOPA脉冲光纤激光器方面，产品线已经覆盖10W、15W、20W、30W、40W、 50W、70W、100W系列。

　　声光调Q脉冲光纤激光器具有开机时间短，光脉冲窄，高峰值功率，重复频率范围宽等特点，极大满足用户的需求。创鑫激光采用*可靠的设计方案研制出了平均功率高达100W的声光调Q脉冲光纤激光器。该激光器在激光关断情况下无漏光，工作波长稳定在1064+4nm，功率可调范围5%-100%，脉冲重复频率100——150KHZ，宽度可调范围100ns-140ns，并实现高达10KW的峰值功率输出，可用于铝，铜，金，银等反高材料上进行加工。此激光器结构紧凑，冷却方式为水冷，可靠性强，使用寿命长，广泛应用于超高速钻孔、深雕、切割、焊接、精密加工、图文雕刻、超高速标记、飞行标刻、非金属材料打标及特殊材料打标加工等。

　　创鑫激光在调Q方面，产品线已经覆盖5W、10W、15W、20W、30W、40W、 50W、70W、100W系列。调Q技术能力目前为国内*好的，平均功率及峰值功率为全国*高。仅自2013年1月到6月，创鑫激光调Q系列产品已经销售达到2000台，比2012年增长了4倍。

　　7、5W单频光纤激光器

　　近日，科技部组织有关专家对由山西大学、华南理工大学、西北大学等单位承担的国家863计划单频激光器关键技术课题进行了验收。来自清华大学、中科院光电研究院、中科院半导体所、北京交通大学、太原理工大学等单位的专家组成专家委员会，考察了实验现场，审阅了课题验收材料，经质询和讨论，一致认为该课题圆满完成了课题任务书规定的各项考核指标，同意该课题通过验收。

　　单频激光器是一种输出为单横模（一般为基模）、单纵模的激光器。由于单频激光器具有光束质量好、相干长度长、谱线宽度窄、单色性好等优点，因此在激光雷达、激光测距、激光遥感、激光医疗、光谱学、光频标准和非线性光学频率变换等领域中具有广泛的应用。通常来说，获得单频激光器的方案主要有以下几种：环形腔，短腔法，腔内插入选模元件，扭转模，预激光，种子注入等。

　　该课题围绕高功率全固态连续单频绿光激光器及高功率单频光纤激光器开展研究，研制的输出功率达11W的全固态连续单频绿光激光器工程化样机和输出功率达5W的单频光纤激光器工程化样机，并成功应用于中科院光机所、南京大学等单位。该项成果相关指标超过了国外同类产品，对推进我国光电研究将发挥重要作用。

　　8、山东高端光纤激光器项目年底投产

　　2月26日，威海高新区在科技新城产业化基地举行全区2013年重点项目集中开工奠基仪式，20个重点项目当日集中开工，拉开新一年全区项目建设的序幕。市委常委、常务副市长徐东升出席开工仪式。

　　在海富光子科技高端光纤激光器项目现场，笔者看到，空旷的工地上高耸着一台大型打桩机，几名工人正在进行打桩作业。现场调度项目的海富光子科技股份有限公司副总经理张起航表示，他们的厂房主体将于今年9月份完工，当年底进驻投产，主要生产具有自主知识产权及世界**水平的高端光纤激光器产品。该公司是一家致力于发展高端光纤激光器的高科技公司，由中组部千人计划入选者领头创建，核心团队由中科院院士，中组部千人特聘教授及几名海归博士组成，研发团队包括多名具有多年高端光纤激光器研发经验的博士，硕士。

　　9、国防科大光纤激光器获突破

　　近日，国防科技大学光电科学与工程学院某课题组突破了光纤后处理、光纤盘整体冷却、宽波段光纤色散特性测量和光纤模式控制技术等具有自主知识产权的核心关键技术，研制出高平均功率近红外全光纤超连续谱光源，平均功率超过了国际同类研究的3.6倍，入选2012年中国光学重要成果。

　　该院院长秦石乔教授刚刚主持召开了一个项目阶段性报告会，又急匆匆地赶往某实验室，组织课题负责人现场会商某难题，他接受采访时说：习主席要求我们牢记能打仗、打胜仗是强军之要，作为军队的科技工作者，就是要牢固树立实验室就是战场、搞科研也是打仗的理念。

　　光纤激光代表了高能激光的发展方向和趋势，具有重要的应用价值。单根光纤单模到底能出多大功率的激光？美国的劳伦斯国家实验室断言*大可以达到36千瓦，该院高能激光技术研究所周朴副研究员愣是不信这个邪，他带领学员通过扎实的理论分析，作出了73千瓦的论断，论文发表后，引起国际光学界的高度关注。

　　光纤激光相干合成是激光领域的一个研究热点，由于系统复杂、研制难度很大，此前国际上此类系统的*大输出功率仅为725瓦。该所刘泽金教授率领课题组从*基本的物理机制出发，发明了两种新的相位控制方法，研制出千瓦级光纤激光相干合成试验系统，各项技术指标均达到了该领域国际*高水平。

　　在战场上赢家只有**，第二就意味着失败，我们在高能激光的研制领域要始终保持冲锋姿态，在核心关键技术上牢牢掌握主动权。 高能激光技术研究所所长许晓军研究员说。

　　该院某研究所从事某激光器件研制已经40多年了，他们早在上世纪80年代就研制出了原理样机，但是能否真正在武器装备上发挥作用，当时大家心里都没有底。**代学术带头人高伯龙院士鼓动大家：我们研制的器件，只有能够在装备上得到应用，才算尽到了军人的职责。我们必须一直到研制出实用性强的器件为止。*终在上世纪90年代研制出了实用化的激光器件。

　　新世纪初，某新型器件由于性能优异，被海军部队选作核心导航部件，靶场试验屡获成功。海军某领导在试验现场夸奖道：这是海军部队此类试验**次取得百分百的成功，非常值得庆贺啊。但是，研究所的科研人员生怕器件还存在问题影响作战性能，又组织了一次次严格的试验。果然发现器件光强不太稳定，会对若干年后的使用造成隐患。

　　10、首台商用石墨烯飞秒光纤激光器

　　由中国石墨烯产业技术创新战略联盟联合泰州市人民政府主办的中国石墨烯标准化论坛12月8日在泰州举行。在本次论坛上，中国石墨烯标准化委员会宣布成立。

　　联盟秘书长李义春表示，由泰州石墨烯研究及检测平台负责处理标准化委员会的日常工作。同日，石墨烯标准化委员会讨论了石墨烯标准体系模型和工作路线图，其正式标准文档有望在近日发布，这将有利于我国石墨烯产业健康有序地发展。

　　此外，论坛发布了全球首台商用石墨烯飞秒光纤激光器。该产品解决了石墨烯大规模低成本转移以及石墨烯与光场强相互作用的关键技术问题。

　　2004年，两位俄裔英籍科学家将石墨烯成功从石墨中分离。石墨烯集合世界上*优质的各种材料品质于一身，如果说20世纪是硅的世纪，神奇的石墨烯则是21世纪新材料的宠儿。

　　石墨烯用途非常广泛，是一种被科学家寄于厚望的新型材料。在制造业，它不仅被运用在半导体芯片、太阳能电池、高强度外壳材料等领域，而且在光学方面上，石墨烯也有相当大的用途。

　　近日据国外媒报道，来自国外的部分研究机构发现，石墨烯这种材料拥有难以置信的光吸收能力，并且还能把吸收的光波迅速转化为波长更短、频率更高的激光，持续时间为几飞秒。科学家们表示，利用这个新发现，未来他们可以发明更耐高温的激光发射武器（石墨烯超耐高温）。