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量和生产条件,将重点研究实用化高功率脉冲光纤激光器系列关键技术,并在此基础上,研制可商品化高功率脉冲光纤激光器,特别是线偏振输出高功率脉冲光纤激光器,并直接应用于激光光频转换系统,如紫外激光产生和中红外激光产生中,形成直接社会和经济效益。
二国内外研究现状和发展趋势近年来,随着光纤激光器迅猛发展,其在加工业中应用研究在国际上些最为知名研究单位中已经开始,如英国南安普敦大学光电子研究中心与英国剑桥大学激光加工中心联合承担项目,集中研究激光脉冲形状峰值功率光斑形状对加工各种影响及相应最佳参数条件美国公司所生产各类光纤激光器已经开始形成商品化产品英国公司生产大功率皮秒和亚皮秒光纤激光器在各种应用领域也开始得到较为广泛承认。
但是,非常清楚是,光纤激光器离真正进入广泛应用能完全取代传统固体激光器还有定距离,这主要是高功率脉冲光纤激光器研制目前尚存在些关键技术问题迫切需要解决。
相比于技术上较为简单高功率连续激光器,高功率脉冲光纤激光器可以具有高得多峰值功率,其加工效果要好得多,因此成为研究主流。
但是,其技术难度也大得多。
首先,高功率光纤激光器脉冲工作控制问题,这是影响加工效率最为重要因素。
由于光纤激光器般采用较长光纤,因此也就具有较大腔长,这使得采用常规调技术很难获得较短脉冲宽度,因此影响输出激光峰值功率,并进而影响加工效果其次,光纤中非线性光学现象克服问题,特别是受激喇曼效应和受激布里渊效应抑止问题。
这类非线性光学现象是导致光纤损坏重要原因再其次是光纤与空气界面保护问题,前期实验研究已经表明,光纤与空气界面层是损伤阈值最低部分,如何有效地保护光纤端面是保证高功率光纤激光器长期稳定工作重要因素此外,增益光纤衰退问题,也即常称为光致黑效应解决,也是影响光纤激光长期稳定工作重要因素最后,是光纤激光器全光纤化问题,由于全光纤化光纤激光器对外界因素,如振动温飘等因素影响不敏感性,将使得光纤激光器能真正地在各种复杂环境应用场合大显身手。
高功率光纤激光器研究工作,近几年在国内若干单位也已经得到很好开展,目前工作主要集中于高功率连续工作光纤激光器,中科院上海光机所中电集团所清华大学兵器工业总公司等相关单位在实验室中已经演示了超过或接近瓦单纤激光功率输出,但般仅限于在实验平台上短期激光演示,距离实用化全光纤激光器尚有较大距离,对具有更大应用前景高功率脉冲光纤激光器研制则刚刚开始,与国外光纤激光器领军单位如美国公司英国南安普顿大学光电子研究中心德国激光研究所等单位相比尚有较大距离。
本项目研请专利两项以上发明专利。
项目部分研究成果将以论文形式发表,预期将发表论文篇大系统研制等几部分,最后集成为实用化光纤激光器。
各部分内容相互关联,前后衔接,其最终目标是研制成功个可商品化高功率激光器,投入市场。
整个课题将由项目申请单位负责计划各方面实施,各个项目参加单位按技术实力与基础条件分别参与项目总体设计部件研制以及样机商品化设计和市场化推广工作。
其中明确参加单位将负责线偏振高功率光纤激光器产业化和市场推广工作,参加单位将负责随机偏振高功率光纤激光器产业化和市场推广工作。
六计划进度安排。
本项目工作将在前期工作基础上,于年初正式开始启动,年底结束,计划在年内完成,目前项目相关研究工作基础良好,各项工作进展顺利。
作为关键技术难题脉冲控制结构脉冲激光器均已经实现,光纤抗黑化工作也取得定进展,全光纤化工作正在开始试验中。
上述各项工作基础将为项目顺利开展奠定良好基础。
项目具体进度安排如下开展脉冲光纤激光器全光纤化实验工作进行抗黑化光纤试制工作开展光纤激光器脉冲波形控制工作开展光纤端面表面保护帽处理与性能试验工作开展光纤激光器功率放大增强工作开展光纤激光器脉宽与谱宽控制与试验工作开展线偏振高功率光纤激光器研制工作开展随机偏振高功率脉冲光纤激光器样机试制工作开展光纤激光器稳定性测试与市场推广工作开展光纤激光器作为泵源激光倍频和光参量振荡器研究工作随机偏振光纤激光器功率输出达到,线偏振光纤激光器功率输出达到。
实现光纤激光器优化设计配臵进步开展光纤激光器应用试验与推广工作完成项目总结。
预期项目将在年底之前完成全部计划工作,并在年底之前完成项目验收。
七现有工作基础和条件。
项目申请单位具有长期开展光电子激光技术研究研制工作基础,在光电子材料固体激光器光纤激光器光纤传感器研究等领域具有雄厚技术实力,承担过国家省部级多项重要研究课题,近期开展高功率脉冲光纤激光器已经实现平均功率微米波段光纤激光输出注其中作为功率放大最后级光纤放大器目前仍为自由空间耦合,尚未实现全光纤化,因此在稳定性与实用化程度上仍有较大困难,需要进步改进。
项目组在此基础上开展全光纤化项目,已经充分认知项目开展过程中将要面对关键技术问题,并对相应解决方法做了深入细致考虑。
项目申请单位具有较为完备开展光纤激光器研究工作相关实验条件,具有多个不同波长大功率半导体激光器泵浦源个,个,个及驱动源大直径保偏光纤熔接机大动态范围光纤光谱仪带宽数字示波器拥有以倍频氩离子激光器为核心光纤光栅制作系统各种类型多个激光功率计及各类激光研究用相关元器件,此外,项目开展所需大直径光纤切割刀正在购臵中。
项目组人员经过长期光纤激光器和固体激光器研究工作训练,具有丰富研究工作经验。
项目负责人与项目主要参加人员具有长期在国外知名高校学
