（已批）高功率脉冲光纤激光器的系列关键技术及其设备研究项目立项可行性分析报告（存档）

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，光纤偏振控制器万元万元个，个，大功率激光隔离器万元万元个，个，纳米级精密调节架万元万元个，个，大功率尾纤输出半导体激光器泵源万万台，台，多路光纤合束器万元万元个，个，中等功率半导体激光器万元万元个，个。

本项目预算中，材料费万元主要用于商品化大芯径增益光纤购臵万元，千元米，约米，光纤抛光材料万元，非球面耦合透镜及其他光学元器件万元光纤标准样品购臵用于所研制设备光谱定标精细化学品购臵万元，相关电子元器件万元测试化验加工费万元主要用于精密光学元件加工导光光纤束加工机械加工等燃料动力费万元主要用于项目研制过程中水电等相关费用支出差旅费万元主要用于项目开发过程中人员出差费用会议费万元主要用于参加学术会议成果展示会及各类产品展览会等合作协作研究与交流费共万元，主要用于与国外合作单位合作研究工作出版文献信息传播知识产权事务费万元主要用于专利申请论文发表等人员劳务费万元主要用于项目辅助参加人员和研究生补贴专家咨询费万元包括专家鉴定会验收会及其他咨询费用支出，管理费万元为承担单位项目管理费。

实用化高功率脉冲光纤激光器，促进我国特别是浙江省相应产业发展。

三项目主要研究开发内容技术关键及主要创新点。

本项目主要研究内容为通过研究掌握实用化高功率脉冲光纤激光器研制过程中系列关键技术，研制高性能高功率脉冲光纤激光器，特别是线偏振输出全光纤化高功率脉冲光纤激光器。

本项目具体研究内容和相应技术关键阐述如下内容高功率光纤激光器脉冲控制关键技术光纤激光器激光脉宽和峰值功率水平是影响加工质量和加工效率最为重要因素。

由于光纤激光器般采用较长光纤，因此腔长也就较大，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。

技术关键拟采用主振放大结构光纤激光器方案，利用短脉冲工作小功率种子光纤激光器作为信号源，采用多级放大技术原理，实现短脉冲高功率激光输出。

将就最佳参数条件获得开展深入基础研究。

内容高功率光纤激光器中非线性光学现象消除技术由于项目可行性报告立项背景和意义。

激光技术发展自世纪六十年代激光问世以来，已经极大地改变了现代人思想观念和生活质量。

大功率光纤激光作为种特殊光源，近几年来其发展势头之猛，已经远远超出人们当初想象。

本项目将针对高功率脉冲光纤激光器在二个主要方面应用，即作为精密微加工应用激光光源和激光频率变换系统泵浦光源开展工作，研制高品质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。

随着科学发展和社会进步，高效环保精密绿色加工正在从概念走向现实。

作为种蓬勃发展高新技术，激光加工技术近年来已经在各方面显示绿色加工特有优势，如采用高功率二氧化碳激光器金属切割焊接，采用高功率激光器钻孔刻划打标等等，都在所应用领域极前光纤激光器研制热点之。

全光纤化调系统种子源，将使脉冲光纤激光器结构和稳定性获得极大地提高，更适用于商品化激光器应用。

光纤抗黑化问题。

将采用手段包括特殊光纤掺杂，以及在芯层掺杂后折射率变化基础上，调整光纤内包层折射率以控制相应数值孔径，使仍能保持稳定单模工作。

这将比目前抗黑化光纤高模式结构具有显著优点，具有鲜明创新特色。

当然，该工作完成具有较大难度。

很显然，适用于长期高功率运作抗黑化光纤单模化研制工作，将极大地推进光纤激光器商品化应用。

影响光纤激光器可靠工作受激喇曼效应和受激布里渊效应等非线性效应抑止技术。

项目将针对喇曼现象产生机制，通过限制光纤单位面积上峰值功率密度和控制光纤材料成分技术路径加以解决。

针对受激布里渊散射，将通过控制种子带宽方法予以解决。

这两方面工作将在国际上具有创新性。

四项目预期目标。

主要技术经济指标社会效益技术应用和产业化前景以及获取自主知识产权情况主要技术指标本项目主要技术指标包括下列三点总体目标解决高功率脉冲光纤激光器实用化系列关键技术，研制成功可商品化高功率脉冲光纤激光器样机研制成功随机偏振微米波段高功率脉冲光纤激光器，输出功率大于泵源和放大级之间自由空间耦合改成光纤耦合方式。

技术关键拟采用泵浦耦合器实现信号泵浦与增益光纤全光纤耦合。

将就芯模耦合条件泵浦耦合器散热条件及其对准技术开展深入研究。

内容线偏振实用化高功率脉冲光纤激光器研制因为线偏振高功率脉冲光纤激光器对种子源增益光纤和脉冲控制均有特殊严格要求，同样功率线偏振输出光纤激光器，其研制难度较随机偏振脉冲光纤激光器大得多。

但以此作为激光泵源，可以实现高效紫外激光输出和中红外激光输出。

技术关键拟采用大直径保偏光纤实现高功率线偏振输出，将采用种子源脉冲形状预控制技术抑止有害非线性光学效应产生。

在线偏振高功率脉冲光纤激光器研制成功后，将代替现有半导体激光器泵浦固体激光器实现高功率紫外激光和中红外激光输出。

主要创新点高功率光纤激光器研究是目前激光光电子领域最为活跃研究内容，其中工作于微米波段掺镱光纤激光器是大功率光纤激光器中最为出色。

年，英国南安普敦大学光电子研究中心研究人员首先在国际上实现了连续工作模式光纤激光器单芯输出功率达到指标，产生了极大轰动，将原先光纤激光器只能输出小功率作为传感测量用光源概念完全颠覆。

在年，脉冲工作光纤激光器平均输出功率也达到了，其峰值功率达到了数万瓦。

相比于连续工作模式，脉冲工作光纤激光器其平均功率虽然较低，但却具有更高峰值功率，其与物质作用效果也就更强，因此也更适合于作为加工用激光光源。

此外，脉冲工作高功率光纤激光器也可以作为各种光频变换系统初级光源，这主要是由于其横模结构由光纤结构决定，在大功率下仍然不会劣化，可以保持在单模模或低阶模上，其输出光束质量可以保持很好，光束亮度可以极高。

作为加工用激光器，除了必须满足功率指标和光束质量指标之外，实际上还涉及更多与应用密切相关技术参数要求，其相关参数都与光纤激光器长期稳定性与抗干扰性密切相关。

本项目研究内容，就是针对脉冲工作高功率光纤激光器各种影响稳定性和抗干扰性问题，开展深入研究工作，争取获得能用以指导实用化加工用高功率脉冲光纤激光器制作各类关键技术。

本项目创新之处可以概括为高功率脉冲光纤激光器全光纤化工作。

该项工作属于目前国际上研制高功率脉冲光纤激光器主要内容之，是前光纤激光器研制热点之。

全光纤化调系统种子源，将使脉冲光纤激光器结构和稳定性获得极大地提高，更适用于商品化激光器应用。

光纤抗黑化问题。

将采用手段包括特殊光纤掺杂，以及在芯层掺杂后折射率变化基础上，调整光纤内包层折射率以控制相应数值孔径，使仍能保持稳定单模工作。

这将比目前抗黑化光纤高模式结构具有显著优点，具有鲜明创新特色。

当然，该工作完成具有较大难度。

很显然，适用于长期高功率运作抗黑化光纤单模化研制工作，将极大地推进光纤激光器商品化应用。

影响光纤激光器可靠工作受激喇曼效应和受激布里渊效应等非线性效应抑止技术。

项目将针对喇曼现象产生机制，通过限制光纤单位面积上峰值功率密度和控制光纤材料成分技术路径加以解决。

针对受激布里渊散射，将通过控制种子带宽方法予以解决。

这两方面工作将在国际上具有创新性。

四项目预期目标。

主要技术经济指标社会效益技术应用和产业化前景以及获取自主知识产权情况主要技术指标本项目主要技术指标包括下列三点总体目标解决高功率脉冲光纤激光器实用化系列关键技术，研制成功可商品化高功率脉冲光纤激光器样机研制成功随机偏振微米波段高功率脉冲光纤激光器，输出功率大于线偏振高功率脉冲光纤激光器，输出功率大于。

光束质量指标优于。

激光工作波长，重复脉冲频率，脉宽主要经济指标本项目顺利实施后，可望研制成功具有完全自主知识产权高功率脉冲光纤激光器该类激光器可广泛应用于激光加工和国防等领域，经过前期市场考验后，可望形成商品化激光器供应国内，并在条件许可时，进军国际市场。

目前国外同类产品，随机偏振在国内销售价格为万元人民币台，目前初步考虑本项目成果研制成功商品化激光器后价格定位在万元台。

经调查和评估，全国年销售验加工用激光器包括大功率二氧化碳激光器和灯泵固体激光器在几万台以上，高品质光纤激光器年销售量将可能达到几千台，其市场容量极大。

考虑各种竞争因素，本项目顺利实施后在激光精密加工机市场尚将产生万元年销售额，所带来产值利润和税金都将相当可观。

线偏振光纤激光器将主要用于紫外和中红外激光器配套产品，年销售量不会低于台。

社会效益技术应用和产业化前景及获取自主知识产权情况高功率脉冲光纤激光器属于当前正在快速发展高技术产品，在国际上也属于刚起步阶段，其应用涉及工业环保科研国防等诸多领域。

作为种高端科技产品，项目成功开展对于提升国产高端设备自主研发能力促进新技术在各个领域应用提高生产效率降低生产成本均具有非常重要作用，将产生很好社会效益和可观经济效益。

适合于商品化开发样机研制成功后，能迅速占领市场，形成年销售额达几千万元甚至更大新兴产业。

本项目研制过程涉及多项关键技术自主开发，通过本项目研究，将能形成具有完全自主知识产权实用化高功率光纤激光器研发和生产能力。

预期将在全光纤化技术和抗黑化光纤技术等方面获得申泵源和放大级之间自由空间耦合改成光纤耦合方式。

技术关键拟采用泵浦耦合器实现信号泵浦与增益光纤全光纤耦合。

将就芯模耦合条件泵浦耦合器散热条件及其对准技术开展深入研究。

内容线偏振实用化高功率脉冲光纤激光器研制因为线偏振高功率脉冲光纤激光器对种子源增益光纤和脉冲控制均有特殊严格要求，同样功率线偏振输