電話：020-87580799 ，87589162
郵箱：hzz@huazhizun.com
網(wǎng)址：http://www.hljhsgj.com
地址：廣州市黃埔區(qū)科學城玉樹創(chuàng)新園C1棟601
解決方案
光纖激光器帶動激光和光電子產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大
2021-01-09
從1960年第一臺紅寶石激光器問世到現(xiàn)在40多年過去了，激光技術確如人們所期，滲入了各行各業(yè)。不論是通信、測量、醫(yī)學、印刷，還是制造業(yè)、軍事、娛樂業(yè)、科學研究無處不顯現(xiàn)它的身影。并且，可以毫不夸張地說，在某些領域，它已經(jīng)成為不可替代的核心技術，例如通訊領域中的光纜通訊，軍事中的制導、測距，計量中的長度基準，娛樂業(yè)中的信息存儲。
盡管有科學家進行了統(tǒng)計，可以列出“激光應用十萬例”，但是2003年全球激光產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計僅為45億美元，尚不及國外一個中大型跨國企業(yè)的經(jīng)濟規(guī)模。而中國激光產(chǎn)業(yè)為30億元人民幣，尚不及國內(nèi)一個大型食品廠。以至于有人不得不哀嘆，激光和微波、超聲波的市場前景沒有什么兩樣！
但是，聚集在激光領域的科學家、工程師相比后兩者多得多，大家總是不甘心、不相信激光技術就形成不了產(chǎn)業(yè)，因為人們確實看到許多行業(yè)對激光技術的迫切需求。就拿加工業(yè)來說，激光自1960年滲入鐘表業(yè)的寶石鉆孔以來，不斷擴大應用范圍，已經(jīng)在厚板薄板焊接與切割、氣缸熱處理、微電子加工、快速打標、熔覆與成型工藝、工美雕刻等許多工序上發(fā)揮著巨大作用。僅德國大眾汽車生產(chǎn)線上，就應用了幾百臺大功率激光加工設備。但迄今為止全球激光加工產(chǎn)業(yè)僅30億美元，而全國激光加工產(chǎn)業(yè)僅15億元人民幣。究其原因，不是人類不需要激光，而是傳統(tǒng)的激光基本元器件———激光器不好用：成本高、效率低、故障多。
從20世紀60年代起產(chǎn)生的傳統(tǒng)的激光器是分立元件組合而成的，它通常由激光工作物質(zhì)、泵浦源、諧振腔組成，還有龐大的電源和冷卻水，而輸出效率只有百分之幾到百分之十幾，光束質(zhì)量也不好、故障率極高、維修費用巨大，嚴重地阻礙了激光技術的普及。20世紀80年代出現(xiàn)了半導體激光器，其體積大大縮小，可靠性大大提高，電—光轉(zhuǎn)換效率達到了40%以上。但是它的單體功率較小，并且有一個嚴重的缺點：光束質(zhì)量不好。
進入20世紀90年代，又一類新型激光器誕生，人稱“全固態(tài)激光器”。它是用半導體激光器來做傳統(tǒng)激光器的泵浦源，提高了傳統(tǒng)激光器的總體效率，輸出功率與光束質(zhì)量也都不錯，但也有一個致命的缺點，就是泵浦源的壽命短，只有5000小時～10000小時。而泵浦源的價格占了整個激光器的一半，它一壞，激光器就廢了。再有，它也是分立元件，因此它的可靠性也不夠好。
進入21世紀，德國人率先發(fā)明了實用化的光纖激光器。光纖激光器將多個半導體激光器的光導入了光纖，在光纖中再次振蕩增益，形成了新的激光。這種激光光束質(zhì)量好，電—光轉(zhuǎn)換效率高，而且由于可以集成放大，光纖激光器的功率可以做得很大；所有的半導體器件及光纖組件都可以焊接成一體，避免了元件的分立，可靠性得到極大提高。光纖激光器還有一個更大的優(yōu)點就是它的使用壽命極長，可以達到5萬小時～50萬小時。
2004年美國IPG公司已經(jīng)做出了10萬瓦的光纖激光器和1.7萬瓦的工業(yè)用光纖激光器。而最小的25瓦光纖激光器大小只相當于一個移動硬盤。
電子元器件的歷史經(jīng)歷了電子管—晶體管—集成電路—大規(guī)模集成電路之路，激光器件是否也有相似之路？
現(xiàn)在，由于半導體激光器價格昂貴，光纖激光器還不能廣泛應用。但我們有理由相信，半導體激光器及光纖激光器的價格也會像集成電路一樣，以每3年～5年一個量級的速度下降。今后也許有一天，我們可以將無數(shù)半導體激光器集成到很小的芯片上，用光導纖維將各路光集成到一根光纖輸出，那就是大規(guī)模集成光纖激光器。這種大規(guī)模集成光纖激光器可以裝到衛(wèi)星上做激光武器，可以焊入計算機芯片中作光信息源；還可以進入千家萬戶，從事各種各樣的活動。國外專家認為光纖激光器將在5年～10年內(nèi)取代相當大一部分傳統(tǒng)激光器和全固態(tài)激光器。
關注我們