Adolf Giesen博士/教授的大名在激光界定是如雷貫耳的，因為他可以算得上是碟片激光器的鼻祖了，1986年到2007年，他主管德國斯圖加特大學(xué)光束工具研究院（IFSW）激光及激光光學(xué)系，在那期間確立了碟片激光器的基本原理。2002年他榮獲Berthold Leibinger創(chuàng)新獎，2004年榮獲蘭克獎，今年還非常榮幸地獲得了Charles Hard Towns獎。
不過，在1991年開發(fā)碟片激光器之初，Adolf Giesen博士對于碟片激光器的想象可以說是天馬行空的。他曾預(yù)言可以讓激光達到宇宙星際，以此來清除地球軌道上的太空碎片。多年以后的事實證明，這是完全可能的。德國航空航天中心（DLR）已經(jīng)開始使用高能短脈沖激光器和超短脈沖激光來檢測太空垃圾。通過激光，可以精準地檢測到它們的軌跡，并且精確到米。
“如果要汽化這些碎片，那就需要更大的激光能量。”Adolf Giesen博士在接受采訪時表示，汽化每個碎片表面，需要數(shù)千焦耳才能實現(xiàn)，通過使用具有“推動”效果的激光消融，減慢碎片的速度并最終使其在底層大氣中燃燒即可。這個想法聽起來有點遙遠，但其實理念已經(jīng)非常成熟，不僅如此，激光器也已就緒，碟片激光器顯然是最佳選擇。
強大的碟片激光器
26年前，Adolf Giesen博士與杰出的理論物理學(xué)家Klaus Wittig先生、Andreas Voss先生以及 Uwe Brauch先生共同合作設(shè)計了碟片激光器最初的模型來佐證他的想法是有望實現(xiàn)的。當(dāng)時，他們就能預(yù)見，碟片激光器的能量絕對不會僅限于千瓦級。憑借著這樣的強大信念，他執(zhí)著地對激光器的輸出功率進行研究。之后的一場固體激光會議，成為Adolf Giesen博士開發(fā)碟片激光器的轉(zhuǎn)折點。這場會議的核心話題是激光激活介質(zhì)Yb:YAG，與會者都對這個極具前景的材料產(chǎn)生濃厚的興趣。簡單的說，只要找到在激光產(chǎn)生時能充分冷卻材料的方法，就可以用于打造高功率激光光源。但在當(dāng)時，這個問題還沒有理想的解決方案，而這個疑問也一直在Adolf Giesen博士的腦海中久久揮之不去。經(jīng)過深思熟慮，碟片激光器的理念應(yīng)用而生。
Adolf Giesen博士認為，Yb:YAG碟片足夠薄，只有數(shù)百微米厚，表面積和體積比便于整體冷卻。溫度梯度僅呈軸向變化，最大程度地降低了熱透鏡效應(yīng)。激光介質(zhì)在由拋物面鏡和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)組成的多次往返系統(tǒng)中進行泵浦。泵浦光束通過鏡子重新聚焦在激光晶體中。碟片背部的高反射鍍層會反射所有未吸收的輻射。重復(fù)足夠的次數(shù)就能獲得高效吸收泵浦光，泵浦源甚至不需要特別明亮，碟片激光器就能呈現(xiàn)優(yōu)質(zhì)光束。同時，Adolf Giesen博士團隊還成功解決了碟片激光器連接散熱器的問題。在德國聯(lián)邦教育和研究部的支持下，2000年通快首次生產(chǎn)出了碟片激光器，成為行業(yè)里生產(chǎn)制造碟片激光器最成功的典范。
碟片激光器已經(jīng)成為了一種成熟穩(wěn)定的生產(chǎn)工具，脈沖能量可達千焦耳級。對于如此高功率的激光器，冷卻問題就更加備受關(guān)注。碟片激光器在實際操作中的熱變形比傳統(tǒng)激光器要少約 100 倍。但即便這樣仍然有很大的優(yōu)化空間，很多研發(fā)團隊仍在不斷地探究中，比如美國就刊登過有關(guān)液氮冷卻激光的文章。經(jīng)過長期的證明，-30 到 -100 攝氏度的溫度可以帶來大幅改善，但是很難想象此類冷卻系統(tǒng)能用于工業(yè)設(shè)備。
1982 年有專家曾表示說，工業(yè)激光器的使用無需超過 500 瓦，但實際上這個結(jié)論是基于通快與德國航空航天中心合作開發(fā)的 CO2 激光器上。事實上，Adolf Giesen博士團隊所開發(fā)的激光器輸出功率目標是 1,000瓦。雖然最大功率 500 瓦已經(jīng)能輕易滿足當(dāng)時的工業(yè)應(yīng)用，但通快秉持創(chuàng)新發(fā)展、高瞻遠矚的理念，給予Adolf Giesen博士團隊源源不斷的支持。如今，6,000 瓦的激光器幾乎已成為工業(yè)應(yīng)用的標準。通快根據(jù)客戶的實際生產(chǎn)需求，萬瓦級的激光器也不在話下。
如今，碟片激光器的開發(fā)與之前的激光器相比已是大相徑庭，需要完全轉(zhuǎn)換思維，投入巨大的人力、物力和財力。對于通快而言，要從中獲得回報必須具備強大的實力，因為碟片激光器的開發(fā)確實需要巨大的投資。值得驕傲的是，碟片激光器的市場潛力非常巨大，迄今為止，通快全球碟片激光器的裝機量已經(jīng)超過10,000臺，這就是最好的佐證。
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