就武漢中國光谷產(chǎn)業(yè)而言,能量光電子是其中最重要的組成部分,而激光器及其激光設(shè)備又是能量光電子的核心產(chǎn)品。自第一臺紅寶石激光器問世,固體激光器就一直占據(jù)了激光器發(fā)展的主導地位,特別是在20 世紀80 年代出現(xiàn)的半導體激光器以及在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的全固化固體激光器更因為體積小、重量輕、效率高、性能穩(wěn)定、可靠性好和壽命長等優(yōu)點,逐漸成為光電行業(yè)中最具發(fā)展前途的領(lǐng)域。目前世界范圍內(nèi)銷售的商品固體激光器已有500 余種,但從1998 年開始,固體激光器中的Nd:YAG 激光器的市場占有率和銷售額已升為第一位。
傳統(tǒng)的燈泵浦固體激光器正逐步被全固化固體激光器所取代,這是固體激光器的發(fā)展方向。近年來由于大功率激光二極管制造工藝的成熟和生產(chǎn)成本的降低,使二極管泵浦固體激光器的研究和應(yīng)用得到了飛快的發(fā)展,且已正式進入商品化。世界著名的激光公司Rofin-Sinar 所銷售的激光工業(yè)加工設(shè)備中60%已是二極管泵浦的固體激光器。表一給出了三類激光器的特性比較。
激光二極管泵浦固體激光器的種類很多,可以是連續(xù)的、脈沖的、調(diào) Q 的,以及加倍頻混頻等非線性轉(zhuǎn)換的。工作物質(zhì)的形狀有圓柱和板條狀的。而泵浦的耦合方式又分為直接端面泵浦、光纖耦合端面泵浦和側(cè)面泵浦三種結(jié)構(gòu)。對激光器的研究主要集中在半導體激光器、光學耦合(光纖、光學元器件、接頭等)、激光晶體、半導體泵浦模塊、激光諧振腔及激光光束質(zhì)量、激光電源、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。武漢新特光電技術(shù)有限公司目前已能向市場提供5W、10W、50W、150W、300W 和500W 系列的二極管泵浦固體激光器,150W 以下的全固化固體激光器生產(chǎn)已基本形成規(guī)模,年產(chǎn)值達3000 多萬元,并取得相關(guān)專利7 個。在應(yīng)用上,大功率二極管泵浦固體激光器以材料加工為主,包括激光標記、激光焊接、激光切割、激光雕刻、激光打孔、激光微加工等,還可以用于同位素分離(二倍頻、綠光)、激光核聚變、科學研究、醫(yī)療、檢測、分析、通訊、投影顯示以及軍事國防等領(lǐng)域,具有極其重要的應(yīng)用價值。在產(chǎn)業(yè)化方面,重點研究和開發(fā)適應(yīng)市場需求和自動化生產(chǎn)線要求的相關(guān)配套,形成產(chǎn)業(yè)鏈,如光束傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、多維工作臺、自動送料、工裝夾具、軟件等。在此基礎(chǔ)上,已開發(fā)出適應(yīng)特殊要求或使用環(huán)境的多款專用激光加工機,如雷管專用激光編碼機、活塞環(huán)、晶體等專用激光打標機、印制電路板專用激光焊接機等。湖北產(chǎn)業(yè)已形成產(chǎn)、供、銷一條龍體系,成為中國激光研發(fā)、生產(chǎn)的最重要基地之一。
我國在中小功率二極管泵浦固體激光器技術(shù)比較成熟,產(chǎn)業(yè)化(光通訊應(yīng)用較多)也蓬勃發(fā)展,但由于二極管激光器器件原因,國內(nèi)的大功率二極管泵浦固體激光器發(fā)展一直具有局限性,“十一五”期間,應(yīng)該積極進行全固化固體激光器、二極管激光陣列、激光配套技術(shù)的研究與開發(fā),并大力推進產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,必然帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
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