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光纖激光器

國(guó)內(nèi)首臺(tái)!百瓦毫焦光纖飛秒激光器

來源:華日激光2024-01-18 我要評(píng)論(0 )   

近日,華日激光推出LumiFemtoHE 百瓦毫焦飛秒光纖激光器,是國(guó)內(nèi)首臺(tái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率100W 、單脈沖能量1mJ 的光纖飛秒激光器。該產(chǎn)品由武漢華日精密激光股份有限公司(簡(jiǎn)稱...

近日,華日激光推出 LumiFemto HE 百瓦毫焦飛秒光纖激光器,是國(guó)內(nèi)首臺(tái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率>100W 、單脈沖能量>1mJ 的光纖飛秒激光器。

該產(chǎn)品由武漢華日精密激光股份有限公司(簡(jiǎn)稱“華日激光”)自主研發(fā)。2023年1月起,這家國(guó)內(nèi)超快激光龍頭企業(yè)訂單量較去年同期大幅增長(zhǎng),營(yíng)收保持20%的復(fù)合增長(zhǎng)。

# 產(chǎn)品信息

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▲LumiFemto HE 百瓦毫焦飛秒光纖激光器(來自官微)


飛秒激光技術(shù)是一種先進(jìn)的眼科治療方式,可用于治療多種眼部疾病,包括屈光不正,白內(nèi)障和青光眼等,具有高精度、快速恢復(fù)和低并發(fā)癥等優(yōu)點(diǎn),是目前眼科治療領(lǐng)域的一種重要選擇。
LumiFemto HE 飛秒激光器在100kHz的重復(fù)頻率下,實(shí)現(xiàn)平均功率輸出110W,脈沖寬度可低至 250fs 的超短脈沖輸出,單脈沖能量>1mJ。該激光器全功率段,加工脈寬穩(wěn)定無變化,是國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)單纖突破毫焦的百瓦飛秒光纖激光器量產(chǎn)機(jī),打破國(guó)外產(chǎn)品壟斷局面。
較目前市面上現(xiàn)有的百瓦毫焦產(chǎn)品,LumiFemto HE 是目前國(guó)內(nèi)單脈沖能量最大的飛秒光纖激光器,兼顧大單脈沖能量、窄脈寬(<300fs)、高平均功率和高重復(fù)頻率等特點(diǎn),同時(shí)支持脈沖串或 GHz 脈沖串功能。     
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▲LumiFemto HE 具體測(cè)試數(shù)據(jù)(來自官微)

LumiFemto HE 激光器的應(yīng)用領(lǐng)域包括:高速微納切割和鉆孔、顯示面板切割、大幅面表面微結(jié)構(gòu)、微電子領(lǐng)域、生命科學(xué)成像、光譜學(xué)領(lǐng)域和高次諧波以及阿秒脈沖的產(chǎn)生等。

# 研發(fā)背景
2023年10月,瑞典皇家科學(xué)院宣布將本年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)、費(fèi)倫茨·克勞斯(Ferenc Krausz)和安妮·呂利耶(Anne L’ Huillier)三位科學(xué)家,以表彰他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中產(chǎn)生阿秒激光脈沖并將其運(yùn)用到物質(zhì)中電子超快動(dòng)力學(xué)的探測(cè)上。
阿秒光源的產(chǎn)生和應(yīng)用使人們可以在原子尺度上捕捉電子的超快運(yùn)動(dòng),為揭示微觀量子世界的基本動(dòng)力學(xué)過程提供了強(qiáng)有力的探測(cè)手段,同時(shí)它也催生了“阿秒物理”這一全新的研究領(lǐng)域。
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▲來自諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)

值得一提的是,阿秒脈沖激光的產(chǎn)生依賴于“啁啾脈沖放大”技術(shù):通過降低激光脈沖的頻率并增加其強(qiáng)度,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光脈沖的壓縮。產(chǎn)生激光超短脈沖的技術(shù)常稱為鎖模技術(shù)(mode locking),在此基礎(chǔ)上誕生了超短飛秒激光脈沖,在飛秒尺度(1×10^-15)的時(shí)間分辨率上,就可以觀察到物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的中間過程。

目前市面上鮮有百瓦毫焦飛秒激光器,要實(shí)現(xiàn)大能量和高功率飛秒脈沖輸出,主放大是關(guān)鍵,而主放大基本都是采用啁啾脈沖放大技術(shù)。

光纖啁啾脈沖放大由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以多級(jí)放大,光纖表面積體積比大,散熱性能好,而且光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)使得激光輸出光束質(zhì)量?jī)?yōu)異,但受限于光纖中非線性效應(yīng),光纖產(chǎn)生的單脈沖能量難以突破毫焦的瓶頸。隨著平均功率的增加,有源光纖的熱負(fù)荷急劇上升,熱效應(yīng)在減小模場(chǎng)面積的同時(shí),會(huì)引發(fā)橫模不穩(wěn)定現(xiàn)象,這也是光纖難以實(shí)現(xiàn)大能量、高功率的難點(diǎn)所在。

針對(duì)上述光纖放大中的問題與難點(diǎn),華日激光在多年高功率超快光纖激光研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合獨(dú)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),攻克了光纖放大過程中的非線性效應(yīng)和橫模不穩(wěn)定兩大技術(shù)難題,成功研發(fā)出 LumiFemto HE 百瓦毫焦飛秒激光器。


華日激光

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武漢華日精密激光股份有限公司成立于2003年,總部位于中國(guó)武漢,公司秉承“用激光工具改變生活”的愿景,致力于為全球用戶提供穩(wěn)定可靠的高端激光器產(chǎn)品和激光應(yīng)用解決方案。

華日激光針對(duì)光醫(yī)學(xué)市場(chǎng)推出的 Med 系列激光器,可用于多種眼科手術(shù),激光器可以精確地調(diào)節(jié)激光功率和脈沖寬度,以保證手術(shù)的安全性和效果,同時(shí)針對(duì)多種電磁環(huán)境進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì),具備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)。該產(chǎn)品系列即將進(jìn)入臨床前期階段,將對(duì)國(guó)產(chǎn)化飛秒激光器在眼科領(lǐng)域的應(yīng)用將帶來重大突破。

2014年,華日激光收購(gòu)加拿大皮秒激光器公司Attodyne,成為首家成功并購(gòu)國(guó)外超快激光器公司的中國(guó)企業(yè)。2017年,華日激光正式成立飛秒產(chǎn)品線,負(fù)責(zé)飛秒級(jí)超快激光器的產(chǎn)品研發(fā)和工程化。2021年,新加坡南洋理工大學(xué)和英國(guó)南安普頓大學(xué)光電子研究中心光電子專業(yè)博士陳少祥,回國(guó)加入華日激光,負(fù)責(zé)研發(fā)新型高功率大能量飛秒激光器,并承擔(dān)重點(diǎn)項(xiàng)目“百瓦毫焦飛秒激光器”的研發(fā)工作。


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百瓦毫焦光纖飛秒激光器激光技術(shù)
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