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突破!——大功率半导体激光光纤能量合束组件研发 项目验收报告

作者: 来源: 日期:2018-12-02 浏览:59次

一、背景介绍

1.激光加工技术,在科学研究、工业制造、国防建设、生物医疗、信息产业、资源环境以及文化娱乐等领域获得了广泛的应用,这一技术的研究成为各国关注的焦点。

2.半导体激光器具有十分突出的优点:效率高,能耗小;使用寿命长;高的直接调制能力;体积小、重量轻;高性能价格比。

3.半导体激光光纤能量合束组件作为大功率高亮度半导体激光器的核心器件之一,能高效提升半导体激光器的输出功率。

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二、国内外发展趋势

国外:

加拿大ITF实验室:

2004年:4×1型端面耦合结构合束器,亮度比为1,耦合效率85.7%

2009年:7×1型端面耦合结构合束器,亮度比为1.2,耦合效率93%

               19 ×1型端面耦合结构合束器,亮度比为0.83,耦合效率为91.2%

美国OFS 实验室:

2016年: 7×1型端面耦合结构合束器,亮度比为1.1,耦合效率99%

以色列索莱克核研究中心:

2007年:高亮度边耦合器的制作技

国内:

中科院半导体所

2013年: 7×1型高功率光纤合束组件的研制,进行了2kW连续激光的合束测试,各路耦合效率均大于99%


三、项目的目标、意义

          目标          

制备具有自主知识产权的光纤能量合束组件

          意义          

光纤能量合束器组件效率高、低成本、结构简单、可直接用于柔性加工现场;

发展光纤能量合束器组件,将深度拓宽大功率半导体激光器在各个行业和领域的应用范围,同时提供了巨大的市场;

打破发达国家的技术封锁,促进其在我国激光工业加工等领域的大规模应用。


四、技术指标

1、开发出方形纤芯的光纤,光纤纤芯的尺寸400×400μm,数值孔径NA=0.2 ~ 0.3,传输效率T≥90%

2、4×1光纤能量合束组件样品,输入光纤类型圆形或方形,直径200/220μm,数值孔径NA=0.3

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五、方形芯光纤制备

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六、器件结构理论分析

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七、关键单步工艺研究

1、方形密排

09.png2、方形光纤束熔融拉锥

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3、方形椎体端面切割

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4、方形椎体与输出光纤熔接

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八、性能测试

1、透过率

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2、千瓦级封装测试(水冷)

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