我国光纤激光器产业缺点
发布人:新特光电 时间:2017-05-08 关注:

光纤激光器作为目前最为活跃的激光光源器件,是在EDFA技术基础上发展起来的技术,它是激光技术的前沿课题。

早在1961年,美国光学公司的E.Snitzer等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作,但由于相关条件的限制,其实验进展相对缓慢。而80年代英国 Southhampton大学的S.B.Poole等用MCVD法制成了低损耗的掺铒光纤,从而为光纤激光器带来了新的前景。

近期,随着光纤通信系统的广泛应用和发展,超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。其中,以光纤作基质的光纤激光器,在 降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面,已明显取得进步,是目前光通信领域的新兴技术,它可以用于现有的通信系统,使之支持更高的传输速度,是未 来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。目前光纤激光器技术是研究的热点技术之一。

激光市场的竞争日益激烈。新技术、新应用以及现有技术的不断改进都在不断改变着市场的格局。诞生于60 年代,发展于90 年后的光纤激光器凭借着她的先天性优势不断地扩充自己的地盘,全面向光通讯、大功率激光加工、激光医学、生物技术扩张,特别是她在激光加工和光通讯方面的 发展潜力,让业界叹为观止,这位市场的新宠或许会在未来的某一天取代传统激光器。

国际光纤激光器的主要生产厂家有IPG、SPI、GSI、JDSU、ROFIN和TRUMPF等公司。其中以IPG为代表,其光纤激光器占据着国际市场较 大的市场份额。2012年在全球经济不景气的环境下,在刚刚结束的一个财季多数激光企业都出现了业绩下滑,但IPG公司业绩却继续保持着强劲的增长势 头,TRUMPF也获得了大幅增长。由此可见,光纤激光器作为新兴的激光技术,越来越被人们所接受,充分展现了光纤激光器的竞争力。未来一段时间内光纤激 光器仍将成为激光器领域的主流声音,成为各大激光企业的必争地。

2012年不管是在国内还是在国外的展会上,光纤激光器一直是人们关注的焦点。除了国际上IPG、SPI、GSI、JDSU、ROFIN、相干和 TRUMPF等公司意外,国内包括国科世纪、中科梅曼、武汉锐科、苏州图森激光、杰普特、昂纳、创鑫激光、安扬激光等多家企业都进入光纤激光器领域。未来 的激光市场将显得更加的拥挤,同时随着国内激光企业的发展,以后将直面国际光纤激光器公司的竞争。2013年随着GSI、ROFIN以及相干等公司对光纤 激光器更加重视,必然会加剧光纤激光器市场的竞争。

国内光纤激光产业的不足及建议

近年来,随着各种关键单元技术的突破,光纤激光器得到了长足的发展。作为新一代全固体激光器技术的代表,光纤激光器以其结构紧凑、光转换效率高、预热时间短、受环境因素影响小、免维护、易传递以及高光束质量等优点备受人们关注。

 随着中国宏观经济保持持续健康稳定的发展,高端加工市场的不断增长,国内对光纤激光器的需求十分巨大。据估计,中国的光纤激光器的需求量每年近10000 台,并且保持着非常高的增长速度,主要集中在工业加工、医疗、传感、通信以及军工等应用领域。然而中国绝大部分的商用光纤激光依靠进口,国内很少有公司能 生产性能良好的光纤激光器,这主要是因为在光纤激光产品的研发和生产上落后于国外。目前国内光纤激光器就产品而言存在以下几个方面的不足:

(1) 抗反射性差。众所周知,当激光器对高反材料进行处理加工时,被反射回来的激光经放大后对激光器本身产生破坏,这个技术问题至今没有很好地解决,造成工业应用产品返修率极高。

(2) 输出功率偏低。目前连续输出平均功率还不到500 W。还无法用于大型器材的切割和焊接。

(3) 品种不齐。大功率光纤激光器的研发仍停留在连续型光纤激光器阶段,而较之连续型有更好的工业应用前景的脉冲型光纤激光器在大功率化方面至今没有实质性的突破。

(4) 波长单一。 国内生产的光纤激光器的激射波长至今仍停留在1μm的波段上,而国外已经成功开发出1.5μm和2μm波长的人眼安全光纤激光器,这使得中国在人眼安全光纤激光应用方面受到限制。人眼安全对激光器的普及化极为重要。

(5) 缺乏高端产品。在高重复率、脉宽为皮秒或飞秒量级的商用超短光脉冲的锁模激光器方面存在很大的空白。高重复率、脉宽为皮秒或飞秒量级的高功率超短光脉冲的 锁模激光器是超精细激光微加工的理想光源,在应用方面的意义是不言而喻的,而在中国几乎找不到这类激光器的生产厂家。

综上所述,中国的光纤激光行业发展有待提高,笔者认为以下几个方面应得到重视:

(1) 吸引高素质人才

光纤激光的生产和研发不仅仅需要光学方面的人才,还需要材料、电子和机械设计等各个领域的人才。正因为这个道 理, 国内许多光学研究所被称为光学精密机械研究所。将这些领域的人才都聚积起来是开发高质量光纤激光器的前提,但这是非常困难的事情。因为高素质人才资源的匮 乏,无形中加大了企业从事研发的人力资源成本。企业应有投入新产品开发的责任感,着眼长远发展。高素质人才, 特别是年轻人才应乐于加入企业的产品开发,踏踏实实地在客观环境中探索和提高。产品开发技术是很难从书本上学到的。中国每年培养的光学专业的硕士生和博士 生已远超世界上任何国家,企业应该创造环境去吸引这些优秀人才。

(2) 加强企业创新

国内有不少从事固体激光器、半导体激光器、 激光加工系统生产和研发的企业,但他们的产品多数是大同小异。企业在追求利润最大化的同时,不重视新产品的研发和创新,当大家的产品的性价比和应用领域接 近时,就开始打价格战,大家的利润越来越低,企业生存难以维继, 就更没有能力去投入研发。 而另一方面, 国内对高新技术产品的新兴市场需求不断扩大,国内的企业没有相应的产品满足需求,国外的企业则迅速抢占国内的新兴市场。光纤激光器是很好的一个例证。目前 国内有许多生产企业在仿制100 ns脉冲光纤激光器。一旦多家企业制造成功,这类产品的利润会很快下降。只有不断推出新产品的厂家,才可以长期获得较丰厚的利润。

 (3) 提高单元器件的研发

众所周知,光纤激光器的构成除了抽运半导体激光器和驱动电路外,其他主要是掺稀土增益光纤和各种光纤元 器件。光纤激光器的特种掺杂光纤技术、包层抽运耦合技术、光纤光栅技术、光纤激光器整机技术全部与光纤技术密切相关,更为准确地说,是与高功率高能量光纤 技术密切相关。而这样的高功率高能量光纤技术又是在光通信光纤技术的基础上发展起来的。光通信光纤技术主要是为光通讯服务的,这两者有着极大的区别。到现 在为止,中国专门生产光纤激光器用器件的公司仍非常少,品种也不齐全,这方面需要大幅度提高。单元器件的质量和价格直接决定了光纤激光器的性能和价格。例 如,国内目前还没有企业能生产掺稀土的光子晶体光纤,掺镱增益光纤的效率也还明显偏低。国内的研究所和大学等研究机构在光纤激光单元技术方面已经做了许多 优秀的研究工作,在这方面发表的文章不少于其他国家。目前这些工作还停留在实验室阶段。如何有效地利用这些成果是值得思考的问题。

就目前国内的激光产业而言,优势在于系统集成,国内有很多企业在这方面已经做了大量工作,不足之处就在于激光器本身,相信解决了激光器这个核心 问题,中国的激光产业会发展得越来越好。中国光纤激光器的市场已经在世界上占有一定的份额,而且比例在不断增加。市场对行业的发展具有无与伦比的推动力。 相信不久的将来中国定能成为光纤激光研发和生产的领先国家。

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