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早期國外光纖激光器占據了中國激光市場的絕大多數份額。其中,光纖激光器核心器件都依賴于進口是其主要的原因,嚴重阻礙了中高功率光纖激光器國產化的進度。而隨著國內技術進步和市場不斷發展,到2018年我國已成光纖激光器最大消費市場,整體規模達82億元,約占全球市場規模的45%。
近年來,國內光纖激光器廠家相繼推出萬瓦光纖激光器。經過市場檢驗,國產超高功率激光器的性能和穩定性不斷增強,各大設備商對國產激光器的態度也從試用轉向大批量應用。技術方案和核心元器件決定著超高功率光纖激光器的發展,國內光纖激光器巨頭也都對此大力投入,分別開發出自己的核心器件并將其運用到超高功率光纖激光器制作當中,例如超高功率激光合束器和激光輸出頭。
在關鍵技術方面,分析了國產超高功率光纖激光器的技術現狀和趨勢??傮w技術方案分為多模塊合成方案和單纖放大輸出方案。其中多模塊合成方案由主動相干合成、全光纖被動合束組成;同帶泵浦技術、多芯光纖合成技術、GT-Wave技術則組成單纖放大輸出方案。劉捷表示:“在工業激光器的技術方案選擇上,全光纖被動合成技術相對成熟,每個子項核心技術難度相對較低、模塊化設計可擴展性強、整機系統穩定性高,易于工程化?!?/span>
在核心器件方面,高性能多芯光纖在平衡功率與光束質量要求、簡化結構設計便于生產制造推廣、優化多芯光纖使用系統方面不可或缺;側面熔融增益&泵浦耦合一體化光纖則增加泵浦纖數量控制光纖直徑、優化有源與泵浦纖配比設計提升吸收效率、簡化設計提升制造加工工藝降低成本。
超高功率光纖激光器的發展提升了亮面切割、厚板切割的效率與效果,促進開發及拓展了造船、大型機械加工、大型構架制造等需要對厚板進行加工的領域,大大加快國內超厚板材切割、激光復合焊、自動焊等工藝的進步。隨著智能制造進程的不斷推進,未來超高功率激光有望迎來更大的發展空間。