成果依托单位:江苏师范大学-先进激光技术与新兴产业协同 创新中心 主要完成单位:江苏师范大学 成果简介: 国防、医疗、通信等技术的发展对中红外激光器的功率水平提出 了更高的要求,而在 2013 年以前,我国在中红外激光研究领域总体 上与美、英、德、日等发达国家还有一定差距,有些关键技术尚未完 全掌握,核心激光材料、器件和设备尚未形成有效的供给关系,而高 功率中红外激光器更是对我国禁运,导致我国激光产业和国防建设受 制于人。在此背景下,团队以我国急需的中红外激光为研究主线,通 过国家重大需求任务的牵引,在自主创新的基础上,广泛吸收国际先 进智力资源,在核心激光元器件与系统方面实现整体技术突破,实现 2 μm 全光纤激光超过 1 kW 的功率输出,光谱宽度不超过0.1 nm,整 体指标位于国际前沿。 主要解决的问题 (一)优化设计光纤激光结构,避免窄线宽激光高功率下出现受 激布里渊散射影响激光性能 面向特殊应用的窄线宽激光运行在高功率输出条件下时极易出 现反向传输的受激布里渊散射,造成反向传输激光功率增大损伤激光 器件。在本激光系统中种子激光的光谱线宽仅为0.07 nm,通过优化 设计光纤激光的结构,缩短整体传输光纤的长度使放大级输出功率 410 W 时反向传输激光功率仍<200 mW,保证了激光器件安全工作。
(二)光纤激光多光束功率合成,提升整体输出功率 为避免单根光纤在功率提升过程中出现损伤,采用一路种子光分 成三路进行放大,最后将三路放大级非相干合成的方法,将激光功率 提升过程中产生的热量分散在三根光纤中。系统单路激光功率最大超 过400 W,三路激光非相干合成功率>1.1 kW。 主要成果指标 激光功率>1.1 kW,中心波长1940 nm,光谱线宽0.1 nm;为国 际上1940 nm 光纤激光首次突破 1 kW。 预计经济与社会效益 国防装备、医疗装备对中红外激光技术有着迫切的需求,在这些 任务的牵引下,团队通过解决高功率2 μm 光纤激光的技术问题,研 发高性能激光系统,将产生重要的经济社会效益。 (三)在国防光电对抗领域,高功率中红外激光器实现对卫星等 深空侦查技术的干扰、致盲乃至摧毁,对维护国家领空安全有着重要 的现实意义。 (四)在医疗卫生领域,以2 微米中红外激光治疗仪为例,其在 前列腺增生治疗方面具有无可比拟的优势:可迅速有效的去除增生组 织,不损伤正常组织,无痛苦、创伤小出血少、并发症少,术后不易 复发等。而此类治疗仪目前完全依赖进口,单价高达400 万,通过国 产化降低制造成本是必经之路,其面对的是 3000 个市县医院和广大 患者的需求。
2 μm 千瓦级光纤激光器标志着我国在全光纤激光方面已经走到 世界的前沿,表明我国在中红外全光纤激光器方面取得长足的进步。 |