976nm泵浦光纤激光器因其高性能使一直是定向能激光应用首�。 。。。 。。�，，，，，以美国为代表的各国近三十年几十亿美元的投入也极大推动了光纤激光手艺的高速生长和工业应用的普及，，，，，，，可是海内光纤激光器工业由于历史缘故原由一直没有解决基于976nm泵浦的光纤激光器大规模工业应用的稳固性和可靠性问题。 。。。 。。
美国IPG以独吞的漫衍式侧面泵浦手艺，，，，，，，充分验展基于976nm泵浦的光纤激光器的低本钱、高光电转化效率高、高能量密度等奇异优势引领了高功率光纤激光器的大规模工业化应用。 。。。 。。
GW专注976nm军工手艺，，，，，，，攻克多项手艺难题，，，，，，，在海内率先实现基于976nm泵浦手艺的光纤激光器的大规模工业应用，，，，，，，突破外洋厂商的手艺垄断，，，，，，，实现海内976nm军工手艺的起源工业化。 。。。 。。
现在976nm泵浦手艺以更高光电转化效率成为万瓦光纤激光主流手艺蹊径的趋势越来越显着，，，，，，，并将一直推动新一代万瓦光纤激光器的手艺升级、性价比的提升和加速在通用加工厂景的应用渗透。 。。。 。。
1．976nm泵浦手艺研究首先在军工领域睁开
光纤激光器在20世纪90年月最先高速生长，，，，，，，由于976nm泵浦的波长吸收率高，，，，，，，其激光器的电光转化效率、体积、能量密度以及光束质量等参数更为优异，，，，，，，故自976nm泵浦手艺泛起以来，，，，，，，一直是外洋及海内机构和研究单位研究和小规模特种使用的主要偏向。 。。。 。。976nm泵浦手艺光纤激光器自然的高电光转换效率和单模态输出能力，，，，，，，赢得了军工领域的重点关注，，，，，，，使得军方在高亮度976nm泵浦二极体及高功率单模光纤激光器等偏向投入数十亿美元举行开发。 。。。 。。
军工的大规模投入推动光纤激光器手艺升级和产品迭代，，，，，，，单模光纤激光器的输出功率从1994年果真报道的不到1W到2013年的凌驾10kW输出功率，，，，，，，其中德国Rofin和美国IPG在2012年陆续推出基于976nm泵浦手艺的1kW单模组高亮度光纤激光器和4kW多模组光纤激光器。 。。。 。。
2．976nm泵浦手艺瓶颈曾限制其大规模应用
976nm吸收峰较窄，，，，，，，如上图所示，，，，，，，泵浦源的输出波长与温度有关，，，，，，，温度敏感系数约为0.3nm／℃，，，，，，，吸收率会随着波长的漂移爆发重大的转变，，，，，，，体现为温度转变对性能的影响较大，，，，，，，工业使用情形重大，，，，，，，整机鲁棒性要求高，，，，，，，则对激光器的冷却和温控要求高，，，，，，，因此976nm泵浦手艺的温度敏感性问题一直是工业大规模应用的瓶颈。 。。。 。。相反，，，，，，，915nm吸收峰的宽度则远大于976nm吸收峰，，，，，，，吸收峰的特征也决议了工业激光器一度接纳915nm泵浦而非976nm作为泵浦源作为手艺蹊径。 。。。 。。915nm吸收峰较宽，，，，，，，随着温度的转变其吸收率的转变较少，，，，，，，温度对其性能的影响不显着，，，，，，，工业情形恒久使用下整机性能较为稳固可靠，，，，，，，在未突破976nm泵浦手艺在工业上大规模应用之前，，，，，，，915nm泵浦手艺蹊径是工业化大规模生产可靠的手艺实现蹊径。 。。。 。。
为相识决976nm泵浦手艺的温度敏感性问题，，，，，，，一方面通过设计来提高冷却系统的散热效果，，，，，，，通过理论盘算及有限元等多种手段来使得其散热效果率高，，，，，，，让其事情温度转变不凌驾5－10℃，，，，，，，德国着名泵浦源厂商率先通过微通道手艺实现了较高效率的冷却系统，，，，，，，使得在一定条件下，，，，，，，可以小批量的稳固使用，，，，，，，可是微通道手艺对冷却水要求高、水流量高，，，，，，，同时恒久使用微通道容易结垢而需要按期整理，，，，，，，因此，，，，，，，在工业苛刻的服役情形中使得推广受到限制。 。。。 。。另外一方面，，，，，，，研究批注，，，，，，，通过设计波长稳固的手艺，，，，，，，纵然用VBG的体光栅可以使得泵浦二级体在线偏移方面有着较大的提高，，，，，，，可以在5－10℃的规模内稳固事情，，，，，，，因此直至现在，，，，，，，在军工等特种应用一直使用带VBG的锁波长泵浦二级体。 。。。 。。可是由于VBG锁波长泵浦二级体采购本钱高，，，，，，，同时带来2－5％的电光转化效率的下降，，，，，，，别的，，，，，，，高功率泵浦的芯片发光点数目众多，，，，，，，每一个芯片发光点需要一个VBG，，，，，，，同时需要包管统一个波长频率，，，，，，，实现手艺难度和本钱都较高，，，，，，，仅在小规模特殊应用上使用，，，，，，，无法实现工业化大规模的生产。 。。。 。。
3．976nm手艺蹊径奇异优势
由于976nm泵浦手艺具备其工业大规模量产的奇异优势，，，，，，，使得海内外光纤激光器制造商一直在976nm泵浦手艺的工业化应用举行一连应用探索：
（1）用料更少
现在降低激光器本钱的先进手艺主要有泵浦效率更高的976nm手艺计划，，，，，，，976nm更高泵浦效率及更短光纤。 。。。 。。
976nm比915nm泵浦的光电转化效率提高33.33％以上（从25－30％提高至40％以上）；；；； ；； ；；12kW的976nm比915nm产品本钱低10％左右。 。。。 。。
（2）运行本钱更低
976nm泵浦计划由于其光电转化效率抵达40％以上，，，，，，，相比于915nm泵浦的25－30％节能特征显著。 。。。 。。以IPG的976nm泵浦手艺的12kW的激光器为例，，，，，，，976nm泵浦激光器一年将比其他手艺蹊径省电13.44万元，，，，，，，整个寿命期的节能用度靠近甚至未来可能高于一台12kW激光器的价钱，，，，，，，竞争优势极为显着。 。。。 。。
图片泉源：IPG官网
（3）能量密度更高（高亮度）
单腔单模3000W实现20um光缆输出，，，，，，，M2（光束质量）小于1.3，，，，，，，能量密度抵达240万瓦／平方毫米，，，，，，，现在是工业用光纤激光器的物理极限，，，，，，，而实现此能量密度正是基于976nm泵浦手艺计划。 。。。 。。
关于高端应用（动力电池焊接等细密焊接）的激光焊接对激光器的能量密度要求较高，，，，，，，现在动力电池领域的激光焊接主要基于976nm泵浦手艺的光纤激光器。 。。。 。。从果真资料来看，，，，，，，联赢激光、先导智能等行业着名企业主要应用的为基于976nm泵浦手艺的高亮度激光器，，，，，，，现在国际上主要为IPG，，，，，，，海内最先使用GW。 。。。 。。别的，，，，，，，极限光束质量亦是军工应用要求的性能指标，，，，，，，现在976nm泵浦激光器依旧是激光定向能武器的首选光源。 。。。 。。
4．IPG－976nm泵浦手艺工业大规模应用开拓者
IPG独吞的漫衍式侧面泵浦手艺，，，，，，，现在有凌驾十万台激光器在全球规模运行；；；； ；； ；；
a）焦点手艺之侧向泵浦双包层手艺：
多个泵浦二极管发出的光被高效地耦合进入有源增益光纤的包层，，，，，，，泵浦光在包层中举行多次反射，，，，，，，同时一直穿过单模纤芯，，，，，，，在纤芯中泵浦被Yb离子吸收和再发射。 。。。 。。
b）焦点手艺之单芯结手艺：
二极管多点耦合入有源光纤，，，，，，，无限制摄入光子，，，，，，，光纤端面无热门，，，，，，，漫衍式发射，，，，，，，长距离吸收－高效泵浦吸收。 。。。 。。
IPG使用其奇异的单管手艺，，，，，，，具有输出密度低、低热负载、最简朴的被动式冷却设计、半导体在热、电两头均为自力等热治理的优点，，，，，，，团结侧向泵浦双包层手艺，，，，，，，可以将单管从有源光纤的多点耦合，，，，，，，数目上险些没有限制（端面泵浦蹊径耦合进入泵浦合束器的数目有限，，，，，，，一样平常工业应用单臂不凌驾10个泵浦源，，，，，，，从而需要高功率的泵浦源（300W以上），，，，，，，才华输出高功率的单腔单模激光器），，，，，，，解决了温度敏感性问题同时实现了高功率的输出（万瓦级），，，，，，，别的IPG拥有成熟的波长一致性较好的976nm泵浦源生产线及相关的剩余光剥除手艺，，，，，，，解决了泵浦源良率及激光器开机时有源光纤热不平衡问题。 。。。 。。现在IPG是业内首家完全掌握976nm泵浦手艺并且举行大规模工业化使用的光纤激光器制造商。 。。。 。。
Rofin在976nm泵浦手艺上紧跟厥后，，，，，，，其使用德国Dilas 泵浦二级体 的mini－bar，，，，，，，使得其中心波长和线宽越发稳固，，，，，，，但因种种缘故原由最终未普遍在工业大规模生产中应用。 。。。 。。
5．GW－中国976nm大规模工业应用引领者
GW Laser Technology LLC 于2014年9月在美国康涅狄格州建设，，，，，，，2015年11月于中国上海设立制造基地，，，，，，，主要致力于976nm泵浦手艺工业化落地，，，，，，，GW经由多年起劲起源实现976nm工业化的规模应用，，，，，，，并在下面几个方面举行了手艺的突破及优化：
（1）泵浦的选型
GW从976nm芯片着手，，，，，，，重新界说和定制了适合大规模工业生产应用的976nm泵浦源。 。。。 。。
（2）芯片和冷水板敏感性设计
加入泵浦源的芯片的基底热衬、结构设计等来优化多－单管封装手艺，，，，，，，提高散热性能，，，，，，，同步团结直接水冷方法、流量参数、冷却剂等，，，，，，，包管各项要害指标稳固，，，，，，，现在GW创立性的解决了976nm泵浦的冷却问题，，，，，，，并且在国际海内机构申请了相关专利。 。。。 。。
（3）结构设计及熔接点热治理
通过充分的热治理模拟和实验效果，，，，，，，立异性的设计水冷通道和冷却板，，，，，，，确保冷却系统温差不影响其输出性能。 。。。 。。976nm波长吸收率高，，，，，，，熔接点能量密度高，，，，，，，GW接纳奇异的熔接点热治理手艺，，，，，，，攻克了高功率的热平衡手艺难题。 。。。 。。
（4）剩余光的处置惩罚
976nm泵浦手艺中，，，，，，，剩余光处置惩罚是其坚持光纤热稳固的焦点工艺，，，，，，，GW通过奇异剩余光处置惩罚手艺解决器件损伤问题，，，，，，，确保高功率激光器的稳固性，，，，，，，并申请了相关专利。 。。。 。。
（5）全局优化设计改善激光输出特征
通过全局优化振荡器设计、综合热治理手艺、光栅反射特征等，，，，，，，抑制模式不稳固性效应、非线性效应，，，，，，，实现高功率高稳固性单腔单模的激光输出。 。。。 。。
阻止现在，，，，，，，GW已经乐成推出基于976nm手艺的500W－3kW工业用单腔单模激光器及4－20kW工业用多模光纤激光器，，，，，，，数千台的工业用户的批量使用已经起源验证了976nm手艺完全可以知足工业应用更严酷的可靠性要求，，，，，，，现在已经基本完成供应链的国产化，，，，，，，为976nm手艺在海内的一连工业化涤讪了基础。 。。。 。。
6．未来已来，，，，，，，时势所趋-基于976nm泵浦手艺的万瓦激光器
光纤激光随着性能效率的一直提高，，，，，，，本钱的一直降低，，，，，，，一直翻开古板加工行业的性价比瓶颈，，，，，，，一直拓展行业应用的深度和广度，，，，，，，未来有望作为大规模生产制造通用化工具。 。。。 。。现在整个工业泛起手艺指数化的迭代方法，，，，，，，遵照摩尔定律，，，，，，，性能及效率一直提高，，，，，，，价钱一直降低，，，，，，，而万瓦激光器正是手艺在摩尔定律下升级迭代的产品。 。。。 。。万瓦激光装备由于激光切割速率更快、切割效果更优（亮面切割），，，，，，，并且，，，，，，，现在使用空气切割等新工艺，，，，，，，使得综合运营本钱降低一半以上，，，，，，，别的，，，，，，，现在的激光器价钱亦有显着的下降，，，，，，，使得装备运营的综合性价比抵达一个新的高度。 。。。 。。据预计，，，，，，，预计未来五年海内市场容量抵达60亿人民币以上，，，，，，，全球市场凌驾140亿人民币。 。。。 。。
976nm泵浦计划由于其光电转化效率抵达40％以上，，，，，，，相比于915nm泵浦的25－30％节能特征显著。 。。。 。。以976nm泵浦手艺的10kW的激光器为例，，，，，，，976nm泵浦激光器一年将比其他手艺蹊径省电近10万元，，，，，，，整个寿命期的节能用度靠近甚至未来可能高于一台10kW激光器的价钱，，，，，，，竞争优势极为显着。 。。。 。。
976nm泵浦手艺以更高光电转化效率成为万瓦光纤激光主流手艺蹊径的趋势越来越显着，，，，，，，并将一直推动新一代万瓦光纤激光器的手艺升级、性价比的提升和加速在通用加工厂景的应用渗透。 。。。 。。
最后，，，，，，，谢谢GW的CEO丁建武博士和光学研发部张先明博士关于本文的指导和修订，，，，，，，他们在976nm泵浦手艺的多年研发履历为本文提供名贵的理论和实践支持。 。。。 。。（本文泉源 泉源：OFweek激光网）
作者：GW首席战略官夏庆
