976nm泵浦源的几个优势

浪起激光2019-05-07123650

976nm泵源使用技术的日趋成熟

以往制约976nm泵浦源工业应用的原因主要还是增益光纤在976nm波段的吸收谱较窄;在工作环境温度变化时,泵浦源中心波长的漂移造成增益有源光纤吸收率大幅变化,容易导致光纤激光器整机输出功率不稳定。在热管理技术不够成熟的过去几年,开发者多采用吸收峰较宽、但吸收效率更低的915nm波段,来降低环境温度的影响。采用976nm泵源方案对激光器的热管理设计有非常严格的要求,因此,在过去几年只有国外少数和国内极少数光纤激光器厂家在量产工业激光器中使用976nm泵源方案。

不同的是,近年来国内光纤激光器厂家在热管理技术方面逐渐成熟,工业水冷机进行的强制水循环冷却方式已经完全满足了光纤激光器对泵浦源温度控制的要求。目前国内已有多家光纤激光器制造商使用长光华芯的976nm泵源,实现了中低光纤激光器的批量生产供货,高功率激光器的小批量生产供货,并在终端客户处的表现良好。所以,目前来看,使用976nm泵源方案已不存在技术上的应用障碍。

976nm泵源在中低功率光纤激光器上的成本优势体现

随着国内光纤激光器企业的技术发展成熟,国产激光器市场占有率稳步提升,尤其是中低功率光纤激光器,已基本实现国产化替代。随着中低功率光纤激光器的产品同质化日益严重,市场竞争日渐激烈。进入19年以来,已经全面进入价格竞争阶段,光纤激光器的成本面临巨大的市场挑战,如何降低成本,不少光纤激光器厂商将目标投向976nm泵源。976nm泵源较高的光光转换效率可以有效降低泵源的成本代价。以1500W光纤激光器为例,976nm泵源相比915nm泵源高出约10%电光效率,将直接节约235W的泵浦源功率,大幅度节约光纤激光器制造成本的同时,也为光纤激光器的终端用户节省了约11%的电力消耗费用,有效帮助中下游用户建立起市场竞争优势。

高功率光纤激光器976nm泵源技术与成本的双重优势

目前国内高功率光纤激光器需求依然依赖进口,市场供不应求,面对巨大的市场缺口,国内不少技术领先光纤激光器厂商纷纷将目光投向高功率光纤激光器的研发生产,并有不少有实力的厂家在技术上正不断追赶甚至超越国际一流光纤激光器厂商。

借此,高功率光纤激光器的泵浦方案被重新评估。以往使用915nm波段的半导体激光器作为泵浦源,受益于915nm波段较宽的吸收谱,激光器整机受温度影响较小,但在915nm波段增益有源光纤的吸收效率低,为达到整机光纤激光器更高功率的输出,在技术上要求使用更高的915nm泵浦功率和更长的有源光纤,这将导致开发者不得不面对增益光纤非线性效应、光光效率损失、热管理难度增加、单位瓦数成本上升等诸多困难。当输出功率超过一定水平时,915nm泵浦方案将变得极为复杂而最终失效。

使用976nm波段泵浦方案将很好的解决915nm波段泵浦方案的上述困难。增益光纤对976nm波段吸收效率是915nm波段的2-3倍,更高的吸收效率,意味着需要的增益光纤更短,随之带来的非线性效应降低等一系列的技术优势得以体现,同样也节约了部分增益光纤的材料成本,加之光光效率带来的成本优势(976nm波段泵源比915nm泵源高约10%的光光效率),976nm泵浦方案在高功率光纤激光器上的成本效益进一步得以体现。

当热管理不再成为制约976nm波段泵浦方案的障碍,976nm泵浦技术的技术与成本双重优势得以体现。


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