高功率激光的技术革命

温州是中国民营经济发展的先发地,近年来,温州市大力扶持激光与光电产业集群建设,产业规模不断壮大,创新能力持续增强,初步形成了以激光应用、半导体照明、光通信为特色的产业链,涌现出了一批高附加值、高带动性、高成长性的战略性新兴产业集群区.2012年6月,温州市激光与光电产业集群被列入了科技部创新产业集群的培养计划,这是有史以来,温州第一次获得国家部委科技产业发展战略布局.

2013年6月,激光制造技术与装备国际高端学术论坛在温州召开.此次论坛在为温州千亿激光与光电产业集群提供智力支持的同时,更让温州泛波激光有限公司（以下简称泛波公司）走进了人们的视线.论坛中,泛波公司首次报告了他们在改善光导体激光光束提高亮度方面的技术突破,这一报告引起了与会专家和学者的高度关注,纷纷盛赞这是一场高功率激光的技术革命.

一段奋发有为的图强史

自上世纪60年代激光技术诞生以来,激光以其高亮度、高单色行、高方向性、高能量密度等特点在广阔的领域获得了非常广泛的应用,特别是跨入21世纪后,激光技术的发展带给了世界经济更广阔的发展空间,中国也不例外.

但颇为遗憾的是,我国却在众多激光产品和技术上创新力不够,核心的东西多掌握在欧美企业当中,限制了中国激光产业的快速发展.其中,高功率的激光光源主要依赖进口.近年来,虽然这样的情况在一些领域有所改善,但总体现状仍不容乐观.

据了解,我国现在激光加工领域所用大功率激光器有全固态激光器、光纤激光器、半导体激光器等,其中以光纤激光器光束质量最好,半导体激光器最差,也是光纤激光器最贵,半导体激光器最低.

随着熔覆和焊接对激光器的需求越来越多,因半导体激光的电光转化效率高、低廉被众多再制造、加工领域所青睐.今后相当长的一段时间内,传统五金加工制造业的产业转型,向高端方向转化是一个大的趋势,采用激光切割、加工工艺,从而提升产品加工精度、提高加工效率是一个必然的选择,激光金属切割的市场占有率增长很快.同时钣金、汽车、造船、装饰、阀门等行业的金属切割、焊接市场也在扩大.三年后高功率半导体激光器全球市场需求预计在120亿左右.但半导体激光光束质量不好的先天缺陷限制了其在工业领域更多的应用.

如果寻找出一种光源可以兼具光束质量好、电光效率高、低等众多优点于一身,一定会改变高功率激光器的应用格局,带动一场高功率激光的革命.

这个想法在泛波公司总工程师余勤跃的脑海里逐渐清晰起来.怀揣着这个梦想,他放弃了国外的优越生活,选择了回国创业：做中国人自己的高功率激光器!

一位精业博学的领头人

余勤跃,温州“580”计划入选者,2012年“国家千人计划”入选者.他在激光技术研究领域打拼多年,有多项工作获中国科学技术类奖项,也获得过美国商业类奖项.他在高功率激光领域所做的工作对业界有显著贡献.回国后,他选择了温州作为他事业的落脚点,成为温州泛波激光的创办者和技术带头人.

实际上,改善半导体激光光束提高亮度在欧美国家也一直是技术研究热点,但多年来研究进展不大,由此注定,余勤跃选择的路必将是一条不平凡的路,必将会充满着艰辛和坎坷.

与众多专注技术突破的科学家一样,余勤跃在生活中随和、谦逊,在技术追求上孜孜不倦,一丝不苟.回国的一年多时间里,他带领研发团队,一步一步从头做起,遇到的困难比想象的多,如器件品质、加工精度等原因,已经记不清设计过多少个实验方案、经历了多少次实验失败.但是,有着厚实理论功底和多年工程研发经历的余勤跃拥有远远超出常人想象的对技术创新的热爱,这种热爱支撑着他从无数困难和失败中一步步走出来,一步步战胜自我、超越自我.

在研发过程中,余勤跃精益求精,对系统一步一步改进,他说：“哪怕有1%的效率提高也会让将来的用户能节省很大的能耗资源,一定要把光束质量提高,但不能牺牲能量效率.”就是凭藉着这种追求卓越的精神,他让手里的技术发挥到了极致,奉献出了精品,超越了国外同行,造就了他在国内外业界的技术成绩,获得了大家的尊敬和佩服.

功夫不负有心人.余勤跃带领泛波公司在改善半导体激光光束提高亮度方面的工作终于在近期获得了理想的结果,他们攻克了技术难题,突破了技术瓶颈.其中,最主要的技术关键是高效率光束整形技术,可以将半导体阵列激光在慢轴方向上压缩至一个发光单元的水平,可以让数百瓦的半导体激光直接用于金属的切割,这些在之前是无法想象的.

余勤跃表示,此项技术的突破,不仅在加工领域的应用上具有很大的技术领先性,而且蕴含着巨大的经济效益.参与科研的其他人都感叹：这真是一场激光领域的技术革命!

因为采用新技术集成的半导体激光可以媲美目前固体激光的光束质量和半导体激光的,数千瓦的半导体激光可以轻松地耦合进100um、NAO,22的光纤中,未来可以集成1万瓦到10万瓦的高光束质量激光输出.目前,该技术集成的系统最终电光效率超过了45%,接下来有望提高至50%左右,也许将来会达到更高.

也正是这一高功率激光领域的技术突破,在文中开头提到的2013年激光制造技术与装备国际高端学术论坛上一经报告,立即引起了与会专家的赞叹,“了不起的工作”、“这是一场技术革命”等报告结束后更引起了所有与会专家和学者的高度关注,相关工业和设备制造和集成的企业家更是对此表现出浓厚的兴趣.

一个科技创新的实验园

改善光导体激光光束提高亮度方面的技术突破只是泛波公司科技创新的冰山一角.据悉,目前他们在高功率激光器的研制、生产中,已经完成了半导体激光阵列一致性的调试工装、微透镜粘接工装、耦合调试工装以及光纤夹持结构工装等10余项工艺装备的设计和制作.

温州泛波激光有限公司坐落于温州市高新技术产业园区.主要发展方向是超高亮度半导体激光器、高功率光纤激光器及激光加工设备的研制,生产和销售.核心团队由“国家千人计划”专家挂帅,依托自身的技术、研发优势、独有的专利技术,成功地解决了困扰多年的半导体激光束亮度难以大幅度提高的难题,在得到超高亮度半导体激光束,掌握了制作亮度超百兆瓦/（cm2.sr）的半导体激光束这一革命性技术.同时借鉴国外先进的生产管理经验,集合国家级高新区内激光产业园区的地域和政策优势,努力创建自己的品牌,为客户提供高水准的全方位怎么写作.其全新的合成技术将推动一场半导体激光在工业加工中的革命,成为温州激光光电产业集群发展中的一个定位亮点.

泛波公司是温州市在建设国家级激光、光电产业集群中,首批引入高新技术产业园区的企业之一；是以高新技术为中心的中美合资企业,拥有数项专有技术,专业从事高功率激光器、驱动电源、电控系统和激光加工设备的研发与生产.在光电领域开展了大量的研发工作.在激光光束质量控制、激光电源、电控系统和信号传输等技术方面取得了多项技术成果,积累了丰富的产品设计、研发、生产和实践经验.

未来,泛波公司将继续着眼于行业发展的需求,将产品化、工程化设计理念贯穿于改善光导体激光光束提高亮度项目的实施过程中,为高亮度半导体激光在工业切割、焊接、增材制造领域的应用做不懈的努力,寻找到这种兼具光纤激光器的优势和半导体激光器特性的一种工业加工用激光器的巨大技术优势,同时将为企业创造丰厚的经济利益.让我们拭目以待.