光纤激光器光谱合束相关技术

2007 年，美国Aculight公司报道了将3 路光纤激光器经过多层介质膜光栅进行光谱合束的研究成果，如图6 所示，总功率达到了522 W，两个方向的光束质量分别为M 2 = 1.18 和1.22。以此为基础，Aculight 公司持续开展光纤激光器光谱合束技术的研究，其并入Lockheed·Martin 公司后于2014年报道了30 kW 光谱合束的光纤激光器试验样机，并预计于2016 年将功率提升到60 kW。

激光打孔机相关技术：

激光打孔机可以和自动控制系统及微机配合，实现光、机、电一体化，使得激光打孔过程准确无误地重复成千上万次。结合激光打孔孔径小、深径比大的特点，通过程序控制可以连续、高效地制作出小孔径、数量大、密度高的群孔板，激光加工出的群孔板的密度比机械钻孔和电火花打孔的群孔板高1-3个数量级，例如：汽车配件，食品、制药，汽车喷油嘴，雾化喷嘴，发动机喷油嘴等行业使用的材料厚度为1-3mm，材料为不锈钢，黄铜，铝材料，合金材料孔径可做到0.02-0.10mm的微孔，密度为l0-100孔/cm2。

　　德国以Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering和Friedrich Schiller University为主联合开展了光纤激光器光谱合束技术的研究，于2006 ～ 2007 年报道了总功率超过100 W 的光纤激光器光谱合束的研究成果。2011年，该研究团队报道了将4 路2.1 kW 的光纤激光器利用介质膜光栅进行光谱合束，如图7 所示，最大功率达到了8.2 kW，光束质量在2.3 kW 时M 2 ＜ 1.5、在7.3 kW 时M 2约为4.3，这是当时报道的光纤激光器光谱合束的最高功率水平。

　　国内开展光纤激光器光谱合束相关技术研究的主要有中物院、国防科大、上海光机所和中国电科11所等单位，有关的进展信息报道较少。公开报道的信息中，中物院于2014 年采用5路千瓦级的光纤激光器通过多层介质膜光栅光谱合束，实验装置如图8 所示，获得了5.07 kW 的合束功率，光束质量M2 小于3，合束效率达到91.2%，这也是目前国内的最高水平。

　　5 结论

　　光谱合束技术属于一种非相干合束技术，通过降低谱亮度换取总功率的有效提升。光纤激光器的光谱合束可以充分利用光纤激光器较宽增益带宽，弥补单纤输出功率受限的问题，获得高功率高光束质量的激光输出，是未来高功率光纤激光器重要的技术路径，极具发展前景。（作者：固体激光技术重点实验室，张大勇，郝金坪，朱辰，张昆，张利明）

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