如何降低高功率光纖激光器成本？看976nm泵源的雙重優(yōu)勢(shì)
976nm泵源在中低功率光纖激光器上的成本優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)
隨著國(guó)內(nèi)光纖激光器企業(yè)的技術(shù)發(fā)展成熟，國(guó)產(chǎn)激光器市場(chǎng)占有率穩(wěn)步提升，尤其是中低功率光纖激光器，已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。隨著中低功率光纖激光器的產(chǎn)品同質(zhì)化日益嚴(yán)重，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈。進(jìn)入2019年以來(lái)，已經(jīng)全面進(jìn)入價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)階段，光纖激光器的成本面臨巨大的市場(chǎng)挑戰(zhàn)，如何降低成本，不少光纖激光器廠商將目標(biāo)投向976nm泵源。976nm泵源較高的光光轉(zhuǎn)換效率可以有效降低泵源的成本代價(jià)。以1500w光纖激光器為例，976nm泵源相比915nm泵源高出約10％電光效率，將直接節(jié)約235w的泵浦源功率，大幅度節(jié)約光纖激光器制造成本的同時(shí)，也為光纖激光器的終端用戶(hù)節(jié)省了約11％的電力消耗費(fèi)用，有效幫助中下游用戶(hù)建立起市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
高功率光纖激光器976nm泵源技術(shù)與成本的雙重優(yōu)勢(shì)
目前國(guó)內(nèi)高功率光纖激光器需求依然依賴(lài)進(jìn)口，市場(chǎng)供不應(yīng)求，面對(duì)巨大的市場(chǎng)缺口，國(guó)內(nèi)不少技術(shù)領(lǐng)先光纖激光器廠商紛紛將目光投向高功率光纖激光器的研發(fā)生產(chǎn)，并有不少有實(shí)力的廠家在技術(shù)上正不斷追趕甚至超越國(guó)際一流光纖激光器廠商。
借此，高功率光纖激光器的泵浦方案被重新評(píng)估。以往使用915nm波段的半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，受益于915nm波段較寬的吸收譜，激光器整機(jī)受溫度影響較小，但在915nm波段增益有源光纖的吸收效率低，為達(dá)到整機(jī)光纖激光器更高功率的輸出，在技術(shù)上要求使用更高的915nm泵浦功率和更長(zhǎng)的有源光纖，這將導(dǎo)致開(kāi)發(fā)者不得不面對(duì)增益光纖非線性效應(yīng)、光光效率損失、熱管理難度增加、單位瓦數(shù)成本上升等諸多困難。當(dāng)輸出功率超過(guò)一定水平時(shí)，915nm泵浦方案將變得極為復(fù)雜而最終失效。
使用976nm波段泵浦方案將很好的解決915nm波段泵浦方案的上述困難。增益光纖對(duì)976nm波段吸收效率是915nm波段的2－3倍，更高的吸收效率，意味著需要的增益光纖更短，隨之帶來(lái)的非線性效應(yīng)降低等一系列的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)，同樣也節(jié)約了部分增益光纖的材料成本，加之光光效率帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)（976nm波段泵源比915nm泵源高約10％的光光效率），976nm泵浦方案在高功率光纖激光器上的成本效益進(jìn)一步得以體現(xiàn)。
當(dāng)熱管理不再成為制約976nm波段泵浦方案的障礙，976nm泵浦技術(shù)的技術(shù)與成本雙重優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)。
長(zhǎng)光華芯致力于為光纖激光器提供理想泵浦源
圖3 長(zhǎng)光華芯976nm泵源
提到國(guó)產(chǎn)976nm泵源，不得不提到長(zhǎng)光華芯。該公司自2012年成立以來(lái)一直致力于半導(dǎo)體激光器的研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售，公司推出的976nm光纖耦合模塊采用自主研發(fā)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的單管芯片，通過(guò)精密的光學(xué)封裝和嚴(yán)苛的工藝過(guò)程控制實(shí)現(xiàn)高亮度的輸出，可滿(mǎn)足客戶(hù)的不同需求。
根據(jù)不同需求，長(zhǎng)光華芯主推三款976nm光纖耦合模塊。其一是最高輸出功率可達(dá)180w、芯徑為135μm的模塊；其二是最高輸出功率可達(dá)280w、芯徑為200μm的模塊；其三是帶vbg波長(zhǎng)鎖定、最高輸出功率可達(dá)130w、芯徑為105μm的模塊。這三款光纖耦合模塊產(chǎn)品實(shí)際na達(dá)到0.16（95％能量），光譜寬度＜5nm，中心波長(zhǎng)可以控制在±2nm，其中vbg光纖耦合模塊產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)鎖定在±0.5nm范圍內(nèi)。
經(jīng)多家領(lǐng)先的第三方光纖激光器公司驗(yàn)證，采用長(zhǎng)光華芯976nm泵浦源的光纖激光器具有光光轉(zhuǎn)換效率可達(dá)85％，整機(jī)系統(tǒng)受環(huán)境溫度影響微弱，±5℃波動(dòng)范圍內(nèi)光纖激光器性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，同時(shí)有效節(jié)省有源光纖，使光纖激光器單瓦成本更低?？梢哉f(shuō)，長(zhǎng)光華芯976nm光纖耦合模塊是工業(yè)高功率光纖激光器和飛秒光纖激光器理想泵浦源。
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