光纖激光器用光纖與器件解決方案之YDFA Gain Block/特種無(wú)源光纖/中高功率傳能光纖組件

長(cháng)飛光纖光纜動(dòng)態(tài)3則：(1)光纖激光器用光纖與器件解決方案—YOFC增益放大模塊—YDFA Gain Block;(2)光纖激光器用光纖與器件解決方案—特種無(wú)源光纖;(3)激光器用光纖與器件解決方案—中高功率傳能光纖組件。

　　動(dòng)態(tài)

　　1

　　長(cháng)飛公司：光纖激光器用光纖與器件解決方案—YOFC增益放大模塊—YDFA Gain Block

　　一、背景

　　光纖激光器，是利用摻稀土元素石英光纖作為增益介質(zhì)的一種固體激光器。主要由泵浦源、泵浦合束器、諧振腔、有源光纖及隔離器等部件構成。

　　與傳統的固體激光器和CO2激光器相比，光纖激光器具有三重優(yōu)勢。一是光束質(zhì)量好、能量密度高，適用于高速精密加工;二是運行成本低，其高達30%的電光轉換效率，是現有固體激光器與氣體激光器無(wú)法比擬。同時(shí)由于采用光纖這種高比表面積介質(zhì)，散熱效果好，冷卻系統簡(jiǎn)單且容易維護;三是柔性傳輸，光纖激光器結構緊湊，體積小，采用光纖傳輸激光能量，與加工對象之間距離限制小，能與機械手臂等自動(dòng)化裝備集成形成柔性加工。

　　長(cháng)飛光纖光纜股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(cháng)飛公司)特種光纖業(yè)務(wù)已經(jīng)服務(wù)于我國光纖激光器行業(yè)多年，其提供基于光纖激光器的特種光纖均已批量生產(chǎn)走向市場(chǎng)，如泵浦源用多模尾纖、泵浦合束器用信號光纖、雙包層摻鐿光纖、隔離器與準直器用信號能量光纖等。此外，高功率光纖光柵也即將面世。

　　圖1 光纖激光器綜合解決方案

　　當前，光纖激光器主要采用模塊化設計，模塊化更利于結構設計與組裝生產(chǎn)，后期檢修維護簡(jiǎn)單高效。同時(shí)模塊化后，單個(gè)激光器也能作為能量模塊用于并列集成更高功率激光器，且運行可靠性更高?；谝陨显?，電學(xué)和光學(xué)分層設計組裝，光纖分層中最為重要的放大模塊根據功率和作用不同，分別設計成種子級模塊和增益放大模塊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Gain Block)兩部分。

　　二、長(cháng)飛YDFA Gain Block介紹

　　長(cháng)飛公司基于在光纖設計、制造，應用的技術(shù)沉淀，提供光纖激光器用特種光纖解決方案的同時(shí)，為了更好的滿(mǎn)足光纖激光器生產(chǎn)廠(chǎng)家在性能改進(jìn)、成本管控及生產(chǎn)標準化等方面的需求，推出YDFA Gain Block，該模塊使用了長(cháng)飛公司的多模泵浦光纖，高性能雙包層摻鐿光纖及高精度匹配無(wú)源光纖。長(cháng)飛公司通過(guò)穩定的物料供應和整機性能控制，為激光器廠(chǎng)家提供模塊化的解決方案。

　　其中中低功率脈沖打標光纖激光器應用的10/125，20/125等兩級核心增益雙包層摻鐿光纖，是長(cháng)飛經(jīng)過(guò)多年研發(fā)與技術(shù)積累的成果。雙包層摻鐿光纖已在高摻雜濃度下實(shí)現了無(wú)光暗化，更高的包層吸收系數，更高的轉換效率和長(cháng)期可靠性，加上長(cháng)飛公司迅速響應的技術(shù)支持，已經(jīng)使得長(cháng)飛公司成為國內光纖激光器市場(chǎng)的主流光纖供應商。

　　圖2 長(cháng)飛YDFA Gain Block

　　目前主要推出面向適用于MOPA及調Q的20W打標光纖激光增益放大模塊，指標如表1。在提供Gain Block的同時(shí)，長(cháng)飛公司也將提供優(yōu)化的光纖熔接等技術(shù)服務(wù)。

　　以此為基礎，長(cháng)飛公司為中低功率光纖激光器提供全套的特種光纖及關(guān)鍵器件解決方案。作為國內領(lǐng)先的特種光纖生產(chǎn)廠(chǎng)商，長(cháng)飛公司將繼續深耕特纖及器件關(guān)鍵技術(shù)，為光纖激光產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展貢獻力量!

　　-END-

　　動(dòng)態(tài)

　　2

　　長(cháng)飛公司：光纖激光器用光纖與器件解決方案—特種無(wú)源光纖

　　ICCSZ訊 隨著(zhù)中國制造業(yè)的快速發(fā)展，光纖激光器市場(chǎng)迅猛增長(cháng)。在工業(yè)加工領(lǐng)域，激光波長(cháng)為1μm的摻鐿光纖激光器具有非常廣泛的應用，如激光打標、激光焊接、激光切割等。在光纖激光器系統中，除了核心的有源光纖之外，還涉及到多種無(wú)源光纖，例如光纖光柵、光纖隔離器中的無(wú)源匹配光纖，光纖合束器中的無(wú)源匹配光纖和無(wú)源多模大芯徑能量耦合光纖，激光傳能組件中的無(wú)源多模大芯徑傳能光纖等各類(lèi)無(wú)源光纖。

　　圖1是光纖合束器模型示意圖，以某合束器為例，其中1、2光纖匹配使用，類(lèi)型分別為105/125-0.22NA;200/220-0.22NA;3、4光纖匹配使用，類(lèi)型分別為：10/130-0.08NA;20/130-0.075NA;以上4類(lèi)光纖均為特種無(wú)源光纖。

　　一、長(cháng)飛特種無(wú)源光纖產(chǎn)品

　　長(cháng)飛光纖光纜股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(cháng)飛公司)，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積淀、平臺建設和產(chǎn)品研發(fā)，基于MCVD平臺，在國內首次采用CDS螯合物和鋁磷鐿三元體系摻雜工藝，成功開(kāi)發(fā)出定位于低功率光纖激光器的125μm系列大模場(chǎng)雙包層摻鐿光纖和定位于中高功率光纖激光器的20/400系列雙包層摻鐿光纖。與此同時(shí)，長(cháng)飛公司基于獨特的PCVD核心技術(shù)，還成功開(kāi)發(fā)了一系列無(wú)源匹配光纖和大芯徑光纖。

　　通常光纖激光器具有良好的光束質(zhì)量，其光束質(zhì)量M2一般小于1.5，同時(shí)高功率激光傳輸還要求光纖需具備較大的模場(chǎng)面積，這都對激光在光纖內傳播模式提出了要求。因此，無(wú)源匹配光纖的纖芯直徑、數值孔徑等關(guān)鍵波導參數需要控制的非常精確，從而達到對光纖模式的精確控制。PCVD工藝的主要優(yōu)勢之一，就是能夠實(shí)現對光纖波導參數的精確控制。在此基礎上，長(cháng)飛公司通過(guò)大棒工藝路線(xiàn)，有效的實(shí)現了光纖優(yōu)異的幾何指標和批次一致性。為了有效地提高泵浦光的利用率，長(cháng)飛公司研發(fā)生產(chǎn)的無(wú)源匹配光纖具有優(yōu)良的雙包層結構，并通過(guò)特殊的低折射率涂料實(shí)現了高達0.46以上的數值孔徑(NA)，在苛刻環(huán)境下，仍具有良好的機械與環(huán)境可靠性。本系列主要產(chǎn)品型號見(jiàn)表1。

　　二、長(cháng)飛特種無(wú)源光纖產(chǎn)品參數

　　長(cháng)飛公司的無(wú)源匹配光纖具有良好的幾何指標，如130系列光纖的芯包同心度小于0.7μm，250和400系列光纖的芯包同心度小于2μm，包層不圓度均小于0.5%。良好的幾何參數能夠有效的保證光纖的接續質(zhì)量和器件的生產(chǎn)效率。

　　長(cháng)飛公司的無(wú)源匹配光纖具有如下優(yōu)勢：一、兼容長(cháng)飛公司有源光纖，熔接損耗低(10/130系列無(wú)源匹配光纖與相應型號的有源光纖熔接損耗小于0.15dB@1310nm);二、出射激光光束質(zhì)量M2可達到1.1;三、具有良好的機械性能，動(dòng)態(tài)疲勞參數(nd)達到25以上，拉斷力達到5GPa以上;四、可靠性高，采用自研的高可靠性的涂料技術(shù)，剝離力在1.6N~3.2N之間，并通過(guò)了嚴苛的高壓水煮實(shí)驗(126℃，1.5個(gè)大氣壓，8小時(shí))。

　　長(cháng)飛公司的無(wú)源匹配光纖已經(jīng)通過(guò)了國內數家器件廠(chǎng)家的驗證，表現出了良好的性能指標，采用長(cháng)飛公司的10/130系列無(wú)源匹配光纖所制備的器件光纖合束器與光纖光柵均已通過(guò)相關(guān)可靠性驗證，指標均符合實(shí)驗設計要求，如表3所示。

　　另一方面，在泵浦光源的輸出端、合束器以及在光纖激光器的輸出端，需要用到大芯徑及較高數值孔徑的光纖。長(cháng)飛公司利用PCVD工藝，實(shí)現了高濃度的氟(F)摻雜，成功制備了NA達到0.22的光纖預制棒。結合涂料技術(shù)和大尺寸光纖拉絲技術(shù)，成功實(shí)現了一系列的多模大芯徑傳能光纖產(chǎn)品，比如105/125-0.22NA，200/220-0.22NA等型號。并已成功應用于高功率光纖合束器及傳能組件等場(chǎng)合。

　　*可提供0.12NA，0.15NA產(chǎn)品。

　　三、展望

　　同有源光纖一樣，特種無(wú)源光纖也是光纖激光器中的關(guān)鍵部分。國內光纖激光器產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展時(shí)期，對高端特種光纖國產(chǎn)化的需求明確并且日益增強。隨著(zhù)激光器功率的不斷提高，對于光纖的性能要求也越來(lái)越高，掌握核心的光纖設計技術(shù)、光纖預制棒制備技術(shù)、特種涂料技術(shù)、光纖拉絲技術(shù)和光纖測試技術(shù)，是實(shí)現高可靠性無(wú)源特種光纖的必備保障，也是長(cháng)飛公司的優(yōu)勢所在。長(cháng)飛公司將全力支持光纖激光器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不遺余力地滿(mǎn)足客戶(hù)需求，為特種光纖國產(chǎn)化而不斷努力。

　　-END-

　　動(dòng)態(tài)

　　3

　　長(cháng)飛公司：激光器用光纖與器件解決方案—中高功率傳能光纖組件

　　一、行業(yè)背景

　　作為20世紀科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標志和現代信息社會(huì )光電子技術(shù)的支柱之一，激光技術(shù)和激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了全世界的廣泛重視。其中，作為激光技術(shù)的重要應用，激光加工已全面深入傳統工業(yè)，并促使傳統工業(yè)制造技術(shù)不斷更新升級。如今，激光加工已具備對各種材料進(jìn)行切割、焊接、打孔、刻劃、清洗及熔覆等處理的能力，并具備傳統工藝所沒(méi)有的處理精度佳、處理效率高及質(zhì)量?jì)?yōu)異等特點(diǎn)。

　　作為激光器與待加工材料的紐帶，傳能光纖組件在激光加工過(guò)程中必不可少。它實(shí)現了激光的柔性傳輸，將激光精準地導入到待處理區域，是精密加工的重要一環(huán)。

　　二、長(cháng)飛公司傳能光纖組件規格

　　根據應用不同，連接器類(lèi)型選擇不同，工業(yè)應用主要為HP-SMA與YLD80光纖連接器兩大類(lèi)(如圖1所示)，各類(lèi)中又根據傳輸功率的不同有帶水冷及不帶水冷兩種類(lèi)型，并且為了進(jìn)一步提高散熱等功能，YLD80光纖連接器還分為帶藍寶石與不帶藍寶石兩種。

　　圖1傳能光纖組件產(chǎn)品(左邊YLD80，右邊HP-SMA)

　　長(cháng)飛光纖光纜股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(cháng)飛公司)基于市場(chǎng)應用，開(kāi)發(fā)了系列傳能光纖組件?；疽幐裥吞柸绫?。

　　三、長(cháng)飛公司傳能光纖組件特點(diǎn)

　　1)完善的傳能光纖組件方案

　　傳能光纖組件的主要部件是其中的傳能光纖及相應的光纖連接器。長(cháng)飛公司作為技術(shù)領(lǐng)先的特種光纖研發(fā)及生產(chǎn)廠(chǎng)商，可以針對不同應用及所需傳輸激光的特點(diǎn)，選擇或研發(fā)適用的光纖并選配相應的光纖連接器。表2就半導體激光器應用，給出了最高激光傳輸功率的建議供客戶(hù)作為選擇依據。在光纖激光器的激光傳輸中，相同芯徑的光纖在QBH連接器的配合使用下，所傳輸的最高激光功率可以更高。

　　2)高激光傳輸效率及溫度穩定性

　　傳能光纖組件在高功率條件下的功率傳輸和溫度穩定性是應用關(guān)注的重點(diǎn)，實(shí)驗選取纖芯600μm的光纖，配藍寶石YLD80光纖連接器做成組件，1064nm激光初始入射功率550W，并就下述條件對傳能光纖組件進(jìn)行8小時(shí)不間斷脈沖激光傳輸測試，測試結果如圖2所示。

　　圖2激光傳能測試的結果(峰值功率：6kw，脈寬：6.2ms，重復頻率：15Hz)

　　8小時(shí)內組件的平均輸出功率為500.0±5.7W，傳輸不穩定度小于1.5%，激光傳輸效率92%以上。在傳輸穩定一段時(shí)間后，組件連接器的溫度穩定在41℃?？梢?jiàn)，長(cháng)飛公司開(kāi)發(fā)的這款傳能光纖組件激光傳輸性能優(yōu)異，使用穩定可靠。

　　3)激光加工處理效果優(yōu)異

　　以激光焊接為例，該驗證使用IPG激光器，某組參數下整機測試時(shí)，長(cháng)飛公司和國外某友商光纖類(lèi)結構200μm纖芯傳能光纖組件的整機測試時(shí)，單脈沖能量幾乎一致。表3是激光焊接實(shí)際驗證中，兩種光纖焊接指標對比。

　　表3長(cháng)飛光纖與國外某友商光纖激光焊接性能對比

　　長(cháng)飛公司和國外某友商公司類(lèi)結構200μm纖芯傳能光纖組件在焊斑形狀及焊斑半徑兩個(gè)指標上相近，在熔深指標上，長(cháng)飛光纖略低于國外某友商光纖，但因這種差異較小，在實(shí)際使用中影響甚微。

　　除了常規的單芯傳能光纖組件，長(cháng)飛公司還開(kāi)發(fā)了多芯集束傳能光纖組件(圖3)。該多芯集束傳能光纖組件采用特制插芯制成，同時(shí)改進(jìn)的技術(shù)工藝還可以防止集束高功率產(chǎn)生的高溫負面影響。根據客戶(hù)的實(shí)際使用需要，我們還能提供矩形或正方形等集束產(chǎn)品。長(cháng)飛公司將堅持“客戶(hù)、責任、創(chuàng )新、共贏(yíng)”的價(jià)值觀(guān)，為激光傳能市場(chǎng)提供高效的解決方案。