德国弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所成功研制1.91kW掺铥光纤激光器
弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所 （Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering） IOF 的研究人员开发了性能强大的铥光纤激光器系统，其性能几乎是之前世界纪录的两倍。
高功率光纤激光器是适用于众多技术应用的多功能工具，例如材料加工或自由空间通信。选择正确的光谱范围起着决定性的作用，尤其是在从地球到卫星的长距离上。2030 nm 以上的光谱区域被认为特别合适，因为那里的大气损失很低，而且激光对人眼相对安全。
Fraunhofer IOF 的研究人员在这一领域取得了一个重要的里程碑：他们开发了一个由三个高功率铥光纤激光器组成的系统，该系统发射的光谱范围为 2030-2050 nm，输出功率为 1.91 kW（传统激光系统通常为1.1kW左右）。
研究人员现在正在以他们以前的记录为基础，并不断进一步开发这项技术。“我们的目标是优化技术基础，以便我们能够使用可靠的单个光源达到新的性能水平”，Fraunhofer IOF 激光技术小组负责人 Till Walbaum 博士解释说。
光谱光束组合 （SBC） 的原理是其中的核心。在这个过程中，不同波长的激光束以合适的角度被引导到特殊的光学反射光栅上。衍射将激光束组合成单个光束。这不仅提高了光纤激光系统的性能，而且保持了光束质量，从而保持了激光束的良好聚焦能力。
以前的系统在高功率水平下达到其物理极限，特别是由于低组合和激光效率导致过热。Fraunhofer IOF 团队通过新的、更高效的单个源和改进的冷却系统解决了这些挑战。特别是，一种称为“冷拼接”的特殊光纤连接技术可实现低损耗光纤到光纤耦合和有效的温度调节。
另一个关键部件是专门开发的衍射光栅，其效率超过 95%，热性能优异。“组合光栅是我们系统的核心”，Fraunhofer IOF 激光技术部门的科学家 Friedrich Möller 解释说。“到目前为止，波长约为 2 μm 的光栅和二向色镜等光学组合元件仅适用于几百瓦的激光功率。然而，我们在研究所的同事开发了一种特殊的衍射光栅，在具有挑战性的参数下，它在几千瓦级的区域也能很好地工作。它实现了整体效率超过 90% 的低损耗光束组合，是我们性能下一次飞跃的基准，“Möller 说。
“我们已经为实现具有更高性能和可靠性的激光系统创造了技术先决条件。下一个重大挑战现在是达到 20 kW 的水平，“Till Walbaum 在谈到该技术的未来潜力时补充道。
