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高功率超短脉冲激光传输光纤

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-09-06 14:54:24

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张健 | 2022-09-06 14:54:24

北工大基于国家自然科学基金项目,制备了高性能的无节点空芯反谐振光纤,该光纤纤芯为空气结构,这就避 免了材料的吸收,可以大大提高光纤的损伤阈值,进而可用来传输高功率超快激光。这种高性能无节点空芯反谐振 光纤利用改装的特种光纤拉丝塔通过堆积和拉制的方法拉制而成。目前,国际范围内仅有少数科硏单位和一家法国 GLOPhotonics公司具有制备该光纤的能力,并且销售价格较高(约¥20,000元/米),阻碍了其工业化应用进程。

光纤损耗的降低取决于两项技术带来的优势,其一为玻璃管接触处不使用节点连接,这避免了节点处玻璃厚度的增加从而产生谐振影响光纤性能;其二是在大玻璃管中嵌套小玻璃管,来将光从空芯区域泄露降低一千倍,同时将包层玻璃管的厚度减小一半,到0.5um。这样不仅降低了损耗,而且将空芯光纤的低损耗窗口扩展了3倍,提升到1520~1650nm的120多nm。光纤长度的增加则主要是因为光纤拉制工艺的改善,从原来的500m到后来的1.2km再到最近的1.7km,他们采用了更大的预制棒来拉丝,一致性更好。

凭借冷加工带来的优势,短与超快脉冲激光器进入到工业生产应用当中。尤其是高功率超短脉冲激光器以其极高的脉冲峰值功率以及极短的脉冲宽度,无论在前沿科学还是在精密制造上都具有不可替代的优势。高功率超短脉冲激光柔性传输用于激光精细加工和激光3D打印。2016年送给德国PhotonicsTools公司5米光纤用于实际传输超快激光测试,取得很好测试结果,并在2017年3月份的上海慕尼黑光博会上展示出。现已和该公司初步达成合使向,每年提供给对方1km空芯反谐振光纤,由对方将光纤加上铠装和光束耦合系统,实际用于工业传输高功率超短脉冲激光。

我校材料与制造学部拥有工业大数据应用技术国家工程实验室和国家产学研激光技术中心2个国家级科研平台以及12个省部级科研平台,大量科技成果被成功应用于多项国家重点工程或实现产业化。例如"变极性等离子弧穿孔立焊工艺及装备”成功完成天宫一号/二号主结构的焊接制造、多元复合稀 土阴极成功应用于国产大型装置的新型电子源阴极、中高强高耐蚀可焊接5系铝铝合金成功应用于国产大型水面艇体材料以及单晶LaB6空心阴极成功应用于世界首台磁聚焦霍尔推力器等。

现有两套光纤拉丝塔,在不耽误正常科研进度的情况下,每周可以拉制长度1km以上的空芯反谐振光纤,完全可以满足市场需求。现阶段需要投入约100万资金用于购买光纤铠装设备和部分光学器件精密加工设备,用于保护光纤和加工激光输出头。另外,每年还需要投入大约20-50万,用于购买高纯石英材料和拉丝塔的日常维护。随着工业应用的高功率超短脉冲激光技术成熟,超快激光精密加工市场将会呈现突飞猛进的发展,预计高功率超短脉冲激光传输光缆市场规模将会很快突破亿元大关,而目前只有徳国PhotonicsTools 一家公司在生产这种传输光缆,并且其并不具备光纤拉制能力,因此产业化经济效益将非常显著。

1、技术承接方应当具备较为充足的资本,以使得成果转化相关工作能够顺利开展;2、技术承接方应当具有一定的技术能力,并配备足够的技术人员开展技术转化的系列工作;3、技术承接方应按照合同约定支付技术转让费用;4、技术承接方应当按照合同约定的范围和期限实施专利;5、技术承接方不得许可约定以外的第三人实施该专利。