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大功率半导体激光器

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-09-06 16:23:25

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 16:23:25

经过几十年的发展,激光技术开辟了广阔的应用天地,应用领域涵盖通信、材料加工、准分子光刻及数据存储等9个主要类别。激光加工设备在经历了传统的气体、固体激光器之后,又诞生出了光纤激光器、半导体激光器、碟片激光器等新型激光设备,其功率逐渐提升,光束质量越来越高,可靠性得到了很好的保障,在智能化方面也体现得越来越明显。北京工业大学激光工程研究院自2000年开展大功率半导体激光技术研究以来,相继突破了高质量半导体激光芯片外延生长、高亮度半导体激光芯片制备、高质量半导体激光芯片封装、半导体激光光束整形及耦合以及半导体 激光系统集成等关键技术,先后获得了60余项授权专利。

工业大功率激光器在经历了第一代气体激光器和第二代固体激光器的发展之后,目前正进入以半导体激光器为基础的第三代激光器,包括直接半导体激光器和光纤激光器。与前两代激光器相比,本项目开发的第三代激光器最突出的优点是高的电光转换效率,半导体激光器的电光效率已高于60%,光纤激光器的电光效率可达30%,远高于CO2激光器 (10%)与灯泵YAG激光器(3%)。

第三代固体激光器主要指的是高功率工业光纤激光器。在激光加工领域,这种设备已经表现出逐步替代一部分传统气体激光器的趋势,尤其是在功率上。现阶段,主流的商用光纤激光器,其输出功率已经达到了数千万以上,甚至有些能够达到50千万,这个数字非常可观。目前,高功率工业光纤激光器研发和制造领域面临的主要课题有以下几个方面:一是采用大芯径掺镱光纤,制造高功率光纤激光器,并为高功率光纤激光器及其核心光纤器件提供适合的配套零部件。二是使10千瓦高功率工业光纤激光器的制造实现工程化和产品化,以满足船舶、汽车、军工及能源等行业的企业对高功率激光器越来越多的需求,因为厚钢板激光切割、激光焊接等操作都离不开这类设备。

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。

本项目开发的工业大功率激光器通过专利转让与北京陆合飞虹激光科技有限公司开展产业化合作,建成我国第一条具有自主知识产权的大功率半导体激光器全产业链生产线,实现了从激光芯片到大功率半导体激光器整机的全国产化,突破了中国 激光中国芯,打破了国外禁运。并先后研制岀DISTA和SISTA两大系列5种型号直接大功率半导体激光器(功率 1KW-10KW)以及5KW光纤输出大功率半导体激光器等多个我国第一,对我国科技水平的提高来说具有重要的社会效益。

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。