長飛光纖光纜動態(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。

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　　長飛公司：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(gòu)成。

　　與傳統(tǒng)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(yùn)行成本低，其高達(dá)30%的電光轉(zhuǎn)換效率，是現(xiàn)有固體激光器與氣體激光器無法比擬。同時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(tǒng)簡單且容易維護(hù);三是柔性傳輸，光纖激光器結(jié)構(gòu)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(jī)械手臂等自動化裝備集成形成柔性加工。

　　長飛光纖光纜股份有限公司(以下簡稱長飛公司)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，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(zhǔn)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(dāng)前，光纖激光器主要采用模塊化設(shè)計，模塊化更利于結(jié)構(gòu)設(shè)計與組裝生產(chǎn)，后期檢修維護(hù)簡單高效。同時模塊化后，單個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(yùn)行可靠性更高。基于以上原因，電學(xué)和光學(xué)分層設(shè)計組裝，光纖分層中最為重要的放大模塊根據(jù)功率和作用不同，分別設(shè)計成種子級模塊和增益放大模塊(以下簡稱Gain Block)兩部分。

　　二、長飛YDFA Gain Block介紹

　　長飛公司基于在光纖設(shè)計、制造，應(yīng)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，為了更好的滿足光纖激光器生產(chǎn)廠家在性能改進(jìn)、成本管控及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化等方面的需求，推出YDFA Gain Block，該模塊使用了長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源光纖。長飛公司通過穩(wěn)定的物料供應(yīng)和整機(jī)性能控制，為激光器廠家提供模塊化的解決方案。

　　其中中低功率脈沖打標(biāo)光纖激光器應(yīng)用的10/125，20/125等兩級核心增益雙包層摻鐿光纖，是長飛經(jīng)過多年研發(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現(xiàn)了無光暗化，更高的包層吸收系數(shù)，更高的轉(zhuǎn)換效率和長期可靠性，加上長飛公司迅速響應(yīng)的技術(shù)支持，已經(jīng)使得長飛公司成為國內(nèi)光纖激光器市場的主流光纖供應(yīng)商。

　　圖2 長飛YDFA Gain Block

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

　　以此為基礎(chǔ)，長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(nèi)領(lǐng)先的特種光纖生產(chǎn)廠商，長飛公司將繼續(xù)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(xiàn)力量!

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　　長飛公司：光纖激光器用光纖與器件解決方案—特種無源光纖

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

　　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，類型分別為105/125-0.22NA;200/220-0.22NA;3、4光纖匹配使用，類型分別為：10/130-0.08NA;20/130-0.075NA;以上4類光纖均為特種無源光纖。

　　一、長飛特種無源光纖產(chǎn)品

　　長飛光纖光纜股份有限公司(以下簡稱長飛公司)，經(jīng)過多年的技術(shù)積淀、平臺建設(shè)和產(chǎn)品研發(fā)，基于MCVD平臺，在國內(nèi)首次采用CDS螯合物和鋁磷鐿三元體系摻雜工藝，成功開發(fā)出定位于低功率光纖激光器的125μm系列大模場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，長飛公司基于獨(dú)特的PCVD核心技術(shù)，還成功開發(fā)了一系列無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，同時高功率激光傳輸還要求光纖需具備較大的模場面積，這都對激光在光纖內(nèi)傳播模式提出了要求。因此，無源匹配光纖的纖芯直徑、數(shù)值孔徑等關(guān)鍵波導(dǎo)參數(shù)需要控制的非常精確，從而達(dá)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?qū)崿F(xiàn)對光纖波導(dǎo)參數(shù)的精確控制。在此基礎(chǔ)上，長飛公司通過大棒工藝路線，有效的實現(xiàn)了光纖優(yōu)異的幾何指標(biāo)和批次一致性。為了有效地提高泵浦光的利用率，長飛公司研發(fā)生產(chǎn)的無源匹配光纖具有優(yōu)良的雙包層結(jié)構(gòu)，并通過特殊的低折射率涂料實現(xiàn)了高達(dá)0.46以上的數(shù)值孔徑(NA)，在苛刻環(huán)境下，仍具有良好的機(jī)械與環(huán)境可靠性。本系列主要產(chǎn)品型號見表1。

　　二、長飛特種無源光纖產(chǎn)品參數(shù)

　　長飛公司的無源匹配光纖具有良好的幾何指標(biāo)，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(shù)能夠有效的保證光纖的接續(xù)質(zhì)量和器件的生產(chǎn)效率。

　　長飛公司的無源匹配光纖具有如下優(yōu)勢：一、兼容長飛公司有源光纖，熔接損耗低(10/130系列無源匹配光纖與相應(yīng)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(dá)到1.1;三、具有良好的機(jī)械性能，動態(tài)疲勞參數(shù)(nd)達(dá)到25以上，拉斷力達(dá)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，并通過了嚴(yán)苛的高壓水煮實驗(126℃，1.5個大氣壓，8小時)。

　　長飛公司的無源匹配光纖已經(jīng)通過了國內(nèi)數(shù)家器件廠家的驗證，表現(xiàn)出了良好的性能指標(biāo)，采用長飛公司的10/130系列無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相關(guān)可靠性驗證，指標(biāo)均符合實驗設(shè)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(shù)值孔徑的光纖。長飛公司利用PCVD工藝，實現(xiàn)了高濃度的氟(F)摻雜，成功制備了NA達(dá)到0.22的光纖預(yù)制棒。結(jié)合涂料技術(shù)和大尺寸光纖拉絲技術(shù)，成功實現(xiàn)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(yīng)用于高功率光纖合束器及傳能組件等場合。

　　*可提供0.12NA，0.15NA產(chǎn)品。

　　三、展望

　　同有源光纖一樣，特種無源光纖也是光纖激光器中的關(guān)鍵部分。國內(nèi)光纖激光器產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展時期，對高端特種光纖國產(chǎn)化的需求明確并且日益增強(qiáng)。隨著激光器功率的不斷提高，對于光纖的性能要求也越來越高，掌握核心的光纖設(shè)計技術(shù)、光纖預(yù)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)，是實現(xiàn)高可靠性無源特種光纖的必備保障，也是長飛公司的優(yōu)勢所在。長飛公司將全力支持光纖激光器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不遺余力地滿足客戶需求，為特種光纖國產(chǎn)化而不斷努力。

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　　長飛公司：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(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會光電子技術(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(yīng)用，激光加工已全面深入傳統(tǒng)工業(yè)，并促使傳統(tǒng)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(tǒng)工藝所沒有的處理精度佳、處理效率高及質(zhì)量優(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程中必不可少。它實現(xiàn)了激光的柔性傳輸，將激光精準(zhǔn)地導(dǎo)入到待處理區(qū)域，是精密加工的重要一環(huán)。

　　二、長飛公司傳能光纖組件規(guī)格

　　根據(jù)應(yīng)用不同，連接器類型選擇不同，工業(yè)應(yīng)用主要為HP-SMA與YLD80光纖連接器兩大類(如圖1所示)，各類中又根據(jù)傳輸功率的不同有帶水冷及不帶水冷兩種類型，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(lán)寶石與不帶藍(lán)寶石兩種。

　　圖1傳能光纖組件產(chǎn)品(左邊YLD80，右邊HP-SMA)

　　長飛光纖光纜股份有限公司(以下簡稱長飛公司)基于市場應(yīng)用，開發(fā)了系列傳能光纖組件?；疽?guī)格型號如表1。

　　三、長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(yīng)的光纖連接器。長飛公司作為技術(shù)領(lǐng)先的特種光纖研發(fā)及生產(chǎn)廠商，可以針對不同應(yīng)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(yīng)的光纖連接器。表2就半導(dǎo)體激光器應(yīng)用，給出了最高激光傳輸功率的建議供客戶作為選擇依據(jù)。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?shù)淖罡呒す夤β士梢愿摺?/p>

　　2)高激光傳輸效率及溫度穩(wěn)定性

　　傳能光纖組件在高功率條件下的功率傳輸和溫度穩(wěn)定性是應(yīng)用關(guān)注的重點(diǎn)，實驗選取纖芯600μm的光纖，配藍(lán)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小時不間斷脈沖激光傳輸測試，測試結(jié)果如圖2所示。

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

　　8小時內(nèi)組件的平均輸出功率為500.0±5.7W，傳輸不穩(wěn)定度小于1.5%，激光傳輸效率92%以上。在傳輸穩(wěn)定一段時間后，組件連接器的溫度穩(wěn)定在41℃?？梢姡L飛公司開發(fā)的這款傳能光纖組件激光傳輸性能優(yōu)異，使用穩(wěn)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(shù)下整機(jī)測試時，長飛公司和國外某友商光纖類結(jié)構(gòu)200μm纖芯傳能光纖組件的整機(jī)測試時，單脈沖能量幾乎一致。表3是激光焊接實際驗證中，兩種光纖焊接指標(biāo)對比。

　　表3長飛光纖與國外某友商光纖激光焊接性能對比

　　長飛公司和國外某友商公司類結(jié)構(gòu)200μm纖芯傳能光纖組件在焊斑形狀及焊斑半徑兩個指標(biāo)上相近，在熔深指標(biāo)上，長飛光纖略低于國外某友商光纖，但因這種差異較小，在實際使用中影響甚微。

　　除了常規(guī)的單芯傳能光纖組件，長飛公司還開發(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(fù)面影響。根據(jù)客戶的實際使用需要，我們還能提供矩形或正方形等集束產(chǎn)品。長飛公司將堅持“客戶、責(zé)任、創(chuàng)新、共贏”的價值觀，為激光傳能市場提供高效的解決方案。