中国科学院老科学技术工作者协会 

　　

　　由中国科学院老科协、中国科学院上海分院主办，上海市老科协中科委承办的“高功率光纤激光器的新进展”学术沙龙，于2020年11月4日上午在中国科学院上海分院举行。

　　沙龙邀请了中科院老科协，中科院上海微系统所、技物所、硅酸盐所、药物所和光机所，中电23所，复旦大学,哈尔滨意力光电技术有限公司，广东佛山天翔光学照明有限公司和上海荣格工业传媒有限公司等相关单位的研究员、教授、高工共26人出席。

　　沙龙由上海市老科协中科委委员唐圣明研究员主持。

　　中科院上海光机所楼祺洪研究员作了“光纤激光器发展及其应用”主旨报告。光纤激光器是以掺杂光纤作为激光介质的一种新型固体激光器，具有散热特性好，光束质量高等优点。高功率光纤激光器在民用，工业，军事和国防等领域均有大量的需求，一直是当前激光技术领域中最活跃的研究领域。报告报告从双包层光纤入手，介绍了光纤激光器用的双包层光纤，光子晶体光纤和半导体激光抽运源，进一步介绍了连续波光纤激光器、脉冲光纤激光器的新进展，包括高功率连续激光器的热效应，光纤激光器的光束质量和线宽控制技术等研究状况。

　　近年来我国在高功率光纤激光器领域发展迅速，在许多关键技术和关键元器件上取得了诸多突破。有力促进了我国高功率光纤激光技术在工业和国防领域中的应用。

　　中科院上海光机所胡企铨研究员作了“激光武器的可能与不可能”的邀请报告。报告指出：激光用于反导，首先是美国在“星球大战计划”中提出的。为了使激光对物体产生破坏作用，需要在物体表面形成足够大的光能量和光功率密度，需要实现激光的精确跟瞄和远距离传输，在上世纪激光科学技术条件下，这是很难实现的。但是激光作为战术武器应用，在制导，测距，遥感探测，精准打击和光电对抗，对付“小、慢、低”的目标方面已获得了成功。

　　进入新世纪以来，随着半导体激光，大功率光纤激光器，精密机械和光学工程的发展，远程高能激光武器的研究再次得到了重视。但要实现它，则任重而道远。

　　而后，各位专家围绕主题进行了热烈讨论，主要议题如下：

　　1、我国高功率光纤激光器的技术进步，大大促进了激光在我国工业加工，激光医疗和国防安全等各个领域上的应用。

　　近年来，我国在高功率光纤激光器领域发展迅速，得益于在关键技术和重要元器件上取得了诸多突破，形成了自己完整的产业供应链。例如，在激光材料方面：自主研制了光纤激光器用的双包层激光光纤，光子晶体光纤和高亮度半导体激光抽运源；关键技术方面：克服了高功率连续激光器的热效应，新型半导体激光泵浦波长改进量子亏损，获得了产生各种脉冲宽度的光纤激光新技术，光纤激光器的光束质量和线宽控制技术等；大批量生产了许多重要的光学元器件，像光纤光栅，光纤耦合器，高质量光学薄膜和高效致冷元器件等。

　　2、从激光技术的发展和应用历史来看，材料起着特别重要的作用。往往是一代新材料产生一代新器件，一代新器件产生一代新技术和新装备。新技术和新装备又推动了科学技术和应用的进一步发展。

　　光纤激光器由于光纤介质的非线性效应、光纤端面损伤、热致光致损伤以及模式不稳定性等物理因素的制约，单根光纤激光器的输出功率存在理论极限。基于光纤激光阵列的合成技术是一种有效突破单光纤输出功率极限并获得高亮度激光的方法，是光纤激光技术的研究前沿之一。

　　光纤激光束的合成有空间相干合成和非相干合成之分。光纤激光光谱合成技术是一种非相干合成技术，优点突出。其设计相对简单，对光源的相位没有要求，光谱线宽要求相对较低，同时合成光以单孔径输出。如果合理设计光栅参数，可以使合成系统达到几十千瓦的输出功率，目前是光纤激光器实现高功率、高光束质量激光输出的较好选择。

　　光谱合成技术走过了色散元件从金属光栅到体光栅再到多层电介质光学薄膜反射式衍射光栅，光源采用低功率半导体激光器到低功率光纤振荡器再到高功率窄线宽光纤放大器的历程。

　　3、就激光在国防上的应用来说，随着激光科学技术的发展，特别是半导体激光和光纤材料及自适应光学的发展，高功率光纤激光器作为高能激光武器的研究再次得到了重视。国内外都有成果报道。但真正能实现远程高能激光武器，还需巨大的投入和技术的发展。

　　当前，高功率光纤激光的空间应用值得我们关注。空间激光应用一个比较有潜力的方向是用激光来清除空间轨道碎片。它的原理不是用光压，而是用激光打到空间碎片的表面以产生高温等离子，这等于碎片自己它会喷溅，喷溅了以后就有反作用力，然后这个碎片就会减速，改变轨道，掉到大气中来烧毁。

　　激光的空间应用另外一个有潜力的方向是空间远距无线传输能量。无线传能有两个技术途径：一是用微波，二是用激光。微波的好处就是它不受着云谷的影响，穿透性好，但微波最大的问题是波长长（比激光要长三个量级），波束宽，同样的距离传能，它达到目标上功率密度就要小六个量级。但高功率光纤激光的空间应用还有能量源的供应和废热的处理等瓶颈尚待解。

　　4、就工业和民用领域来说，一些传统的固体或气体激光器工业应用，像焊接，切割，打孔，打标，3D打印，增材制造等都可以采用光纤激光器可靠、高效地取代，这已是大家的共识。而另外一个崭新的激光照明技术，有可能随着光纤激光器的应用打开新的局面。

　　2014年“宝马”汽车就首先推出了激光照明大灯。激光照明大灯的优势，包括响应速度快，亮度衰减小，体积小，能耗低，寿命长，在很多方面比 LED汽车大灯性能更好，激光大灯的照明距离是LED灯的数倍，可以达到数百米甚至更远。激光大灯可做到总成体积更小，发热更低。利用激光的偏光性和波长可变，在夜间行车和雨雾天，更可以避免一些潜在的眩光危险。诺贝尔奖获得者中春秀二曾大胆的预测过，在未来十年，激光照明在一些特定场合会代替LED灯，例如高铁火车大灯，海上舰船搜索灯等方面的应用。

　　（中科院上海分院、上海市老科协中科委供稿）