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一种激光器控制电路、一种激光装置、半导体激光高光束质量高功率输出的合束装置等四个专利
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挂牌开始时间: 2024-02-01 剩余时间:2月
商品编号
56513421580544032243
商品权属
代理
交易方式
技术转让
商品价格
¥ 2,400,000 元

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苏州国科医工科技发展(集团)有限公司
电话 151xxxx2291
专利1:一种激光器控制电路、一种激光装置(201910267016.0)
本发明提供一种激光器控制电路,包括限流电路、激光器驱动电路、电压转换电路;限流电路与激光器驱动电路相互连接;激光器驱动电路与电压转换电路分别连接激光器;限流电路用于限定激光器工作电流的最大值;激光器驱动电路用于驱动激光器;电压转换电路用于将外部电源的电压转换成激光器所需的供电电压。本发明还涉及一种激光装置。本发明采用限制电流的最大值,保护激光器,防止激光器因为电流过大发生损坏;采用电流串联负反馈,确保激光器稳定输出;通过改变电压转换电路中电阻比值,给不同结电压的激光器供电;本发明具有功率监测功能,同时设计合理,电路结构轻量化;便于激光器领域推广应用。
专利2:一种激光器控制电路、一种激光装置(201920447637.3)
本实用新型提供一种激光器控制电路,包括限流电路、激光器驱动电路、电压转换电路;限流电路与激光器驱动电路相互连接;激光器驱动电路与电压转换电路分别连接激光器;限流电路用于限定激光器工作电流的最大值;激光器驱动电路用于驱动激光器;电压转换电路用于将外部电源的电压转换成激光器所需的供电电压。本实用新型还涉及一种激光装置。本实用新型采用限制电流的最大值,保护激光器,防止激光器因为电流过大发生损坏;采用电流串联负反馈,确保激光器稳定输出;通过改变电压转换电路中电阻比值,给不同结电压的激光器供电;本实用新型具有功率监测功能,同时设计合理,电路结构轻量化;便于激光器领域推广应用。
专利3:半导体激光高光束质量高功率输出的合束装置(201910340977.0)
本发明公开了一种半导体激光高光束质量高功率输出的合束装置,包括:N个合束子系统以及用于将N个合束子系统输出的子光束进行合束的光栅对;合束子系统包括半导体激光叠阵以及沿半导体激光叠阵的出射光的光路方向依次设置的快轴准直镜、慢轴准直镜、变换透镜、第一光栅和输出镜;光栅对包括相互平行设置的第二光栅和第三光栅。本发明先利用外腔与半导体激光器后腔面组成外腔半导体激光器,使不同的合束单元锁定在不同的波长,再利用光栅的色散作用,将各个半导体激光叠阵发出的激光束在空间重叠成一束输出,能在提升输出功率的同时保持良好的光束质量水平,这样合束之后的光束质量得到了极大的改善,实现了高功率高光束质量的合束输出。
专利4:半导体激光高光束质量高功率输出的合束装置(201920579217.0)
本实用新型公开了一种半导体激光高光束质量高功率输出的合束装置,包括:N个合束子系统以及用于将N个合束子系统输出的子光束进行合束的光栅对;合束子系统包括半导体激光叠阵以及沿半导体激光叠阵的出射光的光路方向依次设置的快轴准直镜、慢轴准直镜、变换透镜、第一光栅和输出镜;光栅对包括相互平行设置的第二光栅和第三光栅。本实用新型先利用外腔与半导体激光器后腔面组成外腔半导体激光器,使不同的合束单元锁定在不同的波长,再利用光栅的色散作用,将各个半导体激光叠阵发出的激光束在空间重叠成一束输出,能在提升输出功率的同时保持良好的光束质量水平,这样合束后的光束质量得到了极大的改善,实现了高功率高光束质量的合束输出。

一、国内外光纤耦合半导体激光泵浦源科技创新发展概况

  随着近年来光纤激光器技术的迅猛发展,对其泵浦源的性能要求也越来越高。半导 体激光光谱和光纤激光器增益介质的吸收谱相匹配,并且具有光谱窄、转换效率高和亮 度高的优点使得它非常适合作为光纤激光器的泵源。 基于半导体激光泵浦源高可靠性的工业应用要求,目前市场上的各个单位研制的半 导体泵浦源模块绝大部分采用单管芯片进行泵浦模块研制,其芯片的参数主要为快轴发 光区 1 μm,发散角为 60°(包含 95%能量),慢轴 90μm,发散角 (包含 95%能量),稳 定输出功率约在 10W 左右。仅有德国 DILAS 是基于性能接近单管芯片的 T-bar 进行开发, bar 上的芯片性能与单管芯片接近,整体集成度优于单管芯片,因此在产品整体稳定性、 可靠性上具有一定的优势。在光束耦合集成技术上目前国内外普遍采用的是偏振合束技 术结合空间合束技术进行光纤耦合前的功率放大。由于偏振合束功率放大不到 2 倍,而 空间合束进行光束功率放大时,光束质量也会相应变差,导致耦合光纤参数变大,故目 前国内外的半导体泵浦源产品受限于商用、工业级半导体单管芯片性能及现有常规合束 技术,泵浦源模块目前在输出光纤参数 200 μm 的情况下最大输出功率约在 900W 左右。 开发更高功率的半导体激光器泵浦模块需要更高性能的半导体激光器芯片和更先进的光 束合束技术支撑。 目前普遍认为采用光谱合束技术是未来提高半导体激光器功率和亮度的主要技术之 一。光谱合束技术是将芯片空间位置信息转换成角度信息,然后利用色散光学元件波长 与角度的转换关系实现芯片光束空间位置的重合,进而在保证光束的光束质量不变的情 况下提升了光束功率。目前国际上仅有 Teradiode 采用了该项技术,他们围绕该技术的高 功率、高亮度的优点开展了一系列的开发工作,研制了一系列高功率、高亮度千瓦级多 波长激光加工用的半导体激光器系统。但由于该技术的光谱展宽效应,还没有正式关于 其泵浦源应用方面工作的报道。

二、国内外光纤耦合半导体激光泵浦源最新发展趋势 

  随着市场上激光加工需求增加,激光加工主流光源光纤激光器对泵浦源需求也越来 越多。在最初 JDSU 开发 30W@105μm 半导体激光器泵浦源产品获得市场认可后,国内 外的主要半导体激光器厂商都开始了类似产品的开发,光纤耦合泵浦源产品的输出功率 从最初 10-30 W@105μm 已经发展到目前市场主流应用的 90-160 W@105μm,主要是采用 单管芯片,利用 1-9 个这样的芯片结合光束整形、光纤耦合技术研制输出功率在 90 W@105μm 以内的光纤耦合泵浦光源产品。在这种产品的基础上结合偏振合束技术,即可 研制出输出功率超过 160 W@105μm 的泵浦源产品。这些产品的成功开发为工业级千瓦光 纤激光器的应用普及提供了可靠的泵浦光源。而现在一些致力于高功率、高光束质量(超过 5000W)的光纤激光器技术开发的单 位已经开始在使用 400-900 W@200μm 的产品作为其泵浦光源。泵浦光源主要是在百瓦级 产品的基础上利用空间合束技术进行功率放大,然后耦合进 200 μm 的光纤中,实现光纤 耦合泵浦源高功率输出。面对日新月异的激光技术,光纤激光器技术的飞速发展对泵浦 源输出功率要求也是越来越高,高功率、高亮度必然是半导体光纤耦合泵浦源激光器的 发展趋势,千瓦级半导体光纤耦合激光泵浦源将会是未来万瓦级光纤激光器的主流泵浦光源。

一、项目研究目的 

  本项目主要通过研究半导体激光芯片技术和光纤耦合半导体激光器集成制造技术, 实现千瓦级高亮度光纤耦合半导体激光泵浦源的研制,为国内万瓦级光纤激光器技术的 开发提供低成本、高可靠性、高效率的国产化泵浦光源。 

二、项目研究意义 

  半导体激光器泵浦源作为光纤激光器的核心部件之一,它的性能制约了光纤激光器 性能的进一步提升。目前国际上还没有商用的输出功率超过 1000 W@200 μm 的千瓦级单 波长半导体光纤耦合半导体激光泵浦源的产品。通过本项目的实施,研制具有国际先进 水平的千瓦级光纤耦合半导体激光泵浦源对于促进国内高功率光纤激光器技术的发展, 提升国内先进光纤激光器产业核心竞争力具有重要意义。

  商品中的四个专利就是出自于此项目,形成归纳的科技成果,目的在于实现千瓦级高亮度光纤耦合半导体激光泵浦源的研制,为国内万瓦级光纤激光器技术的 开发提供低成本、高可靠性、高效率的国产化泵浦光源。

商品类型 技术成果 项目阶段 研制 成果权属 共有
技术领域
高技术专业化服务 先进制造与自动化
交易方式 技术转让 权属人
苏州国科医工科技发展(集团)有限公司 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
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