成果编号:
成果名称:
获奖名称: 高功率全固态激光器关键技术及应用研究
获奖类别: 北京市科学技术奖
获奖等级: 二等奖
授奖部门: 北京市政府
获奖时间: 2014年
主要完成人: 林学春,侯 玮,李晋闽,林培晨,赵鹏飞,王宝华,刘燕楠,李 达,农光壹,吉俊文,张志研,董智勇,王奕博,于海娟,赵树森
登记人: 张利锋
开始日期: 2014
结束日期: 2014
完成单位: 中国科学院半导体研究所
成果介绍:

  项目简介: 

  高功率激光技术的应用程度已经成为一个国家现代制造业发展的标志。我国在高功率全固态激光器领域已经形成重大需求态势,但是面临核心技术缺乏,研究水平同国外差距较大的局面。中国科学院半导体研究所通过高功率连续波、准连续波全固态激光器核心技术研究突破,进一步结合应用关键技术研究,成功实现了国产高功率激光器产业化并实现在工业中应用。 

  主要突破有: 

  1. 突破高功率激光器掠入射匀化泵浦技术、旋转湍流高效冷却技术、串接功率放大技术和高光束质量控制技术等创新技术,实现3-5kW级高光束质量激光输出,输出波长:1.06μm,电光效率:15%,工作模式:连续输出,单次连续工作时间:8小时,功率不稳定度:≤±2%,耦合光纤芯径为400-800μm,数值孔径:0.2。在国内首次成功研制出工业级3-5kW全固态激光器并实现产业化及示范应用。建立了3kW5kW/400μm光纤耦合全固态激光器生产线,实现激光器定型及批量生产。2. 采用自主研发的百瓦级全固态连续波激光模块为核心器件,利用高关断能力双声光调Q技术和主振荡器加多级放大结构的核心技术突破。在国内实现最高平均功率超过1kW、脉宽82ns、光束质量13.0mm·mrad准连续激光输出。完成了整机研制,并成功应用于激光清洗等领域。3. 发明了一种高硬度(1000 HV以上)无缺陷涂层激光熔覆制备新工艺,通过激光熔覆的工艺制备出耐磨耐腐蚀涂层,涂层硬度可达1000HV以上,同时保证涂层无开裂、孔洞等缺陷形成。实现碳化钨质量分数为70%的无缺陷激光熔覆,成功用于美国威德福Weatherford公司钻井部件强化。提出脉冲/连续复合激光焊接方法,有效抑制焊接变形,首次利用国产高功率激光器实现奇瑞瑞虎汽车自动变速箱关键部件精密焊接。 

  半导体所通过多年的创新和积累,实现了从核心器件到关键技术的国产化,实现我国该领域由低端产品向高端产品的转变。对提高我国激光加工技术领域的核心竞争力、打破发达国家的技术封锁和激光器关键材料的禁运有重要意义。