《激光制造商情》:王教授,您是北京市“海聚工程”入选者,是国内光纤激光领域权威专家。请您简单介绍一下您的科研经历。
王璞:首先谢谢贵刊对我的采访以及对我研究团队工作的大力支持!
我曾分别在1982-1986及1988-1991年间于山东大学物理系和晶体材料研究所攻读学士学位和硕士学位,硕士专业研究方向为新型激光非线性光学晶体的生长及激光非线性性能测试。当时我国的科研水平与国际水平还存在较大差距,出国深造,追踪学术前沿是专业发展、学习西方科技、提升自身综合实力的需要。于是我在1996年赴澳大利亚麦考理大学激光与应用中心激光物理专业攻读博士学位,并先后在澳大利亚北方电讯光子学分部、麦考理大学从事研究工作。
随着光通信的迅猛发展,光纤制造工艺与半导体激光器生产技术日趋成熟,光纤激光器和放大器以其巨大的潜力成为研究热点和市场宠儿。2002年,我有幸到国际著名激光光电子研究单位,发明了掺铒光纤放大器及各种光纤激光器的英国南安普敦大学光电子研究中心工作,主要从事高功率光纤激光器、光纤放大器以及光纤超荧光源等新型高功率光纤激光源的研究,参与研究了由美国高级研究项目发展署、美国麻省理工学院林肯实验室、英国工程和物理科学研究基金会和英国军工企业QinetiQ 等机构赞助的重点项目,在高功率光纤激光器、高功率光纤超荧光源等前沿研究项目上取得一系列国际领先的成果。
作为北京市“海聚工程”入选者,2009年底回国后在北京市教委、北京工业大学的大力支持下,建立了“北京工业大学高功率光纤激光器研究实验室”,现在实验室已承担了国家自然科学基金重点项目“高功率全光纤超荧光源的基础理论及关键技术研究”、省部级科研项目“超短脉冲光纤激光技术”等项目,在“石墨烯锁模光纤激光器”以及“2微米中红外光纤激光器”等前沿研究课题中取得世界领先的创新性研究成果。
振兴国内光纤激光器技术,做中国人自己的激光器,我将把我积累的国外的先进科学技术、教育理念带回这里,不懈地与领域内的研究人员一起搞好科研事业,推动我国先进激光技术的进步。
《激光制造商情》:光纤激光器是第三代激光器的主要代表,因掺杂不同稀土介质而有不同波长,其工业加工适用范围很广,请您谈谈目前光纤激光器主要的应用领域。
王璞:作为第三代激光器的主要代表,光纤激光器受到了国内外的广泛关注,可以说,它是当今光电子技术研究领域中最前沿的研究课题之一。随着激光二极管泵浦技术以及光纤材料和制作工艺的发展,适合多种不同应用目的的光纤激光器(包括光纤放大器)异彩纷呈地涌现于世,其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通信网络迅速地向其他更为广阔的HTH登陆入口网页 领域扩展,在通信、传感、军事、工业加工、医疗、光信息处理和激光印刷等领域有着极大地发展潜能。
目前,使用最广泛的是掺杂稀土材料的激光介质,包括掺杂 Yb3+,Nd3+,Er3+,Ho3+,Tm3+等离子材料。掺铒光纤在1550nm波长处具有很高的增益,正处在光纤通信的最低损耗窗口,且性能优良,因此受到广泛重视,发展也最为迅速,尤其是EDFA(掺铒光纤放大器),已达到了实用化水平,并不断取得突破性进展。在通信市场,双包层铒/镱共掺高功率光纤激光器已成为光通信领域的另一个研究重点;随着光通信技术的发展,光通信中的一些技术逐渐为传感领域中的应用提供了技术平台,展示了光纤激光器和光纤传感器的共同优势,使得传感器的性能提高,应用更广泛——光纤激光器不仅可以作为传感器的光源,而且可通过其输出光束的一些参数变化使其本身作为传感器,其潜在市场非常广阔;在军事对抗领域,高功率激光武器具有其他武器不可比拟的速度和精确性两大优势,已成为强有力的竞争者。新型双包层光纤激光技术,如多芯光纤技术、相干组束技术的发展,实现千瓦甚至万瓦量级的高光束质量的高功率光纤激光器,将是军用激光武器中最有潜力的方向之一;工业生产对激光器的要求是可靠性高、体积小、安全、便于操作,掺镱高功率光纤激光器以其结构紧凑、光转换效率高、预热时间短、易于耦合等优点受到普遍亲睐,在激光打标、激光焊接、激光切割方面得以规模化应用;此外,2μm中红外激光属于人眼安全波段,人眼对2μm波段激光的承受能力更强,不易产生永久性损伤,水分子在2μm波长附近有很强的吸收峰,对组织的穿透深度浅,所以目前在医疗领域,有许多内外科手术已尝试引入光纤激光器用于手术刀和止血,并被广大权威医疗专家所认同,刷新着医疗领域的新标准。可以预见,光纤激光器将在未来通信、军事、工业加工、医疗等各个领域发挥更加重要的作用。
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《激光制造商情》: 光纤激光器具有光束质量好、光电效率高、维护成本低、持续寿命长等优点,迅速被国内设备集成商推广应用,目前在激光器市场占比率已超过20%,并逐渐增加,您对这一发展趋势有何看法?
《激光制造商情》: 目前工业光纤激光采用掺镱(Yb)类型较多,而近年掺铥(Tm)光纤激光器发展取得较大进展,请谈谈这两种光纤激光器的区别,掺铥光纤激光器的应用潜力在哪里?
《激光制造商情》: 目前工业光纤激光器是国内激光发展热门,尽管在实验室技术取得一定突破,但要实现量产以及稳定运作还具有很大挑战,您认为应从哪些方面进行改进?
《激光制造商情》: 王教授,您是“海归”著名专家,相信您对外国光纤激光技术颇有了解,而国内光纤激光器发展时间较短。请您谈谈目前中外工业光纤激光技术的技术水平差异。
《激光制造商情》:不久前,武汉锐科在万瓦光纤激光器技术上取得突破,国产大功率光纤激光器迈上一个新台阶,您对此如何评价?
《激光制造商情》:王教授,您在光纤激光领域取得令人瞩目的科研成果,而这些成果是否有相应的产业化合作?请您介绍一下。
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