7月10日，南京理工大學(xué)朱日宏、沈華教授承擔(dān)的2017年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“工業(yè)級(jí)大功率光纖激光器關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”（項(xiàng)目編號(hào)：2017YFB1104400）中的子課題“3萬(wàn)瓦級(jí)光纖激光器用光閘的研制”所研制的萬(wàn)瓦級(jí)光閘樣機(jī)在武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司通過(guò)了樣機(jī)的性能測(cè)試。

高功率光纖激光光閘是激光制造和激光增材制造裝備的重要器件，它通過(guò)分時(shí)或分能量的方式使光纖激光器輸出的一路光變?yōu)槎嗦饭廨敵?，從而滿(mǎn)足制造裝備對(duì)激光能量復(fù)用的要求，即一機(jī)多用，極大地提高了光纖激光器的性能。

目前國(guó)際上研制高功率光纖激光光閘的單位主要是瑞典的Optoskand公司和美國(guó)的IPG公司。Optoskand公司研制的光纖激光光閘最多能同時(shí)實(shí)現(xiàn)4路激光輸出，最大承載功率達(dá)8 kW，并且滿(mǎn)足不同光纖激光器輸出端的制式要求。美國(guó)IPG公司在高功率光纖激光光閘研究方面處于最高水平，光閘最大承載功率達(dá)30 kW，最多能同時(shí)實(shí)現(xiàn)6路激光輸出，但其研制的光閘產(chǎn)品封裝在光纖激光器中，不作為單獨(dú)部件對(duì)外銷(xiāo)售，即變相地實(shí)現(xiàn)了封鎖。國(guó)內(nèi)在高功率光纖激光光閘的研究方面基本處于空白，主要依賴(lài)進(jìn)口。

為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)大功率光纖激光器關(guān)鍵器件的國(guó)產(chǎn)化，南京理工大學(xué)承擔(dān)了2017年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目課題任務(wù)“3萬(wàn)瓦級(jí)光纖激光器用光閘的研制”，研究大功率光纖光閘技術(shù)，攻克了大功率激光多通道分時(shí)/分能技術(shù)、空間-光纖高效耦合技術(shù)、光學(xué)元件高損傷閾值薄膜技術(shù)、基于光纖表面包層散射光精密測(cè)量技術(shù)、殘余激光的熱處理技術(shù)以及精密調(diào)整技術(shù)等，研制出的光纖激光光閘樣機(jī)如圖1所示。

圖1 南理工研制光閘樣機(jī)實(shí)物圖

7月10日，南京理工大學(xué)研制的萬(wàn)瓦級(jí)光閘樣機(jī)在武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司進(jìn)行了性能測(cè)試，測(cè)試其承載功率、傳輸效率以及樣機(jī)內(nèi)部光學(xué)元件的溫升，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。圖3（a）為樣機(jī)輸入功率與輸出功率曲線圖，圖3（b）為樣機(jī)傳輸效率曲線圖，圖3（c）為樣機(jī)光學(xué)元件鏡面溫升曲線圖。圖4（a）為樣機(jī)最大輸入功率測(cè)試值，圖4（b）為樣機(jī)最大輸出功率測(cè)試值，圖4（c）為樣機(jī)在最大輸入功率時(shí)，其光學(xué)元件的鏡面溫度測(cè)試值。通過(guò)這次測(cè)試，南京理工大學(xué)研制的萬(wàn)瓦級(jí)光閘樣機(jī)的最大承載功率為11.27 kW，最大輸出功率為10.91 kW，傳輸效率＞96%，光學(xué)元件溫升為＜5℃，圓滿(mǎn)完成了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的任務(wù)指標(biāo)要求。

圖2 樣機(jī)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)

圖3 樣機(jī)測(cè)試曲線圖：（a）輸入功率與輸出功率；（b）傳輸效率；（c）鏡面溫升

圖4 光閘樣機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)圖：（a）最大輸入功率；（b）最大輸出功率；（c）鏡面溫度

南京理工大學(xué)萬(wàn)瓦級(jí)光閘的研制成功，推動(dòng)了工業(yè)級(jí)大功率光纖激光器關(guān)鍵器件的國(guó)產(chǎn)化，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域的空白，對(duì)于國(guó)產(chǎn)光纖激光器的繼續(xù)發(fā)展意義重大。