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北京工业大学科技成果——高功率超短脉冲激光传输光纤

成果简介高功率超短脉冲激光技术在激光精细加工和激光3D

打印等领域表现出很大的优势，可以提供十微米以下甚至亚微米级的

加工精度，市场应用前景广阔。由于高功率超短脉冲激光的脉冲宽度

非常窄（工业应用通常在百飞秒至几十皮秒量级），单脉冲能量较大，

峰值功率非常高，普通实芯石英光纤受限于材料的非线性和损伤阈值

低的问题，无法传输如此高功率的超短脉冲。现在大多采用空间光路

反射输出，这大大增加了系统的复杂性，限制了其应用范围。

北工大基于国家自然科学基金项目，制备了高性能的无节点空芯

反谐振光纤，该光纤纤芯为空气结构，这就避免了材料的吸收，可以

大大提高光纤的损伤阈值，进而可用来传输高功率超快激光。这种高

性能无节点空芯反谐振光纤利用改装的特种光纤拉丝塔通过堆积和

拉制的方法拉制而成。目前，国际范围内仅有少数科研单位和一家法

国GLOPhotonics公司具有制备该光纤的能力，并且销售价格较高（约

20,000元/米），阻碍了其工业化应用进程。

光线拉丝塔（左）光纤端面（中）高功率超短脉冲激光传输光缆（右）

应用简介

所处研发阶段：目前实验室已制备出覆盖从紫外到中红外波段的

空芯反谐振光纤，光纤性能参数指标达到国际领先水平。

适合应用领域：高功率超短脉冲激光柔性传输用于激光精细加工

和激光3D打印。

已有应用情况：去年送给德国PhotonicsTools公司5米光纤用于

实际传输超快激光测试，取得很好测试结果，并在2017年3月份的

上海慕尼黑光博会上展示出。现已和该公司初步达成合作意向，每年

提供给对方1km空芯反谐振光纤，由对方将光纤加上铠装和光束耦

合系统，实际用于工业传输高功率超短脉冲激光。线性频率转换的泵

浦光源。

投资规模及效益分析

现有两套光纤拉丝塔，在不耽误正常科研进度的情况下，每周可

以拉制长度1km以上的空芯反谐振光纤，完全可以满足市场需求。

现阶段需要投入约100万资金用于购买光纤铠装设备和部分光学器

件精密加工设备，用于保护光纤和加工激光输出头。另外，每年还需

要投入大约20-50万，用于购买高纯石英材料和拉丝塔的日常维护。

随着工业应用的高功率超短脉冲激光技术成熟，超快激光精密加

工市场将会呈现突飞猛进的发展，预计高功率超短脉冲激光传输光缆

市场规模将会很快突破亿元大关，而目前只有德国PhotonicsTools一

家公司在生产这种传输光缆，并且其并不具备光纤拉制能力。因此，

现阶段开展该光缆的生产和装配，可以带来很大的经济效益，同时对

于打造制造强国，全面提升中国制造业发展质量和水平具有重要的意

义。