高功率光纤激光与测试仪器设备融合发展态势显著
近年来,高功率光纤激光技术持续突破,其与相关测试仪器设备的融合发展态势日益凸显。二者相互支撑、协同创新,在功率测量、光束质量评估、光谱解析及空域时域特性探测等领域取得多项进展,推动激光技术与计量科学交叉领域迈向新高度。
功率测量技术随激光功率提升实现突破
高功率光纤激光以可靠性高、结构紧凑等优势,为功率测量技术提供了重要支撑。早期,数千瓦级高功率光纤激光器常作为标准光源,用于量热法、光压法等功率测量装置的研发与验证,其输出功率处于传统量热法功率计量程内,为测试技术奠定了实践基础。
随着单纤性能提升与多纤合成技术发展,光纤激光系统输出功率快速突破,众多单位通过功率合成实现100kW以上输出,远超常规量热法功率计量程,直接推动了超高功率测量技术创新。2024年,科研团队联合研发150kW级高功率光纤激光系统及配套功率测量设备,通过比对法验证了测量可靠性;2025年,溯源至国际单位制(SI)基本单位的200kW功率测量技术问世,标志着基于光压原理的测量方法在超高功率场景中实现关键突破,形成“激光功率提升—测试技术革新—激光性能再升级”的良性循环。
光束质量测量向实时化、高精度演进
光束质量是高功率激光核心性能指标,传统M²因子测量依赖机械运动采集多位置光斑,单次测量耗时达分钟级,难以满足实时监测与应用效果评估需求。
针对这一局限,科研人员以光纤激光为研究平台,引入人工智能技术突破测量瓶颈。基于监督学习的空域特性测量方案通过训练卷积神经网络,仅需单张近场光斑图像即可完成少模光纤激光光束质量分析,单次测量时间缩短至10毫秒,与传统设备平均误差约6%。该技术不仅解决了实时测量难题,还可拓展至固体激光等其他类型激光器,为激光系统优化设计提供了高效工具。
光谱测量迈向高分辨率、快速化
常规高功率光纤激光应用中,光谱特性对效果影响较小,传统光纤光谱仪可满足基本测量需求。但随着窄线宽光纤激光及变频技术发展,光谱测量面临新挑战:数千瓦级窄线宽光纤激光线宽有望压缩至数GHz,超出扫描干涉仪量程且低于传统光谱仪分辨率,其光谱精细结构与非线性效应、系统安全密切相关,亟需高分辨率、高速测量手段。
同步发展的计算重构光谱技术提供了新解决方案。基于光纤散斑的计算重构光谱仪在450-1100nm范围实现1.5pm超高分辨率,较传统分光式光谱仪提升量级水平,为高功率光纤激光光谱精细测量提供了创新工具,推动光谱测量向精准化、实时化迈进。
空域时域特性拓展催生新型测量需求
高功率光纤激光输出特性正从(准)高斯分布向结构化分布演进,带动空域与时域测量技术发展。空域方面,空心分布、多环形分布等结构化光强可提升金属加工效率,推动可调光强分布激光器研发,此类激光的光束质量评估成为研究焦点,专用测量仪器研发需求凸显。
时域方面,纳秒、皮秒、飞秒脉冲激光应用场景持续拓展,振幅强弱组合、脉宽可调双脉冲等特殊结构可优化加工效果。当前,“宽带光电探测器+高速示波器”可满足百皮秒以上脉冲测量,但飞秒级脉冲精细结构监测仍需借鉴超快动力学研究方法,推动时域测量向更高分辨率突破。
高功率光纤激光与测试仪器设备的融合发展,彰显了激光技术与计量科学的协同创新活力。未来,随着二者深度互动,将进一步推动激光性能提升与测量技术革新,为工业制造、科研探索等领域提供更坚实的技术支撑。
-
低密度等离子体棱镜压缩器取得突破,突破传统光学限制,赋能超高功率激光技术
激光技术的迅猛发展,持续推动着人类对极端物理现象的探索,而拍瓦级及更高功率的激光装置,更是解开高能物理、相对论光学等领域奥秘的关键工具。然而,传统激光脉冲压缩技术长期受限于光学元件的损伤阈值,成为制约激光功率提升的核心瓶颈。近日,美国密歇根大学、罗切斯特大学等机构的科研人员联合研发出基于低密度等离子体棱镜的新型脉冲压缩器,为突破这一限制带来革命性进展,相关成果发表于《HighPower Laser Scienceand Engineering》。
2025-08-18
-
从光斑到清晰成像,光学系统如何突破"模糊"极限?
当我们透过镜头观察世界时,那些清晰的图像背后,藏着光的衍射与数学模型的复杂博弈。为何遥远的恒星在望远镜中会变成光斑?光学系统如何传递图像的细节?从艾里斑到调制传递函数,这些关键概念正是解开"模糊"谜题的钥匙。
2025-08-18
-
粉末增材制造技术在掺铒石英光纤激光器中的应用研究
在光纤通信、激光加工及生物医疗等关键领域,高性能光纤激光器的需求持续攀升,而增益光纤作为其核心构成部件,其制造工艺直接决定器件的性能水平。传统制造方法虽能生产高质量增益光纤,但存在生产周期冗长、成本高昂及成分调控灵活性不足等显著局限。近期,PawelManiewski等人在《Optica》期刊发表的研究成果,提出了一种基于粉末增材制造的新型制备方案,为高性能增益光纤的研发开辟了全新路径。
2025-08-18
-
偏心仪在透镜及镜片加工中的应用解析
偏心仪在透镜及镜片加工领域中应用广泛,其核心作用在于通过精密检测与校准,确保光学元件的几何中心与光轴保持高度一致性,进而保障光学系统的成像质量与性能稳定性。具体应用如下:
2025-08-15