9/13/2017,在光纖光纜領(lǐng)域，特種光纖因為技術(shù)難度大、生產(chǎn)工藝復雜、產(chǎn)品附加值較高，而被視為金字塔的塔尖，也因此成為眾多光纖廠商重兵布局，以期拿下的技術(shù)制高點。

   在近日舉辦的“第19屆中國國際光電博覽會”上，亨通宣布在特種光纖領(lǐng)域再次突破，推出了三大系列摻鐿激光光纖產(chǎn)品。“以激光光纖為代表的特種光纖是技術(shù)研發(fā)的前沿領(lǐng)域，體現(xiàn)了公司的技術(shù)實力和話語權(quán)，同時也帶來了新的利潤增點。為此盡管挑戰(zhàn)很大，亨通依舊下定決心攻克這一技術(shù)難關(guān)，并且取得了成功�！苯�蘇亨通光纖科技有限公司總工程師陳偉博士表示。

光纖激光器前景誘人

   近年來，隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的推進，我國工業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化水平日益提高，同時工業(yè)生產(chǎn)過程的精準度和產(chǎn)品質(zhì)量也越來越高，這其中光纖激光器發(fā)揮了重要作用。

   簡單來說，光纖激光器可以產(chǎn)生和發(fā)射激光，而許多工業(yè)領(lǐng)域都離不開光纖激光器及其產(chǎn)生的激光：在民用領(lǐng)域，光纖激光器可以用于包裝盒打標，例如在礦泉水瓶上用激光打標生產(chǎn)日期，具有不可涂改、不易刮擦的優(yōu)點；在工業(yè)領(lǐng)域，光纖激光器可用于鋼板切割，能夠提高工業(yè)生產(chǎn)的精準度；在軍事領(lǐng)域，光纖激光器可用于空間對抗和作戰(zhàn)。

   應用領(lǐng)域廣泛的光纖激光器已經(jīng)嶄露出了良好的增長潛力。陳偉表示，截至目前激光器已經(jīng)有三代產(chǎn)品問世——氣體激光器、染料激光器和固體激光器，其中光纖激光器屬于固體激光器的一種，屬于第三代激光器，并且大有取代前兩代激光器的趨勢。陳偉介紹，2010年，光纖激光器在整個激光器市場中的占比不到10%，2015年這一比例上升至50%，發(fā)展勢頭相當迅猛，中國的光纖激光器年增長率更是接近80%。而在這一領(lǐng)域相對壟斷的美國IPG公司，其年復合增長率達到了38%。

   光纖激光器前景如此誘人，但是我國的高端摻鐿激光光纖的質(zhì)量與可靠性情況卻并不樂觀。雖然我國也有企業(yè)通過收購等方式進入激光光纖市場，但是高端的激光光纖產(chǎn)品，尤其是千瓦級產(chǎn)品都依賴于進口。

   “要想生產(chǎn)出質(zhì)量合格的光纖激光器產(chǎn)品，就需要從預制棒開始，全面攻克硬件設(shè)備、加工工藝等，這樣才能生產(chǎn)出既能產(chǎn)生、又能傳輸激光的多功能一體光纖，其中的難度不言而喻�！标悅ケ硎�，“亨通潛心研發(fā)，用了短短兩年時間實現(xiàn)了技術(shù)突破，目前激光光纖產(chǎn)品成功進行商用�！�

從材質(zhì)到工藝，激光光纖要求大不同

   江蘇亨通光纖科技有限公司研發(fā)經(jīng)理朱永剛博士介紹，此次亨通推出的是摻鐿激光光纖。作為光纖激光器的核心部件，摻鐿激光光纖的基本原理是，用半導體泵浦光，再將光耦合到摻鐿光纖，其中的稀土鐿能夠?qū)崿F(xiàn)激光從低能級躍遷到高能級，再從高能級躍遷回低能級的轉(zhuǎn)變，在躍遷過程中產(chǎn)生的光，通過光纖光柵等放大，最后產(chǎn)生激光并輸出。

   談起摻鐿激光光纖與傳統(tǒng)光纖的最大區(qū)別，朱永剛表示，摻鐿光纖不僅傳輸光，而且產(chǎn)生和放大光，而傳統(tǒng)的光纖只是簡單地傳輸。因此，如果將傳統(tǒng)光纖稱為被動光纖和無源光纖，那么摻鐿光纖就是主動光纖和有源光纖。

   朱永剛表示，與普通光纖相比，摻鐿光纖在產(chǎn)品構(gòu)成的各個層面都有特別的技術(shù)需求，種種需求疊加，就構(gòu)成了摻鐿激光光纖高高的技術(shù)門檻。

   朱永剛介紹，摻鐿激光光纖由纖芯、內(nèi)包層、外包層、涂層構(gòu)成。其中，纖芯層是摻鐿激光光纖的核心部件，這一層需要摻加高濃度的鐿稀土元素，而為了保證鐿元素的濃度，還需要摻雜其他元素。此外，激光功率高，功率密度大，時日長久會出現(xiàn)光子暗化的現(xiàn)象，需要摻雜其他元素從而抑制暗化現(xiàn)象。這就意味著除了鐿之外，摻鐿激光光纖還需要摻雜其他兩種元素，其比例設(shè)置、濃度配比，以及如何摻加、生產(chǎn)的溫度控制等都是復雜的工藝。而纖芯是由預制棒拉絲而來的，為此需要從預制棒環(huán)節(jié)解決原材料問題，并切實提高拉絲工藝。

   內(nèi)包層是摻鐿激光光纖獨特的構(gòu)成部分。與通信光纖的光只在纖芯傳播所不同，激光光纖的光還在內(nèi)包層傳輸。因為泵浦光具有大功率、形狀發(fā)散的特點，而傳統(tǒng)的光纖纖芯非常細，發(fā)散的大功率激光很難耦合進去。20世紀90年代，一位美國教授提出了雙包層的概念，將泵浦光耦合到內(nèi)包層，與直徑10微米的纖芯相比，直徑達125微米、250微米、400微米的內(nèi)包層能夠很好地滿足傳輸分散型激光的需求。

   除了內(nèi)包層功能特殊之外，其形狀也與傳統(tǒng)的通信光纖有所不同。朱永剛表示，傳統(tǒng)的通信光纖截面為規(guī)則圓形。對于螺旋激光等特殊激光而言，如果在對稱的圓形載體中傳輸，那么其無論如何都不會進入纖芯層，也不會被稀土元素所吸收，這就產(chǎn)生了浪費。為了減少浪費，業(yè)界經(jīng)過多年探索最后達成共識：將包層做成八邊形結(jié)構(gòu)。

   到了光纖的最外層——涂層，摻鐿激光光纖也與普通光纖有所不同。普通光纖的涂層無法束縛住光，一旦激光到了內(nèi)包層和涂層的界面處就會散射出去，因此激光光纖的涂層采用低色散涂料，能將激光束縛在內(nèi)包層。

推出3個系列摻鐿激光光纖

   從纖芯層到涂層的不同，決定了摻鐿激光光纖的難度。亨通從材料上全面突破，從工藝上采用了全新的氣相沉積法，解決了摻鐿激光光纖的諸多技術(shù)難題。此次展會上，亨通帶來了3個系列摻鐿激光光纖產(chǎn)品。

   首先是10瓦-20瓦級產(chǎn)品，其特點是吸收一致性好、非線性效應低、轉(zhuǎn)化效率高，具有低數(shù)值孔徑的大模面積和零光子暗化效應，適用于民用打標、電子元器件、電工電氣和集成電路生產(chǎn)等領(lǐng)域。

   其次是百瓦級產(chǎn)品，具有大芯包比、大模場面積、低非線性效應的特點，吸收一致性好，零光子暗化效應和高功率泵浦等特點，適用于小型切割焊接等。

   最后是千瓦級產(chǎn)品，具有大直徑、泵浦光高效耦合、高激光承載功率、低NA大模場面積、低非線性效應、高轉(zhuǎn)化效率等特點，可適用于汽車制造和大型輪機制造等大型切割焊接等場景。

   朱永剛表示，由于是新產(chǎn)品問世，因此也有一個與客戶不斷溝通和改進產(chǎn)品的過程。他也坦言，摻鐿光纖起初價格較高，但是亨通將做出好產(chǎn)品、滿足客戶需求放在首位，下一步將致力于降低成本�！凹す夤饫w體現(xiàn)了公司的技術(shù)實力和行業(yè)話語權(quán)，也代表了新的利潤增長點，因此亨通立志拿下這一市場，并實現(xiàn)摻鐿激光光纖的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化�！�

來源：通信世界