濱松光子學(xué)株式會社（靜岡縣濱松市，董事長：晝馬 明 ，以下簡稱“濱松光子學(xué)（株）”）將傳統(tǒng)泵浦用半導(dǎo)體激光器的功率提高了三倍，并優(yōu)化了放大器的設(shè)計(jì) ，成功開發(fā)了只有桌面尺寸大小，可以產(chǎn)生1焦耳（以下，j）的高能量、300赫茲（以下，hz）高重復(fù)頻率的功率激光器。一般的激光器的輸出功率與設(shè)備的尺寸、重復(fù)頻率成正相關(guān)關(guān)系，而該課題實(shí)現(xiàn)了小型卻高功率、高重復(fù)頻率的激光器。本產(chǎn)品的誕生，通過去除細(xì)小的污垢的激光清潔來提高了傳統(tǒng)加工的生產(chǎn)效率，同時(shí)，期待它在金屬材料的激光成形、延長金屬器件的使用壽命的激光噴丸等方面的新應(yīng)用。

該產(chǎn)品的開發(fā)是內(nèi)閣辦公室主導(dǎo)的綜合科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新研發(fā)推進(jìn)項(xiàng)目（impact）的一部分，是佐野雄二負(fù)責(zé)的“普及功率激光器以實(shí)現(xiàn)安全、安心、長壽社會”研發(fā)項(xiàng)目的一環(huán)，由濱松光子學(xué)（株）中央研究所產(chǎn)業(yè)開發(fā)研究中心副所長川嶋利幸等人開發(fā)，而且今后我們也將繼續(xù)推進(jìn)研究成果的產(chǎn)品化。此外，該新研發(fā)的產(chǎn)品將于11月1日（星期四）起連續(xù)3天在actcity濱松（濱松市中町區(qū)）舉行的濱松光子綜合展“2018photon fair”上展出。

＜關(guān)于功率激光器＞

功率激光器主要由振蕩器和放大器組成。 振蕩器由泵浦用半導(dǎo)體激光器、激光介質(zhì)、全反射鏡、輸出鏡和光開關(guān)組成，放大器由泵浦用半導(dǎo)體激光器和激光介質(zhì)組成。 由振蕩器發(fā)出的激光通過放大器時(shí)，從三種高能量狀態(tài)（激發(fā)狀態(tài)）的三段激光介質(zhì)接收能量實(shí)現(xiàn)高功率輸出。

功率激光器的結(jié)構(gòu)

＜新產(chǎn)品概述＞

該產(chǎn)品搭載了最新研發(fā)的泵浦用半導(dǎo)體激光器，雖然只有桌子尺寸大小，但卻是可以產(chǎn)生1j的高脈沖能量且300hz的高重復(fù)頻率的功率激光器。

濱松光子學(xué)（株）已經(jīng)開始制造并銷售300hz的重復(fù)頻率下輸出功率為100w的泵浦用半導(dǎo)體激光器。此次，結(jié)合公司獨(dú)有的晶體生長技術(shù)和鍍膜技術(shù)，將傳統(tǒng)泵浦用半導(dǎo)體激光的功率提高到世界最高水平300w，同時(shí)放大器在激光介質(zhì)的長度和橫截面積上下功夫，并采用具有提高冷卻效率的放大器，解決了由于熱問題導(dǎo)致激光介質(zhì)損壞或破壞的問題，成功輸出了傳統(tǒng)放大器的3倍能量。這是因?yàn)榉糯笃鞑捎昧诵碌纳嵩O(shè)計(jì)，提高了激光的放大效率。此外，由于采用半導(dǎo)體激光器作為泵浦光源，具有高于市面上銷售的氙燈泵浦脈沖激光器約10倍的光電轉(zhuǎn)換效率，約100倍的泵浦光源的壽命。通過控制零部件的數(shù)量，成功實(shí)現(xiàn)了器件的穩(wěn)定輸出、小型以及低成本。一般激光器的功率與設(shè)備的尺寸、重復(fù)頻率成正相關(guān)關(guān)系，但本產(chǎn)品卻實(shí)現(xiàn)了小型而又高功率和高重復(fù)頻率的特性。

利用該產(chǎn)品，可以對附著于材料上的小污垢進(jìn)行激光清潔，以提高傳統(tǒng)加工的生產(chǎn)效率。此外，我們也期待脈沖激光器在工業(yè)領(lǐng)域的新應(yīng)用，如飛機(jī)的金屬材料等可以在不使用模具的情況下進(jìn)行變形加工完成激光成形，以及通過激光噴丸來提高金屬器件的使用壽命等。

＜研發(fā)背景＞

激光在金屬材料的鉆孔、焊接、切割等方面有著廣泛地加工用途，為了提高生產(chǎn)效率，光纖激光器和co2激光器等各種各樣的激光都在朝著高功率的方向發(fā)展。激光分連續(xù)輸出一定強(qiáng)度激光的cw（continuous wave）激光和短時(shí)間內(nèi)重復(fù)輸出激光的脈沖激光，目前cw激光是激光加工領(lǐng)域的主流。另一方面，脈沖激光不同于cw激光，它正在朝著新型激光加工的應(yīng)用方向發(fā)展。采用半導(dǎo)體激光器作為泵浦光源的功率激光器，它具有高功率、高重復(fù)頻率的特性，但因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器價(jià)格昂貴很難推向產(chǎn)品的實(shí)用化，而市場上銷售的j級脈沖激光器上使用的泵浦光源多采用氙燈光源，對激光器內(nèi)部有嚴(yán)重地?zé)嵊绊?，因此重?fù)頻率只能限制在10hz左右。像這樣，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，同時(shí)擴(kuò)大用途，對小型且可以發(fā)出高功率、高重復(fù)頻率脈沖激光的激光器的需求日益增加。

主要規(guī)格

＜委托研究信息＞

此研究成果，是通過以下的科研課題項(xiàng)目得到的。

內(nèi)閣辦公室創(chuàng)新研發(fā)推進(jìn)項(xiàng)目（impact）
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：佐野雄二
研發(fā)項(xiàng)目：普及功率激光器以實(shí)現(xiàn)安全、安心、長壽社會
研發(fā)課題：開發(fā)高功率小型功率激光器
研究負(fù)責(zé)人：川鳩利幸（濱松光子學(xué)株式會社 中研研究所 產(chǎn)業(yè)開發(fā)研究中心 中心副主任）
研發(fā)時(shí)間：2015年~2018年
本研究開發(fā)課題是致力于開發(fā)桌子大小、高功率、高重復(fù)且穩(wěn)定性高的脈沖輸出的功率激光器。

＜項(xiàng)目負(fù)責(zé)人佐野熊二的評論＞

“普及功率激光器以實(shí)現(xiàn)安全、安心和長壽的社會”的impact計(jì)劃，推動了大功率脈沖激光器的小型化、簡化和高性能的發(fā)展，這對于探索最先進(jìn)的科學(xué)和工業(yè)是不可缺的，同時(shí)，我們也正在推進(jìn)相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，旨在提供可以隨時(shí)隨地使用，具有高穩(wěn)定性的廉價(jià)激光器，向工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新努力。

此次，濱松光子學(xué)（株）的開發(fā)團(tuán)隊(duì)采用了自有的先進(jìn)半導(dǎo)體激光器作為泵浦高能脈沖激光器的光源，通過優(yōu)化激光器件，以低價(jià)格實(shí)現(xiàn)前所未有的小型、高功率、高重復(fù)的激光設(shè)備。從限制成本和生產(chǎn)效率的角度來看，在我們之前放棄引入激光設(shè)備的領(lǐng)域，也期待會有更多的應(yīng)用。

功率激光器設(shè)備的結(jié)構(gòu)

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功率激光器設(shè)備外觀