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 ，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，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)推進項目（impact）的一部分，是佐野雄二負責(zé)的“普及功率激光器以實現(xiàn)安全、安心、長壽社會”研發(fā)項目的一環(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，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。這是因為放大器采用了新的散熱設(shè)計，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，如飛機的金屬材料等可以在不使用模具的情況下進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)輸出一定強度激光的cw（continuous wave）激光和短時間內(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，但因為半導(dǎo)體激光器價格昂貴很難推向產(chǎn)品的實用化，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)部有嚴重地?zé)嵊绊懀虼酥貜?fù)頻率只能限制在10hz左右。像這樣，為了進一步提高生產(chǎn)效率，同時擴大用途，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目得到的。

內(nèi)閣辦公室創(chuàng)新研發(fā)推進項目（impact）
項目負責(zé)人：佐野雄二
研發(fā)項目：普及功率激光器以實現(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。

＜項目負責(zé)人佐野熊二的評論＞

“普及功率激光器以實現(xiàn)安全、安心和長壽的社會”的impact計劃，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，這對于探索最先進的科學(xué)和工業(yè)是不可缺的，同時，我們也正在推進相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，旨在提供可以隨時隨地使用，具有高穩(wěn)定性的廉價激光器，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)團隊采用了自有的先進半導(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，以低價格實現(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