浅谈全固态激光器的研发与应用概况

浦双双 长春理工大学/长春新产业光电技术有限公司 任广胜 长春新产业光电技术有限公司吕冬 西南交通大学 方铉 长春理工大学

引言

激光的应用使得我们的生产技术、医疗技术等都获得了新的发展。其作用不仅仅体现在生产经济领域，还体现在国防军事领域，为此，世界各国都致力于加强对激光的研究。全固态激光器最为近年来新兴的激光器，只有半个世纪的发展史，但是却在激光领域占有重要地位。

1 全固态激光器的简介

全固态激光器又称半导体泵浦固体激光器，简称DPSS(Diode Pumped Solid State laser)。全固态顾名思义就是没有其他形态物质的存在，部件皆有固态组成。DPSS的特点有以下几个方面，一是体积小，内部的零部件被高度集成化，因此，这就使得其在设备中所占的位置也不大，这在一定程度上减轻了设备体积。二是重量轻，这使得应用设备又轻体积有小，方便设备大量运输以及储存。三是性能稳定，DPSS相较于前几代的激光器，其性能得到了极大的提升，总体效率比其灯泵浦高10倍，而却功率也有很大的提升。四是可靠性高，DPSS在使用的过程中，激光的质量有很大的保证。五是寿命长，DPSS的寿命是传统激光器的100倍。通过以上的分析可以看出DPSS不管从哪方面看，都要比传统的激光器好的多，所有受到了更多行业的欢迎。

激光器的基本结构如下图1所示：

图1 激光器的工作原理

通过图1能够看出激光器的核心是工作物质，泵浦源提供的是粒子反转所需要的能源。谐振腔的作用则是控制光束的方向以及频率质量。

2 研发现状

现阶段，美日德三国的激光产业在世界上占有绝对的优势，日本的加工制造业中激光制造占据了全行业的10%，美国的医药激光技术更是没有能够取代的。我国的科研人员经过近几年的不断奋斗，高功率的DPSS主要集中在我国的高端学府，例如中科院、华中科技大以及清华大学等。由此可以看出，世界各国都将激光技术作为本国科研的重点，而且国家对研究的扶持力度还在进一步加深，这将有利于激光技术取得更深层次的发展，更好的为社会发展提供强大的推动力。

3 应用概况

3.1 火电场高压阀门的激光焊接

火电站的高压阀门在使用的过程中会造成很大的损害，再加上，对该阀门的要求是要有足够的密封性以及抗高温以及抗氧化性。而且，更换会增加火电厂的产生成本，因此，就选择使用激光焊接技术进行阀门的修补。

3.2 在治疗上的应用

激光打眼技术的使用帮助很多的近视者摘下了眼镜，而且还被广泛的应用到眼科疾病的治疗当中，利用激光的热作用和压强实现疾病的治愈，而且时间短，痛感小。眼睛作为人体中较为脆弱的一个部位，传统的开刀手术风险很大，激光技术的应用降低了风险。

4 DPSS在应用中的问题

4.1 技术人员的能力不到位

DPSS应用到激光设备后需要对技术人员的操作能力是有一定要求的，并不是所有的人都可以进行操作。但是，目前存在一种情况就是DPSS的相关设备在引进各行业后，专业的操作人员少之又少，如果没有培训人员，行业中的技能型人才不能在短时间内将设备的具体操作摸索清楚。再加上，激光技术如果应用不当，就会更操作人员的身体健康带来一定的危害，所以，必须要提高技术人员的操作能力。

4.2 推广的力度小

现阶段，虽说我国在DPSS的研发技术已经取得了很大的进展，但是该激光器并没有得到大面积的应用，这就使得我们的很多产业的发展还不够先进，尤其是在工业产品的制造上，还跟美日德有一定的差距。而且，激光技术的研究还处于上升阶段，很多的方面还不够完善。尤其是最近大热的全固态紫外激光器在我国的研究深入以及力度都不大，但是该激光器美国发展的较为成熟，但设备价格不是我们所能接受的，因此这还需要我国的科研人员加强技术研发。

4.3 设备的维护意识不到位

DPSS的应用设备在使用的过程中也会造成损耗，这就要求相关的技术操作人员定期要对设备进行维护、检修。但是因为缺少维护的理念以及维修的知识，因而忽视了对设备的维修，导致设备在使用的过程中出现了故障。故障的发生不仅会影响工作，甚至有可能对操作者的身体健康造成威胁。如果设备一坏就换新的，这将增加企业的经济负担，因此有必要加强维护，以延长使用寿命。因此，设备的生产厂家有必要做好回访，加强与使用企业、单位的联系，以帮助他们及时排除故障。

5 如何解决DPSS在应用中的问题

5.1 提高技术人员的能力

在设备引进后，公司、单位要组织人员对设备的操作技能进行学习，或者是引进具有专业操作经验的技术人才，以方便后续使用过程中的操作。技术操作人员在通过专业人士以及标准的检验后才能正式上岗操作，操作人员自身也要严格要求自己，在操作的过程中严格按照流程进行。

5.2 提高推广力度

国家相关部门要加强对设备的推广力度，使得各行各业认识到DPSS的先进性。并且要划拨专项资金，用于高校中的人才培养以及科研活动，各大学校在加强相关专业建设的同时，也要加强与国际上拥有先进技术院校的联系，方便我们派遣人员到国际院校学习新技术，以推动我们的技术创新。

5.3 提升技术人员的设备维护意识

各企业、单位在引进设备后要建立相应的设备管理制度，利用制度加强对技术人员的约束，使得他们能够定期对设备的使用情况进行维护，极大地提升了技术人员的工作责任心。维护人员自身也要不断学习这方面的技术，并主动跟生产厂家的技术人员进行联系，以提高自己的维修技能。

6 对DPSS的发展展望

激光技术的应用是推动21世纪发展、进步的最重要因素之一，DPSS作为激光制造的载体之一发挥了巨大作用。尽管我们的技术研究已经取得了很大进展，但是若想持续在该领域占有重要地位，还需要进行更深的研究，通过提高产量，改进生产技术等方式，降低DPSS的价格，使得更多的企业、单位能够利用相关设备进行活动。

7 结束语

激光技术凭借其优越的特性，受到很多领域的欢迎。激光切割技术的应用，提高了自动化发展技术。激光美容技术的发展，满足了人们对美的追求。激光手术治疗的发展，降低了人们手术的痛感。激光通信的发展使得我们通信质量以及速度不断提升，激光还有很多其他的作用。但是，任何事物都有脸面，激光对人体也会产生很大的危害，对眼睛的伤害尤为严重，因此被很多心术不正的人利用。而且当激光如果使用的不妥当也会伤害人们的皮肤，甚至产生癌变，所以还需要加强对激光的防护。本文对全固态激光器的研发与应用概况的研究还存在很大的不足，日后还会继续进行研究、分析。