近期,英國南安普頓大學的光電子研究中心(ORC)宣布,已成功獲得了一筆來自英國研究與創新工程與物理科學研究委員會(EPSRC)的超過625萬英鎊的資金,用于在英國開發下一代光纖激光器。
高功率光纖激光器(HPFL)技術具有獨特的特點,使其有別于其他制造技術,并且有望成為使該行業更高效和可持續的一個關鍵。這些激光器目前通常用于先進的切割、焊接和3D打印生產線,未來有潛力每年減少超過25萬噸的二氧化碳排放。
此外,高功率光纖激光器還具備精確控制輸出激光束的特性,能夠將其集中在產品上的具體位置。這種設備能夠在數字時代改變制造業,但也正面臨新的挑戰——迄今為止,其操作與應用卻仍然相當原始,其潛力仍處于相對早期的階段。
數字化制造時代來臨,現代產品的生命周期從未如此短暫,對制造的靈活性要求正水漲船高。而隨著3D打印等新技術成為主流,傳統的制造技術也要煥發新生,實現更高的自由度和精度,制造商需要從以往固定的、適用于所有人的光束轉向靈活的、可以根據他們生產的產品進行調整的“結構化”光。
未來的工廠車間預計將變得“更智能”,從專用的靜態激光站轉向可重構的機器人布局。面對這種變化,需要新一代先進的“智能”激光工具和“智能”光纖傳輸,來適配即將到來的第四次工業革命。
而ORC這個新項目的目標,就是通過開發下一代可重構、可伸縮、柔性、節能、智能化的光纖激光工具,為現代制造業帶來革命性的變革。
HiPPO的首席研究員Michalis Zervas教授表示:“在ORC發明誕生的高功率光纖激光器(HPFLs),是激光生態系統的最新成員。它們以創紀錄的效率提供最高和‘最亮’的輸出功率,并已被證明是不可或缺的制造工具。”
當下,標準的多千瓦光纖激光器正迅速地取代先進生產線上的現有技術,用于切割、焊接、3D打印和標記,覆蓋了從玻璃到鋼鐵等廣泛的材料處理。在這樣的背景下,其市場份額也在急劇攀升。
ORC表示,他們將利用光纖技術提供的大規模并行性,通過優化組合光的空間、偏振和波長屬性,充分利用光的矢量性質,部署智能光子管道。另外,他們還會將遠程結構光下行傳輸到工件,嵌入高級深度學習,以解決多維度復雜控制問題。
ORC希望,未來將高功率光纖激光器應用到一系列以往未實現的場景中,比如建造下一代高效、緊湊的粒子加速器,清理空間碎片,處理核廢料等等。
EPSRC研究基地主任Jane Nicholson表示:“多年來,對激光的研究已經產生了使工業過程更快、更環保、更高效的新技術。光具有一系列令人興奮的特性,通過開發更多這樣的高功率光纖激光器,我們將能夠改進從航空航天到醫療保健等多個領域的制造技術。”
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