高功率光纖激光(千瓦以上)在最近一兩年內(nèi)得到了迅速的發(fā)展,隨著價(jià)格的不斷下降,功率的不斷提高(現(xiàn)已經(jīng)達(dá)到5萬(wàn)瓦,預(yù)計(jì)最近幾年之內(nèi)有望達(dá)到50萬(wàn)瓦),其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。從室內(nèi)裝修,天然氣井鉆探,深海新能源的獲取,到核電站日常維護(hù)等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
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E^%w?C S?ypka"L 在過(guò)去的八年中,GTI(氣體開(kāi)發(fā)技術(shù)研究所(美國(guó)))在使用高功率激光對(duì)巖石進(jìn)行切割及粉碎等方面進(jìn)行了深入的研究。最近又對(duì)天然氣井開(kāi)采中使用高功率光纖激光進(jìn)行了深入的概念研究,他們采用了IPG公司生產(chǎn)的5千瓦摻鐿光纖激光器,在大氣壓下及淺層近地表?xiàng)l件下進(jìn)行了對(duì)硅酸鹽及碳酸鹽巖石的開(kāi)鑿方面的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括使用較低的能量在沙巖及石灰?guī)r上鉆孔,深度為300毫米。成功的激光巖石切割應(yīng)用開(kāi)啟了許多新的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
8|5ttdZ F}/tV7m 最初GTI使用了高功率軍用激光器并取得了很多技術(shù)層面上的成功,但由于價(jià)格昂貴,沒(méi)有辦法在商業(yè)領(lǐng)域中推廣。GTI把重心轉(zhuǎn)向使用商用激光器,研究結(jié)果表明,工業(yè)激光在巖石開(kāi)鑿方面完全可以與現(xiàn)存機(jī)械方法達(dá)到效果相同的水平(能量水平),且具有更高的效率。
CK<Wba /i'dhiG 光纖激光在施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用方面明顯優(yōu)于任何其它種類的激光,包括在開(kāi)礦、隧道開(kāi)鑿、切割和巖石及混凝土鉆孔等方面。光纖激光能夠通過(guò)很長(zhǎng)的光纖將足夠的能量傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的目標(biāo)。光纖激光超高的電光轉(zhuǎn)換效率(30%),良好的光束質(zhì)量,車載機(jī)動(dòng)性及設(shè)備的穩(wěn)定性和免維護(hù)性等特點(diǎn)使得它在此類應(yīng)用領(lǐng)域里成為最佳的選擇。
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有很多高功率光纖的應(yīng)用已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用中得到認(rèn)可。比如美軍在阿富汗成功使用安裝在悍馬吉普車上的2千瓦光纖激光進(jìn)行遠(yuǎn)程爆炸物清除。Edison焊接研究所設(shè)計(jì)的4千瓦混凝土鉆孔系統(tǒng)對(duì)處于美國(guó)加州地震帶上的醫(yī)院建筑物的加固工程中的成功應(yīng)用等。 ^lB=O
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使用激光進(jìn)行巖石去除所需能量的數(shù)據(jù)對(duì)比 ;'E1yzX^

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以上圖表蘭色表示Berea沙石,而褐色表示石灰石,縱坐標(biāo)為去除一個(gè)CC所需要的能量(KJ)。結(jié)果表明光纖是最有效的激光源,效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的氣體及固體激光。 |@6t"P
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