激光的电光转换效率最高有多高?

空白派

激光的电光转换效率最高有多高?
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关于激光器电光转化效率的话题一直备受关注，甚至有人还拿这个大做文章。那么，今天我们就好好聊聊这个话题：
1  什么是电光转化效率?
2  提升电光转换效率有何难点?
3  锐科激光器的电光转换效率到底是多少?
什么是电光转化效率
电光转换效率是衡量激光器性能的一个重要指标，简单概括讲就是指将电能转换为激光的能量转换效率。
大家为什么如此关心这个指标?说白了，是关系到生产成本直接的数据，决定了每月电费单子上的数字是惊吓还是惊喜。所以，国内外的激光器制造商都力求在技术上不断突破提升激光器的电光转换效率。
提升电光转换效率有何难点呢
从技术角度来讲，是220V/380V经过激光器电源(驱动)系统后，转换为各种等级电压以驱动泵浦源，泵浦源将电能转换为泵浦光，泵浦光经过增益光纤及光纤谐振腔后转换为激光输出。
上述3种转换过程均存在一定的能量损耗，这些损耗的能量大部分转换为热量。热量的增加会导致激光器温度升高，而过高的温度会导致激光器输出功率不稳定。因此，需要通过外部设备给激光器降温，会产生一定的额外成本。
较高的电光转换效率意味着产生较少的热量，高电光转换效率的泵浦源，以及高光-光转换效率的掺镱光纤，可以减少发热，从而降低系统的散热成本，同时还能有效提高器件的可靠性，实现更高功率、更稳定的激光输出。所以若想实现更高的电光转换效率，首先要提升泵浦源和掺镱光纤的转换效率。
锐科新一代激光器所使用的自主研制的915nm泵浦源，额定输出功率10~400W，电光转换效率大于50%，平均电光转换效率55%-57%;新一代的高功率掺镱光纤，掺杂更加均匀，吸收系数提升50%，承受功率提高40%。同时采用全新的电源驱动系统，整机电光转换效率可提升至少5%。
另外，电光转换效率与器件的温度有很大的关系，锐科针对915nm泵浦模块进行了长时间的高温老化测试，测试时间大于8000小时，并以33.8的倍速加速老化，相当于270400小时。测试过程中，泵浦源都能保持稳定的功率输出。近乎苛刻的测试，就是为了给客户提供更高稳定性和高可靠性的激光器产品。


915nm泵浦模块可靠性测试
锐科激光器的电光转换效率
到底有多少呢


我们用实测数据说话！锐科随机抽取的一台12000W及20000W连续光纤激光器为例，实测电光转换效率达37%以上，实测数据见下图。
01
12000W电能质量分析仪实测数据




02
20000W电能质量分析仪实测数据




*注：锐科激光器功率都是有一定冗余，随机抽取的这台12kW的实际输出功率是12.33kW;20kW的实际输出功率是20.15kW，电光转化率采用的是实际输出功率与总消耗功率的比值。
如今，随着激光技术的不断突破，国产激光器的电光转换效率已经大幅提升。不仅如此，其他各方面的性能，包括功率稳定性、可靠性更是不断升级，在实际应用中与国外品牌无差别甚至更好。近期锐科一家终端客户亲测了锐科及某国外品牌3000W、8000W、12000W三款机型的电光转化率，机器都是随机抽样，得到了如下结果：


*注：因客户无法测出激光器实际输出功率，这里统一采用额定输出功率。
由数据可见，锐科激光器的实际电光转换效率与进口品牌不相上下。并不像其“成本计算器”中的毫无根据的数字。关于企业的生产运营成本，也需从采购成本、使用成本、售后服务成本、政策影响成本等多方面进行综合考量。
锐科激光一直秉承着踏踏实实做产品、全心全意为客户的企业理念。不浮夸、不诋毁，做好自己，始终致力于让更多企业用得上、也用得起中国高品质的激光器，即使是竞争日益激烈的当下，仍不改其根本。而这，也是越来越多客户认定锐科的主要原因。

清风寡欲

常规激光器里边光纤激光器效率接近最高，大概接近50%左右，主要有三个过程:
（1）供电转换为二极管恒流驱动输出，这部分大约95%；
（2）恒流驱动转换为半导体激光器发光（比如976nm），这部分大约70%；
（3）9XX二极管泵浦掺杂光纤转换为1.0um红外激光输出，这部分效率约70%；
所以整个电光效率近似估算:
95%×70%×70%≈ 47%。
附件图片是一款ipg光纤激光器的数据，其标称电光效率为50.6%，供大家参考。

大力水手

电光效率最高的就得是电泵浦的，不能是光泵浦的，得是半导体的，差不多七十多的样子。