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年度計畫摘要
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| 計畫名稱 | 高功率光纖雷射關鍵模組開發計畫 | | 執行單位 | 飛彈火箭研究所 | | 104年經費 | 24,022千元 | | 104年人力 | 12人年 | | 計畫重點摘要說明 | 為協助業界降低雷射應用及加工設備開發成本，減少雷射產業技術支援依賴國外廠商，及配合新的應用領域，建立自主產業，本計畫發展主軸為商轉軍用高功率雷射，執行金屬積層製造應用驗證，發展專利突圍及上游零組件自主所需關鍵技術。計畫架構分為三項;第一項為高功率光纖雷射及光路系統，重點工作包含雷射關鍵模組專利分析並同步執行500W高功率光纖雷射應用設計及成品自製與積層製造應用驗證，第二項為微流道散熱技術及模組(Micro-Channel Cooler)，重點工作包含雷射源上游關鍵組件幫浦光源(幫浦光源)熱場分析及模擬，散熱優化分析與適用設計，模組製作測試及專利突圍，第三項為電源供應器自主設計開發，重點工作包含幫浦光源(Pumping Source)電源需求分析設計，軟硬體介面設計與製作，單機測試，負載聯合測試，系統平台整合與功能驗證。 | 104年預期成果
及未來研發成果
之長期效益 | 一、104年預期成果
(一)500W高功率光纖雷射及光路傳遞系統模組開發驗證、500W連續式光纖雷射源製作、500W連續式光纖雷射源無負載量測、Water-cooled module測試、500W雷射源與光路系統整合與功能驗證、雷射源控制軟體工程發展、光路系統控制軟體工程發展、溫控軟體工程發展與測試。
(二)熱場邊際條件分析、系統運作溫度及熱通量分析、散熱技術優化分析與適用設計、微流道模組優化分析與適用設計、微流道模組材料分析與選用、
微流道組裝介面分析設計、建立微流道冷卻器測試平台。
(三)光纖雷射電源供應器自主開發設計、高效能直流-直流電源轉換器技術發展、光纖雷射驅動 (Pumping Source)之電源需求分析與設計、低電壓大電流電源轉換器設計、功率級驅動電路、回授電路、濾波電路、穩壓電路及保護電路設計、PWM控制器及DSP控制法則開發設計。
二、未來研發成果之長期效益
(一)完成高功率光纖雷射模組應用於積層製造之設計，包含光學設計、機械設計、電控設計、散熱設計與掃描設計等。以利自製高功率光纖雷射關鍵模組，俾利協助廠商開發雷射積層製造之應用及降低設備開發成本，並增加後勤效率與減少維修成本，促進雷射產業競爭力。
(二)開發高功率光纖雷射散熱能力在60W以上；故其微流道冷卻器仍是以國外廠商為主。由於光纖雷射之散熱需求規格較一般冷卻器高，例如雷射二極體散熱不及時，勢必造成聚熱溫度升高，進而使雷射二極體的電流密度升高，電光轉換效率降低，雷射光波長產生嚴重溫度漂移，嚴重影響元件的壽命及可靠度。因此，本計畫將先行開發單片100W光纖雷射微流道冷卻器，在整合堆疊型500W幫浦光源散熱冷卻系統，配合高功率光纖雷射金屬燒結機台的開發，協助雷射產業建立自主化能量。
(三)國內切換式電源供應器產業主要應用領域以資訊產業為主，儀器儀表應用領域較少涉獵；其電源供應器輸出功率多數在1 kW以下，由於光纖雷射之需求電源規格較一般電源供應器高，電源供應器仍是以國外廠商為主，例如電流漣波、上升/下降時間、最大超越量及穩定度等皆較一般規格嚴峻。因此，本計畫將先行開發500 W光纖雷射電源供應器，提供200W Pumping Source使用，本計畫將配合高功率雷射加工機台的開發，為國內電源供應器產業開創新的應用領域。 |
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