高功率热潮之下,光纤激光器还有哪些创新点

时间:2021-11-16 15:14来源:激光制造商情作者:xuji 点击:
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摘要:近日,国内激光上市企业相继发布了最新财报,营收和净利润方面继续保持大幅增长趋势,展现了在全球经济恢复的背景下,国内激光产业链爆发出的巨大动能。其中,高功率连续光纤激光器持续开疆拓土自然功不可没! 01 光纤激光器还有哪些新方向? 根据Laser Focus World数据显示,2020年中国激光器市场规模为109.1亿美元,占全球激光器市场66.12%的份额。其中,光纤激光器在工业

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近日,国内激光上市企业相继发布了最新财报,营收和净利润方面继续保持大幅增长趋势,展现了在全球经济恢复的背景下,国内激光产业链爆发出的巨大动能。其中,高功率连续光纤激光器持续开疆拓土自然功不可没!

01

光纤激光器还有哪些新方向?

根据Laser Focus World数据显示,2020年中国激光器市场规模为109.1亿美元,占全球激光器市场66.12%的份额。其中,光纤激光器在工业激光器中的占比也从2015年的40.8%提升至2020年的52.68%,是市场份额最大的工业激光器。2020年中国光纤激光器市场规模约为13.8亿美元,其中国产比例约56%,达7.73亿美元。

国内光纤激光器起步于2006年左右,在过去十多年中孕育出锐科激光、杰普特、创鑫激光为代表的光纤激光器企业,逐步实现了中低功率领域国产替代,高功率领域打破垄断的局面,极大地缓解了工业激光领域“缺芯”的窘境。可谓是继下游设备集成之后,国内激光产业又一代表性突破!

从技术发展来看,国内光纤激光产业基本上也是延续着国外成熟经验,通过泵浦源改进、掺杂光纤、光束合成技术等不断提升替身激光器功率和加工能力,以满足打标、切割领域的市场需求。由于下游市场相对单一,对于激光加工功率需求相对集中,使得过去很长一段时间,国内光纤激光产业一直处于“拼功率”的粗放式经营阶段,缺乏技术创新及拓展新应用的动力。

光纤激光器输出功率极限

如上图所示,光纤激光器输出功率主要受限因素主要包括泵浦功率、受激拉曼散射(SRS)以及热透镜效应。选用性能更佳的光纤器件并更加科学地对器件进行设计整合,可以进一步提升单纤单模光纤激光器输出功率。加之合束技术的使用,想要实现万瓦级高功率输出也并不是特别困难。现阶段国内厂商相继推出万瓦级光纤激光器产品就是很好地说明。

除了功率不断提升之外,高平均功率、高峰值功率脉冲光纤激光器,超短脉冲光纤激光器,更高亮度,模块化、智能化及节能环保等都将成为光纤激光器后续重要发展方向。从材料加工应用市场来看,高功率光纤激光器正在取代传统加工方式,在厚板切割、焊接,熔覆及清洗等领域应用趋势逐步明朗。另一方面,光纤激光器超快激光器由于可以实现精密加工“冷加工”,在玻璃、脆性材料、生物医疗、显示面板、PCB等领域应用则将成为非常诱人的增长点。

根据《2021中国激光产业发展报告》统计数据,2015-2020年中国超快激光器销售额快速增长,2020年中国超快激光器销售额超过27亿元,同比增长10.20%。随着全球范围内精密加工需求愈发旺盛,Laser Focus World也预计2022年全球超快激光器市场规模将达到166亿元,国内超快激光器市场规模将超过83亿元。

从市场应用情况来看,目前光纤激光器微纳加工仍是超快激光主导方式。随着下游应用市场的逐步成熟、产品稳定性和单脉冲能量不断突破、以及核心元器件的自主化进程不断向前,超快激光器应用市场将会进一步打开。作为国内激光光源核心厂商,杰普特除了在高功率光纤激光器应用方面持续发力之外,更是以细分市场差异化需求为牵引,不断推进激光技术、工艺创新!

02

打破传统应用,探索激光新边界

传统玻璃切割技术采用金刚石或合金在玻璃上划出微槽,在微槽两侧施加外力使玻璃向厚度方向延展,形成纵向裂缝来实现切断,能满足传统玻璃的加工要求。近些年,随着触控玻璃、蓝宝石等材料在智能手机领域应用越来越普及,非接触式的超快激光加工成为了最主要加工手段。

凭借超快脉冲时间和超高峰值功率的特性,超快激光使得光脉冲的能量以极快的速度注入到很小的作用区域,瞬间的高能量密度沉积将使电子的吸收和运动方式发生变化,避免了激光线性吸收而导致能量的转移和扩散等影响,从而实现脆性材料的精密加工。

杰普特MOPA激光器M8

近日,杰普特在原有MOPA脉冲激光器基础上再次升级,推出了全新系列M8光纤红外激光器。相较于M7系列除了将功率提升至100-250W范围,并且还能够提供更高的脉冲能量和峰值功率,首次实现了纳秒光纤激光器在玻璃加工领域的应用,为下游市场提供了更具性价比的产品方案,特别适合电池极片切割与清洗、玻璃打孔的应用,应用行业分布新能源汽车、光伏等领域,带来了MOPA脉冲光纤激光器应用的再次升级。

JPT-PS系列30W红外皮秒激光器

另外,随着上半年消费电子、新能源汽车、被动元器件等市场的不断升温,杰普特也成功量产了JPT-PS系列30W红外皮秒激光器,很好地满足了先进材料精密加工应用需求,在超快激光器前沿产品探索与工艺改良两个方面均取得长足的进步。

在医疗应用中,食品药品监督管理局(FDA)规定所有的产品与器械都需要有唯一设备标识(UDI),即药品和零件医疗器械都要求打上识别码标记。传统的喷墨标记方式不仅容易脱落、被纂改,也有带入制毒物质和污染环境的风险。采用JPT-PS系列30W红外皮秒激光器进行不锈钢表面标记,更加环保且标记稳定不易脱落,具有抗腐蚀,抗钝化,抗高压灭菌等优异性能,带来了医疗应用工艺的再一次升级。

对比通用的纳秒激光器,JPT-PS系列30W红外皮秒激光器热影响更小,在医疗穿刺及其钻孔器械打标等应用中更具优势。另一方面,纳秒激光器过盐雾后颜色会有明显变化,皮秒变化量少,相对而言更加稳定可靠。

随着激光技术应用的不断深入,越来越多新兴应用开始涌现,需要整个产业链积极探索,去发现新的市场增长点。

从应用角度来看,MOPA光纤激光器脉冲宽度可以灵活调节,更加适合智能制造差异化应用需求。作为国内首家商用MOPA脉冲光纤激光器生产制造商,杰普特在该领域持续引领技术创新,除了不断提升产品功率之外,还将其与下游应用深度融合,推动光纤激光器向更多领域拓展,实现国产化替代。

03

从光源到应用,发力新兴市场

随着新能源汽车产业的持续稳步增长,动力电池的需求量出现了大幅度增长。根据中国汽车动力电池产业创新联盟政策信息研究部发布的数据,2021年6月,我国动力电池产量共计15.2GWh,同比增长184.3%,环比增长10.2%,对于先进加工工艺需求旺盛。

动力电池

对于光纤激光技术而言,可应用于动力电池生产过程中的电芯、极柱、软连接、注液孔、防爆阀、模组、极耳焊接等多个领域。其中,MOPA脉冲光纤激光器拥有优秀的光束质量特性,高亮度、高峰值、高能量密度输出,加工效率高且切割平整,并具有防反射特性,是电芯极片切割的理想光源。

自今年年初以来,面对全球供应链的新变化以及动力电池、太阳能光伏等下游应用的增长,杰普特快速布局加快推进激光器国产替代。在光伏行业,已有光伏装备大客户选用其激光光源作为开槽、裂片、钻孔等应用的首选激光器。而在动力电池市场,杰普特已经通过配套赢合科技、大族激光、联赢激光、光大激光等知名激光装备制造商,成功进入到动力电池头部企业供应链,为动力电池全系制造提供完整的激光器解决方案。

04

总 结

从光纤激光器发展历程来看,输出功率提升一直是主基调。未来面对更加复杂和精细的加工需求,更需要在产业链协同、关键制造工艺提升等领域持续深耕。杰普特凭借“激光光源+”策略和坚持自主技术创新驱动,正在半导体、动力电池、太阳能、3C电子、被动元器件等领域加速国产替代进程......

作者:花花

【光粒网综合报道】( 责任编辑:xuji )
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