中國光纖雷射器的發展與展望

2020-12-22 電子產品世界

  光纖雷射器,是使用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的雷射器。一般來說光纖雷射器主要由泵浦源、隔離器、合束器、摻雜光纖等部件構成。泵浦源由一個或多個大功率雷射二極體陣列構成,其發出的泵浦光經特殊的泵浦結構耦合入作為增益介質的摻稀土元素光纖,泵浦波長上的光子被摻雜光纖介質吸收,形成粒子數反轉,受激發射的光波經諧振腔鏡的反饋和振蕩形成雷射輸出。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/370274.htm

  與傳統的固體及氣體雷射器相比,光纖雷射器具有雷射光束質量好、能量密度高、電光轉換效率高、散熱性能好、結構緊湊、免維護、柔性傳輸、可加工材料範圍廣等優良特點,被譽為「第三代雷射器」。光纖雷射器電光轉換效率可達30%-35%,是傳統固體、氣體雷射器效率的幾倍,非常節能環保。光纖雷射器擁有的上述無可比擬的技術優勢,使其廣泛應用於雕刻、打標、切割、熔覆、焊接、表面處理等材料加工領域,正在逐漸取代各種物理加工、化學加工、印刷加工等傳統加工方式。

  隨著美國IPG公司 2003年在中國賣出第一臺調Q脈衝光纖雷射器開始,商用的脈衝光纖雷射器在中國市場的發展正式拉開帷幕。2004年,基於南安普頓大學為技術基礎的英國SPI公司將MOPA可調脈寬光纖雷射器以美國蘋果公司產品的應用為契機推入了中國市場。自此之後長達5年時間裡,中國光纖雷射器市場(調Q光纖雷射器與MOPA光纖雷射器)被這兩家雷射公司壟斷了近乎90%以上的份額。

  2008年,武漢銳科推出了第一臺國產商用調Q脈衝光纖雷射器, 率先打破了美國IPG的壟斷格局。2009年,銳科調Q光纖雷射器已經開始小批量供應市場,並初步獲得了市場對國產雷射器的認可。2009年初,深圳傑普特首先推出國產商用MOPA脈衝光纖雷射器,打破了英國SPI的壟斷局面。緊接著,深圳創鑫也向市場推出了商用調Q脈衝光纖雷射器產品。

  經過這些年的發展,武漢銳科在中高功率連續光纖雷射器領域,銳科、傑普特、創鑫等公司在脈衝光纖雷射器領域逐步佔據國內較大的市場份額,國產光纖雷射器正在逐漸奪回中國市場。

  截至2016年底,國產光纖雷射器大小品牌已有二十餘家,在與國外品牌的激烈競爭中,不斷創新突破,發展速度越來越快。國產調Q脈衝光纖雷射器主要供應商包括武漢銳科、深圳創鑫、深圳聯品、中科光匯等;而深圳傑普特憑藉MOPA脈衝光纖雷射器的獨特技術優勢進一步鞏固了自己的MOPA光纖雷射器的行業龍頭地位。甚至在中高功率連續光光纖雷射器這一國外產品傳統優勢領域,也已經形成以武漢銳科為首的一批優秀的國產品牌:深圳創鑫、深圳傑普特、上海飛博、中科光匯、深圳聯品、海富光子等。

  根據Strategies Unlimited發布的研究報告,2016年全球雷射器市場的年度總收入104億美元,預計2017年將有望超過110.9億美元,其中全球光纖雷射器的年度收入在2017年將以8%的速度增長,達到14.094億美元。

  2016年度,中國有超過65萬臺中小功率雷射加工裝備應用於雷射焊接、打孔、打標等領域;中功率雷射切割機、焊接機裝機量過萬臺;高功率雷射工具機的裝機量超過2300臺。2011年以來,我國雷射加工行業的市場規模持續增長,到2016年已達到333億元,具體情況如下:

  

  數據來源:《2016年中國雷射產業回顧與展望》,中國光學學會雷射加工專業委員會

  2013年至2016年,我國國產光纖雷射器的銷售臺數逐年連續增長,具體如下:

  數據來源:《2016年中國雷射產業回顧與展望》,中國光學學會雷射加工專業委員會

  國產低功率光纖雷射器主要用於3C產品打標、微雕等精細加工領域。國產中功率光纖雷射器廣泛應用於金屬薄板切割和焊接領域,預計未來幾年銷量將保持快速增長。國產千瓦級以上的高功率光纖雷射器主要應用於雷射切割、打孔、焊接等工業領域,隨著我國汽車行業輕量化的推進和複合材料加工市場的應用拓展,高功率雷射器具有良好的發展前景。未來幾年,我國雷射產業的應用熱點領域將包括雷射清洗(除油漆、除油汙、除氧化層、清洗螺杆、除鏽、清洗焊縫、模具修復等)、雷射焊接、超快脈衝皮秒/飛秒雷射器應用等。


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