从上海工博会看光纤激光加工设备的发展趋势

来源:ofweek    关键词:激光市场,激光切割机,激光器,    发布时间:2018-10-10

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  当今的工业激光市场,追求高功率已成一个趋势,不论是激光器制造商、激光切割机、激光焊接机设备厂商还是终端用户,都在激光功率提高上呈现出竞赛的势头。在刚结束的上海工博会上这一趋势也非常明显,近三成的激光切割机制造企业都推出了一万瓦以上的激光器或激光加工设备。除了万瓦级的多模连续光纤激光器越来越火之外,还有新的发现。

从上海工博会看光纤激光加工设备的发展趋势

       大家都知道,多模块激光器是多个激光模块输出的光叠加合成的,在单模块功率固定的情况下,要想输出更高的功率,就需要更多的模块,这会使激光器更加笨重,占用更多空间,合成难度也会更大。因此,在大功率激光成为应用热点的背景下,提高单模激光器的功率也成为各激光器制造商的重点课题。实际上,单模激光器比多模激光器的优势不仅体现在体积方面。据了解,与多模激光器相比,同等功率的单模激光器光电转化率更高,切割效率更高,稳定性也更好。这对终端用户而言,意味着占用更小的空间,付出更低的成本,收获更高的产能,并减少维护等各项支出。对激光器制造商而言,单模激光器的制造成本也会更低。


 

       以2000W单模激光器为例,据业内人士透露,在1-3毫米薄板切割上,单模激光器的切割效率比多模激光器提高了30%-70%,而在厚板切割上则接近3000W多模激光器的切割效率。在光电转换效率方面,单模激光器比多模高3%-5%,意味着能节省3%-5%的用电量。同时,由于单模激光器体积更小,用于散热的水冷成本也将随之降低。综合性能与成本因素,在未来的某些加工领域,单模激光器有可能会取代多模激光器。


 

       在本次展会上,已有多家激光器厂商展出了2000W、3000W的单模光纤激光器,如锐科、创鑫、杰普特、凯普林等。据了解,创鑫激光推出的3000W单模块光纤激光器实际功率已超过3000W达到4000W的级别,但更高的功率的输出还不足够稳定可靠,因此率先推出3000W单模块连续光纤激光器。


 

       实际上,单模激光器的功率提升的难度要比多模块合成的激光器大的多。单模激光器功率提升有两种方法,一种是增加泵源数量,另一种是增加单泵源功率。如果选择第一种方案,会使模块体积变大,整体成本较高,因此当前多数厂家会选择第二种方案。早期单个泵源功率在100W-120W,目前已获得较大提升,类似创鑫已实现300W泵源的量产。当然泵源只是一方面,要实现单模激光器功率提升还需要确保谐振腔能承受更大的功率,因此有源光纤和高低反光栅也需要进行相应的迭代升级。受限于光栅承受激光器功率的提升,有厂商采用MOPA放大的方式来减少光栅压力,提升激光器的稳定性与可靠性,也有利于近一步提高单模激光器功率。


 

       单模激光器虽有优势,但还不足以替代多模激光器,单模激光器也很难提高到多模激光器这么高的功率,有些应用还是更适合采用多模激光。但是单模激光器的发展也是有利于多模激光器,多模激光器积累的合成技术,在单模块功率提高之后,可以快速实现更高功率的多模输出。在这一方面,国外企业依然遥遥领先,IPG带来了20000W多模连续激光器,通快本次也首发了10001W碟片激光器。国内企业的成长也非常迅速,锐科、创鑫等国内企业也已实现万瓦级多模激光器的量产,在本次展会分别带来了10000W和12000W的产品。而随着单模激光器技术的提升与成熟,未来高功率激光器有望以更少的模块、更小的体积出现在市面上。据了解,在发布高功率产品的同时,创鑫也更加重视布局单模块产品,并计划推出更加可靠更加稳定的4000W单模块连续光纤激光器。


 

       综合本次工博会来看,光纤激光器依然在朝着更高功率的方向发展:一方面是超过万瓦的多模连续激光器被更多的激光切割机制造厂商采用;另一方面单模连续激光器的功率也在不断提高,竞争力不断加强。同时,脉冲激光器的功率也在提高应用市场也不断扩容,未来前景广阔。