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简述国产光纤激光器的奋斗史

来源:九龙报

  发布:Johnny

关键词:国产光纤激光器

2018-05-28

 

尚茂科技研发生产的激光器核心元件之一光纤AOTF

截至2016年底,国产光纤激光器大小品牌已有二十余家,在与国外品牌的激烈竞争中,不断创新突破,发展速度越来越快。2016年,中国低功率光纤激光器市场已被国内企业占据,国内企业市场份额高达85%;中功率光纤激光器市场,国内企业与国外企业市场份额相当。而在高功率光纤激光器市场,国产产品才刚开始实现部分销售。目前,高功率光纤激光器市场仍以欧美知名光纤激光器企业为主导,产品价格和附加值相对较高。

随着激光技术的不断发展与成熟,激光器已广泛应用于高端制造、信息通讯、生物和医疗健康等产业及军事工业、国防安全等领域,是当今世界战略高科技竞争的重要设备之一。越来越多的传统产业依靠激光加工技术,提升产品的加工质量,解决传统加工方法和工艺不能解决的难题,成功完成转型。全球工业激光器收入从2012年的23.4亿美元增加至2017年的46.8亿美元,市场规模翻倍。但在2007年以前,国内光纤激光器的产业化和产品化仍然是空白,几乎所有工业光纤激光器全部依赖进口。经过10年的发展,目前国内低功率光纤激光器市场已被国内企业占据,但高功率光纤器市场,国产产品才实现部分销售。未来,国内激光器行业如何突破高功率光纤激光器研发和制造技术,打破国外产品垄断,值得重点思考。

国产光纤激光器正逐渐夺回中国市场

随着激光器技术的发展,市场应用领域不断扩宽,全球市场规模在近两年保持快速增长,到2017年市场规模达到113.3亿美元,同比增长8.9%。2017年我国激光加工市场规模近500亿元,同比增长超28%,预计2018年激光市场规模将达600亿元。

激光器以工作物质分类,工业激光器可以分为光纤激光器、CO2激光器、固体激光器和其它激光器。其中,光纤激光器在材料加工领域占比最高,光纤激光器的年增长速度超过35%,远高于全球工业激光器7%-9%的增速。在2008年以前,中国光纤激光器市场被国外激光公司垄断了90%以上的份额。为了打破这样的垄断,国内激光器企业纷纷在技术上进行创新和突破。2008年,武汉锐科推出了第一台国产商用调Q脉冲光纤激光器,率先打破了美国IPG的垄断格局。2009年,锐科调Q光纤激光器已经开始小批量供应市场,并初步获得了市场对国产激光器的认可。2009年,深圳杰普特首先推出国产商用MOPA脉冲光纤激光器,打破了英国SPI的垄断局面。紧接着,深圳创鑫也向市场推出了商用调Q脉冲光纤激光器产品。

经过这些年的发展,武汉锐科在中高功率连续光纤激光器领域,锐科、杰普特、创鑫等公司在脉冲光纤激光器领域逐步占据国内较大的市场份额,国产光纤激光器正在逐渐夺回中国市场。

尚茂科技致力核心元件创新

随着国内光纤激光器产品市场占有率的提高,作为激光器产业链上的一环,国内激光器核心元件企业也看到了希望。去年,入驻九龙园区总部基地的重庆尚茂科技发展有限公司(简称尚茂科技)将注册资本50万元改成3000万元,投入100多万元建立研发团队,购买生产设备,与国内某军工院所合作,研发生产激光器核心元件,正式开启了转型之路。

激光器是发射激光的装置,是激光切割设备最核心的器件,激光器的面积比一张普通名片还小,而激光器内有上百种小元件,如何有效组合在一起?这是一个繁复的过程,这些小元件主要帮助激光器处理激光光源,小元件通常采取化学粘贴的方式进行组接,但这样的方式会在粘贴时因为高温产生化学作用,从而影响小元件的功能,针对这一问题,尚茂科技与合作的军工院所用了一年的时间进行研究,最终采用激光焊接技术替代化学粘贴方式,成功提高核心元件参数。

此前,同等水平的激光器核心元件都是从国外进口,尚茂科技的这一研发成果可以说是填补了国内市场空白,稳定性、耐热性、消光比等参数超过了国外水平。今年,尚茂科技接到20多个订单,近400万元的订单额。目前,该款产品已经成功运用到国内激光龙头企业深圳大族激光研发生产的激光器上,并得到良好反馈。

尚茂科技总经理王焱刚说,随着国内光纤激光器企业综合实力的增强,国产光纤激光器功率和性能逐步提高,也刺激着激光器核心元件技术的创新和升级。

国内大功率光纤激光器需求持续增长

据美国ILS统计,2017年全球工业激光器的营收增幅达到26%。作为一种用于各类材料高速、高效的加工手段,门类广泛的激光器正在各行各业大显身手。创新技术的应运而生持续推动工业激光器的发展。截至2016年底,国产光纤激光器大小品牌已有二十余家,在与国外品牌的激烈竞争中,不断创新突破,发展速度越来越快。2016年,中国低功率光纤激光器市场已被国内企业占据,国内企业市场份额高达85%;中功率光纤激光器市场,国内企业与国外企业市场份额相当。而在高功率光纤激光器市场,国产产品才刚开始实现部分销售。目前,高功率光纤激光器市场仍以欧美知名光纤激光器企业为主导,产品价格和附加值相对较高。

记者了解到,国产千瓦级以上的高功率光纤激光器主要应用于激光切割、打孔、焊接等工业领域,随着我国汽车行业轻量化的推进和复合材料加工市场的应用拓展,高功率激光器有着良好的市场前景。在市场推动下,国内激光器企业,开始进军高功率光纤激光器市场。

作为国内激光设备行业龙头大族激光,早在6年前就启动了高功率光纤激光器研发工作。根据该公司2017年年报显示,该公司大功率激光及自动化配套设备实现营业收入20.74亿元,同比增长42%。激光设备助力中国制造转型升级,全方位应用于汽车、轨道交通等重要行业,已成为中集集团、中国铁建、大庆油田等大型企业的激光 系统集成解决方案提供商。大功率激光焊接设备打入美国汽车城底特律,进军东欧及东南亚市场。公司荣获2017年“全国质量标杆”大奖,G3015F光纤激光切割机获评工信部中国制造业“单项冠军产品”。

此外,格雷森实业有限公司也在高功率激光器技术上有深入研究,该公司研发的激光器,实际上为高稳定性全波段超快激光器,结合了光纤激光与超快激光技术,包含1微米、1.5微米和2微米波长的超快光纤激光器,能够聚焦到微米尺度的空间区域,同时具有极高的峰值功率和超短的脉冲宽度,不仅有效避免了加工过程中的热量转换及热扩散,实现了真正意义上的激光“冷”加工,同时提高了微加工的精度,已与多个行业领域取得了合作。

有专家预测,未来3年,中国光纤激光器市场将持续高速增长,市场占比继续扩大。在市场竞争的驱动作用下,部分产品价格会进一步下跌,使光纤激光器更加普及,但是低功率光纤激光器跌幅不大;国内大功率光纤激光器的需求增长,大幅拉动国内光纤激光器的销售额。