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红光奖专栏

北京凯普林光电科技股份有限公司
荣获:工业激光器创新贡献奖

来源:激光制造网2021-04-07


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1000W-330μm芯径高亮度蓝光激光器


主要用途:

蓝光激光器因其高金属吸收率的优势,在加工过程中飞溅熔池稳定,成型工件无气孔表面光滑,因此可以广泛应用于高反金属材料加工领域,例如铜金银不锈钢等金属材料的3C电子领域加工、电动汽车锂电池焊接、复合焊接等。另外,蓝光激光器还可用于塑料,木材等材料处理、激光显示、医疗科研等领域。


推出时间:2021年1月


技术参数

波长

450nm

平均功率

1000W


峰值功率

1000W

光纤芯径

330μm


光束质量BPP

36.3mm*mrad

调制频率

1-5KHz


脉冲能量

-

冷却方式

水冷


产品特点:

大量的实验数据表明,与红外激光加工效果对比,高功率蓝光激光器不仅在焊接和熔覆过程中几乎不引入的气孔和飞溅,而且大大降低了对光源功率的要求,因此在高反金属材料加工领域,蓝光激光器凸显出了其绝对优势。


项目技术团队核心成员:

任德伦(天津大学,硕士)、宋维伟(天津理工大学,硕士)、陈蓉(比利时鲁汶大学,硕士)、金东臣(北京工业大学,博士)、向绍维(华北电力大学,本科)  


技术来源:

完全的自主知识产权,已经发表SPIE论文,并提交发明专利申请。


产品创新点:

Ø(1)创造性对450芯片采用多次烧结的方式,在保证芯片寿命的前提下,使其具备便于光学集成的条件;涉及到烧结设备,烧结工艺,烧结夹具,烧结结果评价方案等多方面的开发和验证。(2)为了达到设计功率,采用独特的光路设计方案,采用空间合束,偏振合束相结合的光路设计方案,并结合热沉设计,达到高封闭性,高散热效率,高耦合效率的光学设计整体方案。基于单管的“多单管”半导体激光合束技术,将多路分立的半导体激光器发出的光束经过整形、重新排列、空间合束后耦合进入单根光纤,组合了多种光束整形技术的光路设计简化了机械结构的复杂性,减小了组件的体积,大大提高了半导体激光器输出的亮度。基于凯普林在半导体激光器耦合封装领域多年的技术积累,设计开发高亮度泵源合束输出基于330μm的1000W蓝光系统,实现了国内领先,国际一流的光束质量。


市场情况:

近年来,激光光源市场已经有千瓦级蓝光半导体激光器产品,如:德国公司Laserline基于半导体叠阵空间光整形技术实现了2000W 600μm NA0.22,及800W 400μm NA0.22 的光纤耦合输出。美国公司NUBURU基于VBG密集光谱合束实现了1500W 105μm NA0.22光纤耦合输出。国内联赢也推出了1000W 800μm NA0.22的蓝光激光器。为了满足国内外客户对高性价比,高功率高亮度,高可靠性及功率稳定性蓝光产品的需求,凯普林于2021年1月成功推出了蓝光1000W 330μm NA0.22 产品,填补了市场空白。


市场规模:

本项目属于材料加工,对于全球激光产业,下游的材料加工产业中占比最大的依然是激光切割和激光焊接,再次推动了全球激光设备需求的増长。在汽车领域,尤其是新能源汽车的高速发展拉动了激光焊接系统的需求。2018年全球激光器应用领域中,材料加工及光刻、通讯及存储分别为61.6亿美元和38.2亿美元,分别占比44.8%及27.8%;其余应用领域中科研与军事占比9.3%,医疗与美容市场占比7.5%,仪器与传感器占比7.4%,娱乐、显示及打印市场占比3.2%。

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