近日，國內(nèi)激光上市企業(yè)相繼發(fā)布了最新財報，營收和凈利潤方面繼續(xù)保持大幅增長趨勢，展現(xiàn)了在全球經(jīng)濟恢復的背景下，國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)鏈爆發(fā)出的巨大動能。其中，高功率連續(xù)光纖激光器持續(xù)開疆拓土自然功不可沒！
光纖激光器還有哪些新方向？
根據(jù)Laser Focus World數(shù)據(jù)顯示，2020年中國激光器市場規(guī)模為109.1億美元，占全球激光器市場66.12%的份額。其中，光纖激光器在工業(yè)激光器中的占比也從2015年的40.8%提升至2020年的52.68%，是市場份額最大的工業(yè)激光器。2020年中國光纖激光器市場規(guī)模約為13.8億美元，其中國產(chǎn)比例約56%，達7.73億美元。
國內(nèi)光纖激光器起步于2006年左右，在過去十多年中孕育出銳科激光、杰普特、創(chuàng)鑫激光為代表的光纖激光器企業(yè)，逐步實現(xiàn)了中低功率領域國產(chǎn)替代，高功率領域打破壟斷的局面，極大地緩解了工業(yè)激光領域“缺芯”的窘境?？芍^是繼下游設備集成之后，國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)又一代表性突破！
從技術發(fā)展來看，國內(nèi)光纖激光產(chǎn)業(yè)基本上也是延續(xù)著國外成熟經(jīng)驗，通過泵浦源改進、摻雜光纖、光束合成技術等不斷提升替身激光器功率和加工能力，以滿足打標、切割領域的市場需求。由于下游市場相對單一，對于激光加工功率需求相對集中，使得過去很長一段時間，國內(nèi)光纖激光產(chǎn)業(yè)一直處于“拼功率”的粗放式經(jīng)營階段，缺乏技術創(chuàng)新及拓展新應用的動力。
■光纖激光器輸出功率極限
如上圖所示，光纖激光器輸出功率主要受限因素主要包括泵浦功率、受激拉曼散射（SRS）以及熱透鏡效應。選用性能更佳的光纖器件并更加科學地對器件進行設計整合，可以進一步提升單纖單模光纖激光器輸出功率。加之合束技術的使用，想要實現(xiàn)萬瓦級高功率輸出也并不是特別困難。現(xiàn)階段國內(nèi)廠商相繼推出萬瓦級光纖激光器產(chǎn)品就是很好地說明。
除了功率不斷提升之外，高平均功率、高峰值功率脈沖光纖激光器，超短脈沖光纖激光器，更高亮度，模塊化、智能化及節(jié)能環(huán)保等都將成為光纖激光器后續(xù)重要發(fā)展方向。從材料加工應用市場來看，高功率光纖激光器正在取代傳統(tǒng)加工方式，在厚板切割、焊接，熔覆及清洗等領域應用趨勢逐步明朗。另一方面，光纖激光器超快激光器由于可以實現(xiàn)精密加工“冷加工”，在玻璃、脆性材料、生物醫(yī)療、顯示面板、PCB等領域應用則將成為非常誘人的增長點。
根據(jù)《2021中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2015-2020年中國超快激光器銷售額快速增長，2020年中國超快激光器銷售額超過27億元，同比增長10.20%。隨著全球范圍內(nèi)精密加工需求愈發(fā)旺盛，Laser Focus World也預計2022年全球超快激光器市場規(guī)模將達到166億元，國內(nèi)超快激光器市場規(guī)模將超過83億元。
從市場應用情況來看，目前光纖激光器微納加工仍是超快激光主導方式。隨著下游應用市場的逐步成熟、產(chǎn)品穩(wěn)定性和單脈沖能量不斷突破、以及核心元器件的自主化進程不斷向前，超快激光器應用市場將會進一步打開。作為國內(nèi)激光光源核心廠商，杰普特除了在高功率光纖激光器應用方面持續(xù)發(fā)力之外，更是以細分市場差異化需求為牽引，不斷推進激光技術、工藝創(chuàng)新。
打破傳統(tǒng)應用，探索激光新邊界
傳統(tǒng)玻璃切割技術采用金剛石或合金在玻璃上劃出微槽，在微槽兩側(cè)施加外力使玻璃向厚度方向延展，形成縱向裂縫來實現(xiàn)切斷，能滿足傳統(tǒng)玻璃的加工要求。近些年，隨著觸控玻璃、藍寶石等材料在智能手機領域應用越來越普及，非接觸式的超快激光加工成為了最主要加工手段。
憑借超快脈沖時間和超高峰值功率的特性，超快激光使得光脈沖的能量以極快的速度注入到很小的作用區(qū)域，瞬間的高能量密度沉積將使電子的吸收和運動方式發(fā)生變化，避免了激光線性吸收而導致能量的轉(zhuǎn)移和擴散等影響，從而實現(xiàn)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脈沖激光器基礎上再次升級，推出了全新系列M8光纖紅外激光器。相較于M7系列除了將功率提升至100-250W范圍，并且還能夠提供更高的脈沖能量和峰值功率，首次實現(xiàn)了納秒光纖激光器在玻璃加工領域的應用，為下游市場提供了更具性價比的產(chǎn)品方案，特別適合電池極片切割與清洗、玻璃打孔的應用，應用行業(yè)分布新能源汽車、光伏等領域，帶來了MOPA脈沖光纖激光器應用的再次升級。
另外，隨著上半年消費電子、新能源汽車、被動元器件等市場的不斷升溫，杰普特也成功量產(chǎn)了JPT-PS系列30W紅外皮秒激光器，很好地滿足了先進材料精密加工應用需求，在超快激光器前沿產(chǎn)品探索與工藝改良兩個方面均取得長足的進步。
在醫(yī)療應用中，食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）規(guī)定所有的產(chǎn)品與器械都需要有唯一設備標識（UDI），即藥品和零件醫(yī)療器械都要求打上識別碼標記。傳統(tǒng)的噴墨標記方式不僅容易脫落、被纂改，也有帶入制毒物質(zhì)和污染環(huán)境的風險。采用JPT-PS系列30W紅外皮秒激光器進行不銹鋼表面標記，更加環(huán)保且標記穩(wěn)定不易脫落，具有抗腐蝕，抗鈍化，抗高壓滅菌等優(yōu)異性能，帶來了醫(yī)療應用工藝的再一次升級。
■JPT-PS系列30W紅外皮秒激光器
對比通用的納秒激光器，JPT-PS系列30W紅外皮秒激光器熱影響更小，在醫(yī)療穿刺及其鉆孔器械打標等應用中更具優(yōu)勢。另一方面，納秒激光器過鹽霧后顏色會有明顯變化，皮秒變化量少，相對而言更加穩(wěn)定可靠。
隨著激光技術應用的不斷深入，越來越多新興應用開始涌現(xiàn)，需要整個產(chǎn)業(yè)鏈積極探索，去發(fā)現(xiàn)新的市場增長點。
從應用角度來看，MOPA光纖激光器脈沖寬度可以靈活調(diào)節(jié)，更加適合智能制造差異化應用需求。作為國內(nèi)首家商用MOPA脈沖光纖激光器生產(chǎn)制造商，杰普特在該領域持續(xù)引領技術創(chuàng)新，除了不斷提升產(chǎn)品功率之外，還將其與下游應用深度融合，推動光纖激光器向更多領域拓展，實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。
從光源到應用，發(fā)力新興市場
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)步增長，動力電池的需求量出現(xiàn)了大幅度增長。根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟政策信息研究部發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021年6月，我國動力電池產(chǎn)量共計15.2GWh，同比增長184.3%，環(huán)比增長10.2%，對于先進加工工藝需求旺盛。
■動力電池
對于光纖激光技術而言，可應用于動力電池生產(chǎn)過程中的電芯、極柱、軟連接、注液孔、防爆閥、模組、極耳焊接等多個領域。其中，MOPA脈沖光纖激光器擁有優(yōu)秀的光束質(zhì)量特性，高亮度、高峰值、高能量密度輸出，加工效率高且切割平整，并具有防反射特性，是電芯極片切割的理想光源。
自今年年初以來，面對全球供應鏈的新變化以及動力電池、太陽能光伏等下游應用的增長，杰普特快速布局加快推進激光器國產(chǎn)替代。在光伏行業(yè)，已有光伏裝備大客戶選用其激光光源作為開槽、裂片、鉆孔等應用的首選激光器。而在動力電池市場，杰普特已經(jīng)通過配套贏合科技、大族激光、聯(lián)贏激光、光大激光等知名激光裝備制造商，成功進入到動力電池頭部企業(yè)供應鏈，為動力電池全系制造提供完整的激光器解決方案。
總結(jié)
從光纖激光器發(fā)展歷程來看，輸出功率提升一直是主基調(diào)。未來面對更加復雜和精細的加工需求，更需要在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、關鍵制造工藝提升等領域持續(xù)深耕。杰普特憑借“激光光源+”策略和堅持自主技術創(chuàng)新驅(qū)動，正在半導體、動力電池、太陽能、3C電子、被動元器件等領域加速國產(chǎn)替代進程……
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