高功率激光器國產(chǎn)化加快 發(fā)展瓶頸亟待突破

高功率激光器具有體積小、重量輕、電光轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定、可靠性高和壽命長等特點(diǎn)。目前低功率激光器和中功率激光器正在逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,高功率激光器國產(chǎn)化剛剛開始,正在加快發(fā)展。

伴隨著高功率激光器行業(yè)的加速起跑,高功率激光器發(fā)展還存在很多瓶頸亟待突破。除了人才稀缺和資金問題,如何保證高功率的同時保證高可靠性,也是一個亟待研究的問題。

高功率激光器國產(chǎn)化加速起跑

近幾年來,在“中國制造2025”的戰(zhàn)略推動下,加之激光加工本身性能優(yōu)異、效率高,我國激光產(chǎn)業(yè)取得了快速發(fā)展。其中,激光器是激光加工設(shè)備的核心部件,是激光設(shè)備中技術(shù)含量最高的部件,在激光產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)核心地位。

我國激光器市場起步較晚,但隨著激光器核心技術(shù)不斷突破,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,生產(chǎn)成本逐漸下降,激光器行業(yè)正在打破以進(jìn)口為主的格局,逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。目前初步實(shí)現(xiàn)了低功率激光器和中功率激光器的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示,我國低功率激光器國產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到93%以上,中功率激光器國產(chǎn)化率也在65%以上。

與此相比,高功率激光器國產(chǎn)化的道路才剛剛開始。數(shù)據(jù)顯示,我國高功率激光器市場規(guī)模在2018年接近30億元,但國產(chǎn)化率僅為13.6%。在如此廣闊的市場前景下,國內(nèi)激光器行業(yè)也在紛紛加快高功率激光器的國產(chǎn)化腳步。其中,光纖激光器作為第三代激光器,其效率高、維護(hù)成本低,在許多領(lǐng)域正在逐漸替代傳統(tǒng)的固體激光器和CO2激光器,成為激光器行業(yè)的未來發(fā)展方向。目前高功率激光器方面,高功率光纖激光器率先取得了巨大發(fā)展。

2001年中科院上海光機(jī)所在國內(nèi)率先開展了高功率光纖激光技術(shù)的理論與實(shí)驗(yàn)研究,隨后清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、西安光機(jī)所、銳科、創(chuàng)鑫、飛博等多家單位也實(shí)現(xiàn)了千瓦和萬瓦級的激光輸出。目前產(chǎn)業(yè)化高功率光纖激光器功率已能達(dá)到萬瓦級別。

保證高可靠性需引入真空焊接爐工藝

雖然高功率激光器發(fā)展勢頭強(qiáng)勁,但目前還存在很多亟待突破的瓶頸。除了研發(fā)人才極度稀缺,研發(fā)投入大量資金等基礎(chǔ)問題,如何保證高功率的同時保證高可靠性,成為當(dāng)下高功率激光器發(fā)展一個重要的研究課題。

激光器功率的急劇上升,會導(dǎo)致其可靠性水平下降,工作壽命縮短。同時由于高功率激光器整體結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,需要配套更可靠的封裝技術(shù)。由于封裝工藝不到位引起的焊料空洞等問題都將對高功率激光器的可靠性帶來巨大影響。

為了保證高功率激光器的可靠性,據(jù)了解,目前行業(yè)內(nèi)一些企業(yè)和機(jī)構(gòu)已經(jīng)紛紛引入真空焊接爐工藝。目前大功率激光器行業(yè)里面已經(jīng)是十多家頂級的研究所和企業(yè)客戶已經(jīng)引入北京中科同志科技研發(fā)的高功率激光器專用真空焊接爐,并取得了良好的效果。

圖為中科同志科技TORCH高功率激光器專用RS220真空焊接爐

據(jù)了解,中科同志科技的TORCH真空焊接爐有以下優(yōu)點(diǎn):

1、溫度均勻度高。真正可以達(dá)到2度以內(nèi)。

2、升溫斜率過程中的溫度和均勻度高。

3、降溫斜率過程中的溫度和均勻度高。

中科同志科技早在2014年就研發(fā)銷售了V4 系列和RS系列共兩個系列的高功率激光器專用真空焊接爐。同時2014年中科同志科技獲得“國家火炬計(jì)劃產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目證書”。經(jīng)過五年的持續(xù)升級,中科同志科技在高功率激光器專用真空焊接爐方面的工藝日趨成熟,可以完全替代德國美國真空焊接爐,實(shí)現(xiàn)功率激光器行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備自主可控,為大功率激光器行業(yè)的國產(chǎn)化和高速發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。