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超快鐳射發展現狀與市場潛力
責任編輯:S&A
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發表時間:2021-11-05

  鐳射加工現在已經快速推進到各個行業應用,特別是金屬鐳射切割、焊接的應用早已為人熟悉。千瓦級甚至萬瓦級以上鐳射功率的鐳射應用都可以統稱為宏觀加工,在金屬材料與非金屬材料均有較多的應用,目前工藝比較成熟。宏觀加工本質上來說其實是一種粗加工,工件材料本身是尺寸較大的結構件,材料對鐳射能量造成的損傷程度要求精度沒有很高,它所要求的的可能更多的是效率,相對於傳統工藝能更好實現批量產能,這才讓鐳射宏加工有更好的機會。由於鐳射宏觀加工集中在中高功率,特別是在金屬材料的應用已經成熟,目前的狀態是處於產品批量出貨階段,市場的競爭也是比較充分的。

  開闢鐳射微納加工的藍海

  鐳射作為一項工具是一把無形的刀,根據能量、光束類型的調節可以變為一把更快、更精、更利的刀。鐳射產業要探索更廣闊的藍海市場,也只有往這方面去拓展,才是一個出路。小功率的鐳射微納加工是值得重點關注的一個領域,這裏所配備的往往是指超快雷射器。

  以皮秒與飛秒雷射器為代表的超快鐳射自2003年後開始了技術應用,工業應用的歷史才10多年,歐、美、日、俄等國家正在致力於開拓更多的應用。以前,超快雷射器市場的主要企業是外國公司,以相干、光譜物理、通快、NKT、EKSPLA、Light Conversion、Lumentum、EdgeWave、Amplitude等公司為代表。

  中國作為超快雷射器發展的後起之秀,大約於2012年前後才有較多的相關科研成果以及產業化推進。吉林大學、清華大學、西安交通大學、中科院物理所/光機所等都在大力推進超快鐳射發展。

  進入2017年後,我國超快雷射器逐漸噴湧式發展,大族、華日、安揚、虹拓、卓鐳、貝林、國神、英諾、華快等國內主要企業大力推進技術產業化。另外還有英穀、羅根、諾派、朗研、贏聖科技、自貿、盛鐳、奧創、瀚盈等企業也是從事超快雷射器。目前我國企業基本上擁有了成熟的皮秒雷射器,小功率的飛秒鐳射工業應用也已經開始了,正在往大功率方向推進。

  至2020年,粗略統計我國擁有20家以上的企業從事超快雷射器,這些企業一部分走固體超快鐳射路線,如貝林、英穀,一部分走全光纖超快鐳射路線,如華日、安揚、華快。目前遇到的一個尷尬處境是,我國的科研機構與企業打破外國壟斷,發展出成熟的超快雷射器,產能也是非常充足的,但是超快鐳射的市場沒有完全打開。這就導致在一個小批量的應用市場裏,這麼多國產超快鐳射廠商在與外國產品競爭,同時國內品牌之間也打起了價格戰。

  僧多粥少,設備商群體數量不足

  目前國內雖然擁有規模龐大的資訊產業、微電子製造業、醫療產業、太陽能產業以及玻璃螢幕、面板產業,但在超快鐳射微納加工的使用時間以及工藝探索仍然不夠,當前主要從事超快鐳射微納加工設備的企業有廣東的大族、海目星、盛雄、韻騰、火焱、東贏、國奧,華東的德龍、天弘、致凱捷、允可、思拓機器,武漢的帝爾、華工、三工、元祿等主要企業。並且大部分企業的體量並不是很大,許多企業在幾年前達到了一個出貨量水準,就一直沒法繼續突破了。目前可能從事超快雷射器的企業都要比裝備商企業多,超快鐳射應用的門檻較高,也是一個重要原因,讓很多想做的企業難以進入。

  2020年超快雷射器迎來真正意義的爆發,全年出貨量達到2300臺(包含國內外品牌),增長近一倍,其中超過80%是皮秒雷射器,飛秒雷射器占比較小。當前佔據市場份額較多的有卓鐳、英諾、貝林、華快、華日、國神等企業,另外還有通快、相干、光譜物理、奧徒等外國品牌。這一年內超快雷射器競價情況激烈,國產品牌跌破了1萬元1瓦,20瓦的皮秒只需十幾萬元。超快鐳射精密加工繼續滲透到PCB製造、精密機械製造、玻璃切割、OLED面板加工、手機部件加工、醫療器械加工、光伏等領域。中國擁有龐大的電子製造業,鐳射精密製造的滲透率目前仍然非常低,未來市場空間仍然巨大。預估大約兩三年後,超快雷射器年出貨量可達5000臺,發展潛力與後勁非常巨大。

  超快鐳射冷水機助力微納加工應用

  超快鐳射微納加工除了在工藝以及應用端仍然需要下功夫外,在配套產品也是欠缺的,以往超快鐳射冷水機還常常依賴進口產品。過去6年裏,特域機電致力於研發超高溫控精度的冷水機,期間經歷了兩次失敗,終於在2020年初,特域機電成功突破了此項技術,把溫控精度做到了±0.1°C,各項技術指標達到了穩定可靠,並順勢推出了CWUP-20這款產品。

  CWUP-20適用於市面上主流的20W超快固體雷射器冷卻,包括皮秒、飛秒雷射器的應用。因此,CWUP-20是一款名副其實的“超快鐳射冷水機”。目前該產品適用於全品牌的超快光源,達到高精度±0.1℃溫控技術。CWUP-20的成功推出,就大受歡迎,在2020年獲得了近千臺的出貨量,為我國即將大規模應用超快鐳射精密加工提供了性價比良好的冷卻配套選擇。