高功率激光器國產化加快 發展瓶頸亟待突破

高功率激光器具有體積小、重量輕、電光轉換效率高、性能穩定、可靠性高和壽命長等特點。目前低功率激光器和中功率激光器正在逐步實現國產化,高功率激光器國產化剛剛開始,正在加快發展。

伴隨著高功率激光器行業的加速起跑,高功率激光器發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。

高功率激光器國產化加速起跑

近幾年來,在“中國制造2025”的戰略推動下,加之激光加工本身性能優異、效率高,我國激光產業取得了快速發展。其中,激光器是激光加工設備的核心部件,是激光設備中技術含量最高的部件,在激光產業鏈中占據核心地位。

我國激光器市場起步較晚,但隨著激光器核心技術不斷突破,應用領域不斷拓展,生產成本逐漸下降,激光器行業正在打破以進口為主的格局,逐步實現國產化。目前初步實現了低功率激光器和中功率激光器的產業化生產。數據顯示,我國低功率激光器國產化率已經達到93%以上,中功率激光器國產化率也在65%以上。

與此相比,高功率激光器國產化的道路才剛剛開始。數據顯示,我國高功率激光器市場規模在2018年接近30億元,但國產化率僅為13.6%。在如此廣闊的市場前景下,國內激光器行業也在紛紛加快高功率激光器的國產化腳步。其中,光纖激光器作為第三代激光器,其效率高、維護成本低,在許多領域正在逐漸替代傳統的固體激光器和CO2激光器,成為激光器行業的未來發展方向。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展。

2001年中科院上海光機所在國內率先開展了高功率光纖激光技術的理論與實驗研究,隨后清華大學、國防科技大學、西安光機所、銳科、創鑫、飛博等多家單位也實現了千瓦和萬瓦級的激光輸出。目前產業化高功率光纖激光器功率已能達到萬瓦級別。

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

激光器功率的急劇上升,會導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構更復雜,需要配套更可靠的封裝技術。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,據了解,目前行業內一些企業和機構已經紛紛引入真空焊接爐工藝。目前大功率激光器行業里面已經是十多家頂級的研究所和企業客戶已經引入北京中科同志科技研發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

據了解,中科同志科技的TORCH真空焊接爐有以下優點:

1、溫度均勻度高。真正可以達到2度以內。

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“國家火炬計劃產業化示范項目證書”。經過五年的持續升級,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,實現功率激光器行業的關鍵設備自主可控,為大功率激光器行業的國產化和高速發展貢獻自己的力量。