在目前激光器市場(chǎng)被光纖激光器獨(dú)占風(fēng)頭的情況下,紫外激光器似乎并沒(méi)有像前者那么引人關(guān)注。確實(shí),光纖激光器能占據(jù)那么大的市場(chǎng)份額不是沒(méi)有原因,紫外激光器由于自身的局限性,其應(yīng)用并不能像光纖激光器的應(yīng)用那么廣泛,然而也正是因?yàn)樽贤饧す馄?55nm波長(zhǎng)的獨(dú)特屬性,使其能勝任其他激光器無(wú)法達(dá)到的特殊效果,這使得紫外激光在一些特殊應(yīng)用中成為了不二之選。
紫外激光是由紅外光經(jīng)過(guò)三倍頻技術(shù)獲得,是一種色冷光源,其加工方式被稱(chēng)為冷加工,具有較短波長(zhǎng)和脈沖寬度以及良好光束質(zhì)量的激光器可以產(chǎn)生更聚焦的光斑并保持最小熱影響區(qū)(Heat-affecting Zone)以實(shí)現(xiàn)更精確的微加工。高能量吸收,尤其是在紫外波長(zhǎng)和短脈沖范圍內(nèi),允許材料快速汽化,從而減少熱影響區(qū)和炭化。較小的聚焦點(diǎn)允許更高的精度和更小的尺寸加工。因?yàn)槠洚a(chǎn)生的熱影響區(qū)非常非常小,因此紫外激光加工的方式就成了“冷加工”,這是紫外激光加工的一大特點(diǎn),也是它與其他類(lèi)型激光的區(qū)別。紫外激光主要是利用光化學(xué)反應(yīng)來(lái)加工,激光可深入到產(chǎn)品材料的內(nèi)部。因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)更短,然而又恰恰因?yàn)檫@些短波,紫外激光器能夠更精確地聚焦,從而使其在進(jìn)行極其精細(xì)的高端加工,同時(shí)也能保持優(yōu)良的定位精度。
常見(jiàn)的紫外激光加工應(yīng)用有電子產(chǎn)品打標(biāo)、白色家電、電器外殼標(biāo)記,食品、藥品生產(chǎn)日期的飛動(dòng)標(biāo)記、皮革、工藝禮品、織物切割、橡膠制品、眼鏡材料、外殼名牌、通訊器材等應(yīng)用。另外在一些高端、精細(xì)的加工領(lǐng)域,紫外激光加工同樣可以大展拳腳。比如PCB的切割與分板、陶瓷打孔劃片等。另外值得一提的是EUV(極紫外光刻),它是目前唯一能進(jìn)行7nm芯片工藝制程的激光加工工藝,它的存在使得摩爾定律在今天還在延續(xù)。
紫外激光器市場(chǎng)這兩年來(lái)發(fā)展迅速,在2016之前,全國(guó)紫外激光器的出貨量不過(guò)三千多臺(tái),但到了16年的時(shí)候,紫外激光器出貨量突然飆升至6000多臺(tái),2017年紫外激光器出貨量9000多臺(tái)。這是得益于紫外激光精密加工應(yīng)用的市場(chǎng)需求上升,此外還因?yàn)橐恍℡AG激光和CO2激光的應(yīng)用被紫外激光加工所取代。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)從事紫外激光器生產(chǎn)與銷(xiāo)售的企業(yè)有不少,其中包括華日激光、英谷激光、貝林激光、羅根激光、天津梅曼激光、、瑞豐恒科技、英諾激光、道中道激光、富通尼等等。如今,國(guó)產(chǎn)的紫外激光器從大約2009年起步發(fā)展至今,已經(jīng)是一項(xiàng)較為成熟的技術(shù),十多家企業(yè)也已實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn),在紫外固體激光器方面打破外國(guó)的壟斷使得國(guó)內(nèi)紫外激光器價(jià)格水平大幅下降,大幅減低了激光器使用成本又使得激光加工更大范圍的普及,對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)制造業(yè)水平有非常積極的影響。然而也要看到國(guó)內(nèi)廠商的技術(shù)產(chǎn)品主要集中在中低功率水平,從1瓦至12瓦之間,華日激光有>20瓦的產(chǎn)品。而高功率紫外激光器方面目前是空白,與外國(guó)水平仍然有差距。
國(guó)外紫外激光業(yè)務(wù)發(fā)展得比較好的企業(yè)有光譜物理(Spectral-Physics)、相干、通快、先進(jìn)光波、Powerlase、甚至IPG也有紫外激光業(yè)務(wù)。光譜物理?yè)碛?0瓦的高功率紫外激光器(M2 <1.3),而Powerlase擁有DPSS最高180瓦紫外激光器(M2<30)。再如IPG,其年銷(xiāo)售近百億人民幣,占中國(guó)光纖激光器市場(chǎng)份額超過(guò)一半。然而IPG也對(duì)紫外激光市場(chǎng)抱有很大的期望,盡管與光纖激光業(yè)務(wù)相比,IPG在中國(guó)的紫外激光業(yè)務(wù)只占整體營(yíng)收的一小部分,這個(gè)光纖激光器巨人還是對(duì)紫外激光器未來(lái)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)抱有很大期望——由于中國(guó)對(duì)消費(fèi)電子制造業(yè)應(yīng)用的需求,IPG在最近一個(gè)季度出售價(jià)值超過(guò)100萬(wàn)美元的紫外光纖激光器。IPG希望在這個(gè)特定領(lǐng)域中與MKS子的公司光譜物理及其更傳統(tǒng)的二極管泵浦固態(tài)激光器競(jìng)爭(zhēng)。
總的來(lái)說(shuō),紫外激光器雖然沒(méi)有像光纖激光器那樣獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷,但其應(yīng)用前景以及市場(chǎng)需求同樣不可小覷。從這兩年來(lái)紫外激光器出貨量的陡升就可以看出,紫外激光加工是激光加工市場(chǎng)中的一股重要的力量。隨著紫外激光器的國(guó)產(chǎn)化,國(guó)內(nèi)外品牌的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng),在客觀上有利于紫外激光器在國(guó)內(nèi)激光加工的進(jìn)一步普及。
紫外激光器的相關(guān)技術(shù)包括諧振腔設(shè)計(jì)、倍頻控制、腔內(nèi)熱補(bǔ)償以及冷卻控制等。在冷卻方式方面,低功率段的產(chǎn)品有用水冷和風(fēng)冷兩種,目前大多數(shù)廠家都采用水冷,而中高功率的產(chǎn)品全部采用水冷。因此,紫外激光器市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)必然會(huì)帶動(dòng)紫外激光專(zhuān)用冷水機(jī)的需求量。紫外激光器的穩(wěn)定輸出需要維持內(nèi)部熱量在一個(gè)穩(wěn)定范圍,因此在冷卻效果上,水冷比風(fēng)冷更穩(wěn)定、更可靠。
眾所周知,冷水機(jī)的水溫波動(dòng)越大(即溫控精度太差的話),會(huì)導(dǎo)致光損耗量增大,影響激光加工成本及縮短激光器使用壽命。而冷水機(jī)精度越高,水溫波動(dòng)越小,激光輸出就越穩(wěn)定。另外,冷水機(jī)的水壓越穩(wěn)定,可極大地減少激光器管道負(fù)荷和避免氣泡產(chǎn)生。而特域冷水機(jī)管道設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)緊湊,極大避免了氣泡產(chǎn)生,穩(wěn)定激光器出光,延長(zhǎng)壽命,節(jié)省用戶(hù)成本。
廣州特域機(jī)電有限公司研發(fā)生產(chǎn)的冷水機(jī)專(zhuān)門(mén)為3W-15W紫外激光器設(shè)計(jì),溫控精度高,具備恒溫和智能調(diào)溫兩種工作模式,溫控精確度可達(dá)±0.3°C,制冷穩(wěn)定。且冷水機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,體積小巧,方便移動(dòng)。含輸出控制設(shè)備開(kāi)關(guān)以及冷卻水流量、高低溫等多項(xiàng)先進(jìn)報(bào)警保護(hù)功能,與同類(lèi)相比,特域的制冷型冷水機(jī)更具穩(wěn)定性。
特域機(jī)電3W-15W紫外激光器專(zhuān)用冷水機(jī)
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