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(shí)保證高可靠性，也是一個(gè)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(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(jí)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(jí)別。

保證高可靠性需引入真空共晶爐工藝

雖然高功率激光器發(fā)展勢(shì)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(shí)保證高可靠性，成為當(dāng)下高功率激光器發(fā)展一個(gè)重要的研究課題。

激光器功率的急劇上升，會(huì)導(dǎo)致其可靠性水平下降，工作壽命縮短。同時(shí)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(duì)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)紛紛引入真空共晶爐工藝。目前大功率激光器行業(yè)里面已經(jīng)是十多家頂級(jí)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共晶爐，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真空共晶爐

據(jù)了解，中科同志科技的TORCH真空共晶爐有以下優(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(gè)系列的高功率激光器專用真空共晶爐。同時(shí)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(jí)，中科同志科技在高功率激光器專用真空共晶爐方面的工藝日趨成熟，可以完全替代德國美國真空共晶爐，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。