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这一领域,国内光纤激光器企业的新蓝海?

来源:http://www.nxtplaser.com/news282140.html  发布时间 : 2019/12/3 10:22:00

这一领域,国内光纤激光器企业的新蓝海?激光天地导读:按工作方式和能量输出形式划分,光纤激光器可以分为连续激光器、脉冲激光器和准连续激光器。准连续激光器(QCW,Quasi-Continuous Wave Laser),是输出长脉冲近似连续形式激光的光纤激光器,能够产生ms量级的脉冲,是市场中迅速崛起的第三种光纤激光器。

在“连续激光器”前面加了“准”这个前缀,表明 QCW 保留了连续激光器的优势:电光转换效率高、可靠性好、免维护、稳定性强及更小的占地面积。同时,QCW 光纤激光器还可以在脉冲模式下工作。

调 Q 脉冲光纤激光器可提供 mJ 量级的脉冲能量,但是材料加工行业常常需要数千瓦峰值功率,数焦耳脉冲能量。准连续光纤激光器弥补了千瓦级连续光纤激光器与调 Q 脉冲激光器之间的空白。准连续光纤激光器的峰值功率可达连续模式运行下平均功率的 10倍,因此可在 50 μs-50 ms 的长脉冲中提供数十焦耳的脉冲能量。所以单个 QCW 激光器便可以处理此前需要两个不同的激光器才能完成的各种加工任务。

平均功率恒定下,脉冲能量与重复频率成反比:例如,一台 20kW 峰值功率的 QCW 光纤激光器可以在 CW 或脉冲模式下以 2kW 功率运行,并且在 100Hz 的重复频率下产生200 焦耳的脉冲能量,1kHz 下产生 20 焦耳脉冲,或在 5kHz 的重复频率下产生 4 焦耳的脉冲能量。由于其较高的平均功率和脉冲重复频率,QCW 光纤激光器显著提高了加工速度以及生产效率。

脉冲能量恒定下,峰值功率与脉宽成反比:例如,脉宽为 10ms 时峰值功率为 1 500W, 脉宽为 15ms 时峰值功率为 1 000W,脉宽为 50ms 时峰值功率为 300W,脉宽越长,峰值功率越低。

一、准连续激光器是需要长脉宽、高峰值的工业应用的理想选择

准连续光纤激光器是点焊、缝焊和钻孔等需要长脉宽、高峰值的工业应用的理想选择。此外,还常运用于精密切割、精细钻孔、精密焊接、动力电池极片焊接、手机天线焊接、铜/铝加工等场景。

焊接方面,准连续光纤激光器的研发初衷就是将光纤激光器的优势引入那些需要低平均功率、低占空比的脉冲激光焊接。切割方面,准连续光纤激光器可连接单模光纤,具有极为精细的切割性能。正是利用这一性能特点,QCW 激光器不仅可以高质量地完成汽车等行业的电池焊接应用,更可以投入到对精度有高要求的航空航天业切割和焊接,消费电子和照明等行业的切割、划线和精密焊接等多种应用。

二、准连续激光器峰值功率高、光束质量高,适合精密加工

准连续光纤激光器凭借以下优点已基本替代了传统灯泵 YAG 激光器:

1、高脉冲功率、能量稳定,兼具高峰值功率;准连续光纤激光器的峰值功率可达连续模式运行下平均功率的 10 倍。

2、高光束质量。

3、电光转换效率高>30%。

4、单个脉冲可通过模拟信号进行调制,从而实现时域脉冲整形或脉冲序列,以适用于特殊应用。比如,当处理复杂零件或是高反及敏感材料时,可以实时控制脉宽、占空比、频率、脉冲能量和平均功率。QCW 激光器的脉冲整形功能调制能力超越其它技术。

5、价格优势显著。尽管通过调制千瓦级掺镱激光器可以获得相同的峰值和平均功率,但准连续激光器价格优势显著,在几百到数千瓦的平均功率范围内提供了可承受的高峰值功率。

6、能够快速增加和降低功率水平,并且可以在线从脉冲模式切换到连续运行模式。

三、IPG 技术好,国内厂商不相上下


IPG、飞博激光、锐科、创鑫、nLight 等主流激光器厂商均推出了准连续激光器产品。从参数上来看,IPG 峰值功率可达到 23kW,国内厂商中, 飞博激光、锐科激光的准连续产品不相上下。

四、国内厂商销售规模尚小,对标 IPG 市场空间显著

根据锐科激光招股说明书以及2019 年半年报,锐科于2016 年推出了准连续光纤激光器,截至2017年末,公司销售的准连续激光器主要为75W、150W、450W 准连续光纤激光器,并且在研发 500W 准连续光纤激光器。2016 年及 2017 年,锐科准连续光纤激光器销售金额分别为 103.42 万元及 1569.41 万元。

据创鑫激光招股说明书披露,创鑫已于 2017 年研制出 50/500W 准连续光纤激光器样机开发,2018 年至今研制出 150W /1500W 准连续光纤激光器,并计划在募投项目中扩产该类产品 2560 台。

除了锐科、创鑫有相关产品布局,飞博激光的准连续光纤激光器产品品质也非常好, 获得了市场的认可。

根据 IPG 年报披露,2013-2018 年 QCW 产品营收从 2151 万美元增长至 6670 万美元,CAGR 高达 25.4%。其QCW 产品主要用于消费电子中的焊接应用和医用支架切割及医用电池焊接。


虽然准连续光纤激光器在国内市场应用时间还不长,现阶段市场规模较小,但凭借着诸多良好特性和可应用领域,有望在给制造业带来巨大变革的同时快速发展。参考 IPG 相关产品的市场需求情况,国内厂商仍大有可为。


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