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近日，國(guó)內(nèi)激光上市企業(yè)相繼發(fā)布了最新財(cái)報(bào)，營(yíng)收和凈利潤(rùn)方面繼續(xù)保持大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，展現(xiàn)了在全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)的背景下，國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)鏈爆發(fā)出的巨大動(dòng)能。其中，高功率連續(xù)光纖激光器持續(xù)開疆拓土自然功不可沒！
光纖激光器還有哪些新方向？
根據(jù)Laser Focus World數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)激光器市場(chǎng)規(guī)模為109.1億美元，占全球激光器市場(chǎng)66.12%的份額。其中，光纖激光器在工業(yè)激光器中的占比也從2015年的40.8%提升至2020年的52.68%，是市場(chǎng)份額最大的工業(yè)激光器。2020年中國(guó)光纖激光器市場(chǎng)規(guī)模約為13.8億美元，其中國(guó)產(chǎn)比例約56%，達(dá)7.73億美元。
國(guó)內(nèi)光纖激光器起步于2006年左右，在過去十多年中孕育出銳科激光、杰普特、創(chuàng)鑫激光為代表的光纖激光器企業(yè)，逐步實(shí)現(xiàn)了中低功率領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)替代，高功率領(lǐng)域打破壟斷的局面，極大地緩解了工業(yè)激光領(lǐng)域“缺芯”的窘境。可謂是繼下游設(shè)備集成之后，國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)又一代表性突破！
從技術(shù)發(fā)展來看，國(guó)內(nèi)光纖激光產(chǎn)業(yè)基本上也是延續(xù)著國(guó)外成熟經(jīng)驗(yàn)，通過泵浦源改進(jìn)、摻雜光纖、光束合成技術(shù)等不斷提升替身激光器功率和加工能力，以滿足打標(biāo)、切割領(lǐng)域的市場(chǎng)需求。由于下游市場(chǎng)相對(duì)單一，對(duì)于激光加工功率需求相對(duì)集中，使得過去很長(zhǎng)一段時(shí)間，國(guó)內(nèi)光纖激光產(chǎn)業(yè)一直處于“拼功率”的粗放式經(jīng)營(yíng)階段，缺乏技術(shù)創(chuàng)新及拓展新應(yīng)用的動(dòng)力。
■光纖激光器輸出功率極限
如上圖所示，光纖激光器輸出功率主要受限因素主要包括泵浦功率、受激拉曼散射（SRS）以及熱透鏡效應(yīng)。選用性能更佳的光纖器件并更加科學(xué)地對(duì)器件進(jìn)行設(shè)計(jì)整合，可以進(jìn)一步提升單纖單模光纖激光器輸出功率。加之合束技術(shù)的使用，想要實(shí)現(xiàn)萬瓦級(jí)高功率輸出也并不是特別困難?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)廠商相繼推出萬瓦級(jí)光纖激光器產(chǎn)品就是很好地說明。
除了功率不斷提升之外，高平均功率、高峰值功率脈沖光纖激光器，超短脈沖光纖激光器，更高亮度，模塊化、智能化及節(jié)能環(huán)保等都將成為光纖激光器后續(xù)重要發(fā)展方向。從材料加工應(yīng)用市場(chǎng)來看，高功率光纖激光器正在取代傳統(tǒng)加工方式，在厚板切割、焊接，熔覆及清洗等領(lǐng)域應(yīng)用趨勢(shì)逐步明朗。另一方面，光纖激光器超快激光器由于可以實(shí)現(xiàn)精密加工“冷加工”，在玻璃、脆性材料、生物醫(yī)療、顯示面板、PCB等領(lǐng)域應(yīng)用則將成為非常誘人的增長(zhǎng)點(diǎn)。
根據(jù)《2021中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015-2020年中國(guó)超快激光器銷售額快速增長(zhǎng)，2020年中國(guó)超快激光器銷售額超過27億元，同比增長(zhǎng)10.20%。隨著全球范圍內(nèi)精密加工需求愈發(fā)旺盛，Laser Focus World也預(yù)計(jì)2022年全球超快激光器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到166億元，國(guó)內(nèi)超快激光器市場(chǎng)規(guī)模將超過83億元。
從市場(chǎng)應(yīng)用情況來看，目前光纖激光器微納加工仍是超快激光主導(dǎo)方式。隨著下游應(yīng)用市場(chǎng)的逐步成熟、產(chǎn)品穩(wěn)定性和單脈沖能量不斷突破、以及核心元器件的自主化進(jìn)程不斷向前，超快激光器應(yīng)用市場(chǎng)將會(huì)進(jìn)一步打開。作為國(guó)內(nèi)激光光源核心廠商，杰普特除了在高功率光纖激光器應(yīng)用方面持續(xù)發(fā)力之外，更是以細(xì)分市場(chǎng)差異化需求為牽引，不斷推進(jìn)激光技術(shù)、工藝創(chuàng)新。
打破傳統(tǒng)應(yīng)用，探索激光新邊界
傳統(tǒng)玻璃切割技術(shù)采用金剛石或合金在玻璃上劃出微槽，在微槽兩側(cè)施加外力使玻璃向厚度方向延展，形成縱向裂縫來實(shí)現(xiàn)切斷，能滿足傳統(tǒng)玻璃的加工要求。近些年，隨著觸控玻璃、藍(lán)寶石等材料在智能手機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用越來越普及，非接觸式的超快激光加工成為了最主要加工手段。
憑借超快脈沖時(shí)間和超高峰值功率的特性，超快激光使得光脈沖的能量以極快的速度注入到很小的作用區(qū)域，瞬間的高能量密度沉積將使電子的吸收和運(yùn)動(dòng)方式發(fā)生變化，避免了激光線性吸收而導(dǎo)致能量的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散等影響，從而實(shí)現(xiàn)脆性材料的精密加工。
■杰普特MOPA激光器M8
近日，杰普特在原有MOPA脈沖激光器基礎(chǔ)上再次升級(jí)，推出了全新系列M8光纖紅外激光器。相較于M7系列除了將功率提升至100-250W范圍，并且還能夠提供更高的脈沖能量和峰值功率，首次實(shí)現(xiàn)了納秒光纖激光器在玻璃加工領(lǐng)域的應(yīng)用，為下游市場(chǎng)提供了更具性價(jià)比的產(chǎn)品方案，特別適合電池極片切割與清洗、玻璃打孔的應(yīng)用，應(yīng)用行業(yè)分布新能源汽車、光伏等領(lǐng)域，帶來了MOPA脈沖光纖激光器應(yīng)用的再次升級(jí)。
另外，隨著上半年消費(fèi)電子、新能源汽車、被動(dòng)元器件等市場(chǎng)的不斷升溫，杰普特也成功量產(chǎn)了JPT-PS系列30W紅外皮秒激光器，很好地滿足了先進(jìn)材料精密加工應(yīng)用需求，在超快激光器前沿產(chǎn)品探索與工藝改良兩個(gè)方面均取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。
在醫(yī)療應(yīng)用中，食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）規(guī)定所有的產(chǎn)品與器械都需要有唯一設(shè)備標(biāo)識(shí)（UDI），即藥品和零件醫(yī)療器械都要求打上識(shí)別碼標(biāo)記。傳統(tǒng)的噴墨標(biāo)記方式不僅容易脫落、被纂改，也有帶入制毒物質(zhì)和污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。采用JPT-PS系列30W紅外皮秒激光器進(jìn)行不銹鋼表面標(biāo)記，更加環(huán)保且標(biāo)記穩(wěn)定不易脫落，具有抗腐蝕，抗鈍化，抗高壓滅菌等優(yōu)異性能，帶來了醫(yī)療應(yīng)用工藝的再一次升級(jí)。
■JPT-PS系列30W紅外皮秒激光器
對(duì)比通用的納秒激光器，JPT-PS系列30W紅外皮秒激光器熱影響更小，在醫(yī)療穿刺及其鉆孔器械打標(biāo)等應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)。另一方面，納秒激光器過鹽霧后顏色會(huì)有明顯變化，皮秒變化量少，相對(duì)而言更加穩(wěn)定可靠。
隨著激光技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，越來越多新興應(yīng)用開始涌現(xiàn)，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈積極探索，去發(fā)現(xiàn)新的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。
從應(yīng)用角度來看，MOPA光纖激光器脈沖寬度可以靈活調(diào)節(jié)，更加適合智能制造差異化應(yīng)用需求。作為國(guó)內(nèi)首家商用MOPA脈沖光纖激光器生產(chǎn)制造商，杰普特在該領(lǐng)域持續(xù)引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，除了不斷提升產(chǎn)品功率之外，還將其與下游應(yīng)用深度融合，推動(dòng)光纖激光器向更多領(lǐng)域拓展，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。
從光源到應(yīng)用，發(fā)力新興市場(chǎng)
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，動(dòng)力電池的需求量出現(xiàn)了大幅度增長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟政策信息研究部發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021年6月，我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)量共計(jì)15.2GWh，同比增長(zhǎng)184.3%，環(huán)比增長(zhǎng)10.2%，對(duì)于先進(jìn)加工工藝需求旺盛。
■動(dòng)力電池
對(duì)于光纖激光技術(shù)而言，可應(yīng)用于動(dòng)力電池生產(chǎn)過程中的電芯、極柱、軟連接、注液孔、防爆閥、模組、極耳焊接等多個(gè)領(lǐng)域。其中，MOPA脈沖光纖激光器擁有優(yōu)秀的光束質(zhì)量特性，高亮度、高峰值、高能量密度輸出，加工效率高且切割平整，并具有防反射特性，是電芯極片切割的理想光源。
自今年年初以來，面對(duì)全球供應(yīng)鏈的新變化以及動(dòng)力電池、太陽能光伏等下游應(yīng)用的增長(zhǎng)，杰普特快速布局加快推進(jìn)激光器國(guó)產(chǎn)替代。在光伏行業(yè)，已有光伏裝備大客戶選用其激光光源作為開槽、裂片、鉆孔等應(yīng)用的首選激光器。而在動(dòng)力電池市場(chǎng)，杰普特已經(jīng)通過配套贏合科技、大族激光、聯(lián)贏激光、光大激光等知名激光裝備制造商，成功進(jìn)入到動(dòng)力電池頭部企業(yè)供應(yīng)鏈，為動(dòng)力電池全系制造提供完整的激光器解決方案。
總結(jié)
從光纖激光器發(fā)展歷程來看，輸出功率提升一直是主基調(diào)。未來面對(duì)更加復(fù)雜和精細(xì)的加工需求，更需要在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、關(guān)鍵制造工藝提升等領(lǐng)域持續(xù)深耕。杰普特憑借“激光光源+”策略和堅(jiān)持自主技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，正在半導(dǎo)體、動(dòng)力電池、太陽能、3C電子、被動(dòng)元器件等領(lǐng)域加速國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程……
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