一文讀懂光纖激光器的前世今生

　　近年來(lái)，隨著工業(yè)領(lǐng)域向高端化、智能化方向發(fā)展速度的不斷加快，光纖激光器的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯出來(lái)，市場(chǎng)滲透率也隨之不斷走高。目前，光纖激光器在工業(yè)領(lǐng)域的市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)五成，是該領(lǐng)域的絕對(duì)王者。根據(jù)OFweek研究中心數(shù)據(jù)顯示，全球工業(yè)激光器收入已經(jīng)從2012年的23.4美元增加至2017年的46.8億美元，市場(chǎng)規(guī)模已翻了一倍。

　　2012-2017年全球激工業(yè)光器市場(chǎng)份規(guī)模及增速(單位：億美元)

　　光纖激光器優(yōu)勢(shì)凸顯，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

　　激光設(shè)備在智能裝備制造環(huán)節(jié)中必不可少，也是中國(guó)制造走向高端化、智能化的關(guān)鍵角色之一。相較于傳統(tǒng)的加工設(shè)備，激光設(shè)備加工能力更強(qiáng)，精度更高，加工效率也提升了許多。

　　目前來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上常見(jiàn)的激光器有CO2激光器(氣體激光器)、YAG激光器(固體)、光纖激光器、半導(dǎo)體激光器等等。由于它們工作特性各不相同，各自應(yīng)用領(lǐng)域也存在不小的差異。比如CO2激光器比較適合用在天然材料加工上，像皮革、塑料等硬度相對(duì)不強(qiáng)的材料，此外，CO2激光器在醫(yī)療方面的使用也很廣泛。不過(guò)由于其存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難等方面的問(wèn)題，在部分領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸被綜合特性更好的光纖激光器所取代。

　　幾種激光器主要性能參數(shù)表

　　通過(guò)上述數(shù)據(jù)對(duì)比，我們可以看出光纖激光器在加工性能、冷卻方式、加工材料各個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)都很貼合實(shí)際加工需求。

　　光纖激光器被譽(yù)為第三代激光器，其應(yīng)用范圍非常廣泛。包括激光光纖通訊、激光空間遠(yuǎn)距離通訊、航空航天、工業(yè)造船、汽車(chē)制造、激光雕刻、激光打標(biāo)、激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔/切割/焊接(銅焊、淬水、包層以及深度焊接)、軍事國(guó)防安全、醫(yī)療器械儀器設(shè)備、大型基礎(chǔ)建設(shè)，以及作為其他激光器的泵浦源等等。

　　光纖激光器能夠在如此廣泛領(lǐng)域被接受，主要得益于其在許多方面擁有的優(yōu)勢(shì)，比如結(jié)構(gòu)緊湊、光電轉(zhuǎn)換效率高、可靠性強(qiáng)，光束質(zhì)量好等等。隨著相關(guān)需求的不斷增長(zhǎng)，光纖激光器在高功率市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)日益凸顯。

　　國(guó)內(nèi)外廠家共同博弈國(guó)內(nèi)市場(chǎng)

　　激光技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代，是20 世紀(jì)里與原子能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)齊名的新四大發(fā)明之一。從科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)到實(shí)際應(yīng)用需要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，上世紀(jì)由愛(ài)因斯坦最早提出光子假說(shuō)并解釋了光電效應(yīng)理論，后來(lái)他又提出了受激輻射理論，從而奠定了激光技術(shù)的理論基礎(chǔ)?？上У氖?，直到西奧多·梅曼于1960年7月8日發(fā)明出世界上第一臺(tái)紅寶石激光器時(shí)，愛(ài)因斯坦已經(jīng)過(guò)世了5年。

　　光纖激光器即是用光纖作為泵浦介質(zhì)的激光器，世界上第一臺(tái)玻璃激光器就是光纖激光器。不過(guò)很少人知道的是，就在西奧多·梅曼成功制造紅寶石激光器僅1年后，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所隨后制造出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)紅寶石激光器，為中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的興起奠定了基礎(chǔ)。

　　由于中國(guó)加工制造市場(chǎng)對(duì)激光設(shè)備需求旺盛，國(guó)外以COHERENT、IPG、SPI為代表的廠商們都在積極介入中國(guó)市場(chǎng)，與中國(guó)廠家共同博弈國(guó)內(nèi)廣闊的加工制造市場(chǎng)。美國(guó)是第一個(gè)將光纖激光器用于制造業(yè)的國(guó)家，世界激光產(chǎn)業(yè)排名前五的大廠商中，就有Coherent，IPG和II-VI三家來(lái)自美國(guó)。IPG一直是全球光纖激光器的領(lǐng)頭羊，2017年主營(yíng)業(yè)務(wù)收入為14.09億美元，同比增長(zhǎng)40.02%。得益于全球光纖激光加工市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)，IPG近年來(lái)市場(chǎng)業(yè)績(jī)均獲得高速增長(zhǎng)。

　　在光纖激光器領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)起步相對(duì)較晚，在某些技術(shù)方面還存在一些差距，這些差距主要體現(xiàn)在上游的核心器件里。目前，國(guó)內(nèi)在光纖激光器領(lǐng)域，以武漢銳科激光和深圳創(chuàng)鑫激光兩家表現(xiàn)最為突出。銳科和創(chuàng)鑫都已推出了萬(wàn)瓦以上的光纖激光器，為國(guó)內(nèi)在超高功率加工市場(chǎng)填補(bǔ)了空缺。

　　國(guó)內(nèi)光纖激光器廠家?jiàn)^力追趕

　　長(zhǎng)期以來(lái)，因?yàn)閲?guó)外企業(yè)針對(duì)國(guó)內(nèi)實(shí)行技術(shù)封鎖、價(jià)格壟斷，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)不得不承受激光設(shè)備高昂的價(jià)格。正是在此情景之下，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)不斷強(qiáng)化自主研發(fā)，突破技術(shù)封鎖，激光產(chǎn)業(yè)鏈漸漸成型。

　　創(chuàng)鑫激光成立于2004年，是國(guó)內(nèi)最早從事光纖激光器研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)之一。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，國(guó)內(nèi)激光器制造廠商們競(jìng)相角逐的市場(chǎng)，始終集中在中低功率領(lǐng)域，而高功率激光器市場(chǎng)則被國(guó)外企業(yè)所壟斷。創(chuàng)鑫激光于今年推出了一款12000W的超高功率多模連續(xù)光纖激光器，為國(guó)產(chǎn)光纖激光器的研發(fā)作出貢獻(xiàn)。

　　銳科激光由海歸博士閆大鵬于2007年創(chuàng)辦，推出了國(guó)內(nèi)第一萬(wàn)瓦光纖激光器，也使得中國(guó)成為了第二個(gè)掌握萬(wàn)瓦光纖激光器核心技術(shù)的國(guó)家。自創(chuàng)立11年來(lái)，銳科激光先后研制出我國(guó)第一臺(tái)25W脈沖光纖激光器產(chǎn)品，第一臺(tái)100W、1000W、4000W、6000W和10000W連續(xù)光纖激光器產(chǎn)品。今年6月25日，銳科激光在深圳敲鐘上市，募資超過(guò)11億元，將繼續(xù)加大對(duì)光纖激光器的投入研發(fā)。

　　中國(guó)從2015年開(kāi)始取代歐洲，首次成為全球激光器最大的消費(fèi)市場(chǎng)。隨著“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的推進(jìn)，激光設(shè)備在智能制造方面的應(yīng)用一定會(huì)更加廣泛。而以新能源汽車(chē)為代表的汽車(chē)制造產(chǎn)業(yè)鏈正面臨著新的調(diào)整，光纖激光器將會(huì)被更多地引入其中，未來(lái)市場(chǎng)空間十分廣闊。而隨著國(guó)內(nèi)廠家不斷取得技術(shù)突破，激光市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局又會(huì)如何變動(dòng)?我們拭目以待。