高端制造破局，国产光纤激光器还需迈过这道坎
发布时间：2021-08-03
近期，国内科技圈最重磅的消息无疑就是中央重拳打击比特币挖矿和交易，除了金融安全考虑之外，淘汰高能耗低端产业，加大节能减排力度成为了未来中国产业升级的主基调。作为高端制造的重要工具，激光产业也无法置身事外。
高端制造不仅仅是“堆叠功率”
从2010年到2020年，中国激光产业规模增加了10倍，基本构建起了完整的产业链，产业规模持续保持着稳定增长的趋势。特别是在光纤激光器领域，国内已经完成了中低功率产品的国产化替代，正在向高功率领域集体冲锋。
虽然激光技术一直都被定义为先进的加工手段，但在市场占比最大的工业应用市场，激光技术长期应用于切割、打标等通用领域，早期对激光器稳定性及节能环保没有特别高的要求。只要价格合适，激光设备买回去立马能用就行了。由此也导致加入的玩家越来越多，价格竞争成为了抢夺市场的不二法宝。这一阶段国内激光产业，总体上还是走着一条追求规模效应的粗放式经营之路。
近几年以来，制造业升级、高端制造、智能制造等逐渐成为国内激光产业关注的新方向。究其原因，传统的应用领域已经成为红海市场，价格竞争逐渐触底，倒逼着激光厂商开始寻找新的市场，进一步提升产品核心竞争力。
在此背景下，激光清洗、激光焊接、激光熔覆、激光再制造等高附加值应用受到的关注越来越多。从2020年开始，国产万瓦级光纤激光器厂商逐步实现小批量生产，并且在汽车、轨道交通、农机制造、船舶等领域完成测试交付。在高端制造领域用激光替代传统加工方式，以此打开增量市场成为国内厂商未来的重要策略。
相对于早期的野蛮式生长，高端制造领域对于激光器的要求不再是“能用”就行了。实际上要满足“能用”的要求非常简单，采用最原始的模块堆叠通过合束技术就能使激光器功率大幅度提升。但由此也会带来生产效率低，产品质量缺陷等问题，这些在轨道交通等高端领域是不可原谅的。为此，“好用”和“耐用”也成为了高端制造领域客户对激光器和设备的重要考虑指标。
作为国内光纤激光器头部厂商，杰普特在高端制造领域拓荒的过程中也走出了一条自己的道路。凭借着产品稳定性强的特性，2015年杰普特在MOPA脉冲光纤激光器市场一举挑落美国和英国竞争对手，销量实现全球第一。在智能装备市场，杰普特同样不容小觑，成功打入某知名手机厂商供应链就是对其产品品质的很好说明。在高功率光纤激光器市场，面对即将到来的价格竞争，杰普特依旧坚持提升产品稳定性策略，在产品设计整个过程中不断创新，为客户提供更加高性能、更加环保节能的解决方案。
30000W激光器交付打开新局面
从市场表现来看，国内已经形成了超高功率光纤激光器应用的氛围，越来越多产业链厂商开始投入配套。进入2021年，高功率光纤激光器也成为最热的话题。对于下游厂商而言，传统加工方式已无法带来经济效益的提升，在人力成本及节能减排的双重压力下，寻找新的替代方案意愿也很强。但是高昂的成本，也使得很多下游厂商选择观望。
杰普特30KW高功率光纤激光器
2020年杰普特研发投入10,052.08万元，相对于2019年同比增长50.86%。在高功率连续光纤激光器方面，6KW单模块和30KW高功率产品的推出为高功率激光应用市场提供国产解决方案，并在2020年12月实现首台30KW高功率光纤激光器产品的出货交付。
该激光器产品凭借杰普特多年对激光器稳定性的研究，更加侧重于稳定性最佳的小功率泵源器件，以多数量小电流耦合方式，使激光运行更平稳，功率波动低。同时采用定制光纤、泵源芯片，结合双重光返隔离技术，外加功率冗余和监测技术，极大降低了光衰减，各项性能媲美国外产品。
对于国产光纤激光器而言，和国外产品之间差距最主要集中在稳定性和光衰减方面。成本的大幅度降低，使得国产光纤激光器厂商快速攻城略地。然而在高功率领域，激光器产品的性能和品质的重要性愈发突出，毕竟高昂的维修和替换费用任何厂商也得慎重考虑。
在高功率光纤激光器市场，杰普特继续秉承着提升产品稳定性的原则，从核心光源环节提升加工设备的性能及使用寿命，为高端制造应用提供更佳的解决方案，助推下游市场的打开。
节能减排不仅仅是一句口号
毫无疑问，自动化、智能化、节能环保等已经成为国内制造业转型的主要方向。对于激光加工设备而言，随着激光器功率的不断提升，设备本身所需要的电能、气体消耗、热能挥发等都会愈来愈多。在未来智能制造时代，激光加工设备将深度融合于整个系统，节能环保将成为激光厂商未来必须要面对的重要挑战。
从激光器角度而言，光纤激光器具有先天性优势，其电光转换效率和稳定性方面远优于其他光源。具体而言，光纤激光器的电光转换率可以达到30%，通过特种光纤的优化，其转换效率还能进一步提升。相较而言，YAG固体激光器电光转换效率仅3%，CO2激光器也只能达到10%。另一方面，光纤激光器不需要采用复杂水冷结构，谐振腔更加简单、内部结构更少，产品稳定性更优，能够大幅度降低维护成本，更具节能环保特性。
作为这一领域的倡导者，杰普特在产品研发和定义过程中就将节能环保、稳定性等作为重要考量指标。2019-2021年间，杰普特不仅将3000W单模块连续光纤激光器整机缩小60%以上，更将功耗降到更低，全年可节省电费高达4万元。
另外，杰普特还研发使用了新的泵浦方案，泵浦光的吸收效率更高，是传统泵浦方案的1.4倍，还能更进一步的提升激光能量密度，以及更好的激光模式（光束质量），进一步提升应用性能。
对于光纤激光器而言，除了高功率、高亮度、模块化、智能化等发展方向之外，节能环保也将成为未来重要的趋势。凭借低能耗、高光电转化效率、高能量密度等独特优势，推进激光器节能减排，杰普特一直在行动......
作者：Guangguang
