随着光纤激光器在工业加工领域的应用范围不断扩展，高功率光纤激光器也有了更大的需求。在更高功率的激光器应用中，就会出现一系列新问题，从而影响激光加工的稳定性，比如热透镜效应。

一、什么是热透镜效应

由于光学元件质量差、脏污、损坏等原因造成对激光吸收率增大，光学元件受激光束连续较长时间照射后，温度升高产生热变形，进而引起透过型光学元件的折射率和反射型光学元件的反射方向发生变化。热透镜效应会改变激光焦点（束腰）的位置，进而影响应用效果。

由于透过型光学元件对激光吸收率更高，温度上升更大，因此热透镜效应更明显。接下来主要针对不同激光应用设备中，易出现热透镜问题的光学元件做分析。

二、热透镜效应在激光应用中的影响

功率越高、加工高反材料，光学元件受热膨胀越迅速，热透镜越明显；产生热透镜效应时，光学元件受热膨胀，出现聚焦能力变强，聚焦光斑尺寸变小，焦距和焦深变短现象。

这些现象的产生，最终会造成激光加工不稳定，影响激光加工效果。

01

对打标的影响

（1）氧化铝打黑：发生热透镜效应时，焦距变短，材料表面能量密度降低，氧化铝打不黑，严重时出现中心和边缘效果黑度不一致现象。

（2）金属深雕：金属深雕一般使用焦距（焦深）短的场镜，当高功率深雕时，由于热透镜效应，材料处能量密度迅速下降，造成金属打不深。由于光学元件中心比边缘膨胀大，出现中心浅，四周深现象（深度不一致）。

（3）薄片切割：根据不同的材料，脉冲光纤激光器切割薄片通常采用单次慢速或多次快这两种方法。热膨胀与冷却回缩可以在很短时间（＜1S）内发生，因此切割时出现起始位置可以切穿，其它位置切不穿材料。

02

对焊接的影响

（1）金属薄片点焊：对于高功率光纤激光器点焊金属薄片，热透镜效应会造成焊点大小不一致，焊接不牢固性，拉拔力不够。

（2）金属连续焊：连续光焊接金属相对于切割，反射率更高。高功率焊接时，热透镜效应会造成焊接前部分正常，后部分焊接深度浅或完全焊不透。焊接铝和铜高反材料，热透镜效应更明显。

03

对切割的影响

（1）不锈钢切割：不锈钢切割时，热透镜效应会造成切割面不一致，挂渣越来越多，甚至出现切割不断问题。

（2）碳钢切割：碳钢切割时，热透镜效应会造成底部熔渣越来越多，切割不断问题。

三、热透镜效应解决办法

1、振镜头加工设备不同光学元件镜片产生热透镜效应的解决方法：

2、切割头/焊接头加工设备不同光学元件镜片产生热透镜效应的解决方法：

来源：创鑫激光

01

材料加工与光刻市场仍为激光行业主要应用

激光技术的应用领域非常广泛，在全球和国内都已经延伸到了工业甚至人们生活的各个方面。激光行业下游应用市场可分为六大主要细分市场，分别为材料加工及通讯领域、通信与光存储市场、科研与军事市场、医疗与美容市场、仪器仪表与传感器市场以及娱乐、显示与打印市场。

2020年，材料加工与光刻市场依然是激光行业的主要应用，占比近四成。

02

材料加工与光刻市场规模达62.88亿美元

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性，对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。

2020年初，激光材料加工市场继续受到美国与中国贸易战的负面影响，同时，新冠疫情的爆发，中国关闭了工厂，导致激光企业在2020年第一季度的收入下降了80%。美国和欧洲的激光公司受影响较小，但同期收入仍有所下降。

根据Laser Focus World发布的数据，2020年材料加工与光刻依然是激光行业的主要应用，所占比例近40%，市场规模达到62.88亿美元，在激光应用市场比例约为40%。其中，北美市场收入略有下降，中国在疫情得到有效控制后，材料加工激光公司在2020年显示出强劲的收入增长。

03

全球激光通信与光存储市场规模达38.95亿美元

光纤通信是一种以激光为信息载体，光纤为物理基础的现代通信技术，由于光纤具有的宽频带、低衰减、抗干扰、耐腐蚀等特点，光纤通信在问世以来的30多年间得到飞速的发展，逐步形成了如今以光纤通信为主，微波、卫星通信为辅的通信格局。当前，随着宽带应用的发展，传统的ADSL和Cable所能提供的1-2M的接入能力已经无法适应社会发展和大众消费的需求，“光进铜退”成为必然选择。

通信激光器市场是少数因新冠疫情而受益的市场之一，主要是由于员工在家办公提升了对互联网和语音通信服务的需求。根据Laser Focus World发布的数据，2020年通信与光存储在激光应用市场比例为24%，市场规模达到38.98亿美元。

04

全球科研与军事市场稳定发展，市场规模达22.48亿美元

在过去几年里，不仅美国开始大力推进制造更多的激光武器，其他国家和地区也开始了同样的举措。中国、以色列、英国、德国，甚至日本都有制造激光军事武器的计划。

2020年，全球用于研发的激光器支出略有增长，真正推动这一增长的是军用激光器的收入同比增长超23%。根据Laser Focus World发布的数据，2020年科研与军事市场在激光应用市场比例为14%，市场规模达到22.48亿美元。

05

全球激光医疗与美容市场规模降至9.35亿美元

在医疗领域，激光器的应用日渐普及：从眼科(如近视矫正、视网膜修补等)、外科(激光手术刀)，到内科、妇科、耳鼻喉科、心血管科、皮肤科等，均已成为激光医疗器械的适用领域。发达国家所做外科手术平均有10-15%使用了激光手术器械以取代传统的手术刀或其它手术器械。

根据Laser Focus World发布的数据，2020年激光医疗与美容市场规模在激光应用市场比例为6%，市场规模降至9.35亿美元。

06

全球激光医疗与美容市场受疫情影响最大

相比2019年各应用市场规模来看，全球激光医疗与美容市场是受疫情影响最大的行业，同比下降25%;仪器仪表与传感器市场近几年增长持续强劲，目前新冠疫情并没有减缓这一领域的激光器收入增长。

来源：前瞻经济学人

高功率超快光纤激光具有光束质量好、散热性能佳、转换效率高、体积尺寸小等优势，在工业制造、国防军事及医疗检测等领域具有重要应用。除了工业领域脆性材料加工和微纳结构制造方面日益增长的需求外，高重频高功率超快光纤激光在高通量高次谐波及阿秒脉冲产生等科研领域也发挥着日益重要的作用。目前在超快光纤激光领域，驱动激光一般由啁啾脉冲放大技术加额外的后置压缩级来产生小于50fs的脉冲宽度。此方案的后置压缩级一般采用复杂的充气装置，因此系统复杂度较高。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理实验室科研人员在长期开展超快激光脉冲产生及放大的基础上，利用研究员常国庆提出的双通放大的预啁啾管理放大（Double-pass PCMA，DP-PCMA）技术，与西安电子科技大学合作，在棒状光子晶体光纤中实现了高增益高平均功率的超短脉冲输出。科研人员利用数十毫瓦的弱小信号仅通过结构紧凑的一级放大器就获得了平均功率大于100W、增益高达38dB的超短脉冲，优化参数补偿色散后脉冲宽度短至37fs。

图1.优化的实验装置图

实验装置如图1所示，振荡器及预放大后的小信号光先经过偏振分束器及旋光器等器件后，以水平偏振注入棒状光纤进行第一通放大，再由后面的旋光器和反射镜返回并旋转至竖直偏振后再次注入棒状光纤进行第二通放大，预啁啾光栅对放置在两通放大之间，双通放大后的输出光分为主输出和次输出，绝大部分激光从主输出口输出并被光栅对压缩。科研人员将预啁啾管理放大技术与双通放大技术相结合，利用双通放大的高增益特性允许将振荡器输出的数十毫瓦弱小信号直接放大到百瓦量级的特点，简化了实验装置，并通过优化装置参数，在负啁啾下得到了兼具高平均功率和极短脉宽的结果。图2蓝色曲线是利用6片啁啾镜得到的压缩结果，对应脉宽55fs, 平均功率100W。该研究成果揭示出双通预啁啾管理放大系统中非线性相移量影响功率输出的本质特性，并提供了一种结构紧凑、具有高增益的超快光纤激光系统建造方法。进一步结合分脉冲放大技术，该方案有望成为高通量阿秒高次谐波驱动源的有效手段。

图2.（a）负啁啾下优化输出时的放大光谱与压缩脉冲自相关曲线（b）压缩脉冲自相关曲线

相关研究成果以Double-pass pre-chirp managed amplification with high gain and high average power为题，发表在Optics letters上。研究工作得到广东省重点领域研发计划、国家自然科学基金、国家重点研发计划、脉冲功率激光技术国家重点实验室开放研究基金以及中科院青年创新促进会等的资助。

来源：中国科学院物理研究所

近几年，随着5G的发展与普及，3D成像和传感技术将迎来新一轮高速成长，撬动增强现实和虚拟现实（AR/VR）、智能手机、智能汽车等多个领域发展，加速万物互联时代的到来。VCSEL作为3D成像和传感系统核心器件，正处于智能互联产业的金字塔尖。

01

VCSEL是什么

用于3D测距的激光光源种类有几种，如旋转式的FPLD、照射式的EEL、VCSEL等，不同的光源在扫描方式和发射距离上各有差距。

传统的光电转换技术一般采用通过边缘发射的LED等发光器件，这种发光器件体积大，功耗高，精确度低，因此较难和半导体技术结合。而VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser），即垂直腔面发射激光器，主要结构由p型和n型两个分布式布拉格反射镜（DBR）及中间的有源区构成，其激光垂直于顶面射出，具备高输出功率、高转换效率和高质量光束等优点。目前VCSEL广泛应用于数据通信、消费电子、汽车工业等各种传感领域，相比于传统的LED或EEL激光器，VCSEL在体积、功耗、性能等方面占据优势。

02

电子消费激发VCSEL产业活力

自1977年日本东京工业大学的伊贺健一最初提出VCSEL概念起，VCSEL至今已有44年发展史，但多数人依旧对VCSEL感到陌生，实际上它早已在我们的日常生活中默默扮演“重要角色”。

2004年，VCSEL首次进入消费电子产品：罗技MX1000激光无线鼠标，成为激光定位传感器的光源。

2016年，VCSEL借助测距传感器进入苹果iPhone 7系列手机，实现人脸接近感测、自动对焦等功能。同年，VCSEL也开始应用于苹果AirPods耳机，实现佩戴监测功能。

2017-2019年，VCSEL首次进入苹果iPhone X手机，成为3D人脸识别的核心器件，至此，苹果多款产品的应用推动VCSEL市场规模迈上新台阶，并引爆整个VCSEL产业的发展，随后安卓阵营也推出多款集成3D传感技术的手机。

值得留意的是，2020年可寻址VCSEL阵列进入苹果新款iPad Pro平板电脑和iPhone 12 Pro系列智能手机，首次搭载了基于dToF技术的激光雷达，在消费电子领域第一次出现激光雷达的身影。这将大幅优化手机在影音娱乐、视频影像等方面的用户体验。权威机构Yole在报告中指出，2022年智能手机的屏下摄像头或可实现人脸识别和摄像功能，使得VCSEL的波长有所变化。

VCSEL的发展趋势将影响其制作工艺 来源：Yole

通过以上的“发家史”，不难看出VCSEL在消费电子领域正火热起来，在这过程中苹果手机显然主导了VCSEL的使用，预计这种情况还会继续，目前国内手机厂商也纷纷跟进使用这一技术。据麦姆斯咨询公司的测算，2023年VCSEL全球出货量将达到30亿颗。

VCSEL在全球手机厂商中的应用变化 来源：Yole

03

未来发展趋势：由消费走向汽车场景

近年来，随着国内汽车行业“电动化、智能化”的发展，车载激光雷达已成为自动驾驶的必备传感器。据了解，全球范围内自动驾驶量产车项目当前处于快速开发之中，随着激光雷达成本下探至数百美元区间且达到车规级要求，未来在汽车应用市场将呈爆发式增长。Yole的研究报告表明，至2025年全球乘用车新车市场L3级自动驾驶的渗透率将达约6%，即每年将近600万辆新车将搭载激光雷达。

VCSEL的应用领域开始由消费电子延伸至汽车场景，其市场规模的不断增长，助推VCSEL的技术迭代。其中，多结技术被业内人士认为是VCSEL行业的下一个飞跃，其优点为高功率、高效率、高斜率、低功耗等方面，在高性能全固态中、远程汽车激光雷达的应用中具有重要意义。据悉，在2020-2021年期间，多结VCSEL阵列已成为全球各大厂商陆续重点布局的产品，有专家表示，未来5-10年VCSEL有望逐渐取代EEL成为主流的激光元器件。除了汽车场景，大功率、高性能VCSEL的研发，让工业应用成为VCSEL另一个主要发力的方向，例如工业加热、环境监测、智能物流等基础设施。

VCSEL进入汽车、工业、医疗等领域 来源：Yole

04

VCSEL多领域发展，将迎百亿元市场

2021年7月底，根据全球权威机构Yole发表的《VCSEL-2021年技术和市场趋势》报告显示，在手机消费、通信设备、汽车工业等多产业的推动下，全球VCSEL市场预计将从2021年的12亿美元增长到2026年的24亿美元，期间复合年增长率为13.6%。

其中，手机消费市场预计将增长到17亿美元，复合年增长率为16.4%；电信和其设施市场将增长至5.66亿美元，复合年增长率为5.6%；工业应用市场预计将增长至2100万美元，复合年增长率为6.3%；安防市场预计将增长至700万美元，复合年增长率为17.1%；医疗市场预计将增长至200万美元，复合年增长率为32.4%；汽车和其通信设备市场预计将增长至5700万美元，复合年增长率为121.9%，主要应用于激光雷达和驾驶员监控等汽车场景。

VCSEL市场规模5年内或将翻一番 来源：Yole

05

市场竞争激烈，自建产业链大势所趋

毫无疑问，VCSEL伴随着信息技术的发展，将会开发出更多应用场景，市场需求量也会随之水涨船高，这些新场景的应用，则是推动VCSEL往大功率、高集成等方向发展的源动力。国内VCSEL产业在崛起的同时，产业链之间的企业竞争愈演愈烈。目前从行业趋势来看，VCSEL公司想要在市场中笑到最后，构建全产业链的资源整合是不二之选，拥有自己的产线与生产工艺，是保持产品低成本、开发响应速度快、质量把控度高等优势的基本条件。

可以预见，VCSEL在手机、汽车、工业等市场需求的推动下，国内VCSEL产业链日臻成熟，各大厂商也会凭借自己的产品优势，在未来的市场竞争中各自大放异彩。

来源：稀金网电商

大江大河汇聚之地，必是一片繁荣的沃土。广东省江门市蓬江区作为西江流域上的一颗明珠，孕育过商贾云集、舟楫如流的产业繁华。

浪潮奔涌不息，逐梦奋进不止。赶考“十四五”，向着“千亿GDP强区”目标，蓬江区如何谋篇布局，打造现代化产业体系？

乘着“双区”建设的东风，2021年7月29日，蓬江区举行培育发展产业集群投资推介会，正式启动培育发展产业集群行动，为五大产业集群送“政策”、聘“顾问”、大“招亲”。同时，发布《蓬江区推进培育发展产业集群行动方案》，聘请15名来自国家、省、市的大咖级顾问。当天，涵盖五大产业集群的18个项目成功签约，总投资额达192亿元。

行业龙头助推产业聚集发展

当前，江门市蓬江区正乘着“双区”建设东风，主动对接横琴、前海建设机遇，蓄势待发、砥砺前行。

大交通、大产业、大平台、大服务，吸引众多企业、项目纷纷落户。

蓬江区拥有基础扎实的“产业圈”，目前已形成摩托车及零配件、装备制造、智能家电、健康食品、新一代信息技术等产业集聚，培育了一批优秀本土企业成长为国内行业龙头，吸引了诸多知名企业落户。

作为蓬江区产业集群骨干企业代表，海目星（江门）激光智能装备有限公司总经理聂水斌表示：“作为蓬江区重点打造的激光龙头企业，海目星激光将积极响应号召，吸引和带动更多的上下游企业来江门发展，助力蓬江区打造智能装备产业集群。”

海目星（江门）激光智能装备有限公司是蓬江区产业集群骨干企业代表。图为该公司车间

据聂水斌介绍，海目星产业园激光智造中心项目总投额10亿元，用地约6.67公顷，主要生产3C结构件激光及自动化设备、3C通用激光打标设备、光伏激光装备、半导体激光及自动化设备等。预计年产值10亿元，预计年税收5000万元。

作为江门市中心城区，蓬江区拥有优越的区位“辐射力”、基础扎实的“产业圈”、空间广阔的“承载力”、营商环境的“好服务”，接下来还将聚焦提供最优服务、最惠政策、强化政企联动，为产业集群发展增添动力、聚集合力。

“产业高参”为集群发展把脉支招

在发布《蓬江区推进培育发展产业集群行动方案》同时，蓬江区还聘请15名产业集群顾问，组建“高参顾问团”。其中，既有行业专家、高校教授，也有龙头企业代表。“高参顾问团”将站在打造全产业链的战略高度，当好蓬江区的“产业高参”，持续为五大产业集群高质量发展把脉支招。

蓬江区聘任15名产业集群顾问

针对智能装备产业，作为蓬江区聘请的产业集群顾问广东省激光行业协会秘书长邵火表示：如今，蓬江区的智能装备体系较为完善。同时，蓬江区近年来持续加大与激光类产业的交流力度，主动承接引进粤东以深圳为主的产业转移，加上现在深圳缺少这部分的产业载体，江门在承接该产业的资源方面具备优势，这对于蓬江区乃至江门市制造业的发展来说都是好机会。

“听了蓬江区关于产业发展相关政策的介绍之后，我觉得这为蓬江区今后承接深圳产业转移，打下了非常好的基础。但需要注意的是，针对科技型产业发展，我们不能走原来传统制造老路，要以高科技带动整体发展。同时，可以让蓬江区所有载体都能够享受相关政策，为智能装备产业发展带来更多的高附加值。”邵火为蓬江区智能装备产业集群发展如此建言。

此外他还说，智能装备是非常大的产业，接下来我们要根据蓬江区自身的优势，挑选更加专业的专家，吸引更多高附加值的制造业落户蓬江区。

激光企业融入粤港澳大湾区的新增长极

江门市蓬江区是激光产业发展的福地，是粤港澳大湾区的桥头堡，也是珠西先进装备制造产业带的核心区域。目前江门在发展激光产业方面有良好的产业基础，摩托车及汽车配件、电子信息、五金卫浴等优势传统产业转型升级非常需要激光技术的支撑。

全力打造具有影响力和竞争力的产业集群，是蓬江区贯彻落实党中央、国务院制造强国战略，省委、省政府关于培育发展战略性产业集群以及市委、市政府关于培育发展“5+N”产业集群部署的具体行动。

早在2016年，蓬江区就确定了激光产业作为该区未来重点发展的主打产业，通过人才引进、设立产业载体、制定扶持政策等一系列措施，建立研发、生产、配套服务等完善的产业链，打造华南重要的激光产业集聚区。

位于江门市蓬江区棠下镇先进制造业江沙示范园区的“华南激光谷”是江门蓬江区着力打造的产业平台。项目共包括23号、25号、26号、27号4个地块，规划总用地面积438亩，总建筑面积80万平方米，分三期动工，总投资超30亿元。功能分布为激光企业总部面积约7.5万平方米、创新创业大厦约4万平方米、工艺研发中心面积约1万平方米、生产用房面积约59万平方米、人才公寓面积约5万平方米、配套用房面积约2.8万平方米。

江门市蓬江区激光产业园

园区运营机构广东激光谷产业投资有限公司是国内激光智能制造产业平台运营商，总部位于广东江门市，对旗下深圳、东莞各地激光谷产业园投资拓展及建设运营业务进行统筹管理。

广东激光谷着力拓展粤港澳大湾区激光产业版图，积极协助全国各区域激光企业布局华南市场，为拓展市场、品牌提升、扩大企业生产空间服务，发展至今已成为企业拓展华南市场的助力器，是激光企业融入粤港澳大湾区发展的新增长极。

广东激光谷在创新中产生，不断创新发展与壮大，通过平台资源共享和运营模式创新，为大型科技企业总部和中小型及创业型企业，创造适宜的营商氛围。

未来，广东激光谷肩负着将激光技术推向更高端的国家发展战略定位的使命，促进激光与区域制造产业深度融合发展愿景，积极推动激光技术融合制造业发展，进而带动区域经济发展。

信息来源：江门市人民政府、蓬江区人民政府

据海外市场调研机构称，全球光纤激光切割机市场未来几年将以约7-8%的CAGR增长，到 2024 年将达到 23.5 亿美元。北美和欧洲地区对光纤激光切割机的需求将不断增长，从而推动市场对更先进的光纤激光切割机的需求。同时，汽车领域支出增加、愈发激光的竞争环境、新产品的竞相推出、一般工业支出增加、新旧动能转换进程的推进，以及光纤激光切割机越来越多的应用场景和使用量……这些因素都将推动中国市场的增长。近年来，由于中国在光纤激光切割机领域占据的技术地位，其在市场上的生产份额逐年攀升，在全球光纤激光切割机行业中表现突出。

从目前发展形势来看，光纤激光器在未来5-10年依然会是主流工业应用光源，其在功能性及应用普遍性上具有坚实的地位。根据激光加工专委会数据，2020年，从激光切割市场看，产值较2019年增长了15%，设备装机量增长了40%；万瓦以下，国产光源占据主流；国产光源12kW功率激光切割机，已装机1500台。目前，国产激光切割工艺、配套部件、软硬件等都在进一步优化，切割效率显著提升，并且40kW国产光源已实现销售。未来，借助包括工程机械应用在内的新基建的东风，将继续带动以光纤激光切割机为代表的激光切割装备迎来新一轮的增长。

当前，激光坡口切割也是一大热点，国内也有不少企业开始投入研发并取得了显著的成效。在高功率激光装备上配备坡口切割功能，能够将传统切割、焊接、铣削等多道工序完成的坡口加工一次完成，大幅提高加工效率、提升产品质量、提高工件精度，以及节省资源和成本，并且能够灵活切割具有不同厚度的异形材料，对于推动应用行业的技术创新和装备升级大有裨益。

诚然，高功率光纤激光器在宏加工领域起着主导地位，其中激光切割目前占据很大市场，随着光纤激光器的发展，激光切割设备已成为了标准产品。2019年起，万瓦级光纤激光器的性价比开始突破等离子、火焰加工在厚板和其他金属加工领域的主导地位，开启了对传统接触式、低精度金属加工手段的加速替代。近两年，在金属切割领域，光纤激光器继续向着更高功率发展，在切割厚度和速度、以及环保、安全等方面，逐步取代传统的切割方案。

激光加工的另一个市场是万瓦级大功率激光加工市场。2020年这部分的市场规模约为 21亿美元，未来5年将呈现平稳的上升态势。在千瓦级应用中，目前金属切割应用占据了70％的份额；另外两类应用是金属焊接和增材制造。尽管有业内人士预测金属焊接市场未来将有望超过切割市场，但是未来5年内，从销售收入上看，增长最快的还是金属切割应用，预计到 2022年，万瓦级光纤激光器在金属切割应用中将收获 25 亿美元的收入。

毋庸置疑，光纤激光切割机行业正在经历新一轮转型和升级，未来要使该行业获得更多的发展动能，还需不断勇攀新峰。譬如拓展设备的功能多用性，可以采用模块化设计，多模块的组合设计，以实现适用于不同材料和工艺的新型设备。另外，搭载更高水平的智能化、自动化、数字化技术，以及独具匠心的工艺和解决方案，光纤激光切割装备在新基建、轨交、船舶制造、航空航天、汽车、工程机械、医疗器械、厨卫五金、灯饰行业、钣金加工等诸多领域将迎来更多的用武之地，为实现行业升级和高端替代持续发力；为高质量、高精度、高效率和高灵活性的加工制造保驾护航。

来源：激光行业观察

与传统加工设备相比，激光设备具有加工精度高、切割速度快、灵活性强等优势，在制造业中地位愈发重要。

据智研咨询公布的数据显示，2020年中国激光设备市场规模已经增长至近605亿元。如今，激光设备在精密加工、芯片制造、船舶、汽车等领域有广泛的应用。

激光切割控制系统位于激光产业链上游，与激光设备的精度、效率等息息相关，关乎着产品的竞争力。

此前很长一段时间里，我国在激光切割控制系统领域受制于人，只能依赖国外企业的产品。但在如今，我国在激光切割系统与激光设备产业上，已经大幅度实现了国产替代。

其中，柏楚电子便是我国在这一领域的佼佼者。

抢回70%市场

据贝壳研投估算，2020年柏楚电子在我国中低功率激光控系统的市场份额，已经达到了70%。

而在高功率激光切割设备系统领域，柏楚电子也取得了优异的成绩。

柏楚电子为我国首家高功率切割控制系统供应商，技术水平达国际先进水准。据预估，公司2020年在高功率产品的市场占有率，已经增至17%。若柏楚电子能够稳定发展，2025年，其在高功率控制系统市场的稳态市场占有率将增至60%。

在超快切割系统领域，柏楚电子技术也有了明显的提升。其研发的FSCUT7000系统应用于超快激光器之上，能实现300mm/s的速度下任意轨迹的1um间距均匀打点。

当前，全球能达到这一技术水平的企业只有三家，柏楚电子便是其中之一，其余则为以色列ACS与美国Aerotech。

由此不难看出，在技术水平上柏楚电子已经达到了业界领先水平。而柏楚电子能有如今的技术实力，离不开其对人才培养、研发等的重视。

柏楚电子成功原因

技术是公司发展的命脉，对于柏楚电子这样技术密集型企业来说，技术研发更是重要。

多年以来，柏楚电子一直坚持自主研发，力求掌控相关核心技术。柏楚电子在CAD、CAM、硬件设计、机器视觉、工业互联网等底层技术上不断努力，为公司发展打下了坚固的基石。

同时，从柏楚电子的研发人员占比、研发资金投入，能看出其对研发的重视。

据了解，2020年柏楚电子近半数为研发人员，达142人。从2016年到2020年，柏楚电子的研发费用CAGR，保持在56.11%的高水平。

有着强大团队、核心技术的支持，柏楚电子的产品获得了诸多客户的青睐。据悉，柏楚电子已经为400余家激光加工设备制造商提供成套系统解决方案，这推动公司在中国市场上的市场占比快速提升。

未来发展前景亮眼

优异的技术实力与快速增长的激光设备市场规模，推动柏楚电子业绩快速提升。

2021年第一季度，柏楚电子营收同比大增147%，至1.88亿元；而其归属于母公司净利润同样实现同比大增，以126.39%的增幅至1.18亿元。可以看出，公司的这一业绩很是亮眼。

而在未来，柏楚电子的业绩表现也不会差。

更令人瞩目的是，在以柏楚电子为首的中国企业的努力之下，我国在中低功率控制系统领域已经拿回了掌控权，实现了自主可控；而在高功率领域，我国也正在加速突围之中，彻底打破垄断指日可待。

在激光加工设备与激光控制系统，这两个曾经落后于海外的行业上，中国企业终于实现了逆袭，取得了令人瞩目的成绩。

接下来，我国在这两大领域还将向更高质量、更高技术含量方向发展。

来源：贝壳研投

创新点：一般认为超快激光加工是冷加工，能实现热效应可以忽略的克服光的衍射极限的超精细加工。之江实验室PI谭德志博士与浙江大学邱建荣教授课题组提出了冷热精密可控的超快激光直写技术，并应用于各种功能微纳结构与器件三维加工和制造，为超快激光与物质相互作用带来了全新的理念，大大拓展了超快激光微纳加工的领域和范围。

关键词：Laser & Photonics Reviews，超快激光直写，冷热精密可控，三维加工，之江实验室&浙江大学

激光制造是“中国制造2025”重要组成部分，也是实现中国制造走向中国智造及解决“卡脖子”问题的重要技术手段。提出新的激光与物质相互作用机制，开拓新的激光制造调控技术对推动激光制造的发展与应用具有重要意义。超快激光具有非常窄的脉冲宽度（一般10-11秒~10-14秒），经过物镜聚焦之后，其峰值功率密度甚至可达1015 W/cm2以上。因此，超快激光可以在材料内部诱导产生多种的多光子吸收效应，目前已被广泛用于激光与物质相互作用研究、材料三维加工以及激光智能制造等领域。

由于超快激光的脉冲宽度非常窄，所以一般认为超快激光与物质相互作用产生的热效应很小，可以忽略不计，将超快激光微纳加工视为冷加工。热效应小也一直被认为是超快激光加工最重要的特点，是与长脉冲激光（ 比如纳秒激光）加工最大的区别。近年来，浙江大学邱建荣教授团队发现，热效应在超快激光加工和制造过程中起着非常重要的作用，甚至可以赋予超快激光直写技术以全新的设计和理念。

基于最新的研究成果，之江实验室PI谭德志博士与浙江大学邱建荣教授课题组合作提出了冷热精密可控超快激光直写机制，并将其应用于在玻璃内部各种功能微纳结构与器件加工和制造。在最新合作发表于Laser Photonics Rev.的论文中，作者揭示了热效应控制在超快激光直写中的至关重要的作用，详细阐述了超快激光与物质相互作用过程中热效应产生的原理与过程，系统梳理了热效应调控技术。作者的分析表明热效应的精密操控可以让超快激光与物质相互作用时产生新的现象；为超快激光诱导玻璃局部折射率变化、元素分布调控、晶体析出以及自组织结构的形成等带来新的调控技术。作者也讨论了基于热效用控制的超快激光直写技术在光波导器件、光存储、非线性光学、玻璃焊接等领域的应用。最后，针对冷热精密可控的超快激光直写技术未来的发展与应用，作者也提出了新的挑战，并指出了新的发展方向。

论文第一作者为之江实验室PI谭德志博士，通讯作者为谭德志博士与浙江大学邱建荣教授。

来源：AdvancedScienceNews