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奥创光子深紫外超快激光器取得新进展

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高光子能量的大功率深紫外(DUV)短脉冲激光器应用广泛,如高强度伽马射线产生、材料加工、半导体检测等。DUV固体激光器采用固体激光和变频技术,可以实现高光束质量,便于通过透镜聚焦到小光斑尺寸。此外,DUV固态激光器比传统的准分子激光器更容易操控,消耗的电能更少(准分子激光目前用于工业应用,如精密和高质量激光加工)。

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高功率DUV固态激光器发展历程

上世纪八九十年代,随着硼酸盐基非线性光学晶体的发展,波长在300 nm以下的高功率DUV固态激光器得到了发展。而后,随着高功率近红外激光器的发展,四次谐波光源的研制也得到了推进。关于四次谐波的平均输出功率,自2000年以来,多横模高功率纳秒脉冲激光器作为基波的DUV平均输出功率为12 ~ 40 W。自2009年以来,单横模高功率纳秒脉冲激光器作为基波的DUV平均输出功率为10 ~ 15W。

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最近,以单横模高功率皮秒脉冲激光器为基波的DUV平均输出功率为12 ~ 20 W。据报道,2020年,使用由皮秒脉冲振荡器和Yb:YAG innoslab放大器和BBO晶体组成的基波,在258 nm处得到的平均输出功率为20 W,重复率为1 kHz。2021年,据报道,使用由皮秒脉冲振荡器和Yb:YAG碟片放大器组成的基波,在258nm处得到的平均输出功率为20 W。

除了高平均功率外,稳定的长期DUV输出对工业应用至关重要。2002年,据报道,在20w的功率下连续产生DUV 100小时,然而,功率退化很明显,20w的功率仅维持了50小时。其他研究也显示了类似的功率退化,实现高功率DUV固体激光器的长期稳定运行仍然是一个关键问题。

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如何满足DUV激光的稳定运行

为了解决这一问题,必须解决产生DUV光的非线性光学晶体的激光诱导损伤(LID),以满足DUV激光的长周期稳定运行。在BBO的DUV光产生中,相位匹配条件(光谱、角度和温度)的三种接受带宽都很窄,常规脉冲激光器无法同时满足所有条件,因此,高效变频,长期运行中的功率退化问题是不可避免的。

2013年相关DUV报道,使用增益开关LD和线宽0.1 nm、峰值功率2.1 MW的混合放大器的基波输出。高峰值功率皮秒脉冲与大口径长BBO晶体的组合满足了DUV生成的光谱和角度接受带宽,同时避免了时间和空间走离引起的转换效率波动。从532 nm到266 nm的转换效率超过50%。BBO晶体特性很好地解决了由线性吸收和双光子吸收引起的温升,并通过满足热接受带宽保持较高的转换效率。此外,光束发散低于BBO的角接受带宽,这种基础激光源使DUV激光器具有高功率和长期稳定运行。

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奥创光子的研究进展

此前奥创光子曾开发了一款脉冲为10 ps,平均功率为50 W,线宽为0.5 nm,峰值功率为25 MW,重复频率为200 KHz的基波激光器。DUV的平均功率为14 W,脉冲持续时间为7ps,使用BBO晶体,在200 KHz的重复频率下,从532 nm到266nm转换效率为50%。此外,在平均功率为10 W的情况下持续5000小时,在266 nm处的长期DUV运转,在运行期间没有功率或光束轮廓退化。

获得的最大DUV功率受到可用基波功率的限制,工业应用需要更高功率的DUV激光器,通过将基波功率提高到平均140 W,线宽0.4 nm,峰值功率23.3 MW,使用BBO晶体,在1000 kHz重复频率下,DUV的最大平均功率可以达到28 W,从532 nm产生266 nm的转换效率约为30%左右,实现平均功率为20w和光束质量因子(M2)小于1.3下预计可以保持10000小时。

图1显示了激光源的设置,该激光源由种子激光部分和功率放大器部分组成。种子激光器由种子源、PULSEPICKER和两级光纤前置放大器组成,功率放大器由四级固体放大器和声光调制器(AOM)组成。

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图1

种子激光部分采用被动锁模光纤激光种子源,结合锁模器件的特性和设计优化,保证匹配固体放大所需的基频信号光特性。

固体放大器用于功率放大级的放大器有1到4级。放大晶体为钕掺杂钒酸钇(Nd:YVO4)晶体。为了防止寄生振荡,增加了1°的楔形角,并将AR涂层在1064 nm处的反射率设置为小于0.1%。Nd:YVO4晶体的四面被铟箔包裹,并固定到水冷散热器上。使用波长为880 nm的锁波长LD作为泵浦源,该泵浦源是带内泵浦源,在晶体中热效应较小。泵浦源通过400 μ m芯径渐变折射率光纤传输,并通过准直透镜和聚焦透镜模块入射到Nd:YVO4晶体中。

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表1:显示了泵浦功率、放大功率和放大器各级的增益

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图2:功率放大器的平均功率特性

奥创光子分别使用光谱分析仪的光纤测量了种子激光部分的光谱,使用自由空间波长计测量了功率放大器的光谱。结果如图3所示。

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图3

为了由1064nm 产生266 nm的DUV光,使用两个非线性光学晶体来产生二次和四次谐波。对于二次谐波(SHG),采用元件尺寸为4 mm × 4mm, 临界相位匹配(LBO)晶体和两端分别为1064 nm和532 nm的AR涂层作为非线性光学晶体。LBO晶体放置在带有内置加热器的铜支架中,支架温度设置为60°C。直径为φ2 mm的1064 nm入射波束产生532 nm波束。

四次谐波采用BBO晶体作为非线性光学晶体,该晶体尺寸为4 mm × 4 mm,临界相位匹配。仅在输入端涂上AR532&266-nm涂层,并在两端涂上1.5°楔形。为避免激光回射,输出端涂AR@266nm&532nm涂层。晶体被放置在一个干燥室中,以防止BBO晶体的潮解。

平均功率为125 W光束直径为φ2.0 mm的1064 nm激光射入的LBO晶体,在532 nm处的平均功率为88.9 W,转换效率为71.9%。测量线宽和脉冲持续时间,分别为0.042 nm和11 ps,峰值功率为13.6 MW,光束质量因子M2 = 1.2。平均功率为87.9 W直径为φ1.6mm的532 nm激光射BBO晶体,在266 nm处的平均功率为25.4 W,转换效率为28.9%。

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光束质量因子M2 = 1.5。光束直径和圆度分别为φ2.2mm和95%,由于光线的高度准直,在266nm生成后,无需任何光束整形光学即可获得满意的光束特性。注意:光束直径是用光束轮廓仪(Ophir)在距离出光口1000mm处测量。DUV的短时间稳定性测试曲线如图4所示: 

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图4:DUV的短时间稳定性测试曲线

奥创光子自2018年创立以来,公司已申请60余项专利,已掌握了高能高功率飞秒脉冲放大技术、啁啾体布拉格光栅色散补偿技术、波长转换等关键核心技术,结合自主设计制造的超快种子源、温度调谐式啁啾光   纤光栅等核心器件已成功推出系列化飞秒激光器产品,并在国内率先实现工业领域批量出货,打破了该领域被国外产品长期垄断的局面。

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目前奥创光子不断迎合当前市场对于航天航空,新能源锂电,电子消费等高端精密行业的发展节奏壮大自身,不断为先进制造产业转型升级夯实基础,促进发展。






来源 : 奥创光子 发布时间 : 2023-03-14

商业航天领域激光通信技术研发制造企业“极光星通”完成A轮融资

近日,北京极光星通科技有限公司(以下简称“极光星通”)宣布完成 A 轮融资。本轮融资由方正和生领投,顺为资本联合投资,用于后续持续进行的研发投入,并开展卫星激光通信终端及组件批量交付的产能建设。

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对于本轮融资,顺为资本副总裁马艳新表示:“国内外激光通信技术的快速发展,正在对卫星通信行业产生深远的影响,并对我国低轨卫星产业形成极大的推动效应。随着应用业务的闭环和落地,卫星平台的集成化制造将会对部组件的形态和综合性价比提出全新的要求。极光星通的技术团队来源于国内传统的航天院所,作风严谨、技术扎实,能够秉持初心、立足核心技术为用户创造价值,难能可贵。期待空间激光通信领域能够涌现出更多的优秀企业,共同助力行业发展。”

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关于极光星通
极光星通成立于 2020 年,是聚焦于空间激光通信技术研发及相关产品制造的国家高新技术企业,核心技术自主可控。公司核心产品涵盖星间同轨、星间异轨、星地和临近空间等应用领域,致力于为用户打造多场景的空间激光通信组网解决方案。
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立足技术创新突破,打造高品质激光通信产品
随着国家空间信息大基建规划的推进和国内外卫星星座的爆发式增长,低轨卫星凭借研制过程灵活、综合性价比高等优势,已成为天基信息体系建设的重要组成部分。空间激光通信技术已成为高速星间、星地大规模动态组网数据传输的核心手段。与传统通信技术相比,空间激光通信技术具备传输带宽高、抗干扰能力强、无频段限制和效费比高等突出优势,在空、天、地、海等领域具备广阔的应用前景。
极光星通团队结合国内低轨卫星星座的应用需求,凭借在航天领域光、机、电、热、软、通各专业技术方向十余年积累与技术创新,形成激光通信终端完整技术研发及生产体系。公司产品实现千公里距离 μrad 级高精度指向跟瞄及大多普勒频偏下10Gbps高速通信。通过多轮迭代优化,产品终端重量已从传统数十公斤压缩至公斤级,极大提升了在轨资源的综合应用效益。
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深耕激光通信领域,为航天强国建设贡献力量
极光星通紧跟行业需求,与多家航天院所、商业卫星平台头部企业展开深度合作,聚焦轻小型、低功耗、同轨/异轨激光通信终端产品研制。公司现已成为多项国家重点型号任务的供应链名录单位,在手订单数千万元。
极光星通核心技术成员来自中国科学院、中国航天科技集团、航天科工集团等传统航天优势单位,并吸引了华为、中兴通信等国内头部光通信企业的技术专家,骨干成员在空间激光通信领域拥有丰富的从业经验。公司已开展一期产线投资建设,可逐步实现批量化生产交付。
公司创始人、董事长兼总经理吴少俊博士,曾担任中科院空间应用中心研究室主任、中国载人航天工程应用信息系统主任设计师,深耕空间信息网络领域14年,曾主持多项国家重大航天型号任务。
展望未来,吴少俊博士表示:“近两年,低轨卫星星座快速部署,给行业带来了新的机遇和挑战。空间激光通信技术作为在轨建链组网的核心技术,将为卫星在轨应用业务充分赋能,起到功能催化和效能倍增的作用,创新性的技术推动必将极大促进空间应用产业的蓬勃发展。”


来源 : 顺为资本 发布时间 : 2023-03-13

全国人大代表马新强建议完善立法执法,促进激光装备行业高质量发展

华工科技董事长、全国人大代表马新强近日接受记者采访,提出了促进我国激光装备行业高质量发展的建议。

马新强称,激光技术在国民经济发展中的应用非常广泛,涉及工业制造、通信、信息处理、医疗卫生、节能环保、航空航天等多个领域,是发展高端精密制造的关键支撑技术。2022年,我国激光设备市场销售总额占全球激光设备市场销售收入61.4%。预计2023年我国激光设备市场销售将达到928亿元,同比增长6.7%。

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全国人大代表、华工科技董事长马新强

我国已经成为迄今为止全球最大的工业激光市场。截至2022年底,国内规模以上激光企业超过200家,激光加工设备企业总数超千家,激光行业从业人员超数十万人。但是近年来激光安全事故频发,主要有:视网膜灼伤、眼部病变、皮肤烧伤、火灾、光化学反映危害、有毒粉尘危害、触电等。根据相关数据统计显示,激光对人体所产生的最大伤害是眼睛,而人眼激光损伤后果是不可逆的,其次是皮肤,共计占到产生伤害的80%。

在法律法规层面,联合国发布《禁止致盲激光武器议定书》,截止2011年2月,包括美国在内的99个国家/地区已经签署此协定书。美国有《设备与放射健康中心相关条例(CDRH)》《激光产品进口警示令95-04》、加拿大有《辐射发射设备法》、英国有《通用产品安全条例2005》等,而我国无激光安全相关行政法规。此外,欧美等发达国家对于激光从业者,要求必须每两年接受一次激光安全的学习培训。我国《中华人民共和国职业教育法》规定了企业招用的从事技术工种的劳动者,上岗前必须进行安全生产教育和技术培训。但国内并未设置激光安全员岗位,非常多的激光企业没有建立激光安全责任人制度,也经常忽视个体防护的培训。

在标准层面,我国在2012年发布了“光辐射安全激光规范”的推荐性标准,十年后强制性标准由工业和信息化部提出和归口,委托全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会执行,现已完成标准征求意见稿。强标出台后,没有相关激光安全行政法规,没有开展监督检查和行政执法,强制性标准要求很难落地。同时,2018年新修订的《中华人民共和国标准化法》虽然强化了强制性标准的统一管理,但至今仅有国家市场监督总局出台了《强制性国家标准管理办法》规定了强制性标准的制定程序、实施与监督,但因属于部门规章,法律效力发挥有限。

此外,在监管层面,从国家到地方的重点工业产品监管目录里也没有将激光装备特别是高功率激光装备列入其中。

马新强表示,随着激光装备不断向万瓦级以上迈进,随着激光装备生产制造人员、激光产品、激光设备使用人员将会越来越多,随之而来的激光安全事故也会逐渐增多。安全使用这束光,对激光企业,对应用企业都至关重要需要,安全是激光产业高质量发展的底线。完善激光安全立法、行政执法,营造安全激光应用环境刻不容缓。

他建议,国务院尽快出台制定强制性标准相关管理办法,明确强制性标准范围、制定程序、实施与监督等方面的内容,为强制性标准有效施行提供法律支持。

其次,工信部、国家市场监督管理总局等相关部门充分协商,尽快出台光辐射安全国家强制标准,标准发布后要将其列入国家重点工业品监管目录,强化依据强制性国家标准开展监督检查和行政执法,并建立标准实施情况统计分析报告制度,强化监管落实和标准的实时反馈、持续改进。

第三,加强激光安全标准化人才队伍建设,从政府到协会至企业,加大强制性标准的宣贯力度,完善管理支撑体系。

最后,结合欧美国家立法实践,出台《激光产品安全条例》等相关行政法规,明确制造企业、应用企业的安全义务,为激光企业、激光应用企业的合规建设提供指引、约束。



来源 : 证券日报 发布时间 : 2023-03-06

全球首台原装50000W激光切割机问世,打破国外技术垄断

拥有时间,我们能做什么?1秒钟,5G时代下载速率超500兆;1秒钟,浮点运算次数超150000000兆次;33个月,长征系列火箭完成第四个百次发射;10年,辽宁舰、山东舰、福建舰三舰齐发,中国海军迈入“三航母时代”……       


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享誉全球的出行速度,折射中国人的奋勇向前;惊艳世界的基建速度,铭刻中国人的不舍昼夜;从赶超到引领的科技速度,注解中国人的潜心求索。速度不断书写新的中国奇迹!


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拥有时间,邦德在做什么?10分钟,下线一台邦德激光切割机;10年,邦德,一手专研核心光学器件,一手打磨工业软件与智能化系统,实现了总线系统、套料软件、激光头和激光器匹配自研MES系统与传动系统邦德“六合一”核心部件全自研,构建起品牌原装生态;又1年,激光扫描切割机问世,开创行业新品类;又1年,邦德原装50000W全球首发,满载全球顶尖性能而来,为用户创造革命性价值提升体验……


《激速狂飙,一往5前》。2月26日,山东LH能源科技有限公司与邦德在山东国际会展中心举行战略合作签约仪式,山东LH能源科技有限公司成为全球第一台原装50000W的用户。


这是激光加工应用领域的又一大里程碑,直接宣布激光科技应用正式迈入原装50000W整机时代。政府、协会等相关领导行业协会、邦德合作伙伴、权威媒体代表等全球数万人见证了这场盛会。


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中国机械工业联合会副会长张克林致辞


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邦德激光执行总经理王鲁致辞


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原装50000W 品牌向前

邦德国内市场部总监李磊宣讲


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作为重汽23余年的战略零部件供应商,山东LH能源科技有限公司发展势头迅猛,市场反响热烈。随着企业开始拓展新的业务版块,现有的传统切割设备难以满足产量及品质需求。为此,LH公司迅速反应,抢占先机,购买了行业领势的邦德原装50000W。


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作为全球第一台原装50000W的用户,山东LH能源科技有限公司董事长刘总表示,他购买邦德原装50000W原因有三:其一,邦德设备核心部件全套自研,售后有保障;其二,邦德品牌研发实力有目共睹,市场表现后劲十足;其三,复购用户多,说明产品经得起推敲。

         

邦德原装50000W为何而来?


一切逻辑,都要从根上进行推演。这个根就是“激光企业存在的根本价值是什么”。无疑,答案指向了用户!


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近几年,疫情冲击和经济下行压力增大,新一轮大规模基建已经启动,石油化工、轨道交通、建筑桥梁、工程机械、航空航天等领域及其相关行业成为发展的主力军。历经三年洗礼,制造产业迎来下一个春天!


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大基建不断深入,机械行业迅猛发展,进一步促进了中厚板材的使用,然而目前等离子、火焰等传统切割方式普遍在加工中厚板方面存在短板,容易因板材过厚、体积过大而导致上下料耗时耗人工、切割效果不理想、孔加工精度差、材料损耗、环境污染等问题,而低功率激光切割机又很难达到中厚板批量切割的完美效果。挑战和机遇并存的市场,倒逼着设备厂商必须主动作为,加速技术创新和关键技术突破,也让激光切割机向着更高功率、更高光电转化率、更高加工效率、更低运营成本的偏向成长。


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同时,2023年还将是行业不断内卷的一年。而打破内卷的最好办法就是升维——为用户创造更具差异化甚至颠覆性的产品,为行业发展创造更多新机遇!应时应势,邦德原装50000W整机诞生了!


激速狂飙 一往5前


原装50000W是邦德原装生态下,BodorPower激光器、BodorGenius激光头、BodorThinker操作系统、BodorNest套料软件、BodorMES系统等整套核心部件,与数十项“邦德黑科技”完美融合后诞生的激光切割设备,在碳钢、不锈钢、铝、铜等不同材质的切割上表现都十分卓越,切割速度和切割厚度,显现出巨大的优势。


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与30000W相比,原装50000W碳钢氧气切割速度最大提升160%;不锈钢氮气切割速度最大提升300%,批量切割厚度可达70mm;碳钢空气切割速度最大提升250%,批量加工厚度可达40mm;不锈钢空气切割速度最大提升267%;铝空气切割速度最大提升150%,批量加工厚度可达40mm。


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每一次推新前,邦德都会进行大量的内部测试和种子用户的实操试用,不断调整,不断优化,直至切割过程与切割效果完全符合研发初衷,才会宣布上市。原装50000W的诞生过程也不例外。其经过邦德研发团队长达六个月的内部测试,三个月种子用户真实批量切割使用,确保切割过程的稳定与新功能的100%呈现。


原装50000  品牌向前


何为原装?原装即品牌。激光切割企业开启品牌化、全球化布局,是真正实现全球化的必经之路。面对波谲云诡的国际形势,海外零部件材料以及核心技术的封锁,让一众拼配置的厂家被时代洪流冲刷的不知去向——他们蜂拥研究洋部件、洋配置,根本无人潜心研究自主技术创新。而邦德带着要成为全球激光行业领跑者的梦想,坚守创新本色,将行业核心技术掌握在自己手中,成为品牌逆势而上、韧性尽显的秘诀。


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邦德用原装标准,构建起包括原装设计、原装部件、原装交付和原装服务在内,贯彻设备全生命周期的整体品牌生态。


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原装设计。为用户研发设计品质卓越、性能稳定、功能强大,带来革命性价值提升体验的激光切割设备。通过缜密的市场调研,了解每一个行业、每一个用户企业需求,获取最准确的产品开发数据;经过光学设计、结构设计、电气系统联调等一系列专业设计过程,保证原部件的力学性能、物理性能,保证整套设备的科学结构;寻求各部件之间(硬件与硬件、硬件与软件)最佳匹配,让众多自研黑科技性能100%释放。


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原装部件。邦德一手专研核心光学器件,一手打磨工业软件与智能化系统;用邦德技术标准和整机设计规范,整合全球优质资源,历时十年,实现了总线系统、激光器、激光头、套料软件、MES系统、传动系统等核心部件以及其他部件的全自研。


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原装交付。数据自动化传输,工序数字化调配,模块化装配、流水线生产;追踪溯源,运输全程数据同步,实时追踪每台设备的交付节点。作为行业第一家实现流水线生产的激光企业,为用户提供“性能卓越、品质如一”的产品。


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原装服务。通过AI智能云服务中心,对全球40000套设备进行实时监控,提前故障预警,确保安全运营;服务网络遍布全球180+国家,让所有用户在地球的每一个角落都能感受到专业、迅速、持续的本地化贴身服务;一年两次标准化服务万里行活动,主动上门对设备使用状态、运行过程进行现场检查和指导,降低用户养“机”成本,让用户生产顺畅无忧。


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原装,才有保障;原装,即是品牌;品牌,才有未来。邦德走向真正国际领先的全球化企业行动不止于此,将在实现更深远意义原装的道路上走的更远……原装50000W整机时代已来,中国激光设备企业再次掀起全球制造业变革风暴,中国高端智造正在起飞!越来越多的中国智造通过自主创新达到国际领先水平,中国品牌已成为新的国家名片驰骋于全球舞台!


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感谢三年风浪,强韧了中国智造的翅膀。希望更多正在追逐梦想的中国企业,一起携“原装标准”前行,让世界爱上“有滋有味”的中国品牌!让我们一起激情逐梦,实干兴邦,品牌强国!



来源 : 邦德激光 发布时间 : 2023-03-04

大族数控新型激光钻孔机已形成销售,有望成为新的业绩驱动

近日,大族数控在接受机构调研时表示,国内IC封装载板产业发展迅速,新投资项目不断,特别是高端FC-BGA载板的扩产速度加快。公司前期开发的50μm以下微小孔加工的新型激光钻孔机逐步被客户认证,新研发的高转速机械钻孔机已获得行业龙头客户的认可并形成销售。

资料显示,大族数控主营业务为PCB专用设备的研发、生产和销售,产品主要面向钻孔、曝光、成型、检测等PCB生产的关键工序,该类关键工序设备的投资占PCB企业设备总投资的 40%以上,覆盖多层板、HDI板、IC封装基板、挠性板及刚挠结合板等不同细分PCB市场。

现阶段,多层板市场的机械钻孔设备、LDI、检测设备为大族数控的主要收入来源。未来,大族数控研发生产的应用于任意层HDI市场的CO2激光钻孔机、高解析度LDI、专用高精测试机以及应用于IC载板的超高转速主轴机械钻孔机、新型激光钻孔机等高附加值产品有望成为新的业绩驱动,进一步提升公司的综合盈利能力。

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多层板市场业务方面,大族数控自成立以来持续深耕多层板市场,不断提升产品可靠性和稳定性,推出的自动化上下料机械钻孔机、自动插拔销钉机械成型机等产品实现批量销售,该类设备可显著提升综合使用率,为PCB企业打造智能化工厂打下基础。同时,大族数控布局多类新产品,在检测工序,除完善电测设备产品线外,新研发的自动外观检查机成功实现正式订单,公司产品线进一步拓宽。

在HDI市场,大族数控针对不同类型产品提供差异化的解决方案,如针对消费电子高密度、小孔径、高精度需求推出新一代CO2激光钻孔机,效率较上代产品有较大幅度提升;针对汽车电子等大排版、低密度、高可靠性特点的HDI,提供具有能量监控功能的大尺寸CO2激光钻孔机;另外公司提供高解析度LDI产品、高精度CCD六轴独立机械成型机、高精测试机等产品满足特征尺寸日益微缩的需求,为行业打造一站式的协同设备。



来源 : 集微网 发布时间 : 2023-02-27

技术干货 | 激光清洗技术在机车制动盘制造检修中的应用分析

随着我国相关立法和规章制度的规范越来越严格,环保成为工业中十分重要的考量指标。传统清洗技术很难满足环保的高要求,激光清洗技术作为一种新型、绿色、高效的清洗方式逐渐得到社会的广泛关注。

本文着眼激光清洗技术在机车制动盘检修中的应用,通过实验数据分析论证该应用的实际效果。

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激光清洗与传统制动盘清洗方法的比较
现阶段,制动盘检修依靠人力,耗时耗力,机械打磨过程中产生的粉尘和噪音对人员健康造成极大危害。同时,检修人员技能参差不齐,极易发生清洗不彻底或是打磨过度的情况,导致零件损伤过大。机车制动盘全自动激光清洗技术,可有效减少人工,减轻人工劳动强度,长时间工作时仍能保持稳定工作状态。

加工质量方面,制动盘全自动激光智能清洗机清洗质量均匀、一致性强,对零件尺寸几乎无损伤,有效提高制动盘的使用寿命;环境保护方面,清洗系统不产生废液、废气、噪音等污染,有利于环境保护和工人身心健康;社会经济效益方面,该系统能极大地减少人工成本,减少打磨头等耗材损耗。尽管该设备一次投入成本高,但从长远效益考虑,激光清洗的经济效益必将远高于人工打磨。

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清洗设备与对象
实验中使用的激光清洗系统由光纤激光器、光束整形系统、机器人、工作台以及辅助设备构成。该激光清洗设备采用的光纤激光器清洗机内置冷却系统,光束质量好,使用寿命长,性能稳定免维护,可广泛应用于众多领域的激光清洗中。激光清洗过程中使用吸尘装置,将剥离的锈蚀颗粒进行收集,防止对材料表面造成污染,保证良好的工作环境。
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图1 机车制动盘全自动激光清洗设备
制动盘所用材料为Q345E,根据国标GB8923-88的标准,对零件锈蚀程度进行判断,发现钢材表面已发生锈蚀,并且部分氧化皮有锈蚀,因此判断零件锈蚀等级为B级。经多次取平均值,测量得到锈层平均厚度约为23μm(如下图2)。通过材料表面锈蚀程度分析,发现表面锈蚀程度不均匀,这是由于制动盘在工作运行中对表面的磨损与锈蚀程度不同造成的。
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 图2 制动盘锈蚀试样以及锈层厚度

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激光清洗后对制动盘的质量分析
工艺参数优化后,对激光清洗后的材料与母材性能进行对比分析,研究激光清洗对制动盘表面的作用与影响。
1、外形尺寸
经过激光清洗后,制动盘整体尺寸未发生显著变化(如下图3),在电子显微镜下观察发现清洗前后两侧表面高度差约为22.78μm。在误差允许的范围内,经过激光清洗可有效去除表面锈蚀,且并未对零件尺寸产生明显改变,不影响制动盘使用精度,达到清洗要求。
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图3 未清洗表面与激光清洗表面对比
2、表面硬度测试
使用华银数显显微硬度计对激光除锈后的基材表面进行硬度测试。其中,试验力为2.942N,保荷时间为15s,为了保证试验结果的准确性,在每个样品的不同部位测三个点,求平均值测得实验结果。
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图4 清洗前后碳钢表面的硬度值
通过清洗前后基材表面硬度值的分布趋势进行分析。依据上图4,清洗后基材表面硬度值分布趋势较为波动,但是硬度平均值高于母材的硬度值。可以发现经过激光清洗两次后的表面显微硬度与母材相比提高了约8%。激光除锈能提高碳钢表面的硬度,对防止碳钢再次氧化和表面强化具有重要意义。
3、X射线荧光元素分析
利用X射线荧光光谱分析技术对激光清洗前后制动盘表面元素含量进行测量,测量数据见表1,对比发现激光清洗前制动盘锈蚀表面氧元素含量高达15.302%,而激光清洗后氧元素含量仅为3.340%,含量显著下降78.1%,由此可知,激光清洗对制动盘表面氧化膜及锈蚀有着明显的去除清洗作用。
表1 激光清洗前后Fe与O元素含量变化
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4、表面金相结构分析
如下图5,制动盘表面未进行激光清洗前表面被不均匀锈蚀覆盖,经过最佳激光清洗工艺清洗后,基材表面锈蚀被去除,亮斑相互重叠,在表面形成相互重叠的一个个凹坑,将原本锈蚀的区域清洗干净。此外,观察激光清洗后的表面放大500倍,可以看到表面被圆形的亮斑覆盖形成圆形的清洗区域,凹坑中部的锈层基本上被清除干净,并呈现均匀的亮泽。凹坑边缘部分呈现环状凸起形貌,原因是脉冲激光剧烈的冲击作用下,凹坑中部的金属流向边缘处并且堆积起来形成环状,相邻凹坑的环形部分呈现均匀搭接堆叠,且几乎不存在锈斑,表面完全清洗干净。
清洗前100倍放大图:
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清洗后100倍放大图:
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清洗后500倍放大图:
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图5 制动盘激光清洗前后对比表面

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结  语
通过各项实验数据,证明机车制动盘全自动激光清洗设备可用于机车制动盘表面除锈、除表面污染物、去油污,且去除效果好,清洗后对零件本身性能影响小,能满足机车制动盘维保检修的需求。

轨道交通装备是由先进技术、高端装备以及系统工程集合而成的大型产品,技术的进步是不断推动产业发展的动力,关键核心技术的自主可控是面对复杂的国际形势,维护供应链安全稳定的重要保障。激光清洗技术大幅减少了轨道交通装备制造和维保检修成本,提高了智能化水平,符合绿色智能制造的方向。激光清洗技术的高效使用,有助于提高轨道交通装备产业链和供应链的竞争力。随着研究和应用的不断深化,激光清洗技术必将成为推动轨道交通行业产业改造升级和改造发展不可或缺的重要手段。



来源 : 华工激光 发布时间 : 2023-02-21

激光雷达2023年有望从1到N突破 欧菲光等厂商加速布局享红利

近日,华泰证券发布研报称,2022年为激光雷达行业量产交付元年,蔚来、理想、小鹏等多家造车新势力厂商均已推出搭载激光雷达的车型,如2022年起蔚来 ES7/EC7/ES8、小鹏 G9/P5 2022款、理想L9/L8MAX/L7MAX 等多款搭载激光雷达的车型陆续发布。随着搭载激光雷达的小鹏P7改款、比亚迪仰望U8/U9、蔚来全新ES6/EC6、新款极氪001等车型有望于2023年发布,产业有望注入新的发展动力。


华泰证券测算,预计2022年国内乘用车搭载的激光雷达出货量为16万个,至2027年有望提升至1363万个,对应2023-2027年CAGR 为143%;2022年国内乘用车搭载激光雷达出货金额为8亿元,至2027 年有望提升至298亿元,对应2023-2027CAGR为106%。


华泰证券预计,2023年随着消费有望重启、搭载激光雷达新车型的进一步发布,以及补盲激光雷达等有望放量等因素驱动下,预计行业将迎来从1 到N的突破。我国激光雷达厂商受益于国内新能源车产业蓬勃发展,以及自身出色的量产交付能力成为全球市场主要参与者。


作为光学行业头部厂商,欧菲光自2015年起进军智能汽车领域,通过收购华东汽电和南京天擎,顺利成为国内整车厂商的Tier 1供应商,如今已取得20余家国内汽车厂商的供货商资质,并积极进行国外汽车厂商的供应商资质认证。


在激光雷达领域,欧菲光提前卡位进行布局。公司在投资者互动平台表示,公司将推出纯固态激光雷达,目前公司的纯固态激光雷达已与国内多家主机厂、造车新势力进行首次技术对接。


据欧菲光介绍,公司纯固态激光雷达方案内部不包含任何旋转结构,在提供较高的探测距离和角分辨率的同时,还能提供车规级产品的可靠性和稳定性。公司激光雷达采用半导体技术,以每秒1000次的速度逐个激活VCSEL发射激光进行扫描,每个VCSEL会照射到特定的SPAD阵列像素上。此激光雷达可以灵活配置,根据不同的造型需求组合激光组件,轻松匹配各种安装位置要求。另外,通过调节透镜的位置,还可以实现不同FOV、角分辨率的设计。


凭借光学光电领域深厚的技术积累,欧菲光经过多年深耕,在智能汽车领域深度布局智能驾驶、车身电子和智能中控,以光学镜头、摄像头为基础,延伸至毫米波雷达、激光雷达、抬头显示(HUD)等产品,丰富产品矩阵布局,为客户提供全方位的产品和服务。


欧菲光车载业务的核心竞争力是提供系统级解决方案的能力。公司立足于先进传感器,同时积极拓展硬件、软件和算法能力,公司可定制开发自动泊车系统,周视系统,行泊一体驾驶域控制器,集成以太网关的车身域控制器,仪表中控,HUD等系统级产品。具有未来走向跨域融合的实现能力。


据沙利文预测,到2030年,中国激光雷达市场规模预计将达到325亿美元,2021年至2030年的GMV预计将达到103%,有望成为全球最大的激光雷达市场。面对广阔的市场前景,欧菲光将加码布局激光雷达等智能汽车赛道,从研发、销售和生产等全方位加大资源配置,让智能汽车业务潜能持续释放,力争实现到2025年智能汽车业务收入规模行业领先,助力公司走上高质量可持续发展的道路。


来源 : 华泰证券 发布时间 : 2023-02-20

新技术助力激光玻璃焊接实用化

用于牢固粘接的USP激光玻璃焊接结合精妙的自聚焦技术提供了所需的质量和工艺可靠性,使激光玻璃焊接应用到批量生产中成为可能。

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玻璃独特而优异的特性使其广泛应用于生物医学、微电子等不同领域的各种高科技产品中。在大批量、精密玻璃切割领域挑战巨大。它还带来了键合方面的困难,包括将单个玻璃组件焊接在一起,以及将玻璃焊接到金属和半导体等其他材料上。

融为一体


问题在于,所有用于焊接玻璃的传统方法都难以为经济高效的批量生产提供所需的精度、键合质量和生产速度。例如,粘合剂键合是经济的,但会在零件上残留胶材,甚至需要脱气。

介质焊接使用熔化的粉末材料,但对于微电子和医疗器械来说,会引入过多的热量。

离子键合是一种巧妙的方法,可提供极高的键合强度,但对生产来说并不实用。

激光玻璃焊接


就像精密玻璃切割一样,秘诀在于使用红外波长超短脉冲(USP)激光器。玻璃在红外线下是透明的,聚焦的激光束可以穿过它,直到它在焦点处引发 "非线性吸收"。

用于牢固粘接的USP激光玻璃焊接方法具有三个主要优势。

首先,由于被焊接的两种材料都部分融化并凝固在一起,因此USP激光方法会产生牢固粘接。该工艺适用于玻璃与玻璃、玻璃与金属以及玻璃与半导体的粘接。

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其次,该工艺中产生的少量热量可使焊缝紧贴热敏元件。

最后,如果 USP 激光玻璃焊接实施得当,则不会在焊缝周围产生微裂纹。微裂纹会降低机械强度并可能导致最终的设备故障。

Coherent高意公司将 USP 激光玻璃焊接投入实用

用于牢固粘接的USP激光玻璃焊接中的挑战,即激光聚焦位置必须精确地保持在两个焊接部件的界面上。

一种解决方案是使用轴向拉长的焦点。这会“延展”激光束焦点的尺寸以解决位置敏感性问题。但是,会产生非圆形熔池这很容易形成微裂纹。

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Coherent高意公司精确可靠激光玻璃焊接的解决方案结合了动态聚焦技术和高数值孔径光学器件,以产生一个小的焦点光斑,避免了微裂纹。

因此,Coherent高意公司的激光系统实现了高球面度的熔池,从而避免了微裂纹,此外不断调整光学器件以保持完美的焦点,从而在任何形状的部件上产生高质量的焊接,而不受公差和位置的影响。



来源 : 财讯网 发布时间 : 2023-02-17

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