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激光清洗如何突破应用瓶颈?

激光的应用市场要继续扩大,则要寻找新的增长点,工艺应用上除了传统的切割、标刻、焊接,近些年最新的应用就是激光清洗,而且是备受看好的增长点。


自2016年底国内企业率先推出装配中功率脉冲光纤激光器的清洗机后,引起业界高度关注,并且持续火热了约3年时间。国内参与到激光清洗设备生产研发的企业达数十家,许多激光器厂商也对此寄予厚望,力推新的更高功率的脉冲光纤激光器。


01  激光清洗应用领域


毋庸置疑,了解体验过激光清洗工艺的都能肯定这项技术未来会有极大的应用空间。它是利用高频次的脉冲光能量撞击工件表面锈迹、污垢,使其与工件分离,借助高能量将其气化的过程。传统的清洗方式如喷砂、干冰、机械打磨、酸性液体或者化学清洗剂等,容易造成空气和水的污染,还可能给人体带来二次伤害。而激光清洗可以将污染物气化,配备吸附除尘设备,基本上实现零污染,是一种非常高效、干净的清洗方式。激光清洗在未来某个时机可能会给清洗行业带来重要的变革。
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激光清洗原理

激光清洗头输出的光束常常是横条状,光束扫过的表面都会被清扫干净,它的高效省时,特别适合大面积、大批量的锈迹污垢表面清洗。普通的金属钢板、高铁、钢轨、船舶、模具,还有飞机蒙皮、工程机械、石化工业、矿业、核电、文物和兵工武器。

许多清洗场景是需要定制的,也是定期要清洗维护的,而且维护的周期不会太长,这种最容易形成批量化。例如模具,常常会在使用过程中粘上了机油,又或者放置不用导致生锈,模具数量庞大,清洗的需求较大。一些塑胶模具、轮胎模具,在做完产品后,容易残留了边料余料,耽误了继续生产,因此需要及时清洗干净,激光是非常好的选择。又如钢轨长期露天,锈迹斑斑,也会有清洗的需求;河海航行的轮船,需要定期维护则可以采用激光清洗船身。

激光清洗容易实现自动化、集成化和智能化清洗,甚至可以集成到龙门架、机械手、升降台等配套环境上工作,实现大幅面、超高度的工件上清洗,而手持式的清洗头也十分灵活,可以随意方向清洗工件。

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激光除锈对比

02  激光清洗的挑战

激光清洗纵然是被看好,然而实际上市场销量并不如预期,从事激光清洗的企业并未收获较好的订单量,几乎都是单买或者是单独定制设备的客户,可以说,激光清洗市场应用尚未形成批量。激光清洗的推广遇到了较大的挑战,导致2019年后激光清洗热度逐渐冷却下来了。事实上,激光清洗在中国火热的两年多里,在欧美日等国家,光纤激光清洗并未受到多少重视。

首先,激光清洗设备成本仍然相对较高。如今激光清洗已从百瓦级发展到千瓦级功率,采购成本也已经大幅下降,但是仍然维持十万元数十万元的水平,而传统清洗非常便宜,干冰清洗设备低至一万几千元。这让用户难以扭转使用的选择,一次性投入设备成本较大,更谈不上批量采购了。

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其次,激光清洗的输出光束是直射工件表面的,意味着它擅长处理平面,也是其局限性所在,遇上不规则形状、含转角位、空间狭窄的工件,激光清洗难以触及,如果要清理工件内部,比如是管道内壁,激光清洗更是难以实现,这种反而采用全浸泡酸洗才能实现。

最后,激光清洗处理铁锈是效果较好的,但实际应用中,生产设备或者产品表面污垢各色各样,也有含不同成分的,比如油污、半凝固态物。不是随便上一个功率的激光就适合清洗的,目前对激光清洗各种污垢物体的研究仍然不足。还有,目前激光清洗功率已经可以实现数千瓦的设备,但是清洗并非功率越高越好,目前对于高功率光束是否会对工件表层带来损伤,其损伤度如何控制,仍然是需要进一步研究。

03  激光清洗如何突破瓶颈

激光清洗要突破市场增长瓶颈,迫切需要投入更多的工艺应用研究。目前激光清洗是激光器、清洗设备已经初步发展成熟,但是工艺应用不足,由于在国内推广时间仅有几年,所以应用的场景仍然是有限。

根据目前的激光器发展趋势,可预见激光清洗的激光器也会出现一定幅度降价,届时可以有效降低用户采购成本,当其性价比已经能够超越一般厂家用户的心理接受能力,那么采购量就会上来了。

目前许多终端用户并不了解激光清洗,推广方面仍需一定的时间过程。这需要业界人士共同努力,为激光清洗打造良好的宣传效应。



来源 : 特域机电 发布时间 : 2022-08-22

防爆激光雷达!硬工业与艺术的碰撞,哈工大创业团队匠心打造

激光雷达是一种用激光感知世界的传感器,其可通过发射和接收激光束来探测目标的位置、速度等特征量,具有分辨力高、隐蔽性好、低空探测性能好、体积小等一系列优点。在自动化、智能化的大背景下,激光雷达已广泛应用于自动驾驶汽车、工业、无人机、机器人和3D测绘等终端应用中,市场呈现爆发式增长的趋势,其整体市场在2026年将达到57亿美元。得益于自动驾驶汽车的不断普及,激光雷达市场迅速增长,国内涌现出一批优秀的激光雷达制造厂商,如速腾聚创、镭神智能、禾赛科技、大疆、赛瞳等。

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图1激光雷达生成点云动图

然而,由于激光雷达本身的电路系统、光学结构十分复杂,其难以通过防爆试验考核。这也使得以激光雷达为核心的机器人、自动驾驶汽车等迟迟未能应用于煤矿、石油天然气、化工等有特殊防爆要求的行业,在一定程度上限制了上述行业的自动化、智能化发展。针对上述卡脖子问题,来自哈工大的创业团队,智兀科技最新研发出一款新型防爆激光雷达“ZW-LIDAR-16”,通过全部防爆试验测试,获得由国家防爆电气产品质量检验检测中心颁发的防爆合格证书。

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这个外形酷似UFO的设备“防爆激光雷达”,不仅造型炫酷,而且性能卓越,拥有着强悍的防爆性能和透波能力。它不仅经受了高温高湿和极端低温的严苛环境考核,还顺利通过了模拟爆炸情况下的强度考核。目前,该产品可同时满足在爆炸性气体(ⅡC级)与粉尘(ⅢC级)环境使用的防爆资格,并且满足IP67防护要求。该产品是2022年5月份启用的新防爆标准(GB/T 3836系列/2021)后,国内首款通过防爆资格认证的三维防爆激光雷达。

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图2 智兀科技防爆激光雷达

为了实现激光雷达的防爆性能,人们通常简单地将高厚度的钢化玻璃置于激光雷达传感器外围,从而将钢化玻璃的防爆能力赋予激光雷达传感器。然而,这样会增加激光雷达整体的重量,同时,高厚度的钢化玻璃大大降低了激光的透过率,从而使得激光雷达的可探测范围大大衰减。 

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图3 常用的钢化玻璃防爆方案

为解决上述难点痛点,智兀科技采用特种新型复合透明材料制作防爆雷达的防护外壳。该特种新型透明材料比常用的钢化玻璃、石英玻璃更薄、更轻、更透光,且具有极低的热膨胀系数、较高的耐热性、优良的抗冲击性能。此外,本产品的防爆层厚度仅为3 mm,对905 nm波长的激光透过率相比传统钢化玻璃方案提升3倍以上,最远探测距离可达上百米。同时,智兀科技经数千次的CAE仿真,对其防爆、密封底盘进行了专门的优化设计,使得其以不足1kg整体重量经受住了所有防爆测试。

除防爆性能测试之外,本款产品还经历过数十家终端客户多次的录包、建图、定位、导航等测试,均表现出优异的性能指标,在多项测试中与常规激光雷达性能相当。根据客户反馈情况,本款防爆激光雷达能够满足所有工况下的自动驾驶地图构建、避障导航等功能要求,是目前市面防爆激光雷达中性能最优的产品。

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图4 防爆激光雷达实地工作情况

目前,该款防爆激光雷达已经成功应用于中国兵器集团、中煤科工、中科院等企业单位,并且在2022年5月份携手国内头部激光雷达企业无人物流车亮相全球最大的工业展“德国汉诺威工业展览会”。

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图5 亮相德国汉诺威工业展览会

另外,该产品的机械性能也远高于普通产品,可以更好地保护激光雷达不受意外碰撞,从而可以广泛适用于各类安全等级要求较高的场景。例如在石油、化工等有爆炸性气体的环境中,该款防爆激光雷达仍然可以安全工作和稳定使用,为特殊场景下的巡检、运输、作业机器人保驾护航,推动国内的数千家油气田以及气站的智能化升级,助力中国智造和工业4.0的发展。

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图6 智兀科技相关知识产权和资格认证

哈尔滨智兀科技有限公司是由多位来自哈尔滨工业大学、新加坡国立大学的博士、硕士等研究人员联合创办的科技型企业。智兀科技,智兀谐音drive,旨在以科技驱动世界。该公司依托哈工大控制工程、工程学、仪器科学、材料学等双一流学科的深厚技术积累,聚焦于工业传感器、移动机器人、视觉+光学融合、人工智能等领域,智兀拥有强劲的研发攻关能力,目前拥有多项防爆激光雷达知识产权。除此以外,该公司立足光学和视觉打造智能型工业传感器,目前推出的还有在线浓度传感器、在线缺陷检测系统等一系列针对制造业自动化升级的科技型产品。



来源 : 传感器技术 ​ 发布时间 : 2022-08-19

王立军、周寿桓等20位专家受聘,苏州千亿级光子集群正式启动

今日,苏州高新区光子产业创新集群发展大会暨太湖光子中心发布活动在狮山国际会议中心举行。现场发布太湖光子中心总体概念及产业政策。



目前,苏州高新区已集聚光子领域国家级高新技术企业 142 家,下一步将以太湖科学城为主要承载基地,积极争创国家级创新中心、全国重点实验室等重大平台,聚焦高端激光智能制造、先进光子医疗器械、高性能光传感等重点领域,突出创新策源、产业赋能和公共服务等功能,积极引育更多全球顶尖人才、行业龙头企业,全力做强做优太湖光子中心,建设世界级光子创新中心,打造千亿级光子产业创新集群。


活动上,中国科学院院士郑有炓、王立军,中国工程院院士周寿桓、庄松林,澳大利亚技术科学及工程院院士吴鑫华等 20 位专家获聘苏州高新区光子产业创新集群首批专家顾问。


苏州半导体激光创新研究院同步启用,由苏州长光华芯光电技术股份有限公司与苏州高新区联合共建,致力于引育半导体激光领域的高层次人才和产业化项目。


太湖光子产业投资基金,先进激光创新中心等院所平台、高功率飞秒激光器等科技项目现场签约。基金由苏州高新区管委会、苏州创新投资集团、华泰紫金投资和苏州长光华芯共同发起,总规模 100 亿元,首期 10 亿元,重点围绕光电子产业进行投资布局,助力建设太湖光子中心、打造中国光子产业科创新高地。


来源 : 光纤激光 发布时间 : 2022-08-18

卫星激光通信产业新秀“氦星光联”完成Pre-A轮融资

卫星激光通信设备研制商「氦星光联」(HiStarlink)宣布完成Pre-A轮融资,此次融资距离天使轮系列融资仅6个月。Pre-A轮由中关村发展前沿基金领投,老股东奇绩创坛和首业资本再次跟投。据公司透露,Pre A+轮也已接近尾声。

成立于2021年的「氦星光联」,是对标Starlink星上激光通信技术的民营企业,致力于低功耗、小型化星载激光通信终端以及地面通信接收系统的研制,主要产品矩阵涵盖了宇航级核心光电器件、超高速通信单板、激光通信终端以及地面信号收发超级终端系统。公司以对行业的深入理解以及持续创新来解决卫星互联网中,高成本、低速率、高延迟的通信痛点,目前已在深圳、上海、北京等多地布局,建成数千平研发中心和实验室,并正在筹建激光通信终端智能工厂。


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图片来源:NASA

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卫星激光通信的优与劣


随着数以万计的卫星将被送入太空,空间激光通信技术的需求日益迫切。相较于传统卫星微波通信技术,卫星激光通信技术具有通信容量大、速率高、功耗低、抗干扰能力强的优势。激光的频率比微波高3~4个数量级,更宽的频段使得激光通信在短时间内可传输大量数据。同时,激光通信的速率能达到甚至超过10Gbit/s,并在传输过程中能量集中,不易分散,功耗也比微波低激光的束散角极窄,不易被侦收和干扰。凭借其速率高、体积小、质量轻和功耗低的优势,成为卫星间高速通信不可或缺的有效手段,特别在微小卫星应用场合,更能体现激光通信的优势。

中发前沿基金投资总监张家炜表示,卫星互联网的建设从功能发展上看,动力、存算、通信要先行。就通信方面,不依赖频率资源的高速、高通量、高可靠的激光通信路径已然清晰,与微波通信互补并存。

优势之外,激光通信也具有一定劣势,尤其是在空地通信方面,地球的大气层和云带来了很大的挑战。由大气层的气候条件、空间环境温度变化、太阳等背景光的因素带来的外部干扰,以及平台振动和相对运动的影响,卫星激光通信的稳定性仍有较大提升的空间。由于激光波束很窄,当对地通信受到恶劣天气的干扰时,必须有替代调整方案,激光信号转由其他地方的接收器来接收。


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图片来源:空客

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各国角逐卫星激光通信大市场


通信,是一个国家的根本战略需求。尤其是在国家安全领域,通信对情报的传递有重要的意义。

千域空天创始人蓝天翼发现,在2022年8月初,一名乌克兰的用户使用Starlink终端进行测试,其IP地址却显示在西雅图,有可能是星间激光通信链路已经生效。在8800km的距离,能做到200ms的延迟,非常具有实用价值。有了星间激光通信,俄乌区域的信息战与情报战就有了全新的态势。

当前,美国、欧洲、日本等均在加速卫星激光通信技术的研发。

自20世纪80年代中期开始,欧洲便开始研究卫星激光通信技术,是全球卫星激光通信技术发展最快的地区。欧洲已经实现全球首次星间激光通信技术、相干激光通信技术验证,拥有全球最高的已验证星间激光通信速率。星地激光通信方面,欧洲成功验证地月激光通信、低轨卫星与地面激光通信。除瑞士、德国等欧洲国家外,美国与日本也有非常雄厚的研发基础。

2021年12月,NASA开始试验其第一个双向激光通信中继演示,该系统耗资3.2亿美元,数据传输速率比传统的射频通信系统快10~100倍,国际空间站是实验阶段后的首个操作用户,预计传输速率可达1.2Gbps。美国太空发展局也在2021年发射4颗“下一代太空体系架构”关键技术验证卫星,验证星间及卫星与无人机之间的激光通信技术。据NASA预计,到2030年,光通信技术将成为空间通信网络的主流。该激光通信网络可以在各相关方之间无缝运行,最终大大提高卫星通信的效率,并降低通信的成本。

搭载在卫星上的激光通信系统,是卫星星座各个卫星节点间的激光链路的根基。近年来,典型微小卫星激光通信系统包括美国的OCSD和CLICK、日本的VSOTA和FITSAT和国内的行云T5。此外,商业化终端也正在形成,包括瑞士的OPTEL-μ、德国的Mynaric CONDOR 和SA photonics Nexus等。氦星光联也将发力商业化终端市场。

根据2022年2月NSR公司发布的第四份光卫星通信报告。2031年,卫星光通信设备市场将达到20亿美元,主要服务于各种卫星星座的建设。行业将以47%的复合年增长率来加速增长,预计未来10年对激光通信终端设备的需求可能达到6000多台。目前,国内外的通信卫星星座主要包括中国航天科技集团“鸿雁”星座(300 颗)、中国航天科工集团“ 虹云” 星座( 156 颗) 和“ 行云” 星座( 80 颗) 、 中国电子科技集团“ 天地一体化”( 80 颗 ) 、国 外 “ Kuiper” 星 座 ( 3236 颗 ) , “Telesat”星座(298 颗),“Starlink”网络(1.2 万颗)等星座。这些星座大都由低轨道微小卫星组成,并将激光通信列为其骨干传输链路方式之一。

氦星光联的潜在竞品有限,例如德国的Mynaric公司。该公司提供了Condor的光学星间链路的星载终端,以及可用于飞机进行空对空或空对地数据链路的名为Hawk的机载终端。OISL可以通过红外激光连接卫星、高空飞机、无人机和地面系统等,其中Condor MK3型终端在太空中可以提供高达100Gbps的传输速率,传输距离可达5000千米。

据Mynaric称,目前光通信市场的潜在总额只有8亿美元,而到2030年可能增长到超过100亿美元,最终可能将超过200亿美元。据市场研究机构NSR预计,到2031年,卫星光通信设备的销售将达到20亿美元。


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图片来源:欧洲航天局

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月球探索与深空计划


围绕地球的星间与星地通信,只是空间激光通信的一部分。面向广阔的星辰大海,月球探索与深空计划,才是人类未来的核心目标。由于现代的太空探测的任务更加复杂,有更多的数据要收集和传送,因此需要更高带宽的传输技术,而光通信可以满足要求。

月球探索是走向深空的第一步,目前地月之间采用的微波通信速率只有2-20Mbps,无法满足38万公里的高速通信需求,因此最好采用激光+微波通信结合的方式。可以考虑在月球和地球同步轨道通信卫星之间采用高速率的激光通信。在同步轨道通信卫星到地面之间仍然采用高速的微波通信。在深空探索领域,NASA计划使用双向激光通信中继来模拟深空探测的光通信,未来将用于小行星带探测器与地球的通信。当然,深空探测会带来独特的技术挑战。例如随着通信距离的增加,激光信号可能会快速损耗,如何进行激光光束的精准瞄准也是一个严峻的问题。因为激光束十分狭窄,信号指向必须跨越数百万千米的距离,精确对准目标接收站的位置,这将是一个巨大的挑战。




来源 : 36氪 发布时间 : 2022-08-17

锂电技术+制造工艺进阶,激光企业如何应对

激光技术具有高效精密、灵活、可靠稳定、焊材损耗小、自动化和安全程度高 等特点被充分应用于锂电池切割、清洗、焊接、打码等工序中。根据激光制造网官方微信公众号信息,在国家政策的大力支持及新能源汽车推广应用进程加快的带动 下,中国车用动力电池需求大幅增长。新能源汽车电池、电机、电控三大核心零部 件中,核心部件动力锂电池在整车成本中所占比例高,也直接决定整车续航里程。


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锂电池的生产制造是由一道道工序连接而成,其生产过程主要分为极片制造、电芯 制作以及电池组装三部分。锂电池质量直接决定新能源汽车的性能,因此对其制造工序有着极高的精度要求。

激光技术作为先进的“光”制造工具,以其高效精密、灵 活、可靠稳定、焊材损耗小、自动化和安全程度高等特点,被应用于动力锂电池部件加工的切割、清洗、焊接和打码等工序中。

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激光焊接:

工艺壁垒较高,大圆柱等新电池技术拉动焊接量上行

1.1 原理:
保障电池安全性,焊接质量取决于激光器能量控制与过程工艺参数

激光焊接具有熔深深、速度快、变形小等诸多优点,可大幅提升动力电池的安 全性。根据联赢激光招股说明书,激光焊接作为一种现代焊接技术,具有熔深深、 速度快、变形小、对焊接环境要求不高、功率密度大、不受磁场的影响、不局限于 导电材料、不需要真空的工作条件并且焊接过程中不产生 X 射线等优势,被广泛应 用于高端精密制造领域,尤其是新能源汽车及动力电池行业。动力电池焊接部位 多、难度大、精度要求高,动力电池厂商对电池生产设备的自动化、安全性、精密 性、加工效率的要求也高。激光焊接技术独特的优势可大幅提升电池的安全性、可 靠性、一致性,降低成本,延长使用寿命,成为了动力电池厂商最优的选择。性、 可靠性、一致性,降低成本,延长使用寿命,成为了动力电池厂商最优的选择。

决定激光焊接质量的主要核心要素为激光器能量控制及焊接工艺技术。①激光器能量控制:根据联赢激光招股说明书,由于被焊接的材料对不同波 长激光的吸收率不同(可以从 5%到 50%不等),激光器选择不同,焊接效果完全不 同。为了对焊件输出统一、稳定的焊接激光束,就需要激光输出功率具有良好的一 致性或者能够精确控制激光输出功率,功率过低会导致焊接熔融不足而影响焊接质 量,功率过高或上下波动会导致飞溅、气孔等不良效果。因此,激光器能量的控制就成为激光焊接最为关键的技术之一。

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②焊接工艺技术:根据联赢激光招股说明书,激光与物质的作用过程较为复 杂,激光焊接效果与激光波长、功率密度大小、焊接时间、焊接头角度、焦点距 离、焊件对激光的吸收率及清洁程度、焊件的厚度及导热性能、保护气体类型及流 量等数十种因素有关。因此,激光焊接工艺技术也是影响焊接质量关键的因素之 一,需要激光焊接工艺技术人员不断摸索总结,长时间实验积累才能够获得良好的 焊接效果。

按照工作原理焊接可分为五种类型,根据不同的应用要求选取不同的焊接方 式,以达到最佳效果。根据联赢激光招股说明书,根据工作原理的不同,适配不同 的加工场景,激光焊接可分为热传导焊、深熔焊、复合焊接、激光钎焊和激光传导 焊接五种。根据不同的客户、不同的加工应用场景,选取合适的焊接方式,以达到 最佳的焊接效果。

1.2 应用现状:
电芯制造、PACK 焊接价值量约 1000-3000 万/GWh

在动力电池的生产中使用激光焊接的环节在电芯制造环节与电池 PACK 环节。根据联赢激光官网信息,在动力电池的生产中,使用激光焊接的环节主要包括:①中道工艺:极耳的焊接(包括预焊接)、极带的点焊接、电芯入壳的预焊、外 壳顶盖密封焊接、注液口密封焊接等;②后道工艺:包括电池 PACK 模组时的连接 片焊接,以及模组后的盖板上的防爆阀焊接等。

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前激光焊价值量约为 1000-3000 万元/GWh。根据联赢激光招股说明书,激光焊 接设备在动力电池厂商投入中约占比 5-15%,根据高工锂电官网信息,按照动力电 池单 GWh 设备投资额约为 2 亿元测算,目前动力电池激光焊接设备单 GWh 投入在 1000 万元至 3000 万元。

1.3 需求:
全球“缺芯”下半导体厂扩大资本开支,设备景气度持续上行

4680 大圆柱对激光工艺要求更高,且相比方形电池、小圆柱电池焊接量有望 上行。1)4680 电池对激光工艺求要求更高,极耳形态不受控制是工艺难点。根据华 经产业研究院官网信息,4680 电池采用全极耳工艺,打破了传统电池一正一负两个 极耳的模式,其工艺难点在于极耳形态不受控,易发生短路,制造时两段封闭,电 解液渗入阻碍大,并且多极耳很难折叠整齐,对激光工艺要求更高。2)4680 大圆柱电池激光焊接相比方形电池、小圆柱电池分别在焊接工序、所 需焊接设备上有所增加。根据华经产业研究院官网信息,1)相比方形电池,大圆 柱的全极耳所需的面焊,其激光焊接工序从 5 道增加至 7 道;2)从小圆柱电池看, 单 GWh 相较于 18650 和 21700 电池产线增加 5 台焊接设备。结合上述情况,我们 认为,4680 大圆柱的激光焊接需求相比方形电池、小圆柱电池有望增长。

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其他焊接环节技术:解决异种金属焊接问题,比如电池 PACK 中汇流排焊接有 望替代为激光焊接,我们判断,随着激光焊接工艺不断上行,激光焊接渗透率有望 上行。以方形电池后道模组/PACK 中汇流排焊接存在的 Al/Cu 异质金属焊接为例:①Al、Cu 对光吸收率低,且容易产生高脆性金属化合物是 Al/Cu 难点:根据 《汽车电池模组件 Al/Cu 异种金属激光焊接技术新进展》,由于 Al 和 Cu 的材料物理 性能迥异,Al/Cu 异种金属激光焊接具有若干挑战性的限制。一个主要是在 1um 的 激光波长下 Al 的吸收率低,而 Cu 的吸收率更低;另一个挑战来自 Al-Cu 合金的冶 金性能,即高脆性的金属化合物可能导致裂纹的形成。可能形成Cu含量为50%-80% 的金属间化合物相。

汇流排焊接目前激光焊接仍无法解决脆性化合物问题,但激光焊接为大概率方 向。根据联赢激光官网,由于铜和铝之间采用激光焊接后易形成脆性化合物,无法 满足使用要求,通常采用超声波焊接外,铜和铜、铝和铝一般均采用激光焊接。同 时,由于铜和铝传热均很快,且对激光反射率高,连接片厚度相对较大,因此需要 采用较高功率的激光器才能够实现焊接。通过九种不同参数及方法的调整实验,其 中 7 种有不同增益,我们认为,随着未来激光工艺的不断进步,汇流排 Al/Cu 激光 焊接存在问题有望得到解决,激光焊接为大概率方向。

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激光切割:

极片激光切割替代加速,高倍率电池推动极耳/极片切割量提升

2.1 优势:
较模切具精确度更高、运营成本较低等优势,助力电池生 产提效降本

激光切割技术可应用于锂电池制造过程中的极耳切割成型、极片分切以及隔膜 分切等工序,相比模切,激光切割具有精确度更高、运营成本较低等优势,有助于 电池生产提效降本。根据维科网锂电官方微信公众号信息,传统模切会不可避免地 出现磨损,粉尘掉落并产生毛刺,进而引起电池过热、短路、甚至爆炸等各类危险 问题。为了避免锂电池加工品质不佳造成的危险,使用激光进行切割更适合。与传 统的机械切割相比,激光切割拥有无物理磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精 确性更高和运营成本较低等优势,有利于降低制造成本、提高生产效率、大幅缩短 新产品模切周期。

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2.2 极耳切割:
激光切割为主流技术,放卷速度与张力控制是竞争要点

激光极耳成型是目前主流技术,工艺参数、控制系统、切割工位设计决定切割 的速度和质量。根据利元亨官网信息,传统上极耳成型主要使用机械模切工艺。机 械模切工艺有模具损耗快、换模时间长、灵活性差和生产效率低等局限性,已经越 来越不能满足锂电池制造的发展要求。由于激光切割技术的诸多优点,随着高功 率、高光束质量纳秒激光器、单模连续光纤技术的成熟,目前激光极耳切割逐渐成 为极耳成型技术的主流。稳定的放卷速度、张力及极片宽度方向位置控制,精确稳 定的放卷速度、张力和纠偏控制是实现高质量高速度极耳成型的基础。以海目星为例,根据维科号官网引用第二届新能源汽车及动力电池国际交流会 中海目星软件专家苗健烨的演讲内容,海目星拥有独家集成化张力技术,是由驱动 和反馈系统构成,整个反馈系统结合了整体带入实时的趋势,采用理论算法和实际 反馈闭环相结合的开发理念,将驱动性能和调解性能衔接为一体,张力波动可以控 制在 2%以内,以及多样切割兼容技术,可实现飞行切割一键换行,满足了客户定 制化的需求。

2.3 极片切割:
传统模切效率成产线提效瓶颈,MOPA 技术兼具成本与性能优势

圆盘分切和模切品质量不稳定;激光能量和切割移动速度是两个主要的工艺参 数。根据动力电池网信息,极片切割有圆盘分切和模切、激光切割三种方式,圆盘 分切和模切都存在刀具磨损问题,这容易引起工艺不稳定,导致极片裁切品质差, 引起电池性能下降;激光能量和切割移动速度是两个主要的工艺参数,对切割质量 影响巨大。当激光功率太低或者移动速度太快时,极片不能完全切开,而当功率太 高或移动速度太低时,激光对材料作用区域变大,切缝尺寸更大。

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MOPA 是一种激光调制技术,兼具高峰值功率和高光束质量的最优方式,杰普 特获宁德时代定点。根据高工锂电官网信息,目前杰普特特殊定制的极片切割脉冲 光纤激光器,产线切割效率可达 120m/min,切割毛刺小于 7μm,热影响区小于 50μm,也是市场唯一一款真正做到无毛刺无热影响的激光器,变频、变功率响应 时间最快<10μs,可有效减少拐角衔接处参数变化带来的质量问题。根据杰普特 《关于收到供应商定点通知的公告》,2022 年 3 月 22 日,杰普特公告收到宁德时代 定点通知,提供 MOPA 脉冲光纤激光器,应用于动力电池电芯制造的极片切割工 序。根据英诺激光招股说明书,MOPA 技术是将具有高光束质量的种子信号光和泵 浦光,通过一定的方式耦合进双包层光纤进行放大,从而实现对种子光源的高功率 放大;激光器的 MOPA 结构是解决超快激光兼具高峰值功率和高光束质量的最优方 式。

皮秒是长期最优选择,MOPA 是目前最具性价比选择。根据《锂离子动力电池 极片的激光切割分析》,除了脉宽外,重复频率、光束模式、激光波长也对切割质 量有影响。因此窄脉宽、高重复频率的皮秒激光器是切割铝箔和铜箔最理想的激光 器。但由于皮秒技术未完全成熟,价格还很高,难以工业推广。而脉宽相对“窄”的 MOPA 激光器价格低廉,切割的正极片也完全满足工业要求,是切割正极片性价比 最高的激光器,随着其脉宽的减少和频率的增加,其应用前景会越来越好。

2.4 隔膜切割:
隔膜激光切割仍在布局阶段,热影响控制是难点

隔膜切割目前以刀具切割为主,目前已有两项激光切割技术专利。根据专利之 星检索系统信息:①专利一:根据《一种隔膜激光切割机》专利内容,隔膜的切 割通常以钢材质隔膜切刀进行切割。采用隔膜切刀切割,结构稳定性较差,切刀需 要定期更换,隔膜切口处的效果不好,容易起毛刺或卷翘,结构复杂,不便调试和 维护。通过激光切割可解决以上问题;②专利二:根据《锂电池隔膜生产用激光 切割设备》专利内容,通过激光切割组件切割由翻转辊交替切换两个隔膜卷曲组件 卷绕的隔膜,实现了自动化均匀切割隔膜的功能,避免了切割过程中的脱粉、挑 丝、碎膜以及切不断的现象,便于在批量生产线中实用。

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热影响控制仍是难点,紫外激光存在替代传统模切可能。根据存能电气官网信 息,锂离子电池隔膜 PP 膜与 PE 膜两者的熔点不同,PE 隔膜在 130℃左右,PP 隔膜 在 160℃左右。根据英诺激光招股说明书,在薄膜非金属材料加工等领域,高能量 的紫外光子直接破坏非金属材料表面的分子键,使分子脱离物体,这种方式不会产 生高热量反应,因此通常被称为“冷加工”,紫外激光机在微加工领域具有不可替代 的优势。我们判断,在目前仍是模切为主的隔膜切割环节,由于隔膜较低的熔点导 致激光切割热影响控制仍是难点,紫外激光以“冷加工”的优势存在替代传统模切可能。

2.5 叠片工艺技术:
有望带来激光切割需求增加

方形叠片工艺中激光极耳、极片切割需求有望增加。根据格普瑞电池官网信 息,方形叠片法由于各个正负极片之间互相隔绝,所以每个极片都要安装一个极 耳,然后分别焊接在一起,形成最终的正负极,但卷绕法为了减少工序,只会隔几 层才安装一个极耳,总数通常只有前者的一半。基于以上情况,我们判断,叠片工 艺相比卷绕工艺,极耳数量增加一倍,叠片工艺下极耳切割需求量预计上行,同时 叠片工艺需要多次裁切正负极片(热复合技术工艺),极片切割需求也会有所增 加。

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其他应用:

激光清洗、激光打标

3.1 激光清洗:
避免清洗损伤等问题,提升电池制造工艺水平

极片涂覆前激光清洗可以有效避免原湿式乙醇清洗造成的损伤;电池焊接前激 光清洗采用脉冲激光使基底受热震动膨胀令污染物克服表面吸附力脱离基底达到去 污的作用;电池组装过程中激光清洗可对绝缘板、端板进行激光清洗,清洁电芯表 面脏污,粗化电芯表面,提高贴胶或涂胶的附着力。根据 C114 通信网官网信息:极片涂覆前:锂电池的正负极片是在金属薄带上涂覆锂电池正负极材料而成, 金属薄带在涂覆电极材料时,需要对金属薄带进行清洗,金属薄带一般为铝薄或铜 薄,原来的湿式乙醇清洗,容易对锂电池其他部件造成损伤。激光干式清洗机能够有效解决以上问题。

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电池焊接前:根据 C114 通信网官网信息,采用脉冲激光直接辐射去污,使其 表面温度升高而发生热膨胀,热膨胀使污染物或者基底振动,从而使污染物克服表 面吸附力脱离基底表面从而达到去除物体表面污渍的目的。这种方式可以有效地去 除电芯极柱端面的污物、粉尘等,为电池焊接提前做准备,以减少焊接的不良品。电池组装过程中:根据 C114 通信网官网信息,为了防止锂电池发生安全事 故,一般需要对锂电池电芯进行外贴胶处理,以起到绝缘的作用,防止短路的发生 以及保护线路、防止刮伤。对绝缘板、端板进行激光清洗,清洁电芯表面脏污,粗 化电芯表面,提高贴胶或涂胶的附着力,且清洗后不会产生有害污染物,属于环保 的绿色清洗方法,这在全球高度关注环保的情况下越发显出它的重要性。

3.2 激光打标:
为动力电池提供更高效安全的信息追踪可能

传统打标技术缺点明显。根据奇铭激光科技官网信息,传统的打标技术有几 种,分别是喷墨打标、钢针雕刻打标、贴纸标识等,但这些方式都有对应的工艺缺 陷,例如喷墨打标需要耗材,喷后墨水没干进行其他工序会有掉色可能等;钢针雕 刻速度较慢加工效率低等,由此应运而生的新型技术便是激光打标技术。

安全性上均有不同程度提升。根据楚天中谷联创官网信息,为更好的把控产品 品质,追溯锂电池的全程生产信息,包括原料信息、生产过程和工艺、产品批次、 生产厂家及日期等,需要将关键信息存储在二维码内并在电池上进行标识。传统的 油墨喷打码技术存在易摩擦,长时间容易缺失信息等问题,而激光打标具有永久性 强、防伪性高、精度高、耐磨性强、安全可靠等特点,可以为产品品质追踪提供最佳的解决方案。

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重点公司分析

4.1 先导智能:
全道整线方案供应商,具备海内外客户激光设备切入的先发优势

先导智能是全道整线方案供应商,具备海内外客户激光设备切入的先发优势。根据先导智能 2021 年年报信息,公司致力于成为全球领先的智能制造整体解决方 案服务商,打造世界级创新型企业。提供涵盖方壳电池、圆柱电池、软包电池、固 态电池等各类电池类型在内的锂电池智造整线解决方案。公司是国内装备企业中最 早进行国际化布局的公司之一,目前已在美国、德国、瑞典、日韩等地设立分/子 公司。目前公司所产设备已远销欧洲、美国和日韩等地,将进一步规划全球化研发 中心和生产制造基地,不断加强海外市场的开拓工作。我们认为,公司是全道整线方案供应商,具备海内外客户激光设备切入的先发优势。公司在多行业拥有多种激光技术能力及锂电激光设备储备。根据先导智能 2021 年年报信息,激光精密加工装备已应用于消费电子、显示面板、半导体、汽 车、锂电、光伏等行业,提供激光精细微加工、相关联行业的测量和自动化智能车 间解决方案。包括激光切割、激光焊接、激光打标、激光蚀刻、激光开孔等智能装 备和整线服务。拥有激光极耳成型机及激光模切分切一体机设备储备。

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4.2 海目星:
极耳切绝对龙头,装配焊接段、极片切割有望突破

在技术储备上,海目星致力于提高极耳切与装配线效率,同时延伸至叠片技 术,极片切割激光研究等,随着产品性能增强与类型增多,未来有望获取更多的订 单红利。

1)现有产品:公司致力提升极耳激光切与动力电池装配效率。根据公司 2020 年年报内容:①公司动力电池集群式智能装配关键技术研发项目已进入产业化实 施阶段,拟将整线产能从 20PPM 提升至 50PPM 以上。②公司超高速极耳激光切进入产业化实施阶段,拟达到目标为开发出 超高速激光切割技术,激光切割速度达到 120m/min。2)产品拓展:公司向叠片、激光极片切割等工艺探索、拓展,有望获取更多 订单红利。根据公司 2020 年年报内容:①公司极片高速激光切裁叠关键技术研究 项目的目标是将激光切割、裁切、叠片以及热复合技术进行整合,目前已进入产业化实施阶段。如海目星切叠一体机的终极目标速度为 500-600 片/分钟,占地面 积要接近现有的卷绕工艺,综合成本优于现有工艺;②公司锂电池电芯极片 200 米 高速切割技术研发项目正在开发,可使激光制片速度达到 200m/min,制造成本降 低约 30%,目前行业技术水平最高可达 120m/min。我们认为,随着公司产品系列 的不断拓展,未来在锂电制造关键工艺中涉及的设备种类有望增加,获取更多订单红利。

海目星积累大量优质客户,极片激光切割设备成熟后有望快速切入。根据公司 《2021 年年度报告》,在动力电池领域,公司作为国内重要的动力电池设备供应 商,自成立以来就定位于服务下游各应用场景的龙头企业,专注于优势产品的推 广,并不断巩固产品领先性。经过不懈努力,公司客户包括宁德时代、特斯拉、中 创新航、蜂巢能源、力神、长城汽车、瑞浦能源、亿纬锂能、欣旺达等国内、国际 主流动力电池企业保持着良好的合作关系,在动力电池设备行业积累了丰富的经 验。我们认为,公司积累了大量国内外优质客户,在极片激光切割设备成熟后有望 快速切入。

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4.3 联赢激光:
专注动力电池焊接领域,拥有强激光焊接技术壁垒

联赢激光专注动力电池焊接领域,行业龙头客户对其产品技术高度认可。根据 联赢激光《2021 年年度报告》,公司是国内领先的精密激光焊接设备及自动化解决 方案供应商,专业从事精密激光焊接机及激光焊接自动化成套设备的研发、生产、 销售。公司在对激光焊接质量要求极高的动力电池领域的市场地位尤为突出,根据 高工产研锂电研究所(GGII) 统计的 2021 年动力电池装机量前十名企业均采用过 公司的产品与服务,体现了行业龙头客户对公司产品及技术的高度认可。联赢激光拥有强激光焊接领域研发及技术优势。根据联赢激光《2021 年年度 报告》优势主要体现在两方面:①技术研发优势:公司副董事长、研发负责人牛 增强博士长期从事各种激光电源及控制系统的研究工作,拥有深厚的学术背景及研 发经验。公司先后与深圳大学、华南师范大学、香港理工大学、华南理工大学等、 华中科技大学、哈尔滨工业大学、中科院半导体研究所等高校及研究所合作进行技 术研发。在激光器、自动化控制、焊接工艺等领域研发成果颇丰,截至 2021 年 12 月 31 日,公司已经获得专利 208 项,其中发明专利 20 项,另外还拥有软件著作权 193 项;②解决问题能力:对于各种焊接材料如:钢铁、不锈钢、铜、铝、锡、 金、银、塑料等均有系统的工艺数据积累,且长期的客户服务使公司对下游客户所 处行业有着较为深刻的理解,可以快速专业地为客户提供定制化的行业解决方案。

4.4 赢合科技:
聚焦核心锂电中道设备,已获国内外一线客户认可

赢合科技聚焦核心锂电中道设备,已获得国内外一线客户的认可。根据公司 2021 年年度报告,公司锂电池自动化装备广泛应用于锂电池生产的前中段主要工 序。通过持续研发和创新,公司的涂布机、辊压机、分切机、制片机、卷绕机、叠 片机、组装线等系列核心设备的技术性能行业领先,已获得国内外一线客户的认 可。在 2021 年度,公司收获了来自宁德时代、比亚迪、蜂巢能源、亿纬锂能、欣 旺达、珠海冠宇、LG 能源、ACC、宝马等国内外一线客户的锂电设备订单。

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赢合科技拥有激光模切机等产品储备,推出一出六激光模切一体机。根据公司 2021 年年度报告,激光模切机等产品的效率和性能均达到行业领先水平,并在此基 础上成功推出了涂布辊压分条一体机、激光模切卷绕一体机、激光模切叠片一体机 等产品。公司在 2021 年推出的一出六激光模切分切一体机设备,可适应 150mm800mm 极片宽度,稳定运行线速度达 80m/min,激光切割毛刺和极片分切毛刺均得 到较大改善,远优于同行一出二或一出四设备,设备集成化程度高,减少了工序的 流转,间接提高了客户材料的利用率。

4.5 利元亨:
重视激光技术研发,不断增加激光技术应用场景

利元亨重视激光技术的研发,不断增加激光技术的应用场景。根据利元亨 《2021 年年度报告》,公司是国内锂电池制造装备行业领先企业之一,已与新能源 科技、宁德时代、比亚迪、蜂巢能源、欣旺达等知名厂商建立了长期稳定的合作关 系,并积极布局海外业务,获得包括北美、德国和韩国等国外一线客户的锂电设备 订单。且持续研发激光控制、激光焊接、激光切割、激光清洗技术,增加激光技术 应用场景,而且“锂电池激光焊接关键技术研究及产业化应用”经广东省机械工程学 会鉴定为“国际先进水平” 利元亨在激光切割中拥有激光模切分条一体机、激光极耳分切一体机等产品储 备。根据公司官网,公司拥有激光模切分条一体机、激光极耳分切一体机等激光产 品储备,激光极耳分切一体机已达到 120m/min 生产速度,切割毛刺最大 7um。激 光模切分条一体机已达到 12000mm 超宽兼容,±1.5mm 精度,热影响区小于 70um,纵向毛刺小于 15um。

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在激光焊接中拥有圆柱电池焊接机,刀片电池焊接机等激光焊接设备储备。根 据公司官网信息,刀片电池焊接机使用公司自主研发的 POS 激光焊接技术,以及三 维激光数控运动控制技术,结合可调节环形光斑模式激光器输出光斑,最大有效焊 接速度可达 300mm/s。帮助锂电池企业提升产品性能和降低成本。圆柱电池焊接机 可实现圆柱电池顶盖封口焊接、电池极耳焊接、圆柱电池侧缝焊接等焊接工艺环 节。

4.6 杰普特:
MOPA 激光器领域国产龙头,已实现极片无毛刺切割效果

杰普特是中国首家商业化批量生产 MOPA 脉冲光纤激光器的厂商。根据公司 《2021 年年度报告》,经过十余年的科研积累和业务发展,公司搭建了国际化的研 发营销平台,积累了丰富的专利技术、研发经验和客户资源,赢得了一定的市场占 有率和品牌知名度,成为中国首家商业化批量生产 MOPA 脉冲光纤激光器的厂商。MOPA 激光器优势明显,公司产品已适用于电芯制造极片。根据高工锂电官网 信息,公司 MOPA 脉冲光纤激光器产品具有脉宽可调、频率范围广、响应速度快、 首脉冲可用、全温度范围内输出功率波动小、体积小、噪声低等特点。产品脉冲频 率和脉冲宽度独立可控,通过两项激光参数调整搭配,可实现恒定的高峰值功率输 出。在动力电池领域,杰普特通过配套赢合科技、大族激光、联赢激光、光大激光 等知名激光装备制造商,已成功进入到动力电池头部企业供应链中。2021 年荣获在 国家级专精特新“小巨人”企业称号,紧跟客户需求,为新能源领域研发出适用于动力电池电芯制造的极片切割的 MOPA 脉冲激光器。根据公司《关于收到供应商定点 通知的公告》,2022 年 3 月 22 日,公司被选定为宁德时代的供应商,为宁德时代 提供 MOPA 脉冲光纤激光器,应用于动力电池电芯制造的极片切割工序。



来源 : 未来智库 发布时间 : 2022-08-11

原子能院在激光驱动磁化“开尔文-亥姆霍兹”不稳定性研究中取得进展

近日,原子能院核物理研究所强流粒子束与激光研究室联合北京大学和北京师范大学,在激光驱动的磁化“开尔文-亥姆霍兹”不稳定性(KHI)研究中取得重要进展。研究成果《外加磁场对多模扰动下激光驱动开尔文-亥姆霍兹不稳定性的影响》在国际知名学术期刊《等离子体物理》(Physics of Plasmas)发表,为激光驱动磁化“开尔文-亥姆霍兹”不稳定性实验提供理论指导,在可控核聚变前沿研究方面进行了积极探索。原子能院核物理研究所孙伟博士为文章第一作者,该研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院战略优先研究计划以及中国科学院重点项目的支持。

“开尔文-亥姆霍兹”不稳定性(KHI),是指在有剪切速度的连续流体内部,或有速度差的两个不同流体的界面之间发生的不稳定现象。其作为流体和等离子体中的基本物理过程,广泛存在于卷状云等自然现象、太阳日珥和地磁层等空间物理现象以及惯性约束聚变等工程领域中。尽管目前已开展了不少与KHI相关的实验和数值研究,但由于磁化KHI以及其他宏观流体不稳定性之间的复杂耦合作用,会造成不同燃料层之间发生物质混合和能量耗散,成为现阶段惯性约束聚变点火失败的关键因素。因此针对磁化KHI的起源和发展的研究将有助于制定抑制措施,以遏制不稳定性的增长,从而提高惯性约束聚变点火成功概率。


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初始模拟设置图

近年来,随着强激光以及诊断技术的不断发展,其逐渐成为开展磁化KHI研究的重要手段。激光驱动的磁化KHI研究在惯性约束聚变、空间物理和天体物理等领域具有重要意义。研究团队提出了一种通过激光驱动等离子体产生KHI的实验方案,通过辐射磁流体力学程序对激光驱动的调制靶产生的KHI进行了二维数值模拟,充分研究了外加磁场对多模扰动KHI涡旋演化的影响。

数值模拟表明,水平流向外加磁场可抑制单模KHI涡旋发展和多模KHI涡旋的并合过程,外加磁场对多模扰动KHI的演化具有更加强烈的制稳效果,在25纳秒内KHI的平均增长率降低了20%。研究结果可为在强磁环境下利用强激光装置开展KHI实验提供理论指导,对惯性约束聚变前沿研究具有重要意义。

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不同模式下的电子密度分布

何为“可控核聚变”?


随着科技的不断进步,原子能的利用主要分两条路径,分别是核裂变和核聚变。在能源需求方面,人们需要实现能量可控,其中以核裂变为基础的核电站已经得到充分发展,而可控核聚变尚处于探索阶段。

可控核聚变有两条实现路径,以激光作为驱动器的惯性约束核聚变是其中之一,由我国科学家王淦昌和苏联科学家巴索夫分别于上世纪六十年代独立提出。其基本思想是用多路高能量密度的激光束对称聚焦、辐照氘氚靶,将燃料向内压缩,由于自身惯性,靶材料形成的等离子体还来不及向四周飞散,就被加热到极高温度并发生聚变反应。

海水中蕴藏着大约40万亿吨氘,一升水能够提炼0.03克的氘,其发生聚变反应释放的能量相当于燃烧300升汽油。1立方公里海水中的氘氚聚变反应所释放出的能量,就相当于全球石油储量燃烧的能量。从这个意义上说,聚变能是未来的清洁、高效、安全的终极能源之一。


来源 : 中国原子能科学研究院 发布时间 : 2022-08-10

中国激光“三城记”:武汉深圳济南上演“三强争霸”

南有深圳,中有武汉,北有济南。


这三城,都瞄准了“一道光”——如火如荼的激光产业。

这三城,也各有优势:武汉以院校背景浓厚、科研能力强而著称;深圳因拥有众多极具竞争力的激光企业而闻名;而济南有完备的激光产业链,借力世界激光产业大会,绽放“最亮的光”。

业内认为,国内激光产业有“三极”,一是以深圳为代表的珠三角地区;二是以武汉为代表的华中地区;三是以济南为代表的华北地区,正加速度争抢激光“第三极”。

武汉、深圳和济南,这三座激光产业大市,让中国激光版图呈现出“三足鼎立”之势。

未来,随着激光技术进一步应用到高端制造业,相信越来越多的城市将卡位争抢激光产业蛋糕。


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武汉:从“一束光到一座城”的蝶变

“或许有人不知道武汉在哪里,但一定知道中国有一个光谷!”

当被问及武汉的激光行业在世界中的地位,楚天激光集团董事长、湖北省激光行业协会名誉会长孙文这样说。

事实上,武汉,正是中国激光产业的发源地。

上世纪80年代起,武汉已相继诞生了楚天激光、团结激光、华工激光等国内第一批量产激光工业设备企业,激光焊接、激光热处理等一批研究成果进入了工业应用,并逐步规模产业化。

武汉的光电产业闻名天下,却是源于武汉光谷——现在,这块518平方公里的土地上,拥有全球最大的光纤光缆生产基地、最大的光电器件研发生产基地、最大的激光产业基地。

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有人说,从激光和光通信起步,光谷实现从“一束光”到“一座创新城”的发展跨越。

这些年,光谷的发展也有目共睹,这里的激光企业创下了多个第一,这些成绩也是其他城市羡慕不已又无法取得的。

此外,作为中国光电子产业的一张名片,在武汉光谷定期举办的武汉光博会,更是集聚了政府、光电企业、专家学者、金融资本等多方面的资源,满足各方面需求,这是激光行业最为盛大的展会之一。

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一份来自中国光电子行业协会激光分会统计数据显示,武汉光谷的激光企业早已超过了200余家,且激光企业密度全国领先,成为中国最大的激光设备制造基地之一。

根据湖北省相关部门的最新统计数据,2021年,湖北省激光产业销售收入超过350亿元,超过全国1/3。

特别需要提出的是,湖北拥有华工科技、华中数控、金运激光、久之洋、锐科激光、帝尔激光等诸多A股上市激光企业,其中,华工科技、锐科激光2家企业居前10强。

光谷的迅猛发展,也得益于地方政府的扶持政策不断加码。

武汉还提出:将在湖北东湖科学城建成产业链、创新链和价值链国际领先的激光产业集群,到2025年,湖北东湖科学城激光企业产值达到1000亿元,实现新增上市激光企业不低于5家。

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而且,武汉东湖高新区发布了激光产业发展规划和“激光产业黄金10条”扶持政策,包括设立100亿元激光产业发展基金、对新兴企业最高补贴1亿元等措施。

根据规划,到2025年,光谷激光企业产值达到1000亿元,新增上市激光企业不低于5家;到2035年,激光企业产值达到3000亿元。

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目前,武汉着力推动创新链、产业链和价值链“三链融合”,建设全球工业激光器种类最齐全、产业规模最大的激光基地,形成辐射带动武汉城市圈激光产业集聚发展的产业带。

那么,未来武汉能否延续激光发源地的荣光,让我们拭目以待。


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深圳:后起之秀孵出“航母级”激光企业

大族激光,这个企业的名字,在激光行业无人不晓。

这家在深圳起步的企业,背靠珠三角强劲的制造业资源,通过不断的技术革新和强大的研发能力,以及在资本市场上的长袖善舞,迅速成长为“中国激光装备行业领军企业”。

大族激光无愧于激光行业的一面旗帜。自上市成功至今,大族激光十多年来,一直保持高速发展,目前,大族激光总市值超过了350亿元。

值得一提的是,2021年大族激光的营收达到了163.32亿元,实现净利润19.94亿元。

毫无疑问,这是一家“航母级”激光企业,其体量之大,创新之强,业内也鲜有对手。

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事实上,大族激光的发展历程,正是深圳激光行业发展的一个缩影。

“深圳激光产业爆发式增长,得力于资本沃土的给养。”有业内人士分析认为,像深圳等珠三角城市能成长为我国激光产业最大的应用市场,除了制造业发达、激光应用市场潜力巨大外,还与当地资本市场发达、金融资源丰富有关,比如说,大族激光等激光企业正是借助资本的力量,在短时间内迅速做大做强的。

借力资本将企业做强做大,在深圳,不只有大族激光一家,还有光韵达、杰普特、海目星、联赢激光、英诺激光、光峰科技等公司。

依托巨大的制造业对加工设备的需求,深圳的激光产业得以迅速发展。

短短几年的发展,深圳聚集了300多家激光企业,其产业规模早已超过250亿元,成为继武汉之后的国内第二大激光产业聚集地。

广东社科院综合研究中心主任黎友焕接受采访时也曾表示,深圳激光产业的发展已经进入“青年期、成熟期”。

在他看来,由于激光产业是新型技术产业,容易获得社会的认同和市场融资,预计未来上市的公司会越来越多。

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深圳,作为改革开放的最前沿阵地,背靠港珠澳大湾工业区,在得天独厚的华南工业优势背景中逐渐崛起,成为最为耀眼的后起之秀。

据悉,深圳的激光企业主要集中在南山、宝安、龙岗三个区,包括大族激光、光韵达、创鑫激光、联赢激光、迪能激光、光大激光、木森科技、瑞丰恒、铭镭激光、柠檬光子、艾贝特、青虹激光等。

目前,深圳的激光加工优势已吸引光通讯、半导体、光伏、汽车、电子科技、机械重工等产业的关注。

业内人士认为,深圳激光产业具备战略性行为意识,产学研用相对紧密,且注重利用现有的工业基础进行高新技术引进工作,使世界先进的激光技术纷纷进驻深圳并开花结果。


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济南:“北方光谷”强势崛起,打造激光“第三城”

大家是否还记得,2021年东京奥运会上,镶嵌于颁奖台的那个五环标志?

这也跟中国一家激光企业有关联——那个五环的制作和加工,便是来自济南的邦德激光生产的激光切割机。

我们都知道,能在这种国际体育赛事上展现中国技术的,并不是一件容易的事,毫无疑问,邦德激光代表着领先同行业的切割精度和速度。

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济南,被称为“四面荷花三面柳,一城山色半城湖”的北方城市,她还有个很好听的别称,“泉城”。邦德激光便出身于此。

济南不仅风景美,其制造业也不错,尤其是激光产业,已经悄悄地崛起。

山东省科学院激光研究所所长贾中青表示,济南作为我国北方地区最大激光装备产业基地,具有完备的激光装备产业链,是山东省激光产业的核心区域,拥有华光光电、晶众光电、邦德激光、森峰科技、金威刻等一批成长性良好的优势企业。

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邦德激光、金威刻、森峰科技并称为济南激光装备产业链上的民营“三剑客”。其中,邦德激光是北方最大的激光切割设备生产商;金威刻是美国市场占比最大的中国激光机品牌;森峰科技是长江以北最大的数控激光设备制造企业。

而济南激光产业带蓬勃发展的同时,数家国内激光名企远道而来,北上济南投资建厂。

2020年,广东宏山激光来济南建厂;同年,总部在苏州的迅镭激光在济南设立国际电商中心;2021年,深圳大族激光落户济南,建设“北方智能制造基地”;2022年,武汉华工激光也准备落户济南……

随着宏山、大族等巨头纷纷北上设厂,济南成为激光产业龙头企业投资的热土,济南市提出建设“国际激光谷”,力图成为继深圳、武汉之后的激光“第三城”……

数据显示,2020年,济南激光产业收入突破120亿元,2021年突破150亿元。

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据统计,目前,济南激光装备产业链核心企业达到20家,中小型制造业企业320多家,已经形成一定规模的产业链,也有以邦德激光、华光光电为首的研发能力强的激光企业。

济南方面表示,将扶持激光产业发展,加快培育千亿级激光产业集群,以建设“北方光谷”为战略愿景,将济南打造为比肩武汉、深圳的“中国激光第三极”。

“预计到2025年,济南激光装备产业集群营收将达500亿元。”济南市贸促会会长周波对此信心满满。


来源 : 激光制造网 作者: 十一郎 发布时间 : 2022-08-09

超快激光市场需求旺盛,奥创光子飞秒激光技术新“作品”面世

1974 年,E.P.Ippen 等人发明了腔外光栅对压缩技术,通过染料激光器第一次获得了飞秒激光脉冲,而后在科研人员锲而不舍的钻研探索,它的发展进程也在不断加快。历经40年发展历程,飞秒激光的脉宽越来越短,脉冲的峰值功率越来越大,并且从实验室逐渐走向了工业应用。

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飞秒激光技术新“作品”面世

市场需求旺盛

继6月奥创光子A+轮融资完成后,奥创光子一次推出两款高能量飞秒脉冲激光器新品:30W紫外飞秒激光器、300W红外飞秒激光器。

目前,30W紫外飞秒激光器产品已签约意向客户,批量上市,300W红外飞秒激光器产品,也已经得到终端锂电行业客户的验证测试,这两款新品将为多行业用户提供高性价比的选择。

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据悉,在超快激光的市场需求方面,根据中国科学院武汉文献情报中心、中国激光杂志、中国光学学会等机构联合发布的《2021中国激光产业发展报告》统计数据,2015-2020年中国皮飞秒超快激光器出货量逐年增长,增速均超过了50%,2020年中国皮飞秒超快激光器出货量达到2100台,同比增长52.2%。

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目前市场对30W紫外飞秒激光器,在信息显示领域OLED方面的应用场景需求旺盛。本次奥创光子推出的30W紫外飞秒激光器,可替代一些主流进口产品在该领域的应用。同时30W紫外飞秒激光器在集成电路领域,和紫外皮秒激光器相比优势更甚。

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本次推出的300W红外飞秒激光器算是市场上功率较高的一款飞秒激光,未来将开拓更多应用领域,赋能更多行业发展。

30W紫外飞秒激光器上市

脉冲能量>50uJ

30W紫外(UV)飞秒激光器(343nm)采用被动锁模光纤振荡器产生飞秒脉冲,该振荡器为全光纤结构,可靠性高,寿命长。放大器基于CPA技术使用光纤固体混合放大,兼顾了光纤的高光束质量以及固体放大器的低非线性效应,实现了高功率高对比度脉冲的能量输出。

高效的三次谐波产生技术,可以获得>30%的三倍频效率,平均功率可达30W,脉冲能量>50uJ,脉冲宽度<500fs,重复频率1Hz-1MHz可调。机器操作简单,界面直观,控制系统简单方便易操作,可实现PSO、POD等多种功能,使用起来更加便捷高效。

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*30W紫外飞秒激光器图

奥创光子从市场需求、应用等多方考量,不断研发创新,推出的30W紫外飞秒激光器,相比其他激光器具有极佳的能量稳定性以及最小的热影响区(HAZ),可在微电子领域实现高通量、高精度的切割、划线和钻孔等。

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同时这种特性,也使得紫外飞秒激光器对于OLED切割、晶圆切割、薄聚合物薄膜和薄膜的切割、柔性电路和低介电常数材料的加工更加高效稳定。

300W红外飞秒激光器

单脉冲能量可达3mJ

随着超快激光器的进步,飞秒激光器目前可用于材料加工、外科手术、电信、光谱学、国防应用和基础科学。

其中红外激光器在所有这些应用领域都具有前所未有的优势,如半导体器件和太阳能电池制造领域的材料加工、国防领域的应用,甚至是科学研究领域的X射线源或激光驱动的粒子加速等。

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这次奥创光子通过众多科研人员的不断努力和尝试,推出国内首款300W红外飞秒激光器。这款激光器基于CPA技术,采用了全光纤结构锁模的飞秒种子源+LD端泵固体放大技术+板条放大技术,放大结构稳定可靠,克服了放大过程中产生的非线性效应。

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*300W红外飞秒激光器图

并且解决了高平均功率放大下的晶体热效应问题,实现了高平均功率、高单脉冲能量的输出,最大单脉冲能量可达3mJ,脉冲宽度<800fs,重频100k-500k可调。所能达到的高功率使其兼具高品质高效率,将会使加工工艺达到一个新高度,帮助攻克众多加工瓶颈,如航天航空领域。

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近年来我国激光行业虽然高速发展,但相比欧美国家,我国激光特别是飞秒激光制造产业,长期以来存在大而不强的问题,飞秒激光器以依赖国外进口为主,关键核心技术受制于人问题严峻。

2015年2月,习近平总书记在西安光机所考察飞秒激光技术并指出:“核心技术靠化缘是要不来的,必须靠自力更生。”为贯彻落实习近平总书记重要指示精神,2018年,奥创光子在中科院西光所的大力支持下,在飞秒激光项目组负责人杨直博士为代表的 50多位科学家和研发人员的共同努力下于杭州成立。

近年来依托西安光机所 30 多年的技术积累,在原始创新上不断取得突破,在技术方面,已申请60余项专利,突破了国外多项“卡脖子”技术。

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飞秒之间,创造无限可能。奥创光子的愿景,是让超快激光不断提升人类的生活品质,让飞秒激光开启高端精密制造新纪元。



来源 : 奥创光子 发布时间 : 2022-08-08

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