當(dāng)今的工業(yè)激光市場，追求高功率已成一個趨勢，不論是激光器制造商、激光設(shè)備廠商還是終端用戶，都在激光功率提高上呈現(xiàn)出競賽的勢頭。在剛結(jié)束的上海工博會上這一趨勢也非常明顯，近三成的激光企業(yè)都推出了一萬瓦以上的激光器或激光加工設(shè)備。除了萬瓦級的多模連續(xù)光纖激光器越來越火之外，OFweek激光網(wǎng)小編還有新的發(fā)現(xiàn)。
大家都知道，多模塊激光器是多個激光模塊輸出的光疊加合成的，在單模塊功率固定的情況下，要想輸出更高的功率，就需要更多的模塊，這會使激光器更加笨重，占用更多空間，合成難度也會更大。因此，在大功率激光成為應(yīng)用熱點的背景下，提高單模激光器的功率也成為各激光器制造商的重點課題。實際上，單模激光器比多模激光器的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在體積方面。據(jù)了解，與多模激光器相比，同等功率的單模激光器光電轉(zhuǎn)化率更高，切割效率更高，穩(wěn)定性也更好。這對終端用戶而言，意味著占用更小的空間，付出更低的成本，收獲更高的產(chǎn)能，并減少維護(hù)等各項支出。對激光器制造商而言，單模激光器的制造成本也會更低。
以2000W單模激光器為例，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，在1－3毫米薄板切割上，單模激光器的切割效率比多模激光器提高了30％－70％，而在厚板切割上則接近3000W多模激光器的切割效率。在光電轉(zhuǎn)換效率方面，單模激光器比多模高3％－5％，意味著能節(jié)省3％－5％的用電量。同時，由于單模激光器體積更小，用于散熱的水冷成本也將隨之降低。綜合性能與成本因素，在未來的某些加工領(lǐng)域，單模激光器有可能會取代多模激光器。
在本次展會上，已有多家激光器廠商展出了2000W、3000W的單模光纖激光器，如銳科、創(chuàng)鑫、杰普特、凱普林等。據(jù)了解，創(chuàng)鑫激光推出的3000W單模塊光纖激光器實際功率已超過3000W達(dá)到4000W的級別，但更高的功率的輸出還不足夠穩(wěn)定可靠，因此率先推出3000W單模塊連續(xù)光纖激光器。
實際上，單模激光器的功率提升的難度要比多模塊合成的激光器大的多。單模激光器功率提升有兩種方法，一種是增加泵源數(shù)量，另一種是增加單泵源功率。如果選擇第一種方案，會使模塊體積變大，整體成本較高，因此當(dāng)前多數(shù)廠家會選擇第二種方案。早期單個泵源功率在100W－120W，目前已獲得較大提升，類似創(chuàng)鑫已實現(xiàn)300W泵源的量產(chǎn)。當(dāng)然泵源只是一方面，要實現(xiàn)單模激光器功率提升還需要確保諧振腔能承受更大的功率，因此有源光纖和高低反光柵也需要進(jìn)行相應(yīng)的迭代升級。受限于光柵承受激光器功率的提升，有廠商采用MOPA放大的方式來減少光柵壓力，提升激光器的穩(wěn)定性與可靠性，也有利于近一步提高單模激光器功率。
單模激光器雖有優(yōu)勢，但還不足以替代多模激光器，單模激光器也很難提高到多模激光器這么高的功率，有些應(yīng)用還是更適合采用多模激光。但是單模激光器的發(fā)展也是有利于多模激光器，多模激光器積累的合成技術(shù)，在單模塊功率提高之后，可以快速實現(xiàn)更高功率的多模輸出。在這一方面，國外企業(yè)依然遙遙領(lǐng)先，IPG帶來了20000W多模連續(xù)激光器，通快本次也首發(fā)了10001W碟片激光器。國內(nèi)企業(yè)的成長也非常迅速，銳科、創(chuàng)鑫等國內(nèi)企業(yè)也已實現(xiàn)萬瓦級多模激光器的量產(chǎn)，在本次展會分別帶來了10000W和12000W的產(chǎn)品。而隨著單模激光器技術(shù)的提升與成熟，未來高功率激光器有望以更少的模塊、更小的體積出現(xiàn)在市面上。據(jù)了解，在發(fā)布高功率產(chǎn)品的同時，創(chuàng)鑫也更加重視布局單模塊產(chǎn)品，并計劃推出更加可靠更加穩(wěn)定的4000W單模塊連續(xù)光纖激光器。
此外，激光清洗市場也逐漸開始火熱，越來越多的激光清洗設(shè)備出現(xiàn)在各家展臺上。激光清洗能快速清潔各種材料表面的各種類型的污染物，達(dá)到常規(guī)清洗無法達(dá)到的清潔度，同時也不會對材料表面造成任何損傷，操作也更便捷。激光清洗多數(shù)采用脈沖激光器作為光源，目前市場上此類激光器的單脈沖能量多為30mJ，但還存在較大空間，創(chuàng)鑫等激光器廠商正致力于實現(xiàn)50mJ的單脈沖能量輸出，更高的功率與脈沖能量將會使得激光清洗的速度更快和適應(yīng)范圍更加廣。
