光纤激光器具有结构紧凑、体积小、能量转换效率高、光束质量好、加工速度快、散热性好、可靠性高、能耗低等优点。高功率光纤激光器一般是指单脉冲功率达到1.5kw以上的光纤激光器,特种高功率光纤激光器单脉冲功率甚至会达到10kw以上。高功率光纤激光器在工业激光加工、军事等领域作用重要,技术壁垒高。
高功率光纤激光器技术方案主要包括单纤放大输出、多模块合成输出两种。单线放大输出主要是基于同带泵浦技术、多芯光纤合成技术、GT-Wave技术来实现;多模块合成输出主要是基于主动相干合成技术、全光纤被动合束技术来实现。这些高功率光纤激光器实现技术各自存在优缺点,还有较大改进空间。
2004年,英国南安普顿大学科学家首次实现千瓦级别光纤激光输出;2012年,美国IPG公司研制出20kw的单模光纤激光器和100kw的多模光纤激光器。在全球市场中,欧美日在高功率光纤激光器领域技术领先。随着我国工业不断升级,我国市场对高功率光纤激光器需求日益旺盛,但我国自主生产能力弱,需求主要依靠进口,为垄断技术,发达国家严格限制高功率光纤激光器出口到我国。
为突破技术垄断,我国高功率光纤激光器研发力度不断加大。2005年,我国首次实现1.05kw光纤激光输出,之后我国千瓦级别高功率光纤激光器生产能力逐步增强。2021年12月,锐科激光与南华大学联合研制的国内首台100kW超高功率工业光纤激光器及配套设备正式启用。在此背景下,我国高功率光纤激光器市场国产替代步伐加快。
根据新思界产业研究中心发布的
《2021-2025年高功率光纤激光器行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,2018年,国产高功率光纤激光器在国内市场中的占有率快速提高,增长至33.8%,2019年进一步提升至54.9%。全球范围内,美国IPG公司高功率光纤激光器技术水平先进,在全球市场中处于主导地位。与之相比,国产光纤激光器性价比更高,在全球市场中的占有率正在不断攀升,但在高功率产品领域,国内企业海外市场的占有率依然偏低,未来还有较大提升空间。
新思界
行业分析人士表示,我国“十四五”国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”重点专项中,提出研究千瓦级高功率特种光纤激光器(共性关键技术)。我国政府对高功率光纤激光器的关注度也在不断提高,这将推动我国高功率光纤激光器技术持续升级,行业核心竞争力不断提升。未来,研发能力强、研究成果产业化转化速度快的高功率光纤激光器企业竞争优势将日益明显。