激光制造业持续增速 国产光纤激光器突破3万瓦

近几年来我国激光制造行业呈现整体爆发的态势，这背后离不开国产光纤激光器制造厂商的迅速成长。而进口光纤激光器高昂的售价一直是激光设备无法在更多应用领域获得更大规模应用的主要发展障碍，从这一点上讲，国产光纤激光器制造厂商不断向市场推出物美价廉的产品承载着国内甚至全球激光装备和应用市场持续高速发展的重要历史使命。

光纤激光技术和市场的最新趋势与动态

近来光纤激光技术和市场呈现两大趋势：一是单光纤模块的功率突然出现大幅上升的趋势，二是市场需求的激光加工功率突然出现大幅上升的趋势。

长期以来，以IPG为代表的大部分光纤激光器厂商的单光纤模块功率一直处于500瓦至1500瓦之间的较低水平，几千瓦的较高功率输出通常采用3合1、7合1等所谓“低数量合束”方案，而万瓦级以上的超高功率输出则采用所谓“高数量合束”方案（例如IPG中国的3万瓦机型采用23合1的合束方案）。但近期单光纤模块的功率突然出现大幅上升趋势，IPG正在推出2000瓦至3500瓦的单光纤模块，国内外其他各厂商也都在努力推出各自的高功率单光纤模块，可以认为这是未来发展的主要趋势之一。

激光加工市场一直以来对万瓦级以上的超高功率激光器需求并不是很旺盛，但近来突然发生了改变。以切割市场为例，大族激光、奔腾激光推出的1.5－2万瓦高速高精激光切割机在市场上反响热烈，焊接市场也开始广泛使用2万瓦以上的超高功率光纤激光器。根据目前趋势来看，切割市场将很快延伸至3万瓦甚至更高，焊接和表面处理等市场将延伸至10万瓦甚至更高。针对这一点，华中科技大学马修泉教授向OFweek激光网指出：“金属熔化阈值是百万瓦每平方公分，金属表面改性阈值是万瓦每平方公分，从这两个基本数据来说，将来实际使用中出现十万瓦甚至百万瓦的激光功率都很正常，考虑到目前超高功率激光器的成本越来越可以接受，激光制造突破十万瓦可以说是指日可待。”

国产高功率光纤激光器产品的“质”与“量”

国产高功率光纤激光器产品近年来在“量”上取得令世界瞩目的进步。据《2019中国激光产业发展报告》披露，2018年我国光纤激光器1500瓦以上国产出货量约占总出货量的34.5％，预计2019年国产高功率激光器出货量将超过进口激光器。

国产高功率光纤激光器（＞1.5 kW）出货量占比

数据来源：2019中国激光产业发展报告

但不可否认的是，国产高功率激光器在“质”上与国外顶级厂商还有不小的差距，在某些指标上甚至有差距不断拉大的趋势。以全光纤输出的激光总功率为例，美国IPG公司已在2018年开始对外销售定制的50万瓦级的全光纤工业级激光器，而我国2018年仍处于2万瓦的工业级产品验证阶段。

针对激光器功率需求不断走高的趋势以及工业级光纤激光器领域国内外研发水平的差距，成立于2017年的广东国志激光技术有限公司在成立短短两年多的时间里，通过与华中科技大学马修泉教授紧密合作，迅速正式向市场推出单光纤5000瓦和合束输出3万瓦标准工业级产品，并于2019年5月获得中科院光电研究院国家激光器件质量监督检验中心出具有CNAS、CMA、CAL资质的检测报告，并在ILAC体系下国际互认。

国志激光单光纤5000瓦工业级激光模块

据悉，国志激光推出的单光纤模块5000瓦，是目前国际市场上可查的公开销售的最高功率机型，同时基于7合1的低数量合束方案推出了3万瓦200微米输出的全光纤激光器，是目前国内厂商首款正式推出的3万瓦工业级激光器。公司首席科学家马修泉教授表示，国志激光将致力于“从质的方面提高国产激光器的实力，从技术含金量的角度追赶国际品牌，为国内激光制造业的持续增速贡献自己的力量”。

国志激光全光纤3万瓦200微米合束输出激光器

激光市场前景广阔与激光摩尔定律的初步显现

目前在激光技术的众多工业应用中，激光切割设备以高度的标准化特性占据目前整个激光制造装备市场的主体地位，特别是我国在金属加工业的强大内需，支撑我国国产激光切割设备近年来在量和质两个方面都呈现飞速发展的态势。但众所周知，平板切割只是金属加工业的初道工序之一，以金属焊接、金属表面处理为代表的众多后道工序需求实际上远大于平板切割的初道工序需求，所以激光焊接和激光表面处理的市场容量从根本上远大于平面切割的市场容量。从这个角度上讲，未来几年激光制造装备市场的容量有望持续提升，其主要贡献将来自于激光焊接和激光表面处理在整个激光装备市场中份额的大幅提高。

国志激光首席科学家马修泉教授

对于激光市场的未来发展前景，马教授提到了半导体的摩尔定律，他向OFweek激光网介绍说：“半导体技术和激光技术的发明时间分别为1947年和1960年，获得诺贝尔奖的时间分别为1956年和1964年，二者可以说是一个时代的产物。从物理基础来看，半导体是费米子的量子效应，而激光是玻色子的量子效应，二者也都是量子效应的产物。然而，二者发展至今的体量和影响力却完全不可同日而语，关键在于半导体一直按照摩尔定律的规模在发展，即每18个月半导体技术的能力可以翻一番而产品价格可以降一半，这种快速的发展速度是半导体技术成功的原因。”

马教授认为：“激光技术自问世以来，传统激光器的技术发展相对缓慢，直到光纤激光器出现才跟上半导体的发展速度，实现了激光功率每18个月大概提升一倍的技术发展速度。但由于技术门槛较高和研发投入巨大，国外龙头厂商的光纤激光器产品价格处于每36个月大概降一半的状态，直到2016、2017年国产激光器突然打入市场，光纤激光器的价格开始骤降，目前基本符合每18个月价格大概降一半的趋势。也就是说，光纤激光器拉动的激光产业将进入一个类似半导体摩尔定律发展状态的高速膨胀时期，可以预见未来激光制造市场将会迎来爆发式增长。”

马教授补充道：“尽管产品降价太快会对激光器企业盈利与发展带来挑战，但产品价格的整体降低意味着客户群体的增加，需求量的增加也将刺激上游材料和器件层面的成本不断下降，就像手机产业一样，目前的发展态势将催生更大规模的激光产业，对激光行业来讲，特别是对在运营成本上具有优势的中国制造业企业来说，是一件好事情。希望最终激光行业可以成为像半导体产业一样的支柱型产业，为人类生产力的持续进步作出实质性的贡献。”

总结

国产3万瓦全光纤激光器的出现，提高了国产激光器的功率覆盖面，有助于摆脱我国激光制造业高度依赖进口激光器的“空心化问题”。国产激光器的发展初见成果，而国志激光的市场化之路才刚刚起步。激光行业的未来能否如马修泉教授所言，让我们拭目以待。