從2007年我國(guó)第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)光纖激光器問世算起，光纖激光國(guó)產(chǎn)化之路已經(jīng)走了16年，工業(yè)激光器成功從過去受制于人發(fā)展到今天遙遙領(lǐng)先——2023年，我國(guó)光纖激光器市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)份額已接近80%。

光纖激光器的發(fā)展離不開泵浦源的發(fā)展，如果把光纖激光器比作整套激光加工系統(tǒng)的心臟，那么泵浦源則相當(dāng)于光纖激光器的心臟。今天小凱就帶大家回顧下這一“激光器心臟”的發(fā)展歷程。

我國(guó)幾乎是與國(guó)外同一時(shí)期展開對(duì)半導(dǎo)體激光技術(shù)的探索，科研層面上一直保持相當(dāng)水準(zhǔn)，但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度相對(duì)落后，直到2000年前后才陸續(xù)出現(xiàn)半導(dǎo)體激光器企業(yè)，成立于2003年的凱普林光電是其中最早的一批。

當(dāng)時(shí)大功率半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用剛開始呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭，但耦合封裝市場(chǎng)卻被少數(shù)幾家美國(guó)公司壟斷，國(guó)內(nèi)企業(yè)及科研院所盡管拿得出指標(biāo)與國(guó)外接近的產(chǎn)品，在市場(chǎng)上卻仍是一片空白。2004年，凱普林率先發(fā)力攻克了光纖耦合半導(dǎo)體激光器的量產(chǎn)難關(guān)。尤其是808nm半導(dǎo)體激光器，憑借超越國(guó)外同類產(chǎn)品的性價(jià)比和交付能力迅速打開歐美市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)制造激光器大批量出口，并由此在激光牙科領(lǐng)域成為國(guó)際知名供應(yīng)商。長(zhǎng)期以來，全球主要的牙科醫(yī)療設(shè)備商一直積極和凱普林保持合作。

808nm半導(dǎo)體激光器

進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域的同年，恰逢國(guó)內(nèi)印刷業(yè)迎來CTP（計(jì)算機(jī)直接制版）技術(shù)研發(fā)的高潮。這一技術(shù)利用激光掃描成像，提升了制版精度和速度，降低了制版成本，因而受到印刷業(yè)追捧。但當(dāng)時(shí)這一技術(shù)所有的技術(shù)專利都被國(guó)外企業(yè)把持，國(guó)內(nèi)印刷企業(yè)在市場(chǎng)上沒有絲毫話語權(quán)，不得不接受“天價(jià)”換技術(shù)。在這一背景下，凱普林直面國(guó)外企業(yè)的封鎖和打壓，憑借自身技術(shù)積累，與客戶一起逐步研發(fā)、攻關(guān)，陸續(xù)解決了CTP相關(guān)難題。2005年，凱普林憑借集成了激光器的激光密排模塊，從眾多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中搶到了訂單，推動(dòng)國(guó)內(nèi)印刷業(yè)加速進(jìn)入CTP時(shí)代。目前這項(xiàng)技術(shù)幾乎全面取代了激光照排技術(shù)，凱普林占據(jù)了其中多數(shù)市場(chǎng)份額。

凱普林激光器激光密排模塊

2007年，國(guó)內(nèi)光纖激光器產(chǎn)業(yè)鏈尚在萌芽狀態(tài)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上能見到的光纖激光器、半導(dǎo)體泵浦源幾乎都是進(jìn)口產(chǎn)品，并且進(jìn)口泵浦源價(jià)格極其高昂、交付周期漫長(zhǎng)，使得國(guó)內(nèi)從事高功率激光器研發(fā)的企業(yè)、科研院所長(zhǎng)期面臨“缺泵”困境。因?yàn)槿北茫す馄麟y以上量，又進(jìn)一步制約了國(guó)內(nèi)企業(yè)的議價(jià)權(quán)。

凱普林早期泵源

盡管當(dāng)時(shí)市場(chǎng)需求的量不大，但凱普林敏銳發(fā)現(xiàn)了泵浦源國(guó)產(chǎn)化的機(jī)遇。憑借過去已經(jīng)得到市場(chǎng)驗(yàn)證的技術(shù)積累，凱普林結(jié)合光纖激光器的使用特點(diǎn)，完成了對(duì)高性能芯片封裝技術(shù)的開發(fā)和實(shí)踐，率先推出10W泵浦源。這一舉動(dòng)有力推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)光纖激光器的落地，一舉打破了國(guó)外廠商在泵浦源及光纖激光器領(lǐng)域?qū)χ袊?guó)的壟斷。

2008年底，中央推出4萬億計(jì)劃，我國(guó)由此進(jìn)入大基建時(shí)代。大基建對(duì)激光行業(yè)影響最深遠(yuǎn)的當(dāng)屬激光切割板塊：逐年增加的金屬加工需求結(jié)合激光切割金屬的優(yōu)勢(shì)，為激光切割機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展帶來了巨大的空間。

在此之前，激光切割主要以CO2氣體和YAG固體為主，光纖激光由于功率低，僅被視為“薄板”工具，加之進(jìn)口設(shè)備極其昂貴，并未得到市場(chǎng)重視。但部分行業(yè)人士堅(jiān)定看好光纖激光的未來，陸續(xù)開發(fā)3000W等更高功率的光纖激光切割機(jī)，一點(diǎn)點(diǎn)撬動(dòng)激光切割市場(chǎng)。2014年，光纖激光器市占率開始超過CO2激光器，成為新一代的市場(chǎng)主流。

CO2激光器產(chǎn)品示例

在光纖激光由弱變強(qiáng)、逐漸成為市場(chǎng)主流的幾年間，市面上幾乎全是進(jìn)口的光纖激光器（進(jìn)口份額常年維持在90%以上）。光纖激光國(guó)產(chǎn)化之路受限于泵浦功率低及合束技術(shù)不成熟，完全無法撼動(dòng)進(jìn)口產(chǎn)品的地位。但由于這一方向已經(jīng)非常明顯，陸續(xù)有新企業(yè)入局半導(dǎo)體激光泵浦源領(lǐng)域，加上凱普林等老企業(yè)進(jìn)一步加大技術(shù)攻關(guān)力度，2014年國(guó)產(chǎn)200W泵浦源問世，有力支撐了國(guó)產(chǎn)千瓦級(jí)激光器在切割、焊接等領(lǐng)域向進(jìn)口產(chǎn)品發(fā)起挑戰(zhàn)。

2014年出現(xiàn)的國(guó)產(chǎn)200W泵浦源，不僅從品質(zhì)和性能上提升了國(guó)產(chǎn)千瓦級(jí)激光器的競(jìng)爭(zhēng)力，還為國(guó)產(chǎn)光源企業(yè)的爆發(fā)奠定了基礎(chǔ)。2015年前后，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出一大批各具特色的光纖激光器制造商，在國(guó)產(chǎn)泵源和高功率合束技術(shù)被攻克后，國(guó)產(chǎn)高功率激光器一時(shí)間呈現(xiàn)出百花齊放的局面。2018年，國(guó)產(chǎn)萬瓦激光器在工業(yè)市場(chǎng)得到應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)3000W以下激光器已經(jīng)能夠跟進(jìn)口光源掰手腕。

凱普林泵浦源功率進(jìn)化圖

伴隨著國(guó)產(chǎn)激光器功率日益提升，泵浦源的功率升級(jí)也沒停止——200W，330W，一直到2020年，凱普林再度引領(lǐng)行業(yè)，創(chuàng)新性地將偏振合束和密集排布理論應(yīng)用于泵浦源中，顯著提升了光纖激光器的功率密度和集成度，成功把660W泵浦源推向市場(chǎng)。泵源功率進(jìn)一步提升，確保了高功率激光器的性能及品質(zhì)，也成功將國(guó)產(chǎn)光源與進(jìn)口光源的角力場(chǎng)提升到萬瓦級(jí)別，助推了國(guó)產(chǎn)激光器掀起一輪“萬瓦風(fēng)暴”。那年9月的上海工博會(huì)上，萬瓦激光器已經(jīng)是全場(chǎng)所有光纖激光企業(yè)的標(biāo)配，國(guó)產(chǎn)3萬瓦、4萬瓦幾乎遍布每一個(gè)展臺(tái)。

2021年，凱普林又一次實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)跑，推出了千瓦級(jí)泵浦源，也將我國(guó)的泵浦源行業(yè)帶入千瓦時(shí)代。這一時(shí)代最顯著的成果，就是推動(dòng)了光纖激光器的小型化，單模塊12kW激光器開始大量出現(xiàn)。一方面，千瓦級(jí)的高功率泵浦有效降低了萬瓦激光器對(duì)模塊數(shù)量的要求，1萬瓦級(jí)別實(shí)現(xiàn)了單模塊，2萬瓦、3萬瓦的體積也較過去開始變小，打開了光纖激光器發(fā)展在追求高功率、高亮度之外的第三條路——小型化；另一方面，隨著手持激光焊市場(chǎng)的火熱，更小體積的激光器能夠顯著降低手持激光焊機(jī)的運(yùn)輸和操作難度，并由此激發(fā)了一些激光器企業(yè)開啟對(duì)小體積的極致追求。

2022年，在泵浦源領(lǐng)域一直位居行業(yè)引領(lǐng)者地位的凱普林，發(fā)布了體積更小的閃電系列光纖激光器。這種顛覆式的體積減小對(duì)下游影響巨大，直接改變了手持激光焊的市場(chǎng)格局，同時(shí)也給針對(duì)激光切割機(jī)出口的企業(yè)帶來重大利好。盡管2022年就已經(jīng)有了成熟產(chǎn)品，但凱普林對(duì)其中的核心技術(shù)一直秘而不宣，直到2023年才公開——閃電系列激光器成功瘦身的關(guān)鍵在于CTC芯片一體化技術(shù)，而這一技術(shù)也宣告泵浦源市場(chǎng)再度升級(jí)，進(jìn)入主打高集成度泵浦的4.0時(shí)代。憑借CTC芯片一體化技術(shù)，凱普林在2023年推出了單泵功率高達(dá)5000W的泵浦源，并將陸續(xù)運(yùn)用到新一代的光纖激光器身上。

5000W泵浦源

回顧泵浦源的發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn)，光纖激光器國(guó)產(chǎn)化的每一個(gè)重要里程碑都離不開國(guó)產(chǎn)泵浦源的技術(shù)革新。凱普林光電作為國(guó)產(chǎn)泵浦源的推動(dòng)者，始終保持著對(duì)行業(yè)的預(yù)判和技術(shù)引領(lǐng)，為國(guó)產(chǎn)光纖激光器在競(jìng)爭(zhēng)中取勝提供了有力保障。