Pokrok ve Výrobní Technologii Laserového Pumpovacího Zdroje

Hlavními součástmi v zdroji pumpy zahrnují laserový čip a kolimační čočka pro pomalou osu (SAC), kolimační čočka pro rychlou osu (FAC), polarizační dělič paprsku/ kombinér paprsku (PBS/PBC), zrcadlo (Mirror), fokusucí čočku (Focusing lens), optickovláknovou hlavu (FTA) a další laserové optické součásti. Každý zdroj pumpy potřebuje 1 polarizační dělič/kombinér, 1 fokusujič a 1 vláknovou hlavu. Počet použitých laserových čipů závisí na výkonu zdroje pumpy a výkonu jednotlivého čipu, a každý laserový čip musí být kombinován s 1 kolimační čočkou pro pomalou osu, 1 kolimační čočkou pro rychlou osu a 1 reflektorem.

V současnosti postupně Raycus a MAX realizují kompletní samostatné balení výkonových zdrojů a COS čipů, přesto však stále existuje určitá mezera mezi vysokovýkonnými laserovými čipy a dovoženými čipy. V současnosti je výkon výkonového zdroje na trhu hlavně 100 W - 400 W a ukazuje tendenci stále rostoucího výkonu. Raycusovy výkonové zdroje o výkonu 350 W, 370 W a 500 W dosáhly hromadné výroby. V současnosti může výkonný modul dosáhnout maximálního výstupu 700-1000 W, a 95 % energie má numerickou aperturu (NA) nižší než 0,17. MAX již v roce 2017 dosáhl výroby vlastních COS čipů.

Laserový čip je hlavní součástí polovodičového vodícího zdroje a jeho výkonová úroveň a výkonnostní stabilita přímo ovlivňují výstupní laserové vlastnosti. Laserové čipy jsou velmi slabým odkazem v domácím laserovém průmyslovém řetězci. Dlouhou dobu byly téměř všechny vysokovýkonné laserové čipy v naší zemi importovány. Cena importu je relativně vysoká a existují technické blokády. Americké firmy jako Lumentum a II-VI mají schopnost vyrobit vysokovýkonné laserové čipy a mohou je exportovat, zatímco americká IPG, německá Trumpf a Nlight mohou takové čipy vyrobit, ale neprodávají je. Domácí firmy jako Everbright, BWT, Huaguang a další mají samostatné návrhové schopnosti v oblasti technologie balení čipů. V současnosti Raycus zakupuje čipy a vodící zdroje převážně od Everbrightu a BDL. Podle jejich odhadovaného denního plánu souvisejících transakcí na rok 2022 dosáhne objem nákupů v roce 2022 400 milionů jüanů. MAX začal vyvíjet svůj vlastní jednotubusový vodící zdroj v roce 2017.

Podle prospektu Everbright je velikost trhu laserových čipů na domácím trhu v mé zemi v roce 2020 529 milionů jüanů. Podle dat v "Zprávě o vývoji čínské laserové průmyslové v roce 2021" [1], v roce 2020 bylo v mé zemi dodáno asi 38 000 vláknových laserů s výkonem 1-3 kW, asi 14 000 s výkonem 3-6 kW a 6-10 kW. Bylo dodáno asi 2 400 jednotek a asi 1 600 jednotek s výkonem vyšším než 10 kW, jak je uvedeno v tabulce 1. Podle výpočtů Optoelectronics bude celkový počet dodaných vláknových laserů v mé zemi v roce 2020 přibližně 56 000 jednotek (asi 194 000 kW) a očekává se, že celkové dodání vláknových laserů přesáhne v roce 2021 100 000 jednotek (asi 309 000 kW). Podle koeficientu převodu světlo-světlo běžně používaných pumpovacích zdrojů na trhu, který je asi 70 %, je asi 70 % výkonu jednotlivých průmyslových čipů 20 W a 30 % výkonu jednotlivých průmyslových čipů 10 W, spotřeba průmyslových laserových čipů v roce 2020 činila asi 20 milionů kusů a očekávaná spotřeba v roce 2021 je 31,9 milionu kusů.

Mezi domácími výzkumnými a vývojovými týmy zabývajícími se laserovými čipy je Everbright na přední pozici. V roce 2021 dosáhl celkový obrat 429 milionů jüanů a čistý zisk 115 milionů jüanů. Jeho vysokovýkonné polovodičové čipy mají vedoucí postavení na domácím trhu. V současnosti Everbright postupně realizuje lokalizaci jednotubových čipů s vysokou výkonem, spolehlivostí, účinností a širokým rozsahem vlnové délky. Mocnost hromadné výroby může dosáhnout 30 W, rozsah vlnové délky pokrývá 808-1064 nm a elektrooptická účinnost dosahuje 60%-65%. Úroveň technologie produktu je synchronizovaná s cizojazyčně pokročilou úrovni a dolní proud zákazníků zahrnuje domácí hlavní výrobce laserů jako Raycus, MAX, HANS a FEIBO. Ovlivněno celkovým klesajícím trendem cen v řetězci a konkurenčními strategiemi domácích i zahraničních výrobců ukazují ceny čipů také sestupný trend. Everbright byl úspěšně zařazen na Technologickou inovační desku a lokalizace laserových čipů je obecným směrem.

Optické součástky jsou také důležitou částí zdroje pumpování, jejich odolnost proti poškození, soustředivostní přesnost a kvalita nátěru přímo ovlivňují výkon vycházejícího laserového paprsku. Mezi nimi je rychlá-osa kolimatér technicky obtížným mikrolinsem, jehož technologii ovládají pouze několik firem na světě. Hlavními dodavateli na trhu jsou Limo, Fisba, Svetwheel atd. Pár let předtím byly domácí produkty úplně závislé na importu, ale poté, co Focuslight koupila Limo a Haichuang nezávisle vyvinula produkty FAC, byly domácí FAC nahrazeny domácími produkty a technologie dosáhla mezinárodně vedoucí úrovně. Pomalá-osa kolimatérnicí čočky, zrcadla, polarizační děliče paprsku/ kombinátory paprsku, fokusučky, natřené optické vlákna a další optické součástky zdroje pumpování byly všechny nahrazeny domácími produkty. V současnosti jsou hlavními dodavateli Haichuang, Focuslight, Fisba, Ingeneric, II-VI atd. Optické součástky zdroje pumpování IPG fiberoptického laseru jsou vyrobeny a používány vlastními silami a nejsou prodávány ven.