Pokrok ve výrobní technologii zdroje laserového čerpadla Česká republika

Mezi základní komponenty ve zdroji pumpy patří laserový čip a kolimátor s pomalou osou (SAC), kolimátor s rychlou osou (FAC), rozdělovač polarizačního paprsku/slučovač paprsku (PBS/PBC), zrcadlo (Mirror), zaostřovací čočka (Focusing lens) , optické vlákno hlavy (FTA) a další laserové optické komponenty. Každý zdroj pumpy potřebuje používat 1 polarizační rozdělovač/slučovač paprsků, 1 zaostřovací čočku a 1 vláknovou hlavu. Počet použitých laserových čipů závisí na výkonu zdroje pumpy a výkonu jednoho čipu a každý laserový čip je potřeba kombinovat s 1 kolimátorem s pomalou osou, 1 kolimátorem s rychlou osou a 1 reflektorem.

V současné době Raycus a MAX postupně realizovaly komplexní nezávislé balení čerpacích zdrojů a COS čipů, ale stále existuje určitá mezera mezi vysoce výkonnými laserovými čipy a importovanými čipy. V současné době je výkon čerpacího zdroje na trhu především 100 W-400 W a vykazuje stále vyšší trend vývoje. Čerpadla Raycus 350 W, 370 W a 500 W dosáhla sériové výroby. V současné době může modul čerpadla dosáhnout maximálního výkonu 700-1000 W a NA 95 % energie je v rozmezí 0.17. MAX již v roce 2017 dosáhl vlastních čipů COS.

Laserový čip je základní součástí zdroje polovodičového čerpadla a jeho úroveň výkonu a stabilita výkonu přímo ovlivňují výkon výstupního laseru. Laserové čipy jsou velmi slabým článkem v domácím řetězci laserového průmyslu. Po dlouhou dobu byly téměř všechny vysoce výkonné laserové čipy v mé zemi dováženy. Dovozní cena je poměrně vysoká a dochází k technickým blokádám. Americké společnosti jako Lumentum a II-VI mají schopnost vyrábět vysoce výkonné laserové čipy a mohou je exportovat, zatímco americké IPG, německé Trumpf a Nlight mohou takové čipy vyrábět, ale neprodávají je. Domácí společnosti jako Everbright, BWT, Huaguang a další společnosti disponují nezávislými konstrukčními schopnostmi pro technologii balení čipů. V současnosti Raycus nakupuje především čipy a čerpací zdroje od Everbright a BDL. Podle jejího odhadovaného denního plánu transakcí v roce 2022 dosáhne částka nákupu v roce 2022 400 milionů juanů. MAX také začal v roce 2017 vyvíjet svůj vlastní jednotrubkový čerpací zdroj.

Podle prospektu Everbright je velikost trhu s laserovými čipy na domácím trhu mé země v roce 2020 529 milionů juanů. Podle údajů „Zprávy o rozvoji čínského laserového průmyslu za rok 2021“ [1] bude moje země v roce 2020 dodávat přibližně 38,000 1 vláknových laserů o výkonu 3–14,000 kW, přibližně 3 6 o výkonu 6–10 kW a 2,400–1,600 kW. Bylo dodáno asi 10 1 jednotek a asi 2020 56,000 jednotek bylo dodáno přes 194,000 kW, jak ukazuje tabulka 100,000. Podle výpočtu Optoelektroniky budou v roce 309,000 dodávky vláknového laseru v mé zemi zhruba 2021 70 jednotek (asi 70 20 kW). očekává se, že celkové dodávky vláknových laserů překročí v roce 30 10 2020 jednotek (asi 20 2021 kW). výkon jednoho čipu je 31.9 W a XNUMX % výkonu průmyslového jednočipu je XNUMX W, spotřeba průmyslových laserových čipů v roce XNUMX je asi XNUMX milionů tablet a očekávaná spotřeba v roce XNUMX je XNUMX milionů tablet.

Mezi tuzemskými R&D týmy zabývajícími se laserovými čipy je Everbright na špici. V roce 2021 její celkový příjem dosáhl 429 milionů juanů a její čistý zisk dosáhl 115 milionů juanů. Její vysoce výkonné polovodičové čipy mají vedoucí podíl na domácím trhu. V současnosti Everbright postupně realizoval lokalizaci jednotrubkových čipů s vysokým výkonem, vysokou spolehlivostí, vysokou účinností a širokým rozsahem vlnových délek. Výkon hromadné výroby může dosáhnout 30 W, rozsah vlnových délek pokrývá 808-1064 nm a účinnost elektro-optické konverze dosahuje 60%-65%. %, úroveň technologie produktu je synchronizována se zahraniční pokročilou úrovní a následní zákazníci pokrývají domácí mainstreamové výrobce laserů, jako jsou Raycus, MAX, HANS a FEIBO. Ceny čipů, ovlivněné celkovým poklesem cen v průmyslovém řetězci a konkurenčními strategiemi domácích i zahraničních výrobců, rovněž vykazovaly klesající tendenci. Společnost Everbright byla úspěšně uvedena na radě Science and Technology Innovation Board a lokalizace laserových čipů je obecným trendem.

Optické komponenty jsou také důležitou součástí zdroje čerpadla, jejichž práh poškození, koaxiální přesnost a kvalita povlaku přímo ovlivňují výkon výstupního laseru. Mezi nimi je rychlý osový kolimátor necylindrická mikročočka, což je technicky obtížné. Technologii zpracování zvládlo jen několik společností na světě. Hlavními dodavateli na trhu jsou Limo, Fisba, Svetwheel atd. Před pár lety byl domácí produkt zcela závislý na dovozu, ale poté, co Focuslight získal Limo a Haichuang nezávisle vyvinul produkty FAC, byly domácí FAC nahrazeny domácími produkty, a technologie dosáhla špičkové mezinárodní úrovně. Kolimační čočky s pomalou osou, zrcadla, rozdělovače/slučovače paprsků polarizačního paprsku, zaostřovací čočky, potažená optická vlákna a další optické komponenty čerpadel byly všechny nahrazeny v tuzemsku. V současné době jsou hlavními dodavateli Haichuang, Focuslight, Fisba, Ingeneric, II -VI atd. Optické komponenty čerpacího zdroje IPG vláknového laseru si vyrábí a používají sami a nejsou prodávány do okolního světa.