Fortschritte in der Produktionstechnologie der Laserpumpquelle

Zu den Kernkomponenten der Pumpquelle gehören Laserchip und Slow-Axis-Kollimator (SAC), Fast-Axis-Kollimator (FAC), Polarisationsstrahlteiler/Strahlkombinierer (PBS/PBC), Spiegel (Mirror) und Fokussierlinse (Focusing Lens). , Glasfaserkopf (FTA) und andere laseroptische Komponenten. Jede Pumpquelle muss 1 Polarisationsstrahlteiler/-kombinierer, 1 Fokussierlinse und 1 Faserkopf verwenden. Die Anzahl der verwendeten Laserchips hängt von der Leistung der Pumpquelle und der Leistung eines einzelnen Chips ab. Jeder Laserchip muss mit 1 Slow-Axis-Kollimator, 1 Fast-Axis-Kollimator und 1 Reflektor kombiniert werden.

Derzeit haben Raycus und MAX schrittweise die umfassende unabhängige Verpackung von Pumpquellen und COS-Chips realisiert, es besteht jedoch immer noch eine gewisse Lücke zwischen Hochleistungslaserchips und importierten Chips. Derzeit beträgt die Leistung der auf dem Markt erhältlichen Pumpquellen hauptsächlich 100 W bis 400 W und weist einen immer höheren Entwicklungstrend auf. Die 350-W-, 370-W- und 500-W-Pumpen von Raycus haben die Massenproduktion erreicht. Derzeit kann das Pumpenmodul eine maximale Leistung von 700–1000 W erreichen, und die NA von 95 % der Energie liegt innerhalb von 0.17. MAX hat bereits 2017 selbst hergestellte COS-Chips erreicht.

Der Laserchip ist die Kernkomponente der Halbleiterpumpquelle, und sein Leistungsniveau und seine Leistungsstabilität wirken sich direkt auf die Ausgangsleistung des Lasers aus. Laserchips sind ein sehr schwaches Glied in der Kette der heimischen Laserindustrie. Lange Zeit wurden fast alle Hochleistungslaserchips in meinem Land importiert. Der Importpreis ist relativ hoch und es gibt technische Blockaden. Amerikanische Unternehmen wie Lumentum und II-VI sind in der Lage, Hochleistungslaserchips herzustellen und können diese exportieren, während die amerikanischen Unternehmen IPG, German Trumpf und Nlight solche Chips herstellen, aber nicht verkaufen können. Inländische Unternehmen wie Everbright, BWT, Huaguang und andere verfügen über unabhängige Designkapazitäten für die Chip-Verpackungstechnologie. Derzeit kauft Raycus hauptsächlich Chips und Pumpquellen von Everbright und BDL. Laut dem geschätzten täglichen Transaktionsplan im Jahr 2022 wird der Kaufbetrag im Jahr 2022 400 Millionen Yuan erreichen. Im Jahr 2017 begann MAX außerdem mit der Entwicklung einer eigenen Einrohr-Pumpquelle.

Laut Everbright-Prospekt beträgt die Marktgröße von Laserchips auf dem Inlandsmarkt meines Landes im Jahr 2020 529 Millionen Yuan. Laut den Daten des „2021 China Laser Industry Development Report“ [1] wird mein Land im Jahr 2020 etwa 38,000 Faserlaser mit 1–3 kW, etwa 14,000 mit 3–6 kW und 6–10 kW ausliefern. Es wurden etwa 2,400 Einheiten ausgeliefert, davon etwa 1,600 Einheiten mit mehr als 10 kW, wie in Tabelle 1 dargestellt. Nach Berechnungen von Optoelectronics werden sich die Faserlaserlieferungen meines Landes im Jahr 2020 auf etwa 56,000 Einheiten (ca. 194,000 kW) belaufen Es wird erwartet, dass die gesamten Faserlaserlieferungen im Jahr 100,000 309,000 Einheiten (ca. 2021 kW) überschreiten werden. Entsprechend der Licht-zu-Licht-Umwandlungsrate der am häufigsten verwendeten Pumpquellen auf dem Markt etwa 70 %, etwa 70 % der Industrie Die Leistung eines einzelnen Chips beträgt 20 W, und 30 % der industriellen Leistung eines einzelnen Chips beträgt 10 W. Der Verbrauch industrieller Laserchips beträgt im Jahr 2020 etwa 20 Millionen Tablets und der erwartete Verbrauch im Jahr 2021 beträgt 31.9 Millionen Tablets.

Unter den inländischen Forschungs- und Entwicklungsteams, die sich mit Laserchips befassen, steht Everbright an der Spitze. Im Jahr 2021 erreichte der Gesamtumsatz 429 Millionen Yuan und der Nettogewinn 115 Millionen Yuan. Seine Hochleistungs-Halbleiterchips haben einen führenden inländischen Marktanteil. Derzeit hat Everbright nach und nach die Lokalisierung von Single-Tube-Chips mit hoher Leistung, hoher Zuverlässigkeit, hoher Effizienz und großem Wellenlängenbereich realisiert. Die Massenproduktionsleistung kann 30 W erreichen, der Wellenlängenbereich umfasst 808–1064 nm und der Wirkungsgrad der elektrooptischen Umwandlung erreicht 60 %–65 %. %, das Produkttechnologieniveau ist mit dem ausländischen fortgeschrittenen Niveau synchronisiert, und die nachgelagerten Kunden umfassen inländische Mainstream-Laserhersteller wie Raycus, MAX, HANS und FEIBO. Beeinflusst durch den allgemeinen Preisverfall in der Industriekette und die Wettbewerbsstrategien in- und ausländischer Hersteller zeigten auch die Chippreise einen Abwärtstrend. Everbright wurde erfolgreich in das Science and Technology Innovation Board aufgenommen und die Lokalisierung von Laserchips ist der allgemeine Trend.

Optische Komponenten sind ebenfalls ein wichtiger Bestandteil der Pumpquelle, deren Zerstörschwelle, koaxiale Genauigkeit und Beschichtungsqualität sich direkt auf die Ausgangsleistung des Lasers auswirken. Unter ihnen ist der Fast-Axis-Kollimator eine nichtzylindrische Mikrolinse, was technisch schwierig ist. Nur wenige Unternehmen auf der Welt beherrschen die Verarbeitungstechnologie. Die Hauptlieferanten auf dem Markt sind Limo, Fisba, Svetwheel usw. Vor einigen Jahren war das inländische Produkt vollständig von Importen abhängig, aber nachdem Focuslight Limo übernommen hatte und Haichuang unabhängig voneinander FAC-Produkte entwickelte, wurde inländisches FAC durch inländische Produkte ersetzt. und die Technologie hat das international führende Niveau erreicht. Slow-Axis-Kollimationslinsen, Spiegel, Polarisationsstrahlteiler/Strahlvereiniger, Fokussierungslinsen, beschichtete optische Fasern und andere optische Pumpquellenkomponenten wurden im Inland ersetzt. Derzeit sind die Hauptlieferanten Haichuang, Focuslight, Fisba, Ingeneric, II-VI usw. Die optischen Komponenten der Pumpquelle des IPG-Faserlasers werden selbst hergestellt und verwendet und nicht an die Außenwelt verkauft.