Progreso en la tecnología de producción de la fuente de bomba láser

Los componentes principales de la fuente de bomba incluyen un chip láser y un colimador de eje lento (SAC), un colimador de eje rápido (FAC), un divisor/combinador de haz de polarización (PBS/PBC), un espejo y una lente de enfoque. , cabezal de fibra óptica (FTA) y otros componentes ópticos láser. Cada fuente de bomba necesita utilizar 1 divisor/combinador de haz de polarización, 1 lente de enfoque y 1 cabezal de fibra. La cantidad de chips láser utilizados depende de la potencia de la fuente de la bomba y la potencia de un solo chip, y cada chip láser debe combinarse con 1 colimador de eje lento, 1 colimador de eje rápido y 1 reflector se usan juntos.

En la actualidad, Raycus y MAX se han dado cuenta gradualmente del empaquetado independiente integral de fuentes de bomba y chips COS, pero todavía existe una cierta brecha entre los chips láser de alta potencia y los chips importados. En la actualidad, la potencia de la fuente de bomba en el mercado es principalmente de 100 W a 400 W y está mostrando una tendencia de desarrollo cada vez más alta. Las bombas Raycus de 350 W, 370 W y 500 W han logrado una producción en masa. En la actualidad, el módulo de bomba puede alcanzar una potencia máxima de 700-1000 W y la NA del 95 % de la energía está dentro de 0.17. MAX ya logró chips COS de fabricación propia en 2017.

El chip láser es el componente central de la fuente de la bomba de semiconductores y su nivel de potencia y estabilidad de rendimiento afectan directamente el rendimiento del láser de salida. Los chips láser son un eslabón muy débil en la cadena de la industria láser nacional. Durante mucho tiempo, casi todos los chips láser de alta potencia de mi país han sido importados. El precio de las importaciones es relativamente alto y existen bloqueos técnicos. Empresas estadounidenses como Lumentum y II-VI tienen la capacidad de fabricar chips láser de alta potencia y pueden exportarlos, mientras que la estadounidense IPG, la alemana Trumpf y Nlight pueden fabricar dichos chips pero no venderlos. Empresas nacionales como Everbright, BWT, Huaguang y otras empresas tienen capacidades de diseño independientes para la tecnología de envasado de chips. En la actualidad, Raycus compra principalmente chips y fuentes de bombas de Everbright y BDL. Según su plan diario estimado de transacciones relacionadas en 2022, el monto de la compra en 2022 alcanzará los 400 millones de yuanes. MAX también comenzó a desarrollar su propia fuente de bomba monotubo en 2017.

Según el folleto de Everbright, el tamaño del mercado de chips láser en el mercado interno de mi país en 2020 es de 529 millones de yuanes. Según los datos del "Informe sobre el desarrollo de la industria láser de China de 2021" [1], en 2020, mi país enviará alrededor de 38,000 láseres de fibra de 1 a 3 kW, alrededor de 14,000 de 3 a 6 kW y de 6 a 10 kW. Se enviaron alrededor de 2,400 unidades y alrededor de 1,600 unidades de más de 10 kW, como se muestra en la Tabla 1. Según el cálculo de Optoelectronics, en 2020, los envíos de láser de fibra de mi país totalizarán aproximadamente 56,000 unidades (alrededor de 194,000 kW), y Se espera que los envíos totales de láser de fibra superen las 100,000 unidades (alrededor de 309,000 kW) en 2021. Según la tasa de conversión de luz a luz de las fuentes de bombeo comúnmente utilizadas en el mercado, alrededor del 70%, alrededor del 70% de la producción industrial La potencia de un solo chip es de 20 W y el 30% de la potencia de un solo chip industrial es de 10 W. El consumo de chips láser industriales en 2020 es de aproximadamente 20 millones de tabletas y el consumo esperado en 2021 es de 31.9 millones de tabletas.

Entre los equipos nacionales de I+D dedicados a chips láser, Everbright está a la vanguardia. En 2021, sus ingresos totales alcanzaron los 429 millones de yuanes y su beneficio neto alcanzó los 115 millones de yuanes. Sus chips semiconductores de alta potencia tienen una cuota líder en el mercado nacional. En la actualidad, Everbright se ha dado cuenta gradualmente de la localización de chips de un solo tubo con alta potencia, alta confiabilidad, alta eficiencia y amplio rango de longitudes de onda. La potencia de producción en masa puede alcanzar los 30 W, el rango de longitud de onda cubre 808-1064 nm y la eficiencia de conversión electroóptica alcanza el 60%-65%. %, el nivel de tecnología del producto está sincronizado con el nivel avanzado extranjero, y los clientes intermedios cubren los principales fabricantes de láser nacionales como Raycus, MAX, HANS y FEIBO. Afectados por la caída general de precios en la cadena industrial y las estrategias competitivas de los fabricantes nacionales y extranjeros, los precios de los chips también mostraron una tendencia a la baja. Everbright ha sido incluida con éxito en la Junta de Innovación Científica y Tecnológica y la localización de chips láser es la tendencia general.

Los componentes ópticos también son una parte importante de la fuente de bombeo, cuyo umbral de daño, precisión coaxial y calidad del recubrimiento afectan directamente el rendimiento del láser de salida. Entre ellos, el colimador de eje rápido es una microlente no cilíndrica, lo cual es técnicamente difícil. Sólo unas pocas empresas en el mundo dominan la tecnología de procesamiento. Los principales proveedores del mercado son Limo, Fisba, Svetwheel, etc. Hace unos años, el producto nacional dependía completamente de las importaciones, pero después de que Focuslight adquirió Limo y Haichuang desarrolló de forma independiente productos FAC, el FAC nacional ha sido reemplazado por productos nacionales. y la tecnología ha alcanzado el nivel líder internacional. Las lentes colimadoras de eje lento, los espejos, los divisores/combinadores de haces de polarización, las lentes de enfoque, las fibras ópticas recubiertas y otros componentes ópticos de fuente de bomba han sido reemplazados en el país. En la actualidad, los principales proveedores son Haichuang, Focuslight, Fisba, Ingeneric, II -VI, etc. Los componentes ópticos de la fuente de bombeo del láser de fibra IPG son producidos y utilizados por ellos mismos y no se venden al mundo exterior.