Progrès dans la technologie de production de la source de pompage laser

Les composants de base dans la source de pompage incluent le laser à semi-conducteur et le collimateur d'axe lent (SAC), le collimateur d'axe rapide (FAC), le séparateur/réunisseur de faisceaux polarisés (PBS/PBC), le miroir (Mirror), l'objectif de mise au point (Focusing lens), la tête de fibre optique (FTA) et d'autres composants optiques pour lasers. Chaque source de pompage a besoin d'un séparateur/réunisseur de faisceaux polarisés, d'une lentille de mise au point et d'une tête de fibre. Le nombre de puces laser utilisées dépend de la puissance de la source de pompage et de la puissance d'une seule puce, et chaque puce laser doit être associée à un collimateur d'axe lent, un collimateur d'axe rapide et un réflecteur utilisés ensemble.

Actuellement, Raycus et MAX ont progressivement réalisé l'emballage autonome complet des sources de pompage et des puces COS, mais il existe encore un certain écart entre les puces laser à haute puissance et les puces importées. Actuellement, la puissance des sources de pompage sur le marché est principalement comprise entre 100 W et 400 W, et elle montre une tendance croissante vers des puissances de plus en plus élevées. Les pompes de 350 W, 370 W et 500 W de Raycus ont atteint la production en série. Actuellement, le module de pompage peut atteindre une sortie maximale de 700 à 1000 W, et la NA de 95 % de l'énergie est inférieure à 0,17. MAX a déjà réalisé des puces COS auto-fabriquées en 2017.

Le puces laser est le composant central de la source de pompage semi-conductrice, et son niveau de puissance et sa stabilité de performance affectent directement les performances du laser de sortie. Les puces laser constituent un maillon très faible de la chaîne industrielle laser domestique. Pendant longtemps, presque toutes les puces laser à haute puissance de notre pays ont été importées. Le prix d'importation est relativement élevé et il existe des blocages techniques. Les entreprises américaines comme Lumentum et II-VI ont la capacité de fabriquer des puces laser à haute puissance et peuvent les exporter, tandis qu'IPG aux États-Unis, Trumpf en Allemagne et Nlight peuvent fabriquer de telles puces mais ne les vendent pas. Les entreprises locales telles qu'Everbright, BWT, Huaguang et autres possèdent des capacités de conception indépendantes pour la technologie d'emballage des puces. Actuellement, Raycus achète principalement des puces et des sources de pompage auprès d'Everbright et de BDL. Selon son plan prévisionnel de transactions connexes pour 2022, le montant des achats en 2022 atteindra 400 millions de yuans. MAX a également commencé à développer sa propre source de pompage monocanal en 2017.

D'après le prospectus d'Everbright, la taille du marché des puces laser sur le marché domestique de mon pays en 2020 était de 529 millions de yuans. Selon les données du "Rapport sur le développement de l'industrie laser chinoise 2021" [1], en 2020, mon pays a expédié environ 38 000 lasers à fibres de 1 à 3 kW, environ 14 000 lasers de 3 à 6 kW, et 6 à 10 kW. Environ 2 400 unités ont été expédiées, et environ 1 600 unités ont été expédiées pour plus de 10 kW, comme indiqué dans le tableau 1. Selon les calculs d'Optoelectronics, en 2020, les expéditions totales de lasers à fibres dans mon pays se sont élevées à environ 56 000 unités (environ 194 000 kW), et il est prévu que les expéditions totales de lasers à fibres dépasseront 100 000 unités (environ 309 000 kW) en 2021. D'après le taux de conversion lumière à lumière des sources de pompage couramment utilisées sur le marché, d'environ 70 %, environ 70 % de la puissance des puces uniques industrielles est de 20 W, et 30 % de la puissance des puces uniques industrielles est de 10 W, la consommation de puces laser industrielles en 2020 est d'environ 20 millions de pièces, et la consommation prévue pour 2021 est de 31,9 millions de pièces.

Parmi les équipes nationales de R&D travaillant sur les puces laser, Everbright est en tête. En 2021, son chiffre d'affaires total a atteint 429 millions de yuans, et son bénéfice net a atteint 115 millions de yuans. Ses puces semi-conductrices haute puissance occupent une part de marché nationale de premier plan. Actuellement, Everbright a progressivement réalisé la localisation des puces monocanales à haute puissance, haute fiabilité, haute efficacité et large plage de longueur d'onde. La puissance de production en série peut atteindre 30 W, la plage de longueur d'onde couvre 808-1064 nm, et l'efficacité électro-optique atteint 60%-65 %. Le niveau technologique du produit est synchronisé avec les niveaux avancés étrangers, et les clients downstream incluent les principaux fabricants nationaux de lasers tels que Raycus, MAX, HANS et FEIBO. Impacté par la baisse générale des prix dans la chaîne industrielle et les stratégies compétitives des fabricants nationaux et étrangers, les prix des puces ont également montré une tendance à la baisse. Everbright a été répertoriée avec succès sur le Conseil de l'Innovation Scientifique et Technologique, et la localisation des puces laser est une tendance générale.

Les composants optiques sont également une partie importante de la source de pompage, dont le seuil de dommage, la précision coaxiale et la qualité du revêtement affectent directement les performances du laser émis. Parmi eux, le collimateur à axe rapide est un microlentille non cylindrique, qui présente des difficultés techniques importantes. Seules quelques entreprises dans le monde ont maîtrisé la technologie de traitement. Les principaux fournisseurs sur le marché sont Limo, Fisba, Svetwheel, etc. Il y a quelques années, le produit national était entièrement dépendant des importations, mais après que Focuslight a acquis Limo et que Haichuang a développé indépendamment des produits FAC, le FAC national a été remplacé par des produits nationaux, et la technologie a atteint un niveau international de pointe. Les lentilles de collimation à axe lent, miroirs, séparateurs de faisceaux polarisés / combinateurs de faisceaux, lentilles de focalisation, fibres optiques revêtues et autres composants optiques de la source de pompage ont tous été remplacés localement. Actuellement, les principaux fournisseurs sont Haichuang, Focuslight, Fisba, Ingeneric, II-VI, etc. Les composants optiques de la source de pompage du laser à fibre IPG sont produits et utilisés en interne, et ne sont pas vendus à l'extérieur.