Progresso na tecnologia de produção de fonte de bomba a laser

Os componentes principais da fonte da bomba incluem chip laser e colimador de eixo lento (SAC), colimador de eixo rápido (FAC), divisor de feixe de polarização/combinador de feixe (PBS/PBC), espelho (espelho), lente de foco (lente de foco) , cabeça de fibra óptica (FTA) e outros componentes ópticos de laser. Cada fonte de bomba precisa usar 1 divisor/combinador de feixe de polarização, 1 lente de foco e 1 cabeçote de fibra. O número de chips de laser usados ​​depende da potência da fonte da bomba e da potência de um único chip, e cada chip de laser precisa ser combinado com 1 colimador de eixo lento, 1 colimador de eixo rápido e 1 refletor são usados ​​juntos.

Atualmente, Raycus e MAX perceberam gradualmente o empacotamento independente abrangente de fontes de bomba e chips COS, mas ainda há uma certa lacuna entre chips laser de alta potência e chips importados. Atualmente, a potência da fonte de bomba no mercado é principalmente de 100 W-400 W e apresenta uma tendência de desenvolvimento cada vez mais elevada. As bombas de 350 W, 370 W e 500 W da Raycus alcançaram produção em massa. Atualmente, o módulo da bomba pode atingir uma potência máxima de 700-1000 W, e o NA de 95% da energia está dentro de 0.17. A MAX já alcançou chips COS de fabricação própria em 2017.

O chip laser é o componente principal da fonte da bomba semicondutora e seu nível de potência e estabilidade de desempenho afetam diretamente o desempenho do laser de saída. Os chips laser são um elo muito fraco na cadeia da indústria nacional de laser. Durante muito tempo, quase todos os chips laser de alta potência do meu país foram importados. O preço de importação é relativamente elevado e existem bloqueios técnicos. Empresas americanas como a Lumentum e a II-VI têm capacidade para fabricar chips laser de alta potência e podem exportá-los, enquanto a americana IPG, a alemã Trumpf e a Nlight podem fabricar esses chips, mas não os vendem. Empresas nacionais como Everbright, BWT, Huaguang e outras empresas possuem capacidades de design independentes para tecnologia de embalagem de chips. Atualmente, a Raycus compra principalmente chips e fontes de bombas da Everbright e BDL. De acordo com seu plano diário estimado de transações relacionadas em 2022, o valor da compra em 2022 chegará a 400 milhões de yuans. A MAX também começou a desenvolver sua própria fonte de bomba de tubo único em 2017.

De acordo com o prospecto Everbright, o tamanho do mercado de chips laser no mercado interno do meu país em 2020 é de 529 milhões de yuans. De acordo com os dados do "Relatório de Desenvolvimento da Indústria de Laser da China de 2021" [1], em 2020, meu país enviará cerca de 38,000 lasers de fibra com 1-3 kW, cerca de 14,000 com 3-6 kW e 6-10 kW. Cerca de 2,400 unidades foram enviadas, e cerca de 1,600 unidades foram enviadas acima de 10 kW, conforme mostrado na Tabela 1. De acordo com o cálculo da Optoeletrônica, em 2020, as remessas de laser de fibra do meu país totalizarão aproximadamente 56,000 unidades (cerca de 194,000 kW), e isso espera-se que as remessas totais de laser de fibra excedam 100,000 unidades (cerca de 309,000 kW) em 2021. De acordo com a taxa de conversão de luz em luz das fontes de bomba comumente usadas no mercado, cerca de 70%, cerca de 70% da indústria a potência de chip único é de 20 W e 30% da potência industrial de chip único é de 10 W, o consumo de chips de laser industriais em 2020 é de cerca de 20 milhões de tablets e o consumo esperado em 2021 é de 31.9 milhões de tablets.

Entre as equipes nacionais de P&D envolvidas em chips laser, a Everbright está na vanguarda. Em 2021, sua receita total atingiu 429 milhões de yuans e seu lucro líquido atingiu 115 milhões de yuans. Seus chips semicondutores de alta potência têm uma participação líder no mercado doméstico. Atualmente, a Everbright percebeu gradualmente a localização de chips de tubo único com alta potência, alta confiabilidade, alta eficiência e ampla faixa de comprimento de onda. A potência de produção em massa pode chegar a 30 W, a faixa de comprimento de onda cobre 808-1064 nm e a eficiência de conversão eletro-óptica atinge 60% -65%. %, o nível de tecnologia do produto é sincronizado com o nível avançado estrangeiro, e os clientes downstream cobrem os principais fabricantes de laser nacionais, como Raycus, MAX, HANS e FEIBO. Afetados pela queda geral dos preços na cadeia industrial e pelas estratégias competitivas dos fabricantes nacionais e estrangeiros, os preços dos chips também apresentaram tendência de queda. Everbright foi listado com sucesso no Conselho de Inovação Científica e Tecnológica, e a localização de chips laser é a tendência geral.

Os componentes ópticos também são uma parte importante da fonte da bomba, cujo limite de dano, precisão coaxial e qualidade do revestimento afetam diretamente o desempenho do laser de saída. Entre eles, o colimador de eixo rápido é uma microlente não cilíndrica, o que é tecnicamente difícil. Apenas algumas empresas no mundo dominam a tecnologia de processamento. Os principais fornecedores do mercado são Limo, Fisba, Svetwheel, etc. Há alguns anos, o produto nacional era totalmente dependente de importações, mas depois que a Focuslight adquiriu a Limo e a Haichuang desenvolveu produtos FAC de forma independente, o FAC doméstico foi substituído por produtos nacionais, e a tecnologia atingiu o nível de liderança internacional. Lentes de colimação de eixo lento, espelhos, divisores/combinadores de feixe de polarização, lentes de foco, fibras ópticas revestidas e outros componentes ópticos de fonte de bomba foram todos substituídos no mercado interno. Atualmente, os principais fornecedores são Haichuang, Focuslight, Fisba, Ingeneric, II -VI etc. Os componentes ópticos da fonte da bomba do laser de fibra IPG são produzidos e utilizados por si próprios e não são vendidos para o mundo exterior.