Прогрес у технологіях виробництва лазерного насосного джерела

Основні компоненти у джерелі насоса включають лазерний чип та коліматор повільної осі (SAC), коліматор швидкої осі (FAC), поляризаційний розбивник променів/комбінер променів (PBS/PBC), дзеркало (Mirror), фокусуючу лінзу (Focusing lens), оптичну головку волокна (FTA) та інші лазерні оптичні компоненти. Кожне джерело насоса має використовувати 1 поляризаційний розбивник/комбінер, 1 фокусуючу лінзу та 1 волоконну головку. Кількість використаних лазерних чипів залежить від потужності джерела насоса та потужності окремого чипа, а кожен лазерний чип необхідно комбінувати з 1 коліматором повільної осі, 1 коліматором швидкої осі та 1 дзеркалом для спільного використання.

На даний момент Raycus та MAX поступово реалізували повний незалежний упаковування памп-джерел і COS чипів, але між високомощними лазерними чипами та імпортними чипами все ще існує певна відстань. Зараз потужність памп-джерел на ринку головним чином становить 100 Вт-400 Вт, і вона демонструє тенденцію до все більшої потужності. Пампи Raycus мощністю 350 Вт, 370 Вт і 500 Вт досягли масового виробництва. Зараз модуль насосу може досягти максимального вихідного сигналу 700-1000 Вт, а НА 95% енергії знаходиться всередині 0,17. У 2017 році MAX вже досяг самостійного виготовлення COS чипів.

Лазерний чип є ключовим компонентом напівпровідникового помпувального джерела, і його потужність та стабільність виконання безпосередньо впливають на якість вихідного лазерного випромінювання. Лазерні чипи є найслабшим зв'язком у ланцюжку лазерної промисловості країни. Довгий час майже всі високопотужні лазерні чипи в нашій країні були імпортними. Ціна імпорту висока, і існують технічні бар'єри. Американські компанії, такі як Lumentum та II-VI, мають можливість виготовляти високопотужні лазерні чипи і експортувати їх, тоді як американська IPG, німецька Trumpf та Nlight можуть виготовляти такі чипи, але не продають їх. Внутрішні компанії, такі як Everbright, BWT, Huaguang та інші, мають незалежні можливості проектування технології упаковки чипів. На даний момент Raycus головним чином закупує чипи та помпувальні джерела у Everbright та BDL. За їх оцінкою плану пов'язаних транзакцій на 2022 рік, сума закупівлі досягне 400 млн юанів. MAX також почав розробляти власне однощільникове помпувальне джерело у 2017 році.

За перспективними даними Everbright, розмір ринку лазерних чипів на внутрішньому ринку нашої країни у 2020 році становить 529 млн юанів. За даними з «Звіту про розвиток лазерної промисловості Китаю 2021» [1], у 2020 році наша країна вивезла приблизно 38 000 волоконних лазерів потужністю 1-3 кВт, близько 14 000 потужністю 3-6 кВт, 2400 одиниць потужністю 6-10 кВт і близько 1600 одиниць потужністю більше 10 кВт, як показано у Таблиці 1. За обчисленням Оптоелектроніки, у 2020 році загальна кількість вивезених волоконних лазерів у нашій країні складе приблизно 56 000 одиниць (близько 194 000 кВт), і очікується, що загальна кількість вивезених волоконних лазерів перевищить 100 000 одиниць (близько 309 000 кВт) у 2021 році. За коефіцієнтом перетворення світло-світло звичайних насосних джерел на ринку, який становить приблизно 70%, де близько 70% потужності однієї промислової чипа дорівнює 20 Вт, а 30% потужності однієї промислової чипа дорівнює 10 Вт, споживання промислових лазерних чипів у 2020 році становить приблизно 20 мільйонів чипів, а очікуване споживання у 2021 році становить 31,9 мільйона чипів.

Серед домушних команд R&D, які займаються лазерними чипами, Everbright знаходиться на передових позиціях. У 2021 році її загальний дохід досяг 429 млн юанів, а чистий прибуток — 115 млн юанів. Її високомощні напівпровідникові чипи мають провідну частку на внутрішньому ринку. На сьогоднішній день Everbright поступово реалізує локалізацію однощіпкових чипів з високою потужністю, надійністю, ефективністю та широким діапазоном хвиль. Масова потужність може досягати 30 Вт, діапазон хвиль охоплює 808-1064 нм, а електрооптична ефективність досягає 60%-65%. Рівень технологій продукту синхронізований з іноземними передовими стандартами, а замовниками з нижнього потоку є головні китайські виробники лазерів, такі як Raycus, MAX, HANS та FEIBO. Під впливом загального зниження цін у ланцюгу промисловості та конкурентних стратегій місцевих та іноземних виробників, ціни на чипи також показали тенденцію до спаду. Everbright успішно зареєстрована на борзі науково-технічного інноваційного ринку, і локалізація лазерних чипів є загальною тенденцією.

Оптичні компоненти також є важливою частиною джерела насосування, пошкодження порогу, коаксіальна точність та якість покриття яких напряму впливають на вихідну лазерну продукцію. Серед них, коліматор швидкої осі є некруглим мікролінзом, що технічно складний. Лише кілька компаній у світі оvlадають технологією обробки. Головними постачальниками на ринку є Limo, Fisba, Svetwheel тощо. Кілька років тому виробництво в Україні повністю залежало від імпорту, але після того, як Focuslight купив Limo, а Haichuang незалежно розробив продукти FAC, вітчизняний FAC був замінений вітчизняними продуктами, і технологія досягла міжнародного провідного рівня. Коліматори повільної осі, дзеркала, поляризаційні розділювачі променів/комбінери променів, фокусуючі лінзи, оптичні волокна з покриттям та інші оптичні компоненти джерела насосування повністю були замінені вітчизняними. На даний момент головними постачальниками є Haichuang, Focuslight, Fisba, Ingeneric, II-VI тощо. Оптичні компоненти джерела насосування IPG волоконного лазера виготовляються і використовуються самими, і не продаються за кордон.