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激光器国产进程分析?


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2019年06月19日提问
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    蔡志濠 蔡志濠 的回答 2019-06-19 00:53
    受益于国内激光器企业的技术突破,国内小于100W的低功率光纤激光器已基本实现了国产化,100W-1500W之间的光纤激光器国产化率也超过了60%,但功率大于1500W的光纤激光器国产化还比较低,仍大量依赖进口。

    图表1:我国光纤激光器国产化率

    注:2018年数据尚未公布。
    资料来源:前瞻产业研究院整理

    近五年来,随着光纤激光器的国产化,低功率激光器价格已有较大幅度下降,高功率产品的价格仍比较高昂。虽然从数量上来说,高功率仅占4.3%,但其销售额占全部光纤激光器的20%左右。随着国内光纤激光器企业的技术突破,国内高功率光纤激光器大概率将复制中低功率激光器进口替代的过程,国产化率提升,价格下降,是未来几年国内光纤激光器的重要趋势。 

    泵浦源封装、合束器、隔离器、中功率光纤光栅、激光传输组件等激光器零部件已经基本国产化,泵浦源芯片、增益光纤、光栅等是国产化的关键。

    1、泵浦源

    泵浦源是激光器的核心器件之一,占光纤激光器成本比例高达30%。高功率光纤激光器需要高功率泵浦源的支撑,而半导体激光器具有体积小、重量轻、电光转换效率高、性能稳定、可靠性高和寿命长等优点,因此半导体激光器(LD泵浦源)是光纤激光器的主流泵浦源。

    激光芯片是半导体泵浦源的核心部件,其功率高低和性能稳定性直接影响输出激光性能。但激光芯片是国内激光产业链十分薄弱的环节,长期以来我国高功率激光芯片几乎全部依赖进口,进口价格相对较高并且存在技术封锁,国内激光器厂商开始偏好于采购国产激光芯片。随着市场对高功率光纤激光器需求的提升,激光芯片的国产替代为大势所趋。

    国内多数LD泵浦源企业只具备芯片封装技术,国内极少数具备激光芯片设计制造能力的企业盈利能力更值得期待。美国Lumentum、德国欧司朗和长光华芯等公司具备高功率激光芯片制造能力且可以外销,而美国IPG,德国通快可以制造该类芯片但不对外销售。国内厂商大多都是外采芯片做封装,实际上不具备自产芯片的能力,国内极少数可以自主设计制造高功率激光芯片的厂商将迎来难得机遇。目前,长光华芯可以生产12W、13W、15W、60W、100W、300W的6种高功率激光芯片,nLight可以生产15-400W的69种二极管激光器。 

    2、特种光纤(成本占比20%) 

    特种光纤区别于普通光纤的核心特征是在特定波长上使用,掺镱光纤用于光纤激光器和光纤放大器的增益介质,无源光纤用于耦合器,尾纤等其它光器件。 

    大双包层掺镱光纤及双包层无源光纤特种光纤长期被国外垄断,限制了国产高功率激光器的进展。如美国Nufern公司等。国内以睿芯光纤、长飞光纤等为代表实现国产化的重要突破。睿芯光纤的特种光纤产品分为双包层大模场有源光纤(掺镱铒等稀有金属)、双包层大模场无源光纤、椭圆包层型保偏光纤、熊猫型保偏光纤等。长飞双包层20/400掺镱光纤在中功率的转换效率达到67%,1400W输出的功率波动极其稳定。

    激光芯片是半导体泵浦源的核心部件,其功率高低和性能稳定性直接影响输出激光性能。但激光芯片是国内激光产业链十分薄弱的环节,长期以来我国高功率激光芯片几乎全部依赖进口,进口价格相对较高并且存在技术封锁,国内激光器厂商开始偏好于采购国产激光芯片。随着市场对高功率光纤激光器需求的提升,激光芯片的国产替代为大势所趋。
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