超快激光器,特指输出激光的脉宽在皮秒
级别或小于皮秒级别的脉冲激光器。基于啁啾脉冲放大等技术的问世,超快激光在产生满足需求的高脉冲峰值功率的同时,最大程度上减少加工损伤和热效应影响,这令超快激光能够出色地胜任精密制造等领域的苛刻需求,是与超高功率激光器并行不悖的两条激光前沿技术路线。
近十年来,超快激光的发展正走上“快车道”,医疗美容、光伏电池、显示照明、航空航天等新兴市场,吸引越来越多的企业趋之若鹜。历数超快激光“玩家”,北京盛镭科技有限公司可谓其中翘楚。
之所以选择竞逐超快激光赛道,盛镭激光有着自己的独有见解。众所周知,超快激光作为热门赛道竞品可谓车载斗量;而为遏制近些年汹涌的国产替代浪潮,海外巨头们设置的相关技术壁垒也令国内许多企业望而却步。对国内激光企业而言,既要面临作为后发者的结构性竞争劣势,又要面对同质产品的重重阻击,其艰辛可想而知。
而成立于2018年的盛镭科技,在这一风险与收益并存的道路上披荆斩棘,阔步前行。刚刚过去的2024年慕尼黑上海光博会上,笔者与众多观众有幸目睹“300W红外飞秒激光器““150W紫外皮秒激光器”两款劲爆产品在盛镭科技展台惊艳落地——
300W红外飞秒激光器
300W红外激光器是基于盛镭科技第三代超快激光器研发平台破茧成蝶,在技术指标和光束性能上独领风骚。
300W红外飞秒激光器
定义一款红外飞秒激光器的性能层次,通常有如下几个标尺:平均功率、单脉冲能量、脉冲宽度、光束质量等。业内许多企业能够在其中的一项或者两项占据先机,然而盛镭科技在多个维度同时出击,这样的“组合拳”令人印象深刻。300W以上的输出功率,2mJ以上的单脉冲能量,和350fs以内的单脉冲宽度在一款飞秒级激光器中同时体现,在业内已经触及了当前飞秒加工领域的上限,在国产超快激光中有着划时代的意义。
红外飞秒激光器系列技术参数
红外时域飞秒图300W/1MHz
尤为令人称道的是,在展示极具竞争力的研发底蕴同时,该300W红外飞秒激光器在参数之外的非直观指标中也是滴水不漏。其光束质量
因子小于1.3,确保了其精准的光斑聚焦性能;同时产品基于光机电一体化设计,尺寸仅为
,内部集约化设计为用户提供最佳使用体验。
红外飞秒典型光束质量300W/1MHz
150W紫外皮秒激光器
作为激光领域的后起之秀,盛镭科技推出的产品每每洞见新的技术路线,其丰富的创造活力也为超快激光赛道带来新的思考——一款真正符合用户需求的超快激光器,应该具备怎样的特质?在展会现场,150W紫外皮秒激光器或许是答案之一。
150W紫外皮秒激光器
对脆性材料和超硬材料切割,特别是OLED屏幕切割等领域而言,加工边缘整齐无融珠与足够高的加工效率,其重要性可谓并驾齐驱。而盛镭科技在100W紫外皮秒激光器基础上进一步提升红外基频功率和脉冲能量,最终创新性地成功实现了150 W紫外皮秒输出。
此款皮秒紫外激光器输出功率可达150W以上,脉冲能量可达100μJ以上,同时功率稳定性小于1.00%(RMS@8hours),脉冲宽度小于12ps,光束质量
小于1.30。
基于设备的光机电一体化设计,只需连接48V直流电源,接通水冷机,就可以进行通过电脑进行整体控制,使用逻辑清晰直观。而自带的PSO/POD功能也对优化加工路径起到重要作用。
超级市场争夺战,“超快”命脉在哪里?
从应用角度而言,伴随着普通用户对消费电子领域的高品质追求,以及光伏能源、显示照明等行业的需求拓展,更精细,更低损,更高效的加工需求不断累积,对应的加工解决方案却并未紧跟步伐。以常用的玻璃/蓝宝石盖板切割为例,在苹果引领下,蓝宝石以其优渥的光学性质被引入手机行业,然而其高硬度高脆性的特点使得微米级崩边和断面质量粗糙变得较为易发,如何提高生产效率、降低热效应残留,并维持良好的断面加工质量,同时省去后制程步骤的研磨或抛光成为困扰加工侧的难题。
直到超快激光问世,带来了对微纳加工问题的解决曙光,也带来了填补这一巨量需求缺口的希望。根据LaserFocus World估计,2022年全球超快激光器市场规模将达到166亿元,国内超快激光器市场规模将超过83亿元,占全球比例达50%。
然而这一数据对比起消费电子、半导体、医疗美容等领域的所展现的旺盛需求,仍显得杯水车薪。与高功率光纤激光器近些年的“内卷”、价格战形成鲜明对比的是,超快激光当前仍处于增量阶段,超快激光的一系列技术难点,如振荡和放大相关技术,仍是难以逾越的天堑,这也迫使研发能力不足的中小企业转向门槛较低的低功率、低光束质量激光器开发。
超快激光的“技术困局”和“畏难情绪”笼罩下,导致近年来虽然市场应用看似一派欣欣向荣,国产替代趋势看似轰轰烈烈,然而国产超快激光研发领域却并未表现出与之相符的高质量发展。截止2021年,国产超快激光器在中国的销量占比已达55%,然而进口激光器却以45%的销量取得了70%的销售收入,背后的主要原因是进口激光器主要覆盖高功率超快激光器,其自带的高附加值分走了相当大的利润份额。随着设备向小型化、精密化发展,微纳加工的难点持续凸显,而市场对同时具备高质量和高功率的超快激光器呼唤将变得更为强烈。
为了从根本上改变这一“倒挂”现状,更为了实现中国智造超快激光器服务于全世界微纳加工领域的使命,盛镭科技秉承激光人的开拓精神,不仅战略性迈进超快激光领域,更是一出手就明确指向了超快激光行业的“命脉”——高功率阵地。成立六年来,盛镭科技沿着一道清晰稳健的成长曲线,一步步将国产超快激光推向“150W紫外皮秒””300W红外飞秒”两处崭新的制高点,并兼顾脉冲宽度和光束质量两个重要指标,以旗帜鲜明的态度,成为超快激光领域的中国标杆。
攻坚超快制高点,盛镭科技的底气来源于其深厚的研发实力。盛镭拥有光、机、电、控专业生产研发团队,建有2000余平方米的千级洁净生产间,具备年产各类激光器1000 台(套)的能力。公司核心技术团队在业内有着长达十年以上的积累,依托自研自产的完善体系,成立第一年就实现了盈利,2020年更是通过了国家高新技术企业认定。在厚玻璃切割方面,盛镭科技保持着一刀切22mm的行业记录。
小结
愈磨砺,愈锋芒。慕尼黑上海光博会现场,纷至而来的观众领略了盛镭科技深厚的研发基础,更折服于盛镭科技勇于涉足超快激光“无人区”的精神。作为制造业第一大国,全球最大的3C产品生产基地,中国生产了全球超过90%的智能手机和笔记本电脑,更是全球消费市场的潜力所在。微纳加工的中国“拼图”一旦得到填补,将打开下游领域进一步降本增效的空间,并最终造福于广大普通消费者。