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2024年,深圳公大激光有限公司凭借1000W单模连续绿光光纤激光器在100多项入围技术中脱颖而出,斩获2023年度中国十大光学产业技术提名奖,这个由公大激光自主研发、采用全光纤基频加腔外倍频技术方案的产品是2023年全球最高功率连续绿光光纤激光器产品。借此机会,我们邀请到公大激光副总经理黄国溪,请他为我们讲述这家“年轻的高科技企业”的披荆斩棘之路。
01 “向前再走一步”
公大激光创立于2019年末,自成立以来,一直专注于高功率短波长的光纤激光器的研发与制造工作。在短短不到五年的时间里,公大激光取得了令人瞩目的成绩。它成功推出了多个系列的核心产品,其中包括功率在50-500W的亚纳秒绿光激光器、100-3000W的连续绿光激光器以及10-100W的紫外纳秒脉冲光纤激光器等。这些产品的各项技术指标均已达到国际一流水准。
黄国溪回顾公司的发展历程时感慨万千:“从创立之初,我们就明确了要专注于高功率的光纤短波长激光器的研发与制造这个新赛道。但当时,这个领域产品在国内几乎空白,面临着诸多技术挑战,荆棘满布。但光纤绿光优异的特性,让我们笃定它在未来工业发展中的巨大应用潜力。”
公大激光成立时,光伏领域已经展现出对光纤绿光激光器的巨大应用需求,主要的供应商是美国IPG,他们几乎垄断了脉冲光纤绿光这个市场。
另外,从市场发展角度来看,当年昂贵的进口光纤激光器,国内光纤激光器行业经过2010-2020年这10年间的快速发展,已取得巨大进步。国产光纤激光器产业从原材料、光学器件、放大系统、控制系统,加工设备,整个产业链逐步实现了国产替代。2020年时,红外光纤激光器已表现出相对完备的迹象,没有太多新的技术涌现。
“所以我们选择向前再走一步。在疫情还在肆虐的夏天,我们就悄悄地开始了高功率光纤绿光的征程。”
“这几年一路走来,过程虽然艰辛,但也取得了一些成绩。从产品上看,我们做出了一系列的高功率绿光激光器;从应用上看,我们的产品逐步在消费电子、半导体、3D打印、锂电光伏等相关领域为终端客户创造了收益。
“红外光纤激光器,在目前的激光加工市场占据绝大部分份额,同时也发现不少领域存在差强人意的表现,这些领域可能就是我们短波长激光器的机会”。黄国溪补充道:“绿光激光器结构比红外复杂,成本较普通的光纤红外高,如果常规红外能完全解决问题就用不着绿光。我们不指绿光能够完全替代红外激光器,只是当有新的、更高精度的要求,更小热影响,且愿意为更高品质付出更多成本时才会使用绿光激光器。相对红外,绿光更偏向于高端应用,有不少新领域涌现,目前看增长空间还很大。
02 推陈出新 不断突破
获得2023年度中国十大光学产业技术提名奖的1000W单模连续绿光光纤激光器可以说是公大激光的明星产品。
“它主要应用于精密焊接,例如大圆柱电池全极耳(铜箔)焊接、多层极耳与电池极柱焊接、大圆柱电池盖帽极柱焊接等。这种应用源于实际需求,这些应用采用绿光焊接可以得到更好的效果。”
在这款产品出现之间,业内大多使用的1 μm波段红外光纤激光器,但因对铜的吸收较弱,并且随着温度吸收率变化剧烈(4%-17%),在铜材料的加工上,红外光纤激光器存在飞溅大、气孔、裂纹、热影响大、熔深不可控等缺点。
在室温下,铜对近红外波长(约1 μm)的吸收率不到5%,相当于有95%的激光被反射。而铜对绿光波长(515 nm或532 nm)的吸收率超过40%,比近红外波段高了接近一个量级。与常见的1μm波段近红外激光相比,绿光激光器的短波长天然具有更低的束散角和更小的聚焦光斑,因此在加工中更具天然优势。
作为国内目前自主研发的最高功率单模连续绿光激光器产品,1000 W单模连续绿光光纤激光器填补了国内该品类市场空白,给铜材料加工提供新方案。
但公大激光的步伐并未放缓,继2022年推出的500W单模绿光激光器和2023年推出的1000W单模和3000W多模连续绿光激光器之后,2024年公大激光新推出最高输出功率达到近单模2千瓦绿光光纤激光器,已得到终端相关行业客户的测试验证,成为全球第一家能够提供近2千瓦单模连续绿光激光器产品的厂家。
“新产品为高反材料的加工提供了更充足的能量,近单模输出保证了激光光束的高质量和一致性,有望为厚铜材加工带来的更高焊接质量、更高效率和熔深。”
黄国溪表示:“我们希望通过不断的技术创新,让我们的产品在光伏锂电、半导体、3D打印以及3C等行业中发挥关键作用,成为推动这些行业发展的重要力量。”
目前,公大激光的绿光激光器分两条线:一是高功率的脉冲绿光激光器,主要应用于各领域的精密切割、精密表面处理加工;二是高功率的连续绿光激光器,主要应用于各领域的精密焊接、精密成型、精密热处理等。
03 乘风破浪 为需求而生
提到未来的规划,黄国溪表示:“在产品规划方面,我们目标明确,要做数千瓦级别的单模绿光产品,为下游产业赋能,帮助他们实现一些原本做不到的工艺。
“比如在3D打印领域,国内以前没有铜或金的3D打印设备,很多铜材料需要用压铸或者复杂工艺先做出部件再拼接,但这样做出的部件在功能上差强人意,其精度和整体效果都会大打折扣。而铜的3D打印是公大激光子公司--希禾增材产业中非常重要的经营方向。在这个新的细分领域,由于需求明确,这两年我们获得了不少相关订单,取得了一些业绩。”
在行业水深火热的情况下,公大激光埋头猛冲,三年连获四轮融资。
“我是做技术出身”黄国溪谈到对绿光激光器市场未来的看法:“从技术角度来说,我对目前的短波长光源应用很有信心,它在物理特性上具有优势,这使得绿光激光器在很多应用中表现出很大优势;从市场方面来看,一个产品是否能打开市场,主要看它能匹配多少应用,能否给客户提供极致的性价比。”
“按照目前的发展势头,中国仍将是全球最大的工业国。随着工业不断升级、对产品要求不断提高,绿光激光器将更多、更高质量地承接市场的需求;所以我对未来激光产业的需求偏向于乐观,绿光激光器将迎来几十亿甚至上百亿级别的市场。”
2023年,公大激光绿光激光器出货量有近千台,销售业绩迈过亿元大关。在国内高功率光纤绿光应用市场,公大激光成为国内首屈一指的绿光激光器供应商。
然而,光纤绿光这片被开拓的新大陆也将迎来更多的探险者。黄国溪表示,据我们了解,现在国内做绿光激光器的企业并不只有公大激光一家。
“我们认为,更多的企业参与这个方向的研发,充分竞争对整个行业发展是好事,也从另一个角度上说明,这是一条越来越多人认同的道路。”
“接下来,我们将着重在半导体、3D打印、光伏锂电制造领域发力,志在成为全球范围内最为专业的短波长光纤激光器及其应用方案的供应商,进而为全球智能制造产业作出更为卓越的贡献。”