一、概述
光纤激光器即利用光纤作为增益介质的激光器。,是是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。
根据激光器输出功率不同,可将光纤激光器分为低功率光纤激光器、中功率光纤激光器和高功率光纤激光器。
光纤激光器分类
种类 |
概述 |
低功率光纤激光器 |
输出功率<100W,主要应用于激光打标、钻孔、精密加工以及金属雕刻等 |
中功率光纤激光器 |
输出功率≤1.5kW,主要应用于金属材料的焊接和切割,金属表面的翻新处理 |
高功率光纤激光器 |
输出功率>1.5kW,主要用于厚金属板的切割、特殊板材的三维加工等 |
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二、发展现状
1、全球市场
由于光纤激光器不仅解决了传统激光器结构复杂、效率低和难维护等问题,还为实现大规模激光生产奠定了基础,所以光纤激光器是现阶段的主流激光器品种,规模增速高,份额提升快。
根据数据显示,2013-2020年,全球工业激光器市场规模从24.9亿美元增至51.6亿美元,CAGR为11.0%,其中光纤激光器市场规模从8.4亿美元增至27.2亿美元,CAGR为18.2%,并且在全球工业激光器市场中光纤激光器所占份额已达52.7%。
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工业激光器主要性能参数对比
对比项目 |
指标说明 |
二氧化碳激光器 |
YAG激光器 |
薄盘激光器 |
半导体激光器 |
光纤激光器 |
波长(μm) |
数值越小,加工能力越强 |
10.6 |
1.06 |
1.0~1.1 |
0.9~1.0 |
1.0~1.1 |
典型电光效率 |
数值越大,效率越高,耗电越小 |
10% |
5% |
15% |
45% |
30% |
光束质量BPP(4/5kw) |
数值越小,光束质量越好 |
6 |
25 |
8 |
10 |
<2.5 |
输出功率(kW) |
数值越大,加工能力越强 |
1~20 |
0.5~5 |
0.5~4 |
0.5~10 |
0.5~20 |
输出光纤(μm) |
数值越小,使用越方便 |
不可实现 |
600~800 |
600~800 |
50~800 |
20~300 |
冷却方式 |
方式越多,使用越灵活 |
水冷 |
水冷 |
水冷 |
水冷 |
风冷/水冷 |
占地面积(4/5kW) |
数值越小,适应性越好 |
3m² |
6m² |
>4m² |
<1m² |
<1m² |
体积 |
体积越小,适用场合越多 |
大 |
最大 |
较大 |
非常小 |
非常小 |
可加工材料类型 |
范围越广,加工适应性越好 |
高反材料如铜、铝不可 |
高反材料不可 |
高反材料亦可 |
高反材料亦可 |
高反材料亦可 |
维护周期(Khrs) |
数值越大,维护越少 |
1~2 |
3~5 |
3~5 |
40~50 |
40~50 |
相对运行成本 |
数值越小,运行成本越小 |
1.14 |
1.80 |
1.66 |
0.8 |
1 |
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2、中国市场
根据观研报告网发布的《中国光纤激光器行业发展现状分析与投资战略调研报告(2022-2029年)》显示,在国内市场,目前我国光纤激光器行业正处于市场高速增长期,规模从2016年的54亿元增长至2020年的94.2亿元,2021年有望超过100亿元,并且已成为全球市场增长的主要驱动力。
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同时,经过十多年的国产企业研发生产,国内企业在中、低功率激光器领域逐渐破除欧美龙头企业垄断的格局,尤其是在低功率激光器领域已经取得市场主导权利,并开始逐渐向中高功率激光器市场进军。根据数据显示,2019年,我国中、低、高功率激光器国产替代率分别为61.2%、99%、57.6%,正在快速实现进口替代。
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此外,我国光纤激光器行业市场价格也不断下降,以1kw激光器为例,2017年进口平均价格为12-20万元,国产平均价格为10-15万元,比进口价格低20%-25%,而2019年进口平均价格已下降至5~6万元,国内价格已降至3-5万元,下降了50%-80%。
各功率段国产光纤激光器价格优势稳固
年份 |
功率段 |
国产平均价格(万元) |
进口平均价格(万元) |
2017年 |
<100W |
<4 |
<6 |
500W |
5~8 |
6~10 |
|
750W~800W |
8~10 |
10~15 |
|
1~1.2kW |
10~15 |
12~20 |
|
1.5kW |
18~25 |
20~30 |
|
2kW |
28~40 |
50~80 |
|
4kW |
50~75 |
80~110 |
|
6kW |
75~120 |
120~180 |
|
10kW |
>300 |
>400 |
|
2019年 |
1kW |
3~5 |
5~6 |
3kW |
10~18 |
15~22 |
|
6kW |
30~40 |
55~65 |
|
10kW |
70~100 |
100~130 |
数据来源:观研天下整理(WYD)
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