固體激光器與光纖激光器的區(qū)別區(qū)分

時(shí)間：2022-06-20作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：701

對(duì)于國內(nèi)的情況來說，光纖激光器的技術(shù)與發(fā)展都比較成熟，如果使用光纖激光器可以考慮國內(nèi)的，在交期和成本上較優(yōu)，如果是要選擇固體激光器，那么**產(chǎn)品一般還是選擇國外的，因?yàn)閲鴥?nèi)的固體激光器起步比較晚，而且受制于技術(shù)所限，國內(nèi)具有規(guī)模的固體激光器制造商都比較少，往往很難找到合適的產(chǎn)品。




左邊是Femtum固體激光器，右邊為Leukos光纖激光器

那么固體激光器和光纖激光器有哪些不同？

一、應(yīng)用場景的差異

我們先來看一張總覽表：




固體激光器和光纖激光器在主要激光加工應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用差異情況表




由上表可知，固體激光器與光纖激光器均能被應(yīng)用于打標(biāo)、切割、鉆孔、焊接及增材制造等主要激光加工領(lǐng)域，但因光纖激光器和固體激光器本身的特點(diǎn)，在各細(xì)分領(lǐng)域的具體應(yīng)用場景存在差異：




宏觀加工領(lǐng)域

該領(lǐng)域主要采用光纖激光器，一般不采用固體激光器。連續(xù)光纖激光器具有高平均功率的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于厚金屬材料的切割、焊接等宏觀加工。連續(xù)激光器在宏觀加工領(lǐng)域的滲透程度較高，在該領(lǐng)域已逐漸替代傳統(tǒng)加工方式。




微加工領(lǐng)域

該領(lǐng)域大部分應(yīng)用場景使用固體激光器，部分情況可以采用脈沖光纖激光器。固體激光器能夠通過倍頻晶體在諧振腔內(nèi)將紅外光轉(zhuǎn)換為綠光、紫外光及深紫外光等短波長激光并對(duì)外輸出，較短波長是微加工激光器的發(fā)展趨勢，其產(chǎn)生熱效應(yīng)較低，能量利用效率高，從而能夠有效提升加工精度，實(shí)現(xiàn)**精**微加工。固體激光器憑借其短波長（紫外、深紫外）、短脈寬（皮秒、飛秒）、高峰值功率的特點(diǎn)被主要應(yīng)用于非金屬材料和薄性、脆性等金屬材料的精密微加工領(lǐng)域。此外，固體激光器被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域的*科學(xué)研究。




以手機(jī)和汽車為例，光纖激光器和固體激光器在其制造過程中的主要應(yīng)用如下：




綜上所述：

① 固體激光器被廣泛應(yīng)用于微加工領(lǐng)域，因?yàn)槠淇梢酝ㄟ^非線性晶體倍頻的方式將紅外光轉(zhuǎn)換輸出綠光、紫外光等多種波長的光束，材料適用范圍廣，光束質(zhì)量好，單脈沖能量大，熱效應(yīng)小，能夠?qū)崿F(xiàn)“冷加工”，可以應(yīng)用于加工精度小于 20微米（加工精度可達(dá)納米級(jí)）的高精度微加工場景，因此在微加工領(lǐng)域具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢；




② 脈沖光纖激光器可以被用于微加工領(lǐng)域，但由于其僅能輸出波長較長的紅外光，單脈沖能量較小，熱效應(yīng)明顯，加工精度相對(duì)較低，且部分材料無法吸收紅外光導(dǎo)致其適用范圍受限，因此脈沖光纖激光器在微加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍有限，一般僅用于加工精度大于20微米的微加工場景；




③ 光纖激光器的主要品種為連續(xù)光纖激光器。連續(xù)光纖激光器憑借其高輸出功率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于加工精度在毫米級(jí)別以上的宏觀加工領(lǐng)域，如工業(yè)金屬的激光切割、焊接等，宏觀加工對(duì)激光設(shè)備的需求大，宏觀加工的市場容量大于微加工；




總體來說：

光纖激光器，結(jié)構(gòu)小巧，性能穩(wěn)定，不易受外界干擾，易操作、維護(hù)，光束質(zhì)量差，性噪比差，峰值功率難以做高。

固體激光器，體積大，易受到外界振動(dòng)、溫度變化等因素干擾，穩(wěn)定性差，難維護(hù)，且維護(hù)成本高，但輸出峰值功率可以很高，光束質(zhì)量好，性噪比高。




二、市場占有率

我國正處于制造業(yè)從中低端制造向**制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程，中低端制造占比高，宏觀加工市場同時(shí)覆蓋中低端制造和部分**制造，市場需求大，因此，光纖激光器的市場容量較大。

國內(nèi)中低功率光纖激光器國產(chǎn)化程度高，國內(nèi)規(guī)?；a(chǎn)廠商眾多。根據(jù)《中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示，小功率光纖激光器已全面實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代；中功率連續(xù)光纖激光器方面，國產(chǎn)品質(zhì)與其沒有明顯劣勢，價(jià)格優(yōu)勢明顯，市場份額相當(dāng)；高功率連續(xù)光纖激光器方面，國產(chǎn)品牌已實(shí)現(xiàn)部分銷售。

至于固體激光器，由于國內(nèi)發(fā)展較晚，目前還沒有以該產(chǎn)品為主要業(yè)務(wù)的上市公司，一般是購買國外品牌




三、用戶不同

光纖激光器憑借其高輸出功率的特點(diǎn)主要被應(yīng)用于宏觀加工領(lǐng)域（激光宏觀加工一般指激光光束對(duì)加工對(duì)象的影響范圍為毫米級(jí)的尺寸和形狀的加工；微加工一般指精度達(dá)到微米甚至納米級(jí)的尺寸和形狀的加工）；固體激光器則具有短波長、窄脈寬、高峰值功率等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于微加工領(lǐng)域，導(dǎo)致固體激光器和光纖激光器的用戶存在一定差異。

固體激光器與光纖激光器應(yīng)用領(lǐng)域各有側(cè)重，各自有其應(yīng)用領(lǐng)域。二者在絕大部分領(lǐng)域不存在直接競爭關(guān)系，在微加工領(lǐng)域重合的金屬材料加工領(lǐng)域，在金屬達(dá)到一定厚度的情況下因成本原因該領(lǐng)域一般采用傳統(tǒng)方式或光纖激光器，僅在金屬厚度薄或?qū)庸ひ蟾咔覍?duì)成本不敏感的場景采用固體激光器。此外，二者競爭重合度低，固體激光器主要用于非金屬材料（玻璃、陶瓷、塑料、聚合物、包裝物、其他脆性材料等）加工，在金屬材料領(lǐng)域用于對(duì)精度要求高且對(duì)成本相對(duì)不敏感的場景。




四、固體激光器應(yīng)用領(lǐng)域劃分

1，消費(fèi)類電子產(chǎn)品

消費(fèi)電子行業(yè)對(duì)精密電子零部件的加工要求不斷提升，激光加工技術(shù)憑借其精度高、速度快、無損傷等特點(diǎn)成為該行業(yè)主要的加工手段。以固體激光器在印制電路板（PCB/FPC）的切割、鉆孔、打標(biāo)等生產(chǎn)工序均有廣闊的應(yīng)用空間，以發(fā)行人產(chǎn)品為例，中低功率納秒固體激光器可應(yīng)用于PCB 打標(biāo)，中高功率納秒固體激光器和皮秒、飛秒激光器可應(yīng)用于PCB/FPC板的切割、鉆孔及PI膜的切割。

除印制電路板外，激光微加工技術(shù)還被應(yīng)用于脆性材料、金屬材料的切割、標(biāo)記、鉆孔、微焊接等領(lǐng)域。




2、新能源

固體激光器在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括光伏太陽能和新能源汽車兩個(gè)主要應(yīng)用場景，我國光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)量已自2015年起持續(xù)保持****，裝機(jī)量也保持較快增長速度。

固體激光器在太陽能電池片及硅片的切割和精密劃線、鋰電池材料的標(biāo)記、切割、焊接等關(guān)鍵工序上均有廣闊的應(yīng)用，以發(fā)行人產(chǎn)品為例，在光伏太陽能領(lǐng)域中高功率納秒固體激光器和皮秒激光器可以用于太陽能電池片及硅片的切割和精密劃線，低功率納秒紫外激光器可用于太陽能電池片及硅片的刻槽；在新能 源汽車領(lǐng)域中低功率納秒固體激光器和皮秒激光器可應(yīng)用于鋰電池的外殼打標(biāo)，中高功率納秒固體激光器和皮秒、飛秒激光器可應(yīng)用于電池材料的精密切割與焊 接。




3，3D打印

3D 打印是快速成型技術(shù)的一種，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬、塑料、液態(tài)光敏樹脂等可粘合材料，通過逐層打印的方式構(gòu)造物體。。而固體激光器是液態(tài)光敏樹脂固化領(lǐng)域的行業(yè)選擇，發(fā)行人的中低功率納秒紫外激光器在該領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。




4，5G通信,

2019年被視為5G技術(shù)商用“元年”，5G技術(shù)的逐步商用化將為微加工激光行業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間。5G網(wǎng)絡(luò)具有高速率和低延遲的特點(diǎn)，對(duì)化合物半導(dǎo)體性能要求較高，手機(jī)材質(zhì)及制造工藝將為適配5G技術(shù)而發(fā)生改變，同時(shí)手機(jī)生產(chǎn)中有多個(gè)環(huán)節(jié)需應(yīng)用激光加工技術(shù)，激光打標(biāo)、激光焊接、激光切割、激光打孔、激光蝕刻、激光直接成型等技術(shù)被廣泛應(yīng)用于手機(jī)制造的不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，微加工激光技術(shù)將在5G手機(jī)制造領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。根據(jù)Canalys預(yù)計(jì)，未來5年**5G手機(jī)出貨量將達(dá)約19億部，以固體激光技術(shù)為代表的激光微加工行業(yè)將大幅受益；此外，隨著5G基站進(jìn)入密集建設(shè)期，加工精度要求較高的PCB/FPC板作為主要電子材料將呈現(xiàn)需求快速增長態(tài)勢。




五、光纖激光器的優(yōu)點(diǎn)：

光纖耦合激光器通過光纖導(dǎo)入較好的實(shí)現(xiàn)多維任意空間的生產(chǎn)和加工，通過光纖耦合激光器促使機(jī)械設(shè)計(jì)的原理較簡單，能夠行之有效的簡化工作生產(chǎn)的相關(guān)步驟，從而促使繁瑣的生產(chǎn)流程較簡便較有條理性，保證實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程；

光纖耦合激光器經(jīng)過不斷的升級(jí)改進(jìn)，功耗較低，通過調(diào)整產(chǎn)品配件組合，可以使光纖耦合激光器達(dá)到較強(qiáng)勢的運(yùn)轉(zhuǎn)效果，光纖耦合激光器能夠迎合高強(qiáng)度的加工需求并改進(jìn)生產(chǎn)工藝來實(shí)現(xiàn)提升運(yùn)轉(zhuǎn)效率的目的。而且光纖耦合激光器還有散熱快恢復(fù)力強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠保證構(gòu)成的機(jī)器設(shè)備長時(shí)間運(yùn)作下不出現(xiàn)發(fā)熱等問題，即使是在惡劣的環(huán)境下也能運(yùn)行順暢。






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