“闪电”系列光纤激光器如何颠覆激光行业

<{$news["createtime"]|date_format:"%Y-%m-%d %H:%M"}>  界面有连云 3.0w阅读 2024-06-14 00:24

招股书显示,凯普林是一家激光器制造商,在半导体激光器、光纤激光器、超快激光器领域拥有深厚的研发基础和制造经验。2021年度、2022年度和2023年度,凯普林营业收入分别为49,632.08万元、72,165.33万元和110,448.88万元,净利润快速增长于2023年达到11,732.45万元,业绩持续保持快速增长,主要受到“闪电”系列和“雷霆”系列等领先产品驱动。

据了解,从2011年开始,凯普林光电针对用户痛点,开始对锁波长等先进泵浦源进行研发,并推动国内轻质化、高性能半导体激光器泵浦源研究,形成一系列覆盖全功率段的产品,以满足一体化、高功率、轻量化等核心指标需求。基于对市场需求的把握,2022年在激光行业都在拼功率的情况下,推出了体积更小的光纤激光器——闪电系列,正式开启了小型化的潮流。以3kW“闪电”系列光纤激光器为例,与传统产品相比,闪电系列产品体积减小了近84%,重量减轻了近72%,光路、水路设计更合理,全面提升散热效率,保证优质的光学输出质量,产品的技术含量有几何?

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CTC芯片一体化技术打造一体化高功率泵浦源

传统的光纤激光器使用多个传统独立泵浦,每个泵具有独立的泵管壳,芯片和光路固定在泵源独立的管壳上,通过独立的管盖进行密封,每个泵单独固定在水冷板上,如图所示。

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图1 高功率泵浦源与市场主流泵浦源

凯普林的“闪电”系列光纤激光器的一体化泵源方案如图2所示,CTC芯片一体化技术将芯片、热沉结构、泵浦模块与激光器进行一体化设计,芯片与水冷板融合为一体,泵源不再具有独立的管壳/底板结构,水冷板同时即是泵源的底板,减小产品体积,实现高度集成化;同时节省了管壳的成本。

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图2 凯普林CTC一体化独立泵方案

单泵设计带来工艺工程大幅简化

凯普林具有行业创新性的CTC芯片一体化技术的光路设计必须采用平行光路结构,而传统的光纤激光器产品都是阶梯光路结构,一直以来“半导体激光器光学设计及光路调整技术”都是凯普林的核心技术之一,并已形成10项发明专利及多项在申请专利。采用该等平行光路设计的一体化设计结构大幅减少了熔点及器件,并使得配套的工艺与工程环节大幅简化。

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图3 “闪电”系列单泵设计方案

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图4 传统光纤激光器光路设计方案

第一,光路结构门槛。CTC芯片一体化技术的光路设计必须采用平行光路结构,而目前市场主流产品都是阶梯光路结构。其他的光纤激光器厂商如果转化为该等光路结构设计,对应其所有的生产流程和工艺都需要重新调整,需要较长时间和成本,且需要投入大量研发破解该等光路设计的核心难点;

第二,高功率散热设计和管理能力。随着单泵功率的增加,对散热能力的要求不断增加,大功率泵浦源最大的难点之一在于解决散热问题。包括散热设计,固定胶的选择和使用,散热材料的选择,以及对应散热技术等工程技术,都需要有特别深刻的理解和经验,需要于半导体激光器领域进行大量解决方案的积累,并大力的技术研发、工程和工艺研发技术才有望完成;

第三,轻量化能力。需要对力学的仿真、材料应用有长期积累,该等解决方案较多应用于重大科研项目及科技前沿领域

据中国工程院周寿桓院士介绍,“闪电”系列光纤激光器具有行业创新性,该方案体化结构设计及大功率泵浦源结构具有很高的技术门槛。

回顾激光产业过去几年发展,同质化竞争、疯狂内卷等无疑是大家谈论最多的话题,比拼技术和产品才是推动行业进入良性发展的健康之道,国内激光产业还需要更多类似“闪电”系列的技术创新,进而推动国内激光产业迈入新的阶段。

来源:界面有连云

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