IPG Photonics 銷售增長

　　
如此高的市場份額的根本原因很好理解：光纖激光器為用戶提供了最低的運行成本，最好的光束質量，最低的用電量和最少的維護。重量輕、體積緊湊的激光器可以在幾小時內安裝完成，無需許多固態激光器所需要的防護罩。光纖激光器不同于采用光纖傳輸的固態碟片激光器，因為碟片激光器不具備真正的全光纖激光器所能提供的性能優勢。

　　
市場上有幾種類型不同、波長為1070 nm、供不同應用選擇的光纖激光器。這些包括了功率為50 W至100 kW、連續操作模式的激光器。另外還有具有高峰值功率、低平均功率、被稱為QCW的激光器——例如，脈沖模式下的峰值功率為20 kW、連續模式下的平均功率為2000 W。第三種主要的光纖激光器是具有豐富的產品線的、有非常高的峰值功率和脈寬范圍為皮秒至納秒的短脈沖激光器。

 

8 kW以上功率的切割版光纖激光器被越來越多的切割集成商使用

所有這些激光器都使用電信級的高穩定性激光泵浦二極管和摻鐿激活光纖作為增益介質。千瓦級激光器采用模塊化設計。比如，一臺20 kW的激光器由多個1200 W的模塊通過一根100 μm的輸出光纖合束而成。這就可以通過加模塊來不斷提高輸出功率而非增加元件或降低穩定性制造這些激光器。低功率連續光纖激光器包含單個模塊，采用風冷。脈沖激光器還可以通過放大頻率獲得紫外或綠光的波長。

　　
被生產廣為采用的連續光纖激光器

　　
光纖激光器被汽車行業中的不同應用迅速接受并有加速的趨勢。由于光纖激光器易于與工業機器人集成，能夠減少焊接保護氣體氦氣的使用，并具有卓越的光束質量，所有主流汽車公司及他們全球的供應商采用了光纖激光器來滿足他們對生產的嚴格要求。汽車工業一直為生產輕量化和更安全的車輛不斷努力。這就產生了能使用激光工藝的許多應用。更多采用了高強鋼和鋁合金的車輛設計和輕量化自動變速器的引入為使用光纖激光技術制造了大量機遇。用于汽車制造的光纖激光器通常功率為2-6 kW, 具體情況根據切割或焊接應用的需求決定。這些應用包括焊接拼焊板，切割及焊接高強鋼，焊接氣囊組件，焊接鋁車門內部和框架等等。

　　
鈑金及3維切割市場經歷了從CO2激光器到光纖激光技術的轉變。2015 年，在美國金屬加工展及焊接展會FABTECH上，12家激光切割機系統集成商采用IPG千瓦級光纖激光器進行展示。這些激光器表現出比CO2激光器更快的切割速度，切割成本也更低，卻具有CO2激光器所不具備的切割能力，例如切割黃銅和紫銅的能力。

　　
切割行業的趨勢是采用更高功率的光纖激光器，因為集成商提高了切割機的切割速度和切割厚度能力。標準的切割機功率最低為2 kW，功率為6 kW的切割機開始普及。切割速度和厚度也隨著功率提升的趨勢發生了變化。位于伊利諾伊州Rockford的Megafab/Whitney，在FABTECH展示了采用IPG Photonics 12 kW光纖激光器的切割機，以超過12,700 mm/min的速度在2015 FABTECH現場切割，切割厚度為16 mm。值得注意的是光纖激光切割已在該厚度的切割上勝過了等離子切割。

焊接市場的使用的光纖激光器大部分功率范圍為2 kW至6 kW,主要用于焊接、釬焊和熔覆。這些激光器通常與機器人集成，所涉及的應用數不勝數，是因為它們幾乎可用于生產制造中的任何領域。光纖激光器在焊接應用上的增長不僅歸功于取代傳統技術，還歸功于從MIG焊和TIG焊接系統的轉變。焊接應用也有向更高功率拓展的市場擴張。有一部分原因是由于運營成本的降低，但更多是由于意識到高功率光纖激光器在焊接厚壁結構時的潛力。

　　
具有10-100 kW連續輸出功率的能力，光纖激光器在全球石油天氣燃氣、航天及科研實驗室的廣泛應用推動了焊接技術的發展。由于緊湊、高效光纖激光器的出現，一些超高功率連續激波光纖激光器實現了室外移動材料加工應用。第一臺安裝在美國的50 kW系統于2015年秋季交付使用。該系統用于深熔焊，焊接包括紫銅在內的多種材料，焊縫深度超過25 mm，獲得了高質量焊縫。第一臺100 kW光纖激光器于2014年運往亞洲市場。該激光器采用300 μm傳輸光纖，焊縫深度超過125 mm。這些超高功率激光器將繼續爭奪通常由電子束焊接所涉及的應用，而且具有無需真空的優勢。

　　
既有單模又有多模配置的低功率連續激光器也獲得了兩位數的增長。輸出功率為400-1000 W的單模激光器成為激光3D打印光源的首選。激光3D打印需要有固定熔池的40-60 μm的光斑以及快速響應時間，IPG的單模光纖激光器均能滿足這些條件。單模激光器還廣泛的應用于高速切割電池行業中的薄板材料以及其他各種應用中的微米級的孔。具有連續輸出功率和高調制頻率的多模激光器在傳感器、醫療器材和電腦行業持續擴展市場份額。切割醫用支架、焊接壓力傳感器和不銹鋼剃須刀片都是規模化生產改用光纖激光器的實例。

　　
工業生產中對于QCW激光器的使用
 

　　
峰值功率為23 kW的QCW激光器用于航天零件的鉆孔

QCW光纖激光器的研發初衷是在連續模式輸出時還要具備激光焊接、切割或鉆孔等所需要高峰值脈沖能量的能力。這類激光器可以動態轉換連續和調制的操作模式和功率水平。QCW激光器，具體從峰值功率為1.5 kW、平均功率為250 W的產品，到峰值功率為23 kW、平均功率為2300 W的產品，有幾種不同型號。該激光器的應用包括低功率范疇內被醫療器材、電腦、移動電話和電池行業廣泛應用的低功率精密焊接、切割和鉆孔。峰值功率高達20 kW、平均功率為2000 W的激光器正在航天行業里對用于制造飛機發動機上成千上萬個冷卻孔的鉆孔應用中快速取代YAG激光器。這些激光器鉆孔質量更高，速度更快，具有更高的符合制造標準的一致性。QCW光纖激光器已成為需要高峰值功率的點焊和高速連續輸出模式的線焊應用中YAG激光器的直接替代者。

　　
替代全球成千上萬現有生產系統中使用的YAG激光器的機遇使QCW光纖激光器獲得了巨大的成功。QCW激光器的易于使用使客戶體驗到了光纖激光器穩定、低成本等諸多優勢。

　　
脈沖光纖激光器的使用

 

用于打標等精密加工應用的脈沖光纖激光器

　　
應用于打標等精密加工應用脈沖光纖激光器確實為行業掀起了一場革命。2014年IPG交付了超過13000臺脈沖激光器。這些激光器通過打標集成商出售給所有制造領域中的終端用戶。主要的終端用戶包括電池、醫療器材、電腦、移動電話和消費品制造商。

　　
用于金屬打標的光纖激光器對市場占有的份額預計超過80%。其他大量使用脈沖激光器的應用包括太陽能行業的涂層燒蝕，移動電話行業的玻璃及藍寶石切割和汽車及電池制造商需要的多種清洗應用。脈沖激光器產品線新增了包括波長為355 nm的紫外激光器和波長為532 nm的綠光激光器。這些激光器已經向（非光纖激光器的）傳統技術控制的市場進軍。

　　
光纖激光器的未來

　　
新的光纖激光器以不同波長、峰值功率、性能參數以及成本優勢進入市場，將持續獲取現有激光技術具有的市場份額，因此光纖激光技術在材料加工領域有著光明的未來。幾家激光器制造商都進入了光纖激光器領域，努力通過其光纖激光器重新獲取其市場份額，這將進一步助推光纖激光成為市場的主流技術。