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“光加工”时代:国内光纤激光器产业链亟待完善

2016-09-18 10:52
来源: 激光网

  作为国内最早从事半导体材料和光纤研究与生产的单位之一,中国电子科技集团公司第四十六研究所在上游材料领域进行了大量研究,并取得了诸多成果。为此OFweek激光网编辑独家专访了中国电子科技集团公司第四十六研究所光纤事业部副主任黄榜才,共同探讨光纤激光器国产化问题。

  中国电子科技集团公司第四十六研究所是国内最早从事半导体材料和光纤研究与生产的单位之一。目前主要侧重哪些领域技术及应用开发?有哪些重要进展?

  黄榜才:中国电子科技集团公司第四十六研究所研究方向主要包括两个方面,即半导体材料和光纤两个方面。经过五十余年的发展壮大,目前已形成四大专业领域:半导体材料、特种光纤与器件、电子专用材料理化分析及监督检测、电子工业仪表及电子专用设备。在半导体材料方面,在国内四十六所最早进行相关研究,并基本覆盖前三代半导体材料。近年在照明材料领域进行了相关研究,例如砷化镓材料。而在光学方面,主要从事传感器领域研究,例如以保偏光纤为代表的军用产品。

  目前四十六所在激光领域的突破主要在光纤激光器技术领域,其核心材料为四十六所光纤事业部自主开发。由于在半导体材料及光纤领域的多年积累,我们已经掌握了光纤激光器的核心技术及器件制造能力,这也是我们区别于其他企业的一大优势。

光纤激光器,黄榜才

中国电子科技集团公司第四十六研究所光纤事业部副主任黄榜才

  作为上游核心器件,特种光纤一定程度上决定了光纤激光器的发展水平。目前国内外还存在哪些差距?光纤激光器用特种光纤技术发展方向是什么?

  黄榜才:光纤作为光纤激光器的核心材料,国内外相比在某些性能上还有一定的差距。但是从时间角度来看,二者起步时间差不多。国内从96年就开始进行双包层光纤研究,但是由于我们的工艺水平比较落后。当时主要采用技术跟踪,我们主要采用液相掺杂技术,但是工艺和设备水平都达不到国外水平,在产品一致性方面和国外产品存在一定的差距,因此,导致最终的光纤产品只能满足实验室使用。

  而对于光纤激光器的下一步发展,我认为首先需要解决的就是光纤的一致性问题,其次是光纤技术发展问题,不仅要满足工业应用需求,还要满足将来激光武器的应用需求。这就要求光纤朝着单纤、单模、更高功率的方向发展。进一步提升光纤的功率承受能力及可靠性。

  目前国内对于光纤激光器应用研究比较少,对于这种现象您如何看待?

  黄榜才:作为激光行业的从业人员,我们也意识到这个问题。在激光器产品研制方面我们花了更多精力,而往往忽略了其应用技术的研究。而国外光纤激光器代表企业IPG,在激光器应用方面花了很大精力,涵括医疗、工业、电子元器件精密加工等。因此,它也成功引导了光纤激光器产业的发展。目前国内在这方面还有所欠缺,主要是跟随国外应用方向。因此,国内在激光器应用方面研究还需要进一步加强。

  光纤激光器是我国重点发展的科研项目,46所在光纤领域有深厚的技术底蕴。您认为光纤激光器在开发和量产过程中有哪些技术挑战?光纤激光器技术发展方向是什么?

  黄榜才:光纤激光器要实现量产,首先需要解决的是元器件的本土化。目前国内在上游原材料及光器件领域还是依赖国外进口,如果国外实行禁运,光纤激光器量产自然无从谈起。因此,国内亟需解决元器件本土化问题,以免受制于人。另一方面在于应用市场的拓展,只有应用端需求的产生,才能带来量产的动力。第三方面则是价格问题,只有突破核心技术之后,实现使用成本下降才能推动应用端发展,从而实现光纤激光器的量产。

  据了解,46所首台800W单模连续抗高反型光纤激光器已交付到客户使用,目前使用情况如何?抗高反光纤激光器的技术难点在哪里?

  黄榜才:实际上我们首台800W单模连续抗高反型光纤激光器很早就投入使用,在客户使用评估中,其实际加工能力已经达到1000W光纤激光器水平。例如在加工碳钢材料,四十六所800W光纤激光器最厚可加工12mm,已经达到1000W光纤激光器的加工上限。在加工10mm厚度碳钢材料时,四十六所800W光纤激光器切割质量非常好。从客户反馈来看,我们800W光纤激光器切割能力非常强。另外,由于是抗高反光纤激光器,从而使得加工范围更加广泛,在铜和铝材料加工上,也取得成功应用。

  随着光纤激光器领域进入企业增多,相互竞争也日益加剧。您认为国内光纤激光器产品和国外产品相比还存在哪些差距?在性能稳定性上是否达到同一水平?

  黄榜才:看待国内外光纤激光器之间的差距,需要从两个方面考虑。在1000W以下水平,我认为国内和国外光纤激光器已经没有多少区别,处于同一水平上。但是在2000W以上水平,国内外还有很大差距,目前主要还依赖国外进口。

  随着应用发展,激光加工正逐步取代传统加工方式。在“光加工”时代,您认为激光技术对高端制造将起到怎样的推动作用?未来激光加工技术的发展潮流是什么?

  黄榜才:目前我们大力倡导的“工业4.0”以及“中国制造2025”主要包括三大方面:一方面是自动化及机器人;另外方面是云存储及大数据方面;第三方面则是“光加工”方面。

  自动化+机器人是平台,云计算是大脑,“光加工”则可以理解为执行的手臂。我觉得“光加工”是智能制造的重要手段,相较于传统制造技术,“光加工”为非接触式加工,具有独特竞争优势。目前还没有找到比“光加工”更好的手段,未来也将成为制造业升级转型的重要潮流和手段。

  目前四十六所民用光纤激光器已经取得了很好的销售成绩,这样增强了我们进一步拓展新产品的信心。未来,我们将重点关注高功率光纤激光器领域,在2000W-6000W方面,将会推出相关产品,用于满足动力电池焊接方面的应用需求。另外在低功率方面也会持续关注,特别是高精度加工领域,例如3D打印领域。

 

 

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