激光發展關鍵技術分析 可分為連續激光電源與脈沖激光電源兩種

• 李芬珍子 2023年9月7日 來源：中研網 545 30
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激光發展關鍵技術分析

一、激光器技術分析

近幾年來，我國經濟在轉型升級中步入中高速發展的"新常態"，戰略性新興產業和生產性服務業逆勢上行，逐漸成為拉動經濟增長的兩大"新引擎"。工業高技術產業超越傳統產業，激光加工技術與裝備作為現代化高科技加工手段，越來越多的傳統產業依靠激光加工技術，提升產品的加工質量或解決傳統加工方法和工藝不能解決的難題，高技術、高成長的激光產業如日中天，激光技術的應用和技術改造令部分傳統產業生機煥發、重拾升勢，正如此，使得我國激光加工產業經過10年的黃金期發展，并取得可喜的成果。

中功率市場國產光纖激光器2015年度已經有近千臺銷售，并被廣泛應用于金屬薄板切割和焊接;可以預見，未來中功率市場將會發展迅速并爆發，是一個完全競爭的市場。未來兩年內，將占據市場主要份額，并超過進口激光器，今后中功率市場以國產為主。

在高功率方面，國外進口仍占據了大部分高端市場。目前，國產千瓦光纖激光器已經進入市場實現銷售，隨著質量的持續改進，本土化優勢會越來越明顯，市場占有率在今后幾年會有較大幅度的增加，并逐步接近國際先進水平。

高亮度直接半導體激光器進展迅速。由于其光電轉化效率高，使用成本低、體積小等優勢，高亮度直接半導體激光器作為一種新型的光源，不久將會出現在工業應用上，主要用于薄板切割領域，具有極其廣泛的應用前景。

我國激光產業正在集群化發展。激光產業將更加集中在湖北、北京、江蘇、上海、和廣東(主要是深圳)等經濟發達省市，同時區域競爭將更加激烈。近兩年科技部正在建設"溫州激光與光電產業集群"，鞍山建設"遼寧(鞍山)激光產業基地"。激光產業界并購重組盛行，激光產業"大者恒勝"的局面不會在短期內發生改變。

從國內看，我國政府高度重視激光技術發展工作，激光技術是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》的重要內容，也是《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南(2013年度)》明確的重點發展方向之一。地方政府在各地激光產業發展前期也進行了有力的政策扶持，如湖北在加快武漢光谷發展方面了發揮了重要作用。

目前，全國形成了武漢、長春、深圳等激光產業基地，發展出團結激光、大族激光、華工激光等龍頭企業。從技術水平看，目前高端產品和市場基本上被國外產品壟斷，高功率光纖激光器主要依賴進口，并受到很多限制。

在激光顯示領域，國內激光顯示技術的研究與世界同步，中科院光電研究院聯合國內幾家研究所已經推出了激光電視的樣機，中國科學院長春光機所利用三片式DLP投影方式構建了適合激光顯示的光學引擎，并成功地研制出了157cm激光背投影彩色電視樣機，北京中視中科光電技術有限公司是國內進行激光顯示研發的企業已成功開發出全球首臺符合國際DCI標準的激光數字電影放映機，在北京成立全球首家激光影廳，激光電視樣機也已經研制成功并演示，但是作為核心器件的紅綠藍激光器均為全固態激光器，體積大成本高，并且穩定性較差。中科院上海光機所大恒公司也于2012年推出了第一臺150英寸激光電視樣機，并成功推出無縫拼接環幕激光投影大屏幕，這些產品都已經在子公司得到產業化推廣，并已經著手建設國內第一條紅藍綠激光器封裝生產線，就激光顯示關鍵技術展開了深入的研究。

中科院上海光機所大恒公司在全固態綠光激光器襯底材料和器件方面的研究國內領先，目前正在與國外開發團隊合作，通過引進人才的方式開展半導體綠光激光器的研發和產業化，未來半導體綠光激光器將成為激光顯示行業的最關鍵瓶頸技術之一。

二、激光電源技術分析

激光電源分類

目前按照工作方式不同可分為連續激光電源與脈沖激光電源兩種

(1)連續激光電源

連續激光電源是一種高性能自動引燃恒流電源。

電源以定頻調寬的方式，實現高精度的恒流輸出。輸出電流波紋小，穩定度高。引燃部分采用串聯高壓包引弧，LC次高壓接力，低壓恒流接續電弧電流的三級續流方式，配合點火監測電路，實現自動點火，使一次點火成功率高達99%以上。高壓脈沖波形上升和緩，強度可以分級調節，以適應不同氪燈擊穿電壓的分散性，同時也可以減小電極材料的濺射，減少高壓觸發對氪燈使用壽命的不良影響。

(2)連續激光電源

脈沖激光電源是專門為脈沖Nd：YAG激光器設計的電源。采用開關電源，內部是由單片機控制的，是真正的數控電源。通過觸模式操作面板選擇激光輸出功率、頻率和脈寬等參數，用戶通過鍵盤對激光脈沖波形和參數進行編程，使焊接參數與焊接要求相匹配，以達到最佳的焊接效果，因而可以滿足幾乎所有金屬的焊接需要，是多功能激光焊接機的理想配置，具有誤操作和超溫自動保護功能等功能。

CO2激光電源的發展

當前CO2激光器及其雕刻機的應用逐漸增多。盡管激光電源電路結構形式繁多，使用元器件種類五花八門，但歸納起來也不外乎就是：開關電源、控制電路、保護電路與高壓包等環節的有機組合。

三、其他關鍵技術分析

1、軟件技術分析

隨著激光技術、計算機圖像處理技術的發展，以及計算機數控技術的廣泛應用，為影雕走上產業化鋪平了道路。

目前激光技術、圖像處理技術和計算機數控技術應用到影雕加工中，并把圖像的影雕處理集成到激光加工CAD/CAM軟件中。

國內外對各種切割技術的研究已經進行了很多年，但研究得更多的是各種切割技術在實際應用中遇到的問題，而對切割CAD/CAM的研究還很少.針對激光加工特點，數控激光加工機有切割和影雕兩種加工方式。影雕是以早年的“針黑白”工藝為基礎而發展并創新的新工藝，它具有濃厚的文化內涵、精美的成品效果，是一種新興的產業.然而，由于傳統加工水平和加工方式的限制，使它很難進行產業化和規模化的發展，隨著激光技術、計算機圖像處理技術的發展，以及計算機數控技術的廣泛應用，為影雕走上產業化鋪平了道路.本文將激光技術、圖像處理技術和計算機數控技術應用到影雕加工中，并把圖像的影雕處理集成到激光加工CAD/CAM軟件中。

2、運動控制技術分析

激光焊接通常需要20%至50%的全過程周期時間。掃描頭的使用可以大大減少在生產過程中的非生產時間，使焊接速度加快90%以上。

然而，單獨使用第三方軟件和控制系統可能降低生產能力。問題可能發生在工藝加工過程中或者同一產品適用不同參數時。

技術操作者的職責是確保在不同的激光和掃描器的參數控調整匹配。不匹配的參數可能導致掃描鏡移動在激光出光或者激光觸發太快時，導致錯過了焊縫。

JK激光器已經開發了一套完整的集成系統，自我優化和先領先的掃描控制系統和軟件，消除了計時問題，提高了加工時間效率，并降低了操作的復雜性。

這套系統適用于任何JKTM光纖激光器和燈泵浦激光器。系統包含機架固定件和集成電腦控制單元、掃描儀掃描控制器，電源和激光接口電路。根據現在使用的激光器情況來看，這款軟件是JK激光器的圖形用戶界面應用程序Laser View TM或Fiber View TM的增強版本。

掃描頭的用戶界面模塊的無縫集成與本軟件提供經營者的畫布上的焊接工藝開發。該軟件還具有獨特的模擬模式，顯示激光將采取實時的確切路徑。這使用戶能夠通過移動鏡子查看實際生產過程中的位置發展的掃描配置文件。

《2023年版激光產業規劃專項研究報告》由中研普華激光行業分析專家領銜撰寫，主要分析了激光行業的市場規模、發展現狀與投資前景，同時對激光行業的未來發展做出科學的趨勢預測和專業的激光行業數據分析，幫助客戶評估激光行業投資價值。

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