摘要：軍(jun) 工產(chan) 品一般具有定製化、性能參數指標高、研發投入成本高等特性；工業(ye) 化產(chan) 品需要惡劣工業(ye) 應用環境下的長期可靠性和穩定性、高性價(jia) 比、便於(yu) 大規模生產(chan) 。976nm泵浦技術以其高光電轉換效率、高能量密度、高整機功率重量比，一直都是高功率激光武器研發的絕對技術方向，以美國IPG、美國Nufern、美國FiberTech、美國nlight和德國Dilas等為(wei) 代表的光纖激光器和零部件生產(chan) 廠商也在歐美軍(jun) 工項目的支持下持續引領976nm光纖激光器的技術發展。我國基於(yu) 976nm泵浦技術的光纖激光器在軍(jun) 工領域基本跟隨歐美的技術發展水平，在采購進口零部件為(wei) 主滿足激光器技術發展的同時也通過中科院各研究所、大學、和國企等各方麵的努力形成了一定的976nm技術零部件的配套能力。但是由於(yu) 技術水平的限製，國內(nei) 工業(ye) 激光器廠商基本沿襲低功率脈衝(chong) 激光器的915nm技術路線。IPG自2005年開始就成熟掌握了976nm泵浦技術方案並且進入市場，目前是業(ye) 內(nei) 976nm泵浦技術工業(ye) 化應用最成熟的廠商。nLIGHT 2019年5月深圳激光博覽會(hui) 展出基於(yu) 976nm泵浦技術方案的萬(wan) W級光纖激光器。GW激光自從(cong) 2015年在上海建立生產(chan) 製造基地就致力於(yu) 976nm軍(jun) 工技術光纖激光器的產(chan) 業(ye) 化。GW已經成功推出基於(yu) 976nm技術的500W-12,000W工業(ye) 用光纖激光器，上千台的工業(ye) 用戶的批量使用已經初步驗證了976nm技術成熟度，目前基本完成供應鏈的國產(chan) 化，為(wei) 976nm技術在國內(nei) 的持續產(chan) 業(ye) 化奠定了基礎。

01、軍(jun) 工技術市場化

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 市場化是一項在開放的市場中，以市場需求為(wei) 導向，競爭(zheng) 的優(you) 勝劣汰為(wei) 手段，實現資源充分合理配置，效率最大化目標的機製。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 軍(jun) 工技術發明，一般是尖端技術優(you) 先應用領域，也是顛覆性創新的匯聚之地，絕大部分以服務國防重大工程為(wei) 導向。研發周期長，投入成本高，相比於(yu) 性能指標，研發出的產(chan) 品在成本考慮上較少。軍(jun) 工技術保密性高，相關(guan) 的產(chan) 品、專(zhuan) 利、學術文章等公開發布較少，相關(guan) 技術信息不對稱較高，市場上了解到的技術信息亦較少。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 民用技術相比而言，產(chan) 品信息更加開放，麵臨(lin) 市場上更多的同類或者類似產(chan) 品、更多的潛在客戶、更大的市場空間和規模、更多同行業(ye) 競爭(zheng) 對手，產(chan) 品占據市場需要從(cong) 產(chan) 品的性能指標、穩定性、價(jia) 格、服務、推廣宣傳(chuan) 等多個(ge) 角度去獲得客戶的認可。同時需要不斷的提高質量、穩定性、性能，降低成本、維修比例，從(cong) 而提高利潤率。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 軍(jun) 工產(chan) 品一般具有定製化、性能參數指標要求高、投入成本較高等特點；工業(ye) 化產(chan) 品需要穩定性高、使用效果好、價(jia) 格便宜。976nm泵浦技術路線的市場化需要考慮下麵幾個(ge) 因素：繼續保持軍(jun) 工的性能參數指標，可靠性及7X24小時的惡劣環境的服役穩定性高，工業(ye) 化的應用效果好（比如切割斷麵質量好、焊接結合力高、節能省電等），產(chan) 品標準化、規模化程度高，器件零部件的供應鏈的國產(chan) 化、體(ti) 係化完善，技術升級降低原材料使用。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 摻鐿光纖在976nm的吸收率是915nm泵浦波長的3倍以上，976nm泵浦技術方案的單模高功率相比915nm泵浦技術路線，可以實現3-5kW的單模組高功率激光器，3000W以內(nei) 可現實M2<1.2，同功率單模產(chan) 品可實現的光束質量更高。同時，相比於(yu) 國內(nei) 的915nm泵浦路線的25-30%光電轉化效率，976nm泵浦技術路線光電轉化效率超過42%，在6kW以上的超高功率激光器節能省電特點及帶來的經濟性被充分認識並且是各大激光設備商一直追逐的方向。如下表所示，10kW的將會(hui) 省電近40萬(wan) 元，這將會(hui) 給終端客戶帶來巨大的經濟效用。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0em;background-color:#FFFFFF;"> 備注：（工業(ye) 用電假定1元一度，開機時間按照16小時）

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 可靠性及7X24小時的惡劣環境的服役穩定性高。976nm泵浦技術的穩定性的提高經曆了一個(ge) 過程，由於(yu) 976nm波段的吸收峰較窄：在工作環境溫度變化時，泵浦源中心波長的漂移造成增益有源光纖吸收率大幅變化，容易導致光纖激光器整機性能指標波動。傳(chuan) 統的軍(jun) 工使用的是微通道進口二級體(ti) ，冷卻效率高，軍(jun) 用使用較為(wei) 謹慎，使用人員專(zhuan) 業(ye) 性較高，不易發生水路堵塞。工業(ye) 客戶如果采用了普通的自來水及普通水冷機，在使用一段時間後會(hui) 出現高溫報警問題，而工業(ye) 客戶習(xi) 慣了915nm泵浦路線的較低的水壓和自來水的冷卻係統。目前GW及合作夥(huo) 伴國內(nei) 廠商擯棄了進口的微通道技術，提出了間接冷卻方案，除保證泵浦源的穩定工作溫度之外，可直接使用純淨水進行冷卻，無需專(zhuan) 門配備去離子水、離子柱濾芯以及高壓水冷機等，同時保證了7X24小時的穩定使用。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 在使用效果上，由於(yu) 其光束質量更高，在切割領域，其切麵錐度更小、切割斷麵紋路更細，同時在薄板材的切割速度更快；在焊接領域，976nm泵浦的單模高斯分布能量密度高，這在鋰電池等精密焊接領域擁有著獨特的技術優(you) 勢，其中3000W@20um細光芯的單模輸出可滿足矽鋼片的快速切割、動力電池滿足熔深的要求下完成高質量的高速焊接。在超過功率領域，由於(yu) 單模組功率高，通過激光合束的多模光束質量高，高階模態光較少，切割斷麵效果和錐度較好。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 通過規模化製造，並且產(chan) 品型號標準化，產(chan) 品的原材料采購批量化、固定生產(chan) 、製造、檢測程序並且分解到每一個(ge) 技術工人可操作可檢驗的程度，保證了高良品率，提高了產(chan) 能產(chan) 量。通過把單模組的1000W/1500W/2000W/3000W變成標準化產(chan) 品，並且把多模組4000W/6000W/8000W/12000W變成基於(yu) 單模塊的標準化成品，機櫃、機械結構件、光學器件、電子電路都成為(wei) 通用零部件，大大提高了產(chan) 品批量化生產(chan) 製造的效率。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 器件零部件尤其是核心光學器件供應鏈的國產(chan) 化直接絕對了技術的市場化程度和產(chan) 品競爭(zheng) 能力，相比於(yu) 進口的核心器件，國產(chan) 的器件成本幾乎為(wei) 進口的一半左右。其中，進口976nm泵浦源的價(jia) 格接近為(wei) 國產(chan) 915nm泵浦源的3倍，占據物料成本一半以上的泵浦源的國產(chan) 化大大降低了成本。同時擯棄了進口的微通道技術，使用間接冷卻方案的泵浦源更是提高了穩定性，保證了7X24小時的穩定使用。976nm泵浦源的國產(chan) 化以後，976nm泵浦源的單瓦價(jia) 格和國產(chan) 915nm泵浦源價(jia) 格基本持平。正反向合束器，尤其是反向合束器，亦是通過近幾年的國產(chan) 化，目前此器件的國產(chan) 化加速了產(chan) 品成本的進一步下降。其他的光學器件亦是在國產(chan) 化驗證進程中，整個(ge) 供應鏈都在向著國產(chan) 化的方向前進。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;text-indent:32px;"> 976nm單模塊相比於(yu) 同功率915多模塊大大減少原材料使用。976nm泵浦技術路線可實現單模單腔3000W，元器件的成本降低較多，相比如多模塊的元器件使用對比如下：

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 我們(men) 認為(wei) 由於(yu) 性能參數指標好，可靠性及穩定性高，工業(ye) 化的應用效果好，產(chan) 品標準化、規模化程度高，器件零部件的供應鏈的國產(chan) 化、體(ti) 係化完善，976nm泵浦技術方案替代915nm泵浦技術是一個(ge) 趨勢，尤其是6kW以上的超高功率產(chan) 品。未來在2000W以內(nei) 產(chan) 品，915nm及976nm泵浦技術方案皆可；3000W單模組產(chan) 品，目前915nm泵浦技術尚不成熟，976nm泵浦技術方案可以實現，目前GW可實現20um輸出，M2<1.2，在動力電池焊接、激光軍(jun) 工應用上具有明顯優(you) 勢；  6kW以上多模產(chan) 品，節能及高光束質量優(you) 勢明顯，以8kW為(wei) 例，BPP達到3.5mm.mmrad，國內(nei) 同行尚且無法做到，30mm碳鋼切割紋路細，切割錐度10um以內(nei) 。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> IPG成立於(yu) 1990年，IPG自2005年開始就成熟掌握了976nm泵浦技術方案並且進入市場，此時光纖激光器工業(ye) 化應用化較為(wei) 早期，是市場上尾數極少掌握光纖激光器技術的廠家，市場競爭(zheng) 較弱，主要是市場推廣和客戶接受光纖激光器並且尋找應用場景的階段。2010年以後，IPG通過不斷的技術迭代、產(chan) 品升級、應用探索、市場推廣，目前是業(ye) 內(nei) 976nm泵浦技術工業(ye) 化應用最成熟的廠商。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> nLIGHT成立於(yu) 2000年，最初的業(ye) 務主要為(wei) 提供泵浦源模塊，其擁有服務於(yu) 科研軍(jun) 工的業(ye) 務部門，並且對外提供976nm的泵浦源，在2019年5月深圳激光博覽會(hui) 展出萬(wan) W級光纖激光器之前，一直采用市場上較為(wei) 通用的915nm泵浦源，目前nLIGHT為(wei) 在超高功率激光器探索使用976nm泵浦技術的廠商之一。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> 國內(nei) 探索976nm泵浦技術方案是自2012年開始，有廠家開始推出基於(yu) 976nm波長的DILAS泵浦源作為(wei) 二級體(ti) 的光纖激光器，推出800W/1000W光纖激光器，由於(yu) 一直沒有解決(jue) 溫控問題，輸出性能的穩定性一直無法達到客戶的使用要求。鑒於(yu) 此廠家技術路線的失敗，一段時間內(nei) 行業(ye) 內(nei) 對於(yu) 976nm泵浦技術的市場化持有較為(wei) 保守態度，部分甚至認為(wei) 此技術方案不適合市場化。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-align:justify;background-color:#FFFFFF;"> GW激光自從(cong) 2015年在上海建立生產(chan) 製造基地就致力於(yu) 976nm軍(jun) 工技術光纖激光器的產(chan) 業(ye) 化。GW於(yu) 2016年推出基於(yu) 976nm泵浦技術的2000W單模單腔激光器，與(yu) 2017年推出基於(yu) 976nm泵浦技術的3000W單模單腔激光器，局時，此單模單腔功率為(wei) 業(ye) 內(nei) 首創，國內(nei) 同行仍舊處於(yu) 基於(yu) 915nm泵浦的1000W，部分在嚐試1500W，國際上僅(jin) 有極少數同行在嚐試2000W的單模單腔產(chan) 品。但是此產(chan) 品市場的推廣難度較大，一方麵，泵浦源、合束器及其他主要光學器件均采用進口而且采購數量少，導致價(jia) 格居高不下；另外一方麵，單模單腔的能量密度過高，國產(chan) 激光切割頭無法匹配，而一般需要匹配進口的承受多模功率超過6kW的切割頭及對應的高壓水冷機等；此外，單模高功率的應用技術尚在推廣早期，部分切割工藝尚未完全開發，在厚板切割上並未體(ti) 現與(yu) 同功率多模組相同的效果，因此，客戶尚不能完全接受並且推廣至終端用戶。2018年以後，產(chan) 品競爭(zheng) 進一步加劇，降低成本的要求尤為(wei) 迫切，因此國內(nei) 同行開始逐漸推出單模組2000W甚至單模3000W的激光器，部分已經將2000W單模激光器成熟應用於(yu) 工業(ye) 加工中。截至目前，GW已經成功推出基於(yu) 976nm技術的500W-3000W工業(ye) 用單模激光器及4000W-12,000W工業(ye) 用多模光纖激光器，上千台的工業(ye) 用戶的批量使用已經初步驗證了976nm技術完全可以滿足工業(ye) 應用更嚴(yan) 格的可靠性要求，而且在這個(ge) 過程中通過和國內(nei) 合作夥(huo) 伴的持續努力，已經基本完成供應鏈的國產(chan) 化，為(wei) 976nm技術在國內(nei) 的持續產(chan) 業(ye) 化奠定了基礎。

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inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;text-align:right;"> 來源：激光製造商情

inkMacSystemFont, "font-size:16px;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;text-align:right;"> 文稿/光惠激光