光纖激光器具有體積小、重量輕、電光轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定、可靠性高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為工業(yè)加工的主流選擇。中國(guó)作為全球最大的工業(yè)市場(chǎng)，為光纖激光器的大規(guī)模應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展提供了廣闊土壤。隨著光纖激光的應(yīng)用逐漸走向成熟，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)口的呼聲也越來(lái)越響亮，國(guó)產(chǎn)激光器在各功率段市場(chǎng)的占比也逐年提高。

小功率市場(chǎng)率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，目前百瓦以下市場(chǎng)除個(gè)別應(yīng)用場(chǎng)景外，已基本不見(jiàn)進(jìn)口激光器的身影；百瓦至千瓦水平的國(guó)產(chǎn)激光器也于2016年開始在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位；功率越高，國(guó)產(chǎn)化難度越大，千瓦以上的國(guó)產(chǎn)激光器直到2019年才成為市場(chǎng)主流；但到了萬(wàn)瓦以上，國(guó)產(chǎn)激光器距進(jìn)口激光器的市場(chǎng)份額仍有較大差距。

在光纖激光器的國(guó)產(chǎn)化浪潮中，銳科激光、創(chuàng)鑫激光作為國(guó)產(chǎn)雙雄已經(jīng)得到市場(chǎng)認(rèn)可，目前具有較大的市場(chǎng)份額；而杰普特、飛博激光、聯(lián)品激光均已實(shí)現(xiàn)過(guò)億營(yíng)收；此外大科激光、國(guó)志激光等業(yè)內(nèi)新秀也均取得非常大的進(jìn)步。今天我們的主角，就是近年快速崛起、坐落于湘江之畔的大科激光。

下游市場(chǎng)需求旺 湘江之畔育光芒

大科激光成立于2017年，總部坐落在湘江之畔的岳陽(yáng)市湘陰縣金龍新區(qū)。目前，湖南省產(chǎn)業(yè)布局已從傳統(tǒng)的“長(zhǎng)株潭一體化”向“長(zhǎng)株潭衡岳”協(xié)同發(fā)展進(jìn)化，湘陰作為連接岳陽(yáng)這一工業(yè)重鎮(zhèn)與省會(huì)長(zhǎng)沙的橋頭堡，其工業(yè)在產(chǎn)業(yè)升級(jí)的進(jìn)程中不斷革新，在湘江新區(qū)的旗幟下，展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿?。激光?yīng)用的普及加快了產(chǎn)業(yè)升級(jí)的步伐，同時(shí)為激光產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)了更巨量的需求。在這樣的背景下，有著良好應(yīng)用土壤的湘陰縣，在巨大的市場(chǎng)需求下孕育出一束工業(yè)之光——大科激光就此應(yīng)運(yùn)而生。

圖片來(lái)源：大科激光

大科激光的創(chuàng)始人及核心成員曾在國(guó)防科技大學(xué)從事科研工作二十余年，并以光纖激光器、激光輻照動(dòng)力學(xué)方向的研究成果為學(xué)術(shù)界稱譽(yù)。憑借深厚的技術(shù)底蘊(yùn)，大科激光在特殊應(yīng)用領(lǐng)域獲得良好的口碑，并在走向工業(yè)化的過(guò)程中取得飛速的進(jìn)步。2018年，成立僅一年的大科激光便交出了營(yíng)收超千萬(wàn)元的答卷，其中工業(yè)市場(chǎng)約占四成；而到了2019年，大科激光營(yíng)業(yè)收入超過(guò)5000萬(wàn)元，工業(yè)市場(chǎng)收入占比大幅上升。

如此的發(fā)展速度，稱之為崛起并不為過(guò)。而這束湘江之畔的工業(yè)之光，也正憑借獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，變得越來(lái)越耀眼。

憑借核心技術(shù)優(yōu)勢(shì) 從同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)突圍

當(dāng)今的光纖激光器市場(chǎng)，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)非常嚴(yán)重。雷同的技術(shù)，一致的應(yīng)用場(chǎng)景，使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)從技術(shù)研發(fā)的比拼蛻變?yōu)閱我坏墓β矢?jìng)賽、惡性的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。實(shí)際上光纖激光器仍有許多技術(shù)痛點(diǎn)亟待解決，包括如何獲得更優(yōu)質(zhì)的光束質(zhì)量以提高加工效果，如何加工高反材料等。大科激光的快速崛起，與其獨(dú)特的核心競(jìng)爭(zhēng)力密不可分，“高亮度”與“抗高反”這兩條市場(chǎng)痛點(diǎn)，正是大科的發(fā)力點(diǎn)，高亮度激光器便是其具有核心優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品之一。

所謂高亮度激光器，通常指在功率相同時(shí)光束質(zhì)量更好的激光器，單模光纖激光器是同功率下亮度最高的光纖激光器。與較低亮度的激光器相比，高亮度激光器具有更小的焦點(diǎn)光斑和更長(zhǎng)的瑞利距離，能實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和更大加工深度。以激光切割為例，更高的功率密度使得單模激光器可以大幅度提升薄板切割速度，2mm以下板材的切割速度能比多模激光器提高50％以上。同時(shí)，更高的功率密度也使得單模激光器可以完美實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)較高的鋁、銅等高反材料的快速切割。

2mm紫銅一小時(shí)連續(xù)切割（左）

4mm紫銅一小時(shí)連續(xù)切割（右）

圖片來(lái)源：大科激光

對(duì)激光焊接而言，高亮度激光器優(yōu)勢(shì)同樣明顯。與亮度較低的激光器相比，更小的焦點(diǎn)光斑尺寸使得高亮度激光器在焊接時(shí)可實(shí)現(xiàn)更小的熔池直徑、更小的熱影響區(qū)域；更長(zhǎng)的瑞利距離使得高亮度激光器具有更大的焦深，可實(shí)現(xiàn)更大的熔化深度，更小的上下寬度差；特別是，亮度極高的單模光纖激光器具有穩(wěn)定的高斯型分布光斑，這讓單模激光在焊接過(guò)程中創(chuàng)造出極穩(wěn)定的熔池，提升焊縫的均勻度和一致性。據(jù)了解，大科2000W單模激光器可完美用于鋁、紫銅等高反材料的焊接，紫銅焊接深度可達(dá)2.3mm。

除了模式純凈度高外，大科的單模激光器還能在保證高光束質(zhì)量的前提下配備長(zhǎng)距離的能量傳輸光纖。以2000W單模激光器為例，目前市面上的多數(shù)品牌即使能把M²控制在1.2以內(nèi)，但大多數(shù)也只能配備5米以內(nèi)的能量傳輸光纖，不能在大型機(jī)床上使用。而大科激光的高亮度激光器可以做到配備15米QBH輸出時(shí)，M²還保持在1.2，可以完美匹配大型機(jī)床的使用需求。在高亮度的基礎(chǔ)上，大科激光進(jìn)一步提高了激光器輸出功率，如其最新的5kW準(zhǔn)單模光纖振蕩器，能夠配備20米傳能光纖，輸出光譜純凈、無(wú)受激拉曼散射現(xiàn)象的光束。

準(zhǔn)單模5000W輸出光譜圖

圖片來(lái)源：大科激光

此外，銅、鋁、金等高反材料的加工也是目前讓眾多激光加工用戶普遍感到頭疼的問(wèn)題。大科激光則憑借“纖芯抗回反光”的專利技術(shù)，通過(guò)結(jié)構(gòu)改良、器件選型、光路設(shè)計(jì)以及物理層面的建模分析等方法實(shí)現(xiàn)了抗高反。據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果表明，大科2000W單模激光器連續(xù)切割紫銅時(shí)能做到不停機(jī)、無(wú)誤警，保證了加工的連續(xù)性；對(duì)于在新能源、新材料領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的銅、鋁焊接工藝也有得天獨(dú)厚的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

抗高反是一套系統(tǒng)性技術(shù)，而非單一的功能實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)抗高反總體上包括幾個(gè)重要環(huán)節(jié)：一是如何控制高功率密度下的非線性光學(xué)效應(yīng)；二是要對(duì)泵浦方式進(jìn)行優(yōu)化；三是如何實(shí)現(xiàn)回返光的合理剝離與消除。要把這幾個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)合起來(lái)，不僅要有理論上的方案，還要在工藝上實(shí)現(xiàn)。據(jù)悉，大科激光器對(duì)常用工業(yè)材料中反射率最高的紫銅進(jìn)行了連續(xù)一小時(shí)的切割、焊接測(cè)試，激光器工作非常穩(wěn)定。

重視技術(shù)研發(fā) 再求新的突破

除擁有高亮度和抗高反兩大核心優(yōu)勢(shì)外，大科激光還在不斷修煉“內(nèi)功”。作為高科技企業(yè)，研發(fā)和創(chuàng)新必不可少，而要推動(dòng)科技創(chuàng)新則離不開創(chuàng)新人才驅(qū)動(dòng)。大科激光重視人才培養(yǎng)，并與中南大學(xué)、長(zhǎng)沙大學(xué)等高校進(jìn)行深度的產(chǎn)學(xué)研合作，通過(guò)整合高校的創(chuàng)新能量與人才資源，促進(jìn)公司主產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。

一方面是內(nèi)部人才梯隊(duì)的建設(shè)與培養(yǎng)，另一方面則是大力投入研發(fā)資金。2019年，大科激光研發(fā)占比高達(dá)30％。在強(qiáng)有力的研發(fā)支持下，大科激光不斷取得新的突破。大科激光的學(xué)術(shù)基因使研發(fā)團(tuán)隊(duì)非常重視對(duì)光纖激光器物理本源的探索，并因此能夠洞悉在保持高光束質(zhì)量的前提下提升光纖激光功率的瓶頸因素。包括泵浦亮度、光致材料損傷、熱透鏡效應(yīng)、光子暗化（PD）、受激拉曼散射（SRS）、橫向模式不穩(wěn)定性（TMI）等等，這其中一部分是元器件及材料的特性所致，一部分則可以通過(guò)各種先進(jìn)工藝與技術(shù)，如光纖盤繞選模、非線性光學(xué)抑制技術(shù)、高效熱管理技術(shù)等等進(jìn)行優(yōu)化。大科激光研發(fā)團(tuán)隊(duì)具備全面的數(shù)值模擬與仿真能力，能夠?qū)?duì)光纖激光器各種機(jī)理的理論認(rèn)知轉(zhuǎn)化為工程實(shí)踐。大科激光目前推出的多項(xiàng)產(chǎn)品通過(guò)科技部權(quán)威機(jī)構(gòu)查新認(rèn)證，研發(fā)團(tuán)隊(duì)也在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文，對(duì)技術(shù)研發(fā)的重視必然會(huì)使大科激光持續(xù)不斷取得新的突破。

大科激光董事長(zhǎng)郭少鋒

圖片來(lái)源：大科激光

大科激光董事長(zhǎng)郭少鋒介紹說(shuō)：“大科激光一直致力于研發(fā)更高功率、更高光束質(zhì)量的光纖激光器。目前大科激光成功實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)工業(yè)級(jí)5kW準(zhǔn)單模光纖激光器，該產(chǎn)品在科研定制市場(chǎng)已形成批量訂單，獲得了用戶的肯定，今年7月將在上海光博會(huì)上和大家見(jiàn)面。此外我們今年的一個(gè)重要的研發(fā)計(jì)劃就是基于LD泵浦研發(fā)工業(yè)級(jí)的萬(wàn)瓦單模光纖激光器，預(yù)計(jì)明年上半年能夠和大家見(jiàn)面?！?/span>

根據(jù)光纖激光器的物理機(jī)制，功率密度越高，模式凈化就越難。大科激光通過(guò)不懈的技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步優(yōu)化了光子暗化、受激拉曼散射效應(yīng)和橫向模式不穩(wěn)定性的抑制技術(shù)，提高了5kW光纖激光器的光束質(zhì)量，但這款新產(chǎn)品能把模式凈化做到什么程度？這束源于湘江之畔的工業(yè)之光能照出怎樣的亮度？還待慕尼黑光博會(huì)8.1E 240展位上進(jìn)行揭曉。