激光发展关键技术分析 可分为连续激光电源与脉冲激光电源两种

• 李芬珍子 2023年9月7日 来源：中研网 545 30
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激光发展关键技术分析

一、激光器技术分析

近几年来，我国经济在转型升级中步入中高速发展的"新常态"，战略性新兴产业和生产性服务业逆势上行，逐渐成为拉动经济增长的两大"新引擎"。工业高技术产业超越传统产业，激光加工技术与装备作为现代化高科技加工手段，越来越多的传统产业依靠激光加工技术，提升产品的加工质量或解决传统加工方法和工艺不能解决的难题，高技术、高成长的激光产业如日中天，激光技术的应用和技术改造令部分传统产业生机焕发、重拾升势，正如此，使得我国激光加工产业经过10年的黄金期发展，并取得可喜的成果。

中功率市场国产光纤激光器2015年度已经有近千台销售，并被广泛应用于金属薄板切割和焊接;可以预见，未来中功率市场将会发展迅速并爆发，是一个完全竞争的市场。未来两年内，将占据市场主要份额，并超过进口激光器，今后中功率市场以国产为主。

在高功率方面，国外进口仍占据了大部分高端市场。目前，国产千瓦光纤激光器已经进入市场实现销售，随着质量的持续改进，本土化优势会越来越明显，市场占有率在今后几年会有较大幅度的增加，并逐步接近国际先进水平。

高亮度直接半导体激光器进展迅速。由于其光电转化效率高，使用成本低、体积小等优势，高亮度直接半导体激光器作为一种新型的光源，不久将会出现在工业应用上，主要用于薄板切割领域，具有极其广泛的应用前景。

我国激光产业正在集群化发展。激光产业将更加集中在湖北、北京、江苏、上海、和广东(主要是深圳)等经济发达省市，同时区域竞争将更加激烈。近两年科技部正在建设"温州激光与光电产业集群"，鞍山建设"辽宁(鞍山)激光产业基地"。激光产业界并购重组盛行，激光产业"大者恒胜"的局面不会在短期内发生改变。

从国内看，我国政府高度重视激光技术发展工作，激光技术是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的重要内容，也是《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2013年度)》明确的重点发展方向之一。地方政府在各地激光产业发展前期也进行了有力的政策扶持，如湖北在加快武汉光谷发展方面了发挥了重要作用。

目前，全国形成了武汉、长春、深圳等激光产业基地，发展出团结激光、大族激光、华工激光等龙头企业。从技术水平看，目前高端产品和市场基本上被国外产品垄断，高功率光纤激光器主要依赖进口，并受到很多限制。

在激光显示领域，国内激光显示技术的研究与世界同步，中科院光电研究院联合国内几家研究所已经推出了激光电视的样机，中国科学院长春光机所利用三片式DLP投影方式构建了适合激光显示的光学引擎，并成功地研制出了157cm激光背投影彩色电视样机，北京中视中科光电技术有限公司是国内进行激光显示研发的企业已成功开发出全球首台符合国际DCI标准的激光数字电影放映机，在北京成立全球首家激光影厅，激光电视样机也已经研制成功并演示，但是作为核心器件的红绿蓝激光器均为全固态激光器，体积大成本高，并且稳定性较差。中科院上海光机所大恒公司也于2012年推出了第一台150英寸激光电视样机，并成功推出无缝拼接环幕激光投影大屏幕，这些产品都已经在子公司得到产业化推广，并已经着手建设国内第一条红蓝绿激光器封装生产线，就激光显示关键技术展开了深入的研究。

中科院上海光机所大恒公司在全固态绿光激光器衬底材料和器件方面的研究国内领先，目前正在与国外开发团队合作，通过引进人才的方式开展半导体绿光激光器的研发和产业化，未来半导体绿光激光器将成为激光显示行业的最关键瓶颈技术之一。

二、激光电源技术分析

激光电源分类

目前按照工作方式不同可分为连续激光电源与脉冲激光电源两种

(1)连续激光电源

连续激光电源是一种高性能自动引燃恒流电源。

电源以定频调宽的方式，实现高精度的恒流输出。输出电流波纹小，稳定度高。引燃部分采用串联高压包引弧，LC次高压接力，低压恒流接续电弧电流的三级续流方式，配合点火监测电路，实现自动点火，使一次点火成功率高达99%以上。高压脉冲波形上升和缓，强度可以分级调节，以适应不同氪灯击穿电压的分散性，同时也可以减小电极材料的溅射，减少高压触发对氪灯使用寿命的不良影响。

(2)连续激光电源

脉冲激光电源是专门为脉冲Nd：YAG激光器设计的电源。采用开关电源，内部是由单片机控制的，是真正的数控电源。通过触模式操作面板选择激光输出功率、频率和脉宽等参数，用户通过键盘对激光脉冲波形和参数进行编程，使焊接参数与焊接要求相匹配，以达到最佳的焊接效果，因而可以满足几乎所有金属的焊接需要，是多功能激光焊接机的理想配置，具有误操作和超温自动保护功能等功能。

CO2激光电源的发展

当前CO2激光器及其雕刻机的应用逐渐增多。尽管激光电源电路结构形式繁多，使用元器件种类五花八门，但归纳起来也不外乎就是：开关电源、控制电路、保护电路与高压包等环节的有机组合。

三、其他关键技术分析

1、软件技术分析

随着激光技术、计算机图像处理技术的发展，以及计算机数控技术的广泛应用，为影雕走上产业化铺平了道路。

目前激光技术、图像处理技术和计算机数控技术应用到影雕加工中，并把图像的影雕处理集成到激光加工CAD/CAM软件中。

国内外对各种切割技术的研究已经进行了很多年，但研究得更多的是各种切割技术在实际应用中遇到的问题，而对切割CAD/CAM的研究还很少.针对激光加工特点，数控激光加工机有切割和影雕两种加工方式。影雕是以早年的“针黑白”工艺为基础而发展并创新的新工艺，它具有浓厚的文化内涵、精美的成品效果，是一种新兴的产业.然而，由于传统加工水平和加工方式的限制，使它很难进行产业化和规模化的发展，随着激光技术、计算机图像处理技术的发展，以及计算机数控技术的广泛应用，为影雕走上产业化铺平了道路.本文将激光技术、图像处理技术和计算机数控技术应用到影雕加工中，并把图像的影雕处理集成到激光加工CAD/CAM软件中。

2、运动控制技术分析

激光焊接通常需要20%至50%的全过程周期时间。扫描头的使用可以大大减少在生产过程中的非生产时间，使焊接速度加快90%以上。

然而，单独使用第三方软件和控制系统可能降低生产能力。问题可能发生在工艺加工过程中或者同一产品适用不同参数时。

技术操作者的职责是确保在不同的激光和扫描器的参数控调整匹配。不匹配的参数可能导致扫描镜移动在激光出光或者激光触发太快时，导致错过了焊缝。

JK激光器已经开发了一套完整的集成系统，自我优化和先领先的扫描控制系统和软件，消除了计时问题，提高了加工时间效率，并降低了操作的复杂性。

这套系统适用于任何JKTM光纤激光器和灯泵浦激光器。系统包含机架固定件和集成电脑控制单元、扫描仪扫描控制器，电源和激光接口电路。根据现在使用的激光器情况来看，这款软件是JK激光器的图形用户界面应用程序Laser View TM或Fiber View TM的增强版本。

扫描头的用户界面模块的无缝集成与本软件提供经营者的画布上的焊接工艺开发。该软件还具有独特的模拟模式，显示激光将采取实时的确切路径。这使用户能够通过移动镜子查看实际生产过程中的位置发展的扫描配置文件。

《2023年版激光产业规划专项研究报告》由中研普华激光行业分析专家领衔撰写，主要分析了激光行业的市场规模、发展现状与投资前景，同时对激光行业的未来发展做出科学的趋势预测和专业的激光行业数据分析，帮助客户评估激光行业投资价值。

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