自光纖激光器進入應(yīng)用市場以來，憑借光束質(zhì)量好、加工效率高、運行／維護成本低等諸多優(yōu)勢，迅速占領(lǐng)了大量市場份額。經(jīng)過多年的發(fā)展，光纖激光切割市場也愈發(fā)成熟，并不斷衍生新工藝和新技術(shù)，尤為明顯的是應(yīng)用功率越來越高。目前，萬瓦以上的功率段已成為光纖激光廠家的主戰(zhàn)場，不論是設(shè)備商還是激光器廠家都在此展開激烈競爭。

萬瓦市場發(fā)源——行業(yè)發(fā)展的必然

談到萬瓦的激光應(yīng)用，有人認為這是國內(nèi)廠家搞的“花架子”，是不實用的宣傳噱頭。但OFweek激光網(wǎng)認為，萬瓦激光得以應(yīng)用并逐漸被市場認可，是行業(yè)發(fā)展的必然走向。一方面是因為市場競爭壓力加大，千瓦市場早已紅?；?，設(shè)備廠商不得不在更高功率的應(yīng)用上尋求出路，打破市場僵局；另一方面在于，更高功率意味著更高加工效率、更強加工能力、更低加工成本，符合國內(nèi)市場快速變化的節(jié)奏和大量增加的需求。

圖片來源：創(chuàng)鑫激光

熟悉光纖激光切割發(fā)展歷程的朋友們都知道，2011年光纖激光器開始用于金屬切割應(yīng)用，當時市場競爭的焦點在于光纖好還是CO₂好。而隨著光纖激光器優(yōu)勢逐步凸顯，2014年開始成為切割應(yīng)用的主流（當時主要是500W）。由于光纖激光器模塊化的結(jié)構(gòu)大大簡化了功率提升的難度，因此當應(yīng)用市場打開后光纖激光器也迎來了自身的大發(fā)展，功率從500W到1000W，然后是2000W、3000W、6000W，一路走高。

2014年后，伴隨著光纖激光器技術(shù)革新，我國激光切割市場也迎來快速發(fā)展。據(jù)OFweek產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，我國激光切割設(shè)備市場規(guī)模從2014年的86億元增長至2019年的266億元，短短幾年內(nèi)市場規(guī)模增長309％。與此同時，市場上從事激光切割設(shè)備生產(chǎn)的廠家也呈爆發(fā)式增長，從大族激光一枝獨秀進入到百花齊放的競爭局面。截至2019年末，已有超過1000家企業(yè)從事激光切割設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售。大量競爭者的涌入給整個行業(yè)帶來新的動力，也不可避免出現(xiàn)同質(zhì)化競爭的現(xiàn)象，市場隨之紅?；?。這給業(yè)內(nèi)企業(yè)帶來了更多壓力，也促使企業(yè)不斷進行技術(shù)變革。2017年，奔騰激光、大族激光先后完成12kW激光切割機的裝機投產(chǎn)，推動激光切割應(yīng)用走向萬瓦時代。

數(shù)據(jù)來源：OFweek產(chǎn)業(yè)研究院

OFweek激光網(wǎng) 制圖

激光切割市場走向萬瓦的發(fā)展路徑，與設(shè)備廠因競爭壓力大做出技術(shù)改變有關(guān)，但更重要的是高功率帶來了非常明顯的效率提升，大大滿足了終端市場的發(fā)展需要。早期推出12kW激光切割機時，部分廠家公開的數(shù)據(jù)顯示12kW加工效率較6kW提升155－300％。而目前實用的最高功率為20kW，較12kW再度提升了55－450％。對終端用戶而言，效率提升帶來的最直觀的改善，就是大幅降低了材料每米的加工成本，換言之，即大幅提升了每米的加工收益。而加工戶效益的提升，也連帶帶動了下游產(chǎn)業(yè)的成本降低，提升資金運轉(zhuǎn)效率，加速產(chǎn)業(yè)升級進程。

因此，不論是從設(shè)備廠的角度，還是從市場需求的角度來看，萬瓦激光的應(yīng)用都是行業(yè)發(fā)展的必然走向。

萬瓦市場現(xiàn)狀——產(chǎn)業(yè)百花齊放 核心器件承壓

如前文所說，目前激光切割市場呈現(xiàn)百花齊放的局面，萬瓦市場也不例外。在大族激光、奔騰激光、華工激光、迅鐳激光、領(lǐng)創(chuàng)激光、宏山激光、邦德激光等設(shè)備廠商的共同努力下，萬瓦的應(yīng)用難題被逐個解決，但有些難題依然存在。

功能部件是功率進一步提高的最大制約。盡管2019年工博會上不少企業(yè)推出了號稱30kW的激光切割頭，但真正得到市場驗證的還停留在20kW，并且從多家終端用戶的反饋來看，目前20kW切割頭內(nèi)聚焦鏡的壽命偏短，半年內(nèi)需更換多次。這體現(xiàn)了目前高功率切割頭遇到的瓶頸。

除功能部件外，激光器本身存在的問題也值得關(guān)注。據(jù)OFweek激光網(wǎng)了解，在萬瓦激光器國產(chǎn)化進程中，出現(xiàn)了較多功率衰減、模塊損壞、合束器報廢等事件，返修率居高不下。這反映出高功率激光器的器件水平也會成為萬瓦應(yīng)用發(fā)展的制約。

萬瓦技術(shù)破局——如何保證萬瓦激光器穩(wěn)定？

眼下，確保高功率功能部件穩(wěn)定的解決方案還在不斷探索，但萬瓦光纖激光器的穩(wěn)定已找到出路。實際上保證萬瓦激光器的穩(wěn)定，關(guān)鍵在于保證激光器核心器件的品質(zhì)與壽命。換言之，提升關(guān)鍵器件的壽命和更高功率的耐受度，是保證更高功率光纖激光器穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

目前萬瓦激光器易出故障的器件主要是光纖前端的輸出頭（LOE、QBH）、剝模器、合束器等，同時高反材料也容易造成激光器故障。盡管國內(nèi)眾多光纖激光器制造商都在致力于解決上述難題，但能實現(xiàn)核心器件自產(chǎn)把控器件品質(zhì)、解決上述問題的企業(yè)寥寥無幾。

激光輸出頭能夠?qū)崿F(xiàn)將激光在應(yīng)用場地遠距離柔性輸出，從而將輸出激光傳導(dǎo)至加工材料上，完成激光加工應(yīng)用。但作為傳能光纖和功能部件的連接點，激光輸出頭承受著巨大的激光能量。當功率逐漸提高至萬瓦甚至2萬瓦時，激光輸出頭的故障率自然升高。

一體化超高功率激光輸出頭

圖片來源：創(chuàng)鑫激光

OFweek激光網(wǎng)了解到，深圳創(chuàng)鑫激光采用獨特的光學(xué)材料和特殊的光學(xué)冷加工工藝，開發(fā)出一體化LOE結(jié)構(gòu)，提高了在超高功率輸出環(huán)境下激光輸出頭的可承受范圍，并具有更高的定位精度、更好的剛性強度及更可靠的裝配穩(wěn)定性。此外，這種結(jié)構(gòu)避免了轉(zhuǎn)接母頭的轉(zhuǎn)接，可以運用在更大加速度的場景，同時由于沒有轉(zhuǎn)接母頭的限制，可以加大一體化LOE的局部功能尺寸，使之具備更低的水流流阻、更大的散熱表面積及更多的抗回光設(shè)計空間，從而保證使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性。

剝模器的作用主要是剝除光纖包層中的雜散光，保護相關(guān)器件，提高輸出激光光束質(zhì)量。目前業(yè)內(nèi)的剝模器多采用水冷解決方案，但這種方案存在較高風險，如濕氣較高、容易漏水，使其長期穩(wěn)定性存在隱患。而創(chuàng)鑫激光采用風冷解決方案，避免了水冷容易出現(xiàn)的問題，提高了剝模器的長期穩(wěn)定性，也進而保障了激光器整體的穩(wěn)定性以及輸出更高光束質(zhì)量的激光。

合束器分為泵浦合束器和能量合束器。泵浦合束器能夠?qū)⒍鄠€泵源的激光耦合入光纖，實現(xiàn)更高功率的泵浦激光輸出，是實現(xiàn)高功率單模塊光纖激光器輸出的關(guān)鍵器件。能量合束器則是將多路高功率單模塊光纖激光器模塊能量疊加，是多模激光合束輸出的基礎(chǔ)。據(jù)了解，創(chuàng)鑫激光近年來不斷突破合束器核心技術(shù)，在提高合束功率的同時也不斷提升耦合效率。目前創(chuàng)鑫激光已能夠在2萬瓦甚至更高功率的激光器實現(xiàn)100μm芯徑輸出。

為何創(chuàng)鑫激光能夠解決萬瓦激光器的器件難題？在OFweek看來，這與創(chuàng)鑫激光所走的技術(shù)路線有關(guān)。追溯創(chuàng)鑫激光的發(fā)展歷程可見，創(chuàng)鑫激光最開始并不從事光纖激光器的生產(chǎn)與制造。成立之初（2004年），創(chuàng)鑫激光主要為科研院所定制無源光學(xué)器件，初創(chuàng)團隊的核心技術(shù)人員均擁有十余年光學(xué)器件研發(fā)經(jīng)驗，在激光光學(xué)器件及器件上游的光學(xué)原材料冷加工上有很強的技術(shù)沉淀和行業(yè)資源。2008年，創(chuàng)鑫激光成功研制出首臺光纖激光器并實現(xiàn)銷售，正式進入光纖激光器市場。

此后，創(chuàng)鑫激光一直堅持“器件先行”的研發(fā)策略，使用自行設(shè)計、生產(chǎn)的光學(xué)器件，提高了產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性，縮短了新產(chǎn)品推出時間，具備更大的成本下降空間，有力地提升了產(chǎn)品市場競爭力。憑借器件領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，創(chuàng)鑫激光逐步打造萬瓦器件陣容，為萬瓦激光器產(chǎn)品的穩(wěn)定性提供堅實保障。