激光技术和应用的发展前景

激光功率已不足以描述切割能力的大小,亮度(Brightness)才是。亮度的定义是“单位面积单位立体角的激光功率”。

对比CO2激光器、碟片激光器和光纤激光器,可以得出这样的结论:直到5千瓦,以光纤激光的亮度最大,切割金属板最快最厚的当属光纤激光。但实际上切割厚板尚不如CO2激光,尽管碳钢对近红外的1.07掺镱光纤激光的吸收率数倍于中红外10.6的CO2激光,但10倍于光纤激光波长的CO2激光之切缝比光纤的宽得多(一般2mm),氧气易于吹入。 这就是CO2激光46年来一直独占固体激光之鳌头的缘由。第一,国产激光切割机的量产与自主开发力度的加大,外国一线公司在华本土化的生产,缩小了二者的产品差距与价格差距。用户对国产机的认同度不断提高,其在2010年国内市场的占比高达80%。

第二,2010年我国千瓦以上大功率CO2激光切割机销量达1000台,占全球市场的20%-25%。上海团结普瑞玛、大族激光、武汉法利莱、奔腾楚天等一线厂商都有大幅的增长。最多一家竟占了国内市场的30%。

市场兴旺得力于扩大内需,但主要是这种加工手段的魅力,特别在铁路钢铁、工程机械、汽车造船、航空航天和军工等高端市场的旺盛需求。

2014年市场难料,但可深信一点,2013年大起,2014年绝不会大落,作为制造大国的中国,保有量不会低于10000台。须知2000年前的10年我国的总量才280台。

第三,我国大功率激光切割装备的产业链远未形成,尚无自主知识产权的新型大功率激光器,无论激光器还是切割机的关键元部件都得依赖进口。价昂的电容切割头及作为耗材的光学镜片等的研发生产,迄今都无人问津。成不了国内配套,进军海外市场不过是梦想。唯有待到国产整机批量出口之日,才是我国这一产业的形成之时。

第四,光纤激光是当前的热门话题。ROFIN与TRUMPF分别收购NUFERN与SPI公司发展光纤激光已三年,今春上海慕尼黑激光展上,ROFIN展出了2KW光纤激光器,但全球高功率光纤激光器市场依然是IPG一统天下。继上年SALVAGNINI与LASER PHOTONICS等公司展出用其的光纤激光器之切割机后,2010年11月在亚特兰大的FABTECH 与汉诺威的EUROBLECH 展会上又推出愈来愈多的光纤激光切割机。欣喜的是一批海归博士矢志回国创业,创建了武汉锐科光纤激光、西安炬光等公司,研发生产高功率光纤激光器与二极管激光泵源,相信有自主知识产权的4KW连续波光纤激光器不久将会呈现在国人面前。

发展前景

激光的空间控制性和时间控制性很好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,特别适用于自动化加工,激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备,已成为企业实行适时生产的关键技术,为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。透过将激光束集中在单分子上,ETH Zurich的科学家只用单个分子就产生激光运作的基本条件──受激发射(stimulated emission)。由于在低温下,分子会增加它们的外表面积(apparent surface area)来跟光线互动,因此研究人员将分子冷却到摄氏零下272度,也就是只比绝对零度高1度两条光束瞄准单分子

在受控制的模式下,利用一道激光束来让单个分子进入量子态(controlled fashion),研究人员如此能明显的缩减或是放大第二道激光束。这种运作模式与传统的晶体管如出一辙;晶体管内的电位(electrical potential)能用来调变第二个信号。不过ETH Zurich并未透露其单分子的化学方程式。由于其性能与散热效能的优势,光子运算技术是科学家们长期追求的目标;光子(photon)不仅发热比电子少,也能达到高出相当多的数据传输速率。不过光通讯技术却只能逐步地从长距离通讯,进展到短距离通讯,再进入单系统中。

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