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近年來，萬瓦激光器已經成為工業激光領域的標配產品，萬瓦激光的普及大幅提升了工業加工的效率和能力邊界。然而，隨著大量廠家涌入萬瓦賽道，同質化競爭也讓這一市場陷入“價格戰”的紅海中。這一環境也讓中國光纖激光市場增長陷入“似漲非漲”的準停滯局面。 光纖激光同質化的破局嘗試為打破這一市場困局，不少企業開始尋求差異化的競爭路線。目前對光纖激光器而言，較為明顯的三條路線是高功率、高亮度、小型化。 高功率是過去幾年光纖激光發展的主旋律，隨著萬瓦激光開始普及，3萬瓦、4萬瓦、5萬瓦陸續進入金屬加工市場，對激光器本身而言，其核心難點在于器件的功率耐受性及長期穩定性；對實際應用而言，缺乏穩定可靠的配套部件是其發展的最大阻礙。高亮度實際上是回歸激光的基本屬性，通過提升單位面積能量密度，實現高亮度低功率替代高功率的效果，同時在高反材料加工、先進制造等領域有著明顯優勢，其核心難點在于模式不穩定性、非線性效應的控制。 小型化則是一把開啟激光應用新世界的鑰匙——體積更小、重量更輕、集成度更高，顛覆了過去對激光加工的認知，并催生了諸如手持激光焊接、手持激光清洗等便攜式激光工具，極大地推動了激光應用的發展。 筆者過去曾多次探討過高功率、高亮度的發展趨勢及市場境況，今天重點聊聊小型化的市場趨勢。 萬瓦激光器小型化歷程由于光纖激光可以通過模塊疊加及合束的方式實現功率提升，因此在光纖激光器功率提升的過程中，激光器的整體體積也在不斷增大。2017年，采用多個2kW模塊合束的6kW光纖激光器進入工業市場。隨后一兩年間，8kW、12kW、15kW、20kW激光器陸續登場，但當時即便是20kW激光器也都是在2kW或3kW的基礎上進行合束，這導致成品體積巨大。盡管性能有所提升，但過大的體積也給用戶的運輸和裝配帶來較大麻煩。隨著萬瓦需求日益明顯，激光器廠家開始思考如何降低整機體積。 初期的主要思路是提高單個激光模塊的功率，將過去3kW逐步提升到4kW、5kW，通過減少萬瓦激光器的合束模塊數量來降低體積。然而在這一階段，突然減少的模塊數量及突然增加的單模塊功率，對激光器各核心的穩定性提出了很大的挑戰。 當上述挑戰被陸續克服，單模塊激光器的另一大優勢開始顯現——不用經過合束的單模塊激光，光束質量大為提升，在薄板加工、精密制造等領域比多模激光器性能明顯提升。于是，高功率單模塊激光器開始成為獨立產品與激光設備進行集成。 在這一階段，國內激光器廠家針對單模塊激光器的應用場景及光學特性，進行了大量的優化及改進。經過幾年努力，單模塊12kW激光器問世。相比多模12KW激光器，單模塊12kW激光器體積減少約60％，重量減少約40％，且在某些材料上的加工能力堪比15kW。可以說，這一階段的核心思路是：以更小體積的單模塊激光器，在部分應用場景取代多模合束的激光器。 在追求更小體積的方向指引下，一些激光器廠家開始構思全新的設計理念，實現了單模塊激光器的體積再縮小。以小型化產品線較為完善的凱普林舉例（凱普林將小型化產品命名為閃電系列，為方便敘事，下文將凱普林小型化產品統稱為閃電系列激光器）—— 小型化激光器的開疆拓土可以說，這種顛覆式的體積縮小對下游的影響巨大，最為明顯的當屬手持激光焊市場。早期的手持激光焊接機，配備冷水機、老式的1000W單模塊激光器，柜箱體積達到1．05m?（相當于一個老式洗衣機的體積）。隨著近幾年市場爆發以及用戶對便攜式的要求，更小、更便攜成為手持焊廠家的一致追求。經過顛覆式“縮骨”的閃電系列激光器，讓一個后備箱裝兩臺手持焊接機成為可能。 另一個引起人們關注的焦點在于，2022年海運成本大幅上漲，拉高了出口企業的運輸成本。激光器體積大幅縮小，意味著同一個集裝箱內能裝載的激光器數量大幅增加，也意味著同樣數量的激光器所需要的集裝箱數量減少，能夠為企業省下大量的運費。尤其是海外代理商，也能夠因為物流成本降低而獲得更大的競爭優勢。 從目前的市場數據來看，小型化激光器已經初步被市場接受。凱普林發布閃電系列激光器的首年，該系列激光器便實現了近20000臺的銷量，并帶動凱普林實現光纖激光器出貨量同比增長300％的傲人戰績。可以說，在當下的小型化激光器賽道，凱普林已經成為當之無愧的領軍企業代表。 閃電激光器為什么能成功？閃電系列激光器首發于2022年4月，但在幾年前凱普林董事長陳曉華便已意識到未來激光行業一定會朝著更智能、更集成的方向發展。經過幾年的用戶調研和市場分析，陳總逐步完善了Less is More的設計理念，并親自操刀對光纖激光器進行了重新設計，最終形成了今天的閃電系列激光器。 閃電系列的核心理念是Less is More，也就是通過壓縮體積，削減多余空間，來獲得更多的應用場景。而要踐行Less is More的理念，則必須遵循“三無原則”——無浪費的材料，無浪費的體積，無浪費的工時。 通過核心理念及三無原則的指引，大大提升了從原料到成品的效率，也大大提升用戶的使用體驗，滿足了用戶使用方便、節省運輸成本、節省安裝空間的需求。而要真正實現成功，僅靠理念還遠遠不夠。對工業標準產品而言，穩定性可以說是凌駕于其他任何指標之上的考核標準。而在確保激光器穩定方面，凱普林顯然下了一番功夫。 首先是泵浦源的穩定。凱普林是國內最早投身光纖激光器泵浦源研發的企業之一，經過二十年的市場打磨，積累了非常雄厚的技術資產，并錘煉出“密集空間排列理論”。基于這一理論，凱普林研制了高功率、高亮度的第四代工業泵浦技術，這成為閃電系列激光器穩定的核心保障。 其次，凱普林通過對激光器進行高度集成化和模塊化設計，對泵浦源、光路系統、熱控管理和電控系統全面升級，能夠有效降低熱管理的壓力。再輔以穩定可靠的強制水循環熱控管理方案及冷卻系統優化設計，使得有源光纖散熱及整體結構控溫的優越性有效保障了激光器輸出功率和波長的長期穩定性。 在智能化方面，凱普林閃電激光器接入物聯技術，通過藍牙集中控制功能，能夠實時監控設備狀態、工作參數，并進行故障預警，從而降低設備故障率，提升設備穩定性。 展望——小型化激光器的發展前景上市首年便取得巨大成功的閃電激光器，證明了光纖激光器小型化路線在工業領域的可行性。可以預見的是，體積更小、更便攜的激光器將在不久的將來陸續登場，更多目前激光無法涉足的應用場景也有望在小型化進一步發展后，成為激光行業新的爆發點。 |
