直接二极管激光器:技术进步如何打开新市场?

  • 日期:08-13
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  随着二极管激光器价格的下降与性能的发展,新的市场快速开放。在本文中,技术咨询公司IDTechEx展示了半导体激光技术的进步如何在激光材料加工和工业制造中实现新的应用成为可能。

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(吧)发展

技术进步使激光器能够通过专业技术仪器进入各种市场。激光二极管是最广泛使用的激光技术,是简单的半导体器件。在过去30年中,激光二极管的平均功率显着增加,而每瓦平均价格呈指数下降。因此,激光二极管正在取代现有的一些激光和非激光技术,同时还能实现新的光学技术。激光二极管的成熟应用包括数据存储,数据通信和固态激光器的光泵浦。相比之下,材料加工和光学传感是市场细分迅速发展的例子,其中出现了许多新兴应用。

(棒)的功率通常小于200瓦,但激光制造公司的研发部门已经证明,连续波(CW)的平均功率超过1千瓦/巴(bar)的增加已经在材料加工领域可行。但是一些新兴应用需要增加激光参数,例如波长稳定性和器件寿命。因此,电力竞争不再是这个市场中公司的首要任务。二极管激光技术的不断发展体现在精密工程红外光束质量的提高和金属加工新型可见光激光器的开发上。

)功率开发过程

形)促进了直接二极管激光器的发展,并使材料加工的新应用成为可能。二极管激光技术的不断发展体现在精密工程红外光束质量的提高和金属加工新型可见光激光器的开发上。

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具有功率和精度的新兴直接二极管激光技术

)与光束整形系统,控制电路和冷却单元组合。技术进步使DDL能够在多模系统中产生超过20千瓦的输出功率,并以比以往更高的光束质量输出几千瓦的功率。除DDL外,Laserline等公司还生产与有源光纤转换器相连的二极管激光器,可产生4至6千瓦的输出功率,并具有4至6毫米/毫弧度的出色光束质量。

连续波(CW)大功率直接二极管激光器功率开发过程

根据IDTechEx收集和分析的数据,研究了1微米红外高功率直接二极管激光器(HPDDL)的输出功率和光束质量的发展,如上图所示。 HPDDL是一种快速发展的材料加工和工业制造工具。

(bar)执行光泵浦(能量输入)。 DDL的单价明显低于连续波输出功率为1 kW的光纤激光器。据IDTechEx采访的主要制造商称,2018年1千瓦高功率直接二极管激光器和1千瓦光纤激光器的典型单价分别为20,000美元和25,000美元。在低于kW的输出功率下,DDL和光纤激光器之间的价格差异更大。此外,DDL发出的波长与光纤激光器不同,这意味着DDL可以通过匹配的吸收光谱更有效地处理材料。

因此,DDL和HPDDL正成为全球工业制造的主要趋势。为了提高他们在高增长DDL/HPDDL市场中的地位,一些主要参与公司正在进行战略收购和投资资金以扩大产能。例如,日本松下公司收购了美国激光公司TeraDiode,以获得后者在HPDDL方面的专业知识。该技术通过专利光学工艺生产出高质量的光束。总的来说,上述技术进步带来了良好的业务增长机会。 IDTechEx预测,到2029年,全球激光二极管和直接二极管激光器市场将达到140亿美元,直接二极管激光器市场将达到20亿美元。 IDTechEx报告《激光二极管和直接二极管激光器-2019版》对市场进行了详细分析。

激光二极管细分应用

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蓝光二极管激光器用于焊接和铜材料的3D打印

一个特别重要的趋势是开发用于焊接和铜3D打印等应用的蓝色直接二极管激光器。 2019。Laserline推出了1kW产品。蓝色激光更快,更有效地处理金属,这些金属对大多数工业激光系统的1微米红外辐射的吸收较差。 2018年,Shimadzu实现了BLUEIMPACT蓝色冲击二极管激光器的商业化,该激光器在高亮度下产生100瓦的功率。该产品由Shimadzu Corporation和日本大阪大学共同开发,是日本国家项目的一部分。 BLUEIMPACT激光器结合了许多Nichia的氮化镓(GaN)蓝色激光二极管,自2006年以来效率翻了一番,输出功率提高了一个数量级。 Shimadzu 450nm蓝色二极管激光器的一个关键应用是铜材料的3D打印。铜对蓝色激光具有高吸收率,并且背反射的减少可以使该过程更快,这对于传统的红外激光是一个严峻的挑战。新开发的3D打印机可以使用纯铜粉有效地打印物体。现有的3D打印机技术通常使用诸如CuCr1Zr的铜合金代替纯铜。

根据CAD模型(右),使用Shimadzu BLUEIMPACT二极管激光打印纯铜物体(左)

IDTechEx预计,随着更多产品的商业化,蓝光DDL将很快用于2019年的铜加工.IDTechEx的报告《激光二极管和直接二极管激光器-2019版》将在此主题上进一步讨论。该报告评估采用激光技术的优势和挑战,并提供均衡的市场机会前景。

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