近年來，諸如手持激光焊接、手持激光清洗、手持激光打標(biāo)等輕便式工具逐漸嶄露頭角。尤其是手持激光焊接機(jī)，自進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來便迅速走紅。在2019年的上海工博會(huì)上，國(guó)內(nèi)廠商首次推出擺動(dòng)式手持激光焊接機(jī)，以黑馬之勢(shì)再度席卷整個(gè)焊接市場(chǎng)。2022年國(guó)內(nèi)超過5萬臺(tái)銷量，今年有望突破10萬臺(tái)市場(chǎng)銷量，各大弧焊廠家也紛紛擁抱手持激光焊接產(chǎn)品。

2023年11月7日——全球領(lǐng)先的電弧焊產(chǎn)品制造商 Miller Electric 與全球光纖激光技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者 IPG 宣布建立戰(zhàn)略技術(shù)合作伙伴關(guān)系，旨在進(jìn)一步推廣手持式焊接應(yīng)用的激光解決方案。

2023年11月27日，國(guó)內(nèi)上市公司深圳佳士科技推出全新三合一手持激光產(chǎn)品，集合焊接、清洗、切割三大功能于一體。

光纖激光器作為核心部件，決定了手持激光焊接效率及性能。而手持激光焊平民化、工具化的特性也不斷驅(qū)動(dòng)光纖激光器小型化、輕量化趨勢(shì)。今天，筆者重點(diǎn)與大家聊聊光纖激光器小型化、輕量化的技術(shù)內(nèi)核。

正如我們所知，泵浦源和諧振腔（有源光纖、光柵）是光纖激光器的核心組成部分，對(duì)激光器的性能起著決定性的作用。而實(shí)現(xiàn)光纖激光器小型化的關(guān)鍵在于，泵浦源首先必須功率更高，且體積更小、重量更輕。

國(guó)產(chǎn)光纖激光器的普及最早可以追溯到2007年，武漢銳科激光率先推動(dòng)了光纖激光器國(guó)產(chǎn)化研究，并于次年在國(guó)內(nèi)首推25W脈沖光纖激光器和100W連續(xù)光纖激光器。與此同時(shí)，國(guó)產(chǎn)泵浦源技術(shù)也進(jìn)入發(fā)展的快車道。2007年，凱普林完成了對(duì)高性能芯片封裝技術(shù)的開發(fā)和實(shí)踐，率先推出10W的泵浦源，一舉打破當(dāng)時(shí)國(guó)外廠商泵浦源的壟斷地位，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)激光器制造商快速崛起。

2010年，國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)成功研發(fā)出了百瓦級(jí)泵浦源，實(shí)現(xiàn)了功率進(jìn)階。2015年，國(guó)內(nèi)單芯片泵浦源技術(shù)取得突破，泵浦源功率突破200W，助力國(guó)產(chǎn)千瓦級(jí)光纖激光器在激光切割、焊接等領(lǐng)域的應(yīng)用，但受限于泵浦功率及合束技術(shù)，此時(shí)的光纖激光器好似一臺(tái)老式洗衣機(jī)，運(yùn)輸和安裝極為不便。

2020年，多芯片耦合技術(shù)以及偏振合束技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，泵浦源功率取得顯著提升，660W泵浦源被成功推向市場(chǎng)。在這期間，凱普林走在行業(yè)前列，其創(chuàng)新性的將偏振合束和密集排布理論應(yīng)用于泵浦源中，顯著提升了光纖激光器的功率密度和集成度，更好地支撐整個(gè)激光器朝著高集成度、小型化、智能化的方向發(fā)展。2021年，凱普林又一次實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)跑，面向市場(chǎng)推出千瓦級(jí)泵浦源。此時(shí)，基于CTC芯片一體化技術(shù)的閃電系列已初見雛形，光纖激光器小型化的帷幕即將拉開。

一體化技術(shù)助推光纖激光器小型化

何為一體化技術(shù)？其理念與機(jī)翼油箱一體化、電芯底盤一體化一脈相承，是通過把芯片、熱沉結(jié)構(gòu)、泵浦模塊與激光器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，省去從芯片到泵浦模塊以及后續(xù)裝配環(huán)節(jié)，有效減輕泵源的體積和重量，實(shí)現(xiàn)高度的集成化。

得益于一體化技術(shù)的實(shí)踐，國(guó)內(nèi)各大廠商開始構(gòu)思全新的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)一步減小激光器體積、提高功率，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)光纖激光器小型化進(jìn)程。

2022年4月，作為泵浦源領(lǐng)域佼佼者的凱普林率先實(shí)現(xiàn)了光纖激光器的小型化并量產(chǎn)應(yīng)用。憑借其獨(dú)創(chuàng)的CTC技術(shù)（Chip to Chassis，芯片一體化技術(shù)），凱普林閃電系列光纖激光器（500W－6000W）在小型化道路上實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑，產(chǎn)品體積和重量均實(shí)現(xiàn)顛覆性的突破。2023年7月，凱普林再次推出第三代閃電系列光纖激光器，其在外觀和重量上進(jìn)一步瘦身縮骨，再次刷新了激光器小型化記錄。

隨著小型化激光器在手持激光焊市場(chǎng)策馬狂奔，各大廠商也相繼激發(fā)了創(chuàng)新靈感。在2022年9月，熱刺激光同樣憑借獨(dú)有的技術(shù)在激光器小型化上給出了答案——推出了小體積的單模塊12kW光纖激光器FC12000。據(jù)了解，這款激光器體積僅有0．096m3，重量小于160kg。

2023年7月，創(chuàng)鑫激光推出20kW單模塊光纖激光器，并實(shí)現(xiàn)了1500W－3000W激光器的輕量化，體積同比縮小64％－72％，重量減輕60％以上。

杰普特在2023年9月也推出了新一代3000W小體積單模塊激光器，相較于舊版激光器產(chǎn)品，體積縮減為44％，重量縮減為50％。全新的設(shè)計(jì)理念，也讓該產(chǎn)品展現(xiàn)了不俗的性能。

經(jīng)過兩年跨越式的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)光纖激光器在小型化的道路上披荊斬棘，不斷刷新小型化的記錄。這不僅推動(dòng)了激光技術(shù)的發(fā)展，也為用戶提供了更加高效、便捷、可靠的激光解決方案。

展望——小型化激光器的未來

光纖激光器顛覆性的小型化設(shè)計(jì)反哺至手持激光焊市場(chǎng)。諸如進(jìn)入后備箱的手持激光焊沐浴著黑科技的光澤，令傳統(tǒng)的氬弧焊和電焊瑟瑟發(fā)抖。

早年間，氬弧焊是父輩們最為常用薄板焊接方法，但缺點(diǎn)也十分明顯，焊接門檻高、效率低、后續(xù)打磨剖光復(fù)雜，尤其是產(chǎn)生的強(qiáng)烈弧光輻射對(duì)操作者身體健康有害。隨著小型化光纖激光器推出，手持激光焊市場(chǎng)也迎來爆發(fā)性增長(zhǎng)，如今這一市場(chǎng)已初具規(guī)模。

不妨試想一下，當(dāng)鋼鐵俠手臂上巴掌大小的高能激光器問世后，對(duì)整個(gè)激光制造業(yè)乃至整個(gè)科技領(lǐng)域會(huì)帶來怎樣的沖擊？激光武器、切割機(jī)、手持焊接機(jī)又將演變到何種程度？現(xiàn)如今的半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)依舊持續(xù)朝著小型化方向演進(jìn)，誰又敢斷言激光器的小型化、輕量化毫無意義？期待著激光技術(shù)突破給眾多領(lǐng)域帶來紅利，激光行業(yè)未來可期！