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紫外激光器的快速发展使激光制冷设备供应商受益匪浅。

紫外激光器的快速发展使激光制冷设备供应商受益匪浅。

紫外激光器的快速发展使激光制冷设备供应商受益匪浅。 1

如今,光纤激光器在激光市场占据主导地位,其性能远超紫外激光器。光纤激光器广泛的工业应用证明了其占据最大市场份额的合理性。紫外激光器由于自身局限性,在许多领域可能不如光纤激光器适用,但其355nm波长的独特属性使其与其他激光器区别开来,成为某些特殊应用的首选。

紫外激光是通过将三次谐波产生技术应用于红外光而获得的。它是一种冷光源,其加工方法称为冷加工。紫外激光具有相对较短的波长和脉冲宽度以及高质量的光束,能够产生更聚焦的激光光斑并保持最小的热影响区,从而实现更精确的微加工。紫外激光的高功率吸收,尤其是在紫外波长范围内和短脉冲条件下,使得材料能够快速汽化,从而最大限度地减少热影响区和碳化。此外,更小的聚焦光斑使得紫外激光能够应用于更精确、更小的加工区域。由于热影响区非常小,紫外激光加工被归类为冷加工,这是紫外激光区别于其他激光器的最显著特征之一。紫外激光能够到达材料内部,因为它在加工过程中利用了光化学反应。紫外激光的波长比可见光的波长更短。然而,正是这种短波长使得紫外激光能够更精确地聚焦,从而使紫外激光能够进行精确的高端加工,同时保持卓越的定位精度。

紫外激光广泛应用于电子产品打标、白色家电外壳打标、食品药品生产日期标记、皮革制品、工艺品、织物切割、橡胶制品、眼镜材料、铭牌、通信设备等领域。此外,紫外激光还可应用于高端精密加工领域,例如PCB切割、陶瓷钻孔和划线。值得一提的是,极紫外光(EUV)是唯一能够在7nm芯片上进行加工的激光技术,它的存在使得摩尔定律至今仍然有效。

过去两年,紫外激光器市场经历了快速发展。2016年以前,国内紫外激光器的总出货量不足3000台。然而,2016年这一数字迅速增长至6000台以上,2017年更是跃升至9000台。紫外激光器市场的快速发展源于市场对高端紫外激光加工应用需求的不断增长。此外,一些此前由YAG激光器和CO2激光器主导的应用领域,现在也逐渐被紫外激光器所取代。

目前国内生产和销售紫外激光器的企业众多,包括华瑞、英古、百林、洛根、迈曼、瑞福、英诺、DZD光子学和Photonix等。2009年,国内紫外激光技术尚处于发展初期,如今已相对成熟。数十家紫外激光器企业实现了量产,打破了国外品牌在紫外固态激光器领域的垄断地位,大幅降低了国产紫外激光器的价格。价格的大幅下降使得紫外激光加工更加普及,也促进了国内加工水平的提升。然而,值得一提的是,国内厂商主要集中在1W-12W的中低功率紫外激光器领域(华瑞已研发出20W以上的紫外激光器),而对于高功率紫外激光器,国内厂商仍缺乏生产能力,落后于国外品牌。

至于国外品牌,Spectral-Physics、Coherent、Trumpf、AOC、Powerlase 和 IPG 是海外紫外激光器市场的主要参与者。Spectral-Physics 开发了 60W 高功率紫外激光器(M² < 1.3),而 Powerlase 则拥有 180W DPSS 紫外激光器(M² < 30)。IPG 的年销售额接近千万元人民币,其光纤激光器占据了中国光纤激光器市场 50% 以上的份额。尽管紫外激光器在中国的销售额与其光纤激光器相比占比较小,但 IPG 仍然认为,在中国消费电子加工应用领域日益增长的需求支撑下,中国紫外激光器市场前景广阔。上个季度,IPG 的紫外激光器销售额超过 100 万美元。IPG 希望在这个领域与 MKS 的子公司 Spectral-Physics 以及更传统的 DPSSL 展开竞争。

总体而言,虽然紫外激光器不如光纤激光器普及,但其应用前景和市场需求依然广阔,近两年的出货量大幅增长便印证了这一点。紫外激光加工是激光加工市场的重要力量。随着国产紫外激光器的普及,国内外品牌之间的竞争将日益激烈,进而推动紫外激光器在国内紫外激光加工领域获得更大的市场份额。

紫外激光器的主要技术包括谐振腔设计、倍频控制、腔内热补偿和冷却控制。在冷却控制方面,低功率紫外激光器可采用水冷或风冷方式冷却,大多数厂商倾向于使用水冷设备。而中高功率紫外激光器则普遍采用水冷装置。因此,紫外激光器市场需求的增长必将带动专用于紫外激光器的水冷机市场需求。紫外激光器的稳定输出需要将内部温度维持在一定范围内。因此,就冷却效果而言,水冷比风冷更稳定可靠。

众所周知,水冷机水温波动越大(即温度控制不精确),光损耗就越大,这会影响激光加工成本并缩短激光器的使用寿命。然而,水冷机温度控制越精确,水温波动就越小,激光输出就越稳定。此外,水冷机稳定的水压可以显著降低激光器的管道负荷,避免气泡产生。S&A Teyu水冷机采用紧凑型设计和合理的管道布局,可以有效避免气泡产生,保持稳定的激光输出,从而延长激光器的使用寿命,并为用户节省成本。


广州TEYU机电有限公司(又名S&A Teyu冷水机)研发的冷水机专为3W-15W紫外激光器的冷却而设计。该冷水机具有精准的温度控制(稳定性±0.3℃)和稳定的制冷性能,并提供恒温控制模式和智能温控模式两种选择。其紧凑的设计使其易于移动。此外,该冷水机还配备了输出控制开关,并具有水流报警和超高/低温报警等报警保护功能。与同类品牌相比,S&A Teyu制冷冷水机的制冷性能更加稳定。

用于紫外激光的机架式水冷机

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