激光发展将走向何方？

今年5月，在经历了疫情大流行之后，在德国亚琛举行的AKL'22国际激光技术会议重新召集了工业激光界。作为本届会议的主持方，弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）和来自行业的不同演讲者得出的结论相当积极。激光行业表现良好，最显著的趋势是流程的广泛数字化。

与此同时，普通光束源正被推向更高水平的峰值性能。本届会议关注的一个新焦点是量子技术与光子学论坛，一些德国本土企业围绕这一议题提出了广泛的主题。弗劳恩霍夫激光技术研究所所长Constantin Häfner是这样描述市场情绪的：光子学的气氛很好，前景非常好。当前的驱动因素尤其是用于微电子、电动汽车和储能的基于激光的生产解决方案。

圆桌论坛现场，从左至右依次是ConstantinHäfner 教授（Fraunhofer ILT）、Christian
Schmitz 博士（通快）、Mark Sobey 博士（相干）、Volker Krause（Laserline）

“在与世界其他地区的竞争中，德国的工业和研究领域可以在工艺技术方面得分，但也很明显我们仍然需要在数字化方面向前迈出一步。”他评论道。如果不是因为各种持续存在的供应链问题，该行业可能会谈论新的记录。美国玻色光子公司的顾波在技术商务日发表讲话时表示，中国是目前全球最大的激光市场，市场规模增长了18.3%，到2021年达到近130亿美元。

通快集团的Jürgen Rumberger在评估德国局势时更加谨慎。在短期内，他看到了世界主要市场的不同趋势：汽车行业的下滑以及医疗技术和消费电子产品的增长。他说，当供应链再次运转时，情况将在中期内继续改善。

商品驱动还是创新驱动？

今年会议的一大亮点是Gerd Herziger会议，该会议以ILT创始人的名字命名。在此，研究所所长Constantin Häfner概述了工业激光技术的主要趋势：可持续性和数字化。Häfner强调了适应的、可持续的全球化战略的必要性。

他谈到，通过将可持续的数字光子生产作为技术主权、创新、弹性和敏捷性的关键因素，我们可以减少生产、市场和资源对地理限制的依赖。与此同时，这使我们能够通过全球多元化开发创新潜力，从而提高竞争力。同时，Häfner还宣布在Fraunhofer ILT开设两个新实验室，一个用于氢气技术研发，另一个用于电池技术的研发。

Fraunhofer ILT 负责人Constantin Häfner 教授为AKL '22 国际激光技术大会开幕

在随后的小组讨论中，通快的激光技术首席执行官Christian Schmitz谈到了“激光作为商品”的话题。虽然廉价激光器使新的应用成为可能，但他仍然看到了一个足够大的“物理学家和工程师的游乐场”，以巩固激光器在市场上的先锋作用。他认为今天的创新主要体现在流程知识上。一个例子很可能是通快切割显示玻璃的新技术，它可以在边缘形成台阶，即使是在厚度不到1mm的玻璃中。

相干公司工业激光器和系统执行副总裁兼首席运营官Mark Sobey展望了相干公司在汽车和半导体市场看到的机遇。他专注于两个市场的统一，例如用于电动汽车的芯片和显示器。制造电池、传感器和信息娱乐系统将需要大量激光器，但该行业不需要开发新的激光源，而是需要提高它们的规模和稳定性。

Volker Krause在创立他的公司Laserline时仍然接受Gerd Herziger的建议，他研究了激光源的一个核心主题：单个激光二极管发射器的缩放。近几十年来，这导致激光器的功率几乎呈线性增长，而每瓦的价格和光束参数乘积呈指数下降。这两项发展都可能对光纤和二极管激光器的成功起到决定性作用。对于后者，Laserline也在探索新的应用，例如用蓝光激光二极管对船体进行防污处理。这不仅可以减少传统工艺所需的有毒化学品的数量，还可以节省大量燃料。

新的商业模式

一个明显的趋势是使用来自工业激光系统的过程数据，来自通快机械设备主管数据和人工智能的Jens Ottnad分享了一个有趣的观点：具有数据采集功能的机器收集过程数据，从而实现改进，这种模式的转变非常适合随着复杂性增加而减少批量大小的情况。

在持续记录过程和机器数据的同时，通快也在测试“按零件付费”等新概念。在这里，设备仍然是制造商的资产，客户只需为每个零件的使用付费。除了数据去向的问题外，服务的话题也有了一个新的维度：通快在瑞士的设备基本上是自主运行的；如有疑问，德国的操作员可进行远程维护。

激光的优势，它可以在不接触的情况下将能量沉积在工件上，如今已得到充分利用。该技术非常成熟，激光参数可以最佳地适应相应的工艺。与此同时，性能和可靠性在过去20年中不断提高，正如Michael Lee (IPG Photonics)以千瓦级光纤激光器为例令人印象深刻地展示的那样。除了激光可扩展性之外，工艺知识现在是新应用的决定性因素。越来越好的模型促进了介绍，这些模型随着越来越好的测量数据进一步发展。

激光功率参数仍在大幅增长的一个领域是超短脉冲激光器。正如CAPS发言人Dieter Hoffmann解释的那样，在Fraunhofer Cluster Advanced Photon Sources CAP中，新纪录不断被创造。与此同时，CAPS应用实验室提供10kW的输出。从光纤到蝶式激光器技术都在为此目的进行测试。

在亚琛应用实验室中，这些应用有30mJ-50mJ脉冲，重复频率约为1MHz。感兴趣的行业用户可以直接在现场使用原型激光器进行初步应用试验。研究人员还在研究超短脉冲激光器的新波长，来自ILT的 Sebastian Nyga展示了一个用于处理聚合物和碳纤维材料的3µm激光系统。在其他会谈中介绍了2µm-6µm甚至高达14µm波长系统。波长与透明材料的加工有关。

市场需求

铜通常用于电动汽车应用中，这种材料可以用蓝光或绿光激光加工，比用红外激光加工更稳定。在AKL'22会议上，与会人士认为提高光束质量目前更为重要。激光源需要更大的功率来扩展过程。在千瓦范围内，目前没有明显的上限。

激光二极管实际上是工业激光技术的“隐形冠军”。它们不仅提供高功率和巨大的效率提升，而且仍然是行业创新的重要组成部分。Jenoptik业纳光学系统的Ralf Hülsewede展示了这样的创新：被动冷却的单杆输出功率为400W，效率高达60%。通过主动冷却，甚至更高的每条产量是可能的。ams Osram展出了100W的蓝色激光棒，这是Effilas联合项目非常成功的结果。

来源：荣格-《国际工业激光商情》

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