全球最大的光纤激光制造商IPGPhotonics由ValentinGapontsev博士于1991年创建,总部设在美国东部麻省。IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地,并在全球设有销售和服务网点,覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国,并于2006年在美国纳斯达克上市。 二十年来,IPG致力于纵向合成,所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有,同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。 一、IPG光纤激光器简介 1.光纤激光器简介 光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度,造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”,当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。 2.光纤激光器的优势 首先是使用成本低,光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。其次,光纤激光的柔性导光系统,非常容易与机器人或多维工作台集成。第三,光纤激光器体积小,重量轻,工作位置可移动。第四,光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。第五,在工业应用上比传统激光器表现更优越。它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量,而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。第六,一器多机,即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。第七,免维护,使用寿命长。最后,由于其极高的稳定性,大大降低了运行中对激光质量监控的要求。简单来说就是高功率下的极好光束质量,高光束质量下的极好电光效率,高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。 目前在全球光纤激光器市场,IPG公司占据绝对的主导地位,远远领先于竞争对手SPI,Nufern、Coherent、JDSU等巨头。究其原因最重要的是光纤激光器技术门槛高,重要配件如激光器泵浦、高功率增益光纤和高功率光器件需要很强的研发实力,而IPG是唯一能够完全自制这三大产品的公司,因而在成本和质量稳定性上可以压倒一切对手,据业内人士预计IPG可能占据超过70%市场份额。2008~2010年,IPG收入分别为2.29亿美元、1.85亿美元和2.99亿美元。 在国内市场,IPG长期以来一直占据绝大多数市场份额,拥有众多的代理商和合作伙伴,大族激光代理IPG大功率光纤激光器,传闻称正在筹备成立光纤激光器研发中心;不少光器件公司,如光库通讯、光越科技等代理IPG中小功率产品,IPG还帮助培训售后工程师,并且技术人员可以和集成商一起为最终客户提供技术支持,解决了售后服务问题,在质量和服务(尤其是质量)上占据了优势地位。 2008年,随着武汉锐科等国产光纤激光器的崛起,IPG的国内市场份额一度下滑,但据数据显示,IPG去年二季度收入增81%,净利润增198%,其中中国市场扮演着重要角色,业内人士表示IPG在中国的收入和利润今年上半年实现了突破。国内厂商遭到打压,增长乏力。加上由于担心全球经济放缓,IPG的股票在近几个月来一直下跌。 但随着其第二季度业绩报告的发布(收益增长13%,净收益增长23%)加上本季度的业绩表现,对激光市场的担忧减轻。事实上,欧洲对于脉冲激光器的需求特别旺盛,IPG在俄罗斯的销售创新纪录,这些都给了投资者对其未来增长更大的信心。2012年8月,IPG宣布在土耳其伊斯坦布尔市开设新的办事处,负责为土耳其本地及周边国家提供光纤激光器支持与服务。该办事处人员包括销售,技术支持,工程师和行政人员。以此看来,IPG并未被经济放缓和其他竞争对手打败,只是在寻求更大的突破。 “尽管全球经济不景气,但是我们的市场分布在不同地区,这将抵消经济下滑的不利影响,从而保证我们不断的高速增长,包括光纤激光器替代其他激光技术,光纤激光器的使用数量在不断增加,特别是在重要的工业应用中,包括汽车和消费电子行业,”CEOValentinGapontsev博士近日表示。而后,公司公布了Q2业绩报告,也验证了IPG的信心来源。截止2012年6月30日,第二季度收入1.379亿美元,同比增长13%;毛利率54.3%,与去年同期基本持平;利润5640万美元,同比增长22%;净利润3770万美元,同比增长23%。上半年合并总收入为2.611亿美元,同比增长18%;利润1.016亿美元,同比增长27%;净利润6770万美元,同比增长26%。IPG光子预计下一季度销售收入为1.45~1.55亿美元。 二、IPG光纤激光器 目前市场上,对光纤激光器的需求量很大,光纤激光器将日益走俏。随着市场需求日新月异,IPG的产品推陈出新。作为全球最大的光纤激光器开发、生产及销售一体的厂商,目前其在光纤激光器研制上最新进展如下: 1.新型连续型绿色光纤激光器 IPG光子公司新推出的多种新型绿光激光器,输出功率达到前所未有的100W,扩展了高功率、低噪声、单模及单频连续输出的绿光激光器家族。GLR系列激光器,基于IPG领先的光纤激光技术,其特点是结构紧凑,泵浦激光器安装于空气冷却的19“3U或4U机箱内,配备的输出头重量轻,体积小巧且无需水冷或风冷。 2.新型脉冲型绿色光纤激光器 IPG新型脉冲绿色光纤激光器,提供了极高的峰值功率,高达50W的可量平均输出功率,在全运行频率范围10-900KHz内的1ns脉宽。全光纤结构允许在完全不影响输出光束质量参数的情况下调整脉冲能量和/或改变脉冲重复频率。相较市场上应用的传统型激光器,新型光纤激光器M2<1.2,具有更高的效率且结构紧凑,并成为了应用于太阳能/光伏,电阻微调以及在透明材料上进行打标的不二之选。同时,我们正计划推出更高输出功率的产品。 3.新型UVLP脉冲型355nm光纤激光器 全光纤结构允许在不影响输出光束质量参数的情况下,调整脉冲能量和/或改变脉冲频率。 4.新型TLR-150-WC光纤激光器 掺铥光纤激光系统是为满足工业、医疗、研发市场不断增长的要求而专门研发的。高功率,紧凑、高效、可选波长,以及频谱在1800至2100nm范围内可提供单模连续光源为其主要特征。 5.新型YLPS-20光纤激光器 IPG应用于精密材料微加工的皮秒激光器。全光纤结构允许在不影响输出光束参数的情况下,调整脉冲能量和/或改变脉冲频率。 三、高功率光纤激光应用领域 高功率是IPG的优势。全世界已有大量IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。在日本,向丰田、三菱、住友在内的客户售出了上千台IPG的大功率光纤激光器。这些激光器的成功应用,说明了IPG光纤激光已成熟,且成为制造业的技术工具之一。依近期国内各厂家、院校、集成商对IPG光纤激光器大量的订单来看,IPG光纤激光在中国市场占据着大部分的市场份额,尤其是在金属加工(切割、焊接、熔覆、快速成型等)方面。 IPG公司新型先进的光纤激光器全新的理念和全新的设计,与传统激光器相比,在技术及经济等方面的多项重要指标都提高和改进超过10倍以上。不但在许多主要的应用领域中大规模取代传统激光,而且创造了许多崭新的应用领域,彻底改变了激光市场的发展速度及模式。 在航空航天市场,光纤激光器也在被广泛接受和应用,比如大飞机项目和航天项目以及快速成型制造和修复等领域,究其原因是因为光纤激光器在加工钛、铝合金等航空航天特殊金属材料方面有其独到的工艺优势。 1.激光焊接领域的应用 光纤激光器的光束质量好,连续功率大,适用于深熔焊和浅表热导焊。连续激光通过调制可提供激光脉冲,从而获得高峰值功率和低平均功率,适用于需要低热输入要求的焊接。由于高功率激光的调制频率高达1万赫兹,因而能够提高脉冲焊接的产能。光纤输送方式使激光能够灵活地集成在传统焊钳、振镜头、机器人和远程焊接系统内。无论采用何种光束输送方式,光纤激光器都具有无可比拟的性能。典型的点焊应用包括依靠振镜头传送光束,从而完成剃须刀片和硬盘挠曲的焊接,从而充分地利用光纤激光器的脉冲功能。光纤激光器的光斑小,焦距长,因而远距离激光焊接的能力大大提高。1-2米的工作间距与传统机器人相比使工作区域提高了数倍,配备光纤激光器的远程焊接工位包括车门焊接、多点焊接和整个车身框架的搭接焊接。光纤激光器焊接的其它例子包括传动部件全熔焊、船用厚钢板深熔焊、电池组密封焊接、高压密封等等。 2.激光切割领域的应用 波长1070nm的掺镱光纤激光器是激光切割的理想光源,光纤激光器在切割领域的部分优点包括工作波长、数千瓦功率、良好的波束质量、有效功率范围大、功率稳定、光斑小。光纤激光器的动态工作功率范围非常大,即使激光功率发生变化,光束焦点及其位置依然保持固定,从而使每次的处理结果始终保持一致。通过改变光学装置的配置可大范围的改变光斑尺寸,从而允许终端用户根据切割材料和壁厚选择相应的功率密度。光纤激光器光束质量高、光斑小、脉冲能量高,非常适合薄材料的精细切割。脉冲切割方式产生的熔渣和热影响区(HAZ)极小,是许多微加工领域必不可少的切割方式。光斑小,功率密度就高,相应的切割速度就快,切缝质量好。光纤激光器脉冲调制切割的例子包括心血管支架切割、太阳能电池板硅片切割、模具切割等。高功率多模激光通常用于薄板材和厚板材的连续切割。由于景深大、光斑小,因而厚金属切割时形成的切口小,切壁直。高功率多模激光的常见应用领域包括汽车车身零件的3-D切割,如液压成形管件、耐高温钢等,航空领域铝、钛合金材料的铆钉孔切割,造船和钢铁行业的厚钢板切割。 3.激光表面处理应用 激光是使各种工具和表面硬化的优质热源。这种热源能够使材料的金相结构发生变化,使表面硬化,从而提高材料的耐磨性。表面硬化处理所选择的激光类型主要取决于零件本身,绝大多数硬化应用需要使用连续光束,例如绝大多数工业工具上使用的轨道的硬化。部分精密/微小零件的硬化需要使用脉冲激光。通常任何激光都可用于硬化处理,主要看它们能否达到所要求的硬化深度和硬度。 当今的世界,技术已无国界。IPG的宗旨就是把在欧美日市场经过多年考验而成熟的工业光纤激光器带给国内的制造业者,使其在经济全球化的今天有更强的竞争力。相信随着政府及国内市场对IPG光纤激光器的不断了解和认可,以及IPG在中国市场的本土化,光纤激光器这种低碳、高效、节能的技术必将为国内的航空航天,轨道交通,汽车制造,钣金加工等重点行业带来新的绿色革命!
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