2022-2028年中国二氧化碳激光器行业分析报告-市场供需现状与发展动向研究

原标题:2022-2028年中国二氧化碳激光器行业分析报告-市场供需现状与发展动向研究

二氧化碳激光器,可称“隐身人”,因为它发出的激光波长为10.6 微米,“身”处红外区,肉眼不能觉察,它的工作方式有连续、脉冲两种。

连续方式产生的激光功率可达20 千瓦以上。脉冲方式产生波长10.6 微米的激光也是最强大的一种激光。

人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展,也是光武器和核聚变研究中的重大成果。

最普通的二氧化碳激光器是一支长1 米左右的放电管。它产生的激光是看不见的,在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。二氧化碳激光于1964年首次运用其波长为10.6μm。

废热被拒的方式对激光系统设计有很大的影响。原则上,有两种可能的方式。第一种方式是基于自动处理自然扩散热气到管墙,运作原理就是密封和慢轴流激光。第二种是基于气体强迫对流,其运作原理就是快轴流激光。大体上,主要有五种二氧化碳激光:

二氧化碳激光器是目前连续输出功率较高的一种激光,它发展较早,商业产品较为成熟,被广泛应用到材料加工、医疗使用、军事武器、环境量测等各个领域。

应用CO2激光相干成像雷达进行机载反坦克导弹的精确制导的研究,是1977年由麻省理工学院的林肯实验室开始的,实验室于1981年研制成功并进行了演示试验。早在20世纪70年代末,美国国防先进技术研究计划局(Defence Advanced Research Projects Agency)就决定把CO2激光相干成像雷达作为第二代巡航导弹制导系统的主攻方向,现已到了技术基本成熟阶段。

DARPA和美国空军航空系统分部主持的巡航导弹先进制导(CMAG,Cruise Missile Advanced Guidence)预研计划,1977~1989年完成了研究计划,并完成了飞行演示实验,进一步研制了CO2激光主动成像雷达导引头工程样机。

CMAG技术已应用在空中发射的先进战略巡航导弹AGM-129A上,使其目标精度由原来的40m提高到3m,提高一个数量级。美国前麦·道公司为空军研制的一种全天候CO2激光相干成像雷达,于1988年进行了样机演示,预计装在战斧(Tomahawk)改型巡航导弹上。

因为二氧化碳激光器能达到的功率非常高,经常用来做工业的切割机,而低功率的激光器常常用来雕刻。此外,由于水在二氧化碳激光器的发光频率极容易挥发,因此也常常被用来做激光嫩肤 ,磨皮等激光手术。

高功率横流CO2激光器,用于激光加工和热处理,激光器的整机呈一体化的箱体。箱体的上箱体中置有一体化的放电室、热交换器、风机系统、进出口导流器以及光学谐振腔,箱体的下箱体中置有激光电源、充放气系统、真空泵、镇流电阻箱和控制盒。与已有技术相比具有结构紧凑、安装调试和维修方便、激光器的工作效率高,整机的体积可以小型化的特点。它主要应用于金刚石工具、汽车齿轮、汽车安全气囊气体发生器等焊接中的应用,激光表面淬火与熔覆工艺及其在钢铁轧辊表面熔凝淬火、石油化工零件表面修复等方面的特殊应用。

为满足激光测距、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用机理研究等领域应用要求,研制了声光调QC02激光器。针对影响声光调QCO2:激光器输出的各种因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论分析和计算,提出了声光调QCO2:激光器优化设计的方法,并进行了验证实验。

激光器脉冲重复频率为lHz~50kHz,在lkHz运转时获得的输出激光脉冲宽度为180ns,峰值功率为4062W,与理论计算基本一致。结果证明:通过声光晶体(AO)的优选及谐振腔的合理设计。可实现小型CO2激光器的高重频、窄脉宽,高峰值功率输出,并可通过光栅选线的设计方式和TTL信号控制实现此类激光器的波长调谐和编码输出。

为了使CO2激光器在工业加工及 事上有 广泛的应用,采用铝合金拉制型材作为激光器壳体、盘装电感代替传统线绕电感的结构以及全金属封接工艺等,研制出一种紧凑型长寿命射频激励波导CO2激光器.可连续输出或在不高于20kHz调制频率下脉冲输出, 输出功率30W,实测工作寿命超过1500h,存储寿命超过1.5a.结果表明,这种激光器具有结构紧凑、输出功率稳定、工作寿命长、可连续及脉冲调制工作等特点,除了能满足各种材料的加工,也可在 事上应用。

它是一种新型便携式横向激励大气压CO2激光器。该激光器采用4节5号充电电池直流供电,在1Hz重复频率条件下,可连续工作1h.激光器整机(包括电源及控制系统)尺寸为200nm×200mm×360mm,质量小于8kg.激光器使用紫外电晕预电离方式,放电均匀、稳定.自由振荡情况下,激光脉冲输出能量达到35mJ,输出脉冲宽度为70ns。

针对直升飞机发动机涡轮叶片采用连续激光熔覆出现裂纹及叶片变形的问题,在5kW连续横流CO2激光器上,采用新的电源控制方案,通过软件及相关控制,实现了脉冲激光功率输出.克服了采用高功率开关电源带来的成本和稳定性问题.且脉冲调制频率可达到5Hz,调制占空比可达到5%~ .当采用4kW峰值功率,4Hz脉冲重复频率,占空比为20%时,在发动机叶片K403合会表面进行合金粉末StelliteX-40的熔覆实验.结果表明,熔覆后热影响区比连续激光减少50%,硬度提高5%,界面结合性能与母材相当,无熔覆裂纹及叶片变形。

多年来,我国国家科技计划对轴流CO2激光器和横流CO2激光器做了大量消化吸收工作。中、美、日、俄研发的横流CO2激光器,功率大,但因光束质量不是很好,主要用于再制造和热处理。由德国开发的轴流CO2激光器由于光束质量好,所以已经被广泛应用于激光焊接和切割。但是由于轴流CO2激光器造价高、结构复杂、维护费高、运行费高,中小企业难以接受,导致其在推广应用方面进展缓慢,因此轴流CO2激光器显然不是我国CO2激光器发展方向。

调查显示,2016年中国二氧化碳激光器市场规模约为10.23亿元,近年来,由于经济、科技的发展,2020年中国二氧化碳激光器市场规模为17.52亿元,2016-2021年二氧化碳激光器市场规模呈现持续增长的态势,增长率在9%-16%之间。

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