激光劲旅风云再起！20余载沉淀登顶，两大核心技术路线成关键

近年来，万瓦加工之所以能够成为业界热议的焦点，无非描绘了一段效率跃升、突破厚度极限的佳话！以至于万瓦激光苗头初显，便迅速获得市场认可。技术上的跨越式进步以及在加工效率、节约成本上对传统工艺的双重降维打击，使得万瓦激光成为替代传统工艺的一支穿云箭。

从早期满足切割市场在中薄板端的需求，到去年6万瓦、8万瓦的接连突破，实现对厚板领域需求的全面覆盖，万瓦激光已然从初级加工转向下沉深耕切割领域，将手探向特厚板领域及更高端的应用层面。

得益于技术的成熟运用和阶段性创新，超高功率光纤激光器领域再度迎来历史性的一刻。在本次慕尼黑上海光博会上，光纤激光器领军企业凯普林光电推出全球首台工业级150kW光纤激光器，这一里程碑式的成果标志着激光技术在推动工业制造升级方面迈入了新的阶段，开启了全新篇章。

15万瓦光纤激光器造行业划时代变革

之所以说15万瓦的落地是一个里程碑，主要还是体现在突破板材厚度需求和效率需求两个点上，大有几分“扭转乾坤”之味。在万瓦激光出现以前，市面上用于切割板材的光纤激光器，功率多为6kW。彼时，曾有6kW已经足够了的声音，但万瓦以下的激光器，仅能覆盖中薄板的需求，实际上在切割能力和效率上不足以担负板材切割的主需求。

正因存在这一问题，国内众多激光厂商开始了万瓦突破的尝试。最终在2020年，金属切割掀起了一轮万瓦狂潮，由此开启光纤激光器超高功率时代。更高功率段带来的效率和切割厚度的突破，也让万瓦激光找到了新的突破点，替代传统等离子、火焰切割工艺成为主要的增量方向。

但高昂的成本，也让高举替代旗帜的万瓦激光寸步难行。幸运的是，包括凯普林在内的各大激光器厂商凭借多年来的技术沉淀和对新兴技术应用的前瞻性布局，业界随之迎来了6万瓦、8万瓦。

两大极致锋利“光刀”的问世，也吹响了激光切割对等离子切割发起全面替代的冲锋号角。从技术和总生命周期成本的层面，为中厚板领域的批量加工提供了更经济的解决方案。但面对激光切割所带来的强大冲击，火焰切割却波澜不惊。

基于设备成本更低，即便在效率、精度、工艺及节能环保上逊于激光，火焰切割仍然拥有较长的生命周期。而在特厚板材领域，火焰切割所能实现的厚度也是当时激光切割所无法企及的。

“好景不长”，火焰切割的闲庭信步，终究还是迎来了挑战。2024年初，凯普林与嘉泰、柏楚携手推出10万瓦雷霆光纤激光切割机，到此次慕尼黑上海光博会上，凯普林重磅发布全球首台15万瓦工业级光纤激光器。可以说，从10万瓦功率量级起，激光切割便已向火焰切割发起挑战，而到了15万瓦功率量级时，其更是覆盖了火焰切割在超厚板材领域90％以上的应用。纵横所有金属板材，15万瓦的利刃让板材切割行业再一次迎来了划时代变革。

从科研到工业应用

凯普林两大核心技术助力15万瓦问世

自1999年起，我国便集中各大高校和研究机构，立项攻关高功率光纤激光器领域。随后国内众多厂商耗费将近21年的时间，终于在2020年实现了我国万瓦激光的产业化。至此，光纤激光器领域便开始朝着“高功率、高亮度、轻量化”三大方向不断迈进。而这也成为了15万瓦到来的契机。

事实上，不少人认为凯普林在超高功率激光领域的突破属于异军突起，但笔者对此不敢苟同。凯普林能够迅速实现从6万瓦到15万瓦的跨越式进步，这一成就应当是水到渠成。

两大核心飞轮的快速转动助推了这一必然结果。众所周知，凯普林是一家有着二十余年泵浦源制造经验的企业，基于偏振合束技术和密集排布理论显著提升光纤激光器的功率密度和集成度，其于2020年在光纤激光器泵浦源领域实现重大突破，成功向市场推出660W泵浦源，助推国内高功率激光产业发展。显然，凯普林“高功率”的核心飞轮正飞速转动，但与此同时，另一大核心飞轮同样点燃了引擎。

从凯普林此前推出的闪电系列产品中，我们便可窥见轻量化是其重要的技术发展方向。2022年，闪电系列光纤激光器的诞生，为光纤激光器领域带来了颠覆式的体积缩小。这一重大突破的实现，离不开凯普林在技术创新方面的努力，其将新能源行业的一体化技术引入其中。作为既精通泵浦源，又深谙激光器整机技术的厂商，凯普林率先定义并应用激光器CTC芯片一体化技术，为其在手持激光焊领域的卓越表现奠定了坚实基础，并获得了较高的市场占有率。此次光博会，凯普林更是带来了第四代闪电系列产品，这充分展示了其在这一技术路线上取得的进一步精进。

即便在焊接赛道上成绩斐然，凯普林同样也意识到，切割领域是其战略发展方向的一大重点。在泵浦源领先技术和闪电系列小型化技术这两大核心飞轮的加持下，凯普林在2023年开始发力超高功率激光领域。

2023年9月，凯普林基于CTC芯片一体化技术、新一代雷霆光学平台、功率合束技术及超高功率输出技术等，突破功率上限，实现高光束质量输出，正式推出雷霆系列光纤激光器；2023年12月，雷霆系列6万瓦光纤激光器批量出货超十台；2024年1月，首批雷霆8万瓦光纤激光器落户长三角地区；2024年2月，携手嘉泰激光、柏楚电子联合发布全球首台雷霆10万瓦超高功率切割设备；2024年3月8日，发布雷霆12万瓦工业级光纤激光器；2024年3月19日，携手金威刻激光发布全球首台13．5万瓦激光切割设备；2024年3月20日，凯普林于慕尼黑上海光博会重磅发布全球首台15万瓦工业级光纤激光器。

综上所述，仅一年时间，凯普林便成为了超高功率激光领域新的旗帜！这离不开两大核心飞轮的加持，同时也得益于其前瞻性的战略布局，用水到渠成一词来形容一点也不为过。

15万瓦有何不同？创新之处在哪？

能够突破行业最高12万瓦平均功率的限制，凯普林推出的全球首台15万瓦工业级光纤激光器必然有着独特的创新。为此笔者也在现场连线凯普林光纤事业部轮值总经理赵巨云，以解答心中疑惑。

赵总表示：目前国际上6万瓦高功率光纤激光器在工业激光切割领域上得到快速发展和广泛应用。光纤激光器的最高功率已经可以超过10万瓦，甚至达到12万瓦的水平，但光束质量的劣化严重制约了超高功率的产业化应用。

在2023年9月发布雷霆系列之时，其6kW雷霆光学平台仅能支撑6万瓦与8万瓦的功率量级，因此在更高功率层面来说，其光束质量及光谱相对来说并不算优秀。为此凯普林对其进行升级，构建了高亮度准单模放大器结构 6kW光学平台，有效抑制横向模式不稳定现象，突破了超高功率光纤激光器合束后光束质量差、输出功率不稳定等技术瓶颈。研制了15万瓦超高功率激光合束及输出核心光学器件，实现高光束质量激光输出，M2控制在24以内。

而前文提到的泵浦源和CTC芯片一体化技术也是一大创新，其研发了基于密集空间排列理论的芯片一体化技术，利用低热阻封装以及立体水道将片、热沉结构、泵浦模块与激光器进行一体化设计，提升热传导效率，研制了轻质化、高功率、高亮度泵浦源。

此外，凯普林还创新性提出用于抑制光纤激光器非线性效应的飞秒激光刻写高功率光纤光栅制作工艺，可控制输出激光的光谱线宽及SRS光谱滤波，具备高承载功率、低温度系数和多种非线性效应限制功能。

在激光功率测试领域，早期的厂商多采用基于热敏和光敏技术的功率计来进行功率测量。但凯普林采用了一种完全不同的技术路径来测试功率，由中国计量院专家进行技术开发，凯普林首次将其应用于激光器。其研发了国内外首台15万瓦超高功率光纤激光器及测试系统，提供的资料表明，最大输出功率为150340W，突破了行业内12万瓦功率合成技术上限。

从指标上来看，15万瓦工业级光纤激光器中心波长1080±10nm，光谱带宽为（3dB）＜8nm，输出光纤芯径200μm，光束质量M2≤24（IPG 12万瓦产品M2＜50），激光功率不稳定性为±1．5％。根据中科合创（北京）科技成果评价中心报告显示，凯普林15万瓦超高功率光纤激光器总体技术达到国际同类产品先进水平。

小结

事实上，超高功率的再一次突破，正符合当前诸如船舶制造、新能源汽车、航空航天、核电等高端制造领域的高质量生产需求。15万瓦对所有厚度的板材，均能实现加工效率倍增及高质量加工。同时也证明了，凯普林正将超高功率激光引向更深的范畴，进一步助推我国制造业转型升级。

但行至此处，功率的提升也将告一段落了，在切割领域，15万瓦光纤激光器将会作为平台区持续一段时间。一方面在于，需要进入工艺的优化和摸索阶段；另一方面在于，需要满足配套的激光切割头、整机设备、供电设备等需求，才能让激光器获得更好的终端应用。

审核编辑 黄宇