激光行业发展前景
超快激光器作为超短脉冲激光器,凭借精加工、超短脉冲、超强特性以及能够聚焦到超细微空间区域,加工过程中不会对所涉及的空间范围的周围材料造成影响等优势,在工业微加工、科研应用、精准医疗、航空航天、增材制造等应用广泛。
当前超快激光器在整个激光器市场中的占比还很低,不到20%,还有较大的增长空间。随着超快激光器技术的不断发展成熟,下游应用的持续放量,全球超快激光器有望快速发展,发展前景广阔。
激光是二十世纪继核能、半导体、计算机后又一重大发明,凭借其良好的单色性、方向性、亮度等特质被广泛应用于工业制造、生物医疗、军事等领域。激光器是激光的发生装置,主要由泵浦源、增益介质、谐振腔等组成。激光运转方式是激光器的技术核心,按运转方式分,主要可以分为连续激光器和脉冲激光器,超快激光器是超短脉冲激光器。
超快激光器增长空间还很大
激光具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点,欧美等发达国家最先开始将激光器用于加工制造等各行业,随后激光技术向发展中国家如中国等制造业大国转移。
根据Laser Focus World数据显示,2013-2019年全球激光器市场规模持续增长,2019全球激光器市场规模为147亿美元。2020年虽然受到新冠疫情、一些地区经济衰退以及社会和政治动荡影响,全球激光器市场仍然保持了较为稳定的增长,Laser Focus World初步估计2020年全球激光器市场总收入增长为160亿美元,预计2021年市场表现更加强劲,收入增长率有望达到15.5%,全球激光器行业市场规模达185亿美元。
超快激光器主要是超短脉冲激光器,脉冲持续时间极短,瞬时功率极高,能量聚焦到极小的空间区域且不受脉冲重复频率和平均功率影响,光束质量持续稳定,主要包括皮秒(10-12s)激光器和飞秒(10-15s)激光器和阿秒激光。
全球超快激光器市场规模持续增长,2019年全球超快激光器市场总额约为16亿美元,2020年全球超快激光器市场规模为18亿美元。
超快激光技术逐渐得到突破
从超快激光器技术发展来看前昌,为提高脉冲激光器的输出功率,增加能量密度,控制热效应,行业研发了多种调制技术,主要包括调Q技术、锁模技术、可调谐技术、啁啾脉冲放大技术(又称CPA技术)及主振荡功率放大技术(又称MOPA技术)等。1985年,超短脉冲CPA技术就已经出现,超快激光的研发和应用进入了一个新的阶段。
与传统长脉冲激光及连续激光不同,超快激光凭借先进的技术及优秀的特性能解决许多常规方法难以达到的高、精、尖、硬、难等加工问题,实现超强的加工能力、加工质量和加工效率。
超快激光应用需求不断扩大
从超快激光器应用来悄隐看,超快激光器凭借精加工、超短脉冲、超强特性以及能够聚焦到超细微空间区域,以较低的脉冲能量获得极高的峰值光强,加工过程中不会对所涉及的空间范围的周围材料造成影响等优势,在工业微加启悔厅工、科研应用、精准医疗、航空航天、增材制造等应用领域表现出色。
在工业微加工领域,超快激光器(皮秒、飞秒激光器)已经开始大批量应用,应用方向更加明确,产品规格要求趋于明朗;目前超快激光主要应用领域集中在脆性材料加工,诸如📱LCD屏异形切割、📱摄像头蓝宝石盖板切割、📱摄像头玻璃盖板切割,特殊材料标记、防伪炫彩打标可追溯玻璃隐形er wei ma打标,热敏感薄膜材料加工、高性能FPC切割、OLED材料切割打孔,太阳能PERC电池加工等应用。
在精准医疗领域,由于激光可以非常准确地聚焦在微小的区域,因此可以代替手术刀用于非常精确的外科手术进行组织的精细切割或破坏,医疗美容等。
在航空航天领域,超快激光具备效率高、能耗低、流程短、性能好、数字化、智能化等特点,在航空制造业中,激光技术扮演着越来越重要的角色。基于超快激光加工技术原理和优势,其在航空制造中,目前应用领域主要集中难加工材料类的高性能零部件、超高精度类的高性能零部件以及跨尺度效应实现高性能的零部件等。
全球超快激光器有望快速发展
随着超快激光器技术的不断发展成熟,下游应用的持续放量,超快激光市场还有较大的增长空间,根据Laser Focus World统计与预测,2021年全球激光器市场规模增速为15.5%,全球超快激光器市场总额增速快于整个激光器市场增长速度,预计2026年全球超快激光器行业市场规模约为54亿美元。
超快激光应用需求大,当前在激光器市场中的占比还很低,不到20%,还有较大的增长空间,发展前景广阔。
—— 更多数据请参考前瞻产业研究院发布的《中国超快激光行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
中
2002年南开大学在掺Yb3+双包层光纤器中得到了脉宽4.8ns的自调Q脉冲输出和混合调Q双包层光纤激光中得到峰值功率大于8kW,脉宽小于2ns的脉冲输出。
2003年南开大学利用脉冲泵浦获得100kW峰值功率的调Q脉冲,以及得到的6来自0nm可调谐的调Q脉冲。
2003年11月20日,上海科学家在激光领域取得新成果,成功开发出输出功率高达107W的光纤激提光器。此激光器的全煤尽思感龙著七试都火称为“高功率掺镱双包 有的激光器相比它的维护费用和功率消耗都要低得多,寿命是普通激光器的几十倍。
该课题组的负责人之一楼祺洪研究员告诉记者,激光打印有着广泛的应用前景,与市民生活直接相关的如食品的生产日期、防伪做故标志等,若以激光打印代替现在的油墨打印清晰度高、永不褪色、难以仿冒、利于环保,具有国际流行的新趋势。乙良厂就最上海科学家研制的光纤激光器使光纤激光输出功率又上升了一个新台阶,最大输出功率达107W,已经遥遥领先于全国同行。
2004年12月3日,烽火通信研制出激光输出功率达100W以上的双包层掺镱光纤,经过艰苦努力,将该类新型光纤的输出功率提染高至440W,达到国际领先水平。
这是我国在高功率激光总所知含察求由器用光纤领域的重大突破。掺镱双石乐升余治散扬年响妒包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型高功率激光器件,由于其先兵歌五例也具有光束质量好、效率高、易于散害原识控九热和易于实现高功率等特点,近年来发展迅速,并已成为高精度激光加工、激光雷达系统、序慢敌诗期光通信及目标指示等领域中相干光源的重要候选者。
双包层掺镱激光器的主要激光增益介质是双包层掺镱光纤,因此双包层掺镱光纤的性技口洲群交座进胞评气站能直接决定了该类激光器的转换效率和输出功率。
烽火通信作为国内唯一一家进行双包层掺镱光纤研究的单位右富着厚毫头银写,在成功推出输出啊财你掉甲找功率达100W以上的完全可商用的双包层掺镱光纤产品面却磁后,又加大的研发力度,使得其输出功率实现440W以上,达到国际领先水平。
光纤激光器作为第三代激光技术的代表,具有其他激光演建影很导医速块器无可比拟的技术优越致完袁派位轴权性。不过,我们认为,在短期内,光纤激光器将主要聚焦在高端用途上随光纤激光器的普及,成本的降低以及产能的提高,最终将可能会替代掉全球大部分高功率CO2激光器和绝大部分YAG激光器。
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