激光器是激光的發(fā)生裝置,主要由泵浦源、增益介質、諧振腔等組成。激光器光學系統(tǒng)中的增益介質通過吸收泵浦源產生的能量,使得增益介質先從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),再釋放能量回歸到基態(tài)的穩(wěn)態(tài)。在釋能的過程中,增益介質產生出能量、波長、方向高度一致的光子,通過光學諧振
激光器是激光的發(fā)生裝置,主要由泵浦源、增益介質、諧振腔等組成。激光器光學系統(tǒng)中的增益介質通過吸收泵浦源產生的能量,使得增益介質先從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),再釋放能量回歸到基態(tài)的穩(wěn)態(tài)。在釋能的過程中,增益介質產生出能量、波長、方向高度一致的光子,通過光學諧振腔的反射放大最終形成激光束。
激光器是激光加工設備的心臟,激光器的性能直接影響激光加工設備的品質和使用效果,尤其在超精密加工應用領域,對于激光器的質量和穩(wěn)定性要求更為苛刻。
可以看到的是,汽車市場正以兩位數的速度增長并成為鈑金行業(yè)的推動力,為激光器的發(fā)展做出了巨大貢獻。除此之外,加工制造領域——尤其是廚具、電梯、家居領域的薄鈑金工業(yè)(<5毫米)和其他此類應用也有助于激光市場的增長。
根據中研普華產業(yè)研究院發(fā)布的《2021-2026年激光器件市場發(fā)展現狀調查及供需格局分析預測報告》顯示:
自1960年世界上第一臺紅寶石激光器發(fā)明以來,激光器的發(fā)展和應用已遍及社會發(fā)展的許多領域,極大地推動了生產力的進步。光纖激光以脈沖極快、功率極強、線寬極窄等獨特的技術優(yōu)勢在激光技術發(fā)展中異軍突起,成為激光領域充滿創(chuàng)新活力和創(chuàng)新機遇的研究方向。2000年后,中國光纖激光器產業(yè)開始逐步成長,部分研究成果達到了國際先進水平或國際領先水平。
中國激光器行業(yè)發(fā)展迅速、競爭優(yōu)勢明顯。在全球激光器市場中所占的比重也持續(xù)提升。2020年中國激光器市場規(guī)模達到109.1億美元,占全球激光器市場66.12%的份額。預計2022年將達到147.4億美元。
據不完全統(tǒng)計,全球激光市場對激光器的需求量正在以每年5%左右的速度增長,激光器的年需求量超過100億元,其中固體激光器占有量達到20%以上。固體激光器近年來在一些應用領域仍大有作為,尤其是在3D打印,芯片制造等熱門應用領域。
2020年1月,科技部等5部門聯(lián)合發(fā)布《加強“從0到1”基礎研究工作方案》,提出面向國家重大需求,對關鍵核心技術中的重大科學問題給以長期支持,其中重點支持的領域包括3D打印和激光制造、光電子器件及集成等激光相關產業(yè)。
得益于國家發(fā)展規(guī)劃、產業(yè)政策以及現代制造業(yè)轉型升級,激光器行業(yè)迎來新的發(fā)展機遇,國內激光技術應用空間巨大。近年來,3D打印技術已經應用于航空航天、生物醫(yī)療、建筑、汽車等領域。光固化快速成型、選擇性粉末燒結成型是目前激光3D打印的主流方式之一。
隨著上游核心光電子元器件逐步實現國產化,激光器應用成本逐步下降,激光器將更深地滲透到眾多行業(yè)。一方面,對中國而言,激光加工也契合中國制造業(yè)重點升級的十大應用領域,預計未來激光加工的應用領域將進一步拓展,市場規(guī)模進一步擴大。另一方面,隨著無人駕駛、高級輔助駕駛系統(tǒng)、服務型機器人、3D傳感等技術的不斷普及發(fā)展,將更多的應用于汽車、人工智能、消費電子、人臉識別、光通信及國防科研等眾多領域。而半導體激光器作為上述激光應用的核心器件或部件,也將獲得快速發(fā)展空間。
受益于中國制造業(yè)大國地位以及新興產業(yè)的蓬勃發(fā)展,中國中高端激光器廠商最近幾年逐步崛起。
激光加工技術是利用激光,對(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術。由于激光具有良好的單色性、相干性和方向性,激光加工技術作為先進制造技術,已廣泛應用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機械制造等行業(yè)。
激光產業(yè)鏈包括上游原材料、激光器件、激光設備及下游應用等。其中,核心部件激光器是能發(fā)射激光的裝置,按工作介質分,激光器可分為氣體激光器、固體激光器、光纖激光器和半導體激光器4大類。其中,在中國市占率接近一半的光纖激光器主要應用在工業(yè)領域。
在工業(yè)激光器領域,光纖激光器在輸出功率、光束質量和亮度等方面自問世以來取得了巨大進步。但更高的功率可提高加工速度,優(yōu)化加工質量,拓展加工領域至重工業(yè)制造,在汽車制造、航空航天制造、能源、機械制造、冶金、軌道交通建設、科研等領域應用于切割、焊接、表面處理等,光纖激光器對功率的指標要求不斷提高。相應器件廠商需要不斷地提高核心器件性能(如大功率的半導體激光芯片和增益光纖),光纖激光器功率的提高還需要先進的合束和功率合成等激光調制技術,這都將給大功率半導體激光芯片廠商帶來新的要求和挑戰(zhàn)。
另外,更短波長、更多波長、更快(超快)激光器的發(fā)展也是一個重要方向,主要應用于集成電路芯片、顯示、消費電子、航空航天等精密微加工,以及生命科學、醫(yī)療、傳感等領域,對半導體激光芯片也提出了新的要求。
更多行業(yè)詳情請點擊中研普華產業(yè)研究院發(fā)布的《2021-2026年激光器件市場發(fā)展現狀調查及供需格局分析預測報告》。
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2021-2026年激光器件市場發(fā)展現狀調查及供需格局分析預測報告
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