飞秒激光器的市场调查分析报告

飞秒激光器的市场调查分析报告
院系：信息科学与技术系
专业班：光信0801班
姓名：周紫雁
学号：20081182002
2012年5月
飞秒激光器的市场调查分析报告
摘要
从1980年后期起,超短光脉冲的产生及放大技术迅速发展。

飞秒激光的特征是超高速和超高强度,正是由于飞秒激光器的这种优势使飞秒激光器及其在各领域的应用倍受关注。

飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。

飞秒激光在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大，科学家预测飞秒激光将为新能源的产生发挥重要作用。

就目前来说，飞秒激光器在高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用和潜在的市场前景。

本文旨在研究其市场情况以及供需量，可以得出其投放入市场的适用量，从而可以对产品市场的销售商、生产的管理部门提高工参考依据以及为其做长期战略性规划提供参照。

本文第一章主要对飞秒激光的物理特性及主要用途进行了概述，第二章通过翻阅资料和统计数据对飞秒激光器国际市场行情分析，第三章通过实际考察以及案例分析，对于飞秒激光器中国市场行情进行了分析。

关键词：飞秒激光市场分析调研
Abstract
（Times New Roman字体，小二号加粗，居中）
（空一行）
The dissolution of labour contract by employer………………………………（小四号Times New Roman字体）………………………………………………………………
Key words（顶格四号Times New Roman字体，加粗）:labor contract dissolute by employer dissolute right away（用小四号Times New Roman书写词条，各词条间用两个英文空格隔开，其它格式同中文摘要）
目录
摘要 (I)
Abstract (Ⅱ)
绪论 (1)
1我国劳动合同解除制度的发展状况及价值取向 (2)
1.1飞秒激光的物理特性 (2)
1.1.1飞秒激光物理性质 (2)
1.1.2...飞秒激光脉冲的产生 (2)
1.1.3飞秒激光优势 (2)
2飞秒激光器国际市场行情分析 (2)
2.1飞秒激光器的全球商业化概述 (2)
2.2..全球激光器主要生产厂商产值情况 (2)
3.飞秒激光器中国市场行情分析 (2)
3.1飞秒激光的物理特性 (2)
3.2案例分析及数据调查 (2)
3.2.1飞秒激光治疗近视的优势 (2)
3.2.2飞秒激光近视矫正市场需求分析 (2)
结论 (3)
致谢 (4)
参考文献 (5)
绪论（居中，三号黑体字）
（空一行）
飞秒激光的3大特点是超短、超强和高聚焦能力。

飞秒激光脉宽可短至4
fs(1fs=10‘15s)以内，功率高达拍瓦量级(1Pw=1015w)，聚焦功率密度达到1020—1022W／cm2[2]。

飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，实现对玻璃、陶瓷、半导体、塑料、聚合物、树脂等材料的微纳尺寸加工，具有其它激光加工无法比拟的优势。

目前，飞秒激光器已经投入市场使用在精密仪器制造以及医疗器械上都有所应用，并且显示了其优越的性能，深得购买商的喜爱，是较为前沿的激光技术。

当前，微制造技术的快速发展向加工尺度和精度提出了挑战——需要将加工精度延伸到亚微米甚至纳米量级，并且实现真正意义上的三维立体微加工，而传统的连续和长脉冲激光主要依靠聚焦产生的高温来烧蚀材料，热扩散范围大，加工精度有限，而紫外激光对大多数材料不透明，因而使用上也受到限制。

利用飞秒激光微加工技术有望克服上述传统激光加工技术所面临的各种困难，它可以突破光学微加工方法中由于衍射极限给加工精度带来的限制，并有能力直接在透明材料内部加工出真正的三维微结构。

因此在市场上诸多精密仪器加工以及精密手术医疗行业都青睐于新兴的飞秒激光器。

通过调查用户需求、激光市场的消费偏好，了解产品、市场发展趋势，能够为生产/销售企业对产品进行定位、推广促销提供依据。

1飞秒激光的物理特性及主要用途概述
1.1飞秒激光的物理特性
飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，一飞秒就是10的负15次方秒，也就是1／1000万亿秒，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍。

这是飞秒激光的第一个特点。

飞秒激光的第二个特点是具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比目前全世界发电总功率还要多出百倍。

飞秒激光的第三个特点是，它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。

1.1.1飞秒激光物理性质
超短脉冲激光技术从20世纪80年代开始，经历染料飞秒激光和固体飞秒激光的发展，开辟了飞秒激光的应用时代。

飞秒激光脉冲宽度极短，聚焦后可在较低的脉冲能量下获得极高的峰值功率密度（1020W/cm2以上），焦点出的光
电场强度比原子内部库伦电厂还要高。

产生激光超短脉冲的的激光需要用的锁模技术，实现锁模的方法有很多种，但一般可以分为两大类：即主动锁模和被动锁模。

主动锁模是指通过由外部向激光器提供调制信号的途径来时周期性改变激光器增益或损耗从而达到锁模目的；而被动锁模则是利用材料的非线性吸收或非线性相变的特性来产生激光超短脉冲。

目前最为广泛使用的一种产生飞秒激光脉冲的克尔透镜锁模技术是一种独特的被动锁模方法。

克尔透镜锁模实际上是利用材料的折射率随光强变化的特性使得激光器运转中的尖峰脉冲得到的增益高出连续的背景激光曾以从而最终实现短脉冲输出。

1.1.2飞秒激光脉冲的产生
单一频率的激光持续性的发光，其振幅不随时间改变。

要制造出激光脉冲，可把两个相位相同、频率不同的波想家，此时就会产生所谓的拍频，加强性干涉的部分就会大幅增强、相消性干涉的部分就会相互抵消。

与多条相位相同、频率不同的波相加时，产生的拍频也就越短，剑锋的强度也就越大。

要让激光产生如此短的脉冲，必须同时符合多种条件。

首先，激光放大器本身要拥有宽屏的激光机制，这样他才有办法放大各种频率以求符合前述的激
光。

目前最新的极光介质是“掺钛蓝宝石晶体”的材料，在1.5m长的共振腔中大约可以放大100万个等间隔频率的光线，如果这些光线能有相同的相位，那么干涉效果可以把光波加强成100万倍的强度，而脉冲的长度则可以缩小100
万倍。

其次，要有脉冲压缩机制。

激光现在聚焦的过程中，由于光学克尔效应的关系，高强度的光线会更加的增强其效果，但其他低强度的部分则会被额外装置的光圈所阻挡，丧失其效用。

在这样的装置下，激光的高强度不饿分被放大得比较多，会越来越强，自然就能产生高强度短脉冲的激光。

最后，要具有腔内色散补偿的功能。

在介质中不同波长的光线速度并不相同，折射率也不同。

光线通过介质时，也会产生不同的折射，但要产生飞秒脉冲，就要把这些不同波长的光线并不相同，折射率也不同。

光线通过介质时也会产生不同的折射，但要产生飞秒脉冲，就要把这些不同波长的光线经由棱镜的作用补偿他们的光程差，才能达到所需的加强型干涉的效果。

1.1.3飞秒激光优势
超短、超强和高聚焦能力是飞秒激光的3大特点。

由于作用时间极短，能量还没来得及扩散，材料已经被加热到极高的温度，直接以气相蒸发，这样在材料内部形成很大的温度梯度，同样，材料以气相蒸发带走大部分热量，热扩散对焦点周围影响很小，这样就克服了困扰长脉冲激光加工过程中热扩散带来的材料变形和熔化现象，实现了高精度加工。

飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，从而对玻璃、陶瓷、半导体、塑料、聚合物、树脂等材料的微纳尺寸加工有很大的优势，具有其它激光加工无法比拟的优势：①耗能低，无热熔区，“冷”加工；
②可加工的材料广泛：从金属到非金属再到生物细胞组织，甚至是细胞内的线粒体；③高精度、高质量、高分辨率，加工区域可小于焦斑尺寸，突破衍射极限；④对环境没有特殊要求，无污染。

飞秒激光微加工是当今世界激光、光电行业中极为引人注目的前沿研究方向。

与长脉冲激光相比，飞秒激光的烧蚀阈值低而且阈值能量偏差很小，因此，应将激光的能量控制在正好等于或略高于烧蚀阈值，那么则只有高于烧蚀阈值的部分产生烧蚀，因此可以进行低于衍射极限的亚微米加工。

另外，由于透明材料为脆性材料，长脉冲激光产生的热应力会使之炸裂，但是超短脉冲激光产生的热影响比较小，从而可以对其进行精密加工。

1.2飞秒激光器的主要用途
世界各国学者在飞秒激光与材料相互作用机理研究方面已取得重大根据的进展，开发出以钛宝石激光器为主的飞秒激光微加工系统，开展了飞秒激光微纳加工的工艺研究，促进了多学科的融合，推动着飞秒激光微纳加工技术向着低成本、高可靠性、多用途、产业化的方向发展。

飞秒激光微加工技术将在超高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用和潜在的市场前景。

根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以记将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。

他们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断地得以深入和发展的。

飞秒脉冲激光的最直接应用时人们利用它作为光源，形成多重时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术，飞秒激光的另一个用途就是为精细加工。

1.2.1生物医疗
飞秒激光具有“冷”加工、能量消耗低、损伤小、准确度高、三维空间上严格定位的优点，最大限度地满足了生物医疗的特殊要求：①手术风险低，可对同一患处进行多次手术，治疗愈合周期短；②相比传统手术刀，医源性感染少；③“全激光”手术，无刀胜有刀，精确度高；④无痛，无并发症。

目前，在此方面取得的研究进展有：①在牙齿、隐形眼镜上钻孔ⅢJ，边缘干净、无损伤；②非热性手术切割烧蚀脑组织样品b51；③纳米切割人体染色体m1；④制作血管支架旧7|，力学性能好，可望解决血管再狭窄问题，即治疗冠心病；⑤飞秒激光飞行质谱DNA排序_3副；⑥飞秒激光激发的荧光显微术对小鼠植入前胚胎内细胞中的钙信号和染色体实现真正的三维、四维实时成像∞9。

等。

最具有现实意义的是美国INTRALAsE公司的Intmlase飞秒激光，可以按任何角度、形状设计制作光滑而且厚度均匀一致的角膜瓣，精确到±10斗mⅢJ。

至今Intralase飞秒激光的LASIK手术已经超过30万例，临床统计它的精度要超过传统角膜刀100多倍。

IntraLase“飞秒激光”的出现，使人类第一次在眼角膜手术上离开了手术刀，真正实现了“全程无刀手术”。

现在科研者正努力将其用于青光眼及白内障等手术中。

在生物医学中，飞秒激光仅局限为一种外科手术工具，要想将其广泛用于医学诊断、生物活体检测、蛋白质分析等方面，还有许多技术层面上的问题需要研究和解决。

目前人们还在研究如何将飞秒激光用于牙科治疗。

有科学家发现利用超短脉冲激光能去掉牙的一小块，而不影响周围的物质。

1.2.2工业机械微加工
飞秒激光应用于微加工领域飞秒激光脉冲具有极短的脉冲宽度和极高的峰值功率，与物质相互作用时呈现强烈的非线性效应，它主要依靠多光子吸收机制来加工一些长脉冲激光无法作用的透明材料。

飞秒脉冲作用时间极短，热效应小几乎可以忽略，因而可以大大提高加工精度，如此可以实现很多静谧的加工，如加工孔径的熔融区；可以实现多材料，如金属、半导体、透明材料的微机械加工、雕刻；加工区域可以小于聚焦尺寸，突破衍射极限等。

近红外区的飞秒激光又能避免紫外激光对大多数材料不透明的缺点，它可以深入透明材料内部在介观尺度上实现真正意义上的三维立体微加工。

一些汽车制造厂和重型设备加工工厂目前正在研究永飞秒激光加工更好的发动机喷油嘴，使用超短激光脉冲可以在金属上打出基百纳米宽的小孔。

图l不锈钢薄片上的深孔(a)和金属薄
膜上的微纳米级阵列孑L(b)
在l mm厚的不锈钢薄片上，飞秒激光进行了具有深孔边缘清晰、表面干净等特点的纳米级深孔加工(如图1a)；在金属薄膜上，钛宝石飞秒激光加工制备出了微纳米级阵列孔(如图1b)，孔径最小达2．5斗m，孔直径在2．5～10pm
间可调，最小间距可达10¨m，很容易实现10—50¨m间距调整。

1.2.3微电子光学加工
集成化的前提是光电器件的微型化。

因此，光电器件的微型化是当前光通信领域研究的前沿和热点。

近年来，相比传统的光电技术，飞秒激光微加工技术将成为新一代光电器件的制造技术。

国内外学者在光波导的制备技术等诸多方面进行了有益的探索，取得了很大的进展。

在奥兰多举行的美国光学学会会议上，IBM公司报道了将一种飞秒激光系统用于大规模集成电路芯片的光刻工
艺中。

这充分说明，飞秒激光器可以在微电子光学仪器的加工上大显身手。

光栅在光通讯、色散补偿、光纤传感等领域中发挥着不可替代的作用。

光产业的发展，对光栅提出了更高的要求：①不同几何形状排列，如六角阵列光栅；②在光纤内部刻划，如Bragg(布拉格)光纤光栅。

传统加工方法工序繁杂、制作的光栅稳定性差、寿命短。

而飞秒激光微加工克服了这些缺点，永久性改变折射率，改变量高达0．05旧7|，实现直接刻划，顺应了现代光栅微型化和多样化的发展趋势。

波导易于和光纤通信系统耦合且损耗小，在频域中呈现出丰富的传输特性，成为光纤器件的研究热点。

与离子注入法和热扩散型离子交换法等目前常用的制作方法相比，飞秒激光制作波
导在室温环境下进行，过程简单，波导结构在高温时仍能保持良好的质量和稳定性。

美国学者用飞秒激光之辈的增益光波导长1cm，可产生3dB/cm的信号增益。

大阪大学的Watanabe W等用85fs、重复频率1kHz、单脉冲能量1.5μJ 的太蓝宝石激光制作的多播干涉波导阵列，实现了高阶模输出。

目前，利用计算机精密控制飞秒激光加工平台，可以在材料内部的任意位置制得任意形状的二维、三维或单模光波导。

Physics Coherent
2.飞秒激光器国际市场行情分析
2.1飞秒激光器的全球商业化概述
飞秒激光微加工技术已成为当代微制造领域的研究热点，它在微电子、微光学、微机电系统和生物医学等领域均已展露出重要应用前景，并体现出无可取代的优势。

飞秒激光器的技术开发引人注目,即使没有激光专业知识也可以使用的飞秒激光器商品已大量上市。

表1示出典型的商品飞秒激光振荡器规格,脉冲宽度最短12fs的装置很容易购得,产品质量已提高到可用PC控制的键盘操作的水平。

大部分是钛宝石激光器,在操作性和稳定性上具有优越性的光纤激光器也开始普及。

表2示出以这些振荡器作种籽光源的商品放大装置的规格。

在加工等领域应用脉冲能量1mJ就足够了。

重复率最大为300kHz的装置,以研制水平确认,可以根据实际需要而提高生产量。

放大装置以1box型键盘操作飞秒激光装置为主流。

最近的特点是,增加采用以光纤激光器为种籽光源的装置。

但是,由于直接用光纤激光器产生100fs以下的超短脉冲困难,故作为放大装置获得的脉冲宽度也100fs比宽。

日本厂家已生产出平均功率10W的装置。

厂商Spectra
FemtoLsaters FemtoLasters IMRA America
产品名称Maitai Chameleon
FemotoSource
cPRO FemtoSource
cPRO
A-25
波长/nm750-85072-930800800780
平均输出功
率/700>@300nm
1000@800nm
40030025
脉冲宽度/fs<100<1401230180脉冲能量/nJ8 1.2 5.34
重复率/MHz80807575尺寸
LxWxH/mm
590x300x137
紧凑
65x37x19600x190x80193x109x82
特征
计算机控制
主动的光束定向
无需维护
宽调谐范围
光谱宽度>75nm
抽运功率为5W
自锁模抽运功率
为5w
光纤激光器重
4kg 功能
耗电/W100v15Ax2100v，15A仅抽运光源仅抽运光源
表1商品飞秒激光振荡器规格
Compact PRO
FS-10
100V，20A 13000
厂商
Spectra
Physics
Thales
Laser（S.A
）
HOYA C Coherent FemtoLaser CyberLaster
产品名称Hurricane Bright CPA2001Reg A9000
FemtoPower
波长/nm780~820780775780~820800780平均输
出功率/W 脉冲宽1 1.50.80.750.810
150(到3ps
度/fs
100脉冲能可变)
150********
量/mJ
1重复率
/kHz
1.5尺寸0.80.80.0030.81 51300110
LxWxH/m m
特征990x680x24
1
紧凑的生产
30台以上；
单发10Hz
1190x728x28
输出稳定性
3%（均方根）
（脉冲到脉
冲）；
1220x500x30
重复率可变
10~1kHz；
转键操作
光纤激光振
荡器
1111x380x19
7
连续波激励；
也有50fs型
1280x960x20
8
高峰值
功率>30GW
2500x1300x180
世界最高输出
功率10w；
另有世界最小
1W；
光纤激光振荡
器
耗电/w100v15Ax464
100V10A
200V1Ф40A 100V，25A
AC
表2商品飞秒激光装置规格
全球飞秒激光器（包括配套设备）市场主要可划分为三大区域：美国（包括北美）占58%，欧洲占25%，日本及太平洋地区占17%。

2010年以来，全球接近85%的飞秒激光器销售主要集中在光通信与光存储、激光材料加工与激光医疗与诊断这三大阵营。

而飞秒激光最常见的市场商业就在于医疗方面。

激光医疗与诊断产业主要包括：用于眼科（包含屈光手术和激光光凝治疗）或普通外科手术和治疗的激光器、用于美容治疗的激光器、用于眼科或普通外科诊断分析的激光器等。

2009年眼科、外科和美容激光器的销售额受到巨大影响。

来自医疗激光器七大主要制造商
Biolase、Candela、Cutera、Cynosure、Iridex、Palomar和Syneron的总销售额从2008年中期就开始下滑，2009年前三季度比2008年同期下滑了40%，
但在2010年度与2011年度略有回弹20%-43%。

该产业部分市场和美容治疗（如祛皱、脱毛和视力矫正）密切相关，并且与消费经济挂钩。

2.2全球激光器主要生产厂商产值情况
从激光技术研发实力来看，日本和美国的企业在光电子技术方面位居前两位，在激光医疗及激光检测方面则是美国稳居首位，而在激光材料加工设备方面则是德国排名第一。

飞秒激光器的生产商主要集中在美国，广为了解的主要有：美国相干公司：相干公司成立于1966年，是世界第一大激光器及相关光电子产品生产商，产品服务于科研、医疗、工业加工等多个行业；秉承40年的激光制造经验和创新精神，致力于提供一流的商业化激光器，促进科学研究不断进步、生产制造行业生产力和加工精度的不断提高（coherent）；美国的Thorlab公司：Thorlabs
公司于22年前在美国成立，是一家迅速成长的生产且经销光学机械、光学与光电子器件和设备的龙头光子企业。

Thorlabs在全球拥有850多名雇员，在7个国家包括美国、英国、德国、瑞典、法国、日本和中国设有生产销售分支机构，以及遍及全球的代理商。

其总部位于美国新泽西州纽顿市（NEWTON），创始人为
前贝尔实验室的工程师Alex Cable。

位于上海的Thorlabs中国分公司是Thorlabs近年来在中国设立的一所分支机构。

Thorlabs中国分公司协同东京分公司，亚洲市场的客户提供本地化实时的销售和技术支持服务。

目前激光企业主要推出的产品仍然是以气体激光器以及固体及激光器为主，飞秒激光器的份额并不不是很大。

3.飞秒激光器中国市场行情分析
3.1飞秒激光器的生产情况
国内已出现多家从事研制、生产和经营激光器和激光加工设备的研发机构和企业。

至今已有5个国家级激光技术研究中心，10多个产品研发机构。

已有100多家从事激光加工的制造企业，其中一些是由激光技术应用研究所建立的，另外一些是新兴的私人拥有的民营激光公司，主要分布在武汉、上海、江苏、北京、西安等省市。

这些公司已成为国内激光加工市场的主力，但是他们主要制造仍然是工业激光器、元器件和激光加工系统（激光标记、划线、微调、切割、焊接、表面处理、微加工、直接成型），这几种比较普及的工业用途的激光器，对于用于微小器件以及医疗激光器械加工的产品少之又少，我国仍然不具备大范围生产飞秒激光器的能力
与国际上激光加工系统相比，我国的激光加工系统差距甚大，仅占全球销售额的2%左右。

主要表现为：高档激光加工系统很少，甚至没有；主力激光器不过关；微细激光加工装备缺口较大等。

我国的一些生产企业正在积蓄力量稳步进入，市场有很大的发展空间。

表4展示了在汉飞秒激光技术相关企业的初步调研结果：企业大多以飞秒激光器代理为主。

由于缺乏激光产品规模生产技术，在汉企业多以引进激光产品的规模生产设备和技术为主，缺乏系列产品。

武汉博激世纪科技有限公司、武汉楚天激光股份有限公司、湖北蓝光
飞秒激光医疗
科技发展有限公司、武汉磊石科技发展有限公司等
表4武汉飞秒激光技术不同领域相关企业
3.2案例分析及数据调查
飞秒激光主要市场在在医疗器械销售方面所占份额最大，如全程飞秒激光屈光手术，在各家大型眼科医院都有所应用，下面就对这个案例进行详细的分析。

针对飞秒激光的市场，我对南京爱尔眼科进行了市场调研。

南京爱尔眼科医院设立于省会城市南京，是南京市最具规模的眼科医院之一。

各医院开展全眼科诊疗服务，包括：近视、远视、散光、白内障、青光眼、眼底病、玻璃体视网膜病、斜视及小儿眼病、角膜病、眼整形及验光配镜等服务，并相应地设置了准分子科、白内障科、眼底病科、眼整形科、儿童眼病及斜弱视科等分支学科。

3.2.1飞秒激光治疗近视的优势
1.安全性高：飞秒激光和普通准分子近视手术最大的差异在于制作角膜瓣的技术不同。

飞秒激光手术是通过激光来实现角膜组织的光动力爆破制作角膜瓣，精确性达到微米级，是机械刀精确度的100倍，具有安全性更高、精确度更高、角膜瓣复位更紧密等优势，而且由于手术过程中没有“有形”的刀片出现，能够避免交叉感染。

2.对治疗参数可进行编程：在手术过程中，医师可以根据不同患者的角膜厚度、屈光度数、瞳孔的直径、角膜的直径等，“个性化”设计角膜瓣的厚度、角膜瓣的直径、角膜瓣的中心位置、角膜瓣蒂部的位置、角膜瓣边缘的切削角度。

3.对角膜曲率的依赖性更少：使用角膜刀制瓣时，医师需要根据角膜曲率（弧度）来选择负压吸力环。

角膜曲率对角膜刀制作出的角膜瓣位置、直径、大小、厚薄有直接影响。

因此与患者的角膜曲率（弧度）大小无关，有效避免了因角膜曲率变化而产生的并发症。

同时也能保证角膜瓣的位置、厚薄不受角膜曲率影响。

4.对眼内组织的干扰更小：飞秒激光手术时对眼球的负压吸力来自于一个。