工业用大功率半导体激光器发展状况激光材料加工、信息与通信、(精)
激光器行业发展概况与市场趋势分析
激光器行业发展概况与市场趋势分析一、激光产业链分析激光具有单色性好、亮度高、方向性好等特点，广泛应用于军用和民用领域。
在民用领域，激光加工工艺在机械、汽车、航空、钢铁、造船、电子等大型制造业产业中正在逐步替代传统加工工艺，在军事领域，激光能量武器成为各国重点支持和发展的新概念武器。
随着中国激光行业的不断升级,激光产业以形成了较为完整的产业链,上游为激光晶体、光学镜片、各类激光器、数控系统等,中游为激光切割机、激光焊接机等激光设备,下游则为材料加工、电子信息等应用行业。
激光器位于激光产业链的中游，是激光的发生装置，主要由泵浦源、增益介质、谐振腔三大核心功能部件组成。
泵浦源为激光器提供光源，增益介质吸收泵浦源提供的能量后将光放大，谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路，振腔振荡选模输出激光。
二、全球激光器市场规模2018年，全球激光器市场规模约为137.5亿美元，2009年至2018年年均复合增速为11.14%。
现阶段，得益于激光器产品特性的突出优势以及广泛的应用领域，全球激光器市场处于稳步增长的态势，市场容量逐渐扩大，未来有巨大增长空间。
材料加工、通信和光存储市场占全球激光器下游需求约44.8%、27.8%，为最主要应用。
2018年应用于材料加工、通信和光储存的激光器销售收入分别为61.6亿美元和38.2亿美元，分别占全球激光器收入的44.8%和27.8%。
其余科研和军事、医疗和美容、仪表和传感器、其他市场收入分别为12.8亿美元、10.3亿美元、10.2亿美元和4.4亿美元，分别占全球激光器收入的9.3%、7.5%、7.4%和3.2%。
工业激光器为激光器主要应用领域，2018年占激光器总市场规模的36.77%。
2013-2018年全球各类工业激光器的销售收入持续增长，2018年达50.58亿美元，同比增长4.18%，占全球激光器行业比例从2013年的27.74%增长至36.77%。
工业激光器主要用于切割、金属焊接、打标、半导体、金属精加工等领域其中，其中，材料加工中的切割领域占据全球工业激光器约1/3的市场需求。
激光器的发展历史及现状ppt课件
远红外激光器
X射线激光器
近紫外激光器
4.主要用途
由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密
测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域 引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距 等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。
子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称
为受控核聚变。
5.世界激光器市场发展现状
世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本在光电子技 术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占 首位；
良好效果。
2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可
测很远的距离，且精度很高。
பைடு நூலகம்
3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆
，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。
4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所
带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中
然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于 激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。
2.3成熟阶段
1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成 功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器的先例,但所 研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。
2.激光器的发明
2.1历史由来
激光器的诞生史大致可以分为几 个阶段，其中1916年爱因斯坦 提出的受激辐射概念是其重要 的理论基础。这一理论指出， 处于高能态的物质粒子受到一 个能量等于两个能级之间能量 差的光子的作用，将转变到低 能态，并产生第二个光子，同 第一个光子同时发射出来，这 就是受激辐射。
激光器的发展方向和趋势
激光技术作为工业制造领域的一股核心驱动力量，本身也在不断向前发展。
总结来说，激光器正在向着“更快、更高、更好、更短”这四大方向发展。
更高：激光器的功率越来越高，平均功率已经超过10万瓦。
2013年，第一台商用的10万瓦级光纤激光器在日本名古屋NADEX中心安装，用于焊接300mm 厚的钢板。
激光切割应用也向着更高的功率发展，激光切割机的功率持续走高，已经达到8——12kW。
更好：激光器输出的光束质量越来越好，光纤激光器的光束质量已经达到10万瓦级单模。
在过去的一年中，光纤激光器、碟片激光器、直接半导体激光器的亮度都有大幅度提升。
更短：激光器的输出波长覆盖更短的波段，短波长激光器已经广泛应用。
很多先进的制造工艺都需要冷加工，例如在智能手机制造中，很多时候需要用短波长、短脉冲的紫外激光来处理。
短波长激光已经在表面标记、半导体晶圆加工、钻孔、切割等领域获得了大量应用。
更快：激光器的脉冲速度越来越快，超快激光器取得了快速发展，已经凭借着更简单的结构、更方便的操作、更低廉的成本和更稳定的性能，走出实验室进入工业应用中。
未来的潜力市场关于未来市场中有哪些新的应用增长点，一直都是大家关注的话题。
激光清洗：随着环保意识的增强，各种环保清洗技术应运而生，激光清洗技术就是其中之一。
激光清洗利用高能激光束与工件表面要去除的物质相互作用，发生瞬间蒸发或剥离，无需各种化学清洗剂，绿色无污染。
可用于清除油漆、油污、氧化层、清洗螺杆、除锈、清洗焊缝等。
激光清洗在微电子、建筑、核电站、汽车制造，医疗、文物保护、钢铁除锈和模具去污、汽车制造、建筑等领域拥有巨大市场空间。
金属3D打印市场：金属3D打印也即增材制造，通常使用的是选择性激光器熔覆（S LM）技术，利用激光能量将金属粉末一层层熔化，最终制成想要的形状。
2016年，S LM系统的销量超过1000台，其中使用的激光源主要是光纤激光器、碟片激光器/CO2激光器和飞秒光纤激光器，功率范围30W到1k W以上。
功率半导体发展现状与前沿趋势
功率半导体发展现状与前沿趋势哎呀，今天咱们聊聊功率半导体的发展现状和前沿趋势，听起来是不是有点高深，但其实咱们把它说得简单点，就像在家聊天一样。
功率半导体，这个名字一听就让人觉得高大上，其实它就是我们生活中那些让电流控制得服服帖帖的小家伙。
没错，它们在电力电子、汽车、可再生能源等领域扮演着超级重要的角色，真是生活中的小英雄！现在想想，以前咱们用的都是那种笨重的电器，功率半导体的技术还没那么发达，电能转化效率低得像老牛拉车，走得慢，耗得多。
可现在可不一样了，科技飞速发展，功率半导体也跟着水涨船高，变得越来越聪明。
尤其是那些碳化硅和氮化镓的材料，真是大变活人！它们的热稳定性和电流承载能力简直牛到不行，能让我们的电子设备更加高效，减少能量损耗。
想想看，咱们的手机、电脑，不用再担心发热和耗电，这可是大大的福音呢！而且说到电动汽车，那可是个热火朝天的话题，功率半导体在这里也是大显身手。
电动车的普及让我们对续航里程、充电速度的要求越来越高，功率半导体的高效率、高可靠性恰好迎合了这种需求。
就拿特斯拉来说，车里那套先进的电力管理系统可全靠这些小家伙的支持。
只要有了它们，咱们出门再也不怕中途没电，真是省心省力！除了电动车，咱们再看看可再生能源的领域，太阳能、风能这些绿色能源越来越受欢迎，功率半导体在这里也大显神威。
光伏发电、风力发电，都需要高效的功率转换，而这些功率半导体正好能把太阳和风的能量变成咱们可以直接用的电，听起来是不是特别酷？这可是大自然的馈赠，咱们用得舒心又环保，简直是两全其美。
可是呀，话说回来，功率半导体的技术进步也不是一帆风顺的，很多挑战等着咱们去面对。
比如，材料的研发、制造工艺的改进，这些都得投入大量的人力物力。
再加上市场竞争也异常激烈，各个厂商摩拳擦掌，争先恐后，真是让人感到压力山大。
不过，科技的发展就是如此，只有在不断的竞争和挑战中，才能真正取得突破，不然谁能想到现在的小手机，竟然能让你和世界各地的人随时随地沟通呢？不过，咱们要相信，未来的功率半导体肯定会有更多的惊喜。
半导体激光行业报告
半导体激光行业报告激光技术作为一种高精度、高效率的光学技术，在各个领域都有着广泛的应用。
而半导体激光作为激光技术中的重要一环，其在通信、医疗、工业制造等领域都有着重要的地位。
本报告将对半导体激光行业的发展现状、市场规模、技术趋势等进行深入分析，以期为相关行业的发展提供参考。
一、半导体激光行业概况。
半导体激光是利用半导体材料发射激光的一种激光器件。
相比于其他类型的激光器件，半导体激光器件具有体积小、功耗低、寿命长等优势，因此在通信、医疗、工业制造等领域有着广泛的应用。
随着科技的不断进步，半导体激光技术也在不断发展，其在各个领域的应用也在不断扩大。
二、半导体激光行业发展现状。
1. 通信领域。
随着5G技术的不断普及，对于高速、高精度的光通信需求也在不断增加。
半导体激光器件作为光通信中的重要组成部分，其在光纤通信、光纤传感等方面有着重要的应用。
目前，全球各大通信设备厂商都在加大对半导体激光器件的研发投入，以满足日益增长的通信需求。
2. 医疗领域。
在医疗领域，半导体激光器件被广泛应用于医疗诊断、激光治疗等方面。
例如，激光手术、激光治疗等技术都需要半导体激光器件的支持。
随着人们对医疗技术的不断追求，对于半导体激光器件的需求也在逐渐增加。
3. 工业制造领域。
在工业制造领域，半导体激光器件被广泛应用于激光切割、激光焊接、激光打标等方面。
随着工业自动化程度的不断提高，对于高效、高精度的激光器件需求也在不断增加。
因此，半导体激光器件在工业制造领域有着广阔的市场前景。
三、半导体激光行业市场规模。
目前，全球半导体激光器件市场规模不断扩大。
根据市场研究机构的数据显示，2019年全球半导体激光器件市场规模达到了数百亿美元，预计未来几年还将保持较快的增长速度。
其中，通信、医疗、工业制造等领域对于半导体激光器件的需求将会持续增加，为行业的发展提供了良好的市场环境。
四、半导体激光技术趋势。
1. 高功率、高效率。
随着科技的不断进步，对于半导体激光器件的功率、效率要求也在不断提高。
2024年高功率激光器市场规模分析
2024年高功率激光器市场规模分析1. 引言高功率激光器是一种能够产生高功率激光束的设备，广泛用于多个领域，如工业、医疗和科学研究。
本文将对高功率激光器市场的规模进行详细分析。
2. 市场趋势随着科技的不断发展和应用领域的拓展，高功率激光器市场正在迅速增长。
以下是市场中的一些主要趋势：2.1 行业需求增加高功率激光器在工业和科学研究领域具有广泛的应用。
工业上，高功率激光器被用于激光切割、激光焊接、激光打标和激光雕刻等工艺。
科学研究中，高功率激光器用于精密光谱分析、原子物理研究和光学交叉研究等。
2.2 技术进步推动市场增长随着激光技术的不断进步，高功率激光器的性能和可靠性得到了显著提升。
高功率激光器的输出功率、波长范围和脉冲重复频率等参数一直在不断提高，从而满足了不同应用领域的需求。
2.3 医疗领域需求增加高功率激光器在医疗领域也有广泛的应用。
例如，激光手术是一种常见的治疗方法，高功率激光器可以用于切割和烧蚀组织。
此外，在激光治疗和激光诊断方面，高功率激光器也发挥着重要作用。
3. 市场细分高功率激光器市场可以根据使用领域和激光器类型进行细分。
3.1 使用领域根据使用领域不同，高功率激光器市场可分为工业、医疗和科学研究等领域。
其中，工业是市场的主要使用领域，占据了最大份额。
3.2 激光器类型高功率激光器市场根据激光器类型可分为固体激光器、气体激光器和半导体激光器等。
固体激光器具有高功率、稳定性和长寿命等优点，所以在市场中具有较大的份额。
4. 市场规模高功率激光器市场在过去几年中呈现出快速增长的趋势。
根据市场研究公司的报告，预计高功率激光器市场规模将在未来几年内持续增长，并达到XX亿美元。
这主要受到市场需求增加、技术进步和新兴应用领域的推动。
5. 市场竞争格局高功率激光器市场竞争激烈，主要厂商包括TRUMPF、Coherent、IPG Photonics 等。
这些公司凭借其先进的技术和广泛的产品线在市场中占据了一定的份额。
高功率激光器的发展与应用研究
高功率激光器的发展与应用研究自从激光技术被发明并且应用于实践以来，便引起了全球科技领域的广泛关注。
激光技术作为一种精密测量与精确制造的基础工具，功能应用正在不断地拓展。
高功率激光器近年来在国内外科学研究与工业领域中得到广泛关注和应用，并取得了突破性成果。
本文将介绍高功率激光器的发展历程以及其在各个领域的应用研究。
高功率激光器的发展历程激光技术是一种高能量密度的电磁波，具有单色化、一束集中、相干性强、调制度高等特点。
激光器的功率越高，其应用领域及应用效果就越广泛和明显。
早期的激光器功率仅为几个瓦特，现在已经发展到超过10万瓦。
其中，高功率激光器的发展历程如下：1962年，美国贝尔实验室科学家塞奇维克首次制作出了一台连续波四个激光器。
1964年，美国女性物理学家瓦特斯斯研制出一台半导体激光器，并开创了激光器发展新局面；1977年，美国贝尔实验室研制出了一台发射功率达1千瓦级别的连续激光器材料；1983年，加拿大国家技术研究所研制出了输出功率高达750瓦的固体激光器；1990年，法国创新公司研制出了国际上最先进的1兆瓦钛宝石激光器；2000年，日本以太空开发为基础，发明了世界上首款远离地球300千米使用的氢气激光器，被称为“超炫激光器”。
可见，高功率激光器的发展历程经历了40多年的漫长的历程，由早期的几个瓦特到现在超过10万瓦，技术已经得到了较为全面的提升。
高功率激光器的应用研究随着高功率激光器的不断发展，其应用研究也得到了较多的关注，被广泛应用于各个领域，如以下几个案例：医疗领域：近年来，高功率激光器被广泛地应用于医疗领域，如在冠状动脉阻塞、治疗癫痫和癌症、慢性肝病、糖尿病、靶向治疗乳腺癌等方面。
其中，钛宝石激光器、半导体激光器和二氧化碳激光器等设备是医院中使用最多的类型。
光通信领域：传统的光通信技术是以光纤通信方式为主的，但是随着激光技术的发展，越来越多的激光设备被应用于光信号传输。
高功率激光器通信系统可以用于卫星通信、海底电缆通信、高速列车通信和远程飞行器通信等领域。
高功率半导体激光芯片技术发展趋势
高功率半导体激光芯片技术发展趋势随着科技的不断进步，半导体激光芯片技术在各个领域的应用也越来越广泛。
特别是高功率半导体激光芯片技术，其在激光加工、激光雷达、激光通信等领域具有重要的应用价值。
本文将从多个方面探讨高功率半导体激光芯片技术的发展趋势。
高功率半导体激光芯片技术在激光加工领域的应用前景广阔。
激光加工是一种高精度、高效率的加工方式，可以用于金属、塑料、陶瓷等材料的切割、焊接、打孔等工艺。
传统的激光加工设备往往体积庞大、功耗高，而高功率半导体激光芯片技术的出现可以使得激光加工设备更加紧凑、高效。
未来，高功率半导体激光芯片技术将会在激光加工领域得到更广泛的应用，进一步推动激光加工技术的发展。
高功率半导体激光芯片技术在激光雷达领域的应用也备受关注。
激光雷达是一种利用激光技术进行测量和探测的设备，广泛应用于自动驾驶、环境监测等领域。
高功率半导体激光芯片技术的发展将使得激光雷达设备更加小型化、轻便化，提高激光雷达系统的性能和可靠性。
未来，高功率半导体激光芯片技术有望在激光雷达领域实现更多的创新和突破。
高功率半导体激光芯片技术在激光通信领域也具有广阔的应用前景。
激光通信是一种利用激光进行信息传输的技术，具有大带宽、抗干扰能力强的优点。
传统的激光通信系统往往需要使用高功率激光器来实现远距离传输，而高功率半导体激光芯片技术的发展将使得激光通信设备更加紧凑、低功耗。
未来，高功率半导体激光芯片技术有望推动激光通信领域的发展，使得激光通信技术更加普及。
高功率半导体激光芯片技术的发展还将促进激光医学领域的进步。
激光在医学领域有着广泛的应用，如激光手术、激光治疗等。
高功率半导体激光芯片技术的出现将使得激光医学设备更加便携、高效，提高患者的治疗体验。
未来，高功率半导体激光芯片技术的发展将有助于激光医学领域的创新和发展。
高功率半导体激光芯片技术的发展趋势是多方面的。
它将在激光加工、激光雷达、激光通信、激光医学等领域得到广泛应用，推动相关技术的创新和进步。
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工业用大功率半导体激光器发展状况
激光材料加工、信息与通信、医疗保健与生命科学以及国防是世界范围内激光技术的四个最主要的应用领域，其中激光材料加工所占比例最大，同时也是发展最快、对一个国家国民经济影响最大的激光技术应用领域。
激光材料加工技术在工业领域应用的广泛程度，已经成为衡量一个国家工业水平高低的重要标志。
激光材料加工用大功率激光器经历了大功率CO2激光器、大功率固体YAG激光器后，目前正在朝着以半导体激光器为基础的直接半导体激光器和光纤激光器的方向发展。
在材料加工应用中，以大功率半导体激光器为基础的直接半导体激光器和光纤激光器，不仅具备以往其他激光器的优势，而且还克服了其他激光器效率低、体积大等缺点，将会在材料加工领域带来一场新的技术革命，就如同上世纪中叶晶体管取代电子管、为微电子技术带来的革命一样。
因此，直接半导体激光器和光纤激光器是未来材料加工用激光器的发展方向之一。
下面将介绍近年来大功率半导体激光器的发展现状，以及目前提高半导体激光器输出功率和改善光束质量的方法和最新进展，同时介绍大功率半导体激光器在材料加工中的应用现状、分析展望大功率半导体激光器的
发展趋势。
图1：半导体激光器多光束合成技术示意图
高功率和高光束质量是材料加工用激光器的两个基本要求。
为了提高大功率半导体激光器的输出功率，可以将十几个或几十个单管激光器芯片集成封装、形成激光器巴条，将多个巴条堆叠起来可形成激光器二维叠阵，激光器叠阵的光功率可以达到千瓦级甚至更高。
但是随着半导体激光器条数的增加，其光束质量将会下降。
另外，半导体激光器结构的特殊性决定了其快、慢轴光束质量不一致：快轴的光束质量接近衍射极限，而慢轴的光束质量却比较差，这使得半导体激光器在工业应用中受到了很大的限制。
要实现高质量、宽范围的激光加工，激光器必须同时满足高功率和高光束质量。
因此，现在发达国家均将研究开发新型高功率、高光束质量的大功率半导体激光器作为一个重要研究方向，以满足要求更高激光功率密度的激光材料加工应用的需求。
图2：大功率半导体激光器的光束质量与输出功率之间的关系以及目前的应用领域。
大功率半导体激光器的关键技术包括半导体激光芯片外延生长技术、半导体激光芯片的封装和光学准直、激光光束整形技术和激光器集成技术。
（1）半导体激光芯片外延生长技术
大功率半导体激光器的发展与其外延芯片结构的研究设计紧密相关。
近年来，美、德等国家在此方面投入巨大，并取得了重大进展，处于世界领先地位。
首先，应变量子阱结构的采用，提高了大功率半导体激光器的光电性能，降低了器件的阈值电流密度，并扩展了GaAs基材料系的发射波长覆盖范围。
其次，采用无铝有源区提高了激光芯片端面光学灾变损伤光功率密度，从而提高了器件的输出功率，并增加了器件的使用寿命。
再者，采用宽波导大光腔结构增加了光束近场模式的尺寸，减小了输出光功率密度，从而增加了输出功率，并延长了器件寿命。
目前，商品化的半导体激光芯片的电光转换效率已达到60%，实验室中的电光转换效率已超过70%，预计在不久的将来，半导体激光器芯片的电光转换效率能达到85%以上。
（2）半导体激光芯片的封装和光学准直
激光芯片的冷却和封装是制造大功率半导体激光器的重要环节，由于大功率半导体激光器的输出功率高、发光面积小，其工作时产生的热量密度很高，这对芯片的封装结构和工艺提出了更高要求。
目前，国际上多采用铜热沉、主动冷却方式、硬钎焊技术来实现大功率半导体激光器阵列的封装，根据封装结构的不同，又可分为微通道热沉封装和传导热沉封装。
图3：半导体激光金属焊接在汽车工业中的应用
表1：不同激光熔覆方法的比较
半导体激光器的特殊结构导致其光束的快轴方向发散角非常大，接近40°，而慢轴方向的发散角只有10°左右。
为了使激光长距离传输以便于后续光学处理，需要对光束进行准直。
由于半导体激光器发光单元尺寸较小，目前，国际上常用的准直方法是微透镜准直。
其中，快轴准直镜通常为数值孔径较大的微柱非球面镜，慢轴准直镜则是对应于各个发光单元的微柱透镜。
经过快慢轴准直后，快轴方向的发散角可以达到8mrad，慢轴方向的发散角可以达到30mrad。