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超快激光器发展市场分析与展望

来源:激光制造商情

  发布:星之球产业研究

关键词:超快激光器 市场发展

2017-09-04

激光技术自问世以来,60多年间,取得了飞跃的发展,其应用几乎涵盖所有工业领域,除轻工业、汽车、航空航天、动力及能源行业外,正逐步向精细、微细加工领域拓展,有力推动了电子制造、集成电路、通讯、机械微加工、医疗、牙科、美容仪器设备及新兴应用的发展。

激光的加工总的而言可分为宏加工与微加工,目前全球范围内宏加工的技术与市场开发已经充分,而微加工还在继续发展,在,特别是超高精度的微加工只是起步阶段。讨论激光微加工的发展,关键在于超短脉冲激光器。

早在1995年,人们就发现了超快激光在微加工应用的潜力,例如德国的汉诺威激光中心。然而在当时,可用的激光器体积很大,科学仪器很笨重,不适合工业应用。在1990年代后期,​​欧洲的研发工作,尤其是苏黎世和波尔多,带来了新一代直接二极管泵浦、掺镱超快激光器的出现。基于新的激光材料,掺镱激光器更可靠、更紧凑,比第一代科学激光器的效率更高。

最初由几个先驱创业公司开发,后来越来越多的厂商也加入开发,超快激光器现在已经演变成一种强大的工业加工工具。在过去的10年中,商用超快激光器的平均功率增加了一百倍,今天达到数十瓦甚至上100瓦。最近实验室的发展重点已经瞄准了千瓦级超快激光器。

超快激光器也许是从2003年左右才开始了真正的工业应用,包括在医疗上也有了很多应用。超快激光器很快成为科研热点与企业创新方向。最有趣的是,最开始掌握这一领域的不是所谓行业巨头,大部分是小企业,包括Positive Light, Raydiance, EKSPLA, Light Conversion, Femtolasers, HighQ Laser, Lumera, Amplitude, Time-bandwith, Attodyne, FiLaser, EdgeWave, Fianium, Onefive等。这些企业掌握着核心超快激光技术,然而初创的阶段规模不大,而且超快激光成本较高,市场需求量有限,这些企业发展步伐平缓。然而超快激光加工是未来一大趋势,行业巨头纷纷关注到这一点,通过并购或自行研发也介入了超快激光器业务。前面所提及的公司大部分都被收购了,其产品继而成为行业巨头的明星产品。

 

(图片由吕启涛博士提供)


在过去五年时间内,超快激光器基本上完成了行业格局的整合,除了自创业至今仍然保持独立运作的EKSPLA, Light Conversion, Amplitude几家企业,如今行业巨头通快公司Trumicro系列、罗芬公司的Starpico/StarFemto, JDSU的Picoblade, 理波公司的Spirit/High Q以及相干公司的Talisker产品是目前较受欢迎的主流。

近年来,超快激光器正逐渐进入人们的视野。它变得更加可靠,并成为诸多领域的重要工具,如医学、科研、远程通讯、半导体检验以及材料加工,特别是移动电子设备。随着超快激光器价格的下降,从业者之间的竞争增加,这些激光器的应用领域也在增加。

过去几年,在全球激光光源市场结构里,除了YAG激光器与CO2激光器增长放缓,光纤激光器是一枝独秀,2016年全球市场突破100亿人民币,占据全球激光源总额超过35%,而在中国光纤激光器所占光源比例接近50%。紫外激光器与半导体激光器发展也非常活跃,2016年国内紫外激光器市场出货数量超过6000台,2017年预计增长60%以上。

与整个激光器市场相比,超快激光市场份额相对较小,但其增长速度是整个激光市场增长速度的两倍。以通快、相干、光谱物理、英诺激光等公司为代表的超快激光器应用呈现了快速稳健的增长。超快激光器将在增材制造、微材料加工、精准加工、精准医疗、薄玻璃切割、微纳加工等更多新型应用领域不断开疆拓土,成为值得期待的应用领域之一。

10年前,超快激光器岂止昂贵能够形容,一台皮秒激光器可达数百万元,近几年超快激光器价格已逐步下降,但目前仍然身价很贵,一台皮秒激光器成本还在一百万元以上,主要是针对科研、医疗以及高端工业应用,然而要大规模应用,超快激光市场还是要经历性价比的战场,特别是在中国市场要大众化应用,则要让用户买得起、用得起。

目前激光微加工领域主要还是纳秒级固体、紫外与光纤激光器应用为主,随着逐渐扩大的应用范围和逐渐下降的价格,超快激光从业者们将迎来春天。许多高要求的加工,从纳秒激光过渡到皮秒激光加工,是一个趋势。皮秒激光或许未来也会走脉冲光纤激光器的类似道路,技术成熟的国产化皮秒激光源批量推出后,竞争加剧,外国供应商也跟随降价,如果真出现这种情况,那么超快激光的规模化应用将会到来。


粗略估计,2016年全球超快激光器产值超过8亿美元,未来三年还会出现加快增长,至2020年市场产值可达14亿美元。在中国,由消费电子产品加工带来的超快激光微加工应用需求量会大幅度增加。目前的光纤激光器制造商未来也许会介入超短脉冲光纤激光器,这一变化将会给这一领域带来新的推动力。  (作者:Johnny)