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激光器

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激光器——能發(fā)射激光的裝置。1954年制成了臺微波量子放大器，獲得了高度相干的微波束。而且，它可以很好地縮短工作物質(zhì)的長度，還能通過改變諧振腔長度來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生激光的模式（即選模），所以一般激光器都具有諧振腔。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍，1960年T.H.梅曼等人制成了臺紅寶石激光器。以后，激光器的種類就越來越多。按工作介質(zhì)分，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器和染料激光器4大類。近來還發(fā)展了自由電子激光器，大功率激光器通常都是脈沖式輸出。

激光器的介紹

激光器作為產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)，主要上游原材料為光學材料、光學器件等。典型的激光器，由激光工作物質(zhì)（發(fā)出能量）、泵浦源（提升能量）、光學諧振腔（傳播能量）等部分組成。光學材料中芯片、有源光纖等在原材料成本構(gòu)成中占比較高，對激光器的生產(chǎn)成本有較大影響。中游為各種激光器及配套設(shè)備。下游激光加工設(shè)備的應(yīng)用市場十分廣泛，目前已滲透到消費電子、材料、半導體加工、汽車、船舶、通訊、醫(yī)學美容、軍事等眾多領(lǐng)域。

上游環(huán)節(jié)的芯片、光纖、高功率光纖光柵、熱沉等光學器件是生產(chǎn)激光器產(chǎn)品的重要原材料。全固態(tài)激光是指用來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的受激輻射放大作用的物質(zhì)體系，有時也稱為激光增益媒質(zhì)，它們可以是固體（晶體、玻璃）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、半導體和液體等媒質(zhì)。國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步較晚，質(zhì)量及穩(wěn)定性難以滿足市場需求，目前仍然主要以進口產(chǎn)品為主（含向國內(nèi)代理商采購）。國內(nèi)三大激光器生產(chǎn)商的供應(yīng)商中，除了有凱普林、長光華芯等少數(shù)國產(chǎn)企業(yè)外，其他基本都是境外公司或其代理商。

2019年上半年，創(chuàng)鑫激光脈沖、連續(xù)激光器的無源光纖國產(chǎn)化率分別為89.91%、52.54%，杰普特無源光纖國產(chǎn)化率也達到90%。激光器的種類和用途激光器發(fā)出的光質(zhì)量純凈、光譜穩(wěn)定可以在很多方面被應(yīng)用。有源光纖作為增益介質(zhì)，其難度與作用大于無源光纖，國產(chǎn)化率也在同比提高。芯片（泵浦源）方面，國產(chǎn)芯片已達到可正常使用的水平，但在技術(shù)上仍與進口芯片存在一定差距，目前國內(nèi)超前的激光器廠商均主要采購Lumentum和貳陸激光的芯片及組件，芯片環(huán)節(jié)仍有待突破。

隨著飛機、汽車工業(yè)向復(fù)合材料的轉(zhuǎn)變，高功率激光器滲透率的持續(xù)提升。

激光產(chǎn)業(yè)鏈

從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟性的角度來看，行業(yè)平均水平下激光器約占激光設(shè)備成本的30%-50%（采用高功率激光器的設(shè)備中占比更高），而材料和激光器件占激光器成本的60%-70%（低功率激光器中的占比更高），因此激光器是制約激光設(shè)備經(jīng)濟性的關(guān)鍵，而激光芯片、特殊光纖等激光器核心器件的價格走勢則決定了激光器的經(jīng)濟性。上游環(huán)節(jié)的芯片、光纖、高功率光纖光柵、熱沉等光學器件是生產(chǎn)激光器產(chǎn)品的重要原材料。

由于激光產(chǎn)業(yè)上游材料不具備稀缺資源屬性，激光芯片等器件的技術(shù)門檻相較于半導體芯片較低，而中游激光器的技術(shù)核心集中在光學設(shè)計、工藝經(jīng)驗等集成能力，下游激光設(shè)備市場極為廣闊且分散，因此國內(nèi)的激光產(chǎn)業(yè)鏈未來有機會國產(chǎn)化閉環(huán)。泵浦源為激光器的光源，諧振腔為泵浦光源與增益介質(zhì)之間的回路，增益介質(zhì)指可將光放大的工作物質(zhì)。目前激光產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游的國產(chǎn)替代進程較快，中低端激光器件和激光器產(chǎn)品單價呈現(xiàn)明顯的降價趨勢：激光器件方面，2009-2017年IPG每瓦特的芯片成本下降了80%，年均降幅18%；激光器方面，激光器單臺價格每年降幅超過20%，帶動激光裝備價格逐年下降超過10%

納秒激光器

二極管泵浦固態(tài)（DPSS）激光器是在20世紀90年代末被首先引入工業(yè)環(huán)境的。功率大?。嚎煞譃榈凸β始す馄鳎ǎ?00w）、中功率激光器（100w-1500w）、高功率激光器（＞1500w）。當時，首臺此類激光器僅具有幾瓦的低輸出功率，其波長為355nm。在二極管泵浦之前，使用燈泵浦可獲得激光，但是這類激光器是非常不可靠的。當時，幾瓦的納秒紫外光的成本超過10萬美元。

隨后，納秒激光器的市場變得越來越成熟，而這些激光器現(xiàn)在也可以從許多不同的制造商（提供紅外、可見和紫外波長）處購買到，10W紫外輸出功率的納秒激光器的價格低于5萬美元。在大多數(shù)情況下，這些激光器的脈沖持續(xù)時間介于幾十到幾百納秒的范圍內(nèi)。