瞻觀前沿

近日，據最新一期《光學》雜志發(fā)表的一項研究，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院科學家研制出一款新型激光振蕩器，其產生的激光在平均功率和強度方面，均創(chuàng)造了此類激光脈沖新紀錄。其平均功率高達 550 瓦，超出此前紀錄 50% 以上。

此次激光脈沖的持續(xù)時間不足 1 皮秒，且能以每秒 500 萬個脈沖的超高速度，有序從激光器中射出。這些超強且 " 壽命 " 超短的激光脈沖可用于材料加工、眼科手術、精密測量等諸多領域，也有望催生更精確的原子鐘。

中國科學院物理研究所研究員、博士生導師魏志義表示，為制造出這些超短強激光脈沖，團隊使用了 "碟片 " 激光振蕩器。該振蕩器的核心部件是一個厚度僅100 微米的薄碟片，其由摻雜鐿原子的晶體構成。

最新研究基于兩項技術創(chuàng)新：首先是利用反射鏡的獨特排列方式放大激光腔內的振蕩光。為此，研究團隊巧妙設計出一種特殊的反射鏡陣列，使光在激光腔內循環(huán)往返多次放大。隨后，為將這些放大光轉化為高強度的超短脈沖，團隊使用了 " 半導體飽和吸收鏡 ( SESAM ) "。與普通反射鏡不同，SESAM 的反射率會隨著光的強度而變化。當光的強度超過某個閾值時，SESAM 能夠高效地反射這些光，使激光從連續(xù)模式切換到脈沖模式。

圖片來源：蘇黎世聯(lián)邦理工學院

技術價值觀察

激光器產業(yè)鏈從上游的原材料供應，到中游的激光器制造，再到下游的激光加工和應用，形成了一個完整的產業(yè)鏈閉環(huán)，為多個行業(yè)和領域提供了重要的技術支持和產品服務。上游主要涉及激光器原材料的生產和供應，包括光學材料、光學器件、機械裝置、數控軟件、電源器件及輔助器件等。中游主要由各種激光器及其配套裝置與設備構成，主要包括高功率及低功率激光器的制造，是產業(yè)鏈的核心部分。下游涉及激光加工和應用，包括激光切割、焊接、打標、雕刻、鉆孔、照明、通信等，終端應用覆蓋汽車、鋰電、鋼鐵、石油、航空、醫(yī)療、光伏、軍事、電子、通信等廣泛領域。

科學家研制出一款新型激光振蕩器，采用了 " 碟片 " 激光振蕩器，創(chuàng)造了此類激光脈沖新紀錄。因此，從激光器產業(yè)鏈上看，該技術處于產業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

——我國激光器行業(yè)技術發(fā)展歷史悠久

激光技術作為重要加工手段，已廣泛應用于多領域。我國激光產業(yè)雖具規(guī)模，但與發(fā)達國家在光源和高端應用上仍有差距。近年來，我國激光器行業(yè)迅猛發(fā)展，自主研發(fā)產品參與國際競爭，挑戰(zhàn)國外企業(yè)壟斷。我國激光加工憑借精密、柔性、低熱效應特點，成為微加工領域的關鍵技術，其在新能源、信息技術等領域應用廣泛，涵蓋切割、焊接等工藝。隨著應用場景增多，激光技術正不斷創(chuàng)新，向更短波長、更高功率等方向發(fā)展，以滿足精細加工與各類應用的深度融合需求。

——激光器行業(yè)市場規(guī)模

整體來看，中國激光器市場規(guī)模不斷增加，由 934.66 億元，增加至 1210 億元，年均復合增速是 13.78%，同比增長顯著?；诮暌?guī)模數據，未來激光產業(yè)規(guī)模總體呈增長趨勢，發(fā)展勢態(tài)強勁。

——激光器市場產品結構

激光器市場根據增益介質的不同，可以分為光纖激光器、半導體激光器、固體激光器和氣體激光器等多個細分產品。目前中國激光器市場主要以光纖激光器為主導，由于光纖激光器性能優(yōu)異，適用性較強，近十年市場份額快速提升，占比達 65.47%。半導體激光器、固體激光器、氣體激光器占比相差較小，分別為 13.05%、11.31% 和 4.89%。2023 年較 2022 年數據相比，光纖激光器市場規(guī)模穩(wěn)步增長，同比增長 22.1%，其余三者份額均下降超 20%，未來光纖激光器將逐步成為激光器市場主導類型。

——激光器應用領域

激光器在多個領域都有廣泛的應用，包括通信、醫(yī)療、工業(yè)加工、科研等。在通信領域，激光器是光纖通信系統(tǒng)的核心部件，隨著 5G 通信的快速發(fā)展，對高速、高頻率傳輸的需求日益增加，推動了激光器市場的發(fā)展。在醫(yī)療領域，激光器被用于眼科手術、皮膚美容、激光治療等多個方面，其精確性和無創(chuàng)性受到廣泛歡迎。在工業(yè)加工領域，激光器以其高效、精確的特點，在金屬切割、塑料加工、打標等方面得到廣泛應用。此外，在科研領域，激光器也是重要的實驗工具。

就整體分布來看，工業(yè)及信息領域為激光器下游主要應用領域。2021 年工業(yè)領域激光器市場占比最大，達 62%; 其次為信息領域激光器市場，占比達 22%; 商業(yè)領域占比 7%，醫(yī)學領域占比 4%，科研領域占比 5%。根據近年來各省市在 " 十四五 " 期間實施的政策分析，激光器的應用領域將不斷細分，如用于航空航天、5G 通信等方面，但整體分布預測還是以工業(yè)領域為主。

——激光器競爭企業(yè)數量多

大族激光及銳科激光以其高度市場份額占據市場領導者地位，表現出良好的市場優(yōu)勢，市場中還有大量上市企業(yè)參與競爭。

——激光器龍頭企業(yè)技術布局廣

銳科激光、杰普特和大族激光在激光器制造技術方面均展現出了強大的實力，主要研制方向朝高功率、高性能方向發(fā)展，同時拓展產品線，擴充研發(fā)團隊。

——我國激光器技術發(fā)展朝精密化、環(huán)保化和智能化方向發(fā)展

我國激光器技術發(fā)展趨勢將表現為大功率激光器技術的持續(xù)突破、高精度激光加工技術的深入發(fā)展、環(huán)保與節(jié)能成為重要考量以及智能化和自動化水平的不斷提升，這些趨勢將推動我國激光器產業(yè)的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。

中國激光器技術賽道熱力圖

根據前瞻產業(yè)熱力圖顯示，與激光器關鍵技術強關聯(lián)的城市集群主要集中在華南和華中地區(qū)，并且以廣東、湖北省為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局激光器技術及其他相關技術的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南、華中地區(qū)優(yōu)先導入，其中可重點關注廣東省深圳市龍華區(qū)、寶安區(qū)及湖北省武漢市江夏區(qū)所處激光器相關企業(yè)，以及該地方對于激光器產業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

來源：前瞻網