解析半导体激光器产业现状与技术流派前景

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近年来，中国激光财富获得了飞速的成长。中国是活跃的制造业市场及工业激光设备的首要市场，受宏观经济成长、制造业财富升级、国度政策撑持等成分影响，中国工业激光财富成为受高度关注的财富之一，市场成长迅速。2015年，中国庖代欧洲，首次成为激光器最大的消费市场。

2013年以来，我国光纤激光器市场规模逐年增进，CO2激光器市场被逐渐侵蚀，光纤激光器成为工业激光器最大产品组织，作为光纤激光器泵浦半导体激光器市场规模快速扩大，2015年、2016年、2017年是我国半导体激光飞速成长的3年，2017年往后，因为部门光纤激光器龙头厂商起头多量量零丁生产LD器件、LD芯片，削减了对半导体激光器泵浦采购。加之国内宏观经济成长压力加大，国际贸易摩擦络续，半导体激光器市场增速大幅放缓，到2019年，我国半导体激光器市场规模为19.79亿元，同比增进10.6％，2013－2019年年复合增进率达到18.17％。

数据起原：OFweek财富研究院

当前国际上从事半导体激光器的企业有美国的Coherent、nLight、II－VI、Newport、德国TRUMPF、DILAS等。因为国外半导体激光器研提议步早，财富化早，手艺储蓄更深挚，是以其产品占有较大市场份额。

国内半导体激光器财富化相对较晚，但跟着应用市场的快速扩大，也发生出一批极具竞争力的企业，如山东华光光电（1999.11.成立）、西安华科光电（2002.9.成立）、北京凯普林光电（2003.3.成立）、西安炬光科技（2009.9.成立）、姑苏长光华芯（2012.3.成立）等。据OFweek激光网熟悉，这几家企业2019年发卖额均跨越亿元。个中，凯普林早期的半导体激光器首要面临国外医疗及激光制版印刷行业，从2011年起头慢慢成为工业半导体泵浦源及半导体激光直接加工领域国产替代进口品牌的主力军，其强大的研发团队及高额的研发投入为其斥地工业市场供给了坚忍的手艺保障。

早在20世纪80年月的时候，半导体激光器还只是应用在光存储和一些小众应用。当时，光存储是半导体激光器行业的第一个大型应用。跟着半导体激光器手艺络续立异，鼓动了注入数字多功能光盘（DVD）和蓝光光盘（BD）等光存储手艺的成长。到20世纪80年月，光收集成为了半导体激光器的主沙场。再后来，半导体激光器又成为通信收集的关键加工制造设备。

因为半导体激光器具有制造简练、易量产、成本低、波长笼盖局限广、体积小、寿命长、能耗低、电光转换效率高档优点，在CD激光唱片机、光纤通信、光存储器、激光打印机等获得遍及应用，逐渐笼盖了各个光电子学领域的实用市场。跟着半导体激光器输出功率慢慢提高及输出特征络续改善，其在工业加工领域也慢慢起头施展浸染。除了直接介入工业加工外，半导体激光器更多应用于光纤激光器和固体激光器的泵浦源，与工业激光市场合营成长，并跟着光纤激光器的爆发而迎来新的增进点。

受光束质量的限制，传统半导体激光器难以直接用于金属切割。近年来，跟着半导体耦合手艺的提高，以及新型合束手艺的逐渐成熟，部门千瓦级以上的光纤输出的半导体激光器，也可以知足切割对光束质量的要求。此外，因为半导体激光器波长的多样性，短波长的半导体激光器十分接近铝的波长领受最大值，是以，在汽车工业中大功率半导体激光非常适用于铝材汽车车身的焊接。今朝，激光输出功率为2KW到6KW之间的半导体激光器，在汽车工业生产过程中已获得了遍及应用。此外，蓝光半导体激光器以其在铜材料方面领受效率的极大优势，在新能源电池电极焊接、PCB加工等领域受到越来越多的青睐。2020年美国西部光电展上，凯普林推出了445nm，200W的产品，成为国内高功率蓝光半导体激光器的代表，与laserline等公司同台竞争。

在材料直接加工领域，半导体激光器光束质量难以超越光纤激光器，但在薄板焊接、切割应用方面，半导体激光器却十分适用。高功率半导体激光器的成长使得好多首要的应用成为或许，除用作工业激光器泵浦源和直接材料加工外，制版印刷，医疗美容，照明传感等均成为半导体激光器的首要应用市场。

今朝工业加工市场已成为半导体激光器的最大市场，而不论是直接加工照样作为泵浦源，半导体激光器的工业应用都离不开光纤耦合。半导体激光器的耦合首要有两个手艺流派，拜别是单管耦合手艺和巴条耦合手艺，这二种手艺本质沟通却又各具特点。

所谓单管就是我们常说的“激光芯片”。其建造过程与半导体芯片一样，都要经由硅晶圆制造、IC设计、IC制造、IC封测等一系列过程。最终制成的一小片芯片，即称为单管半导体激光器。而激光巴条可以看做是多个半导体单管并排形成的激光器单条，称之为一个bar，实质上是在统一基底上构建一系列半导体激光器单管而形成的，也可以叫线阵激光器。简练懂得就是，多个单管排列成为一个巴条，而一个巴条又可拆分多个单管。

激光单管（左）与激光巴条（右）

图片起原：凯普林

激光器单管仅有一个发光点，易于进行光纤耦合，是以常用作光纤激光器的泵浦源（多为中低功率），能够有效削减热效应的互相影响，同时易于检讨、维护、更调，而且高电压低电流的驱动电源组织简练，成本低；而激光巴条因为发光点多，具有更高的发光功率，是以常用作大功率光纤激光器、全固态激光器的泵浦源或直接发光，在医美、..等领域也有较多应用。今朝国内的激光器单管最高功率能做到20W，而激光巴条则能实现300W甚至更高功率的输出。

因为光纤激光器的爆发式增进及工业市场的巨量需求，单管耦合是今朝半导体激光器中应用更广的手艺方案。代表企业包括美国的Lumentum、nLight，国内的凯普林、长光华芯等。而巴条耦合则因为存在散热、后期维护等问题，为企业入局造成较高门槛，代表企业如德国Dilas、LIMO等。

跟着半导体激光器在材料加工、泵浦源、医疗美容、传感照明等应用的遍及应用，国内外半导体激光器制造商之间竞争日趋激烈。领先的公司在产品机能提升、应用拓展、性价比提高档方面络续发力。多单管耦合手艺与巴条、叠阵直接输出及巴条耦合手艺，作为半导体激光器手艺成长的两条首要手艺路线，一贯以来以各自的优点，拜别在不合的细分应用上自力成长。

尽管眼下工业激光市场的泵浦源多采用单管耦合手艺，但巴条、叠阵、巴条耦合在功率上有着先天优势，跟着光纤激光器功率络续提高，巴条手艺有望获得更好的成长前景。此外，半导体激光器在医美应用、固体激光器泵浦源、高功率直接加工等市场也在飞速成长，也为巴条手艺带来更广宽的成漫空间。实际上这两种手艺流派各有特点，在应用上能够互相填补，在增量伟大的市场完全能够兼容，彼此促进，实现合营成长。对国内半导体激光器企业而言，扩充手艺贮备局限，对长远成长意义不凡。

这一判断并非空穴来风。OFweek激光网熟悉到，北京凯普林光电便已有所动作。据悉，凯普林在成熟的单管耦合手艺底细上，邀请多名欧洲手艺专家参预公司，补足巴条、叠阵、巴条耦合等半导体激光器相关手艺，其方针是在半导体激光器的两类产品手艺路线都竖立优势。

凯普林官网浮现，公司致力于高功率激光器系统、器件的研发及财富化，今朝自有手艺包括高效率光纤耦合手艺、高精度半导体激光芯片封装手艺、微透镜设计／光纤处理／光束整形及整套高靠得住半导体激光器商业化生产工艺手艺，还可为用户定制稀奇规格的激光器组件／系统或供给OEM处事。其大功率光纤耦合半导体激光器产销量位列世界前列。

OFweek激光网认为，凯普林补齐巴条半导体激光器手艺，或将对国内半导体激光器市场式子发生较大影响。陪同伟大市场增量的驱动，凯普林的变革一方面能扩大自身的市场构造、提高市场占有率；另一方面，新手艺的引入也将给整个财富链带来更多选择，促进整个财富链的良性成长。中国半导体激光市场，未来值得等待！