激光具有方向性好、亮度高、單色性好和高能量密度等特點。以半導(dǎo)體激光芯片為基礎(chǔ)的激光工業(yè)在全球發(fā)展迅猛，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療美容、3D傳感、軍事、文化教育以及科研等方面。下面中國激光展帶您來了解一下。

一直以來，大功率半導(dǎo)體激光芯片都是激光產(chǎn)業(yè)的核心部件，它可以是固體激光器和光纖激光器的抽運(yùn)源，也可以制作直接半導(dǎo)體激光器，由于半導(dǎo)體激光具有眾多優(yōu)點，發(fā)達(dá)國家為了在全球化競爭環(huán)境中占據(jù)世界技術(shù)制高點，紛紛加緊實施半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃，如美國的“半導(dǎo)體激光核聚變計劃”、德國的“半導(dǎo)體激光2001行動計劃”、英國的“阿維爾計劃”和日本的“半導(dǎo)體激光研究五年計劃”等，國外以美、德、日為代表的發(fā)展國家半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，其在主要的大型制造產(chǎn)業(yè)，如汽車、電子、機(jī)械、航空、鋼鐵等行業(yè)中基本完成了用半導(dǎo)體激光加工工藝對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代，進(jìn)入“光制造”時代。

進(jìn)入2019年，中國乃至全球激光產(chǎn)業(yè)更是風(fēng)起云涌，大型兼并重現(xiàn)，新創(chuàng)企業(yè)蜂擁，成為眾多投資機(jī)構(gòu)眼中的香餑餑，大量資金、人才、機(jī)構(gòu)開始跑步進(jìn)入該領(lǐng)域，以激光雷達(dá)、3D傳感、醫(yī)療美容、激光顯示和照明等為代表的新興應(yīng)用正在急速引爆激光產(chǎn)業(yè)，從今年國內(nèi)突然冒出多家VCSEL廠商就可以看出當(dāng)前激光產(chǎn)業(yè)的火爆程度，可以說，激光產(chǎn)業(yè)正從原本一個非?！靶”姟钡氖袌鲎兊迷絹碓健按蟊娀?。

市場在爆發(fā)

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在下游旺盛需求的驅(qū)動下，我國激光設(shè)備市場呈現(xiàn)出了高速增長的態(tài)勢。激光器作為下游激光設(shè)備的核心光學(xué)部件，下游設(shè)備市場規(guī)模的高增長也帶動激光器的市場需求不斷上升。疊加材料加工、通訊、醫(yī)療美容等多個下游領(lǐng)域的需求，考慮到激光器價格的大幅下降和出貨量的高速增長，機(jī)構(gòu)預(yù)計2019 年我國激光器（含激光放大器）的總體市場規(guī)?？蛇_(dá)234 億元，2015-2018 四年間市場平均復(fù)合增速為20.42%。

如果單看半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過近十幾年以來中國政府、技術(shù)專家和企業(yè)及廣大從業(yè)人員的共同努力，中國半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)已取得了超乎尋常的發(fā)展，并且初現(xiàn)中國半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)的雛形，在國內(nèi)部分激光產(chǎn)品市場上，中國半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)又重新占有主導(dǎo)地位。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)狀況的不斷改善，我國激光產(chǎn)業(yè)獲得了飛速的發(fā)展。半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展50多年來，已初具規(guī)模，主要涉及工業(yè)、醫(yī)療、軍事和文化等方面。近年來，國內(nèi)更是加大了激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展，各個地區(qū)在政府的領(lǐng)導(dǎo)和激光企業(yè)配合下潛心科研、提升技術(shù)、開拓市場，并建設(shè)激光產(chǎn)業(yè)園。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計，到2023年，我國半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將接近300億元。

 

2018－2023年中國半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模預(yù)測（單位：億元）

資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

從應(yīng)用的角度看，目前大功率加工和小功率精細(xì)加工都是行業(yè)熱點，產(chǎn)值也平分秋色。無論是代表大功率的光纖激光器，還是現(xiàn)在熱門的紫外激光器、飛秒激光器等，均對半導(dǎo)體激光芯片產(chǎn)生巨大需求。

從芯片角度看，除了目前工業(yè)加工領(lǐng)域的快速增長外，我們注意到，激光測距雷達(dá)、3D傳感市場也在崛起，激光醫(yī)療美容、激光顯示、激光照明市場也在飛速發(fā)展，這將給激光從業(yè)者，尤其是芯片廠商帶來巨大商機(jī)。

玩家仍太少 國產(chǎn)芯片飛速追趕

無論是連續(xù)還是脈沖激光，高性能激光輸出不能僅僅依靠激光調(diào)控技術(shù)，必須同時重視核心器件性能。對于光纖激光器而言，抽運(yùn)、光纖、光纖光柵等是其核心器件；而合束、功率合成、模式控制、鎖模放大技術(shù)則為光纖激光器核心調(diào)控技術(shù)。由于光纖激光調(diào)制技術(shù)的實現(xiàn)必須以優(yōu)質(zhì)核心器件為支撐，因此核心器件質(zhì)地往往決定輸出激光的性能上限。

在所有核心器件中，抽運(yùn)源為最關(guān)鍵的供能器件，其功率高低和性能穩(wěn)定性直接影響輸出激光性能。LD （半導(dǎo)體激光芯片）是光纖激光器和固體激光器的主流抽運(yùn)源且其成本占比約為30%-60%，而穩(wěn)定的高功率能夠在單位時間內(nèi)激勵更多粒子完成躍遷，是光纖激光器和固態(tài)激光器能夠穩(wěn)定輸出高能激光的關(guān)鍵保障。

目前，國內(nèi)多數(shù)LD 企業(yè)只具備芯片COS 或封裝技術(shù)，只有極少數(shù)企業(yè)可以提供大功率半導(dǎo)體激光芯片，其主要原因在于：大功率半導(dǎo)體激光芯片的技術(shù)和工藝門檻極高，國內(nèi)在技術(shù)儲備、工藝經(jīng)驗、人才等方面都欠缺太多。

舉例而言，目前半導(dǎo)體激光芯片從外延到流片需要經(jīng)歷200多道工序，任何一道工序出問題都可能給產(chǎn)品性能和良率造成很大影響。目前國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)大功率半導(dǎo)體激光芯片公司大多是海外背景的創(chuàng)業(yè)人才回國創(chuàng)業(yè)，帶來產(chǎn)品和技術(shù)上的更新，換句話說，這一領(lǐng)域仍是非常封閉的環(huán)境，國與國、企業(yè)與企業(yè)之間的技術(shù)交流和轉(zhuǎn)移仍是非常困難，這預(yù)示著該領(lǐng)域的玩家仍將是少數(shù)者的游戲，而國產(chǎn)芯片廠商的崛起仍需要時間、人才、資金上的深厚積累，依賴資金短時間的巨額投入來縮短國內(nèi)與國外之間的差距是不現(xiàn)實的（VCSEL）。

可喜的是，目前我們看到國內(nèi)大功率半導(dǎo)體激光芯片產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的磨練后出現(xiàn)了飛速的發(fā)展，涌現(xiàn)了2-3家優(yōu)秀企業(yè)，我們發(fā)現(xiàn)這些企業(yè)大多在2012年左右成立，目前國產(chǎn)大功率激光芯片距離國外的代差約為1-2年，以光纖激光器常用915nm單管芯片為例，目前瑞波光電可以提供輸出功率15W的單管芯片（發(fā)光條寬190μm），而且經(jīng)過可靠性驗證，并獲得客戶批量應(yīng)用。

我們相信，無論是性能還是可靠性，未來國產(chǎn)大功率半導(dǎo)體激光芯片與國外芯片的差距會越來越小。隨著大家逐漸接近單管芯片的極限性能，我們認(rèn)為從性能的角度看，未來國產(chǎn)芯片將會快速趕上國外同行的腳步，將來大家拼的將是品質(zhì)和價格。當(dāng)前，下游客戶最關(guān)心和疑慮的是國產(chǎn)大功率芯片的可靠性，不敢用。我們認(rèn)為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)應(yīng)該給國產(chǎn)芯片一些機(jī)會，從小批量測試、試用開始，慢慢逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍和比例，相信隨著國產(chǎn)芯片可靠性的大大提升，高可靠性、高性價比的國產(chǎn)芯片將逐漸會占據(jù)主導(dǎo)地位，我們拭目以待。

未來將走向何方？光博會與您共同探討

毫無疑問，未來的激光技術(shù)將朝著更高功率、更好光束質(zhì)量、更短波長、更快頻率的方向發(fā)展。舉例而言，隨著下游激光設(shè)備對能量密度要求的日益提高，器件廠商需要不斷地提高核心組件性能（如大功率半導(dǎo)體激光芯片和增益光纖），另外光纖激光器功率的提高還需要先進(jìn)的合束和功率合成等激光調(diào)制技術(shù)，這都將給大功率激光芯片廠商帶來新的要求和挑戰(zhàn)。

光博會相信激光技術(shù)一定會有更多的應(yīng)用，激光技術(shù)的未來走向，光博會將與您一起期待!

第十一屆光電子·中國博覽會暨第六屆中國（北京）國際高新技術(shù)交流展洽會，將于2019年8月5日到7日北京·國家會議中心舉辦，本屆博覽會將為您呈現(xiàn)智能信息、激光器與激光智能制造、精密光學(xué)與光電檢測、軍民兩用紅外技術(shù)及應(yīng)用，光電集成電路，全球創(chuàng)新技術(shù)及實驗室儀器設(shè)備六大主題展。您可以在激光器與激光智能制造展區(qū)了解更多的相關(guān)資訊！

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來源：光電匯