【導讀】近年來(lái)，中國激光產(chǎn)業(yè)獲得了飛速的發(fā)展。中國是活躍的制造業(yè)市場(chǎng)及工業(yè)激光設備的主要市場(chǎng)，受宏觀(guān)經(jīng)濟發(fā)展、制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、國家政策支持等因素影響，中國工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)成為受高度關(guān)注的產(chǎn)業(yè)之一，市場(chǎng)發(fā)展迅速。2015年，中國取代歐洲，首次成為激光器最大的消費市場(chǎng)。
近年來(lái)，中國激光產(chǎn)業(yè)獲得了飛速的發(fā)展。中國是活躍的制造業(yè)市場(chǎng)及工業(yè)激光設備的主要市場(chǎng)，受宏觀(guān)經(jīng)濟發(fā)展、制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、國家政策支持等因素影響，中國工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)成為受高度關(guān)注的產(chǎn)業(yè)之一，市場(chǎng)發(fā)展迅速。2015年，中國取代歐洲，首次成為激光器最大的消費市場(chǎng)。
半導體激光器市場(chǎng)規模
2013年以來(lái)，我國光纖激光器市場(chǎng)規模逐年增長(cháng)，CO2激光器市場(chǎng)被逐漸侵蝕，光纖激光器成為工業(yè)激光器最大產(chǎn)品結構，作為光纖激光器泵浦半導體激光器市場(chǎng)規?？焖贁U大，2015年、2016年、2017年是我國半導體激光飛速發(fā)展的3年，2017年以后，由于部分光纖激光器龍頭廠(chǎng)商開(kāi)始大批量單獨生產(chǎn)LD器件、LD芯片，減少了對半導體激光器泵浦采購。加之國內宏觀(guān)經(jīng)濟發(fā)展壓力加大，國際貿易摩擦不斷，半導體激光器市場(chǎng)增速大幅放緩，到2019年，我國半導體激光器市場(chǎng)規模為19.79億元，同比增長(cháng)10.6％，2013－2019年年復合增長(cháng)率達到18.17％。
數據來(lái)源：OFweek產(chǎn)業(yè)研究院
當前國際上從事半導體激光器的企業(yè)有美國的Coherent、nLight、II－VI、Newport、德國TRUMPF、DILAS等。由于國外半導體激光器研發(fā)起步早，產(chǎn)業(yè)化早，技術(shù)積累更深厚，因此其產(chǎn)品占據較大市場(chǎng)份額。
國內半導體激光器產(chǎn)業(yè)化相對較晚，但隨著(zhù)應用市場(chǎng)的快速擴大，也孕育出一批極具競爭力的企業(yè)，如山東華光光電（1999.11.成立）、西安華科光電（2002.9.成立）、北京凱普林光電（2003.3.成立）、西安炬光科技（2009.9.成立）、蘇州長(cháng)光華芯（2012.3.成立）等。據OFweek激光網(wǎng)了解，這幾家企業(yè)2019年銷(xiāo)售額均超過(guò)億元。其中，凱普林早期的半導體激光器主要面對海外醫療及激光制版印刷行業(yè)，從2011年開(kāi)始逐步成為工業(yè)半導體泵浦源及半導體激光直接加工領(lǐng)域國產(chǎn)替代進(jìn)口品牌的主力軍，其強大的研發(fā)團隊及高額的研發(fā)投入為其開(kāi)拓工業(yè)市場(chǎng)提供了堅實(shí)的技術(shù)保障。
半導體激光器應用日趨廣泛
早在20世紀80年代的時(shí)候，半導體激光器還只是應用在光存儲和一些小眾應用。當時(shí)，光存儲是半導體激光器行業(yè)的第一個(gè)大型應用。隨著(zhù)半導體激光器技術(shù)不斷創(chuàng )新，推動(dòng)了注入數字多功能光盤(pán)（DVD）和藍光光盤(pán)（BD）等光存儲技術(shù)的發(fā)展。到20世紀80年代，光網(wǎng)絡(luò )成為了半導體激光器的主戰場(chǎng)。再后來(lái)，半導體激光器又成為通信網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵加工制造設備。
由于半導體激光器具有制造簡(jiǎn)單、易量產(chǎn)、成本低、波長(cháng)覆蓋范圍廣、體積小、壽命長(cháng)、能耗低、電光轉換效率高等優(yōu)點(diǎn)，在CD激光唱片機、光纖通信、光存儲器、激光打印機等獲得廣泛應用，逐漸覆蓋了各個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域的實(shí)用市場(chǎng)。隨著(zhù)半導體激光器輸出功率逐步提高及輸出特性不斷改善，其在工業(yè)加工領(lǐng)域也逐步開(kāi)始發(fā)揮作用。除了直接參與工業(yè)加工外，半導體激光器更多應用于光纖激光器和固體激光器的泵浦源，與工業(yè)激光市場(chǎng)共同發(fā)展，并隨著(zhù)光纖激光器的爆發(fā)而迎來(lái)新的增長(cháng)點(diǎn)。
受光束質(zhì)量的限制，傳統半導體激光器難以直接用于金屬切割。近年來(lái)，隨著(zhù)半導體耦合技術(shù)的提高，以及新型合束技術(shù)的逐漸成熟，部分千瓦級以上的光纖輸出的半導體激光器，也可以滿(mǎn)足切割對光束質(zhì)量的要求。另外，由于半導體激光器波長(cháng)的多樣性，短波長(cháng)的半導體激光器十分接近鋁的波長(cháng)吸收最大值，因此，在汽車(chē)工業(yè)中大功率半導體激光非常適用于鋁材汽車(chē)車(chē)身的焊接。目前，激光輸出功率為2KW到6KW之間的半導體激光器，在汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中已得到了廣泛應用。此外，藍光半導體激光器以其在銅材料方面吸收效率的極大優(yōu)勢，在新能源電池電極焊接、PCB加工等領(lǐng)域受到越來(lái)越多的青睞。2020年美國西部光電展上，凱普林推出了445nm，200W的產(chǎn)品，成為國內高功率藍光半導體激光器的代表，與laserline等公司同臺競爭。
在材料直接加工領(lǐng)域，半導體激光器光束質(zhì)量難以超越光纖激光器，但在薄板焊接、切割應用方面，半導體激光器卻十分適用。高功率半導體激光器的發(fā)展使得許多重要的應用成為可能，除用作工業(yè)激光器泵浦源和直接材料加工外，制版印刷，醫療美容，照明傳感等均成為半導體激光器的重要應用市場(chǎng)。
兩種技術(shù)流派：?jiǎn)喂荞詈吓c巴條耦合
目前工業(yè)加工市場(chǎng)已成為半導體激光器的最大市場(chǎng)，而不論是直接加工還是作為泵浦源，半導體激光器的工業(yè)應用都離不開(kāi)光纖耦合。半導體激光器的耦合主要有兩個(gè)技術(shù)流派，分別是單管耦合技術(shù)和巴條耦合技術(shù)，這二種技術(shù)本質(zhì)相同卻又各具特點(diǎn)。
所謂單管就是我們常說(shuō)的“激光芯片”。其制作過(guò)程與半導體芯片一樣，都要經(jīng)過(guò)硅晶圓制造、IC設計、IC制造、IC封測等一系列過(guò)程。最終制成的一小片芯片，即稱(chēng)為單管半導體激光器。而激光巴條可以看做是多個(gè)半導體單管并排形成的激光器單條，稱(chēng)之為一個(gè)bar，實(shí)質(zhì)上是在同一基底上構建一系列半導體激光器單管而形成的，也可以叫線(xiàn)陣激光器。簡(jiǎn)單理解就是，多個(gè)單管排列成為一個(gè)巴條，而一個(gè)巴條又可拆分多個(gè)單管。
激光單管（左）與激光巴條（右）
圖片來(lái)源：凱普林
激光器單管僅有一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，易于進(jìn)行光纖耦合，因此常用作光纖激光器的泵浦源（多為中低功率），能夠有效減少熱效應的相互影響，同時(shí)易于檢修、維護、更換，而且高電壓低電流的驅動(dòng)電源結構簡(jiǎn)單，成本低；而激光巴條由于發(fā)光點(diǎn)多，具有更高的發(fā)光功率，因此常用作大功率光纖激光器、全固態(tài)激光器的泵浦源或直接發(fā)光，在醫美、軍工等領(lǐng)域也有較多應用。目前國內的激光器單管最高功率能做到20W，而激光巴條則能實(shí)現300W甚至更高功率的輸出。
由于光纖激光器的爆發(fā)式增長(cháng)及工業(yè)市場(chǎng)的巨量需求，單管耦合是目前半導體激光器中應用更廣的技術(shù)方案。代表企業(yè)包括美國的Lumentum、nLight，國內的凱普林、長(cháng)光華芯等。而巴條耦合則由于存在散熱、后期維護等問(wèn)題，為企業(yè)入局造成較高門(mén)檻，代表企業(yè)如德國Dilas、LIMO等。
未來(lái)走向：兩派技術(shù)各有所長(cháng)，市場(chǎng)發(fā)展兼容并包
隨著(zhù)半導體激光器在材料加工、泵浦源、醫療美容、傳感照明等應用的廣泛應用，國內外半導體激光器制造商之間競爭日趨激烈。領(lǐng)先的公司在產(chǎn)品性能提升、應用拓展、性?xún)r(jià)比提高等方面不斷發(fā)力。多單管耦合技術(shù)與巴條、疊陣直接輸出及巴條耦合技術(shù)，作為半導體激光器技術(shù)發(fā)展的兩條主要技術(shù)路線(xiàn)，一直以來(lái)以各自的優(yōu)點(diǎn)，分別在不同的細分應用上獨立發(fā)展。
盡管眼下工業(yè)激光市場(chǎng)的泵浦源多采用單管耦合技術(shù)，但巴條、疊陣、巴條耦合在功率上有著(zhù)先天優(yōu)勢，隨著(zhù)光纖激光器功率不斷提高，巴條技術(shù)有望獲得更好的發(fā)展前景。此外，半導體激光器在醫美應用、固體激光器泵浦源、高功率直接加工等市場(chǎng)也在飛速發(fā)展，也為巴條技術(shù)帶來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。實(shí)際上這兩種技術(shù)流派各有特點(diǎn)，在應用上能夠相互彌補，在增量巨大的市場(chǎng)完全能夠兼容，彼此促進(jìn)，實(shí)現共同發(fā)展。對國內半導體激光器企業(yè)而言，擴充技術(shù)儲備范圍，對長(cháng)遠發(fā)展意義非凡。
這一判斷并非空穴來(lái)風(fēng)。OFweek激光網(wǎng)了解到，北京凱普林光電便已有所行動(dòng)。據悉，凱普林在成熟的單管耦合技術(shù)基礎上，邀請多名歐洲技術(shù)專(zhuān)家加入公司，補足巴條、疊陣、巴條耦合等半導體激光器相關(guān)技術(shù)，其目標是在半導體激光器的兩類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)路線(xiàn)都建立優(yōu)勢。
凱普林官網(wǎng)顯示，公司致力于高功率激光器系統、器件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，目前自有技術(shù)包括高效率光纖耦合技術(shù)、高精度半導體激光芯片封裝技術(shù)、微透鏡設計／光纖處理／光束整形及整套高可靠半導體激光器商業(yè)化生產(chǎn)工藝技術(shù)，還可為用戶(hù)定制特殊規格的激光器組件／系統或提供OEM服務(wù)。其大功率光纖耦合半導體激光器產(chǎn)銷(xiāo)量位列世界前列。
OFweek激光網(wǎng)認為，凱普林補齊巴條半導體激光器技術(shù)，或將對國內半導體激光器市場(chǎng)格局產(chǎn)生較大影響。伴隨巨大市場(chǎng)增量的驅動(dòng)，凱普林的變革一方面能擴大自身的市場(chǎng)布局、提高市場(chǎng)占有率；另一方面，新技術(shù)的引入也將給整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)更多選擇，促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的良性發(fā)展。中國半導體激光市場(chǎng)，未來(lái)值得期待！
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