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激光器作为产业链中游环节,主要上游原材料为光学材料、光学器件等。光学材料中芯片、有源光纤等在原材料成本构成中占比较高,对激光器的生产成本有较大影响。中游为各种激光器及配套设备。下游激光加工设备的应用市场十分广泛,目前已渗透到消费电子、材料、半导体加工、汽车、船舶、通讯、医学美容、-等众多领域。在物理学研究、激光聚变、光化学、光通讯等领域均有非常-的前景。
上游环节的芯片、光纤、高功率光纤光栅、热沉等光学器件是生产激光器产品的重要原材料。国内相关产业起步较晚,及稳定性难以满足市场需求,目前仍然主要以进口产品为主含向国内采购。国内三大激光器生产商的供应商中,除了有凯普林、长光华芯等少数国产企业外,其他基本都是-公司或其。能量输出波形(工作方式):可分为连续激光器、脉冲激光器、和准连续激光器,脉冲激光器可进一步分为毫秒激光器、微秒激光器、纳秒-器、皮秒激光器、阿秒激光器等。
2019年上半年,创鑫激光脉冲、连续激光器的无源光纤国产化率分别为89.91%、52.54%,杰普特无源光纤国产化率也达到90%。有源光纤作为增益介质,其难度与作用大于无源光纤,国产化率也在同比提高。芯片泵浦源方面,国产芯片已达到可正常使用的水平,但在技术上仍与进口芯片存在一定差距,目前国内-的激光器厂商均主要采购lumentum和贰陆激光的芯片及组件,芯片环节仍有待突破。海外激光器-包括ipg光纤激光器、nlight光纤激光器等。
随着飞机、汽车工业向复合材料的转变,高功率激光器渗透率的-。
激光产业链从上游材料、器件——中游激光器——下游激光设备可分为三大环节:
1上游为-材料和器件,包括激光芯片、泵浦源、谐振腔、特种光纤等有源器件,合束器、隔离器等无源器件,晶体材料、半导体复合材料等介质材料等,除此之外还包括其他光学器件、电子元器件、机械元器件和激光控制系统;
2中游为激光器,包括光纤激光器、半导体激光器和其他固体激光器等。国内激光器-公司包括锐科激光光纤激光器、创鑫激光光纤激光器、杰普特光纤激光器、华日激光超快激光器;海外激光器-包括ipg光纤激光器、nlight光纤激光器等;激光加工具有加工对象广、变形小、精度高、节省能源、公害小、可远距离加工、可自动化加工等-优点,目前已成为一种新型制造技术和手段,被誉为“不磨损的加工工具”。
3下游为提供不同工艺的激光设备,主要应用于激光切割、激光焊接、激光测量、激光显示、激光美容-等领域。国内激光设备-公司包括大族激光3c电子为主、华工科技切割焊接、亚威股份切割焊接、帝尔激光光伏激光开槽、激光雷达、铂力特激光3d打印、光峰科技激光显示等;除自由电子激光器外,各种激光器的基本工作原理均相同,包括泵浦源、光学谐振腔和增益介质三部分。海外激光装备-包括德国通快激光装备、amada激光装备、瑞士百超激光装备、velodyne激光雷达、asml激光装备等。
激光器发出的光信号进入光纤的途径主要有两种方式:直接耦合、透镜耦合,其中透镜耦合又分为单透镜耦合和多透镜耦合。利用透镜耦合可以获得比直接耦合更高的耦合效率。而采用双透镜耦合,其主要优势就是可以分散公差,使得光路上的元件可以有的位移空间。国内激光器-公司包括锐科激光光纤激光器、创鑫激光光纤激光器、杰普特光纤激光器、华日激光超快激光器。
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纳秒脉冲光纤激光器有许多优点:光纤可盘绕,激光器具有更小的体积;不需要复杂的水冷设备,散热性能好;只需-纤芯的尺寸就可获得-的光束;转化效率较高;从中国角度看,激光设备应用中工业占比为63%,工业激光设备中激光切割占比为31%。激光器谐振腔简单,具有高的稳定性等。随着光纤激光器的输出功率不断攀高,高功率脉冲光纤激光器的应用前景一片光明。因此高功率纳秒脉冲光纤激光器在激光加工、光时域反射计(otdr)、产生二次谐波、-等领域有广泛的应用。