激光界未來發展

激光市場的競爭日益激烈。新技術、新的應用以及現有技術的不斷改進都在不斷改變著市場的格局。光子技術綜報（一份權威的技術雜志，PTB）最近同業內一些資深專家就以下問題進行了討論。

1.?光纖激光器有可能替代其它在工業中廣泛應用的激光器，這項技術會如何影響激光市場？
2.?光纖激光器的潛力常與其中的泵浦源，即半導體激光模塊的發展聯系在一起。您對半導體激光器技術的發展前景和展望是怎樣的？
3.?在生物技術及醫療應用方面對激光有日益強勁的需求，您對這塊市場激光系統集成商的機會和挑戰是怎樣看待的？

以下是就以上三個問題,國際上業內資深人士的精彩回答:

光纖激光器有可能替代其它在工業中廣泛應用的激光器，這項技術會如何影響激光市場？
“光纖激光器在廣泛的應用領域中占有重要的角色,因為光纖激光器是真正的固體激光器,而且所含的光學元件的數量最少,具有非常高的電光轉換效率,并且光束質量無與倫比。在不遠的將來，光纖激光器將在以下市場中取得長足進展：精細加工、汽車行業以及生物醫療等領域。

高質量的光束以及1微米的波長意味著它可以直接在許多工業應用中取代燈泵浦和半導體泵浦Nd:YAG激光器。已經價位很低并且技術成熟的CO2激光器的發展也將受到限制。使用同一個光纖激光器可以對金屬進行切割和焊接將對現存的CO2市場提出嚴峻的挑戰。

技術上，制造光纖激光器的一個關鍵技術在于如何有效地將泵浦源耦合到增益光纖中。單芯節耦合以及帶尾纖的半導體陣列耦合代表著兩類技術的發展方向。選擇陣列還是單芯節泵浦源取決于功率的大小和最終光纖輸出的激光特性。籠統地講，低功率光纖和脈沖式光纖多使用單芯節，而高功率（>100瓦）多使用陣列。但在市場上也存在很多打破此類規則的產品”。

---Robert S. Williamson III, 博士，Alfalight公司，商業發展部總監

“低功率光纖激光器（50瓦以下）已經成功地在噴碼，打標以及特殊的醫療市場上嶄露頭角。然而由于其發射的激光為1微米波長，通常僅限制在金屬加工領域，而在非金屬加工中不太可能有所作為。比如塑料、紙張或布料等材料。這些行業將繼續由CO2激光器統治。

最近，在高功率激光器（大于4千瓦）方面，光纖激光器技術在降低制造成本方面呈現出非常大的潛能。它對現有的Nd:YAG以及高功率CO2激光器造成的很大的威脅，特別在金屬加工方面。這類高功率光纖激光器將被廣泛應用于鋁材或鋼材的切割和焊接。預計將被廣泛應用于汽車整車及零配件生產。

即使在技術上，光纖激光器具有很高的取代高功率工業激光器的潛能，然而這部分工業市場非常保守，他們需要親眼看到同行中成功地應用，成本的降低和有效的售后服務之后，才會考慮對傳統激光器進行替代！

從光纖激光器的結構上分析，很容易看出，任何一家公司如果要制造光纖激光器，必須擁有生產半導體激光模塊的能力，因為模塊的成本占據了激光器總成本的絕大部分。如果您必須在市場上采購模塊的話，您終將喪失價格競爭優勢”。

---Paul Crosby，Coherent公司市場部副總裁

“當談到工業使用中等功率（50-500瓦），和高功率（大于500瓦）的激光系統時，陣列根本無法同單芯節激光模塊進行競爭。在這種情況下，半導體泵浦固體激光器同陣列端泵激光器沒有多少差別。與光纖的主要優點相比，幾乎沒有可比性（長壽命，沒有復雜的光路調整系統）。

生產光纖激光器的公司，如果在國際市場上采購主要零件的話（如半導體模塊、光纖、耦合器等），將無法同固體激光器技術在價格方面進行競爭。只有自身能夠生產絕大多數零配件的光纖公司將會在同固體激光器甚至CO2激光器的競爭中取得勝利。

在1到2年內，我們的價格將會降到可以同CO2激光器進行直接競爭。這在切割應用領域，已經開始了。光纖激光器將在2到3年內在新裝機方面全面替代連續Nd:YAG激光器。CO2激光器會同光纖激光器進行較長時間的競爭，因為其技術簡單、光束質量好、價格低廉。但在某些領域中，如金屬切割，光纖在3到5年內將全面取代CO2激光器”。

---Denis Gapontsev博士，IPG光子研發部總監

“在千瓦級激光系統的“圣杯”中，光纖激光器有50億美元的市場潛能。要取得這樣大的市場，光纖激光器首先應當具備明顯優于在此領域中的CO2激光系統、碟式激光系統、和燈泵系統的特質。考慮到光纖激光器的諸多無與倫比的技術優勢，隨著時間的發展，還會出現更多新的應用領域，以上市場還會繼續增大。

根據不同的光纖激光器的應用，單芯節和陣列端泵可能會取得最后的勝利。如今，陣列端泵技術總造價更加便宜，而單芯節技術具有更長的壽命（特別是對與脈沖式光纖激光器）和更為簡單的冷卻方式。使用哪一種方式最好，取決于功率的大小、所要求的使用壽命、和輸出的模式（連續還是脈沖）。當今多數光纖激光器生產廠家在使用單芯節技術，因為已經被證實其具有超高可靠性。但陣列技術在高功率方面正在迎頭趕上。然而，只要陣列技術保持每瓦的價格居高不下，單芯節依然會繼續占據主導地位。

我預計單芯節技術在不久的將來會進入非光纖激光器的市場。光纖激光器首先引入了單芯節半導體模塊技術，它們也會在端泵DPSS YAG激光（包括碟式激光）得到廣泛應用。同時可以使用單芯節半導體模塊直接進行材料加工的應用”。

---Andrew Leuzinger,JDS 產品市場部

“光纖激光器當然會有很大的市場份額。它們具有很高的效率，是一個有效的工業激光，具有很快取代多種傳統工業激光器的潛力。

關于單芯節和陣列泵浦光纖一直存在著有益的爭論，焦點是哪一種技術將主導市場？對于nLight公司來說，我們同時提供大功率單芯節和高功率陣列。陣列的優點是所需的泵浦激光可以很小，這使得您可以做出更小尺寸的光纖激光器。陣列的壽命沒有單芯節那樣長（IPG的產品具有500,000小時的壽命），我個人認為終端用戶對于40,000到50,000小時的壽命已經很滿意了！我不是也很清楚是否通訊行業需要那樣長壽命的工業激光器”。

---Merrill Apter，nLight公司銷售及市場部副總裁

“最初，光纖激光器主要瞄準高端市場，主要在YAG固體激光系統方面。但肯定它具有進攻任何一個材料加工市場的潛力。它將需要很高的可靠性和更低的價格才能進入很多領域。

傳統的封離式CO2激光的價格由于技術的進步和產量的不斷擴大正在下降。CO2激光器仍有很強的生命力，特別是如果CO2激光器的柔性導光系統得到解決，這必將為CO2激光器發展跨出關鍵的一步。

在激光發展的歷史上，總會出現新的技術，并且占有很好的市場范圍，但傳統的技術依然存在。我們公司最大銷量的產品是我們20年前開發的產品，因為它非常適合市場的需求。光纖激光器同時在某些特定的領域內很好地適應了市場的需求，但我懷疑它是否能夠徹底掃除競爭對手。在未來的3到5年中光纖激光器會占有很大的市場，而我們也會同時取得很大的進步。”

---David Clarke,Synrad公司 總裁

光纖激光器的潛力常與其中的泵浦源，既半導體激光器的發展聯系在一起。您對半導體激光技術的發展前景和展望是怎樣的？

“總的來說我認為半導體激光器是一個尋求解決方案的技術。有些工業市場中非常有效地應用了半導體激光器技術。比如DPSS工業鉆孔激光系統或端泵DPSS激光打標及雕刻系統。而事實上半導體激光器在其他市場和應用方面就產品生命周期而言，還處于嬰兒階段，還有很長的發展時間。

在過去的2到3年內，我目睹了很多圍繞著DARPA，超高效率半導體激光源（SHEDS）項目的發展進程。這幾年幾乎可以說是半導體激光工業的大復興時期。SHEDS項目導致生產廠家回過頭去，重新設計激光的基本結構。SHEDS類的激光器還沒有被完全市場化，而我們的目標就是將這一技術廣泛應用于商業產品中。在未來的12到24個月的時間當中，您將會看到在工業現場或很嚴酷的工業環境中運行的很高功率、很高效率的半導體激光器產品出現。SHEDS的目標是在指定的溫度下達到80%的電光轉換效率。

與這種改進的激光結構同步，需要全新的，溫控平臺或熱沉以改進溫度控制。這種新的溫度控制將與SHEDS同步平行發展。”

---Merrill Apter, nLight公司銷售與市場部，副總裁

“目前業內總的趨勢是不斷提高半導體激光器的效率，從而可以降低新系統的成本，使用更少的模塊。與此同時，可以開啟一些新的市場領域。 我們同時也在努力提高模塊的可靠性。壽命從1萬小時，提高到現在的2萬或3萬小時，這也降低了客戶的使用成本。

我們對制造半導體模塊的每一個制作步驟中都進行了改進。正在設計更加有效的生長晶體、硅片加工以及封裝等過程。當對所有的細致的過程都進行了改進后，就可以得到具有非常高效率、高品質的產品。”

---Frank Leibreich,Spectra-Physics 半導體激光器市場部總監

在生物技術及醫療應用方面對激光有日益強勁的需求，您對這塊市場激光系統集成商的機會和挑戰是怎樣看待的？

“醫療及生物市場的強勁需求驅動了飛秒（超快）激光技術在分析儀器應用方面的快速發展。人們正在努力對活體細胞，組織以及病毒轉移特質進行實時測量和分析，這些應用對人類攻克癌癥等方面的研究至關重要。超快激光使得在對患者進行快速，非介入性診斷時可以取得實時信息。

現有超快激光器的制造技術成本太高，這制約了市場的發展。系統的尺寸也非常龐大。光纖激光器的很大一部分應用可以走到超快激光，而且光纖激光器的生產廠商也著重從尺寸小巧方面推薦光纖的應用。剩下的很重要的一個問題就是降低成本，我認為至少要降低一個數量級（十倍以上）才可以真正地打開市場。”

---Lisa Tsufura, Melles Griot激光集團，市場部經理

“生命和健康科學是一個非常強勁的市場，因為那里會永遠不斷的出現新的應用，其中很多是基于激光的應用，并且醫藥也在不斷尋求改進。激光不再只局限為一種外科手術工具，其會更加廣泛地應用于醫學診斷（如細胞影像）、藥檢、DNA排序、細胞分類以及蛋白質分析等方面。

現在，您會發現激光被廣泛應用于您前所未聞的領域中。一個很好的例子是細胞造影技術。顯微鏡公司應用飛秒激光，這在15年前還是體積巨大的設備，僅限于物理實驗室中應用。而現在可以將其設計在影像聚焦系統中，由電腦直接控制的方便的工具，它可以用于亞細胞水平的研究中。

各國政府提供了很多經費給生命和健康科學，這對于激光在這些領域中的發展起到了至關重要的作用。而一些大型的生物醫藥公司為了尋求發展機遇，也對其發展起到了很大的作用。他們需要更高的性能、更高的可靠性和較低的成本，這些都是挑戰。同時也是市場的走向，我們正在不遺余力地努力向此方向發展。”

---Arnd Krueger, Spectra-Physics 市場部主任