雷射器主要由泵浦源、增益介質(工作物質)、泵浦源和諧振腔三部分組成,在機械、汽車、航空、鋼鐵、造船、電子等大型製造業產業中正在逐步替代傳統加工工藝,2019年全球雷射器行業銷售規模達50.58億美元,以下是雷射器行業定義及分類分析。
全球雷射器銷售收入穩步上升,光纖雷射器收入貢獻最大。2019年全球各類工業雷射器的銷售收入獲得持續增長,由2018年的48.55億美元增至50.58億美元,2020年預計收入可達51.61億美元;其中,光纖雷射器2019年收入增長了6%,達到26.03億美元,2020年預計收入可達27.46億美元,繼續成為收入貢獻最大的一類雷射器。
雷射器行業分析指出,我國雷射行業的不斷升級,雷射產業以形成了較為完整的產業鏈,上游為雷射晶體、光學鏡片、各類雷射器、數控系統等,中游為雷射切割機、雷射焊接機等雷射設備,下游則為材料加工、電子信息等應用行業。2019年我國雷射器市場規模超過80億元,預計到2020年中國雷射器市場規模將達121億元。
市場競爭方面,雷射器市場集中度較高,國內CR3占據了75%的市場份額。雷射器行業定義及分類指出,IPG占49%、銳科雷射17%,創鑫雷射9%;相干、恩耐、傑普特、飛博占比也在2%以上。
技術競爭方面,雷射技術提高和普及,傳統替代和新應用場景的開發正成為雷射產業鏈發展的直接驅動力。具體來看,在傳統雷射處理領域,低性能雷射設備逐漸被高性能雷射設備所取代;另一方面,由於雷射光束質量優異且能實現高功率輸出,使得雷射設備開發了大量下游新的應用場景。
目前,我國市面上的雷射器可分為氣體雷射器、固體雷射器、半導體雷射器和染料雷射器4大類。雷射器是一種能發射雷射的裝置。1954年製成了第一台微波量子放大器,獲得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應用到光頻範圍,1960年T.H.梅曼等人製成了第一台紅寶石雷射器。1961年A.賈文等人製成了氦氖雷射器。
1、氣體雷射器:氣體雷射器利用氣體作為工作物質產生雷射的器件。它由放電管內的激活氣體、一對反射鏡構成的諧振腔和激勵源等三個主要部分組成。主要激勵方式有電激勵、氣動激勵、光激勵和化學激勵等。其中電激勵方式最常用。雷射器行業定義及分類指出,在適當放電條件下,利用電子碰撞激發和能量轉移激發等,氣體粒子有選擇性地被激發到某高能級上,從而形成與某低能級間的粒子數反轉,產生受激發射躍遷。
2、固體雷射器:用固體雷射材料作為工作物質的雷射器。工作介質是在作為基質材料的晶體或玻璃中均勻摻入少量激活離子。例如:在釔鋁石榴石(YAG)晶體中摻入三價釹離子的雷射器可發射波長為1050納米的近紅外雷射。固體雷射器具有體積小、使用方便、輸出功率大的特點。固體雷射器一般連續功率在100瓦以上,脈衝峰值功率可高達109W。但由於工作介質的製備較複雜,所以價格較貴。
3、染料雷射器:染料雷射器是使用有機染料作為雷射介質的雷射,通常是一種液體溶液。相比氣體的和固態的雷射介質,染料雷射器通常可以用於更廣泛的波長範圍內。由於有寬闊的帶寬,使得它們特別適合於可調諧雷射器和脈衝雷射器。
4、半導體雷射器:半導體雷射器又稱雷射二極體,是用半導體材料作為工作物質的雷射器。由於物質結構上的差異,不同種類產生雷射的具體過程比較特殊。常用工作物質有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。
展望2020年,我國是最大的製造業集聚地,也是雷射產業鏈中最重要的地區所在,預計發展趨勢主要有:面向先進位造技術、雷射武器等應用的高功率、大能量雷射晶體;面向人眼安全、遙感、光通訊、醫療等應用的紅外雷射晶體;面向全色顯示、光刻等應用的藍綠紫和可見光雷射晶體;LD泵浦超快雷射增益和放大介質材料,以上便是雷射器行業定義及分類分析所有內容了。
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