預測未來三十年將是激光發展黃金時代
發布人:新特光電 時間:2020-02-23 關注:

單從市場規模來看,激光行業似乎有些微不足道 ;但是激光技術的應用卻幾乎能覆蓋生產生活的各個領域,從汽車制造、動力電池、到手機制造、航空航天、醫療器械乃至國防軍事等幾乎我們能想到的所有領域,都活躍著激光器的身影 ;而且對很多行業而言,激光技術已經成為一種不可或缺的支撐技術。眾所周知,中國制造 2025 的核心是智能制造,智能制造的核心之一是光電技術,而光電技術的核心之一正是激光器。因此,激光行業本身的市場規模雖小,但它卻是驅動制造業發展的一大核心力量,其重要性不言而喻。

從市場增長來看,按照激光器種類劃分,未來五年內,市場增長最快的是直接半導體激光器,主要是千瓦級的高功率半導體激光器 ;增長第二快的是量子級聯激光器,這種激光優勢明顯,用途廣泛,特別是在反恐、安保等應用中發揮重要作用,今后全球對量子級聯激光器將有巨大需求。光纖激光器將一直保持著穩健的增長速度。

從激光器的應用市場來看,除去大約占據半壁江山的光通訊市場外,目前宏觀材料加工是最大的市場,其次是微觀加工,未來隨著制造業不斷向高端發展,微觀加工市場將擁有很大的成長空間。

激光微加工應用所使用的激光器,主要是準分子激光器、光纖激光器 CO2 激光器和固體激光器,其中光纖激光器和準分子激光器的應用最多。值得一提的是,CO2 激光器并沒有從市場中消亡,實際上最近在非金屬加工方面還迎來了很多新機會。

激光器的發展趨勢

激光技術作為工業制造領域的一股核心驅動力量,本身也在不斷向前發展。總結來說,激光器正在向著“更快、更高、更好、更短”這四大方向發展。

更高 :激光器的功率越來越高,平均功率已經超過 10 萬瓦。2013 年,第一臺商用的 10 萬瓦級光纖激光器在日本名古屋 NADEX 中心安裝,用于焊接 300mm 厚的鋼板。激光切割應用也向著更高的功率發展,激光切割機的功率持續走高,已經達到 8~12kW。

更好 :激光器輸出的光束質量越來越好,光纖激光器的光束質量已經達到10萬瓦級單模。在過去的一年中,光纖激光器、碟片激光器、直接半導體激光器的亮度都有大幅度提升。

更短 :激光器的輸出波長覆蓋更短的波段,短波長激光器已經廣泛應用。很多先進的制造工藝都需要冷加工,例如在智能手機制造中,很多時候需要用短波長、短脈沖的紫外激光來處理。短波長激光已經在表面標記、半導體晶圓加工、鉆孔、切割等領域獲得了大量應用。

更快 :激光器的脈沖速度越來越快,超快激光器取得了快速發展,已經憑借著更簡單的結構、更方便的操作、更低廉的成本和更穩定的性能,走出實驗室進入工業應用中。

未來的潛力市場

關于未來市場中有哪些新的應用增長點,一直都是大家關注的話題。

激光清洗:隨著環保意識的增強,各種環保清洗技術應運而生,激光清洗技術就是其中之一。激光清洗利用高能激光束與工件表面要去除的物質相互作用,發生瞬間蒸發或剝離,無需各種化學清洗劑,綠色無污染。可用于清除油漆、油污、氧化層、清洗螺桿、除銹、清洗焊縫等。激光清洗在微電子、建筑、核電站、汽車制造,醫療、文物保護、鋼鐵除銹和模具去污、汽車制造、建筑等領域擁有巨大市場空間。

金屬 3D 打印市場:金屬 3D 打印也即增材制造,通常使用的是選擇性激光器熔覆(SLM)技術,利用激光能量將金屬粉末一層層熔化,最終制成想要的形狀。2016 年,SLM 系統的銷量超過 1000 臺,其中使用的激光源主要是光纖激光器、碟片激光器 /CO2 激光器和飛秒光纖激光器,功率范圍 30W 到 1kW 以上。3D 打印的精細度也越來越高,打印出的精細結構的分辨率已經達到微米量級。

激光雷達 :未來五年激光雷達市場將穩步增長,市場增長的主要驅動力來自于無人機、自動駕駛的汽車、機器人、軍事及安全等領域。

激光照明 :激光照明的一部分市場是汽車激光照明,主要是汽車頭燈。寶馬、奧迪等知名汽車制造商都采用了激光照明系統。另一部分市場是安全激光照明,如為夜晚環境中騎行的人們提供警示性標識。

激光焊接 :激光焊接將首先在汽車制造、高速火車和飛機制造、農業機械和造船等領域鋪開,這將是一個未來的增長點。

趨勢總結

激光器的研發正朝著高智能化、高功率、高光束質量、高可靠性、低成本和全固態等方向發展。

激光精密加工和微細加工技術將是發展重點,其在電子、半導體、通訊、光存儲、微機械制造、生物、環境等行業進一步推廣和使用,將為傳統加工方式創造前所未有的可能性。在這里,超快激光器將隨著精密加工和微細加工市場的擴大而迅速增長。

激光加工的自動化、集成化和智能化水平持續提高,在與工業機器人結合的基礎上,實現三維的焊接、打標、切割等多維加工,激光技術的適用性和應用領域不斷拓展。

激光技術在工業中的應用已經無處不在,新型激光技術不斷涌現 ;超快激光器正在成為工業激光器,市場將要井噴 ;直接半導體激光器正進入固體激光器的應用市場 ;激光 3D 打印發展迅速,許多關鍵問題有待突破;激光焊接將迎來快速增長期 ;光子和半導體結合,將產生下一代光電技術;光電子技術已經成為下一個 30 年經濟發展的支撐體 ;智能化和中國制造2025 將帶來激光界的紅利。未來的30 年將是激光技術的黃金時代!

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