激光器件光纖通信所需的光源,應是可高速調制的光源,以便載送大容量信息。半導體激光器發出的光,譜線很純,能量集中,光束很細,能高效率地射人芯直徑僅8微米的單模光纖中。
激光器件光纖通信所需的光源,應是可高速調制的光源,以便載送大容量信息。半導體激光器發出的光,譜線很純,能量集中,光束很細,能高效率地射人芯直徑僅8微米的單模光纖中。當今的高速光纖通信系統部采用半導體激光器做光源。
作為半導體激光器的核心元器件,半導體激光器芯片性能直接影響半導體激光器性能。近年來,由于信息傳輸容量增加,半導體激光器芯片溫度逐漸升高,半導體激光器工作性能因此受到影響,自然對流法、大通道水冷法等傳統方式已不能滿足日益升級的散熱需求,新型散熱方式應運而生,如微型通道散熱法、噴霧方式冷卻法、液態冷卻法等。
激光器以其卓越的性能和低廉的價格,在光纖通信、光纖傳感、工業加工、醫療、軍事等領域取得了日益廣泛的應用。在通信方面,激光器提供的1.30微米和1.55微米波段的激光是通信的兩個低損耗窗口。激光器不僅能產生連續激光輸出,而且能實現ps-fs超短光脈沖的產生,在DWDM系統有巨大的潛在應用。激光器使通信系統有更高的傳輸速度,更遠的傳輸距離,起著不可替代的作用。
目前國際上直接工業用大功率半導體激光器在輸出功率5000 W級別已超過燈抽運固體激光器的光束質量,在1000 W級別已超過全固態激光器的光束質量。隨著化合物半導體技術的進步,工業用大功率半導體激光器的輸出功率和光束質量將進一步提高,將進一步擴展其工業應用范圍。在高功率光纖激光器抽運源方面,光纖耦合輸出的功率不斷上升,光纖芯徑和數值孔徑不斷降低,導致光纖激光器的抽運亮度不斷提高,同時成本卻不斷下降,因此未來高功率光纖激光器的輸出功率與光束質量也將不斷地提高。
2020年全球半導體激光器件市場規模達67.24億美元,同比增長14.2%。隨著半導體激光器技術的快速發展和突破,半導體激光器產品質量、波長范圍和輸出功率正在迅速提高,同時在直接半導體激光加工應用以及中高功率光纖激光器差異需求的推動下,具有中高功率、高光束質量的半導體激光器快速發展,半導體激光器也成為光電行業中最有發展前景的領域之一。
中國的半導體激光產業在上世紀90年代起步,激光加工設備的銷售臺數和銷售額有較大的增長,1999年至2005年呈現高峰,有成倍的增長。中國國內工業半導體激光市場的起步晚于發達國家20年左右,而在當時國外發達國家的工業激光系統已得到廣泛的應用。目前我國半導體激光器件行業正處于發展周期。
根據中研普華產業研究院發布的《2021-2026年激光器件市場發展現狀調查及供需格局分析預測報告》顯示:
進入2016年,亞太地區已成為半導體激光器件需求世界最大及增長最快的區域,2016年亞太區半導體激光器銷售占到總銷售額的45%。最主要原因是澳大利亞、韓國、印度以及中國等亞太國家,進一步擴大通信市場。由于經濟狀況改善,北美及歐洲繼續保持穩定增長。預計2022-2026年,全球半導體激光器市場將保持以10.0%以上的年均復合增長率增長,并將于2026年達到60.0億美元的市場規模。得益于技術進步、需求旺盛,我國半導體激光器市場增速高于全球平均水平。
半導體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器,由于它的波長范圍寬,制作簡單、成本低、易于大量生產,并且由于體積小、重量輕、壽命長,因此,品種發展快,應用范圍廣。由于以上諸多優勢,半導體激光器在工業應用、照明、投影、通信、醫療以及科研等領域已經應用相當普遍。同時,半導體激光器還可以作為固體激光器和光纖激光器的泵浦源。受光纖激光器市場向高功率方向發展趨勢的影響,光纖激光器泵浦源也在向高亮度、高功率方向發展。
調查統計,我國已有200余家半導體激光器件相關企業,主要位于湖北、北京、江蘇、上海和廣東等經濟發達省市,這些地區年銷售額約占全國半導體激光器件產品市場總額的90%,我國半導體激光器件產業已形成以上述省市為主體的華中地區、環渤海、長江三角洲和珠江三角洲四大半導體激光產業群,未來,國內半導體激光器件產業發展也將更為集中。
激光器及激光加工設備在半導體、顯示、消費電子等精細微加工領域和航空發動機、火箭飛行器、汽車發動機等零部件結構高度復雜的尖端科技領域的應用逐漸增多,客觀上也給激光器及激光加工設備帶來了新的發展機遇。美國和歐洲的半導體激光器件行業起步較早,在技術上具備領先優勢,半導體激光芯片及器件廠商仍以國外企業為主,海外半導體激光器企業主要為上下游同時布局的一些巨頭公司,包括貳陸集團、朗美通、IPG光電等。國內主要企業為長光華芯、武漢銳晶、華光光電、炬光科技等。
隨著激光技術進步,市場對激光器的光電轉化效率、能耗、傳輸量等要求不斷提升,傳統半導體激光器無法滿足升級需求,或將逐步被市場淘汰。同時技術進步或將助推半導體激光器產業升級,大功率、新型化、高性能將成為其重要發展趨勢。與歐美發達國家相比,我國半導體激光器在市場應用、核心技術、高端產品供應等方面仍存在一定差距,國內企業應加大技術、產品研發投入,提高創新能力,積極尋求高端半導體激光器國產化替代。
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2021-2026年激光器件市場發展現狀調查及供需格局分析預測報告
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