激光器歷史發(fā)展

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激光的英文laser 這個(gè)詞是由開始的首字母縮略詞LASER演變而來，LASER的意思是“受激輻射光放大器”英文的單詞的縮寫簡(jiǎn)略。激光技術(shù)中的關(guān)鍵概念早在1917年愛因斯坦提出“受激輻射”時(shí)已經(jīng)開始建立起來了，激光這個(gè)詞曾經(jīng)飽受爭(zhēng)議；Gordon Gould是記載中個(gè)使用這個(gè)詞匯的人。1953年，美國(guó)物理學(xué)家查爾斯·哈德·湯斯和他的學(xué)生阿瑟·肖洛制成了臺(tái)微波量子放大器，獲得了高度相干的微波束。1958年，C.H.湯斯和A.L.肖洛把微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍。1960年，T.H.西奧多·梅曼制成了臺(tái)紅寶石激光器。Yb:YAG（摻鐿釔鋁石榴石）：適用於高功率輸出，這種材料的激光器在激光工業(yè)加工領(lǐng)域有很強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。2013年，南非科學(xué)與工業(yè)研究人員開發(fā)出世界個(gè)數(shù)字激光器，開辟了激光應(yīng)用的新前景。研究成果發(fā)表在2013年8月2日英國(guó)《自然通訊》雜志上。

常用激光器種類及應(yīng)用

染料激光器使用有機(jī)染料作為激光介質(zhì)的激光，通常是一種液體溶液。相比氣體的和固態(tài)的激光介質(zhì)，染料激光器通常可以用于更廣泛的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。由于有寬闊的帶寬，使得它們特別適合于可調(diào)諧激光器和脈沖激光器。長(zhǎng)期的專利之戰(zhàn)，反而對(duì)Gould更為有利，因?yàn)樗@得專利的時(shí)候，激光器已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，受專利保護(hù)期的限制問題，如果專利一申請(qǐng)就批復(fù)下來，因?yàn)閼?yīng)用不廣泛，反倒賺不到太多錢了。但由于其介質(zhì)壽命短，輸出功率受限，基本被鈦藍(lán)寶石等波長(zhǎng)可調(diào)的固體激光器取代。

半導(dǎo)體激光器是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器，激勵(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光泵浦三種形式。體積小，價(jià)格低，，使用壽命長(zhǎng)，功耗低，可用于電子信息、激光打印、激光筆、光通信、激光電視、小型激光投影儀、電子信息、集成光學(xué)等領(lǐng)域，是實(shí)用較重要的一類激光器。激光器的介紹激光器作為產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)，主要上游原材料為光學(xué)材料、光學(xué)器件等。

光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，應(yīng)用范圍非常廣泛，包括激光光纖通訊、激光空間遠(yuǎn)距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻激光打標(biāo)激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔／切割／焊接（銅焊、淬水、包層以及深度焊接）、大型基礎(chǔ)建設(shè)，作為其他激光器的泵浦源等等。第二次是激光器及上游器件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化后，激光器價(jià)格將再次摸底，2C激光應(yīng)用爆發(fā)。

自由電子激光器是一類不同于傳統(tǒng)激光器的新型高功率相干輻射光源，它不需要?dú)怏w、液體或固體作為工作物質(zhì)， 而是將高能電子束的動(dòng)能直接轉(zhuǎn)換成相干輻射能．因此， 也可以認(rèn)為自由電子激光器的工作物質(zhì)就是自由電子。它具有高功率、率、波長(zhǎng)的大范圍調(diào)諧和超短脈沖的時(shí)間結(jié)構(gòu)等一系列優(yōu)良特性，除了它， 還沒有一種激光器能同時(shí)具備這些特點(diǎn)。固體激光器固體激光器介質(zhì)是固體的激光器，此種工作物質(zhì)通過燈丶半導(dǎo)體激光器陣列丶其他激光器光照泵浦得到激發(fā)。在物理學(xué)研究、激光聚變、光化學(xué)、光通訊等領(lǐng)域均有非?？捎^的前景。

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激光產(chǎn)業(yè)鏈

從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)性的角度來看，行業(yè)平均水平下激光器約占激光設(shè)備成本的30%-50%（采用高功率激光器的設(shè)備中占比更高），而材料和激光器件占激光器成本的60%-70%（低功率激光器中的占比更高），因此激光器是制約激光設(shè)備經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵，而激光芯片、特殊光纖等激光器核心器件的價(jià)格走勢(shì)則決定了激光器的經(jīng)濟(jì)性。芯片（泵浦源）方面，國(guó)產(chǎn)芯片已達(dá)到可正常使用的水平，但在技術(shù)上仍與進(jìn)口芯片存在一定差距，目前國(guó)內(nèi)超前的激光器廠商均主要采購(gòu)Lumentum和貳陸激光的芯片及組件，芯片環(huán)節(jié)仍有待突破。

由于激光產(chǎn)業(yè)上游材料不具備稀缺資源屬性，激光芯片等器件的技術(shù)門檻相較于半導(dǎo)體芯片較低，而中游激光器的技術(shù)核心集中在光學(xué)設(shè)計(jì)、工藝經(jīng)驗(yàn)等集成能力，下游激光設(shè)備市場(chǎng)極為廣闊且分散，因此國(guó)內(nèi)的激光產(chǎn)業(yè)鏈未來有機(jī)會(huì)國(guó)產(chǎn)化閉環(huán)。目前激光產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程較快，中低端激光器件和激光器產(chǎn)品單價(jià)呈現(xiàn)明顯的降價(jià)趨勢(shì)：激光器件方面，2009-2017年IPG每瓦特的芯片成本下降了80%，年均降幅18%；這種激光器產(chǎn)生的光束質(zhì)量和我們現(xiàn)在使用的激光二極管產(chǎn)生的激光有本質(zhì)的區(qū)別。激光器方面，激光器單臺(tái)價(jià)格每年降幅超過20%，帶動(dòng)激光裝備價(jià)格逐年下降超過10%