納秒脈沖激光器的概念

納秒脈沖激光器就是指激光器的脈沖時間或脈沖寬度很短，處于納秒量級。

納秒(ns)脈沖紅外光纖激光器的多功能性是眾所周知的，它們是大多數(shù)工業(yè)打標(biāo)和雕刻應(yīng)用的理想選擇。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為焊接和連接需要具有高脈沖能量的毫秒級長脈沖，但顯然并不是這樣！光纖激光器具有輸出激光光束質(zhì)量好、能量密度高、電光效率較高、使用方便、可加工材料范圍廣、綜合運(yùn)行成本低等諸多優(yōu)勢。納秒激光器很少在材料連接領(lǐng)域應(yīng)用，但它們在連接超薄材料時的確非常出色。

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格走勢則決定了激光器的經(jīng)濟(jì)性。激光器中常見的組成部分還有諧振腔，但諧振腔（見光學(xué)諧振腔）并非必不可少的組成部分，諧振腔可使腔內(nèi)的光子有一致的頻率、相位和運(yùn)行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性。

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、工藝經(jīng)驗(yàn)等集成能力，下游激光設(shè)備市場極為廣闊且分散，因此國內(nèi)的激光產(chǎn)業(yè)鏈未來有機(jī)會國產(chǎn)化閉環(huán)。目前激光產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游的國產(chǎn)替代進(jìn)程較快，中低端激光器件和激光器產(chǎn)品單價呈現(xiàn)明顯的降價趨勢：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%；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。激光器方面，激光器單臺價格每年降幅超過20%，帶動激光裝備價格逐年下降超過10%

激光加工行業(yè)概述

激光可以對材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行表面處理、切割、焊接、打孔及微加工等。激光加工具有加工對象廣、變形小、精度高、節(jié)省能源、公害小、可遠(yuǎn)距離加工、可自動化加工等顯著優(yōu)點(diǎn)，目前已成為一種新型制造技術(shù)和手段，被譽(yù)為“不磨損的加工工具”。

激光加工已廣泛應(yīng)用于電子、汽車、機(jī)械制造、鋼鐵冶金、石油、輕工、醫(yī)學(xué)器械、包裝、禮品工業(yè)、鐘表、民爆、服裝、化妝品、航空航天等行業(yè)，體現(xiàn)著一個國家的生產(chǎn)加工能力、裝備水平和競爭能力，因此激光加工行業(yè)是當(dāng)今各個國家較為關(guān)注和發(fā)展較為迅速的行業(yè)之一。2018年光纖激光器國內(nèi)市場占有率：美國IPG占比前一，為50。

激光加工因激光束能量集中、穩(wěn)定，特別適合于硬度大、熔點(diǎn)高等傳統(tǒng)工藝方法較難加工的材料。按照不同的用途，激光加工可分為激光切割、激光焊接、激光打標(biāo)和激光雕刻等幾種。

納秒脈沖光纖激光器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

光纖激光器按激光輸出特性可分為連續(xù)光纖激光器和脈沖光纖激光器兩種。其中脈沖光纖激光器根據(jù)其脈沖形成原理又可分為調(diào) Q 光纖激光器(脈沖寬度為 ns 量級)和鎖模光纖激光器(脈沖寬度為 ps 或 fs 量級)。國外開展調(diào) Q 光纖激光器研究的單位主要有英國 Southampton 大學(xué)、美國 Illinois 大學(xué)、臺灣國立大學(xué)、美國 IPG 公司、德國 JENOPTIK 公司等。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。國內(nèi)開展調(diào) Q 光纖激光器研究的單位主要有南開大學(xué)、天津大學(xué)、電子科技大學(xué)、上海光機(jī)所、西安光機(jī)所、北京工業(yè)大學(xué)等。