激光器工作物質(zhì)

根據(jù)工作物質(zhì)物態(tài)的不同可把所有的激光器分為以下幾大類：①固體激光器（晶體和玻璃），這類激光器所采用的工作物質(zhì)，是通過把能夠產(chǎn)生受激輻射作用的金屬離子摻入晶體或玻璃基質(zhì)中構(gòu)成發(fā)光中心而制成的；相比氣體的和固態(tài)的激光介質(zhì)，染料激光器通?？梢杂糜诟鼜V泛的波長范圍內(nèi)。②氣體激光器，它們所采用的工作物質(zhì)是氣體，并且根據(jù)氣體中真正產(chǎn)生受激發(fā)射作用之工作粒子性質(zhì)的不同，而進(jìn)一步區(qū)分為原子氣體激光器、離子氣體激光器、分子氣體激光器、準(zhǔn)分子氣體激光器等；③液體激光器，這類激光器所采用的工作物質(zhì)主要包括兩類，一類是有機(jī)熒光染料溶液，另一類是含有稀土金屬離子的無機(jī)化合物溶液,其中金屬離子（如Nd）起工作粒子作用，而無機(jī)化合物液體（如SeOCl2）則起基質(zhì)的作用；④半導(dǎo)體激光器，這類激光器是以一定的半導(dǎo)體材料作工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用，其原理是通過一定的激勵方式(電注入、光泵或高能電子束注入)，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶之間或能帶與雜質(zhì)能級之間，通過激發(fā)非平衡載流子而實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生光的受激發(fā)射作用；⑤自由電子激光器，這是一種特殊類型的新型激光器，工作物質(zhì)為在空間周期變化磁場中高速運(yùn)動的定向自由電子束，只要改變自由電子束的速度就可產(chǎn)生可調(diào)諧的相干電磁輻射，原則上其相干輻射譜可從X射線波段過渡到微波區(qū)域，因此具有很誘人的前景。

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激光器：激光設(shè)備很核心的零部件

激光被譽(yù)為“快的刀、亮的光、準(zhǔn)的尺”。輸出波長（顏色）：可分為紫外激光器、紅外激光器、可見光激光器等。各類激光設(shè)備被廣泛應(yīng)用于材料加工、電子信息、航空航天、醫(yī)學(xué)、軍事、通訊等眾多下行業(yè)。激光加工技術(shù)的出現(xiàn)和推廣，改變了汽車、機(jī)械、消費(fèi)電子等傳統(tǒng)行業(yè)的生產(chǎn)加工模式，為光伏電池、鋰電池等新能源技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了支撐。

工業(yè)是激光的首大應(yīng)用，其中激光切割占比高。上游環(huán)節(jié)的芯片、光纖、高功率光纖光柵、熱沉等光學(xué)器件是生產(chǎn)激光器產(chǎn)品的重要原材料。從全球角度看，全球約42%的激光器用于材料加工（包括光刻）。其次為通訊，材料加工中切割占比高為35%，焊接為16%。從中國角度看，激光設(shè)備應(yīng)用中工業(yè)占比為63%，工業(yè)激光設(shè)備中激光切割占比為31%。

激光器是用來產(chǎn)生激光的部件，是激光設(shè)備中核心的零部件。激光器的價值在成套激光加工裝備總價值的20%-40%，甚至更高。

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。內(nèi)外部競爭格局更加平衡，表現(xiàn)在國內(nèi)品牌和國外品牌在中國市場占有率基本持平，從原來海外占主導(dǎo)走向半壁江山的局面。

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)。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，激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。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%；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%

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。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。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。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。