半導(dǎo)體激光器的未來(lái)在哪里？

　　中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)在地域分布上呈現(xiàn)出很強(qiáng)的聚集性，以深圳為代表的珠三角區(qū)域主要以中、小功率激光加工設(shè)備為主，而以武漢光谷為代表的華中區(qū)域則在產(chǎn)品線(xiàn)上更為全面，覆蓋了大、中、小功率設(shè)備。除去這兩個(gè)最為大型的產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)域，長(zhǎng)三角、環(huán)渤海地區(qū)，以及新興的東北工業(yè)區(qū)都形成了較為完整的激光產(chǎn)業(yè)帶。

　　產(chǎn)業(yè)升級(jí)激光加工設(shè)備需求更大

　　隨著制造業(yè)向高端化、智能化的轉(zhuǎn)型升級(jí)，激光設(shè)備加工應(yīng)用市場(chǎng)隨之不斷擴(kuò)增。摩爾定律創(chuàng)始人之一摩爾曾在1965年作出預(yù)言：半導(dǎo)體將會(huì)得到高速發(fā)展，電子學(xué)會(huì)隨之獲得廣泛的普及，滲透到寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域中。從半個(gè)世紀(jì)之后再往回看，這一預(yù)言早已得到了完美印證。雖然光纖激光器優(yōu)勢(shì)市場(chǎng)潛力很大，不過(guò)，目前市場(chǎng)上應(yīng)用最多的還是半導(dǎo)體激光器。

　　半導(dǎo)體激光器俗稱(chēng)為激光二極管，因?yàn)槠溆冒雽?dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的特性，所以被稱(chēng)為半導(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器通常采用的工作物質(zhì)有砷化鎵、硫化鎘、磷化銦等，可以作為光纖激光器和固體激光器的泵浦源，也可以直接輸出激光作為光源。

　　半導(dǎo)體激光器發(fā)展始于上世紀(jì)60年代，如今已經(jīng)在各行各業(yè)中得到了廣泛的推廣應(yīng)用。憑借結(jié)構(gòu)緊湊、光束質(zhì)量好、壽命長(zhǎng)及性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在通訊、材料加工制造、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域大展拳腳。正是因?yàn)榧す庠O(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域很廣，涉及行業(yè)眾多，所以半導(dǎo)體激光器的市場(chǎng)規(guī)模很大。據(jù)OFweek行業(yè)研究的數(shù)據(jù)顯示，半導(dǎo)體激光器在2017年的市場(chǎng)規(guī)模高達(dá)53.1億美元，同比增長(zhǎng)率高達(dá)15%，占據(jù)了激光器整體市場(chǎng)份額的四成，是絕對(duì)的主導(dǎo)地位。

　　2012-2017年全球半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)率(單位：億美元)

　　技術(shù)發(fā)展 應(yīng)用領(lǐng)域延伸

　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷深入發(fā)展，市場(chǎng)需求不斷轉(zhuǎn)向。半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域也不斷發(fā)生變化。從最初的小功率設(shè)備，發(fā)展到目前的大功率設(shè)備，半導(dǎo)體激光器也從一些輕型加工領(lǐng)域向重型加工領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。

　　早在20世紀(jì)80年代的時(shí)候，半導(dǎo)體激光器還只是應(yīng)用在光存儲(chǔ)和一些小眾應(yīng)用。當(dāng)時(shí)，光存儲(chǔ)是半導(dǎo)體激光器行業(yè)的第一個(gè)大型應(yīng)用。半導(dǎo)體激光器技術(shù)的不斷創(chuàng)新，推動(dòng)了注入數(shù)字多功能光盤(pán)(DVD)和藍(lán)光光盤(pán)(BD)等光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展。到了20世紀(jì)90年代，光網(wǎng)絡(luò)成為了半導(dǎo)體激光器的主戰(zhàn)場(chǎng)。再到后來(lái)的20世紀(jì)90年代，半導(dǎo)體激光器又成為通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵加工制造設(shè)備。

　　目前，半導(dǎo)體激光器最大的應(yīng)用之處是作為光纖激光器和固體激光器的泵浦源。半導(dǎo)體激光器作為光纖激光器泵源的時(shí)候，通過(guò)提高單元功率能夠從根本上簡(jiǎn)化泵浦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，和提高泵浦功率水平。隨著光纖激光器和固體激光器對(duì)輸出功率要求越來(lái)越高，對(duì)半導(dǎo)體泵浦源的功率也提出了更高的要求。

　　由于光束質(zhì)量的限制，傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器難以直接用于金屬切割。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體耦合技術(shù)的提高，以及新型合束技術(shù)的逐漸成熟，部分千瓦級(jí)以上的光纖輸出的半導(dǎo)體激光器，也可以滿(mǎn)足切割對(duì)光束質(zhì)量的要求。另外，由于半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)的多樣性，短波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)十分接近鋁的波長(zhǎng)吸收最大值。因此，在汽車(chē)工業(yè)中，大功率半導(dǎo)體激光非常適用于鋁材汽車(chē)車(chē)身的焊接。目前，激光輸出功率為2KW到6KW之間的半導(dǎo)體激光器，在汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中已得到了廣泛應(yīng)用。

　　在材料直接加工領(lǐng)域，半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量難以超越光纖激光器。但是在薄板焊接、切割應(yīng)用方面，半導(dǎo)體激光器卻很適用。高功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)展使得許多重要的應(yīng)用成為可能。這些激光器已經(jīng)取代了許多傳統(tǒng)技術(shù)，并且為我們帶來(lái)了許多新的產(chǎn)品。

　　總結(jié)：總體來(lái)說(shuō)，由于技術(shù)不斷發(fā)展，導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷在改變，這些改變目前仍在發(fā)生。總體而言，半導(dǎo)體激光器正向發(fā)射波長(zhǎng)更短、發(fā)射功率更大的方向發(fā)展，以適應(yīng)當(dāng)前的市場(chǎng)需求。