激光器件光纤通信所需的光源,应是可高速调制的光源,以便载送大容量信息。半导体激光器发出的光,谱线很纯,能量集中,光束很细,能高效率地射人芯直径仅8微米的单模光纤中。
激光器件光纤通信所需的光源,应是可高速调制的光源,以便载送大容量信息。半导体激光器发出的光,谱线很纯,能量集中,光束很细,能高效率地射人芯直径仅8微米的单模光纤中。当今的高速光纤通信系统部采用半导体激光器做光源。
作为半导体激光器的核心元器件,半导体激光器芯片性能直接影响半导体激光器性能。近年来,由于信息传输容量增加,半导体激光器芯片温度逐渐升高,半导体激光器工作性能因此受到影响,自然对流法、大通道水冷法等传统方式已不能满足日益升级的散热需求,新型散热方式应运而生,如微型通道散热法、喷雾方式冷却法、液态冷却法等。
激光器以其卓越的性能和低廉的价格,在光纤通信、光纤传感、工业加工、医疗、军事等领域取得了日益广泛的应用。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两个低损耗窗口。激光器不仅能产生连续激光输出,而且能实现ps-fs超短光脉冲的产生,在DWDM系统有巨大的潜在应用。激光器使通信系统有更高的传输速度,更远的传输距离,起着不可替代的作用。
目前国际上直接工业用大功率半导体激光器在输出功率5000 W级别已超过灯抽运固体激光器的光束质量,在1000 W级别已超过全固态激光器的光束质量。随着化合物半导体技术的进步,工业用大功率半导体激光器的输出功率和光束质量将进一步提高,将进一步扩展其工业应用范围。在高功率光纤激光器抽运源方面,光纤耦合输出的功率不断上升,光纤芯径和数值孔径不断降低,导致光纤激光器的抽运亮度不断提高,同时成本却不断下降,因此未来高功率光纤激光器的输出功率与光束质量也将不断地提高。
2020年全球半导体激光器件市场规模达67.24亿美元,同比增长14.2%。随着半导体激光器技术的快速发展和突破,半导体激光器产品质量、波长范围和输出功率正在迅速提高,同时在直接半导体激光加工应用以及中高功率光纤激光器差异需求的推动下,具有中高功率、高光束质量的半导体激光器快速发展,半导体激光器也成为光电行业中最有发展前景的领域之一。
中国的半导体激光产业在上世纪90年代起步,激光加工设备的销售台数和销售额有较大的增长,1999年至2005年呈现高峰,有成倍的增长。中国国内工业半导体激光市场的起步晚于发达国家20年左右,而在当时国外发达国家的工业激光系统已得到广泛的应用。目前我国半导体激光器件行业正处于发展周期。
根据中研普华产业研究院发布的《2021-2026年激光器件市场发展现状调查及供需格局分析预测报告》显示:
进入2016年,亚太地区已成为半导体激光器件需求世界最大及增长最快的区域,2016年亚太区半导体激光器销售占到总销售额的45%。最主要原因是澳大利亚、韩国、印度以及中国等亚太国家,进一步扩大通信市场。由于经济状况改善,北美及欧洲继续保持稳定增长。预计2022-2026年,全球半导体激光器市场将保持以10.0%以上的年均复合增长率增长,并将于2026年达到60.0亿美元的市场规模。得益于技术进步、需求旺盛,我国半导体激光器市场增速高于全球平均水平。
半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器,由于它的波长范围宽,制作简单、成本低、易于大量生产,并且由于体积小、重量轻、寿命长,因此,品种发展快,应用范围广。由于以上诸多优势,半导体激光器在工业应用、照明、投影、通信、医疗以及科研等领域已经应用相当普遍。同时,半导体激光器还可以作为固体激光器和光纤激光器的泵浦源。受光纤激光器市场向高功率方向发展趋势的影响,光纤激光器泵浦源也在向高亮度、高功率方向发展。
调查统计,我国已有200余家半导体激光器件相关企业,主要位于湖北、北京、江苏、上海和广东等经济发达省市,这些地区年销售额约占全国半导体激光器件产品市场总额的90%,我国半导体激光器件产业已形成以上述省市为主体的华中地区、环渤海、长江三角洲和珠江三角洲四大半导体激光产业群,未来,国内半导体激光器件产业发展也将更为集中。
激光器及激光加工设备在半导体、显示、消费电子等精细微加工领域和航空发动机、火箭飞行器、汽车发动机等零部件结构高度复杂的尖端科技领域的应用逐渐增多,客观上也给激光器及激光加工设备带来了新的发展机遇。美国和欧洲的半导体激光器件行业起步较早,在技术上具备领先优势,半导体激光芯片及器件厂商仍以国外企业为主,海外半导体激光器企业主要为上下游同时布局的一些巨头公司,包括贰陆集团、朗美通、IPG光电等。国内主要企业为长光华芯、武汉锐晶、华光光电、炬光科技等。
随着激光技术进步,市场对激光器的光电转化效率、能耗、传输量等要求不断提升,传统半导体激光器无法满足升级需求,或将逐步被市场淘汰。同时技术进步或将助推半导体激光器产业升级,大功率、新型化、高性能将成为其重要发展趋势。与欧美发达国家相比,我国半导体激光器在市场应用、核心技术、高端产品供应等方面仍存在一定差距,国内企业应加大技术、产品研发投入,提高创新能力,积极寻求高端半导体激光器国产化替代。
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2021-2026年激光器件市场发展现状调查及供需格局分析预测报告
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