超短强激光脉冲诞生！新型激光振荡器创下激光脉冲新纪录：平均功率超出此前纪录50%以上【附激光器技术赛道观察图谱】
瞻观前沿
近日，据最新一期《光学》杂志发表的一项研究，瑞士苏黎世联邦理工学院科学家研制出一款新型激光振荡器，其产生的激光在平均功率和强度方面，均创造了此类激光脉冲新纪录。其平均功率高达550瓦，超出此前纪录50%以上。
此次激光脉冲的持续时间不足1皮秒，且能以每秒500万个脉冲的超高速度，有序从激光器中射出。这些超强且“寿命”超短的激光脉冲可用于材料加工、眼科手术、精密测量等诸多领域，也有望催生更精确的原子钟。
中国科学院物理研究所研究员、博士生导师魏志义表示，为制造出这些超短强激光脉冲，团队使用了“碟片”激光振荡器。该振荡器的核心部件是一个厚度仅100微米的薄碟片，其由掺杂镱原子的晶体构成。
最新研究基于两项技术创新：首先是利用反射镜的独特排列方式放大激光腔内的振荡光。为此，研究团队巧妙设计出一种特殊的反射镜阵列，使光在激光腔内循环往返多次放大。随后，为将这些放大光转化为高强度的超短脉冲，团队使用了“半导体饱和吸收镜(SESAM)”。与普通反射镜不同，SESAM的反射率会随着光的强度而变化。当光的强度超过某个阈值时，SESAM能够高效地反射这些光，使激光从连续模式切换到脉冲模式。
图片来源：苏黎世联邦理工学院技术价值观察
激光器产业链从上游的原材料供应，到中游的激光器制造，再到下游的激光加工和应用，形成了一个完整的产业链闭环，为多个行业和领域提供了重要的技术支持和产品服务。上游主要涉及激光器原材料的生产和供应，包括光学材料、光学器件、机械装置、数控软件、电源器件及辅助器件等。中游主要由各种激光器及其配套装置与设备构成，主要包括高功率及低功率激光器的制造，是产业链的核心部分。下游涉及激光加工和应用，包括激光切割、焊接、打标、雕刻、钻孔、照明、通信等，终端应用覆盖汽车、锂电、钢铁、石油、航空、医疗、光伏、军事、电子、通信等广泛领域。
科学家研制出一款新型激光振荡器，采用了“碟片”激光振荡器，创造了此类激光脉冲新纪录。因此，从激光器产业链上看，该技术处于产业链的中游环节。
宏观市场观察
——我国激光器行业技术发展历史悠久
激光技术作为重要加工手段，已广泛应用于多领域。我国激光产业虽具规模，但与发达国家在光源和高端应用上仍有差距。近年来，我国激光器行业迅猛发展，自主研发产品参与国际竞争，挑战国外企业垄断。我国激光加工凭借精密、柔性、低热效应特点，成为微加工领域的关键技术，其在新能源、信息技术等领域应用广泛，涵盖切割、焊接等工艺。随着应用场景增多，激光技术正不断创新，向更短波长、更高功率等方向发展，以满足精细加工与各类应用的深度融合需求。
——激光器行业市场规模
整体来看，中国激光器市场规模不断增加，由934.66亿元，增加至1210亿元，年均复合增速是13.78%，同比增长显著。基于近三年规模数据，未来激光产业规模总体呈增长趋势，发展势态强劲。
——激光器市场产品结构
激光器市场根据增益介质的不同，可以分为光纤激光器、半导体激光器、固体激光器和气体激光器等多个细分产品。目前中国激光器市场主要以光纤激光器为主导，由于光纤激光器性能优异，适用性较强，近十年市场份额快速提升，占比达65.47%。半导体激光器、固体激光器、气体激光器占比相差较小，分别为13.05%、11.31%和4.89%。2023年较2022年数据相比，光纤激光器市场规模稳步增长，同比增长22.1%，其余三者份额均下降超20%，未来光纤激光器将逐步成为激光器市场主导类型。
——激光器应用领域
激光器在多个领域都有广泛的应用，包括通信、医疗、工业加工、科研等。在通信领域，激光器是光纤通信系统的核心部件，随着5G通信的快速发展，对高速、高频率传输的需求日益增加，推动了激光器市场的发展。在医疗领域，激光器被用于眼科手术、皮肤美容、激光治疗等多个方面，其精确性和无创性受到广泛欢迎。在工业加工领域，激光器以其高效、精确的特点，在金属切割、塑料加工、打标等方面得到广泛应用。此外，在科研领域，激光器也是重要的实验工具。
就整体分布来看，工业及信息领域为激光器下游主要应用领域。2021年工业领域激光器市场占比最大，达62%;其次为信息领域激光器市场，占比达22%;商业领域占比7%，医学领域占比4%，科研领域占比5%。根据近年来各省市在“十四五”期间实施的政策分析，激光器的应用领域将不断细分，如用于航空航天、5G通信等方面，但整体分布预测还是以工业领域为主。
——激光器竞争企业数量多
大族激光及锐科激光以其高度市场份额占据市场领导者地位，表现出良好的市场优势，市场中还有大量上市企业参与竞争。
——激光器龙头企业技术布局广
锐科激光、杰普特和大族激光在激光器制造技术方面均展现出了强大的实力，主要研制方向朝高功率、高性能方向发展，同时拓展产品线，扩充研发团队。
——我国激光器技术发展朝精密化、环保化和智能化方向发展
我国激光器技术发展趋势将表现为大功率激光器技术的持续突破、高精度激光加工技术的深入发展、环保与节能成为重要考量以及智能化和自动化水平的不断提升，这些趋势将推动我国激光器产业的持续发展和创新。
中国激光器技术赛道热力图
根据前瞻产业热力图显示，与激光器关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华中地区，并且以广东、湖北省为重点发展区域，未来布局激光器技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南、华中地区优先导入，其中可重点关注广东省深圳市龙华区、宝安区及湖北省武汉市江夏区所处激光器相关企业，以及该地方对于激光器产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。
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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国激光器行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
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