解锁工业超快激光的未来：创新、趋势和预测

摘要：激光加工通常可以分为宏加工和微加工。超快激光是微加工的一个重要利器，近年来，其身影正逐渐渗透到人们的视野中，并成为诸多领域的重要工具，如医学、科研、消费电子、通信技术、半导体检验以及材料加工等。

激光加工通常可以分为宏加工和微加工。超快激光是微加工的一个重要利器，近年来，其身影正逐渐渗透到人们的视野中，并成为诸多领域的重要工具，如医学、科研、消费电子、通信技术、半导体检验以及材料加工等。

国内外的市场竞争格局

在材料加工和半导体行业需求增长的推动下，超快激光器市场正在不断增长。预计未来几年该市场将以10%-15%的复合年增长率继续快速增长，具体增幅还需取决于各地区和应用领域。预计到2029年，超快激光市场规模将超过数十亿美元。

2020-2030年全球超快激光市场增长趋势

（图源：www.grandviewresearch.com）

超快激光广泛的应用前景、高速增长的市场容量以及为社会带来变革的潜在影响吸引了大批玩家入局，既有初创型企业，也有老牌激光企业通过收购和兼并参与进来。

超快激光器的全球市场份额最初由Raydiance、Amphos等国际上的一些小公司占领，而后逐步被相干、通快等激光巨头并购。在超快激光器领域，国外领先企业有美国MKS和相干、德国通快和EdgeWave、丹麦NKT、法国Amplitude、立陶宛Light Conversion等，代表了全球在该领域的最高水平。

眼光放回到国内，受半导体、新能源、显示器制造和玻璃加工需求的推动，我国的超快激光市场正在快速增长。国内从事超快激光器研发生产的企业超过50家，代表企业如华日激光、贝林激光、安扬激光、英诺激光、英谷激光、奥创光子、卓镭激光、盛镭科技等国产厂商已经开始在全球范围内参与竞争。

目前，北美和欧洲在市场上仍处于领先地位，但随着工业和科学界对超快激光器需求的增长，亚太地区，尤其是中国，正日益成为市场的主要参与者。

超快激光技术发展的前景如何？有什么发展趋势？未来将遇到哪些挑战和机遇？对全球各行各业微加工将带来哪些影响？在最近由 Electro Optics 主办的网络直播中，行业代表MKS Spectra-Physics 、Midel Photonics和Fraunhofer Institute for Laser Technology（ILT）的行业专家齐聚一堂，针对这些问题给出了各自的看法。

激光器开发：下一步是什么？

MKS Spectra-Physics欧洲、中东和非洲地区销售副总裁Markus Ruetering认为，人们希望激光器更便宜，激光功率更高，还希望激光器具有各种波长，脉冲宽度可调，且价格更低。另外，业界对较短波长的激光器非常感兴趣，例如各种波段的紫外激光器。这也是Spectra-Physics投入大量精力的地方，用来提高某些波长的单位脉冲能量和功率，使得公司越来越多的产品转向紫外波段。

对此观点，Fraunhofer ILT部负责人Christian Vedder表示赞同并提到，在机械工程领域，人们始终关注更快、更好、更便宜。他认为：高功率、超短脉冲激光器非常适合提高效率。用超短脉冲激光器进行加工，精度高、烧蚀率高。未来加工应用的趋势是：我们需要更高功率、更短脉冲的激光器以及快速偏转光束处理和多光束处理技术。

Midel Photonics的联合创始人兼董事总经理David Dung补充道：目前，激光束整形技术正在发生革命性的变化，逐渐向紫外和深紫外发展。激光的强度越来越高，这也是我们用户的需求，希望将这种激光器用于某些应用领域，比如提高效率方面。

此外，脉冲压缩和整形也将在定义激光开发真正扩展的领域方面发挥重要作用。

超快激光：下一项占据主导地位的技术？

激光技术领域的发展并非要找出一种独占鳌头的解决方案，而是要打造一个多元化的技术生态系统，使其能够适配各类特定应用场景。超快激光是否会成为加工领域下一项主导技术？

Ruetering的答案是：不会，各有所长。我们应该要探讨的是哪种激光技术适用于哪种应用场景。而且，新技术总是层出不穷。

Dung对此也持有相同观点：高功率、多特性激光和超短脉冲激光在不同的细分领域都各有其用。未来会有更多新应用领域有待开发，在大规模印刷、表面微结构化处理等方面，超短脉冲激光将大显身手，甚至在一些当下我们还未预见的激光应用领域也是如此。

微纳加工是超快激光的重点应用市场？

谈及微纳加工，Ruetering强调了制造工艺不断微型化和激光技术精度不断提高的重要性。他提到，目前超快激光在微纳制造领域的一个应用趋势是往更小、更精、更密发展，对于切割、开槽、钻孔、烧蚀等工艺的精细化要求也会越来越高，而这些都是典型应用。“多年前，我了解到微纳加工第一个应用是柴油喷嘴的微钻孔，但现在应用范围越来越广，很难说什么才是超快激光微加工的重点。”

而且，除了微加工，其他使用超短、超快激光加工的应用领域也需要重点关注，如微光学、微流控、多功能微纳米结构及生物医学工程应用、超表面制备、多维光信息存储等。

Dung也同意此观点，并补充到，在质量和效率的提高方面，确保激光在工件上的强度分布恰到好处，变得愈发关键。

超快激光器的开发还与量子技术研究密切相关，尤其是在量子计算、量子传感和量子密码学等领域。激光脉冲正被用于操纵和控制量子态，而超快激光器的创新则有助于解锁更加稳定和可扩展的量子系统。

面临的挑战

虽然超快激光器的价格在不断降低，但相比光纤激光器等传统激光器而言，其价格仍然相对昂贵，这可能限制了它在预算有限的应用场景中的广泛使用。

此外，超快激光系统的设计、运行和维护在技术上要求仍然很高，对于某些特殊应用，如工业材料加工或现场诊断，都需要超快激光系统能够在恶劣的环境中实现可靠运行，这也是一项技术挑战。

来自：光电汇

长三角G60激光联盟陈长军转载

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