激光技术在实战中的应用（超快激光在科研与工业领域有哪些热点应用）

激光技术在实战中的应用（超快激光在科研与工业领域有哪些热点应用）、激光器设备供应商众多，技术趋于成熟，竞争激烈。但国内激光器供应商凭借着过硬的产品质量，具有竞争力的产品价格，良好的本地售后服务保障，快速的定制化研发设备，已经在国内超快激光设备领域占据着非常有利的地位。相信随着国产激光器的性能不断提高和规模不断扩大，加之中美贸易战的影响，大规模取代国外激光设备已成趋势。工业加工领域中国已经成为超快激光全球最大的工业应用市场之一。据有关统计，2019年国内工业超快激光加工市场规模超过500台，其中国内激光器占据50%以上市场份额，主要集中在华南、华东和华中等地区。代表性的设备集成商有深圳大族激光、东莞盛雄激光、深圳圭华自动化、深圳海目星、苏州迈为激光、苏州德龙激光、武汉帝尔激光、武汉华工激光等。上游的激光器设备厂商，国内主要有安扬激光、华快激光、卓镭激光、华日激光、凯普林激光、贝林激光等；国外的主要有通快、IPG、Light conversion、Ampl

作者：陈抗抗、熊梦苏、王峥、陈运秀

武汉安扬激光技术有限责任公司

2019年，超快激光器稳中有升，正在全面进入行业应用。在工业微加工领域，超快激光器（皮秒、飞秒激光器）已经开始大批量应用，应用方向更加明确，产品规格要求趋于明朗；在科研市场，随着光纤CPA超快技术的成熟及其成本优势，超快光纤激光器开始逐渐普及，在科研市场开始规模应用。

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工业加工领域

中国已经成为超快激光全球最大的工业应用市场之一。据有关统计，2019年国内工业超快激光加工市场规模超过500台，其中国内激光器占据50%以上市场份额，主要集中在华南、华东和华中等地区。

代表性的设备集成商有深圳大族激光、东莞盛雄激光、深圳圭华自动化、深圳海目星、苏州迈为激光、苏州德龙激光、武汉帝尔激光、武汉华工激光等。上游的激光器设备厂商，国内主要有安扬激光、华快激光、卓镭激光、华日激光、凯普林激光、贝林激光等；国外的主要有通快、IPG、Light conversion、Amplitude、美国PI、Edgewave、NKT和光谱物理等厂商。

激光器设备供应商众多，技术趋于成熟，竞争激烈。但国内激光器供应商凭借着过硬的产品质量，具有竞争力的产品价格，良好的本地售后服务保障，快速的定制化研发设备，已经在国内超快激光设备领域占据着非常有利的地位。相信随着国产激光器的性能不断提高和规模不断扩大，加之中美贸易战的影响，大规模取代国外激光设备已成趋势。

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目前工业超快激光应用的细分领域较多，不同领域应用对激光设备的参数要求也不尽相同。目前超快激光主要应用领域集中在脆性材料加工，诸如手机LCD屏异形切割、手机摄像头蓝宝石盖板切割、手机摄像头玻璃盖板切割，特殊材料标记、防伪炫彩打标可追溯玻璃隐形二维码打标，热敏感薄膜材料加工、高性能FPC切割、OLED材料切割打孔，太阳能PERC电池加工等应用。

下面以安扬激光超快激光设备的实际应用为例，阐述其市场应用情况：

• 手机LCD屏异形切割。这类设备年需求量在100台以上，全自动设备价格在250万元以上，半自动设备在70万元以上，属于目前超快激光应用最成熟的市场之一。目前主流的激光器供应商有卓镭激光、安扬激光、贝林激光、Light conversion等。安扬激光推出的FemtoYL-20飞秒激光器已经批量应用于此类应用，可以获得优异的加工质量和极高的良率。

• 手机摄像头蓝宝石盖板切割。此类应用于苹果系列产品。目前大族激光提供的加工设备系统采用Light conversion 设备，配合切割头使用。年出货量约60台，单价超过200万元。

• 玻璃摄像头盖板切割。这类应用市场也是超快激光的主要应用之一。目前国内多家集成商提供解决方案，设备需求量约100台/年。其中华工激光采用华日激光器，出货量约30-40台；盛雄激光采用Edgewave激光器，出货量约10-15台；深圳圭华采用安扬激光设备和华快设备，出货量约15-20台；大族激光采用安扬激光FemtoYL-20，出货量约35-40台。

• 特殊标记的防伪炫彩打标。这是一类高端应用市场，以大族激光提供的解决方案为主，采用IPG激光器，年出货量约10台，激光器设备单价可达100万元以上。

• 隐形二维码标记。主要应用于苹果公司，预计需求量近100台。目前国内华工激光、大族激光、盛雄激光、圭华等都有开发相关产品。

• FPC材料切割。主要采用的国外紫外激光器厂商如Edgewave和PI公司的产品，年出货量约20台左右；随着5G市场的逐步打开，这类材料的加工应用会持续增多。

• OLED材料加工。目前这类市场的加工设备以大族激光为主要供货商，采用通快和Amplitude飞秒紫外激光器，激光器设备价格在100万元以上。

• 太阳PERC电池应用。这类应用主要以帝尔激光和苏州迈为的激光加工设备为主。目前主要使用IPG和光谱物理的激光器，其中安扬激光皮秒绿光激光器也已经经过验证，并且开始批量供货。

工业超快激光应用市场规模还在不断扩大。随着激光器的性能的不断提高、应用领域的不断拓展、激光器产品成本的不断走低。预计超快激光加工市场将会在今后激光加工细分市场中占据举足轻重的地位。

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科研应用领域

2019年超快激光特别是光纤飞秒激光在科研市场也取得了长足的进步。在科研市场中，超快激光器厂家同样众多，竞争激烈。

国内代表厂商如安扬激光、华日激光、国神光电、贝林激光、英诺激光、卓镭激光等。另外，还有只专注于科研应用的诺派激光、朗研光电、奥创光子等众多厂家。国外厂商有Light Conversion、Spectra-Physics、Coherent、IPG、Active Fiber、 Amplitude、 NKT、Edgewave等供应商。

就技术方案而言，主要以超快固体激光器和超快光纤激光器为主。超快固体激光器方案代表厂家有Light Conversion、Spectra-Physics、国神、贝林激光器、英诺光电、卓镭激光等。超快光纤激光器代表厂家有Coherent、安扬激光、Amplitude和光谱物理等。国内科研市场规模，算上所有皮秒、飞秒激光器，估计在400台到500台，其中国外激光器供应商占据国内60%以上的科研市场份额。

与工业市场需求不同的是，科研市场客户对产品指标要求更高，不但要求设备稳定性好，而且更看重产品的应用广泛性，指标达到国际先进水平。相较而言，国内超快激光器领域起步较晚，国外产品给予的竞争压力巨大。

超快固体激光器相较于光纤激光器方案，其特点主要体现在单脉冲能量高、重频低，特别对于光与物质的相互作用研究，探究分子原子上的化学及基础物理过程研究等有优势。但是由于固体激光器受制于输出的平均功率、激光模式与重复频率限制，在诸多应用及性价比方面有很大的不足。

光纤激光器由于其输出高功率、高重频、设备维护简单、高可靠性以及批量化生产后具有高性价比等方面的优势。而且，随着近年来新型光子晶体光纤技术的成熟和成功应用，光纤激光器输出脉冲能量越来越高，这使得光纤激光器越来越多的被应用于微纳加工、双光子荧光、非线性光学等方面。

超快飞秒和皮秒激光器在科研上的应用，主要集中在微纳加工、多光子成像、非线性光学、抽运探测等应用领域。对于微纳加工应用，大部分应用需求集中在20-50 W之间，少部分功率需求在100 W及以上，单脉冲能量在十几微焦到几百微焦不等。适用材料非常广泛，主要集中在脆性的玻璃、陶瓷、蓝宝石、氮化硅、晶圆、金属及复合薄膜材料等。该领域年需求量在200台左右（估算数据）。

另外对于双光子荧光、非线性光学、抽运探测等应用领域，有一些特殊波长，例如800 nm、920 nm、1030 nm飞秒激光器作为激发源，其脉宽需求更窄，在100 fs左右，重频高，而输出功率在瓦量级即可。

国内超快光纤激光器性价比已经十分具有竞争力，例如安扬激光的50 W飞秒激光器不到90万人民币，功率20 W则不到60万人民币。另外，安扬在2019年年底推出了入门级飞秒光纤激光器，功率10 W，25万元人民币。

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微纳加工

随着超快激光器技术和产品应用的持续发展，特别是超快光纤激光器的模块化、规模化生产，其性价比也越来越高。目前已经走入寻常实验室和普通工业加工场景，必将成为科研和工业加工应用的一种普遍的先进生产力工具。同时伴随着众多激光器厂家竞争参与，预计2020年市场竞争会更加激烈，大浪淘沙，最终受益的将是产业链和终端客户。

我们相信只有掌握核心竞争力的企业才会在市场中屹立不倒，与客户共创超快激光应用的辉煌明天。

封面来源：iqo.uni-hannover.de