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高功率半导体激光器市场和应用

发布日期:2018-03-30


  高功率半导体激光器的发展使得许多重要的应用成为可能。这些激光器已经取代了许多传统技术,并实现了全新产品类别。


  随着每十年成本和性能10倍以上的提高,高功率半导体激光器以不可预知的方式破坏了市场的正常运行。虽然很难准确预测未来的应用情况,但回顾过去三十年的发展历程,为下一个十年的发展提供框架可能性是非常有意义的。


  20世纪80年代:光存储和最初的小众应用。光存储是半导体激光器行业的第一个大型应用。就在霍尔最初展示了红外半导体激光器之后不久,通用电气公司的NickHolonyak也展示了第一个可见红光半导体激光器。二十年后,光盘(CD)被推向市场,随后就出现了光存储市场。


  半导体激光器技术的不断创新带来了注入数字多功能光盘(DVD)和蓝光光盘(BD)等光存储技术的发展。这是半导体激光器的第一个大市场,但是通常适度的功率水平将其他应用限制在了相对较小的利基市场,如热敏打印、医疗应用以及精选的航空和国防应用等。


  20世纪90年代:光网络盛行。在20世纪90年代,半导体激光器成为通信网络的关键。半导体激光器被用于通过光纤网络传输信号,但是用于光放大器的较高功率的单模泵浦激光器对于实现光网络的规模化以及真正支持互联网数据的增长是至关重要的。


  其带来的电信行业繁荣影响深远,以高功率半导体激光器行业最初的先驱之一的SpectraDiodeLabs(SDL)为例。SDL成立于1983年,由美国Newport集团旗下的激光器品牌Spectra-Physics(光谱物理)和施乐(Xerox)合资组建,1995年上市,市值约1亿美元。五年后,SDL在电信业高峰期间以超过400亿美元的价格出售给JDSU,这也是历史上最大的技术收购之一。不久之后,电信业泡沫破灭,摧毁了数万亿美元的资本,现在被视为历史上最大的泡沫。


  2000年代:激光成为一种工具。虽然电信市场泡沫的破灭极具破坏性,但对大功率半导体激光器的巨额投资为更广泛的采用奠定了基础。随着性能和成本的提高,这些激光器在各种各样的工艺中开始取代传统的气体激光器或其他能量转换源。


  半导体激光器已经成为广泛使用的工具。工业应用范围从传统的制造工艺(如切割和焊接)到新的先进制造技术(如3D打印金属部件的增材制造)等。微型制造应用更加多样化,因为诸如智能手机之类的关键产品已经通过这些激光器而实现了商业化。航空航天和国防应用涉及广泛的关键任务应用,未来还可能将包括下一代定向能源系统。