激光器工作物质
根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类:①固体激光器(晶体和玻璃),这类激光器所采用的工作物质,是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的;②气体激光器,它们所采用的工作物质是气体,并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同,而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体
小功率纳秒脉冲激光器
激光器工作物质
根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类:①固体激光器(晶体和玻璃),这类激光器所采用的工作物质,是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的;②气体激光器,它们所采用的工作物质是气体,并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同,而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等;③液体激光器,这类激光器所采用的工作物质主要包括两类,一类是有机荧光染料溶液,另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子(如Nd)起工作粒子作用,而无机化合物液体(如SeOCl2)则起基质的作用;④半导体激光器,这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用,其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入),在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间,通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转,从而产生光的受激发射作用;⑤自由电子激光器,这是一种特殊类型的新型激光器,工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束,只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射,原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域,因此具有很诱人的前景。芯片(泵浦源)方面,国产芯片已达到可正常使用的水平,但在技术上仍与进口芯片存在一定差距,目前国内超前的激光器厂商均主要采购Lumentum和贰陆激光的芯片及组件,芯片环节仍有待突破。
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激光器的分类
按工作介质区分,激光器分为:气体激光器、液体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器等。
光纤激光器占工业激光器的份额比例从2009年的13.7%增长至2018年的51.5%,相较于固体激光器、气体激光器、半导体激光器等具备明显的超高地位。
光纤激光器具有输出激光光束质量好、能量密度高、电光效率较高、使用方便、可加工材料范围广、综合运行成本低等诸多优势。因此广泛应用于雕刻、打标、切割、钻孔、熔覆、焊接、表面处理、成形等材料加工领域,被誉为“第三代激光器”。
2018年光纤激光器占有率:美国IPG占比,为50.1%;第二名是国内光纤激光器的锐科激光,占比17.8%。
激光产业链
从产业经济性的角度来看,行业平均水平下激光器约占激光设备成本的30%-50%(采用高功率激光器的设备中占比更高),而材料和激光器件占激光器成本的60%-70%(低功率激光器中的占比更高),因此激光器是制约激光设备经济性的关键,而激光芯片、特殊光纤等激光器核心器件的价格走势则决定了激光器的经济性。每个行业都有瓶颈,我们也有瓶颈,我们的瓶颈是缺两个核心技术:一是激光合成技术,目前我国有些单位在做,突破不明显。
由于激光产业上游材料不具备稀缺资源属性,激光芯片等器件的技术门槛相较于半导体芯片较低,而中游激光器的技术核心集中在光学设计、工艺经验等集成能力,下游激光设备市场极为广阔且分散,因此国内的激光产业链未来有机会国产化闭环。激光器激光器发出的光信号进入光纤的途径主要有两种方式:直接耦合、透镜耦合,其中透镜耦合又分为单透镜耦合和多透镜耦合。目前激光产业链上游和中游的国产替代进程较快,中低端激光器件和激光器产品单价呈现明显的降价趋势:激光器件方面,2009-2017年IPG每瓦特的芯片成本下降了80%,年均降幅18%;激光器方面,激光器单台价格每年降幅超过20%,带动激光装备价格逐年下降超过10%
纳秒激光的结论
用透射光栅谱仪观察了飞秒与纳秒激光作用下铝等离子体的发射谱,对两种情况下等离子体的温度、密度用线强度比的方法进行了测量,发现在飞秒下X射线发射以K壳层为主,等离子体的温度(500 e