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超快光纤激光器开始迈进市场

2009-03-06 10:26
Radow
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        作者:Tom Hausken

        在过去很长一段时间内,超快激光器一直是激光器市场中一个“沉睡的角落”,它们的存在是为了满足一些奇特的研发应用。然而现如今,不但很多激光器供应商都生产超快激光器,而且其中很大一部分供应商还生产超快光纤激光器,其中有两家甚至还有超快薄片激光器。这个“沉睡的角落”到底发生了什么呢?


        新技术要求我们对超快激光器做出精确定义。在脉冲压缩技术出现之前,皮秒激光器曾经被视为超快的极限,并且现在人们也认为它们比飞秒激光器更适合许多材料的微加工。我们对于超快的定义既包括皮秒激光器也包括飞秒激光器。


        多年来,超快激光器一直局限于科研应用。如果激光器是人们最后才使用的工具,那么超快激光器就是所有激光器中的最后选择。换句话说,如果能够更加容易而且廉价地达到工作目的,用户就不会选择使用激光器。如果需要使用激光器作为工具,连续波或Q开关激光器通常要比超快激光器易于操作,且成本低廉。

 

 

        然而,如果把超快激光器比作精密的手术刀,那么其他激光器就像粗糙不平的锯子。超快激光器可以完美地在材料中形成非常干净的切口,而且热损伤很小,甚至没有热损伤。被加工的材料可以是微流体器件、光刻半导体器件、人体组织以及炸药等等。超快激光器之所以能实现如此完美的加工效果,原因是超快脉冲能够非常迅速地供给能量。它可以在产生的热量耗散掉之前使材料汽化或者启动多光子过程。因此它可以实现无热过程,或者至少是热损伤最小的过程。但是对于大多数激光加工应用来说,这未免有些过于精密了。


        超快脉冲还能非常高效地产生非线性效应,比如波长变换和多光子吸收,可用于晶圆检测和生物医学成像。它们也可用于观察光谱和粒子物理研究中的时间分辨现象,同时也能为计量学提供非常稳定的高频脉冲序列。

        超快光纤激光器的定义


        几十年前最初的超快激光器是染料激光器和固体激光器。20世纪90年代初,在短短的几年内,掺钛蓝宝石激光器和光纤激光器实现了商品化。多年来,掺钛蓝宝石激光器一直在超快激光器市场中占据主导地位,并将继续保持其在极高峰值功率和极短脉宽方面的支配地位。随着技术的进步,光纤激光器也已经非常适合许多更为主流的超快应用。它们具有光纤激光器的共同优点:紧凑坚固的设计、低廉的维护成本以及始终如一的高光束质量。


        然而,在超快领域里很难精确地定义光纤激光器。例如,相干公司去年5月在Taliske举行的2008年CLEO会议上宣布了一款新型超快激光器,其特征是用一个光纤振荡器作为固体放大器的种子。去年,Newport公司也发布了一款名为 Pantera的新型超快激光器,其特征是用一个固体振荡器作为光纤放大器的种子。而IMRA公司和其他供应商销售的激光器则为全光纤设计。还有一些公司同时销售这两种类型的光纤激光器。


        超快激光器销售的方式也是五花八门。一些头脑灵活的研究人员可以购买一些激光器模块,例如振荡器、泵浦激光器,以及放大器或光学参量放大器(OPA),然后自己组装成超快系统;当然,也有人会购买定制的一体机。也有超快激光器供应商会外购相关的模块,而有些供应商则更愿意自己生产模块。


        瑞士Time-Bandwidth Products公司和Trumpf公司分别于近期发布了一些超快薄片激光器。这些产品的平均功率高达50W。


        根据我们的统计,目前市场上有37家公司都生产同一款超快激光器。各个厂商之间相互竞争,以获得更大的市场份额;同时这些厂商又联合起来,同激光器以外的解决方案相抗衡,无论是在机械钻头、外科手术锯还是在紫外灯领域。如果超快市场增长足够快的话,每个供应商都会从中受益。实际情况通常是,每个供应商都能找一个自己最擅长的领域,从而导致市场重新分割。


        超快激光器应用的一个典型例子是:IMRA公司和德国Carl Zeiss Meditec公司合作开发了一款眼科工具,它用一台超快激光器既作为激光角膜刀(取代了机械刀片),又充当折射机构(取代了准分子激光器)。多年来 Meditec公司一直在努力进行产品开发,并申请监管部门的批准,而最终还是IMRA公司在这方面做得非常好。IMRA公司的成功源自于与用户长期不懈的合作。在超快激光器市场,厂商不可能在短期内获得巨额利润。

        市场情况


        整个超快激光器市场规模适中:2007年大约2.6亿美元,并且增长速度健康平稳,而不是爆发式增长。光纤激光器通常被认为是实现低成本超快激光器的最佳途径。高脉冲能量的飞秒激光器售价约30万美元,一些大工程动辄耗资数千万美元;相比之下,功率较低的超快光纤激光器和固体激光器有时的售价可以低到5万美元以下。如果超快激光器的成本下降得足够低,那么其市场就会迅速扩大。


        然而,超快激光器并非是标准产品。它们之所以是用户最后才会选择的激光器,是因为每一个技术规格都需要成本。这意味着订单的数量只是几个或者最多几十个,但是其利润是非常高的。诚然,降低价格必将促使销量上涨,但即使超快激光器是免费的,它们也不会被用在大多数工业激光应用中。


        当然,超快激光器也填补了一些空白。它们能够非常出色地完成很多工作,并且其应用领域也在不断拓展。事实上激光行业的成功在于:它始终服务于一小部分率先将新应用推向市场的用户,对于能够做到这一点的激光器供应商来说,未来几年将商机无限。

(编辑:曾聪)

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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