前有美國商務部將44家中國企業(ye) 和科研院所列入“未經核實”名單，後有中美貿易戰持續升級，加稅名單出台，對各行業(ye) 領域帶來了影響。激光產(chan) 業(ye) 屬於(yu) 高新技術產(chan) 業(ye) ，激光作為(wei) 一種高效加工工具，對於(yu) 推動中國經濟轉型升級具有不可替代的作用，而缺少核心元器件和關(guan) 鍵材料是我國當前乃至未來高功率激光光源產(chan) 業(ye) 發展的主要瓶頸，高性能半導體(ti) 激光器芯片大量進口，單芯片功率≥12 W受到禁運。迅速提升我國高功率光纖激光光源技術、關(guan) 鍵器件、核心原材料的國產(chan) 化和產(chan) 業(ye) 化水平，有助於(yu) 扭轉我國激光市場整體(ti) 格局。

01主要卡脖子技術

（1）窄線寬波長穩定976nm/15 W半導體(ti) 激光芯片及萬(wan) 瓦半導體(ti) 激光器技術

隨著技術發展，萬(wan) 瓦級激光器對抽運源芯片的出射功率、亮度及穩定性要求越來越高。976nm波長窄線寬及波長穩定技術可有效降低係統熱管理難度，提高係統耦合效率和光束質量，成為(wei) 實現萬(wan) 瓦級激光器核心關(guan) 鍵技術。

我們(men) 還需要在以下技術方向努力：

針對高亮度直接半導體(ti) 激光器及工業(ye) 萬(wan) 瓦級激光器對前端抽運源要求，解決(jue) 新一代激光芯片整體(ti) 設計及外延製備關(guan) 鍵核心技術；

芯片級波長穩定技術，通過光柵刻寫(xie) 及二次外延完成內(nei) 置光柵製備，實現波長穩定，滿足萬(wan) 瓦級光纖激光器所需抽運源及高亮度直接半導體(ti) 激光器的應用需求；

開展腔麵工程技術研究，提升腔麵損傷(shang) 閾值，實現高質量、高損傷(shang) 閾值的芯片腔麵；

突破芯片級別的高偏振特性技術。

（2）高功率增益光纖及其萬(wan) 瓦激光器技術

目前國際商用有源光纖通過對光纖的波導、摻雜分布、摻雜工藝，實現了有源光纖在3kW及以上良好的光束質量輸出性能，抑製高功率下模式不穩定性，實現高功率下光纖模式的穩定輸出與(yu) 高穩定輸出技術是一項關(guan) 鍵技術。

在高功率下，光纖失效最大的原因之一是光纖的包層出現性能退化失效，光致暗化性能如何表征並進行抑製是現有高功率用途有源光纖麵臨(lin) 的難點。在光纖芯徑逐漸增大、功率提高到3kW後，光纖的光致暗化性能測量以及通過材料手段進行抑製是高功率有源光纖的一個(ge) 核心關(guan) 鍵技術。需要研製功率輸出大於(yu) 十萬(wan) 瓦級的全光纖工業(ye) 級激光器產(chan) 品（要求300μm芯徑輸出），溫升曲線低於(yu) 萬(wan) 分之五的高品質合束器，高精度光纖拉錐-切割-熔接-塗覆一體(ti) 化光纖工藝裝備。

（3）千瓦級超快（皮秒/飛秒）激光器關(guan) 鍵技術

超快激光器通常采用主振蕩器/功率放大器結構（MOPA），鎖模超快激光種子源輸出高重頻、低能量的皮秒/飛秒種子脈衝(chong) ，經過後續放大和一係列處理，得到高功率皮秒/飛秒激光器，攻克超快激光種子源技術、脈衝(chong) 展寬壓縮及時序控製技術、固體(ti) 多級多程放大技術、大口徑光纖啁啾脈衝(chong) 放大技術、碟片高功率放大技術等關(guan) 鍵技術。

（4）極端條件激光先進製造關(guan) 鍵技術

大厚板、高強鋼、有色金屬材料激光焊接技術，鈦合金、鋁合金，大厚構件材料中壁板變厚度、大曲麵，需要深入探討影響多模激光在大厚構件上的焊接加工精度和效率的關(guan) 鍵因素及物理機製：

研究超大型工件現場激光再製造修複技術，可在核電、燃氣輪機、水輪發電機、輪船和冶金、石化、鐵道運輸等領域得到進一步應用；

超結構、超材料、超器件激光微納製造技術，近年來超結構在航空航天、納米機器人、功能性微納器件、可植入超精密醫療器械等領域中正發揮日益重大的作用，研究極微量物質乃至分子原子的生長、排布、組裝、改性以及去除過程的精確控製規律，能推動實現激光微納製造微器件高效率、高精度製造。

（5）激光增材製造新技術研究

增材製造技術主要利用高能束熱源將粉末或絲(si) 材分層沉積到基體(ti) 上，最終實現原始尺寸恢複或沿成形基麵快速成形製造。開發鈦鋁、耐高溫合金、光敏樹脂、細胞等新型3D打印材料，發展微納增材製造、多色材料增材製造、纖維複合材料增材製造等打印設備，突破掃描振鏡、3D打印激光器及控製係統、高速高精導軌、氧/塵/水傳(chuan) 感器等核心部件，拓展3D掃描、創意設計、3D打印製造服務等應用及服務。

02激光器仍然是國內(nei) 激光發展的核心

（1）半導體(ti) 激光器

作為(wei) 一種新型光源，以其結構緊湊、光束質量好、壽命長及性能穩定等優(you) 勢，可用作光纖激光器、固體(ti) 激光器抽運源，目前占整個(ge) 激光領域產(chan) 品銷售總額的60%。到2023年，預計我國半導體(ti) 激光產(chan) 業(ye) 市場規模將接近300億(yi) 元。氮化镓基藍綠光半導體(ti) 激光器是第三代半導體(ti) 材料的重要方向。美國TeraDiode公司已開發出一款超高亮度的千瓦量級直接半導體(ti) 激光器，使輸出光束的光束參量積達到了3.75mm-mrad，在單一中心波長下該激光器的輸出功率達到了2030W。

（2）光纖激光器

光纖激光器占全球激光器份額超過50%。粗略統計我國去年光纖激光器的出貨量超過8萬(wan) 台。以公司來說，IPG光子仍然占據非常高的市場份額，國內(nei) 的銳科激光已有超過2萬(wan) 瓦激光器，海富光子、中科光匯、創鑫激光等也都各有所長。

（3）超快激光器

以皮秒與(yu) 飛秒激光器為(wei) 代表的超快激光自2003年後開始發展，在過去的10多年中，商用超快激光器的平均功率增加了一百倍，發展重點為(wei) 千瓦級超快激光器。德國耶拿大學、夫琅禾費應用光學和精密工程研究所以及Active Fiber Systems等組織機構的研究人員攜手歐盟ELI（Extreme Light Infrastructure）項目構建了一個(ge) 能提供高達6fs、200W的激光係統，刷新了世界紀錄。以相幹、光譜物理、通快、NKT、EKSPLA、Light Conversion、Lumentum、EdgeWave、Amplitude等公司為(wei) 代表，在超快激光器領域占有全球近90%的市場份額。

吉林大學、清華大學、西安交通大學、中科院物理所/光機所等都在大力推進超快激光科研；華日激光、安揚激光、武漢虹拓新技術、卓鐳激光等國內(nei) 企業(ye) 也在大力推進產(chan) 業(ye) 化。2018年全球超快激光器產(chan) 值超過8億(yi) 美元，未來三年還會(hui) 出現加快增長，至2020年市場產(chan) 值可達14億(yi) 美元。在中國，由消費電子產(chan) 品加工帶來的超快激光微加工應用需求量會(hui) 大幅增加。

（4）紫外激光器

2018年國內(nei) 紫外激光器市場快速增長，總銷售數量超過6000台，同比增長超過70%。除了光譜物理、相幹、通快、英諾激光等外國公司占有高端市場，國內(nei) 品牌也得到長足發展，華日激光、英穀激光、瑞豐(feng) 恒、道中道激光等企業(ye) 都得到了良好的增長。紫外激光設備的發展主要表現在打標與(yu) 精密切割方麵，在消費電子器件、FPC板、玻璃、聚合物等應用領域均有不錯的加工效果。

以激光器應用的熱門領域來看，激光雷達和激光照明兩(liang) 個(ge) 應用市場增長不錯。激光雷達市場增長的主要驅動力來自於(yu) 無人機、自動駕駛的汽車、機器人、軍(jun) 事及安全等領域。當前，激光雷達主要有兩(liang) 種類型：一種是多束激光並排繞軸旋轉360度，每束激光掃描一個(ge) 平麵，但分辨率的下降使車輛行駛中檢測障礙物時易產(chan) 生盲點，從(cong) 而帶來安全隱患。另一種是固態激光雷達。該技術以美國Quanergy Systems公司的固態激光雷達傳(chuan) 感器為(wei) 首，采用相控陣掃描替代機械掃描方式，可以大幅降低生產(chan) 成本。

激光照明的一部分市場是汽車激光照明，主要是汽車頭燈。寶馬、奧迪等知名汽車製造商都采用了激光照明係統。另一部分市場是安全激光照明，如為(wei) 夜晚環境中騎行的人們(men) 提供警示性標識。

03激光加工發展趨勢

隨著光纖激光器的技術不斷突破與(yu) 價(jia) 格下降，光纖激光切割機呈現良好的增長，尤其是中小功率切割機廣受歡迎，高功率激光切割需求也快速恢複。激光加工向智能化、微細、超大、極端製造方向發展。

（1）激光焊接、切割

激光焊接將首先在汽車製造、高速火車和飛機製造、農(nong) 業(ye) 機械和造船等領域鋪開，這將是一個(ge) 未來的增長點。

（2）激光清洗

利用高能激光束與(yu) 工件表麵要去除的物質相互作用，發生瞬間蒸發或剝離，無需各種化學清洗劑，綠色無汙染。可用於(yu) 清除油漆、油汙、氧化層、清洗螺杆、除鏽、清洗焊縫等。激光清洗在微電子、建築、核電站、汽車製造、醫療、文物保護、鋼鐵除鏽和模具去汙等領域擁有巨大市場空間。

（3）金屬3D打印

金屬3D打印即增材製造，SLM係統的年銷量超過1000台，其中使用的激光源主要是光纖激光器、CO2激光器和超快光纖激光器，功率範圍30W到1kW以上。3D打印的精細度也越來越高，打印出的精細結構的分辨率已經達到微米量級。

（4）激光精密加工和微細加工

隨著中國集成電路的大力發展，用於(yu) 印刷電路板和消費電子產(chan) 品微加工係統大幅增長。生物技術和醫療設備領域的應用也給微細加工提供了廣闊的發展空間。中國手機市場的蓬勃發展給平板顯示製造商帶來了巨大的商機，用於(yu) 製造OLED顯示器的準分子激光器在亞(ya) 洲市場勢頭強勁。

04總結

綜上所述，我國高亮度高功率激光器雖然經過十多年的不斷攻關(guan) 已取得了一定的成績，但是缺少核心元器件和關(guan) 鍵材料，是我國當前乃至未來激光光源產(chan) 業(ye) 發展的主要瓶頸。

（1）打破我國半導體(ti) 激光器產(chan) 業(ye) “有器無芯”的局麵，開發出窄線寬波長穩定的976 nm/15 W應用於(yu) 高功率半導體(ti) 抽運源及直接半導體(ti) 激光器應用的激光芯片；

（2）迅速提升我國高功率光纖激光光源技術、關(guan) 鍵器件、核心原材料的及國產(chan) 化和產(chan) 業(ye) 化水平，扭轉我國激光市場整體(ti) 格局的必由之路；

（3）大力攻克千瓦飛秒激光技術與(yu) 關(guan) 鍵核心器件，開發固體(ti) 多級多層放大技術和碟片激光放大技術，實現核心關(guan) 鍵器件的國產(chan) 化，完善超快激光器全產(chan) 業(ye) 鏈；

（4）研究超快激光微孔加工、超快激光高效高質量切割以及超快激光鍵合封裝技術，跟蹤顯示產(chan) 業(ye) 、微電子產(chan) 業(ye) 發展，加強產(chan) 業(ye) 鏈配套能力建設。