在過去很長一段時間內(nei) ，超快激光器一直是激光器市場中一個(ge) “沉睡的角落”，它們(men) 的存在是為(wei) 了滿足一些奇特的研發應用。然而現如今，不但很多激光器供應商都生產(chan) 超快激光器，而且其中很大一部分供應商還生產(chan) 超快光纖激光器，其中有兩(liang) 家甚至還有超快薄片激光器。這個(ge) “沉睡的角落”到底發生了什麽(me) 呢？


        新技術要求我們(men) 對超快激光器做出精確定義(yi) 。在脈衝(chong) 壓縮技術出現之前，皮秒激光器曾經被視為(wei) 超快的極限，並且現在人們(men) 也認為(wei) 它們(men) 比飛秒激光器更適合許多材料的微加工。我們(men) 對於(yu) 超快的定義(yi) 既包括皮秒激光器也包括飛秒激光器。


        多年來，超快激光器一直局限於(yu) 科研應用。如果激光器是人們(men) 最後才使用的工具，那麽(me) 超快激光器就是所有激光器中的最後選擇。換句話說，如果能夠更加容易而且廉價(jia) 地達到工作目的，用戶就不會(hui) 選擇使用激光器。如果需要使用激光器作為(wei) 工具，連續波或Q開關(guan) 激光器通常要比超快激光器易於(yu) 操作，且成本低廉。

 

 

        然而，如果把超快激光器比作精密的手術刀，那麽(me) 其他激光器就像粗糙不平的鋸子。超快激光器可以完美地在材料中形成非常幹淨的切口，而且熱損傷(shang) 很小，甚至沒有熱損傷(shang) 。被加工的材料可以是微流體(ti) 器件、光刻半導體(ti) 器件、人體(ti) 組織以及炸藥等等。超快激光器之所以能實現如此完美的加工效果，原因是超快脈衝(chong) 能夠非常迅速地供給能量。它可以在產(chan) 生的熱量耗散掉之前使材料汽化或者啟動多光子過程。因此它可以實現無熱過程，或者至少是熱損傷(shang) 最小的過程。但是對於(yu) 大多數激光加工(laser oem)應用來說，這未免有些過於(yu) 精密了。


        超快脈衝(chong) 還能非常高效地產(chan) 生非線性效應，比如波長變換和多光子吸收，可用於(yu) 晶圓檢測和生物醫學成像。它們(men) 也可用於(yu) 觀察光譜和粒子物理研究中的時間分辨現象，同時也能為(wei) 計量學提供非常穩定的高頻脈衝(chong) 序列。

        超快光纖激光器的定義(yi)


        幾十年前最初的超快激光器是染料激光器和固體(ti) 激光器(solid laser)。20世紀90年代初，在短短的幾年內(nei) ，摻鈦藍寶石激光器和光纖激光器實現了商品化。多年來，摻鈦藍寶石激光器一直在超快激光器市場中占據主導地位，並將繼續保持其在極高峰值功率和極短脈寬方麵的支配地位。隨著技術的進步，光纖激光器也已經非常適合許多更為(wei) 主流的超快應用。它們(men) 具有光纖激光器的共同優(you) 點：緊湊堅固的設計、低廉的維護成本以及始終如一的高光束質量。


        然而，在超快領域裏很難精確地定義(yi) 光纖激光器。例如，相幹公司去年5月在Taliske舉(ju) 行的2008年CLEO會(hui) 議上宣布了一款新型超快激光器，其特征是用一個(ge) 光纖振蕩器作為(wei) 固體(ti) 放大器的種子。去年，Newport公司也發布了一款名為(wei) Pantera的新型超快激光器，其特征是用一個(ge) 固體(ti) 振蕩器作為(wei) 光纖放大器的種子。而IMRA公司和其他供應商銷售的激光器則為(wei) 全光纖設計。還有一些公司同時銷售這兩(liang) 種類型的光纖激光器。


        超快激光器銷售的方式也是五花八門。一些頭腦靈活的研究人員可以購買(mai) 一些激光器模塊，例如振蕩器、泵浦激光器，以及放大器或光學參量放大器（OPA），然後自己組裝成超快係統；當然，也有人會(hui) 購買(mai) 定製的一體(ti) 機。也有超快激光器供應商會(hui) 外購相關(guan) 的模塊，而有些供應商則更願意自己生產(chan) 模塊。


        瑞士Time-Bandwidth Products公司和Trumpf公司分別於(yu) 近期發布了一些超快薄片激光器。這些產(chan) 品的平均功率高達50W。


        根據我們(men) 的統計，目前市場上有37家公司都生產(chan) 同一款超快激光器。各個(ge) 廠商之間相互競爭(zheng) ，以獲得更大的市場份額；同時這些廠商又聯合起來，同激光器以外的解決(jue) 方案相抗衡，無論是在機械鑽頭、外科手術鋸還是在紫外燈領域。如果超快市場增長足夠快的話，每個(ge) 供應商都會(hui) 從(cong) 中受益。實際情況通常是，每個(ge) 供應商都能找一個(ge) 自己最擅長的領域，從(cong) 而導致市場重新分割。


        超快激光器應用的一個(ge) 典型例子是：IMRA公司和德國Carl Zeiss Meditec公司合作開發了一款眼科工具，它用一台超快激光器既作為(wei) 激光角膜刀（取代了機械刀片），又充當折射機構（取代了準分子激光器）。多年來 Meditec公司一直在努力進行產(chan) 品開發，並申請監管部門的批準，而最終還是IMRA公司在這方麵做得非常好。IMRA公司的成功源自於(yu) 與(yu) 用戶長期不懈的合作。在超快激光器市場，廠商不可能在短期內(nei) 獲得巨額利潤。

        市場情況


        整個(ge) 超快激光器市場規模適中：2007年大約2.6億(yi) 美元，並且增長速度健康平穩，而不是爆發式增長。光纖激光器通常被認為(wei) 是實現低成本超快激光器的最佳途徑。高脈衝(chong) 能量的飛秒激光器售價(jia) 約30萬(wan) 美元，一些大工程動輒耗資數千萬(wan) 美元；相比之下，功率較低的超快光纖激光器和固體(ti) 激光器(solid laser)有時的售價(jia) 可以低到5萬(wan) 美元以下。如果超快激光器的成本下降得足夠低，那麽(me) 其市場就會(hui) 迅速擴大。


        然而，超快激光器並非是標準產(chan) 品。它們(men) 之所以是用戶最後才會(hui) 選擇的激光器，是因為(wei) 每一個(ge) 技術規格都需要成本。這意味著訂單的數量隻是幾個(ge) 或者最多幾十個(ge) ，但是其利潤是非常高的。誠然，降低價(jia) 格必將促使銷量上漲，但即使超快激光器是免費的，它們(men) 也不會(hui) 被用在大多數工業(ye) 激光應用中。


        當然，超快激光器也填補了一些空白。它們(men) 能夠非常出色地完成很多工作，並且其應用領域也在不斷拓展。事實上激光行業(ye) 的成功在於(yu) ：它始終服務於(yu) 一小部分率先將新應用推向市場的用戶，對於(yu) 能夠做到這一點的激光器供應商來說，未來幾年將商機無限。