《激光世界雜誌》2010年第四期“光纖激光&半導體(ti) 激光”一文說：“第一台高功率（燈泵）固體(ti) 激光器問世時，有人曾預言CO2激光器將走向末日；當第一台千瓦半導體(ti) （泵浦）激光器出現在市場上時，其也曾在很長一段時間被認為(wei) 是激光發展的未來”。今天IPG公司推出幾千瓦級單模光纖激光器商品、德國通快公司世界上最著名的精密機床製造商，推出了8毫米毫弧度3千瓦DISK固體(ti) 激光器，國內(nei) 有研究單位報道研發出30瓦單模端泵YAG激光器，200瓦單模YAG激光器，光纖激光器通過十一五的五年研究，至少有五家研究單位，研究出1000瓦光纖激光器。為(wei) 什麽(me) 說燈泵、半導體(ti) 泵、光纖激光終究會(hui) 取代CO2激光在激光加工市場的壟斷地位？現實的這些固體(ti) 激光為(wei) 什麽(me) 又取代不了CO2激光？DPL激光、光纖激光技術又如何發展才有可能實現這種“取代”？上篇回答了第一個(ge) 問題，確信了目前的這些固體(ti) 激光不能取代CO2激光，中篇從(cong) 理論上分別簡單分析了這些固體(ti) 激光的結構，證明它們(men) 的確不能取代CO2激光，下篇從(cong) 這些固體(ti) 激光的結構上的缺點，提出了新的固體(ti) 激光器的結構，使這種“取代”有了些可能。

    全球激光加工市場統計數據告訴我們(men) ，激光加工銷售金額最多，對激光器的輸出功率、光束質量要求最高的市場——激光切割平板金屬，仍然被軸向流動CO2激光壟斷。這個(ge) 市場燈泵激光器的銷售金額遠比DPL激光、光纖激光高，軸流CO2氣體(ti) 激光器和燈泵固體(ti) 激光器仍然是高功率、高端激光加工應用的主流激光器。光纖激光器連燈泵激光器都不能取代，更取代不了CO2激光器了。

一、在激光加工應用中，單模高功率固體(ti) 激光理論上將取代軸流CO2激光

    單模固體(ti) 激光器的波長1.06微米比CO2激光器10.6微米小了10倍，如果一台1000瓦固體(ti) 激光器和1000CO2激光器同是單模，會(hui) 聚光斑直徑相同時，固體(ti) 激光的束散角比CO2激光小10倍，固體(ti) 激光的瑞利長度r 要比CO2激光的長10倍。切割同樣材料的鋼板，固體(ti) 激光器的錐度要好，而且切割深度更深。如果固體(ti) 激光選擇會(hui) 聚光斑直徑比CO2激光小一倍，瑞利長度比CO2激光長五倍，功率密度增加4倍，這樣無論在切割錐度、速度和深度上都應該遠優(you) 於(yu) CO2激光器。

    再來考慮美國波音公司的機載激光武器，它使用的是氧碘激光器，功率2兆瓦，發射天線直徑1500毫米，目標摧毀400公裏外的起飛段的彈道導彈。我們(men) 可以推導出下麵的公式：

p=1.27*P0*（ D0）2/(d0*α）2 /L2
（一）

公式中，d0激光束的束腰直徑，α是激光束的發射全角，P0激光輸出功率；D0發射物鏡有效通光孔徑，L是物鏡到會(hui) 聚點的成像距離，d是會(hui) 聚光斑直徑。p是會(hui) 聚光斑的功率密度，單位瓦/（平方厘米）2。

下麵我們(men) 分別計算單模氧碘激光器（波長1.315微米）、固體(ti) 激光器（波長1.06微米）、CO2激光器（波長10.6微米）在100公裏處的會(hui) 聚光斑直徑和2兆瓦單模激光功率密度：

氧碘激光：直徑110毫米，功率密度2.1萬(wan) 瓦/平方厘米；

固體(ti) 激光：90毫米，功率密度3.1萬(wan) 瓦/平方厘米；

CO2激光：900毫米，功率密度310瓦/平方厘米。

一台激光器用於(yu) 激光加工或激光武器，並不取決(jue) 於(yu) 激光輸出功率，而是取決(jue) 於(yu) 它的亮度，即：

P0/（d0*α）2（單位：瓦/（毫米*毫弧度）2）

從(cong) 理論上說，一台30瓦單模固體(ti) YAG激光器，相當於(yu) 單模3000瓦的CO2激光器，16.46瓦/（毫米*毫弧度）平方 ；一台200瓦的單模YAG激光器，相當於(yu) 20千瓦CO2單模激光器，110瓦/（毫米*毫弧度）平方；一台1000瓦的單模光纖激光器，相當於(yu) 100千瓦的單模CO2激光器，550瓦/（毫米*毫弧度）平方。從(cong) 這個(ge) 角度出發，IPG和通快的激光器在激光加工領域的應用應該是完全可以取代CO2激光器了，而且使激光加工水平躍上一個(ge) 新的水平，帶來一場激光金屬切割領域的革命（目前單模CO2激光器在3000瓦水平），事實是否定的！

二、從(cong) 全球激光加工銷售數據分析，高功率單模固體(ti) 激光器仍然沒有實現

根據ILS的報道，2010年工業(ye) 激光市場激光器總銷售近15億(yi) 美元激光器，其中CO2激光占53%、固體(ti) 激光占27%，光纖激光占16%。

工業(ye) 激光主要使用在材料加工、半導體(ti) 和微電子製造、激光打標和其它應用等四個(ge) 領域。其中材料加工10.6億(yi) 美元，占71%；激光打標1.8億(yi) ，占12%；激光用於(yu) 半導體(ti) 和微電子製造1.5億(yi) 美元，占10%；其它應用7%。

材料加工的10億(yi) 美元，CO2激光占68%，固體(ti) 激光占21%，光纖激光占11%。65%的銷售金額6.5億(yi) 美元以上是激光切割創造的。激光切割對激光器的要求最高，不僅(jin) 需要高功率、也需要高光束質量。

CO2激光7.89億(yi) 的銷售其中7.29億(yi) 是用在材料加工的，固體(ti) 激光在激光材料加工中的份額是2.24億(yi) 美元，光纖激光其僅(jin) 有1.15億(yi) 美元。

2009年金融危機以來LFW就不提供詳細的各類激光器在工業(ye) 激光市場的詳細銷售數據，我們(men) 可以以2008年一月LFW發布的數據進行分析，詳見表二。

來自ILS2008年第一期的數據，軸流高功率CO2激光器2007年銷售了5500台，平均每台銷售價(jia) 格是16萬(wan) 美元；燈泵固體(ti) 激光器的銷售逐年下跌，但是銷

售金額總量仍然遠高於(yu) 光纖激光器和半導體(ti) 泵固體(ti) 激光器，平均價(jia) 格是6.4萬(wan) /台；在軸流CO2激光，燈泵激光，半導體(ti) 泵激光，光纖激光中，光纖激光器銷售數量最高，2007年在工業(ye) 激光市場，銷售了6325台，總金額是1.34億(yi) 美元，平均價(jia) 格3萬(wan) /台。#p#分頁標題#e#

根據以上的數據，光纖激光器的市場占有率增加的非常快，但是在高功率單模應用中就不是這樣了，2003年IPG報道了第一台1000瓦單模光纖激光器，隨後千瓦級單模光纖激光器的商品就出現了，直至今日市場上並沒有出現那種預期。盡管IPG報道的單模光纖激光器輸出功率一再上升，他們(men) 報道的用光纖激光器切割的技術數據，隻能說和CO2激光器相當。據2011年第一期的LFW報道，隻有65台高功率光纖激光器用於(yu) 切割應用的記錄，用於(yu) 激光金屬切割，每年銷售幾千台的CO2激光切割機，這就給IPG的千瓦級光纖激光器是不是單模打了問號。

表一、來自ILS的2007年全球工業(ye) 激光銷售數據
激光類型		2007	2008	2009 -37	2010	2011
CO2	總金額	1056	1091	669	789	907 15
	材料		990	621	729	839 15
	半導體(ti)		13	10	18	20 11
	打標		21	16	18	20-11
	其它		23	23	24	38 -17
固體(ti)	總金額	449	394	340	397	450 13
	材料		235	208	224	244 9
	半導體(ti)		43	36	67	86 28
	打標		71	62	66	71-15
	#p#分頁標題#e#其它		44	34	40	49 23
光纖	總金額	189	213	169	239	290 21
	材料		114	85	115	138 20
	半導體(ti)		13	10	18	22 20
	打標		74	67	92	114-24
	其它		12	7	14	17 23
總金額		1694	1758	1231	1495	1727

表二、2005年——2007年工業(ye) 應用激光器銷售數據（來自LFW雜誌）
	密封CO2激光	流動型CO2	燈泵固體(ti) 激光	半導體(ti) 泵固體(ti) 激光	光纖激光
2007	19050台	5500台	4890台	4915台	6325台
	93百萬(wan) 美元	963百萬(wan) 美元	315百萬(wan) 美元	134百萬(wan) 美元	189百萬(wan) 美元
2006	18000台	3800台	5596台	4625台	5275台
	88百萬(wan) 美元	608百萬(wan) 美元	346百萬(wan) 美元	102百萬(wan) 美元	144百萬(wan) 美元
2005	76490台	3450台	5850台	5675台	3475台
	82百萬(wan) 美元	552百萬(wan) 美元	367百萬(wan) 美元	111百萬(wan) 美元	91百萬(wan) 美元

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