泵浦激光器市場調查

1. 激光行業發展前景

超快激光器作為超短脈沖激光器，憑借精加工、超短脈沖、超強特性以及能夠聚焦到超細微空間區域，加工過程中不會對所涉及的空間范圍的周圍材料造成影響等優勢，在工業微加工、科研應用、精準醫療、航空航天、增材製造等應用廣泛。

當前超快激光器在整個激光器市場中的佔比還很低，不到20%，還有較大的增長空間。隨著超快激光器技術的不斷發展成熟，下游應用的持續放量，全球超快激光器有望快速發展，發展前景廣闊。

激光是二十世紀繼核能、半導體、計算機後又一重大發明，憑借其良好的單色性、方向性、亮度等特質被廣泛應用於工業製造、生物醫療、軍事等領域。激光器是激光的發生裝置，主要由泵浦源、增益介質、諧振腔等組成。激光運轉方式是激光器的技術核心，按運轉方式分，主要可以分為連續激光器和脈沖激光器，超快激光器是超短脈沖激光器。

超快激光器增長空間還很大

激光具有方向性好、亮度高、單色性好及高能量密度等特點，歐美等發達國家最先開始將激光器用於加工製造等各行業，隨後激光技術向發展中國家如中國等製造業大國轉移。

根據Laser Focus World數據顯示，2013-2019年全球激光器市場規模持續增長，2019全球激光器市場規模為147億美元。2020年雖然受到新冠疫情、一些地區經濟衰退以及社會和政治動盪影響，全球激光器市場仍然保持了較為穩定的增長，Laser Focus World初步估計2020年全球激光器市場總收入增長為160億美元，預計2021年市場表現更加強勁，收入增長率有望達到15.5%，全球激光器行業市場規模達185億美元。

超快激光應用需求大，當前在激光器市場中的佔比還很低，不到20%，還有較大的增長空間，發展前景廣闊。

—— 更多數據請參考前瞻產業研究院發布的《中國超快激光行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》

2. DPSSL二極體泵浦固體激光器的發展狀況

1 端面泵浦（End Pump）固體激光器
端面泵浦方式最大的優點就是容易獲得好的光束質量，可以實現高亮度的固體激光器。所以，對端面泵浦的嘗試一直也沒有停止過。在該系統中，泵浦源採用8W的半導體激光器，輸出後經柱狀棱鏡組整形，將光束發散角壓縮並聚焦後輸入激光晶體。激光晶體的靠近泵浦源的一端面鍍808nm的增透膜和1064nm的高反膜。808nm的增透膜使泵浦源發出的808nm波長的激光進入激光晶體前的損耗降至最低，而1064nm的高反膜與鍍有1064nm部分反射膜的輸出鏡結合起來，形成諧振腔，使1064nm的激光產生振盪放大並輸出。該種結構中泵浦光束激活的晶體模體積較小，因而一般用於功率較小的場合，如ACI公司設計此款激光器的目的是用於3W的激光打標機系統中。但端泵的優勢在於輸出的激光模式較好，便於實現TEM00輸出，在某些功率要求不高，需要準直的場合非常實用。如激光測距，電子元器件的標記等方面。 2 側面泵浦(Side Pump)固態激光器
休斯航天航空實驗室的研究人員們側面泵浦棒狀Yb:YAG晶體獲得了0.95KW的大功率輸出。這是目前利用半導體激光器泵浦單根Yb:YAG所得到的最大的功率輸出。側面泵浦（Side Pump）固態激光器激光頭是由三個二極體泵浦模塊圍成一圈組成泵浦源，每個泵浦模塊又由3個帶微透鏡的二極體線陣組成。每個線陣的輸出功率平均為20W輸出波長為808nm。該裝置採用玻璃管巧妙地設計了泵浦腔和製冷通道。玻璃管的表面大部分鍍有808nm的高反膜，剩餘的部分呈120°鍍有三條808nm增透膜，這樣便形成了一個泵浦腔。二極體泵浦源發出的光經過三對光束整形透鏡會聚到這三條鍍增透膜的狹長區域內，然後透過玻璃管的管壁，被晶體吸收。由於玻璃管大部分區域鍍有高反膜，使得泵浦光進入泵浦腔以後，便在其中來回的反射，直至被晶體充分地吸收，而且在晶體的橫截面上形成了均勻的增益分布。同時玻璃管
還能用於製冷，高速通過的冷卻水將產生的熱量迅速帶走。晶體採用的是一根復合結構的Nd:YAG棒，有效尺寸為j3*63mm，摻雜濃度為1.5at.%.當泵浦光功率為180W時，得到了72W的激光輸出。光光轉換效率高達40%。
3 薄片激光器(Thin Disc Pump)
薄片激光器是集端面泵浦與側面泵浦的優點於一身的一種新型的固體激光器設計方案。由德國航空航天研究院技術物理所的研究人員們首次提出。它的基本概念是用光纖耦合輸出的半導體激光器作泵浦源對非常薄的晶體進行端面泵浦，使泵浦光在幾百微米的晶體薄片中多次經過，同時使熱梯度的分布方向與激光束的傳播方向相同。新的泵浦設計中用一個拋物面成像反射鏡代替了原來的4個球面成像反射鏡，使得泵浦光在晶體中經過的次數由原來的8次增加到16次。採用改進後的泵浦結構，在室溫下，用24W的連續激光泵浦，用j3*0.2的Nd:YAG晶體薄片，得到了10W的TEM00連續光輸出，光光效率為41.7%。這種薄片激光器具有按比例功率放大的特性，將多個薄片晶體級聯在同一個熱沉上，可有望得到光束近衍射極限的，高效率的千瓦級全固態固體激光器。這種激光器輸出的光學質量介於端面泵浦和側面泵浦之間，可得到較高的輸出功率和較好的光學模式。但是這種激光器的設計和調試較為困難，因而不為大多數的激光公司所採用。
4 光纖激光器
光纖激光器是最近幾年由光通訊行業中的光放大器演變而來的。其一推出即引起了業界的震動，其良好的光學質量，較高的輸出功率，超長的壽命及無需維護的特點獲得了眾多公司的矚目。其嚴格來說，屬於端面泵浦的一種。現代高功率光纖激光器的泵浦源是高功率的多模二極體，通過一個圍繞著單模纖心的雙包層來實現。
在二十世紀七十年代，以一個單模光纖激光器來替代固體激光器或寬頻半導體激光二極體的多模發射輸出的想法被首次提出。在簡單的雙包層光纖結構中，一個軸向的單模玻璃纖心被摻入人們所期望的激光離子，如銣、餌、鎰、銩等。核心光纖被一層直徑幾倍於它的不摻雜的玻璃包層所包圍，具有更低的折射率。接下來是內部的泵浦包層，被更外一層不摻雜的玻璃包層所覆蓋，同樣具有更低折射率。在這種光纖結構中，多模二極體泵浦光通過一個復合光纖的終端面射入泵浦包層，通過光纖結構傳播，周期性地穿越摻雜質的單模光纖核心，並在核心光纖中產生粒子數反轉。
IPG激光部門（IPG Photonics的分支機構）研製出一種更先進的全加固側面並行泵浦光纖激光器。它包括一個主動光纖，這種光纖具有可以和其他光學元件或增益級自由熔結的多面體結構，從而使泵浦光可從多點注入包層成為可能。這樣，一種簡單的光纖輸出功率的按比例縮放控製成為可行。其他的側泵浦技術還有V槽耦合。1996年，具有工業質量的衍射極限10瓦級包層泵浦光纖激光器由IPG Photonics推向市場。Polaroid公司（劍橋，MA）、Spectra Diode實驗室（JDS Uniphase）以及Spectra Physics不久也介紹了類似的激光器。
耦合多個100瓦級光纖激光器的輸出功率可以很好地提升光纖激光器的輸出功率到一個更高的級別。比如說，7個100瓦級光纖激光器輸出的光束通過7個單模光纖傳送30米以上的距離，然後在一條多芯光纖波束耦合器中被合成，輸出一個直徑80 μm,發散角小於40 mrad的波束。這相當於一個輸出光束參數<1.6 mm mrad 的激光；700瓦的耦合輸出功率可以以一束強烈的激光作用在工件上，每平方厘米可達高於50千瓦的功率。比較而言，一個二極體泵浦固態激光器典型的光束參數>10mm mrad,輸出功率密度也只有光纖激光器的50分之一。700瓦級的光纖激光器大小為55×60×95cm3 ，重量為120千克。這種形式的激光器能夠根據需要的功率，將光纖加長，因而可以達到很高的功率。但其有一個致命的弱點就是單脈沖能量不高，這使得光纖激光器的應用領域受到了一定的限制。世界各國都把如何提高光纖激光器的單脈沖能量作為一個重點的研發課題。
總 結
本文著重從實驗裝置和原理的角度出發，描述了出現的幾種半導體泵浦的固體激光器的核心部件-激光頭的技術特點。高功率，高亮度的DPSSL一直是國內外激光領域里的前沿課題。國外千瓦級DPSSL系統已有諸多報道，日本還預計將在2005年實現輸出平均功率≥10KW,電光效率≥20%激光頭的尺寸≤0.05m3的高功率全固態激光器。國內的DPSSL發展相對落後，我國大功率LD及LD列陣製作工藝的逐步成熟，DPSSL必將有更加彭勃的發展。

3. 激光器的泵浦方式光泵浦和電泵浦哪個好

這個沒有說哪種好了，比如固體激光器採用光泵浦，現在大多採用半導體激光器作為泵浦源，來獲得一些現在半導體激光器做不到的波長。而半導體激光器採用的是電泵浦的方式了，所以沒辦法比較哪個好，效率上說肯定電泵浦的更高了

4. 什麼叫泵浦光，跟激光有什麼區別跟聯系講具體一點

聯系：都是將光子給予較高的能級，從而激發光子發射的過程。

區別如下：

一、原理不同

1、泵浦光：一種使用光將電子從原子或分子中的較低能級升高（或「泵」）到較高能級的過程。

2、激光：原子中的電子吸收能量後從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級的時候，所釋放的能量以光子的形式放出。

二、應用不同

1、泵浦光：應用在航空航天、汽車製造、電子儀表、化工等行業。

2、激光：包括激光器、導光系統、加工機床、控制系統及檢測系統。切割、焊接、表面處理、打孔、打標、劃線、微雕等各種加工工藝。

三、特性不同

1、泵浦光：用弧光燈或閃光燈泵浦的激光通常通過激光介質的側壁泵送，激光介質通常以包含金屬雜質的晶棒的形式或含有液體染料的玻璃管的形式，被稱為「側面泵浦」。 為了最有效地使用燈的能量，燈和激光介質被包含在反射腔中，其將大多數燈的能量重新定向到棒或染料單元中。

2、激光：將能量聚焦到微小的空間，可獲得105~1015W/cm2極高的輻照功率密度，利用這一高密度的能量進行非接觸、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下，幾乎可以對任何材料實現激光切割和打孔。

5. 光纖激光器的泵浦源是什麼

光纖激光器的泵浦源，常見的是帶尾纖的半導體激光器直接通過光纖耦合器耦合進光纖。

目前，主要用半導體激光器作為泵浦源。摻鉺光纖激光器主要用980nm或者1480nmLD作為泵浦源，摻鐿光纖激光器主要用915nm或者976nmLD作為泵浦源。

利用光纖耦合更換泵浦激光器既可以現場更換，又能快速復位，無需再校準，方便用戶操作。

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半導體泵浦激光器的優點：

1、結構體積小，結構緊湊，整體性強，密封性能好，一般具有防震、防震的特點，工作穩定，操作簡單，維修方便，成本低。採用適當的工藝，還可以耐高溫、耐寒、耐水。半導體泵浦激光器在許多場合（如航空、航天、航天、船舶、工業場所等）都有重要的應用。

2、總轉化率高，加熱最小，熱響應小。這將提高激光輸出光束的質量和輸出穩定性。

3、由於半導體激光器壽命長，轉換率高，整個系統的壽命長（至少15000~20000小時），在許多實際應用中具有重要的優勢。

6. 半導體泵浦固體激光器的應用

半導體泵浦固體激光器的發展與半導體激光器的發展是密不可分的。1962年，第一隻同質結砷化鎵半導體激光器問世，1963年，美國人紐曼就首次提出了用半導體做為固體激光器的泵浦源的構想。但在早期，由於二極體的各項性能還很差，作為固體激光器的泵浦源還顯得不成熟。直到1978年量子阱半導體激光器概念的提出，以及八十年代初期MOCVD 技術的使用及應變數子阱激光器的出現，使得半導體泵浦固體激光器的發展步上了一個嶄新的台階。在進入九十年代以來，大功率的半導體泵浦固體激光器及半導體泵浦固體激光器列陣技術也逐步成熟，從而，大大促進了半導體泵浦固體激光器的研究。
國內半導體泵浦固體激光器市場化水平已經達到數百瓦，實驗室水平已經達到千瓦級。在應用上，大功率半導體泵浦固體激光器以材料加工為主，包括了常規的激光加工：主要是材料加工，如激游標記、激光焊接、激光切割和打孔等，結構緊湊、性能良好、工作可靠的大功率半導體泵浦固體激光打標機產品系列已經在國內得到了規模應用，在國外，千瓦級的半導體泵浦固體激光器已有產品，德國、美國汽車焊接就已經用到了千瓦級半導體泵浦固體激光焊劑機，在原理和技術方案上半導體泵浦固體激光器定標到萬瓦都是可行的，主要受限於成本和市場需求的限制。二倍頻半導體泵浦固體激光器在微電子行業、三倍頻半導體泵浦固體激光器在激光快速成型領域都得到了廣泛應用。
除材料加工外，大功率半導體泵浦固體激光器還可以用於同位素分離（二倍頻、綠光）、激光核聚變、科學研究、醫療、檢測、分析、通訊、投影顯示以及軍事國防等領域，具有極其重要的應用價值。

7. 端面泵浦激光器有什麼優勢呢

1、效率較高，泵浦光都能由會聚光學系統耦合到工作物質中，耦合損失較少；2、泵浦光有一定的模式，而產生的振盪光的模式與泵浦光模式有密切關系，匹配的效果好。總而言之，端面泵浦激光器具有體積小，重量輕、效率高、能耗小、壽命長等優點。武漢三工生產的端面泵浦激光器，輸出功率高，使用壽命長，便於維護，內置散熱片風冷保證激光穩定輸出，可長時間連續工作。

8. 光纖激光器是什麼，目前國內外的發展前景怎麼樣

光纖激光器（Fiber
Laser）是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器，光纖激光器可在光纖放大器的基礎上開發出來：在泵浦光的作用下光纖內極易形成高功率密度，造成激光工作物質的激光能級「粒子數反轉」，當適當加入正反饋迴路（構成諧振腔）便可形成激光振盪輸出。
光纖激光器優勢及發展趨勢：國際光纖激光器的主要生產廠家有IPG、SPI、GSI、JDSU、ROFIN和TRUMPF等公司。其中以IPG為代表，其光纖激光器占據著國際市場較大的市場份額。2012年在全球經濟不景氣的環境下，在剛剛結束的一個財季多數激光企業都出現了業績下滑，但IPG公司業績卻繼續保持著強勁的增長勢頭，TRUMPF也獲得了大幅增長。由此可見，光纖激光器作為新興的激光技術，越來越被人們所接受，充分展現了光纖激光器的競爭力。未來一段時間內光纖激光器仍將成為激光器領域的主流聲音，成為各大激光企業的必爭地。
國內光纖激光器的研究始於上世紀90年代後期，南開大學在國內率先開展了光纖激光器方面的研究，隨後上海光機所、中國兵裝院、中電11所、西安光機所等單位在此方面進行了很多試驗研究，但這些研究基本全都停留在實驗室階段，離產品化相去甚遠。特別是針對高性能光纖激光器的研究相對較少，實用化方面所做的工作也遠遠不夠，效果也不是很理想。因此，很有必要進一步加強對被動鎖模光纖激光器的研究。http://laser.ofweek.com/2015-09/ART-240002-8500-29004880.html

9. 半導體激光器和半導體泵浦激光器有什麼區別 激光中的泵浦又是什麼意思 求解

半導體激光器是用半導體材料做工作物質（即發光物質）的激光器。所謂泵浦，是所有激光器工作的必要條件，不論神馬激光器都需要有一個泵浦，泵浦的作用是讓激光器中的工作物質形成粒子布局數反轉（這是形成激光的條件）。半導體泵浦激光器是把半導體激光器本身作為泵浦來用的激光器。半導體泵浦固體激光器當然就是把半導體激光器當作其他固體激光器的泵浦來用的了。這是我能做的最簡單的解釋了·····

10. 激光泵浦工作原理

能量被吸收在介質中，在原子中產生激發態。 當一個激發態的粒子數超過基態或較少激發態的粒子數時，就可實現種群反演。 在這種情況下，可以發生受激發射的機制，並且介質可以用作激光或光放大器。

泵浦功率必須高於激光器的激光閾值。泵能通常以光或電流的形式提供，但是已經使用更多的外來來源，例如化學或核反應。

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激光的產生條件：

1、增益介質：激光的產生必須選擇合適的工作物質，可以是氣體、液體、固體。在這種介質中可以實現粒子數反轉，以製造獲得激光的必要條件。

顯然亞穩態能級的存在，對實現粒子數反轉世非常有利的。現有工作介質近千種，可產生的激光波長包括從真空紫外到遠紅外，非常廣泛。但從激光器輸出的激光性能來考慮，對使用的工作物質是有一定的要求的，基本要求是

（1）光學性質均勻，光學透明性良好，且行性能穩定；

（2）有能級壽命比較長的能級（稱為亞穩態能級）;

（3）有比較高的量子效率。

2、泵浦源：為了使工作介質中出現粒子數反轉，必須用一定的方法去激勵原子體系，使處於上能級的粒子數增加。一般可以用氣體放電的辦法來利用具有動能的電子去激發介質原子，稱為電激勵；也可用脈沖光源來照射工作介質，稱為光激勵；還有熱激勵、化學激勵等。

各種激勵方式被形象化地稱為泵浦或抽運。為了不斷得到激光輸出，必須不斷地「泵浦」以維持處於上能級的粒子數比下能級多。

3、諧振腔：有了合適的工作物質和泵浦源後，可實現粒子數反轉，但這樣產生的受激輻射強度很弱，無法實際應用。於是人們就想到了用光學諧振腔進行放大。

所謂光學諧振腔，實際是在激光器兩端，面對面裝上兩塊反射率很高的鏡。一塊幾乎全反射，一塊光大部分反射、少量透射出去，以使激光可透過這塊鏡子而射出。

被反射回到工作介質的光，繼續誘發新的受激輻射，光被放大。因此，光在諧振腔中來回振盪，造成連鎖反應，雪崩似的獲得放大，產生強烈的激光，從部分反射鏡子一端輸出。