激光二极管飞速发展,2029年将增至140亿美元


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14: 51: 57独特机械

IDTechEx Research在《激光二极管和直接二极管激光器

的快速发展

技术进步使激光器能够从专业技术仪器发展到各种市场。具体而言,在成为使用最广泛的激光技术的同时,激光二极管的平均功率在过去三十年中显着增加,平均每瓦特价格呈指数下降。因此,激光二极管正在取代一些已建立的激光和非激光技术,同时支持新的光学技术。激光二极管的成熟应用包括数据存储,数据通信和固态激光器的光泵浦[1]。相比之下,材料加工和光学传感领域是一个快速增长的市场领域,许多新兴应用已经出现。

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二极管棒功率的增加促进了直接二极管激光器的发展,并使材料加工中的新应用成为可能。这包括为精密工程提高红外光束质量,以及开发用于金属加工的新型可见光激光器。

单个激光二极管的输出功率从毫瓦到几瓦不等,并且通过将单个发射器组合成激光二极管棒和一堆宽度为1cm的棒来扩展功率。几十年来,各大公司一直在激烈地竞争增加二极管棒的输出功率。如今,商用半导体激光器产品通常提供200瓦/巴,功率小于1微米,激光器制造商的研发部门已证明连续波(CW)平均功率超过1千瓦/巴。

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基于IDTechEx分析的数据,研究了1微米红外波长高功率半导体激光器(HPDDL)的输出功率和光束质量的变化。 HPDDL是一种快速发展的材料加工和工业制造工具。

二极管棒功率的增加为材料加工提供了新的应用,但一些新兴应用对激光参数(如波长稳定性和器件寿命)有更高的要求。因此,权力竞争不再是公司的首要任务。二极管激光技术的不断发展包括改进精密工程的红外光束质量以及用于金属加工的新型可见光激光器领域。

功率和精度:新兴直接二极管激光技术

半导体激光技术的进步使得开发直接二极管激光器(DDL)成为可能,包括产生多千瓦输出功率的高功率直接二极管激光器(HPDDL)。 与波束成形光学器件,控制电子器件和冷却单元相结合。技术的进步使DDL能够在多模系统中产生超过20kW的输出功率,并在比以前更高的光束质量下产生数千瓦的功率。除DDL外,德国Laserline还提供耦合到有源光纤转换器的二极管激光器,输出功率为4-6 kW,光束质量为4-6 mm.mrad。

光束质量的自动改进使用户可以将激光聚焦到一个小点上,将DDL展示为处理金属,塑料和复合材料的快速发展工具。在需要高精度和深穿透的激光焊接等应用中,DDL现在可以与光纤激光器一样高。 DDL直接将电能转换为激光,而光纤激光器则基于稀土金属掺杂光纤,必须使用激光二极管或二极管棒的能量输入进行光泵浦。

对于连续波输出功率高达1 kW的激光器,DDL的单价明显低于光纤激光器。据IDTechEx调查的主要制造商称,2018年1千瓦HPDDL和1千瓦光纤激光器的典型单价分别为20,000美元和25,000美元。在低于kW的输出功率下,DDL和光纤激光器之间的价格差异更大。此外,DDL提供的波长与光纤激光器不同,这意味着DDL可以更有效地处理吸收匹配的材料。

因此,DDL和HPDDL正成为全球工业制造的主要趋势。为了提高其在高增长DDL/HPDDL市场中的地位,企业之间的兼并和收购以及产能扩张是不可避免的。松下(日本)已经发现了美国激光公司TeraDiode在HPDDL领域的专业知识,HPDDL可以通过专利光学工艺生产高质量的光束并对其进行说明。

总的来说,上述技术进步提供了良好的业务增长机会。

用于蓝光二极管激光器的铜金属3D打印和焊接技术

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用于焊接和3D打印铜等应用的蓝色直接二极管激光器是当今最重要的技术,Laserline将在2019年推出1kW。蓝色激光器可以处理大多数由1μm红外辐射产生的工业激光系统,金属吸收更快,效率更高。

日本岛津制作所(Shimadzu Corporation of Japan)于2018年将蓝色冲击二极管激光器商业化,可在高亮度下产生100瓦的功率。该技术是与大阪大学合作开发的日本国家项目的一部分。蓝色冲击激光器结合了Nichia生产的大量氮化镓(GaN)蓝色激光二极管,自2006年以来效率翻了一番,输出功率提高了一个数量级。

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Shimadzu的450nm蓝色二极管激光器的一个关键应用是3D打印铜技术。铜对蓝色激光的高吸收允许快速处理和低背反射,这对于传统的红外激光是一个严峻的挑战。新开发的3D打印机可以使用纯铜粉有效地打印物体,而现有的3D打印机技术通常使用铜合金,如CuCr1Zr而不是纯铜。

IDTechEx预计,随着更多产品的商业化,蓝色DDL将从2019年迅速应用于铜加工。

[1]光泵浦使用来自外部光源的光照射激光工作物质以实现粒子数反转。整个激励装置通常由气体放电源(例如氙灯,氨灯)和浓缩器组成。

IDTechEx Research在《激光二极管和直接二极管激光器

的快速发展

技术进步使激光器能够从专业技术仪器发展到各种市场。具体而言,在成为使用最广泛的激光技术的同时,激光二极管的平均功率在过去三十年中显着增加,平均每瓦特价格呈指数下降。因此,激光二极管正在取代一些已建立的激光和非激光技术,同时支持新的光学技术。激光二极管的成熟应用包括数据存储,数据通信和固态激光器的光泵浦[1]。相比之下,材料加工和光学传感领域是一个快速增长的市场领域,许多新兴应用已经出现。

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二极管棒功率的增加促进了直接二极管激光器的发展,并使材料加工中的新应用成为可能。这包括为精密工程提高红外光束质量,以及开发用于金属加工的新型可见光激光器。

单个激光二极管的输出功率从毫瓦到几瓦不等,并且通过将单个发射器组合成激光二极管棒和一堆宽度为1cm的棒来扩展功率。几十年来,各大公司一直在激烈地竞争增加二极管棒的输出功率。如今,商用半导体激光器产品通常提供200瓦/巴,功率小于1微米,激光器制造商的研发部门已证明连续波(CW)平均功率超过1千瓦/巴。

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基于IDTechEx分析的数据,研究了1微米红外波长高功率半导体激光器(HPDDL)的输出功率和光束质量的变化。 HPDDL是一种快速发展的材料加工和工业制造工具。

二极管棒功率的增加为材料加工提供了新的应用,但一些新兴应用对激光参数(如波长稳定性和器件寿命)有更高的要求。因此,权力竞争不再是公司的首要任务。二极管激光技术的不断发展包括改进精密工程的红外光束质量以及用于金属加工的新型可见光激光器领域。

功率和精度:新兴直接二极管激光技术

半导体激光技术的进步使得开发直接二极管激光器(DDL)成为可能,包括产生多千瓦输出功率的高功率直接二极管激光器(HPDDL)。 与波束成形光学器件,控制电子器件和冷却单元相结合。技术的进步使DDL能够在多模系统中产生超过20kW的输出功率,并在比以前更高的光束质量下产生数千瓦的功率。除DDL外,德国Laserline还提供耦合到有源光纤转换器的二极管激光器,输出功率为4-6 kW,光束质量为4-6 mm.mrad。

光束质量的自动改进使用户可以将激光聚焦到一个小点上,将DDL展示为处理金属,塑料和复合材料的快速发展工具。在需要高精度和深穿透的激光焊接等应用中,DDL现在可以与光纤激光器一样高。 DDL直接将电能转换为激光,而光纤激光器则基于稀土金属掺杂光纤,必须使用激光二极管或二极管棒的能量输入进行光泵浦。

对于连续波输出功率高达1 kW的激光器,DDL的单价明显低于光纤激光器。据IDTechEx调查的主要制造商称,2018年1千瓦HPDDL和1千瓦光纤激光器的典型单价分别为20,000美元和25,000美元。在低于kW的输出功率下,DDL和光纤激光器之间的价格差异更大。此外,DDL提供的波长与光纤激光器不同,这意味着DDL可以更有效地处理吸收匹配的材料。

因此,DDL和HPDDL正成为全球工业制造的主要趋势。为了提高其在高增长DDL/HPDDL市场中的地位,企业之间的兼并和收购以及产能扩张是不可避免的。松下(日本)已经发现了美国激光公司TeraDiode在HPDDL领域的专业知识,HPDDL可以通过专利光学工艺生产高质量的光束并对其进行说明。

总的来说,上述技术进步提供了良好的业务增长机会。

用于蓝光二极管激光器的铜金属3D打印和焊接技术

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用于焊接和3D打印铜等应用的蓝色直接二极管激光器是当今最重要的技术,Laserline将在2019年推出1kW。蓝色激光器可以处理大多数由1μm红外辐射产生的工业激光系统,金属吸收更快,效率更高。

日本岛津制作所(Shimadzu Corporation of Japan)于2018年将蓝色冲击二极管激光器商业化,可在高亮度下产生100瓦的功率。该技术是与大阪大学合作开发的日本国家项目的一部分。蓝色冲击激光器结合了Nichia生产的大量氮化镓(GaN)蓝色激光二极管,自2006年以来效率翻了一番,输出功率提高了一个数量级。

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Shimadzu的450nm蓝色二极管激光器的一个关键应用是3D打印铜技术。铜对蓝色激光的高吸收允许快速处理和低背反射,这对于传统的红外激光是一个严峻的挑战。新开发的3D打印机可以使用纯铜粉有效地打印物体,而现有的3D打印机技术通常使用铜合金,如CuCr1Zr而不是纯铜。

IDTechEx预计,随着更多产品的商业化,蓝色DDL将从2019年迅速应用于铜加工。

[1]光泵浦使用来自外部光源的光照射激光工作物质以实现粒子数反转。整个激励装置通常由气体放电源(例如氙灯,氨灯)和浓缩器组成。