自2013年首次發(fā)布關(guān)于超短脈沖（UFP）激光器的數(shù)據(jù)后，該領(lǐng)域的表現(xiàn)非常活躍。許多新公司涌入這個(gè)市場，成本功率比也有所下降，同時(shí)該市場通過并購也進(jìn)行了行業(yè)整合。現(xiàn)在我們發(fā)布了更新后的商用超短脈沖激光器的數(shù)據(jù)，并對此作出適當(dāng)?shù)脑u價(jià)。
在撰寫這篇文章時(shí)，我們與所有參加了2013年調(diào)查的公司進(jìn)行了聯(lián)系，并請他們更新了數(shù)據(jù)。此外，許多不在之前名單上的公司也被邀請參與此次調(diào)查，2013年調(diào)查時(shí)他們或是沒有囊括入名單中，或是不愿意參與，或是當(dāng)時(shí)他們還沒有涉足超短脈沖激光器領(lǐng)域。因此本次的名單更為完整，但這絕不是一個(gè)完整的調(diào)查。名單被劃分為皮秒激光器和飛秒激光器；公司在表中的位置是由他們自己選擇的。
皮秒激光器
表1展示了皮秒激光器的14家供應(yīng)商，2013年是9家。基本波長仍然是最常見的1030或1064nm。幾個(gè)不同的供應(yīng)商能提供的商用皮秒激光器功率最大至100W，具有較高功率的可能使用了Innoslab技術(shù)。大多數(shù)被調(diào)查者都表示至少有第二和第三諧波。行業(yè)整合也一直在進(jìn)行，例如JDSU收購了Time-Bandwidth以及EO Technics收購了PowerLase。另一個(gè)值得注意的是一些“跨界”的存在：2013年，所有供應(yīng)商都將自己劃分為皮秒激光器或是飛秒激光器，但在2014年的表中，許多公司（SP、Amphos、EdgeWave、Rofin和Trumpf）將自己同時(shí)劃為皮秒和飛秒激光器的供應(yīng)商。
對于皮秒激光器，總體而言：第一，50 ps和1ns之間的脈沖長度似乎在工業(yè)領(lǐng)域不是非常有用，除非在一些非常特殊的領(lǐng)域；第二，即使在10ps的脈沖寬度，對大多數(shù)材料而言加工零件的質(zhì)量幾乎總有不同；第三，對于大多數(shù)超短脈沖應(yīng)用而言，皮秒脈沖已經(jīng)“足夠好”，因?yàn)槠っ氤杀镜陀陲w秒，并且現(xiàn)有的皮秒激光器的功率高得多。市場上熱門的高功率皮秒激光器主要用來進(jìn)行藍(lán)寶石加工，市面上制造的大部分高功率激光器都是用于此處。不過，大量激光器的積極交付確保了只有大公司才能進(jìn)入該市場。
飛秒激光器
表2顯示了飛秒激光器的12家供應(yīng)商，2013年是9家。只有3家供應(yīng)商列出了輸出功率超過50W的激光器。值得注意的一點(diǎn)是，Raydiance表示未來計(jì)劃擴(kuò)展至1030nm（取代1553nm）以便能提供更高的諧波。在300fs脈沖寬度，基本波長和較高的諧波對大多數(shù)材料的加工質(zhì)量來說不會造成太大的區(qū)別，但有機(jī)物和玻璃等材料仍然會有比較顯著的差異。特別是金屬在基本輸出功率下就可以實(shí)現(xiàn)邊緣整齊的加工。然而，如果需要目標(biāo)上的光斑尺寸很小，那么紫外（UV）光子可能是必要的選擇，即使是對飛秒激光器來說。我們到底需要多短的脈沖寬度？對于大多數(shù)應(yīng)用來說，其實(shí)沒有必要追求150fs以下的脈沖寬度，因?yàn)檫@只能給加工零件的質(zhì)量帶來邊際收益，但超短脈沖激光器的光譜展寬使得光學(xué)元件問題變得更具挑戰(zhàn)性。即使飛秒光子通常能在目標(biāo)上實(shí)現(xiàn)邊緣干凈整齊的切割，但皮秒對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠好。最后，當(dāng)很短的脈沖聚焦到很小的光斑時(shí)，空氣擊穿會帶來麻煩，所以可能需要保證光束傳輸系統(tǒng)的潔凈。
另外重要的一點(diǎn)是，這些激光器其中大部分的振蕩器運(yùn)行在很高的重復(fù)頻率下，然后用脈沖選擇器發(fā)出一串脈沖，放大器通常在千赫的重復(fù)頻率下。它也可以發(fā)送脈沖“串”，也就是說在極短時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)出一串連續(xù)脈沖，而不是單獨(dú)一個(gè)脈沖。通常，第一個(gè)脈沖是最強(qiáng)的，尾隨其后的脈沖強(qiáng)度有所下降。不過，JDSU的Flex Burst模式可以控制每個(gè)脈沖并且能按照需求單獨(dú)調(diào)整脈沖“串”的強(qiáng)度。最后，它也可以調(diào)整每個(gè)脈沖（SP Pulse on Demand），以讓峰值強(qiáng)度按照需要出現(xiàn)在脈沖“串”的開頭、中間或是結(jié)尾。不管在什么情況下，重要的是要保證界限明確、邊緣整齊的脈沖，有明確的上升和下降時(shí)間，也沒有放大受激發(fā)射（ASE）。
出現(xiàn)在這些表中的激光器都是工業(yè)級別的，也就是說它們設(shè)計(jì)成適應(yīng)制造業(yè)的工作環(huán)境。對皮秒激光器來說單位脈沖能量至少為50mJ，飛秒激光器則是25mJ。重復(fù)頻率必須是可用的，這通常意味著重復(fù)頻率約為100kHz至1MHz。至少有13家供應(yīng)商沒有進(jìn)入到我們的表格中，有的是沒有回答我們的調(diào)查問卷，有的是因?yàn)閯倓傞_始制造超短脈沖激光器。其中最引人關(guān)注的是IPG Photonics，該公司已經(jīng)表示要涉足超短脈沖激光業(yè)務(wù)。在兩張表中，成本功率比變得更低，并且根據(jù)IPG的說法：“如果你認(rèn)為現(xiàn)在皮秒激光器的價(jià)格很低的話，那你就太大驚小怪了。”總體而言，目前皮秒激光器的價(jià)格大概比納秒激光器貴了6倍，而相同輸出功率級別的飛秒激光器則貴了10倍。
總結(jié)
該行業(yè)的發(fā)展方向應(yīng)該是在更小的體積內(nèi)提供更多光子，以及更高的諧波。隨著皮秒激光器與納秒激光器相比變得更富有成本競爭力，它們將占據(jù)更多市場份額。雖然你可以選擇花費(fèi)大筆金錢購買最頂尖的激光器，但是對于加工零件的質(zhì)量來說，如何使用激光以及光子如何傳送到目標(biāo)上將會起到更為關(guān)鍵的作用。尤其是皮秒激光器相對來說技術(shù)“更為成熟”，公司非常多，同時(shí)產(chǎn)品的參數(shù)區(qū)別不大。好消息是市場仍然處于“剛開始成熟”的階段，因此新的應(yīng)用和價(jià)格的下降將推動(dòng)激光器的銷售向上增長。
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