半導體激光器市場規模

2013年以來，我國光纖激光器市場規模逐年增長，CO2激光器市場被逐漸侵蝕，光纖激光器成為工業激光器最大產品結構，作為光纖激光器泵浦半導體激光器市場規模快速擴大，2015年、2016年、2017年是我國半導體激光飛速發展的3年，2017年以后，由于部分光纖激光器龍頭廠商開始大批量單獨生產LD器件、LD芯片，減少了對半導體激光器泵浦采購。加之國內宏觀經濟發展壓力加大，國際貿易摩擦不斷，半導體激光器市場增速大幅放緩，到2019年，我國半導體激光器市場規模為19.79億元，同比增長10.6％，2013－2019年年復合增長率達到18.17％。

數據來源：OFweek產業研究院

半導體激光器應用日趨廣泛

早在20世紀80年代的時候，半導體激光器還只是應用在光存儲和一些小眾應用。當時，光存儲是半導體激光器行業的第一個大型應用。隨著半導體激光器技術不斷創新，推動了注入數字多功能光盤（DVD）和藍光光盤（BD）等光存儲技術的發展。到20世紀80年代，光網絡成為了半導體激光器的主戰場。再后來，半導體激光器又成為通信網絡的關鍵加工制造設備。

由于半導體激光器具有制造簡單、易量產、成本低、波長覆蓋范圍廣、體積小、壽命長、能耗低、電光轉換效率高等優點，在CD激光唱片機、光纖通信、光存儲器、激光打印機等獲得廣泛應用，逐漸覆蓋了各個光電子學領域的實用市場。隨著半導體激光器輸出功率逐步提高及輸出特性不斷改善，其在工業加工領域也逐步開始發揮作用。除了直接參與工業加工外，半導體激光器更多應用于光纖激光器和固體激光器的泵浦源，與工業激光市場共同發展，并隨著光纖激光器的爆發而迎來新的增長點。

受光束質量的限制，傳統半導體激光器難以直接用于金屬切割。近年來，隨著半導體耦合技術的提高，以及新型合束技術的逐漸成熟，部分千瓦級以上的光纖輸出的半導體激光器，也可以滿足切割對光束質量的要求。另外，由于半導體激光器波長的多樣性，短波長的半導體激光器十分接近鋁的波長吸收最大值，因此，在汽車工業中大功率半導體激光非常適用于鋁材汽車車身的焊接。目前，激光輸出功率為2KW到6KW之間的半導體激光器，在汽車工業生產過程中已得到了廣泛應用。此外，藍光半導體激光器以其在銅材料方面吸收效率的極大優勢，在新能源電池電極焊接、PCB加工等領域受到越來越多的青睞。2020年美國西部光電展上，凱普林推出了445nm，200W的產品，成為國內高功率藍光半導體激光器的代表，與laserline等公司同臺競爭。

在材料直接加工領域，半導體激光器光束質量難以超越光纖激光器，但在薄板焊接、切割應用方面，半導體激光器卻十分適用。高功率半導體激光器的發展使得許多重要的應用成為可能，除用作工業激光器泵浦源和直接材料加工外，制版印刷，醫療美容，照明傳感等均成為半導體激光器的重要應用市場。

兩種技術流派：單管耦合與巴條耦合

目前工業加工市場已成為半導體激光器的最大市場，而不論是直接加工還是作為泵浦源，半導體激光器的工業應用都離不開光纖耦合。半導體激光器的耦合主要有兩個技術流派，分別是單管耦合技術和巴條耦合技術，這二種技術本質相同卻又各具特點。

所謂單管就是我們常說的“激光芯片”。其制作過程與半導體芯片一樣，都要經過硅晶圓制造、IC設計、IC制造、IC封測等一系列過程。最終制成的一小片芯片，即稱為單管半導體激光器。而激光巴條可以看做是多個半導體單管并排形成的激光器單條，稱之為一個bar，實質上是在同一基底上構建一系列半導體激光器單管而形成的，也可以叫線陣激光器。簡單理解就是，多個單管排列成為一個巴條，而一個巴條又可拆分多個單管。

激光單管（左）與激光巴條（右）

激光器單管僅有一個發光點，易于進行光纖耦合，因此常用作光纖激光器的泵浦源（多為中低功率），能夠有效減少熱效應的相互影響，同時易于檢修、維護、更換，而且高電壓低電流的驅動電源結構簡單，成本低；而激光巴條由于發光點多，具有更高的發光功率，因此常用作大功率光纖激光器、全固態激光器的泵浦源或直接發光，在醫美、軍工等領域也有較多應用。目前國內的激光器單管最高功率能做到20W，而激光巴條則能實現300W甚至更高功率的輸出。

由于光纖激光器的爆發式增長及工業市場的巨量需求，單管耦合是目前半導體激光器中應用更廣的技術方案。代表企業包括美國的Lumentum、nLight，國內的凱普林、長光華芯等。而巴條耦合則由于存在散熱、后期維護等問題，為企業入局造成較高門檻，代表企業如德國Dilas、LIMO等。

未來走向：兩派技術各有所長，市場發展兼容并包

隨著半導體激光器在材料加工、泵浦源、醫療美容、傳感照明等應用的廣泛應用，國內外半導體激光器制造商之間競爭日趨激烈。領先的公司在產品性能提升、應用拓展、性價比提高等方面不斷發力。多單管耦合技術與巴條、疊陣直接輸出及巴條耦合技術，作為半導體激光器技術發展的兩條主要技術路線，一直以來以各自的優點，分別在不同的細分應用上獨立發展。

盡管眼下工業激光市場的泵浦源多采用單管耦合技術，但巴條、疊陣、巴條耦合在功率上有著先天優勢，隨著光纖激光器功率不斷提高，巴條技術有望獲得更好的發展前景。此外，半導體激光器在醫美應用、固體激光器泵浦源、高功率直接加工等市場也在飛速發展，也為巴條技術帶來更廣闊的發展空間。實際上這兩種技術流派各有特點，在應用上能夠相互彌補，在增量巨大的市場完全能夠兼容，彼此促進，實現共同發展。對國內半導體激光器企業而言，擴充技術儲備范圍，對長遠發展意義非凡。