超快光纖激光器開始邁進市場

        在過去很長一段時間內(nèi)，超快激光器一直是激光器市場中一個“沉睡的角落”，它們的存在是為了滿足一些奇特的研發(fā)應(yīng)用。然而現(xiàn)如今，不但很多激光器供應(yīng)商都生產(chǎn)超快激光器，而且其中很大一部分供應(yīng)商還生產(chǎn)超快光纖激光器，其中有兩家甚至還有超快薄片激光器。這個“沉睡的角落”到底發(fā)生了什么呢？ 

        新技術(shù)要求我們對超快激光器做出精確定義。在脈沖壓縮技術(shù)出現(xiàn)之前，皮秒激光器曾經(jīng)被視為超快的極限，并且現(xiàn)在人們也認(rèn)為它們比飛秒激光器更適合許多材料的微加工。我們對于超快的定義既包括皮秒激光器也包括飛秒激光器。 

        多年來，超快激光器一直局限于科研應(yīng)用。如果激光器是人們最后才使用的工具，那么超快激光器就是所有激光器中的最后選擇。換句話說，如果能夠更加容易而且廉價地達(dá)到工作目的，用戶就不會選擇使用激光器。如果需要使用激光器作為工具，連續(xù)波或Q開關(guān)激光器通常要比超快激光器易于操作，且成本低廉。

        然而，如果把超快激光器比作精密的手術(shù)刀，那么其他激光器就像粗糙不平的鋸子。超快激光器可以完美地在材料中形成非常干凈的切口，而且熱損傷很小，甚至沒有熱損傷。被加工的材料可以是微流體器件、光刻半導(dǎo)體器件、人體組織以及炸藥等等。超快激光器之所以能實現(xiàn)如此完美的加工效果，原因是超快脈沖能夠非常迅速地供給能量。它可以在產(chǎn)生的熱量耗散掉之前使材料汽化或者啟動多光子過程。因此它可以實現(xiàn)無熱過程，或者至少是熱損傷最小的過程。但是對于大多數(shù)激光加工應(yīng)用來說，這未免有些過于精密了。 

        超快脈沖還能非常高效地產(chǎn)生非線性效應(yīng)，比如波長變換和多光子吸收，可用于晶圓檢測和生物醫(yī)學(xué)成像。它們也可用于觀察光譜和粒子物理研究中的時間分辨現(xiàn)象，同時也能為計量學(xué)提供非常穩(wěn)定的高頻脈沖序列。 

       超快光纖激光器的定義 

       幾十年前最初的超快激光器是染料激光器和固體激光器。20世紀(jì)90年代初，在短短的幾年內(nèi)，摻鈦藍(lán)寶石激光器和光纖激光器實現(xiàn)了商品化。多年來，摻鈦藍(lán)寶石激光器一直在超快激光器市場中占據(jù)主導(dǎo)地位，并將繼續(xù)保持其在極高峰值功率和極短脈寬方面的支配地位。隨著技術(shù)的進步，光纖激光器也已經(jīng)非常適合許多更為主流的超快應(yīng)用。它們具有光纖激光器的共同優(yōu)點：緊湊堅固的設(shè)計、低廉的維護成本以及始終如一的高光束質(zhì)量。 

        然而，在超快領(lǐng)域里很難精確地定義光纖激光器。例如，相干公司去年5月在Taliske舉行的2008年CLEO會議上宣布了一款新型超快激光器，其特征是用一個光纖振蕩器作為固體放大器的種子。去年，Newport公司也發(fā)布了一款名為 Pantera的新型超快激光器，其特征是用一個固體振蕩器作為光纖放大器的種子。而IMRA公司和其他供應(yīng)商銷售的激光器則為全光纖設(shè)計。還有一些公司同時銷售這兩種類型的光纖激光器。 

        超快激光器銷售的方式也是五花八門。一些頭腦靈活的研究人員可以購買一些激光器模塊，例如振蕩器、泵浦激光器，以及放大器或光學(xué)參量放大器（OPA），然后自己組裝成超快系統(tǒng)；當(dāng)然，也有人會購買定制的一體機。也有超快激光器供應(yīng)商會外購相關(guān)的模塊，而有些供應(yīng)商則更愿意自己生產(chǎn)模塊。 

        瑞士Time-Bandwidth Products公司和Trumpf公司分別于近期發(fā)布了一些超快薄片激光器。這些產(chǎn)品的平均功率高達(dá)50W。 

        根據(jù)我們的統(tǒng)計，目前市場上有37家公司都生產(chǎn)同一款超快激光器。各個廠商之間相互競爭，以獲得更大的市場份額；同時這些廠商又聯(lián)合起來，同激光器以外的解決方案相抗衡，無論是在機械鉆頭、外科手術(shù)鋸還是在紫外燈領(lǐng)域。如果超快市場增長足夠快的話，每個供應(yīng)商都會從中受益。實際情況通常是，每個供應(yīng)商都能找一個自己最擅長的領(lǐng)域，從而導(dǎo)致市場重新分割。 

        超快激光器應(yīng)用的一個典型例子是：IMRA公司和德國Carl Zeiss Meditec公司合作開發(fā)了一款眼科工具，它用一臺超快激光器既作為激光角膜刀（取代了機械刀片），又充當(dāng)折射機構(gòu)（取代了準(zhǔn)分子激光器）。多年來 Meditec公司一直在努力進行產(chǎn)品開發(fā)，并申請監(jiān)管部門的批準(zhǔn)，而最終還是IMRA公司在這方面做得非常好。IMRA公司的成功源自于與用戶長期不懈的合作。在超快激光器市場，廠商不可能在短期內(nèi)獲得巨額利潤。 

         市場情況 

        整個超快激光器市場規(guī)模適中：2007年大約2.6億美元，并且增長速度健康平穩(wěn)，而不是爆發(fā)式增長。光纖激光器通常被認(rèn)為是實現(xiàn)低成本超快激光器的最佳途徑。高脈沖能量的飛秒激光器售價約30萬美元，一些大工程動輒耗資數(shù)千萬美元；相比之下，功率較低的超快光纖激光器和固體激光器有時的售價可以低到5萬美元以下。如果超快激光器的成本下降得足夠低，那么其市場就會迅速擴大。 

        然而，超快激光器并非是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。它們之所以是用戶最后才會選擇的激光器，是因為每一個技術(shù)規(guī)格都需要成本。這意味著訂單的數(shù)量只是幾個或者最多幾十個，但是其利潤是非常高的。誠然，降低價格必將促使銷量上漲，但即使超快激光器是免費的，它們也不會被用在大多數(shù)工業(yè)激光應(yīng)用中。

        當(dāng)然，超快激光器也填補了一些空白。它們能夠非常出色地完成很多工作，并且其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。事實上激光行業(yè)的成功在于：它始終服務(wù)于一小部分率先將新應(yīng)用推向市場的用戶，對于能夠做到這一點的激光器供應(yīng)商來說，未來幾年將商機無限。