报道精选——激光器科研、产业化新闻及发展趋势分析
更新日期：2014-11-211. TechNavio机构发布《2014-2018年全球固体激光市场研究报告》
2014年7月，美国市场研究公司TechNavio发布了一份2014-2018年全球固体激光市场的研究报告（Global Solid-state Laser Market 2014-2018）。报告指出，全球固体激光市场正在逐步扩大，未来也将延续这一趋势。老供应商和市场新进入者正面临着收购兼并或退出市场的选择。例如，美国Coherent（相干）公司在2012年收购了Innolight和Lumera激光，从此Coherent在市场占领了一席之地并不断扩大市场份额。不断增长的兼并、收购现象也正是印证了当下激光市场的不断扩大。
而固体激光器市场不断发展中又有着几大支撑因素：医疗行业对固体激光器应用不断增长，是市场不断扩大的主因。固体激光器被日益用于牙科、外科和皮肤科（整形）领域。
撇开市场利好因素，固体激光也面临着一些严峻的挑战：最为凸显的市场竞争力来自于光纤激光器。其在激光市场的渗透影响全球固体激光器市场厂商，阻碍了这个市场的增长。
分析人士认为，在2013-2018这个阶段，全球固体激光增长将达到3.9%。
市场主要份额占有者包括：Coherent、Rofin-Sinar（罗芬激光）、Trumpf（通快）三大公司。
（摘编自OFweek激光网）
相关阅读：路透社报道（英文）
2. 2014-2018年全球光纤激光市场发展趋势分析
日前，美国分析机构TechNavio发布了《2014—2018年全球光纤激光市场发展趋势分析》研究报告（Global Fiber Laser Market 2014-2018）。报告指出，除用作军事武器领域，光纤激光器在工业切割、焊接中带来的技术革新更大。自动化和电子工程产业向精微化、高产出、低投入、可持续和环境友好型再迈进了一步。报告称，未来几年内全球工业光纤激光器市场将增长21.4%。
该分析机构提出了未来几年光纤激光器市场的五大趋势：
(1) 供应商研发费用逐步增长
全球性光纤激光供应商例如IPG公司早前为拓展自身产品线已花费巨大筹建了研究发展部门。未来，光纤激光器行业中，各大厂商将加大在技术研发的投入以提升产品功能达到日益增长的客户需求。而从回报上来看，研发方面的投入又将增加产品的市场占有率同时也有利于形成或保持自身的市场竞争优势。
(2) 供应商之间合作共赢增加
供应商之间的协作共赢将成为未来该产业中的又一趋势。商业合作旨在扩大市场占有率同时获取最大的市场利益，通过战略联盟，也能促进各自技术交流发展。
(3) 技术长足进步
光纤激光器的行业应用不断普及得益于技术的不断发展，主要是在成本、能耗和空间三方面不断降低。相比于其替代技术，光纤激光技术正在变得日益成熟，特别是在能耗节省方面尤胜从前。
(4) 向环境友好型技术方向发展
相比于其他技术，光纤激光器在工作中将产生更少的二氧化碳的同时传输性能更高。例如降低能耗、减少浪费和利用无害材料都将提升光纤激光技术在激光领域的普及度。
(5) 供应商生产力不断提高
鉴于全球对光纤激光技术的认可度正在提升，供应商正在倾向于加大产品生产量，提高各自生产力。例如， 2012年IPG公司投入了6820万美元，主要用于提高产品生产量。
该报告中调研了光纤激光器市场的诸多厂商，例如，美国相干公司，理波公司，德国IPG公司，罗芬激光，通快，3S Photonics等超过30家激光企业。
2014年10月，TechNavio公司发布了一份侧重于工业应用的光纤激光器的新报告（Global Industrial Fiber Laser Market 2014-2018）。该报告称，未来几年内，全球光纤激光器市场将增长21.4%。
另外一家市场分析公司ResearchMoz发布了一份调研报告《2009—2019年全球及中国区光纤激光产业市场研究报告》（Global and Chinese Fiber Laser Industry, 2009-2019 Market Research Report）。原报告总页数150页，是一份更专业化、深层次化的全球市场及中国地区的光纤激光市场调研。
相关阅读：美通社PRNewswire报道（英文）
3. 瑞士苏黎世联邦理工学院推出中红外量子级联激光器
[据今日半导体网站2014年10月24日报道] 瑞士苏黎世联邦理工学院研制出到目前为止有最长中红外（MIR）波长的量子级联激光器（QCL），相关研究成果发表在《应用物理快报》上（Appl. Phys. Lett., 2014, 105, 121115）。
该激光器运行在化合物半导体令人棘手的近“剩余射线”频段。由于与晶格声子振动强耦合/共振，在剩余射线波段的光无法传播。双金属波导结构可用来避免产生剩余射线，该射线源于创建MIR QCL使用的磷化铟衬底。研究人员还通过模拟，精心优化QCL异质结构的介电常数。
量子级联激光器结构使用束缚-连续方案。量子阱各中心能级之间的转换用于增加高能级的寿命（计算值0.4皮秒）。低能级寿命模拟值是0.26皮秒，可允许实现粒子数反转。
研究人员利用固源分子束外延在轻掺杂磷化铟（InP）上生长In0.53Ga0.47As量子阱和In0.52Al0.48As势垒晶格匹配激光器结构。激光二极管结构包括40纳米厚 Si掺杂的InGaAs底部接触，重复60次的InGaAs / InAlAs注入/有源QCL结构，和40纳米厚n- InGaAs顶部接触。
该团队还取得了如下成果：已经生产出双金属脊形波导结构激光器；采用热压法进行金-金晶圆键合并转移到一个处理基板；利用化学机械抛光（CMP）和选择性蚀刻除去InP生长衬底；原有底部的InGaAs接触被蚀刻掉以减少波导损耗；脊宽度为30微米，材料裂解成长度为0.5毫米—3.0毫米的腔。
激光器中心波长24.1微米、长度1毫米，在50K温度下阈值电流密度为5.7千安/平方厘米，平均峰值输出功率为0.6毫瓦。激光器运行温度达到240K，比以前相同波长范围内的140k-170k有显著提高。由于斯塔克效应，在50K-240K温区内，发射波长从24.1微米迁移到23.5微米。热性能的改善归因于电流密度2.2倍的高动态范围((18–5.7)/5.7=2.2)，在50K最大电流密度为18 kA/cm2。阈值电流的特征温度T0为217k。
另一个激光器的InGaAs量子阱厚度增大3%，在温度22K时获得24.4微米的中心波长。是迄今为止报道的波长最长的量子级联激光器（2002年已实现24微米波长的QCL）。
（来源：国防科技信息网；http://www.dsti.net/Information/News/91333）
4. 上海光机所光纤钠导星激光器技术研究取得进展
近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心、上海市全固态激光器与应用技术重点实验室冯衍研究员课题组在钠导星激光器技术研究中取得新进展，他们采用基于窄线宽拉曼光纤放大器和谐振倍频的技术方案，实现了高功率、运转模式与光谱特性灵活的结构紧凑的钠导星激光器。研究工作以长文形式总结发表于光学类国际学术期刊《激光与光子学评论》（Laser and Photonics Review, 2014, 8, 889–895）上。
天文观测中，当光线通过大气层时，波前会发生畸变，使得地面的大型天文望远镜不能达到预期的分辨率。天文学家们采用自适应光学技术来补偿大气湍流引起的波前畸变，实现高分辨成像。自适应光学技术需要亮星作为导引。广泛采用的方法是用激光激发90公里高空的钠原子层，钠原子发光形成人工导引星，称为钠导星。用于产生钠导星的激光器需要满足一系列要求，包括：与钠原子吸收线共振、窄线宽、高功率、稳定性好等等。
该项研究中，科研人员采用窄线宽半导体激光器作为种子激光器，设计两级拉曼光纤放大器进行功率放大，获得的高功率1178 nm激光再通过一个谐振倍频腔产生589 nm激光，波长锁定于钠原子D2a吸收线。研究过程中，发展了高功率拉曼光纤激光器、高功率窄线宽光纤放大器、高效率谐振腔倍频等核心关键技术。同一激光装置可以连续波或长脉冲运转。连续波运转时，输出功率 >50 W（最大57 W）；矩形长脉冲运转时，峰值功率> 80 W，重复率（500 Hz to 10 kHz）和脉宽（1 ms to 30 μs）连续可调。光束质量近衍射极限，线宽<5 MHz（如需要，可调宽）。另外，输出中包含离主峰蓝移1.71 GHz的再泵浦光谱分量，用于提高钠荧光激发效率。再泵浦分量的比例和相对主峰的频移量可连续调谐。所研制的基于光纤的钠导星激光器，因其运转方式与光谱特性的灵活性，以及光纤激光器高效率、小体积和鲁棒性的优势，是理想的天文用钠导星激光器。
除天文观测之外，星地激光通信、空间碎片激光跟踪与清理等同样受大气湍流的制约，需要钠导星自适应光学技术来补偿波前畸变。所研制的光纤钠导星激光器预期在这些领域也将得到应用。
图1 左：钠导星激光的重复率与脉宽调谐；右：带再泵浦分量的钠导星激光输出精细光谱，来源：www.siom.cas.cn
（来源：中国科学院上海光学精密机械研究所）
5. 上海技物所自主研制的太赫兹量子级联激光器实现激射
太赫兹量子级联激光器（THz-QCL）是太赫兹频段最具竞争力的相干光源之一，在天文观测、空间通讯和精密光谱测量等领域具有潜在的应用价值。同时，THz-QCL是电子和光子能带工程以及分子束外延技术的完美结合，是研究电子微观输运、纳米光子学，以及太赫兹波与物质相互作用的理想载体。
近日，中国科学院上海技术物理研究所自主研制的太赫兹量子级联激光器成功实现激射。中科院红外成像材料与器件重点实验室的科研人员采用先进的分子束外延技术和半导体微纳加工平台自主完成了太赫兹量子级联激光器的结构设计、材料生长和器件制备。激光器经法国国家科学研究中心基础电子学研究所测试，激光频率为2.5THz，最高工作温度为73K，输出功率为5mW；器件性能与英国剑桥大学研制的同样采用“束缚态至连续态跃迁”有源区设计方案的激光器水平相当。上海技物所徐刚毅研究员在2014年10月举行的第十二届中红外光电子材料与器件国际会议上做了题为Photonic Engineering in Terahertz Quantum Cascade Lasers 的特邀报告，并在会上介绍了这一成果。
（来源：中国科学院上海技术物理研究所）
6. 美国Daylight公司和Thorlabs公司合作开发中红外量子级联激光器
[据今日半导体网站2014年10月28日报道] 美国Daylight公司主要开发基于中红外量子级联激光器（QCL）的分子检测和成像系统，用于科学研究、生命科学、工业过程控制和国防应用。Thorlabs公司是垂直集成光电产品制造商，Daylight公司与Thorlabs公司结成战略伙伴关系，以推进量子级联激光器的开发，满足国防和安全市场不断增长的需求。具体而言，Daylight公司和Thorlabs公司将相互协作，提高QCL的性能，扩大产品的制造能力，捕捉国防和安全市场的新商机。
此外，Thorlabs公司最近还收购了康宁公司的QCL业务和相关光学半导体技术研究团队，康宁为传感、科学和国防市场生产QCL。这次收购使Daylight公司与康宁公司长达6年的合作伙伴关系向Thorlabs公司转移，Daylight公司将与Thorlabs公司共同努力定义和执行技术路线图，开发最好的QCL部件，并为商业和军事收购计划继续测试和获取合格的QCL子系统。
Thorlabs公司量子电子（TQE）部将把康宁公司的QCL业务和相关光学半导体技术研究团队集成到马里兰州杰赛普市占地6万平方英尺的垂直集成生产设施。作为综合战略的一部分，康宁现有的QCL制造设备、设施和人员将保持全速率运行，因为在TQE已经形成全速率生产能力。这一战略旨在确保过渡时期QCL器件稳定重复生产。
（来源：国防科技信息网；http://www.dsti.net/Information/News/91248）