皮秒激光器工业：市场概况
市场规模：预计到 2026 年，全球皮秒激光器市场规模将达到 10.6 亿美元，2021 年至 2026 年期间的复合年增长率 (CAGR) 为 10.3%。
主要驱动因素：对微加工、光学成像和科学研究中高精度和高速应用的需求不断增长。
应用领域：半导体制造、电子设备制造、医疗保健、科学研究、军事和航空航天。
市场参与者
主要参与者包括 Coherent、Newport、Amplitude、Ekspla 和 SpectraPhysics。
这些公司专注于技术创新、战略联盟和市场扩张。
技术趋势
更短的脉冲持续时间：皮秒激光器脉冲持续时间不断缩短，达到皮秒甚至飞秒。
更高的功率和能量：激光器正在开发出更高的平均功率和脉冲能量，以满足更具挑战性的应用的需求。
超快成像：皮秒激光器用于超快成像技术，可以捕获快速动态过程的图像。
应用创新
半导体制造：用于微电子电路的光刻和通孔钻孔。
电子设备制造：用于印刷电路板 (PCB) 加工和柔性电子制造。
医疗保健：用于激光外科、皮肤病学和眼科治疗。
科学研究：用于显微成像、光谱学和时间分辨研究。
挑战和机遇
高成本：皮秒激光器通常比纳秒激光器贵。
精密制造：需要高度专业化的技术和设备来制造皮秒激光器。
不断增加的竞争：新进入者正在进入市场，带来更多的竞争。
不断发展的应用：新兴应用不断涌现，为皮秒激光器创造新的增长机会。
未来展望
皮秒激光器工业预计将在未来几年继续增长。
技术创新、应用扩展和市场需求的增长将推动这一增长。
皮秒激光器有望在先进制造、医疗保健和科学研究等领域发挥越来越重要的作用。
皮秒激光器的原理
皮秒激光器是一种超快激光器，它发射出脉冲宽度在皮秒量级（10^12秒）范围内的激光。它的工作原理基于受激发射的放大自发辐射（ASE）过程：
1. 泵浦：泵浦源（如光纤激光器）产生强烈的光脉冲，泵浦激光介质中的增益介质。
2. 增益介质：增益介质（如掺钕玻璃、掺 иттербий光纤）吸收泵浦光子，并跃迁到激发态。
3. 种子脉冲：种子脉冲（来自锁模激光器或其他超快激光器）被引入增益介质，充当 ASE 过程的种子。
4. 受激发射：激发态的增益介质与种子脉冲相互作用，导致受激发射，从而产生大量的激光光子。
5. 脉冲放大：激光光子在增益介质中多次来回反射，通过 ASE 过程得到放大。
6. 脉冲压缩：放大后的脉冲通过啁啾光栅或其他脉冲压缩技术进行压缩，得到皮秒量级的脉冲宽度。
皮秒激光器的应用
皮秒激光器由于其超短脉冲宽度和高峰值功率，在广泛的领域中具有重要应用：
材料加工
精密切割和打标：皮秒激光器可以精确切割和打标各种材料，如金属、陶瓷、玻璃和聚合物。
微纳制造：通过聚焦皮秒激光束，可以制造出微米甚至纳米尺度的结构，用于光电子、传感器和其他微纳器件的生产。
生物医学
激光手术：皮秒激光器可用于激光手术，包括角膜整形术、激光肿瘤切除和激光血管闭合。
生物成像：皮秒激光器可用于生物成像，如多光子显微镜和光声成像，以研究细胞和组织内部的结构和功能。
其他应用
科学研究：皮秒激光器在光谱学、时间分辨显微镜和量子信息等科学研究领域广泛使用。
激光雷达：皮秒激光器的高峰值功率和时间分辨能力，使其成为激光雷达*中的理想光源。
通讯：皮秒激光器用于光纤通讯*的高速数据传输和时分多路复用。
全球皮秒激光器公司排名（2023 年）：
1. Cynos*e
2. Cutera
3. Candela
4. Alma Lasers
5. Lumenis
6. Syneron Candela
7. DEKA
8. Fotona
9. MedLite
10. Quanta System
按市场份额排名：
1. Cynos*e
2. Candela
3. Cutera
4. Alma Lasers
5. Lumenis
皮秒激光器工作原理
皮秒激光器是一种脉冲激光器，每脉冲持续时间在皮秒范围内（10^12秒）。其工作原理如下：
1. 激励介质：皮秒激光器通常使用固态（例如 Nd:YAG）或气体（例如 KrF）作为增益介质。当这些介质受到外部能量源（如电或光）激发时，它们的电子会从低能级跃迁到高能级。
2. 谐振腔：增益介质被放置在谐振腔中，该腔由两面或多面镜子组成。镜子将光线在腔内来回反射，导致增益介质中的受激辐射增加。
3. Q开关：为了产生皮秒脉冲，激光器使用 Q 开关。Q开关是一种可调式光学器件，*到谐振腔中。初始时，Q开关处于高损耗状态，阻挡腔内光线的放大。
4. 触发：当激光介质被充分激励时，Q开关会快速切换到低损耗状态。这种快速切换允许激光脉冲在很短的时间内爆发出来。
5. 锁模：为了产生稳定且持续的皮秒脉冲，可以使用锁模技术。锁模是一种将脉冲锁相到特定频率范围的技术，从而产生具有确定时间间隔和固定脉冲持续时间的脉冲序列。
6. 脉冲整型：产生的皮秒脉冲可以通过非线性光学器件（如滤波器或啁啾镜）进行整型。这可以优化脉冲形状和持续时间，使其适用于特定的应用。
皮秒激光器用于广泛的应用中，包括激光加工、光刻、生物成像和医学手术。它们提供高能量密度、短脉冲持续时间和精确控制，使其成为许多领域的理想工具。
