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2023-2028 年光纤激光器芯片
市场现状与前景调研报告
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2
报告目录
第 1 章 高功率光纤激光器芯片概述...........................................................3
1.1 原理....................................................................................................3
1.2 分类——按系统结构:单振荡器结构与 MOPA 结构光纤激光器
...................................................................................................................5
1.3 分类——按工作模式:连续与脉冲光纤激光器............................8
第 2 章 高功率光纤激光器芯片市场:国产替代进入加速期.................12
2.1 全球增速有所放缓,中国市场畅旺..............................................12
2.2 激光芯片国产化率仍处于较低水平,国产替代进入加速期......15
第 3 章 全球及中国激光器芯片市场竞争格局分析.................................18
3.1 全球及中国激光器芯片市场竞争格局分析..................................18
3.2 重点公司分析..................................................................................18
(1)源杰科技:高速率激光芯片龙头,IDM 模式自主可控 .........19
(2)华工科技:全球领先光器件供应商,硅光芯片到模块全自 研
.................................................................................................................22
(3)长光华芯:高功率激光芯片厂商,纵向延伸横向扩展...........23
(4)炬光科技:激光元器件厂商,布局三大中游应用...................25
(5)聚飞光电:深耕 LED 行业,拓展光器件业务 .......................27
第 4 章 下游半导体激光器市场分析.........................................................29
4.1 2023 年半导体激光器市场恢复增长..............................................29
4.2 我国半导体激光器技术不断提高..................................................30
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3
第 5 章 光芯片:技术持续升级,行业加速成长.....................................32
5.1 光芯片是半导体激光器的核心......................................................32
5.2 光芯片技术壁垒高,生产工艺复杂..............................................33
5.3 欧美技术领先,高端光芯片亟待国产化......................................35
第 6 章 2023-2028 年光纤激光器芯片行业市场需求预测.......................37
6.1 光模块市场规模稳步增长,光芯片深度受益..............................38
6.2 电信+数通双轮驱动,光通信市场稳步增长................................40
6.3 车载激光雷达高增推动光芯片需求提升......................................42
第 1 章 高功率光纤激光器芯片概述
1.1 原理
高功率光纤激光器,是相对于光纤通讯中作为载波的低功率光纤激光
器而言的,是在光纤技术和激光泵浦原理基础上产生的新一代固态激光
器,是 21 世纪最先进和最高效的激光器。近年来,随着高功率半导体激
光器泵浦技术和双包层光纤制作工艺的成熟发展,高功率光纤激光器的高
转换效率和高输出功率正在引起激光技术产业新的革命。相比较传统的固
体激光器,光纤激光器具有高光电转换效率,良好的激光束质量、全固态
结构以及散热方便等方面的优点,在许多应用领域具有广阔的发展前景。
光在光纤中的全反射传输现象在很早就已被发现,早期的光纤由于损
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耗较大(约 1000dB/km),除了用于医疗器件中的成像元件外,很难在长距
离下使用。20 世纪 70 年代,光纤的损耗下降到 20dB/km,目前制作的通
信光纤的损耗在 1.55μm 波长已下降到 0.1dB/km,这一进展带动了光纤通
信革命性的变化。20 世纪 80 年代,采用单模激光二极管作泵浦源,在单
模光纤中获得数十毫瓦的激光输出,其中工作波长为 1550nm 的掺铒光纤
放大器成为光通信中十分有用的信号放大元件。由于单模光纤纤芯直径十
分细小,一般在 10μm 以下,要将更大的功率注入到光纤纤芯中在技术上
遇到了困难,为此,1998 年出现了双包层光纤,它可以保持细小的纤芯尺
度,而使抽运光进入数百微米量级的内包层中。这一技术上的突破式光纤
激光器的输出功率在十余年内迅速上升。
光纤作为导波介质,纤芯直径小,纤芯内易形成高功率能量反转密
度,可方便地与目前的光纤通信系统高效连接。此外,光纤激光器具有高
转换效率、低阈值、高增益、输出光束质量好和窄线宽等特点:由于光纤
可以很好的缠绕在一起,使得激光器可设计得小巧便携、结构紧凑、高度
集成;由于光纤具有很高的“表面积/体积”比,系统自身散热效果好,
所以光纤激光器只需简单的风冷就可以在-20~70℃的环境温度内工作,
而且可以在环境恶劣的条件下工作,如在高冲击震荡、高环境温度、高 PM
值的条件下正常运转;此外,光纤激光器具有相当好的可调谐参数和选择
性,能获得宽调谐范围和相当好的单色性和高稳定性,平均无故障工作时
间在 10kh 甚至 100kh。拥有众多令人瞩目的优点,使得光纤激光器已在光
纤通信、传感、工业加工、国防和军事等领域取得广泛应用。
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与其他类型的激光器一样,光纤激光器由增益介质、泵浦源和谐振腔
三个部分组成。光纤激光器使用纤芯中掺杂有稀土元素的有源光纤作为增
益介质。一般采用半导体激光器作为泵浦源。而谐振腔则一般利用反射
镜、光纤端面、光纤环形镜或光纤光栅等器件构成。具体工作过程为:在
工作状态下,有源光纤(增益光纤)通过吸收泵源提供的能量,经有源光
纤和光纤光栅组成的谐振腔激励放大后输出激光。
种子源:又称信号源,是激光放大系统中辐射放大的对象,提供低功
率信号的激光作为“种子”让放大系统依照这个“种子”的状态进行放
大。有源光纤:有源光纤作为增益介质,在光纤激光器中的作用为实现将
泵浦光到信号光的能量转换实现放大作用。无源光纤:无源光纤主要实现
光传输的作用,不参与波长的转换。在光纤激光器系统中,主要有光纤光
栅、光纤隔离器中的无源匹配光纤和激光传能组件中的无源多模大芯径传
能光纤等。目前国内供应商的无源光纤产品已基本完全可以满足生产需
求,仅少量用于超高功率产品的无源光纤依然需要使用进口光纤。光纤激
光器各组成部分均由多个核心光学器件制作而成,核心光学器件的技术水
平直接决定了光纤激光器输出的激光功率水平和性能参数,光学器件占光
纤激光器成本 60%以上。
1.2 分类——按系统结构:单振荡器结构与 MOPA 结构光纤激光
器
得益于光纤激光器件能力的提升,特别是光纤布拉格光栅(FBG)功
率负载能力的提升,近年来基于单振荡器构型的高功率连续光纤激光器输
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