2021半導體激光市場規(guī)模有多大 半導體激光行業(yè)的未來發(fā)展分析趨勢

• 2020年12月24日 zengyan來源：互聯(lián)網(wǎng) 271 10
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半導體激光(Semiconductor laser)在1962年被成功激發(fā)，在1970年實現(xiàn)室溫下連續(xù)輸出。后來經(jīng)過改良，開發(fā)出雙異質(zhì)接合型激光及條紋型構(gòu)造的激光二極管(Laser diode)等，廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機、激光掃描器、激光指示器(激光筆)，是生產(chǎn)量最大的激

半導體激光(Semiconductor laser)在1962年被成功激發(fā)，在1970年實現(xiàn)室溫下連續(xù)輸出。后來經(jīng)過改良，開發(fā)出雙異質(zhì)接合型激光及條紋型構(gòu)造的激光二極管(Laser diode)等，廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機、激光掃描器、激光指示器(激光筆)，是生產(chǎn)量最大的激光器。

半導體激光器應用的領(lǐng)域有哪些?據(jù)了解，半導體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器，由于它的波長范圍寬，制作簡單、成本低、易于大量生產(chǎn)，并且由于體積小、重量輕、壽命長，因此，品種發(fā)展快，應用范圍廣，已超過300種，半導體激光器的最主要應用領(lǐng)域是Gb局域網(wǎng)，850nm波長的半導體激光器適用于Gh局域網(wǎng)，1300nm -1550nm波長的半導體激光器適用于1OGb局域網(wǎng)系統(tǒng)。半導體激光器的應用范圍覆蓋了整個光電子學領(lǐng)域，已成為當今光電子科學的核心技術(shù)。半導體激光器在激光測距、激光雷達、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導跟蹤、引燃引爆、自動控制、檢測儀器等方面獲得了廣泛的應用，形成了廣闊的市場。1978年，半導體激光器開始應用于光纖通信系統(tǒng)，半導體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規(guī)模集成電路平面工藝組成光電子系統(tǒng)。由于半導體激光器有著超小型、高效率和高速工作的優(yōu)異特點，所以這類器件的發(fā)展，一開始就和光通信技術(shù)緊密結(jié)合在一起，它在光通信、光變換、光互連、并行光波系統(tǒng)、光信息處理和光存貯、光計算機外部設(shè)備的光禍合等方面有重要用途。半導體激光器的問世極大地推動了信息光電子技術(shù)的發(fā)展，到如今，它是當前光通信領(lǐng)域中發(fā)展最快、最為重要的激光光纖通信的重要光源。半導體激光器再加上低損耗光纖，對光纖通信產(chǎn)生了重大影響，并加速了它的發(fā)展。因此可以說，沒有半導體激光器的出現(xiàn)，就沒有當今的光通信。雙異質(zhì)結(jié)激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長距離、大容量的光信息傳輸系統(tǒng)無不都采用分布反饋式半導體激光器(DFB一LD)，半導體激光器也廣泛地應用于光盤技術(shù)中，光盤技術(shù)是集計算技術(shù)、激光技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。

半導體激光器工作原理是激勵方式,利用半導體物質(zhì)，即利用電子在能帶間躍遷發(fā)光，用半導體晶體的解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋、產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。半導體激光器優(yōu)點是體積小、重量輕、運轉(zhuǎn)可靠、耗電少、效率高等。半導體激光器封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連。而半導體激光器封裝則是完成輸出電信號，保護管芯正常工作、輸出可見光的功能。既有電參數(shù)，又有光參數(shù)的設(shè)計及技術(shù)要求，無法簡單地將分立器件的封裝用于半導體激光器。

半導體激光器的特點是什么?激光二極管的優(yōu)點是效率高、體積小、重量輕且價格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，總而言之能量效率高是其最大特色。另外，它的連續(xù)輸出波長涵蓋了紅外線到可見光范圍，而光脈沖輸出達50W(帶寬100ns)等級的產(chǎn)品也已商業(yè)化，作為激光雷達或激發(fā)光源可說是非常容易使用的激光的例子。通常激光器封裝形式主要包括單管、Bar條、陣列(Stack)、光纖耦合模塊四種形式，其中光纖耦合模塊主要用作光纖激光器的泵浦光源。

半導體激光器的構(gòu)造及材料

半導體激光器在基本構(gòu)造上，它屬于半導體的P-N接面，但激光二極管是以金屬包層從兩邊夾住發(fā)光層(有源層)，是“雙異質(zhì)結(jié)接合構(gòu)造”。而且在激光二極管中，將界面作為發(fā)射鏡(諧振腔)使用。在使用材料方面，有鎵(Ga)、砷(As)、銦(In)、磷(P)等。此外在多量子阱型中，也使用Ga·Al·As等。

由于具有條狀結(jié)構(gòu)，即使是微小電流也會增加活性區(qū)域的電子數(shù)反轉(zhuǎn)密度，優(yōu)點是激發(fā)容易呈現(xiàn)單一形式，而且，其壽命可達10~100萬小時。

半導體激光器是一種相干輻射光源，要使它能產(chǎn)生激光，必須具備三個基本條件：

增益條件：建立起激射媒質(zhì)(有源區(qū))內(nèi)載流子的反轉(zhuǎn)分布。在半導體中代表電子能量的是由一系列接近于連續(xù)的能級所組成的能帶，因此在半導體中要實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，必須在兩個能帶區(qū)域之間，處在高能態(tài)導帶底的電子數(shù)比處在低能態(tài)價帶頂?shù)目昭〝?shù)大很多，這靠給同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)加正向偏壓，向有源層內(nèi)注人必要的載流子來實現(xiàn)，將電子從能量較低的價帶激發(fā)到能量較高的導帶中去。當處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復合時，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。

要實際獲得相干受激輻射，必須使受激輻射在光學諧振腔內(nèi)得到多次反饋而形成激光振蕩，激光器的諧振腔是由半導體晶體的自然解理面作為反射鏡形成的，通常在不出光的那一端鍍上高反多層介質(zhì)膜，而出光面鍍上減反膜。對F-p腔(法布里一拍羅腔)半導體激光器可以很方便地利用晶體的與P一n結(jié)平面相垂直的自然解理面構(gòu)成F一P腔。

為了形成穩(wěn)定振蕩，激光媒質(zhì)必須能提供足夠大的增益，以彌補諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗，不斷增加腔內(nèi)的光場。這就必須要有足夠強的電流注入，即有足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度越高，得到的增益就越大，即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當激光器達到閥值，具有特定波長的光就能在腔內(nèi)諧振并被放大，最后形成激光而連續(xù)地輸出?？梢娫诎雽w激光器中，電子和空穴的偶極子躍遷是基本的光發(fā)射和光放大過程對于新型半導體激光器而言，人們公認量子阱是半導體激光器發(fā)展的根本動力。量子線和量子點能否充分利用量子效應的課題已延至本世紀，科學家們已嘗試用自組織結(jié)構(gòu)在各種材料中制作量子點，而GaInN量子點已用于半導體激光器。另外，科學家也已經(jīng)做出了另一類受激輻射過程的量子級聯(lián)激光器，這種受激輻射基于從半導體導帶的一個次能級到同一能帶更低一級狀態(tài)的躍遷，由于只有導帶中的電子參與這種過程，因此它是單極性器件。

半導體激光具有方向性好、亮度高、單色性好和高能量密度等特點。以半導體激光器為基礎(chǔ)的半導體激光工業(yè)在全球發(fā)展執(zhí)著迅猛，現(xiàn)在已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科研等方面。那么，半導體激光行業(yè)近些年發(fā)展如何?

2021半導體激光市場規(guī)模有多大 半導體激光行業(yè)的未來發(fā)展分析趨勢

由于半導體激光具有眾多優(yōu)點，發(fā)達國家為了在全球化競爭環(huán)境中占據(jù)世界信息技術(shù)制高點，紛紛加緊實施半導體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃，如美國的“半導體激光核聚變計劃”、德國的“半導體激光2001行動計劃”、英國的“阿維爾計劃”和日本的“半導體激光研究五年計劃”等，國外以美、德、日為代表的發(fā)展國家半導體激光產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，其在主要的大型制造產(chǎn)業(yè)，如汽車、電子、機械、航空、鋼鐵等行業(yè)中基本完成了用半導體激光加工工藝對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代，進入“光制造”時代。

目前，我國除了半導體激光音像設(shè)備已形成較大規(guī)模，其他半導體激光應用市場與國外相比尚存在較大的差距，我國半導體激光產(chǎn)業(yè)面臨著較大的發(fā)展空間。調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示，我國已有200余家半導體激光相關(guān)企業(yè)，主要位于湖北、北京、江蘇、上海和廣東等經(jīng)濟發(fā)達省市，這些地區(qū)年銷售額約占全國半導體激光產(chǎn)品市場總額的90%，我國半導體激光產(chǎn)業(yè)已形成以上述省市為主體的華中地區(qū)、環(huán)渤海、長江三角洲和珠江三角洲四大半導體激光產(chǎn)業(yè)群，未來，國內(nèi)半導體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展也將更為集中。

本研究咨詢報告由中研普華咨詢公司領(lǐng)銜撰寫，在大量周密的市場調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計局、國家商務部、國家發(fā)改委、國家經(jīng)濟信息中心、國務院發(fā)展研究中心、國家海關(guān)總署、全國商業(yè)信息中心、中國經(jīng)濟景氣監(jiān)測中心、中國行業(yè)研究網(wǎng)以及國內(nèi)外多種相關(guān)報刊雜志媒體提供的最新研究資料。本報告對國內(nèi)外半導體激光行業(yè)的發(fā)展狀況進行了深入透徹地分析，對我國行業(yè)市場情況、技術(shù)現(xiàn)狀、供需形勢作了詳盡研究，重點分析了國內(nèi)外重點企業(yè)、行業(yè)發(fā)展趨勢以及行業(yè)投資情況，報告還對半導體激光下游行業(yè)的發(fā)展進行了探討，是半導體激光及相關(guān)企業(yè)、投資部門、研究機構(gòu)準確了解目前中國市場發(fā)展動態(tài)，把握半導體激光行業(yè)發(fā)展方向，為企業(yè)經(jīng)營決策提供重要參考的依據(jù)。

未來半導體激光行業(yè)將如何發(fā)展?想要了解更多關(guān)于半導體激光行業(yè)具體詳情分析，可以點擊查看中研普華研究報告《2020-2025年中國半導體激光行業(yè)深度分析及發(fā)展前景預測報告》。

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