自20世紀60年代激光器發展以來 ,它們已經越來越多地應用於許多領域中 。這推動激光器市場成為了一個萬億美元的產業 。如今 ,激光技術在許多傳統和新興應用中無處不在 。這些應用跨越了光通信 、材料加工 、顯示 、汽車照明 、醫學皮膚病學 、外科和激光雷達(LiDAR)中的3D傳感 。
半導體激光器尤其是邊緣發射器市場是非常分散 。它們以多種激光器類型實現 ,包括二極管激光器 、光纖激光器 、二極管泵浦固態激光器(DPSSL)和光學泵浦半導體激光器(OPSL) 。傳統應用涵蓋工業 、電信 、科學和消費市場 。還有許多利基應用 ,包括軍事和航空航天市場以及生命科學市場的光譜分析 。
Yole預計 ,邊緣發射激光器(EEL)市場將從2021的35億美元增長到2027年的74億美元 ,在此期間(CAGR2021-2027)的複合年增長率為13% 。這種增長將繼續受到光通信的驅動 ,如用於數據通信和電信的光模塊和放大器 ,以及3D傳感應用 。
應用需求直接影響最終的激光二極管技術
EEL是複雜的光子器件 ,業內已經開發了多種器件設計 。
芯片 :法布裏-珀羅(Fabry Perot ,FP)是目前最常見的EEL設計 。其他設計 ,如分布式布拉格反射器(DBR) 、外腔激光器(ECL) 、分布式反饋(DFB) 、量子級聯激光器(QCL)和廣域激光二極管(BALD) ,則被設計用於改善關鍵參數 ,使其適合特定應用 。
封裝 :封裝類型也是多樣的 ,包括晶體管外形(TO) 、尾纖蝶形 、C型 、D型 、高熱負荷和直接芯片安裝 ,具體取決於應用 。
對於集成商來說 ,會出現許多問題 。什麽是適合企業應用的激光器件?哪些參數最重要?激光技術目前被認為本質上是光與物質的相互作用 。因此 ,傳感 、材料加工或生命科學的新應用仍在不斷湧現 。
應用定義了器件規格 ,集成商必須考慮幾個技術參數 ,包括波長 、功率輸出 、光譜分辨率 、光束質量和光學強度 。因此 ,了解應用需求和評估激光參數是做出正確投資決策的關鍵 。這一點更為重要 ,因為EEL價格因設計和技術參數的不同而有很大差異 。
激光器生態係統高度多樣化且分散
EEL業務是光電子行業的重要組成部分 。盡管通信或傳感應用廣泛采用了半導體激光器 ,但EEL行業也代表著一個具有挑戰性的市場 。EEL生產商根據其專業知識和設備參與了多個級別的整合 。他們必須根據其內部能力仔細選擇他們想要瞄準的細分市場或應用 。有許多應用需要獨特的激光係統規格 ,這也會對EEL組件產生影響 。此外 ,在技術係統層麵 ,直接二極管 、光纖激光器 、DPSSL 、OPSL和氣體激光器之間存在著強大的競爭 。
因此 ,EEL行業高度分散和多樣化 。每個應用都涉及特定的供應鏈/價值鏈 。製造商必須製定不同的定位以進入不同的市場 。大多數邊緣發射激光器製造商都是垂直集成的 ,即在內部進行外延 、前端線尾(FEOL)處理 、包括與激光二極管器件的圖樣相關的所有工藝步驟 ,以及後端線尾(BEOL)處理 ,包括互連和封裝 。
材料加工領域的領先企業從EEL設備到自動激光切塊機等激光機床完全垂直集成 。這是因為他們的客戶需要針對其特定製造過程的交鑰匙解決方案 。也有玩家專注激光係統和子係統 ,如激光頭 ,並將其進一步應用到機床或機器人中 。
對於傳感或光通信應用 ,垂直集成達到了模塊級別 ,例如光收發器或LiDAR模塊 。這些玩家專注於特定的EEL設計 ,如DFB或DBR 。在器件層麵仍有許多挑戰需要克服 ,包括提高性能 、波束整形和改進大批量製造 ,從而降低成本 。