自20世纪60年代激光器发展以来 ,它们已经越来越多地应用于许多领域中 。这推动激光器市场成为了一个万亿美元的产业 。如今 ,激光技术在许多传统和新兴应用中无处不在 。这些应用跨越了光通信 、材料加工 、显示 、汽车照明 、医学皮肤病学 、外科和激光雷达(LiDAR)中的3D传感 。
半导体激光器尤其是边缘发射器市场是非常分散 。它们以多种激光器类型实现 ,包括二极管激光器 、光纤激光器 、二极管泵浦固态激光器(DPSSL)和光学泵浦半导体激光器(OPSL)。传统应用涵盖工业 、电信 、科学和消费市场 。还有许多利基应用 ,包括军事和航空航天市场以及生命科学市场的光谱分析 。
Yole预计 ,边缘发射激光器(EEL)市场将从2021的35亿美元增长到2027年的74亿美元 ,在此期间(CAGR2021-2027)的复合年增长率为13% 。这种增长将继续受到光通信的驱动 ,如用于数据通信和电信的光模块和放大器 ,以及3D传感应用 。
应用需求直接影响最终的激光二极管技术
EEL是复杂的光子器件 ,业内已经开发了多种器件设计 。
芯片 :法布里-珀罗(Fabry Perot ,FP)是目前最常见的EEL设计 。其他设计 ,如分布式布拉格反射器(DBR) 、外腔激光器(ECL) 、分布式反馈(DFB) 、量子级联激光器(QCL)和广域激光二极管(BALD) ,则被设计用于改善关键参数 ,使其适合特定应用 。
封装 :封装类型也是多样的 ,包括晶体管外形(TO) 、尾纤蝶形 、C型 、D型 、高热负荷和直接芯片安装 ,具体取决于应用 。
对于集成商来说 ,会出现许多问题 。什么是适合企业应用的激光器件?哪些参数最重要?激光技术目前被认为本质上是光与物质的相互作用 。因此 ,传感 、材料加工或生命科学的新应用仍在不断涌现 。
应用定义了器件规格 ,集成商必须考虑几个技术参数 ,包括波长 、功率输出 、光谱分辨率 、光束质量和光学强度 。因此 ,了解应用需求和评估激光参数是做出正确投资决策的关键 。这一点更为重要 ,因为EEL价格因设计和技术参数的不同而有很大差异 。
激光器生态系统高度多样化且分散
EEL业务是光电子行业的重要组成部分 。尽管通信或传感应用广泛采用了半导体激光器 ,但EEL行业也代表着一个具有挑战性的市场 。EEL生产商根据其专业知识和设备参与了多个级别的整合 。他们必须根据其内部能力仔细选择他们想要瞄准的细分市场或应用 。有许多应用需要独特的激光系统规格 ,这也会对EEL组件产生影响 。此外 ,在技术系统层面 ,直接二极管 、光纤激光器 、DPSSL 、OPSL和气体激光器之间存在着强大的竞争 。
因此 ,EEL行业高度分散和多样化 。每个应用都涉及特定的供应链/价值链 。制造商必须制定不同的定位以进入不同的市场 。大多数边缘发射激光器制造商都是垂直集成的 ,即在内部进行外延 、前端线尾(FEOL)处理 、包括与激光二极管器件的图样相关的所有工艺步骤 ,以及后端线尾(BEOL)处理 ,包括互连和封装 。
材料加工领域的领先企业从EEL设备到自动激光切块机等激光机床完全垂直集成 。这是因为他们的客户需要针对其特定制造过程的交钥匙解决方案 。也有玩家专注激光系统和子系统 ,如激光头 ,并将其进一步应用到机床或机器人中 。
对于传感或光通信应用 ,垂直集成达到了模块级别 ,例如光收发器或LiDAR模块 。这些玩家专注于特定的EEL设计 ,如DFB或DBR 。在器件层面仍有许多挑战需要克服 ,包括提高性能 、波束整形和改进大批量制造 ,从而降低成本 。