co2激光管 功率10kw以上.?

【專家解說】：　　根據(jù)《激光集錦》1997年報導(dǎo)，世界激光器市場可劃分為三大區(qū)域：美國（包括北美）占55% ，歐州占22%，日本及太平洋地區(qū)占23%。在世界激光市場上日本在光電子技術(shù)方面占首位，美國占第二位；在激光醫(yī)療及激光檢測方面則美國占首位；而在激光材料加工設(shè)備方面則是德國占首位。因此我們選擇美國、日本、德國三個國家，介紹他們激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，也就反映了世界激光市場的基本情況及其發(fā)展趨勢。 　　一、美國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 　　目前尚未見到全面介紹美國激光——光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的完整資料，現(xiàn)只能根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述。 　　1994年美國光電子工業(yè)發(fā)展協(xié)會對1993年世界激光——光電子市場作了統(tǒng)計，總產(chǎn)值為750億美元；美國光電子工業(yè)發(fā)展協(xié)會把顯示器、光存貯、光通訊及硬拷貝稱之為光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并認(rèn)為這個領(lǐng)域目前是日本占主導(dǎo)地位，在750億美元產(chǎn)值中日本約占50%，因此美國認(rèn)為當(dāng)前應(yīng)注意發(fā)展光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使美國在這個領(lǐng)域能占有較大的份額。下面主要介紹美國激光加工和激光醫(yī)療方面的發(fā)展情況。 　　根據(jù)1996年《工業(yè)激光評論》雜志報導(dǎo)，1995年世界范圍銷售的激光加工系統(tǒng)約11億美元，美國占31%、歐州32%、日本35%，其它2%。在美國比較著名的激光公司有：相干公司、光譜物理公司、聯(lián)合工藝（URTC）公司、PRC公司、燃燒工程公司、Lumonics公司、Synrad公司、M arted Lasers公司、Electrox公司和ESI公司等。相干公司和光譜物理公司是美國最大的兩個激光公司，占美國激光公司總銷售額的40%以上。光譜物理公司的工業(yè)激光部的高功率CO2激光器股權(quán)已為德國Rofin-Sinar公司所收購，主要生產(chǎn)1.5kW-6kW橫流CO2激光器。聯(lián)合工藝公司主要生產(chǎn)5kW-30kW高功率橫流CO2激光器，并且和德國一公司合資在德國制造這類設(shè)備；PRC公司主要生產(chǎn)0.5-3.5kW軸快流CO2激光器，現(xiàn)已累計銷售了1000臺高功率CO2激光器；燃燒工程公司生產(chǎn)1kW、5kW和10kW的高功率橫流CO2激光器（以色列MLI公司的專利）。Synrad公司主要生產(chǎn)200W以下封離型射頻激勵CO2激光器。 　　根據(jù)《世界激光集錦》雜志報導(dǎo)，1995年美國激光—光電子生產(chǎn)者委員會成員公司，前半年的訂貨率比1994年同期增長了24%。在金融市場上，1995年激光公司原始股票的價格達(dá)到了有史以來的最高值，使這些公司獲得了巨額的利潤。1996年世界激光器市場的銷售分布狀態(tài)也有了變化，美國占55%，歐洲占22%，日本和太平洋地區(qū)占23%。 　　美國是世界上最早建立激光加工站的國家，許多加工站建立于70年代中期，1996年的統(tǒng)計結(jié)果表明，美國激光加工站的年收入已逾60-80億美元，在美國激光加工站已超過1765家，這對于在美國推廣激光加工技術(shù)起著重要的作用。美國也是最早將高功率激光器引入汽車工業(yè)的，例如在美國汽車工業(yè)中心——底特律地區(qū)就有40余家激光加工站，用于汽車板金件的切割和齒輪的焊接，使汽車改型的周期從5年縮短至2年。美國通用汽車公司已采用22條激光加工生產(chǎn)線；美國輻特汽車公司采用Nd：YAG激光器結(jié)合工業(yè)機(jī)械人焊接轎車車體，極大地降低了制造成本。據(jù)報導(dǎo)，到2000年美國三大汽車公司50%的電阻點(diǎn)焊生產(chǎn)線將被激光焊生產(chǎn)線所取代。1995年世界銷售的激光加工系統(tǒng)予計為1950臺，其中美國640臺，占34%。 　　在激光加工中主要使用CO2激光器和Nd：YAG激光器。在美國CO2激光器58%用于切割、12% 用于焊接、11%用于標(biāo)記、1%用于熱處理、其它為18%；Nd：YAG激光器24%用于焊接，39%用于標(biāo)記，7%用于切割，18%用于微電子加工，3%用于打孔，其它9%。 　　在激光醫(yī)療方面，美國處于世界領(lǐng)先地位。激光醫(yī)療設(shè)備不僅在美國獲得廣泛應(yīng)用，而且大量出口，美國的激光醫(yī)療設(shè)備由美國食品藥物管理局（FDA）統(tǒng)一管理，只有經(jīng)過批準(zhǔn)注冊方可使用和生產(chǎn)，這樣就保證了激光醫(yī)療設(shè)備的產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性與安全性。據(jù)統(tǒng)計，1986年美國醫(yī)院進(jìn)行的2100萬例手術(shù)中已有250萬例使用CO2激光手術(shù)刀，占總手術(shù)的12%，美國全國2/3的門診機(jī)構(gòu)已擁有激光醫(yī)療設(shè)備。在美國新的激光醫(yī)療儀器和醫(yī)療技術(shù)不斷出現(xiàn)，例如，美國每年有20-25萬椎間盤突出病人，其中10-20%可以用激光進(jìn)行切除；美國有1400萬人希望除去身上的紋身，美國每年診斷有45萬例患者有腎結(jié)石，其中1/3用內(nèi)窺鏡技術(shù)或激光碎石術(shù)治療，用準(zhǔn)分子激光作角膜刻劃來矯正視力已作了2萬多例，1995年已為美國FDA批準(zhǔn)使用，預(yù)計1996年可能有200-300臺準(zhǔn)分子激光器在美國銷售，用于治療近視眼，產(chǎn)值約8000-12000萬美元；1995年又推廣了CO2激光美容手術(shù)，特別是去掉皮膚皺紋的手術(shù)受到歡迎，這兩項(xiàng)手術(shù)的推廣導(dǎo)致1995年醫(yī)用激光器的收入增加。這種去掉皮膚皺紋的方法稱為皮膚再光滑激光療法，在美國每次治療的價格從800美元到4500美元（不包括保險費(fèi)），由此估算出皮膚再光滑的市場規(guī)?？蛇_(dá)15億美元，因而吸引了至少8家公司為皮膚饣?す飭品ㄍ瞥鯟O2激光系統(tǒng)。據(jù)預(yù)測第一代軟組織的激光牙科機(jī)在九十年代初期銷售可達(dá)幾千臺，銷售額0.9億美元，第二代硬組織激光牙科機(jī)可能替代大部分的機(jī)械牙鉆市場。 　　二、日本激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 　　1994年初日本光電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)振興協(xié)會公布了日本激光—光電子產(chǎn)業(yè)1992-1993年的產(chǎn)值，這里只介紹1993年的情況。1993年日本光電產(chǎn)業(yè)預(yù)測產(chǎn)值為37850億日元（若以110日本：1美元計算，則應(yīng)為344億美元），比1992年的35066億日元增長7.9%。 　　光電子產(chǎn)業(yè)包括光電子設(shè)備和光電子元件兩部分，其中光電子設(shè)備為28086億日元（約255億元），光電子元件為9764億日元（約89億美元）。 　　從光電子設(shè)備的細(xì)目來看，光盤為14897億日元（占53%），光輸入輸出設(shè)備8462億日元（30%），光傳輸設(shè)備2446億日元（9%），光傳感器1005億日元（4%），激光加工設(shè)備420億日元（2%）。 　　從光電子元件細(xì)目來看，顯示元件4787億日元（占49%），發(fā)光元件1387日元（包括激光器，占14%），光纖1269億日元（13%），光敏元件（光接近元件）1115億日元（11%），復(fù)合光元件572億日元（6%），光傳輸網(wǎng)絡(luò)163億日元（2%），太陽能電池157億日元（2%）。 　　按美國光電子工業(yè)發(fā)展協(xié)會的看法，日本在顯示器、光存儲、光通訊及硬拷貝組成的光電子產(chǎn)業(yè)中已超過了美國和歐洲，在世界上占主導(dǎo)地位。從上面的數(shù)字也可以看出日本的激光加工設(shè)備及醫(yī)療設(shè)備則占比例極小。在80年代初激光加工設(shè)備曾占日本光電產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的37%，后來由于光存儲、光通訊、顯示器及半導(dǎo)體激光器的迅速發(fā)展，十多年來已發(fā)生了很大的變化。 　　八十年代初，日本產(chǎn)業(yè)界積極采用激光加工，并逐步擴(kuò)大到焊接、釬焊。統(tǒng)計表明，日本占當(dāng)今世界上工業(yè)用激光設(shè)備的30%左右，激光加工是日本重要的基礎(chǔ)制造技術(shù)之一。日本現(xiàn)用于材料加工的是大功率二氧化碳激光器和Nd：YAG激光器，少量準(zhǔn)分子激光器也已使用，而新開發(fā)的氣體激光器有波長10.6微米二氧化碳激光器、波長5微米一氧化碳激光器、波長1.3 微米的碘激光器及二極管激勵固體激光器的紫外準(zhǔn)分子激光器等?，F(xiàn)在的二氧化碳激光器功率多為500W，而理論上可高達(dá)100KW，近期報導(dǎo)已達(dá)到20kW。且其功率越大，效果越好，故日本對二氧化碳激光器開發(fā)研究寄以期望。 　　大功率一氧化碳激光器是日本業(yè)創(chuàng)造研究所和三菱重工聯(lián)合研制的，89年實(shí)現(xiàn)了連續(xù)4小時5kW，短時間達(dá)7kW振蕩輸出。93年其輸出功率已達(dá)到20kW，它在切割焊接中正嶄露頭角，而高功率的碘激光器是日本產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造研究和川崎重工一起開發(fā)的，1989年實(shí)現(xiàn)了近紅外的振蕩，它是化學(xué)激光器，特征是振蕩效率極高，5kW一氧化碳激光器、1kW碘激光器裝置已設(shè)立在92年4月成立的激光應(yīng)用工學(xué)中心。 　　此外，弧光燈激勵固體激光器放大都為3kW，因其存在功率增大導(dǎo)致光束發(fā)散角偏大和脈沖振蕩重復(fù)頻率低的缺點(diǎn)，日本正努力研制半導(dǎo)體激勵YAG激光器來取而代之。據(jù)報導(dǎo)，1kW二極管激勵YAG激光器由正由日本國立研究所制成。 　　目前，大功率準(zhǔn)分子激光器及其在材料加工中的應(yīng)用開發(fā)研究引起人們極大興趣。它可利用短波長高能光子不產(chǎn)生熱量的分子水平的加工。86年日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院提出的18家民間企業(yè)與3所國制成2kW級Xecl準(zhǔn)分子激光設(shè)備。 　　激光加工切割的靈活性、高精度、高速度、高可靠性、高效率等優(yōu)點(diǎn)，不僅在薄板工業(yè)上，而且在金屬、塑料、陶瓷業(yè)中也廣為使用。最近5軸或6軸三維激光切割機(jī)器人已在日本汽車、機(jī)械、電機(jī)重工中大顯身手。 　　同時，激光焊接在日本電子、電機(jī)、汽車、車輛零部件，OA機(jī)器等小件、大批量生產(chǎn)中得到迅速發(fā)展。是本產(chǎn)業(yè)界生產(chǎn)線上成功應(yīng)用激光焊為世界所矚目。如在汽車車體制造中日本大膽采用有坯料時就將薄鋼板實(shí)施激光焊接后沖壓成型的新方法（Tailorcd Blank Welding），現(xiàn)已為世界上絕大多數(shù)汽車廠家所仿效。 　　日本以5kW及10kW二氧化碳激光焊代替了閃光對焊進(jìn)行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接。在薄、中厚板鋼管、高級薄型不銹鋼制造時，與高頻電焊、TIG焊相結(jié)合，保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性。 　　日本致力于激光超薄板焊接的研究，如板厚100微米以下的箔片，無法熔焊，但通過有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功，顯示了激光焊的廣闊前途。日本引以為自豪的是在世界上首次成功開發(fā)了將YAG激光焊用于核反應(yīng)堆中蒸氣發(fā)生器細(xì)管的維修，這是日本最大限度地利用YAG激光（波長1.06微米）能以石英光纖遙控傳輸和集周邊設(shè)備之大成的尖端技術(shù)。隨著今后3kW以上的高功率、高亮度且控制維修性皆佳的YAG激光器和新一代二極管激光激勵大功率固體激光器的誕生，軟硬件的配套，預(yù)計這一領(lǐng)域的激光技術(shù)還會有新的突破。 　　據(jù)1992年東京大學(xué)研究與發(fā)展研究所T·Fujioka報道，日本CO<SUB< SUB>激光加工機(jī)年銷售額為558 億日元，YAG激光加工機(jī)年銷售額為177億日元，總計為735億元日。CO2激光加工機(jī)主要應(yīng)用于切割和打孔（占總臺數(shù)的94.8%），焊接（2.8%）；而YAG激光加工機(jī)主要應(yīng)用于標(biāo)記（34.5% ），焊接（27.7%），微調(diào)（10%）和切割、打孔（8.9%）。日本生產(chǎn)CO2激光器的廠商有60家，生產(chǎn)CO2激光加工機(jī)的主要制造廠商為三菱電氣、松下電氣、Amada和Mazak等公司，占日本激光加工市場70%左右。另外德國Rofin-Sinar激光公司和日本Marubeni及Nippei Toyama公司合資經(jīng)營；德國的Trumpf激光技術(shù)公司和日本石川島播磨重工合資經(jīng)營，這表明德國的CO2激光加工機(jī)已進(jìn)入了日本激光加工市場。日本生產(chǎn)YAG激光器的有日本電氣、富士電視、東芝等30家生產(chǎn)廠家。約70-80%的CO2激光器用于切割，約有70%的YAG激光器用于電子工業(yè)。另外，據(jù)統(tǒng)計，到1995年為止日本已建立了1500家激光加工站。近來年，以每年新建200-300家的速度在遞增。 　　日本激光醫(yī)療始于Ar激光眼底凝固、外科二氧化碳激光刀、內(nèi)科Nd：YAG激光內(nèi)窺鏡等迎來了光能熱利用激光醫(yī)療第一代。隨著激光技術(shù)的進(jìn)步，激光化學(xué)效益治療法誕生，開辟了激光醫(yī)療的康莊大道，現(xiàn)今，日本所有醫(yī)療領(lǐng)域中都應(yīng)用了激光。 　　日本利用Nd：YAG倍頻激光（532nm）的醫(yī)用激光器，其基波功率為60W，調(diào)諧波功率約20W，通過KTP變換波長，已在醫(yī)療上廣泛使用。 　　Er：YAG激光的2.94微米光較之二氧化碳激光的10.6微米更易被水、Ca、P等所吸收，多用于切開、切除多水份的身體軟組織及骨切開術(shù)，性能大大優(yōu)于二氧化碳激光刀。由于可以光纖傳導(dǎo)，今后，若3微米帶的穩(wěn)定光功率纖維開發(fā)成功，將用于體腔內(nèi)患部的非切開、切除手術(shù)。此外，稀土類元素Ho：YAG激光器也已開始使用。 　　日本利用激光治療癌癥十分積極，主要是Ar激光激勵、閃光燈激勵、準(zhǔn)分子激勵的染料激光器。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，它們是非切開治療體腔內(nèi)癌的劃時代的新手段，還能治療血管狹窄、閉塞、給心臟外科帶來革命。光纖腹腔鏡已順利走上應(yīng)用軌道，不動手術(shù)的腹腔內(nèi)疾患激光治療法，對高齡人口結(jié)構(gòu)的日本具有重要的、現(xiàn)實(shí)的意義。 　　準(zhǔn)分子的紫外光束有良好的光化學(xué)效應(yīng)，適宜于非熱性切開、切除、并能抑止紅外光束所常見的切立研究所參與的“超尖端加工系統(tǒng)”，就是以準(zhǔn)分子激光和離子束為中心工具，其目標(biāo)是在93年研開部的熱變性和炭化，一部分ArF激光器（角臘在193nm附近有吸收帶）適用于角膜切開，進(jìn)行眼科近視治療的角膜手術(shù)，但能否保持治療效果仍有疑問。ArF激光有優(yōu)秀的骨切開功能，在整形外科中大有用武之地。日本防衛(wèi)醫(yī)科大學(xué)最近在臨床試用準(zhǔn)分子激光清除嚴(yán)重?zé)齻ㄋ溃┢つw組織，時間短、痛苦少，并能有選擇地控制照射，無紫外線過量而致癌之憂的新技術(shù)。 　　波長780-830nm，功率10-1200mW的GaAlAs激光器用眼科白內(nèi)障、眼瞼異常治療、外科皮膚肌肉切開、神經(jīng)科神經(jīng)纖維伸長抑制、循環(huán)系的血流、皮膚溫度控制、減輕疼痛等。不久的將來，半導(dǎo)體激光激勵小型激光器一旦實(shí)現(xiàn)，激光醫(yī)療應(yīng)用將會出現(xiàn)飛躍。自由電子激光器將是今后醫(yī)療領(lǐng)域的臺柱，是未來醫(yī)用激光設(shè)備的代表。激光醫(yī)療的主要課題是治癌，并為治療艾滋病、疑難怪癥帶來福音。 　　日本激光醫(yī)學(xué)研究雖然比較活躍，但是從日本光電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)振興協(xié)會1994年初發(fā)表的統(tǒng)計數(shù)字來看，日本1993年醫(yī)用激光裝置的總產(chǎn)值約30億日元，按目前美元對日元的比價不足3000萬美元，在日本光電子設(shè)備中所占份額是最小的。 　　三、德國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 　　在歐洲地區(qū)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的是德國，特別是激光材料加工方面處于世界領(lǐng)先的地位。1986年德國提出了1987-1992年《激光研究與激光技術(shù)》資助重點(diǎn)的BMFT資助計劃，在這五年期間實(shí)際投資為2億6千2百萬馬克，資助重點(diǎn)與經(jīng)費(fèi)分配為：激光器與元件36%，應(yīng)用技術(shù)與系統(tǒng)集成48.9%，激光測量與激光分析12.2%，其它2.3%；也就是說約72%的經(jīng)費(fèi)用于激光材料加工的課題（光源、元件、系統(tǒng)和方法）。承擔(dān)課題的有科研集團(tuán)（FHG、MPG、GFE）6個科研所，9個大的激光中心，高校研究所中的30個科研組，共約900名科研人員參加。在這期間建立的比較著名的研究所和中心有：夫朗和費(fèi)激光技術(shù)研究所、柏林固體激光研究所、漢諾威激光中心、斯圖加特光束應(yīng)用研究中心等。 　　根據(jù)德國機(jī)械制造協(xié)會——激光材料加工工作聯(lián)盟1994年的統(tǒng)計，用于材料加工的光源（CO2）和YAG激光器）總共生產(chǎn)了1364臺，產(chǎn)值1.65億馬克，比1993年增長13%；激光器件臺數(shù)增長了39%。特別是用于標(biāo)記和牙科方面的小功率激光器即YAG激光器出現(xiàn)了超比例的增長率。因此德國用于加工技術(shù)的激光器，高于以前任何時期。用于材料加工的光源，德國企業(yè)（主要是Rofin-sinar激光公司、Trumpf激光技術(shù)公司、Haas固體激光公司、Lambda Physik公司等）幾乎占了世界市場的40%，處于領(lǐng)先地位。與此同進(jìn)，還簽訂了1544臺激光器的訂貨合同，價值1.77億馬克。1994年激光系統(tǒng)的營業(yè)額也蠓?鵲腦齔ぃ?瓿閃?860個系統(tǒng)的生產(chǎn)額，價值為2.35億馬克，臺數(shù)增長率為51%，銷售額增長率為17%。與此同時，還簽訂了937個系統(tǒng)合同，價值2.49億馬克（臺數(shù)增長率58%，產(chǎn)值增長率18%），這些合同與1995年預(yù)測的生產(chǎn)額接近。 　　在激光光源方面CO2占42%，Nd:YAG占35%；在激光系統(tǒng)方面CO2激光加工系統(tǒng)占56%，YAG 激光加工系統(tǒng)占40%，CO2激光加工系統(tǒng)Trumpf公司是自行配套，而Rofin-Sinar公司則與格瑞斯海姆有限公司合作配套，已形成Lascontur系列激光加工機(jī)。出口部分的增長表明，在國際上德國企業(yè)有強(qiáng)大的競爭能力，德國激光工業(yè)目前仍處于上升階段。 　　在完成1987-1992年BMFT“激光研究與激光技術(shù)”資助計劃后，1993年德國又提出了“激光2000”新的資助計劃。 　　戰(zhàn)略目標(biāo)是： 　　* 開創(chuàng)21世紀(jì)激光技術(shù)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。 　　* 支持革新激光技術(shù)，以保持和加強(qiáng)激光器生產(chǎn)與激光工業(yè)應(yīng)用在國際上的競爭能力。 　　* 消除激光應(yīng)用中的科學(xué)技術(shù)障礙。 　　激光研究與激光技術(shù)未來重點(diǎn)： 　　* 新一代激光器的基礎(chǔ) 　　重點(diǎn)課題有：·高功率二極管激光器 ·二極管泵浦固體激光器 　　·高功率氣體激光器新的機(jī)理。 　　* 精密加工 　　重點(diǎn)課題有：·激光方法的評價 ·激光誘導(dǎo)生產(chǎn)方法 ·紫外激光光子技術(shù) 　　* 開創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ) 　　· 激光光學(xué)測量與檢測方法 　　·非線性光學(xué) 　　·激光生物動力學(xué)及微處理（涉及分子、原子范圍） 　　· 產(chǎn)品和環(huán)保技術(shù)的激光光學(xué)測量與檢測 　　* 激光醫(yī)療 　　重點(diǎn)課題有：·醫(yī)療技術(shù)中新的激光方案 ·光學(xué)層析攝影法 　　資助計劃起止時間：1993-1997年 　　資助金額：2.75億馬克 　　德國為了推廣激光加工技術(shù)，除了建立9個國家級激光中心外，還大量建立激光加工站；同時在大、中、小型企業(yè)積極建立激光加工生產(chǎn)線，例如：大眾汽車廠的齒輪激光加工生產(chǎn)線；奔馳汽車廠共有18個廠房，其中有8個廠房安裝了激光加工生產(chǎn)線；Thyssen鋼鐵公司的轎車底板激光拼焊生產(chǎn)線；西門子公司建立了線包引線激光點(diǎn)焊生產(chǎn)線，接觸器鐵芯、銜鐵激光焊接生產(chǎn)線，集成電路激光微調(diào)生產(chǎn)線及半導(dǎo)體硅片激光毛化及退火生產(chǎn)線等。在“激光2000”中特別提出了94-95年，每年提供500萬馬克（25個項(xiàng)目），向批準(zhǔn)有激光加工技術(shù)項(xiàng)目的中小廠每個項(xiàng)目資助20萬馬克。（摘自科技部基礎(chǔ)研究高技術(shù)司《我國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策研究》附錄）