激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。

激光是指原子受激辐射的光，故名“激光”。原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致。

因此激光相比普通光源具有单色性、相干性、高亮度及高方向性。激光应用广泛，包括激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等。激光系统可分为连续波激光器和脉冲激光器。

激光行业历史沿革

激光起始于1917年爱因斯坦提出“受激发射”理论，即一个光子使得受激原子发出一个相同的光子。

之后的40年时间激光技术在理论上逐步走向成熟；1960年美国加州Hughes实验室的TheodoreMaiman实现了第一束激光，第一台红宝石激光器诞生，之后各类激光器层出不穷，行业进入应用拓展阶段；20世纪后，激光行业进入快速发展阶段。

激光行业工作原理—原子受激辐射的光

激光是指通过人工方式，用光或放电等强能量激发特定的物质而产生的光。原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级时，释放的能量以光子形式放出，产生准直、单色、相干的定向光束。

激光工作应用场景广泛，具体有材料加工、电子信息、航天航空、通讯、美容、军事武器等方面。其工作方式包括激光切割、激光修复、激光剥离、激光切边外还有激光焊接、激光显示、激光穿孔等。

激光技术改变了低效率、低附加值、低技术含量的传统加工生产模式，目前在电子制造以及金属精密加工等行业得到广泛应用，激光加工的应用主要包括激光切割、激光焊接和激光打标等领域。

激光行业核心部件—激光加工设备

根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。

激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等。

光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程，包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。

用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、焊接、热处理等。某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目，即粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，会产生受激辐射，输出大量的光能。

运控系统：激光设备的“大脑”

运动控制系统的功能

运动控制系统是各类设备的大脑，软件是其核心。运动控制系统的功能是根据控制程序，经计算机处理后，实时控制执行机构的动作。

运动控制系统由硬件和软件集成，硬件即工业控制板卡，包括主控单元、信号处理等部分，软件是控制算法，其中硬件是运动控制系统的载体，软件是核心，二者共同决定了运动控制系统的精度、效率。

运控系统产业链

光切割控制系统是运动控制在激光切割中的应用，激光切割运动控制系统是运动控制在切割中的运用，位于激光产业中游，与激光器、机械部件等共同构成激光切割设备。

激光切割控制系统的作用是控制激光切割头运动轨迹以及与被切割物体之间的距离，可被运用于所有涉及金属材料切割的行业，并正逐步向非金属切割领域发展。

激光器：激光发射装置

激光器是激光的发生装置，1954年诞生了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。

1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。

1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。激光器通常由三部分组成，即激光增益介质、泵浦源、光学谐振腔。

泵浦源是激光器的能量供给来源，对工作介质进行激励，将激活例子从基态抽运到高能级，以实现粒子数反转；增益介质是激光器的核心，会吸收泵浦源提供的能量并将激光放大；谐振腔（光谐振器）是两面互相平行的镜子，其作用是把光线在反射镜间来回反射并多次经过增益介质，因而在缩短工作物质长度的同时还能达到放大激光功率的目的，即产生与维持激光震荡，控制输出激光束的质量。而输出耦合器之间来回放大，部分是透明的。

激光加工技术

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性，对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。

早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，数千瓦的激光加工机用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。

各种专用的激光加工设备与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。

激光行业产业链

激光产业链上游是利用半导体材料、高端装备以及相关的生产辅料制造的光学元器件、光学材料等，主要包括激光晶体材料、光学镜片、泵浦源、振镜、光栅、激光芯片、特种光纤、光纤合束器等一系列核心部件，是激光产业的基石。

中游则是利用上游激光芯片及光电器件、模组、光学元件等进行各类激光器的制造与销售。

下游为激光设备集成商，产品最终应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用、信息技术、光通信、光存储等众多领域。

中国激光行业市场规模

2020年我国激光设备市场销售收入已达近700亿元，自2010年以来年均复合增速超过20%。

2020年虽受新冠疫情影响，我国激光设备市场整体销售收入仍维持增长态势，随着国内经济的进一步向好以及下游需求的持续旺盛，预计2021年我国激光设备市场规模将增长至770亿元左右。根据中国科学院公布的数据显示，从细分市场来看，我国作为全球最大的制造业国家，激光设备目前主要应用于工业生产之中。2020年工业领域激光设备销售收入为432.1亿元，占全市场销售收入的比重为62.53%；信息领域激光设备销售收入为152.2亿元，占比为22.03%；商业、科研和医用激光设备占比则均未超过10%，分别以41.8亿元、34.3亿元和30.6亿元位列三、四、五位。

预计2021年我国激光设备市场规模还将继续增长，其中工业用激光设备依旧是最为主要的增长点。

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