日本激光器以及激光行业应用发展史

　　70年初日本光电产业技术协会公布日本激光光电产能年产值。按美国光电工业发展协会看法，日本在显示器、光电存储、光电通讯及硬式Copy组成的光电产业中已超过了美国和欧洲，在世界上占主导地位。也可以看出日本激光加工设备及医疗设备则占比例极小。
 

 

　　在80年代初激光加工设备曾占日本光电产业总产值37%，后来由于光电存储、光电通讯、显示器及半导体激光器迅速发展，十多年来已发生了很大的变化。八十年代初，日本产业界积极采用激光加工，并逐步扩大到焊接。统计日本占当今世界上工业用激光设备30%左右，激光加工是日本重要基础制造技术之一。日本现用于材料加工是大功率CO2激光器和YAG激光器，少量准分子激光器也已使用，而新开发气体激光器有波长10.6微米CO2激光器、波长5微米一氧化碳激光器、波长1.3 微米碘激光器及二极体激厉固态激光器紫外准分子激光器等。

 

　　现二氧化碳激光器功率多为500W，而理论上可高达100KW，近期已达到 20kW。且其功率越大，效果越好，故日本对二氧化碳激光器开发研究寄以期望。大功率一氧化碳激光器是日本业创造研究所和三菱重工联合研制。

 

　　89年实现了连续4小时5kW，短时间达7kW输出。93年其输出功率已达到 20kW，它在切割焊接中正崭露头角，而高功率碘激光器是日本产业创造研究和川崎重工一起开发，1989年实现了近红外振荡，属化学激光器，振荡效率极高，5kW一氧化碳激光器、1kW碘激光器装置已设立在92年4月成立激光应用工学中心。弧光灯激厉固态激光器放大都为3kW，因其存在功率增大导致光束发散角偏大和脉波振荡重复频率低缺点，日本正努力研制半导体激厉YAG激光器来取而代之。1kW二极体激厉YAG激光器由正由日本国立研究所制成。

 

 

　　大功率准分子激光器及其在材料加工中应用开发研究引起极大兴趣。它可利用短波长高能光子不产生热量分子水准加工。日本通产省工业技术院提出18家民间企业与3所国制成2kW级Xecl准分子激光设备。激光加工切割灵活性、高精、高速、高可靠性、高效率等优点，#p#副标题#e#不仅在薄板工业上，而且在金属、塑胶、陶瓷业中也广为使用。最近5轴或6轴三D激光切割自动化机器已在日本汽车、机械、电机重工中大显身手。激光焊接在日本电子、电机、汽车、车辆零部件，OA机器等小件、大量生产中得到迅速发展，是本产业界生产线上成功应用激光焊成为世界所瞩目。如汽车车体制造日本大胆采用坯料时就将薄钢板实施激光焊接后冲压成型新方法，现为全球绝大多数汽车厂家所仿效。

 

　　日本以5kW及10kW二氧化碳激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材连接。在薄、中厚板钢管、进阶薄型不锈钢制造时，与高频电焊、TIG焊相结合，保证了稳定性。日本致力于激光超薄板焊接研究，如板厚100微米以下箔片，无法熔焊，但透过有特殊输出功率波形YAG激光焊得以成功，显示了激光广阔前途。日本自豪的是在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核回应堆中蒸气发生器细管维修，这是日本最大利用YAG激光（波长1.06微米）以石英光纤遥控传输和集周边设备之大成尖端技术。随着今后3kW以上高功率、高亮度且控制维修性皆佳的YAG激光器和新一代二极体激光激厉大功率固态激光器诞生，软硬体配套，预计这领域激光技术还会有新突破。

 

　　日本激光加工机年销售额为558 亿日元，YAG激光加工机年销售额为177亿日元，总计为735亿元日。CO2激光加工机主要应用于切割和打孔（占总台数的94.8%），焊接（2.8%）；而YAG激光加工机主要应用于标印（34.5% ），焊接（27.7%），微调（10%）和切割、打孔（8.9%）。日本生产CO2激光器厂商有60家，生产CO2激光加工机主要制造厂商为三菱、松下、Amada和Mazak等，占日本激光加工市场70%左右。另外德国Rofin-Sinar激光和日本Marubeni及 Nippei Toyama合资经营；德国Trumpf激光技术和日本石川岛播磨重工合资经营，这表明德国CO2激光加工机已进入了日本激光加工市场。

 

　　日本生产YAG激光器有日本电气、富士电视、#p#副标题#e#东芝等30家生产厂家。约70-80%CO2激光器用于切割，约有70%YAG激光器用于电子工业。另外日本已建立了2500家激光加工厂。近年，以每年新200-300家速度在递增。日本激光医疗始于Ar激光眼底凝固、外科二氧化碳激光刀、内科Nd︰YAG激光内窥镜等迎来了光能热利用激光医疗第一代。

 

　　随着激光技术进步，激光化学效益治疗法诞生，开辟了激光医疗大道，现今所有医疗领域中都应用了激光。日本利用Nd︰YAG倍频激光（532nm）医用激光器，其基波功率为60W，调谐波功率约20W，透过KTP变换波长，已在医疗上广泛使用。日本利用激光治疗癌症十分积极，主要是Ar激光激厉、闪光灯激厉、准分子激厉激光器。随着光纤技术发展，它们切开治疗体腔内癌划时代新手法，还能治疗血管狭窄、闭塞、给心脏外科带来革命。光纤腹腔镜已顺利走上应用轨道，而不动手术腹腔内疾患激光治疗法，对高龄人口架构的日本具有重要、现实意义。准分子紫外光束有良好化学效应，适宜于非热性切开、切除、并能抑止红外光束所常见 “超尖端加工系统”，是以准分子激光和离子束为中心工具，其目标是研开热变性和炭化新技术。波长780-830nm，功率10-1200mW的GaAlAs激光器用眼科白内障、眼睑异常治疗、外科皮肤肌肉切开、神经科神经纤维伸长抑制、循环系的血流、皮肤温度控制、减轻疼痛等。不久将来，半导体激光激厉小型激光器一旦实现，激光医疗应用将会出现飞跃。自由电子激光器将是今后医疗领域台柱，是未来医用激光设备代表。激光医疗主要课题是治癌，并为治疗爱滋病、疑症带来福音。日本激光医学研究虽然比较活跃，但是从日本光电产业技术协会发表统计数字来看，日本医用激光装置的总产值约30亿日元，按目前美元对日元的比价，在日本光电子设备中所占份额是最小的。
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