近年來，超快激光市場呈現(xiàn)出持續(xù)高速增長的態(tài)勢，這一增長態(tài)勢得益于其在材料加工、醫(yī)療診斷、生物成像、電信、國防和安全等眾多領域的廣泛應用。隨著各行業(yè)對精密解決方案的需求不斷增加，超快激光市場將繼續(xù)擴大。
全球超快激光市場規(guī)模將達272億元
根據(jù)權威機構Future Market Insights發(fā)布的最新報告指出，2023年全球超快激光市場規(guī)模為15億美元（折合人民幣約107.5億元），并預計將以10%-15%的復合年增長率持續(xù)擴張，到2033年有望達到驚人的38億美元（折合人民幣約272億元）。
這股增長狂潮的動力何在？答案在于超快激光無可比擬的“精密”特性。它能產(chǎn)生飛秒（10^-15秒）甚至阿秒（10^-18秒）級的極短脈沖，將能量在瞬間、極小的空間內精準釋放，幾乎不產(chǎn)生熱效應。這使其成為材料加工、醫(yī)療、半導體、國防、科研等尖端領域的“神兵利器”。
需求的激增是核心驅動力。汽車電子追求更精密的傳感器，半導體需要更微小的電路，醫(yī)療器械要求更光滑無損傷的切割面……這些，都離不開超快激光的“精雕細琢”。同時，激光光源本身也在進化：更緊湊、更可靠、更簡單，使其能集成到更多設備中，開辟新應用場景。
然而，該報告也指出了超快激光面臨的挑戰(zhàn)：高昂的采用與集成成本，對專業(yè)操作人員的需求，以及可能出現(xiàn)的市場碎片化，都是影響其進一步發(fā)展的難題。但這并未阻擋創(chuàng)新的腳步，三大核心趨勢正引領著超快激光的未來。
巨大市場背后的技術裂變
脈沖控制革命——千兆赫茲脈沖串技術重構加工范式
當前，超快激光技術的多功能性正迎來更縱深的拓展，其應用邊界在跨材料加工與創(chuàng)新工藝中持續(xù)突破。這項技術不僅能在陶瓷、聚合物、玻璃等典型脆性材料中實現(xiàn)微米級精細特征加工，還能對材料進行表面改性與功能化處理，甚至還涉略到3D打印工藝鏈，這為其在航空航天、醫(yī)療行業(yè)等要求嚴苛的行業(yè)開辟了新應用。此前，加工速度慢一直是超快激光技術工業(yè)應用的主要瓶頸。最初，業(yè)界嘗試通過增強激光器功率提升燒蝕速率，卻引發(fā)了屏蔽效應、飽和效應及熱積累損傷等問題。近年來，激光技術開發(fā)者探索出激光脈沖序列（突發(fā)脈沖bursts）來克服這些效應。其目標是通過在殘余熱量擴散前實施連續(xù)脈沖加工，既能降低單脈沖能量需求，又能提升加工效率，同時避免材料熱損傷。
Lithium Lasers公司（13501282025）的FEMTOFLASH飛秒激光器采用了革命性的千兆赫茲脈沖串技術，突破傳統(tǒng)兆赫茲激光器的局限。傳統(tǒng)技術因脈沖重復率低易導致熱積累，而該技術通過精密控制飛秒脈沖序列，使材料在飛秒脈沖作用下快速汽化，在熱擴散前完成加工。這一技術實現(xiàn)三大優(yōu)勢：大幅降低熱損傷、提升燒蝕效率，同時實現(xiàn)熱負載的精準控制。
同時，它提供前所未有的脈沖控制靈活性（脈沖數(shù)、能量分布、重復頻率可調），滿足最苛刻的加工需求，尤其適用于半導體制造、印刷電路板加工，以及玻璃和金屬材料的先進微加工等應用場景。
Lithium Lasers 的超快技術，使用戶能夠在玻璃材料上實現(xiàn)打孔。圖片來源：Lithium Lasers
波長邊疆拓荒——中紅外激光解鎖新材料
近年來，發(fā)射不同紅外波長的超快激光器憑借其獨特特性以及在先進材料加工應用領域的潛力，受到了廣泛關注。這類激光器為實現(xiàn)高精度、可控性強的材料相互作用創(chuàng)造了必要條件。
在眾多波長中，3 μm波長優(yōu)勢顯著。它處于包括聚合物和玻璃在內的許多材料的最佳吸收范圍內，同時又處于大多數(shù)半導體的透明范圍內。這使得基于該波長的激光器在進行切割、鉆孔和微加工時效率更高，能夠在實現(xiàn)高效加工過程的同時，最大程度減少熱損傷和熱影響區(qū)域。
加拿大的Femtum公司（13522079385）專注于中紅外（MIR）脈沖光纖激光器的開發(fā)，對3 μm脈沖光纖超快激光器應用的探索備受矚目。其干式激光清洗技術成為半導體行業(yè)突破：能選擇性清除制造過程中產(chǎn)生的有機殘留物和微粒，不損傷精密的硅基結構，替代低效且易損傷的手動清洗，提升良率。
利用發(fā)射波長為2.8 μm的激光器實現(xiàn)光柵耦合器殘留物去除。清潔前（左）清潔后（右）圖片來源：Femtum
另一家德國波鴻魯爾大學的衍生公司RayVen Laser公司（13501282025）， 瞄準2 μm窗口（填補1-3 μm空白），開發(fā)了發(fā)射波長為2 μm的高功率超快激光系統(tǒng)。其高功率、高穩(wěn)定性激光系統(tǒng)（RayVen-S/L系列）在硅光子學、人工智能加速器、芯片制造（如硅改性、無缺陷結構、激光鍵合）中潛力巨大，因該波長在硅中具有獨特優(yōu)勢。
精度躍遷引擎——反射式光束整形突破衍射極限
超快激光光束整形是指對超快激光光束的空間或時間特性進行操控，以實現(xiàn)所需的強度分布或聚焦模式的過程。在材料加工應用中，這一過程對激光與材料相互作用的精度和控制影響顯著。無論在何種情況下，光束整形都是滿足行業(yè)對耐損傷性、效率和長期穩(wěn)定性高要求的有效解決方案。在使用紫外和深紫外波長的激光工藝中，光束整形對于實現(xiàn)更小特征尺寸往往起著關鍵作用。
Midel Photonics公司（15910974236）為超快紫外到紅外激光器研發(fā)了一種新型的光束整形技術——反射式光束整形技術，為半導體制造、高速光刻以及精密切割/焊接等工藝提供了潛在的解決方案。該技術通過無色散光束控制，避免了色差和非線性效應，確保了所有波長下超短脈沖的完整性。
Midel Photonics反射式光束整形技術圖片來源：Midel Photonics
前沿探索：阿秒脈沖捕捉量子世界
如微加工和表面處理/功能化等高精度工業(yè)加工，目前構成了超快激光最大的應用領域之一。除此之外，基礎科研是超快激光的另一個重要增長領域。對于研究人員而言，理解材料對短激光脈沖的響應是關鍵課題。這種理解對于改進未來的解決方案和系統(tǒng)及其所能達成的成果至關重要。
材料超快動力學研究領域，利用其極短脈沖，科學家們正在開展“泵浦-探測”等實驗，捕捉電子、自旋運動的“阿秒級”瞬間（如德國UltraFast Innovations公司的AURORA XUV相位延遲器助力磁動力學研究）。這些對物質超快響應的深刻理解，將反哺下一代激光技術和材料的開發(fā)。
