■ 李政辉
脉冲激光器是一种间歇性输出激光脉冲的光电子器件，其基本原理是通过激励源将工作物质中的粒子激发至高能级，形成粒子数反转；随后经谐振腔反馈放大、选模限脉，最终实现脉冲式激光输出。
连续激光器输出的光束能量持续稳定，适用于连续化工业作业，但加工热影响区较大，多应用于常规切割、焊接、熔覆等基础工业加工场景。脉冲激光器则以间歇性离散脉冲形式输出能量，其中窄脉宽激光能在极短时间内释放超高能量，大幅降低材料热损伤，可适配高精度微加工、高端科研、国防等精密场景。
主流品类划分及技术特点
脉冲激光器行业按激光脉冲宽度进行量级划分，完整覆盖毫秒（10⁻³s）、微秒（10⁻⁶s）、纳秒（10⁻⁹s）、皮秒（10⁻¹²s）及飞秒（10⁻¹⁵s）等多个量级。其中工业应用中主流品类为纳秒、皮秒、飞秒激光器，脉宽逐级递减，加工机理、成本定位、应用场景差异显著。
纳秒激光器。纳秒激光器脉冲宽度为10⁻⁹秒，是技术最成熟、应用最广泛的脉冲激光器类型。其脉宽偏大，加工特性介于传统热加工与高精度微加工之间。业内通常将单脉冲能量不低于2 J的产品划分为高能量纳秒激光器，是高端领域的核心应用品类。该设备运行稳定、工艺积淀深厚，支持精准能量调控，可适配各类高端设备的集成需求；在保证加工效率的同时，能够满足严苛工况下的精度要求，长期可靠性突出，广泛应用于国防军工、前沿科研等关键领域，为高端制造与国防科研提供重要硬件支撑。
皮秒激光器。皮秒激光器脉冲宽度达到10⁻¹²秒，属于超短脉冲冷加工设备。其脉冲作用时间远短于材料热扩散时间，可实现材料的瞬间消融，有效抑制热量扩散，加工工件无变形、无崩边，整体光束质量优异。相较于纳秒激光器，其加工精度提升一至两个量级，可完成微米及亚微米级精细加工；而与技术难度更高的飞秒激光器相比，皮秒设备结构更成熟、运维成本更低、稳定性更强，性价比优势显著，现已大批量应用于半导体先进封装、消费电子精密加工、OLED面板制程及高端饰品精细雕刻等高精度工业场景。
飞秒激光器。飞秒激光器脉冲宽度低至10⁻¹⁵秒，是目前商用脉冲激光器中脉宽最短、技术门槛最高的品类。该设备拥有极窄脉冲与超高峰值功率特性，加工过程热损伤几乎可以忽略，能够实现真正的无热冷加工，同时具备超高时间分辨率，可精准捕捉微观分子、原子运动过程。其对锁模控制、精密光学器件及温控系统要求极为严苛，研发生产与运维成本高昂，主要服务于超高精度场景，包括半导体晶圆检测修复、精密眼科医疗、超快光谱研究、微纳器件制备等高端工业与前沿科研领域。
行业市场分析
超快激光器。全球市场方面，超快激光器主要包含皮秒与飞秒激光器，二者凭借极短的脉冲宽度，在精密加工、医疗、科研等领域得到广泛应用。根据QYResearch数据，2024年全球超快激光器市场规模约75.55亿元，预计2025年将增长至82.69亿元，2031年进一步达到150.35亿元，2025—2031年复合年增长率为10.5%。其增长动力源于半导体制造、光伏切割及医疗健康等高端需求的持续扩张，而技术迭代与成本下降正加速行业商业化进程。当前，亚太地区已成为最大增量市场，尤其是中国制造业升级带动了本地化采购需求。未来五年，飞秒激光器将凭借更高精度占据更大市场份额，皮秒激光器则在性价比场景中持续渗透，二者共同支撑行业高速增长。中国市场方面，国内超快激光器市场正处于快速放量阶段，下游智能制造与医疗健康需求持续拉动行业增长。《2026中国激光产业发展报告》显示，2025年我国超快激光器市场规模已达到52.2亿元。随着国产器件性能的不断突破以及高端制造国产化进程的加速，中国超快激光器市场在高端装备领域的替代空间将进一步扩大。
纳秒激光器。纳秒激光器是技术成熟度最高、应用范围最广的脉冲激光器品类，凭借成本优势与稳定性能，在常规工业加工领域占据核心地位。全球市场方面，据Reports And Data数据，2024年全球纳秒激光器市场规模为12亿美元，预计2031年将增至25.7亿美元，2024—2031年期间保持稳健增长态势。纳秒激光器作为技术成熟、应用广泛的脉冲激光器品类，在消费电子、汽车制造、精密加工及科研等领域应用持续扩展。中国市场方面，纳秒激光器市场保持稳健增长，下游工业加工、消费电子、新能源等领域需求旺盛。根据博研咨询数据，2024年中国纳秒激光器市场规模为33.8亿元，整体出货量14.8万台，同比增长16.7%；预计2025年市场规模将进一步提升至40.3亿元，行业增长态势明确。高能量激光器作为纳秒激光器的细分品类，是拉动行业增长的核心动力。Industry perspective数据显示，2024年中国高能量激光器市场规模已达3.6亿元，2025年突破4亿元，预计2026年将进一步增至4.5亿元。在下游高端制造升级、军工科研投入加大的双重驱动下，未来高能量激光器市场规模将持续快速扩容，进一步带动纳秒激光器整体赛道提质增量。
行业未来趋势
超快激光器向更高功率、更短脉冲、更紧凑化发展。现阶段皮秒、飞秒超快激光器持续突破功率瓶颈，高功率迭代升级有效提升精密加工产能与效率，可适配厚材料加工、半导体大面积微加工等高端工业场景。同时，脉冲宽度持续压缩，超短脉冲特性大幅提升微观加工精度与科研探测能力。此外，行业积极推进设备小型化、集成化改造，缩减设备体积与能耗，打破应用场景限制，加速从实验室、大型工厂向中小企业普及，持续拓宽军民两用市场空间。
高能量激光器向高能量、高稳定性、高集成化发展。高能量激光器聚焦单脉冲能量、平均功率与连续工作时长的核心升级，持续优化光束质量，大幅提升设备长期运行的稳定性与可靠性，可满足半导体精密制造、前沿科研、国防军工等严苛应用需求。设备整体朝着模块化、集成化、智能化方向优化，有效降低运维难度，增强复杂工况适配能力。随着低空安防、重大科研项目的推进，这类设备逐步摆脱专用科研属性，广泛渗透至工业、防务等常态化应用领域。
国产化纵深推进：中低端全面替代，高端市场加速突围。国内脉冲激光器行业形成分层国产化发展格局，中低端纳秒激光器技术、工艺已完全成熟，凭借高性价比、本土化服务与规模化生产优势，全面实现进口替代，稳固国内主流市场地位。在技术壁垒更高的皮秒、飞秒超快及高能量激光器领域，国内企业持续攻坚核心元器件与核心算法，产品性能持续对标国际先进水平，依托定制化与成本优势打破海外垄断，稳步实现高端市场突破。
（作者单位：南京工业大学机械与动力工程学院）