日本激光产业的发展历程

1994年初日本光电子产业技术振兴协会公布了日本激光-光电子产业1992-1993年的产值，这里只介绍1993年的情况。1993年日本光电产业预测产值为37850亿日元（若以110日本：1美元计算，则应为344亿美元），比1992年的35066亿日元增长7.9%。

光电子产业包括光电子设备和光电子元件两部分，其中光电子设备为28086亿日元（约255亿元），光电子元件为9764亿日元（约89亿美元）。

从光电子设备的细目来看，光盘为14897亿日元（占53%），光输入输出设备8462亿日元（30%），光传输设备2446亿日元（9%），光传感器1005亿日元（4%），激光加工设备420亿日元（2%）。

从光电子元件细目来看，显示元件4787亿日元（占49%），发光元件1387日元（包括激光器，占14%），光纤1269亿日元（13%），光敏元件（光接近元件）1115亿日元（11%），复合光元件572亿日元（6%），光传输网络163亿日元（2%），太阳能电池157亿日元（2%）。

按美国光电子工业发展协会的看法，日本在显示器、光存储、光通讯及硬拷贝组成的光电子产业中已超过了美国和欧洲，在世界上占主导地位。从上面的数字也可以看出日本的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的37%，后来由于光存储、光通讯、显示器及半导体激光器的迅速发展，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、钎焊。统计表明，日本占当今世界上工业用激光设备的30%左右，激光加工是日本重要的基础制造技术之一。日本现用于材料加工的是大功率二氧化碳激光器和Nd：YAG激光器，少量准分子激光器也已使用，而新开发的气体激光器有波长10.6微米二氧化碳激光器、波长5微米一氧化碳激光器、波长1.3 微米的碘激光器及二极管激励固体激光器的紫外准分子激光器等。现在的二氧化碳激光器功率多为500W，而理论上可高达100KW，近期报导已达到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的，89年实现了连续4小时5kW，短时间达7kW振荡输出。93年其输出功率已达到20kW，它在切割焊接中正崭露头角，而高功率的碘激光器是日本产业创造研究和川崎重工一起开发的，1989年实现了近红外的振荡，它是化学激光器，特征是振荡效率极高，5kW一氧化碳激光器、1kW碘激光器装置已设立在92年4月成立的激光应用工学中心。

此外，弧光灯激励固体激光器放大都为3kW，因其存在功率增大导致光束发散角偏大和脉冲振荡重复频率低的缺点，日本正努力研制半导体激励YAG激光器来取而代之。据报导，1kW二极管激励YAG激光器由正由日本国立研究所制成。

目前，大功率准分子激光器及其在材料加工中的应用开发研究引起人们极大兴趣。它可利用短波长高能光子不产生热量的分子水平的加工。86年日本通产省工业技术院提出的18家民间企业与3所国制成2kW级Xecl准分子激光设备。

激光加工切割的灵活性、高精度、高速度、高可靠性、高效率等优点，不仅在薄板工业上，而且在金属、塑料、陶瓷业中也广为使用。最近5轴或6轴三维激光切割机器人已在日本汽车、机械、电机重工中大显身手。

同时，激光焊接在日本电子、电机、汽车、车辆零部件，OA机器等小件、大批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为世界所瞩目。如在汽车车体制造中日本大胆采用有坯料时就将薄钢板实施激光焊接后冲压成型的新方法（Tailorcd Blank Welding），现已为世界上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的连接。在薄、中厚板钢管、高级薄型不锈钢制造时，与高频电焊、TIG焊相结合，保证了质量的稳定性。

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，无法熔焊，但通过有特殊输出功率波形的YAG激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。日本引以为自豪的是在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修，这是日本最大限度地利用YAG激光（波长1.06微米）能以石英光纤遥控传输和集周边设备之大成的尖端技术。随着今后3kW以上的高功率、高亮度且控制维修性皆佳的YAG激光器和新一代二极管激光激励大功率固体激光器的诞生，软硬件的配套，预计这一领域的激光技术还会有新的突破。

据1992年东京大学研究与发展研究所T&middot;Fujioka报道，日本CO<SUB< SUB>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记（34.5%），焊接（27.7%），微调（10%）和切割、打孔（8.9%）。日本生产CO2激光器的厂商有60家，生产CO2激光加工机的主要制造厂商为三菱电气、松下电气、Amada和Mazak等公司，占日本激光加工市场70%左右。另外德国Rofin-Sinar激光公司和日本Marubeni及Nippei Toyama公司合资经营；德国的Trumpf激光技术公司和日本石川岛播磨重工合资经营，这表明德国的CO2激光加工机已进入了日本激光加工市场。日本生产YAG激光器的有日本电气、富士电视、东芝等30家生产厂家。约70-80%的CO2激光器用于切割，约有70%的YAG激光器用于电子工业。另外，据统计，到1995年为止日本已建立了1500家激光加工站。近来年，以每年新建200-300家的速度在递增。[!--empirenews.page--]

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。随着激光技术的进步，激光化学效益治疗法诞生，开辟了激光医疗的康庄大道，现今，日本所有医疗领域中都应用了激光。

日本利用Nd：YAG倍频激光（532nm）的医用激光器，其基波功率为60W，调谐波功率约20W，通过KTP变换波长，已在医疗上广泛使用。

Er：YAG激光的2.94微米光较之二氧化碳激光的10.6微米更易被水、Ca、P等所吸收，多用于切开、切除多水份的身体软组织及骨切开术，性能大大优于二氧化碳激光刀。由于可以光纤传导，今后，若3微米带的稳定光功率纤维开发成功，将用于体腔内患部的非切开、切除手术。此外，稀土类元素Ho：YAG激光器也已开始使用。

日本利用激光治疗癌症十分积极，主要是Ar激光激励、闪光灯激励、准分子激励的染料激光器。随着光纤技术的发展，它们是非切开治疗体腔内癌的划时代的新手段，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，不动手术的腹腔内疾患激光治疗法，对高龄人口结构的日本具有重要的、现实的意义。

准分子的紫外光束有良好的光化学效应，适宜于非热性切开、切除、并能抑止红外光束所常见的切立研究所参与的"超尖端加工系统"，就是以准分子激光和离子束为中心工具，其目标是在93年研开部的热变性和炭化，一部分ArF激光器（角腊在193nm附近有吸收带）适用于角膜切开，进行眼科近视治疗的角膜手术，但能否保持治疗效果仍有疑问。ArF激光有优秀的骨切开功能，在整形外科中大有用武之地。日本防卫医科大学最近在临床试用准分子激光清除严重烧伤（死）皮肤组织，时间短、痛苦少，并能有选择地控制照射，无紫外线过量而致癌之忧的新技术。

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。不久的将来，半导体激光激励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的台柱，是未来医用激光设备的代表。激光医疗的主要课题是治癌，并为治疗艾滋病、疑难怪症带来福音。

日本激光医学研究虽然比较活跃，但是从日本光电子产业技术振兴协会1994年初发表的统计数字来看，日本1993年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不足3000万美元，在日本光电子设备中所占份额是最小的。