日本激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程

1994年初日本光電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)振興協(xié)會公布了日本激光-光電子產(chǎn)業(yè)1992-1993年的產(chǎn)值，這里只介紹1993年的情況。1993年日本光電產(chǎn)業(yè)預(yù)測產(chǎn)值為37850億日元（若以110日本：1美元計算，則應(yīng)為344億美元），比1992年的35066億日元增長7.9%。

光電子產(chǎn)業(yè)包括光電子設(shè)備和光電子元件兩部分，其中光電子設(shè)備為28086億日元（約255億元），光電子元件為9764億日元（約89億美元）。

從光電子設(shè)備的細目來看，光盤為14897億日元（占53%），光輸入輸出設(shè)備8462億日元（30%），光傳輸設(shè)備2446億日元（9%），光傳感器1005億日元（4%），激光加工設(shè)備420億日元（2%）。

從光電子元件細目來看，顯示元件4787億日元（占49%），發(fā)光元件1387日元（包括激光器，占14%），光纖1269億日元（13%），光敏元件（光接近元件）1115億日元（11%），復(fù)合光元件572億日元（6%），光傳輸網(wǎng)絡(luò)163億日元（2%），太陽能電池157億日元（2%）。

按美國光電子工業(yè)發(fā)展協(xié)會的看法，日本在顯示器、光存儲、光通訊及硬拷貝組成的光電子產(chǎn)業(yè)中已超過了美國和歐洲，在世界上占主導(dǎo)地位。從上面的數(shù)字也可以看出日本的激光加工設(shè)備及醫(yī)療設(shè)備則占比例極小。在80年代初激光加工設(shè)備曾占日本光電產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的37%，后來由于光存儲、光通訊、顯示器及半導(dǎo)體激光器的迅速發(fā)展，十多年來已發(fā)生了很大的變化。

八十年代初，日本產(chǎn)業(yè)界積極采用激光加工，并逐步擴大到焊接、釬焊。統(tǒng)計表明，日本占當今世界上工業(yè)用激光設(shè)備的30%左右，激光加工是日本重要的基礎(chǔ)制造技術(shù)之一。日本現(xiàn)用于材料加工的是大功率二氧化碳激光器和Nd：YAG激光器，少量準分子激光器也已使用，而新開發(fā)的氣體激光器有波長10.6微米二氧化碳激光器、波長5微米一氧化碳激光器、波長1.3 微米的碘激光器及二極管激勵固體激光器的紫外準分子激光器等?，F(xiàn)在的二氧化碳激光器功率多為500W，而理論上可高達100KW，近期報導(dǎo)已達到20kW。且其功率越大，效果越好，故日本對二氧化碳激光器開發(fā)研究寄以期望。

大功率一氧化碳激光器是日本業(yè)創(chuàng)造研究所和三菱重工聯(lián)合研制的，89年實現(xiàn)了連續(xù)4小時5kW，短時間達7kW振蕩輸出。93年其輸出功率已達到20kW，它在切割焊接中正嶄露頭角，而高功率的碘激光器是日本產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造研究和川崎重工一起開發(fā)的，1989年實現(xiàn)了近紅外的振蕩，它是化學(xué)激光器，特征是振蕩效率極高，5kW一氧化碳激光器、1kW碘激光器裝置已設(shè)立在92年4月成立的激光應(yīng)用工學(xué)中心。

此外，弧光燈激勵固體激光器放大都為3kW，因其存在功率增大導(dǎo)致光束發(fā)散角偏大和脈沖振蕩重復(fù)頻率低的缺點，日本正努力研制半導(dǎo)體激勵YAG激光器來取而代之。據(jù)報導(dǎo)，1kW二極管激勵YAG激光器由正由日本國立研究所制成。

目前，大功率準分子激光器及其在材料加工中的應(yīng)用開發(fā)研究引起人們極大興趣。它可利用短波長高能光子不產(chǎn)生熱量的分子水平的加工。86年日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院提出的18家民間企業(yè)與3所國制成2kW級Xecl準分子激光設(shè)備。

激光加工切割的靈活性、高精度、高速度、高可靠性、高效率等優(yōu)點，不僅在薄板工業(yè)上，而且在金屬、塑料、陶瓷業(yè)中也廣為使用。最近5軸或6軸三維激光切割機器人已在日本汽車、機械、電機重工中大顯身手。

同時，激光焊接在日本電子、電機、汽車、車輛零部件，OA機器等小件、大批量生產(chǎn)中得到迅速發(fā)展。是本產(chǎn)業(yè)界生產(chǎn)線上成功應(yīng)用激光焊為世界所矚目。如在汽車車體制造中日本大膽采用有坯料時就將薄鋼板實施激光焊接后沖壓成型的新方法（Tailorcd Blank Welding），現(xiàn)已為世界上絕大多數(shù)汽車廠家所仿效。

日本以5kW及10kW二氧化碳激光焊代替了閃光對焊進行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接。在薄、中厚板鋼管、高級薄型不銹鋼制造時，與高頻電焊、TIG焊相結(jié)合，保證了質(zhì)量的穩(wěn)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，無法熔焊，但通過有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功，顯示了激光焊的廣闊前途。日本引以為自豪的是在世界上首次成功開發(fā)了將YAG激光焊用于核反應(yīng)堆中蒸氣發(fā)生器細管的維修，這是日本最大限度地利用YAG激光（波長1.06微米）能以石英光纖遙控傳輸和集周邊設(shè)備之大成的尖端技術(shù)。隨著今后3kW以上的高功率、高亮度且控制維修性皆佳的YAG激光器和新一代二極管激光激勵大功率固體激光器的誕生，軟硬件的配套，預(yù)計這一領(lǐng)域的激光技術(shù)還會有新的突破。

據(jù)1992年東京大學(xué)研究與發(fā)展研究所T&middot;Fujioka報道，日本CO<SUB< SUB>激光加工機年銷售額為558 億日元，YAG激光加工機年銷售額為177億日元，總計為735億元日。CO2激光加工機主要應(yīng)用于切割和打孔（占總臺數(shù)的94.8%），焊接（2.8%）；而YAG激光加工機主要應(yīng)用于標記（34.5%），焊接（27.7%），微調(diào)（10%）和切割、打孔（8.9%）。日本生產(chǎn)CO2激光器的廠商有60家，生產(chǎn)CO2激光加工機的主要制造廠商為三菱電氣、松下電氣、Amada和Mazak等公司，占日本激光加工市場70%左右。另外德國Rofin-Sinar激光公司和日本Marubeni及Nippei Toyama公司合資經(jīng)營；德國的Trumpf激光技術(shù)公司和日本石川島播磨重工合資經(jīng)營，這表明德國的CO2激光加工機已進入了日本激光加工市場。日本生產(chǎn)YAG激光器的有日本電氣、富士電視、東芝等30家生產(chǎn)廠家。約70-80%的CO2激光器用于切割，約有70%的YAG激光器用于電子工業(yè)。另外，據(jù)統(tǒng)計，到1995年為止日本已建立了1500家激光加工站。近來年，以每年新建200-300家的速度在遞增。[!--empirenews.page--]

日本激光醫(yī)療始于Ar激光眼底凝固、外科二氧化碳激光刀、內(nèi)科Nd：YAG激光內(nèi)窺鏡等迎來了光能熱利用激光醫(yī)療第一代。隨著激光技術(shù)的進步，激光化學(xué)效益治療法誕生，開辟了激光醫(yī)療的康莊大道，現(xiàn)今，日本所有醫(yī)療領(lǐng)域中都應(yīng)用了激光。

日本利用Nd：YAG倍頻激光（532nm）的醫(yī)用激光器，其基波功率為60W，調(diào)諧波功率約20W，通過KTP變換波長，已在醫(yī)療上廣泛使用。

Er：YAG激光的2.94微米光較之二氧化碳激光的10.6微米更易被水、Ca、P等所吸收，多用于切開、切除多水份的身體軟組織及骨切開術(shù)，性能大大優(yōu)于二氧化碳激光刀。由于可以光纖傳導(dǎo)，今后，若3微米帶的穩(wěn)定光功率纖維開發(fā)成功，將用于體腔內(nèi)患部的非切開、切除手術(shù)。此外，稀土類元素Ho：YAG激光器也已開始使用。

日本利用激光治療癌癥十分積極，主要是Ar激光激勵、閃光燈激勵、準分子激勵的染料激光器。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，它們是非切開治療體腔內(nèi)癌的劃時代的新手段，還能治療血管狹窄、閉塞、給心臟外科帶來革命。光纖腹腔鏡已順利走上應(yīng)用軌道，不動手術(shù)的腹腔內(nèi)疾患激光治療法，對高齡人口結(jié)構(gòu)的日本具有重要的、現(xiàn)實的意義。

準分子的紫外光束有良好的光化學(xué)效應(yīng)，適宜于非熱性切開、切除、并能抑止紅外光束所常見的切立研究所參與的"超尖端加工系統(tǒng)"，就是以準分子激光和離子束為中心工具，其目標是在93年研開部的熱變性和炭化，一部分ArF激光器（角臘在193nm附近有吸收帶）適用于角膜切開，進行眼科近視治療的角膜手術(shù)，但能否保持治療效果仍有疑問。ArF激光有優(yōu)秀的骨切開功能，在整形外科中大有用武之地。日本防衛(wèi)醫(yī)科大學(xué)最近在臨床試用準分子激光清除嚴重燒傷（死）皮膚組織，時間短、痛苦少，并能有選擇地控制照射，無紫外線過量而致癌之憂的新技術(shù)。

波長780-830nm，功率10-1200mW的GaAlAs激光器用眼科白內(nèi)障、眼瞼異常治療、外科皮膚肌肉切開、神經(jīng)科神經(jīng)纖維伸長抑制、循環(huán)系的血流、皮膚溫度控制、減輕疼痛等。不久的將來，半導(dǎo)體激光激勵小型激光器一旦實現(xiàn)，激光醫(yī)療應(yīng)用將會出現(xiàn)飛躍。自由電子激光器將是今后醫(yī)療領(lǐng)域的臺柱，是未來醫(yī)用激光設(shè)備的代表。激光醫(yī)療的主要課題是治癌，并為治療艾滋病、疑難怪癥帶來福音。

日本激光醫(yī)學(xué)研究雖然比較活躍，但是從日本光電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)振興協(xié)會1994年初發(fā)表的統(tǒng)計數(shù)字來看，日本1993年醫(yī)用激光裝置的總產(chǎn)值約30億日元，按目前美元對日元的比價不足3000萬美元，在日本光電子設(shè)備中所占份額是最小的。