藍光波長位于400~500nm波段，該波段光的最大特點之一是容易被銅等高反金屬材料吸收。銅等高反金屬對藍光的吸收率，是常見的紅外激光的5-10倍。這一特性，能夠實現更高的高反金屬加工質量和加工效率，導致市場對藍光激光器的需求急速增長。

藍光需求增長背后的主要驅動力

毫無疑問，藍光需求增長背后最大的驅動力，來自于鋰電池制造領域。

在節能、環保、可持續發展的大趨勢下，以電動汽車為主的新能源車正在逐漸取代燃油車。新能源汽車已然是一股不可阻擋的市場新勢力。2023年初工信部的數據顯示，2022年我國新能源汽車持續爆發式增長，連續8年保持全球第一，市場滲透率再創歷史新高。今年7月初，中國生產的第2000萬輛新能源車已在廣州下線！中國有望成為全球首個跨入新能源汽車年銷量達千萬輛時代的國家。

電動車產銷量的持續增長，帶動了鋰電池市場的快速增長。我國動力電池產業繼續領跑全球，70%的動力電池都是中國制造。

而在鋰電池的制造中，很多環節都涉及到銅、鋁等高反金屬材料的焊接，如極耳焊接、方形電池外殼焊接；其中最常用的方形電池，是采用激光焊接部位最多的電池類型。相比于常見的紅外光，藍光焊接能夠實現無飛濺、無氣孔、焊縫一致性好的焊接結果，這使得市場對藍光的需求空前高漲。

除了工業應用這一巨大驅動力外，藍光激光還可用于醫療、水下探測、照明、顯示等領域，這些領域顯露出的需求，也在一定程度上促進了藍光激光技術的發展。

藍光激光器的核心技術

藍光激光器中最核心的技術是藍光單管芯片。

藍光半導體芯片通常基于InGaN/AlGaN/GaN等材料，經過外延生長、流片工藝、腔面處理、封裝等工藝，形成可用的單管產品。

目前，商用藍光單管的功率水平為5W，實驗室中能達到大約10W的水平。能夠提供藍光單管芯片的廠商并不多，雖然國內也有一些廠商在專攻此領域，但是目前處于主導地位的仍然是幾家德國、日本企業，德國ams OSRAM就是其中之一。

在2023慕尼黑上海光博會上，《激光世界》雜志有幸采訪到了ams OSRAM系統方案工程部門高級經理夏潔女士。她表示，目前ams OSRAM擁有從激光芯片制造到封裝的完整生產線，目前提供的商用藍光單管的最高輸出功率為5W。ams OSRAM擁有精湛的工藝加工能力，能夠生產出性能穩定的藍光單管產品，這也是ams OSRAM在藍光激光器芯片領域能夠占據主導地位的核心優勢之一。

藍光應用不斷拓展

談到藍光的應用，夏潔表示，藍光單管5W的功率水平并不足以滿足工業加工對更高功率的需求，因此會將更多單管產品組合在一起，經過光學合束等處理后，以實現功率更高的可用于工業加工的藍光光源。

從半導體行業來看，其復雜性非常高，這與光子學行業面臨的挑戰非常相似。與光子學行業非常相像，半導體行業繼續在研發方面上投入巨資。事實上，2021年，半導體行業的研發支出高達710億美元，在世界所有行業的研發投入方面，排名第二。

TO90產品

Blue COSA產品

在本次展會上，ams OSRAM展示了基于藍激光芯片組裝30W，100W藍光激光器的模組樣品，它即是將多個單管芯片組合，通過光纖耦合輸出，實現了≥30W, 100W的功率輸出，并實現了高亮度和高功率密度，可以用于精密的加工任務。

藍光作為某些微創手術的光源，在手術創面、減少疤痕和患者痛苦方面，將開創出新的創新。據悉，目前已經有一些機構在開展藍光醫療應用方面的深入研究和探討，ams OSRAM為他們提供藍光光源。

據報道，2011年11月，西安交通大學第一附屬醫院對外宣布了世界首臺輸出功率200W的藍激光手術設備，該設備在尿道膀胱腫瘤激光剜除術中，用于的腫瘤整塊剜除。

ams OSRAM還展示了基于藍激光芯片組裝的激光雕刻模組，模組可提供20W、30W、40W、50W的輸出功率，輸出光斑大小50μm×70μm ~ 80μm×110μm，焦距在20~50mm之間可選。該藍光模組可用于家用DIY雕刻機，適用于雕刻金屬、木材、紙張、皮革、塑料等多種材料；還可以切割厚度小于5mm的木材、紙張和皮革。當光斑尺寸為50μm×70μm、功率為40W時，可以在厚度1cm的黃銅表面實現高精度雕刻；50mm焦距時，即可雕刻金屬，也能切割木材。

對于要求更高功率的工業加工應用藍光激光器，輸出波長445nm適用于銅、金等金屬材料的焊接、熔覆和增材制造應用。也可以將多個藍光激光器疊加組合在一起，實現功率達千瓦甚至更高的藍光模組產品，這對于當下最大的應用領域——鋰電池制造中的各種銅、鋁等高反材料焊接環節而言，能夠在保證加工質量的同時，實現更高的加工效率。

除了銅等高反材料的焊接應用外，銅材的激光熔覆和增材制造，也是藍光的一個重要應用領域。

未來趨勢

從未來的市場應用需求來看，用于新能源車鋰電池制造中的銅等有色金屬材料的焊接，依然是藍光激光器的主要應用領域之一。鋰電池中的極耳、匯流排、頂蓋、模組等眾多焊接環節，對密封性、美觀性、焊接效率等指標的高要求，將促使藍光激光器向著更高的功率、更好的光束質量方向發展。這將在技術層面進一步促使業界致力于更高功率的藍光單管產品，據夏潔透露，ams OSRAM已經在開發功率更高的商用藍光單管。

除了提升藍光單管的功率，將單管陣列組合在一起，通過合束方式，能夠實現千瓦級功率，目前產業界已經有報道功率高達4kW的藍光產品，并且做到了很好的光束質量。因此，在市場需求的驅動下，藍光合束技術將會取得更多新的突破。

更高功率、更高的亮度藍光光源，將為當下主流的鋰電制造在加工質量和效率方面，邁上一個新的臺階。而更高性能的藍光光源的出現，也將在工業加工之外更廣泛的領域，開拓出更多新興應用，例如將藍激光與紅光、綠光三色合成，形成激光白光照明，實現更鮮艷、更亮、能效更高的顯示顏色，可用于電視屏幕上。

以上文章來源于ACT激光世界，作者Rossie

審核編輯 黃宇