自20世紀60年代激光器發(fā)展以來，它們已經(jīng)越來越多地應用于許多領域中。這推動激光器市場成為了一個萬億美元的產(chǎn)業(yè)。如今，激光技術在許多傳統(tǒng)和新興應用中無處不在。這些應用跨越了光通信、材料加工、顯示、汽車照明、醫(yī)學皮膚病學、外科和激光雷達(LiDAR)中的3D傳感。
半導體激光器尤其是邊緣發(fā)射器市場是非常分散。它們以多種激光器類型實現(xiàn)，包括二極管激光器、光纖激光器、二極管泵浦固態(tài)激光器(DPSSL)和光學泵浦半導體激光器(OPSL)。傳統(tǒng)應用涵蓋工業(yè)、電信、科學和消費市場。還有許多利基應用，包括軍事和航空航天市場以及生命科學市場的光譜分析。
Yole預計，邊緣發(fā)射激光器(EEL)市場將從2021的35億美元增長到2027年的74億美元，在此期間(CAGR2021-2027)的復合年增長率為13%。這種增長將繼續(xù)受到光通信的驅(qū)動，如用于數(shù)據(jù)通信和電信的光模塊和放大器，以及3D傳感應用。
應用需求直接影響最終的激光二極管技術
EEL是復雜的光子器件，業(yè)內(nèi)已經(jīng)開發(fā)了多種器件設計。
芯片：法布里-珀羅(Fabry Perot，F(xiàn)P)是目前最常見的EEL設計。其他設計，如分布式布拉格反射器(DBR)、外腔激光器(ECL)、分布式反饋(DFB)、量子級聯(lián)激光器(QCL)和廣域激光二極管(BALD)，則被設計用于改善關鍵參數(shù)，使其適合特定應用。
封裝：封裝類型也是多樣的，包括晶體管外形(TO)、尾纖蝶形、C型、D型、高熱負荷和直接芯片安裝，具體取決于應用。
對于集成商來說，會出現(xiàn)許多問題。什么是適合企業(yè)應用的激光器件?哪些參數(shù)最重要?激光技術目前被認為本質(zhì)上是光與物質(zhì)的相互作用。因此，傳感、材料加工或生命科學的新應用仍在不斷涌現(xiàn)。
應用定義了器件規(guī)格，集成商必須考慮幾個技術參數(shù)，包括波長、功率輸出、光譜分辨率、光束質(zhì)量和光學強度。因此，了解應用需求和評估激光參數(shù)是做出正確投資決策的關鍵。這一點更為重要，因為EEL價格因設計和技術參數(shù)的不同而有很大差異。
激光器生態(tài)系統(tǒng)高度多樣化且分散
EEL業(yè)務是光電子行業(yè)的重要組成部分。盡管通信或傳感應用廣泛采用了半導體激光器，但EEL行業(yè)也代表著一個具有挑戰(zhàn)性的市場。EEL生產(chǎn)商根據(jù)其專業(yè)知識和設備參與了多個級別的整合。他們必須根據(jù)其內(nèi)部能力仔細選擇他們想要瞄準的細分市場或應用。有許多應用需要獨特的激光系統(tǒng)規(guī)格，這也會對EEL組件產(chǎn)生影響。此外，在技術系統(tǒng)層面，直接二極管、光纖激光器、DPSSL、OPSL和氣體激光器之間存在著強大的競爭。
因此，EEL行業(yè)高度分散和多樣化。每個應用都涉及特定的供應鏈/價值鏈。制造商必須制定不同的定位以進入不同的市場。大多數(shù)邊緣發(fā)射激光器制造商都是垂直集成的，即在內(nèi)部進行外延、前端線尾(FEOL)處理、包括與激光二極管器件的圖樣相關的所有工藝步驟，以及后端線尾(BEOL)處理，包括互連和封裝。
材料加工領域的領先企業(yè)從EEL設備到自動激光切塊機等激光機床完全垂直集成。這是因為他們的客戶需要針對其特定制造過程的交鑰匙解決方案。也有玩家專注激光系統(tǒng)和子系統(tǒng)，如激光頭，并將其進一步應用到機床或機器人中。
對于傳感或光通信應用，垂直集成達到了模塊級別，例如光收發(fā)器或LiDAR模塊。這些玩家專注于特定的EEL設計，如DFB或DBR。在器件層面仍有許多挑戰(zhàn)需要克服，包括提高性能、波束整形和改進大批量制造，從而降低成本。
