1. Laser industrio superrigardo
(1) Laser Enkonduko
Lasero (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, mallongigita kiel LASER) estas kolimita, monokromata, kohera, direkta fasko de lumo produktita per la plifortigo de lumradiado ĉe mallarĝa frekvenco tra ekscitita resonanco kaj radiado.
Laserteknologio estiĝis komence de la 1960-aj jaroj, kaj pro sia tute malsama naturo ol ordinara lumo, lasero baldaŭ estis vaste uzata en diversaj kampoj kaj profunde influis la evoluon kaj transformon de scienco, teknologio, ekonomio kaj socio.
La naskiĝo de la lasero draste ŝanĝis la vizaĝon de antikva optiko, vastigante klasikan optikan fizikon al nova altteknologia disciplino kiu ampleksas kaj klasikan optikon kaj modernan fotonikon, farante neanstataŭeblan kontribuon al la evoluo de homa ekonomio kaj socio. Laser-fizikesplorado kontribuis al la florado de du gravaj branĉoj de moderna fotonika fiziko: energia fotoniko kaj informa fotoniko. Ĝi kovras nelinian optikon, kvantuman optikon, kvantuman komputadon, laseran sentadon kaj komunikadon, laseran plasmofizikon, laseran kemion, laseran biologion, laseran medicinon, ultraprecizan laseran spektroskopion kaj metrologion, laseran atomfizikon inkluzive de lasermalvarmigo kaj Bose-Einstein-kondensan materio-esploradon. , laseraj funkciaj materialoj, lasera fabrikado, lasera mikro-optoelektronika peceto-fabrikado, lasera 3D-presado kaj pli ol 20 internaciaj landlimaj disciplinoj kaj teknologiaj aplikoj. La Sekcio de Laser Scienco kaj Teknologio (DSL) estis establita en la sekvaj lokoj.
En la industrio de lasera fabrikado, la mondo eniris la epokon de "luma fabrikado", laŭ la statistiko de la internacia lasera industrio, 50% de la jara MEP de Usono1 rilatas al la rapida merkata ekspansio de altnivelaj laseraj aplikoj. Pluraj evoluintaj landoj, reprezentitaj de Usono, Germanio kaj Japanio, esence kompletigis la anstataŭigon de tradiciaj procezoj per lasera prilaborado en ĉefaj manufakturaj industrioj kiel aŭtomobilo kaj aviado. Lasero en industria fabrikado montris grandan potencialon por malmultekostaj, altkvalitaj, alt-efikecaj kaj specialaj fabrikaj aplikoj, kiuj ne povas esti atingitaj per konvencia fabrikado, kaj fariĝis grava ŝoforo de konkurado kaj novigado inter la ĉefaj industriaj landoj de la mondo. Landoj aktive subtenas laseran teknologion kiel unu el siaj plej gravaj avangardaj teknologioj kaj evoluigis naciajn laserindustriajn disvolvajn planojn.
(2)LaseroFonto Principe
La lasero estas aparato, kiu uzas ekscititan radiadon por produkti videblan aŭ nevideblan lumon, kun kompleksa strukturo kaj altaj teknikaj baroj. La optika sistemo estas ĉefe kunmetita de pumpilfonto (ekcita fonto), gajno-medio (funkcianta substanco) kaj resonanca kavo kaj aliaj optikaj aparatoj materialoj. La gajnmedio estas la fonto de fotongenerado, kaj absorbante la energion generitan per la pumpilfonto, la gajnmedio saltas de la bazstato al la ekscitita ŝtato. Ĉar la ekscitita stato estas malstabila, en ĉi tiu tempo, la gajna medio liberigos energion por reveni al la stabila stato de la bazstato. En ĉi tiu procezo de energiliberigo, la gajna medio produktas fotonojn, kaj ĉi tiuj fotonoj havas altan gradon de konsistenco en energio, ondolongo kaj direkto, ili konstante speguliĝas en la optika resonanca kavo, reciproka movado, por daŭre pligrandigi, kaj fine. pafu la laseron tra la reflektoro por formi laseran radion. Kiel la kerna optika sistemo de la fina ekipaĵo, la agado de la lasero ofte rekte determinas la kvaliton kaj potencon de la eliga fasko de la lasera ekipaĵo, estas la kerna komponanto de la fina lasera ekipaĵo.
La pumpilfonto (ekscitfonto) disponigas energiekscitadon al la gajnmedio. La gajnmedio estas ekscitita produkti fotonojn por generi kaj plifortigi la laseron. La resonanca kavaĵo estas la loko kie la fotonaj trajtoj (frekvenco, fazo kaj direkto de operacio) estas reguligitaj por akiri altkvalitan produktaĵan lumfonton kontrolante la fotonaj osciladoj en la kavaĵo. La pumpilfonto (ekscitfonto) disponigas la energieksciton por la gajnmedio. La gajnmedio estas ekscitita produkti fotonojn por generi kaj plifortigi la laseron. La resonanca kavaĵo estas la loko kie la fotonaj trajtoj (frekvenco, fazo kaj direkto de operacio) estas alĝustigitaj por akiri altkvalitan produktaĵan lumfonton kontrolante la fotonajn osciladojn en la kavaĵo.
(3)Klasifiko de Laser Fonto
Lasera fonto povas esti klasifikita laŭ gajna medio, eliga ondolongo, operacia reĝimo kaj pumpa reĝimo, jene
① Klasifiko laŭ gajna medio
Laŭ la malsamaj gajnaj amaskomunikiloj, laseroj povas esti dividitaj en solidan staton (inkluzive de solida, duonkonduktaĵo, fibro, hibrida), likvaj laseroj, gasaj laseroj ktp.
| LaseroFontoTajpu | Gajnu Median | Ĉefaj Trajtoj |
| Solid State Laser Source | Solidoj, Semikonduktaĵoj, Fibro Optika, Hibrido | Bela stabileco, alta potenco, malalta bontena kosto, taŭga por industriigo |
| Likva Lazera Fonto | Kemiaj likvaĵoj | Laŭvola ondolonga gamo sukceso, sed granda grandeco kaj alta bontenado kosto |
| Gasa Laser Fonto | Gasoj | Altkvalita lasera lumfonto, sed pli granda grandeco kaj pli altaj bontenadkostoj |
| Senpaga Elektrona Lazera Fonto | Elektrona fasko en specifa magneta kampo | Ultra-alta potenco kaj altkvalita lasera eligo povas esti atingita, sed fabrikada teknologio kaj produktadkostoj estas tre altaj. |
Pro la bona stabileco, alta potenco kaj malalta bontenado kosto, la apliko de solid-stataj laseroj prenas absolutan avantaĝon.
Inter solidsubstancaj laseroj, duonkonduktaĵaj laseroj havas la avantaĝojn de alta efikeco, malgranda grandeco, longa vivo, malalta energikonsumo, ktp. Unuflanke, ili povas esti rekte aplikitaj kiel la kerna lumfonto kaj subteno por lasera prilaborado, medicina, komunikado, sentado, montrado, monitorado kaj defendo aplikoj, kaj fariĝis grava bazo por la disvolviĝo de moderna lasero teknologio kun strategia disvolva signifo.
Aliflanke, semikonduktaĵaj laseroj ankaŭ povas esti uzataj kiel la kerno pumpanta lumfonto por aliaj laseroj kiel solidsubstancaj laseroj kaj fibraj laseroj, ege antaŭenigante la teknologian progreson de la tuta lasera kampo. Ĉiuj ĉefaj evoluintaj landoj en la mondo inkluzivis ĝin en siaj naciaj disvolvaj planoj, donante fortan subtenon kaj ricevante rapidan disvolviĝon.
② Laŭ la pumpa metodo
Laseroj povas esti dividitaj en elektre pumpitaj, optike pumpitaj, kemie pumpitaj laseroj, ktp laŭ la pumpa metodo.
Elektre pumpitaj laseroj rilatas al laseroj ekscititaj per kurento, gaslaseroj estas plejparte ekscititaj per gassenŝargiĝo, dum semikonduktaĵlaseroj estas plejparte ekscititaj per nuna injekto.
Preskaŭ ĉiuj solidsubstancaj laseroj kaj likvaj laseroj estas optikaj pumpillaseroj, kaj duonkonduktaĵlaseroj estas utiligitaj kiel la kernpumpa fonto por optikaj pumplaseroj.
Kemie pumpitaj laseroj rilatas al laseroj kiuj uzas la energion liberigitan de kemiaj reakcioj por eksciti la labormaterialon.
③Klasifiko laŭ operacia reĝimo
Laseroj povas esti dividitaj en kontinuajn laserojn kaj pulsajn laserojn laŭ sia operacimaniero.
Kontinuaj laseroj havas stabilan distribuon de la nombro da partikloj ĉe ĉiu energinivelo kaj la radiada kampo en la kavaĵo, kaj ilia funkciado estas karakterizita per la ekscito de la labormaterialo kaj la responda lasera eligo en kontinua maniero dum longa tempo. . Kontinuaj laseroj povas eligi laseran lumon senĉese dum pli longa tempo, sed la termika efiko estas pli evidenta.
Pulsitaj laseroj rilatas al la tempodaŭro kiam la lasera potenco estas konservita je certa valoro, kaj eligas laseran lumon en malkontinua maniero, kun la ĉefaj karakterizaĵoj de malgranda termika efiko kaj bona kontrolebleco.
④ Klasifiko laŭ eliga ondolongo
Laseroj povas esti klasifikitaj laŭ ondolongo kiel infraruĝaj laseroj, videblaj laseroj, ultraviolaj laseroj, profundaj ultraviolaj laseroj, ktp. La ondolonga gamo de lumo kiu povas esti sorbita de malsamaj strukturitaj materialoj estas malsama, tiel ke laseroj de malsamaj ondolongoj estas necesaj por bona pretigo de malsamaj materialoj aŭ por malsamaj aplikaĵscenaroj.Infraruĝaj laseroj kaj UV-laseroj estas la du plej uzataj laseroj. Infraruĝaj laseroj estas ĉefe uzataj en "termika prilaborado", kie la materialo sur la surfaco de la materialo estas varmigita kaj vaporigita (vaporigita) por forigi la materialon; en maldika filmo ne-metala materialo prilaborado, duonkonduktaĵo oblaton tranĉado, organika vitrotranĉado, borado, markado kaj aliaj kampoj, alta energio En la kampo de maldika filmo ne-metala materialo prilaborado, duonkonduktaĵo oblaton tranĉado, organika vitrotranĉado, borado, markado, ktp., la altenergiaj UV-fotonoj rekte rompas la molekulajn ligojn sur la surfaco de nemetalaj materialoj, tiel ke la molekuloj povas esti apartigitaj de la objekto, kaj ĉi tiu metodo ne produktas altan varmegan reagon, do ĝi estas kutime nomata "malvarma". prilaborado".
Pro la alta energio de UV-fotonoj, estas malfacile generi certan altan potencon kontinuan UV-laseron per ekstera ekscita fonto, do la UV-lasero estas ĝenerale generita per la aplikado de kristala materialo nelineara efiko frekvenca konvertiĝo metodo, do la nuna vaste uzata. industria kampo de UV-laseroj estas ĉefe solidsubstancaj UV-laseroj.
(4) Industria ĉeno
La kontraŭflua de la industria ĉeno estas la uzo de duonkonduktaĵoj krudmaterialoj, altnivelaj ekipaĵoj kaj rilataj produktadakcesoraĵoj por fabriki laserkernojn kaj optoelektronikaj aparatoj, kiu estas la bazŝtono de la laserindustrio kaj havas altan alirsojlon. La mezfluo de la industria ĉeno estas la uzo de kontraŭfluaj laseraj blatoj kaj optoelektronikaj aparatoj, moduloj, optikaj komponantoj, ktp. kiel pumpilfontoj por fabrikado kaj vendo de diversaj laseroj, inkluzive de rektaj duonkonduktaĵaj laseroj, karbondioksidaj laseroj, solidsubstancaj laseroj, fibraj laseroj, ktp.; la kontraŭflua industrio ĉefe rilatas al la aplikaj areoj de diversaj laseroj, inkluzive de industriaj pretigaj ekipaĵoj, LIDAR, optikaj komunikadoj, medicina beleco kaj aliaj aplikaj industrioj.
①Alfluaj provizantoj
La krudaĵoj por kontraŭfluaj produktoj kiel semikonduktaĵaj laseraj blatoj, aparatoj kaj moduloj estas ĉefe diversaj blatmaterialoj, fibraj materialoj kaj maŝinprilaboritaj partoj, inkluzive de substratoj, varmegaj lavujoj, kemiaĵoj kaj loĝejoj. La prilaborado de blatoj postulas altan kvaliton kaj agadon de kontraŭfluaj krudaĵoj, ĉefe de eksterlandaj provizantoj, sed la grado de lokalizo iom post iom pliiĝas, kaj iom post iom atingas sendependan kontrolon. La agado de la ĉefaj kontraŭfluaj krudmaterialoj havas rektan efikon al la kvalito de semikonduktaĵaj laseraj blatoj, kun la kontinua plibonigo de la agado de diversaj blatmaterialoj, por plibonigi la agadon de la produktoj de la industrio ludas pozitivan rolon en promocio.
②Midstream industrioĉeno
Semikondukta lasera blato estas la kerna pumpila lumfonto de diversaj specoj de laseroj en la mezfluo de la industriĉeno, kaj ludas pozitivan rolon en antaŭenigo de la disvolviĝo de mezfluaj laseroj. En la kampo de mezfluaj laseroj regas Usono, Germanio kaj aliaj transmaraj entreprenoj, sed post la rapida disvolviĝo de la hejma lasera industrio en la lastaj jaroj, la mezflua merkato de la industria ĉeno atingis rapidan enlandan anstataŭigon.
③Industria ĉeno laŭflue
La kontraŭflua industrio havas pli grandan rolon por antaŭenigi la disvolviĝon de la industrio, do la disvolviĝo de la subflua industrio rekte influos la merkatan spacon de la industrio. La daŭra kresko de la ĉina ekonomio kaj la apero de strategiaj ŝancoj por ekonomia transformo kreis pli bonajn disvolvajn kondiĉojn por la disvolviĝo de ĉi tiu industrio. Ĉinio moviĝas de fabrik-lando al produktadpotenco, kaj laŭfluaj laseroj kaj laseraj ekipaĵoj estas unu el la ŝlosiloj por altgradigi la produktan industrion, kiu provizas bonan postulan medion por la longdaŭra plibonigo de ĉi tiu industrio. La postuloj de la subflua industrio por la rendimento-indico de duonkonduktaĵaj laseraj blatoj kaj iliaj aparatoj pliiĝas, kaj hejmaj entreprenoj iom post iom eniras la altan potencan laseran merkaton de la malaltpotenca lasera merkato, do la industrio devas senĉese pliigi la investon en la kampo de teknologia esplorado. kaj disvolviĝo kaj sendependa novigo.
2. semikonduktaĵo lasera industrio evolua statuso
Semikonduktaĵaj laseroj havas la plej bonan energian konvertan efikecon inter ĉiuj specoj de laseroj, unuflanke, ili povas esti uzataj kiel la kerna pumpilfonto de optikfibraj laseroj, solidsubstancaj laseroj kaj aliaj optikaj pumpilaj laseroj. Aliflanke, kun la kontinua sukceso de duonkondukta lasera teknologio en terminoj de potenco-efikeco, brilo, vivdaŭro, plur-ondolongo, modulada indico, ktp., duonkonduktaĵaj laseroj estas vaste uzataj en materiala prilaborado, medicina, optika komunikado, optika sentado, defendo, ktp. Laŭ Laser Focus World, la totala tutmonda enspezo de diodaj laseroj, t.e., duonkonduktaj laseroj kaj ne-diodaj laseroj, estas taksita esti $18,480 milionoj en 2021, kun duonkonduktaj laseroj okupas 43% de la totala enspezo.
Laŭ Laser Focus World, la tutmonda duonkondukta lasera merkato estos $ 6,724 milionoj en 2020, pli ol 14,20% ol la antaŭa jaro. Kun la disvolviĝo de tutmonda inteligenteco, la kreskanta postulo je laseroj en inteligentaj aparatoj, konsumelektroniko, nova energio kaj aliaj kampoj, same kiel la daŭra ekspansio de medicinaj, belecaj ekipaĵoj kaj aliaj emerĝantaj aplikoj, semikonduktaĵaj laseroj povas esti uzataj kiel pumpilfonto. por optikaj pumpiloj laseroj, kaj ĝia merkata grandeco daŭre konservos stabilan kreskon. 2021 tutmonda duonkonduktaĵo lasera merkato grandeco de $ 7,946 miliardoj, la merkata kreskorapideco de 18,18%.
Per la komuna klopodo de teknikaj fakuloj kaj entreprenoj kaj praktikistoj, la ĉina duonkondukta lasera industrio atingis eksterordinaran disvolviĝon, tiel ke la ĉina duonkondukta lasera industrio spertis la procezon de nulo, kaj la komencon de la prototipo de la ĉina duonkondukta lasera industrio. En la lastaj jaroj, Ĉinio pliigis la disvolviĝon de la lasera industrio, kaj diversaj regionoj dediĉis sin al scienca esplorado, teknologia plibonigo, merkata disvolviĝo kaj konstruado de laseraj industriaj parkoj sub gvido de la registaro kaj kunlaboro de laseraj entreprenoj.
3. Estonta disvolva tendenco de la lasera industrio de Ĉinio
Kompare kun evoluintaj landoj en Eŭropo kaj Usono, la lasera teknologio de Ĉinio ne malfruas, sed en la aplikado de lasera teknologio kaj altnivela kerna teknologio ankoraŭ estas konsiderinda breĉo, precipe la kontraŭflua semikonduktaĵa lasera blato kaj aliaj kernaj komponantoj ankoraŭ estas. dependa de importado.
La evoluintaj landoj reprezentataj de Usono, Germanio kaj Japanio esence finis la anstataŭigon de tradicia fabrikada teknologio en kelkaj grandaj industriaj kampoj kaj eniris la epokon de "malpeza fabrikado"; kvankam la disvolviĝo de laseraj aplikoj en Ĉinio estas rapida, sed la aplikaĵa penetrado estas ankoraŭ relative malalta. Kiel la kerna teknologio de industria ĝisdatigo, la lasera industrio daŭre estos ŝlosila areo de nacia subteno, kaj daŭre vastigos la amplekson de apliko, kaj finfine antaŭenigos la manufakturan industrion de Ĉinio al la epoko de "malpeza fabrikado". El la nuna disvolva situacio, la disvolviĝo de la lasera industrio de Ĉinio montras la jenajn evoluajn tendencojn.
(1) Semikondukta lasera blato kaj aliaj kernaj komponantoj iom post iom realigas lokalizon
Prenu fibro-lasero kiel ekzemplo, alta potenco fibro lasero pumpilo fonto estas la ĉefa aplika areo de duonkonduktaĵo lasero, alta potenco duonkondukta lasero blato kaj modulo estas grava ero de fibro lasero. En la lastaj jaroj, la ĉina optika fibra lasera industrio estas en rapida kreska stadio, kaj la grado de lokalizo pliiĝas jaron post jaro.
Koncerne merkatan penetradon, en la malalta potenco fibra lasera merkato, la merkatparto de hejmaj laseroj atingis 99,01% en 2019; en la mez-potenca fibro-lasero-merkato, la penetrado de hejmaj laseroj estis konservita je pli ol 50% en la lastaj jaroj; la lokaliza procezo de alt-potencaj fibro-laseroj ankaŭ iom post iom progresas, de 2013 ĝis 2019 por atingi "de nulo". La lokaliza procezo de alt-potencaj fibraj laseroj ankaŭ iom post iom progresas, de 2013 ĝis 2019, kaj atingis penetran indicon de 55,56%, kaj la enlanda penetrado de altpotencaj fibraj laseroj estas antaŭvidita esti 57,58% en 2020.
Tamen, kernaj komponantoj kiel alt-potencaj semikonduktaĵaj laseraj blatoj ankoraŭ dependas de importado, kaj la kontraŭfluaj komponantoj de laseroj kun semikonduktaĵaj laseraj blatoj iom post iom estas lokalizitaj, kio unuflanke plibonigas la merkatan skalon de la kontraŭfluaj komponantoj de hejmaj laseroj, kaj aliflanke, kun la lokalizo de la kontraŭfluaj kernaj komponantoj, ĝi povas plibonigi la kapablon de hejmaj laseraj fabrikistoj partopreni en internacia konkurado.
(2) Lasero-aplikoj penetras pli rapide kaj pli larĝe
Kun la laŭpaŝa lokalizo de kontraŭfluaj kernaj optoelektronikaj komponantoj kaj la laŭpaŝa malpliigo de laseraj aplikaj kostoj, laseroj penetros pli profunde en multajn industriojn.
Unuflanke, por Ĉinio, lasera prilaborado ankaŭ konvenas en la plej bonajn dek aplikajn areojn de la manufaktura industrio de Ĉinio, kaj estas atendite, ke la aplikaj areoj de lasera prilaborado estos plu vastigitaj kaj la merkata skalo estos plue vastigita en la estonteco. Aliflanke, kun la kontinua popularigo kaj evoluo de teknologioj kiel senŝoforo, altnivela helpata vetursistemo, servo-orientita roboto, 3D-sensado, ktp., ĝi estos pli aplikata en multaj kampoj kiel aŭtomobilo, artefarita inteligenteco, konsumelektroniko. , vizaĝrekono, optika komunikado kaj nacia defenda esplorado. Kiel la kerna aparato aŭ komponanto de ĉi-supraj laseraplikoj, la duonkondukta lasero ankaŭ akiros rapidan disvolvan spacon.
(3) Pli alta potenco, pli bona radiokvalito, pli mallonga ondolongo kaj pli rapida frekvenca direkto-disvolviĝo
En la kampo de industriaj laseroj, fibraj laseroj faris grandan progreson laŭ eligo-potenco, radiokvalito kaj brileco ekde sia enkonduko. Tamen, pli alta potenco povas plibonigi pretigan rapidon, optimumigi pretigan kvaliton kaj vastigi la pretigan kampon al peza industrio-fabrikado, en aŭtomobila fabrikado, aerspaca fabrikado, energio, maŝina fabrikado, metalurgio, fervoja transporta konstruo, scienca esplorado kaj aliaj kampoj de apliko en tranĉado. , veldado, surfaca traktado ktp., fibro laseraj potenco postuloj daŭre pliiĝas. La respondaj aparato-fabrikistoj bezonas senĉese plibonigi la agadon de kernaj aparatoj (kiel alt-potenca semikonduktaĵa lasera blato kaj gajno de fibro), fibra lasera potenco pliiĝo ankaŭ postulas altnivelan laseran moduladteknologion kiel trabo-kombinado kaj potenca sintezo, kiu alportos novajn postulojn. kaj defioj al alt-motoraj semikonduktaĵaj laseraj blatproduktantoj. Krome, pli mallongaj ondolongoj, pli da ondolongoj, pli rapida (ultrerapida) lasera disvolviĝo estas ankaŭ grava direkto, ĉefe uzata en integracirkvitaj blatoj, ekranoj, konsumelektroniko, aerospaca kaj alia precizeca mikroprocesado, kaj ankaŭ vivsciencoj, medicina, sentado kaj aliaj. kampoj, la semikonduktaĵo lasera blato ankaŭ prezentis novajn postulojn.
(4) por alta potenco lasero optoelektronikaj komponantoj postulas plian kreskon
La disvolviĝo kaj industriiĝo de alta potenco fibra lasero estas la rezulto de la sinergia progreso de la industria ĉeno, kiu postulas la subtenon de kernaj optoelektronikaj komponantoj kiel pumpilfonto, izolilo, fasko koncentrilo, ktp La optoelektronikaj komponantoj uzataj en alta potenco. fibra lasero estas la bazo kaj ŝlosilaj komponantoj de ĝia evoluo kaj produktado, kaj la vastiga merkato de alt-potenca fibra lasero ankaŭ kondukas la merkatan postulon je kernaj komponantoj kiel alt-potencaj semikonduktaĵaj laseraj blatoj. Samtempe, kun la kontinua plibonigo de hejma fibro-laserteknologio, import-anstataŭigo fariĝis neevitebla tendenco, la lasera merkatparto en la mondo daŭre pliboniĝos, kio ankaŭ alportas grandajn ŝancojn por loka forto de optoelektronikaj komponantoj fabrikistoj.
Afiŝtempo: Mar-07-2023
