1. Laser yndustry oersjoch
(1) Laser Yntroduksje
Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ôfkoarte as LASER) is in kollimearre, monochromatyske, gearhingjende, rjochtingsbeam fan ljocht produsearre troch de fersterking fan ljochtstrieling op in smelle frekwinsje troch opwûne feedbackresonânsje en strieling.
Laser technology ûntstie yn 'e iere jierren 1960, en fanwege syn folslein oare aard fan gewoane ljocht, laser waard al gau in soad brûkt yn ferskate fjilden en djip beynfloede de ûntwikkeling en transformaasje fan wittenskip, technology, ekonomy en maatskippij.
De berte fan 'e laser hat it gesicht fan' e âlde optyk dramatysk feroare, klassike optyske natuerkunde útwreidzjen yn in nije high-tech dissipline dy't sawol klassike optika as moderne fotonika omfiemet, en makket in ûnferfangbere bydrage oan 'e ûntwikkeling fan minsklike ekonomy en maatskippij. Laserfysikaûndersyk hat bydroegen oan de bloei fan twa grutte tûken fan moderne fotonyske fysika: enerzjyfotonika en ynformaasjefotonika. It beslacht net-lineêre optika, kwantumoptika, kwantumkomputing, lasersensing en kommunikaasje, laserplasmafysika, lasergemy, laserbiology, lasermedisyn, ultra-precise laserspektroskopy en metrology, laser atomyske fysika ynklusyf laserkoeling en ûndersyk nei kondinsearre materie fan Bose-Einstein , laser funksjonele materialen, laser manufacturing, laser mikro-optoelektroanyske chip fabrication, laser 3D printsjen en mear as 20 ynternasjonale frontier dissiplines en technologyske tapassingen. De ôfdieling Laserwittenskip en Technology (DSL) is oprjochte yn 'e folgjende gebieten.
Yn de laser manufacturing yndustry, de wrâld is ynfierd it tiidrek fan "light manufacturing", neffens de ynternasjonale laser yndustry statistiken, 50% fan it jierlikse BBP fan de Feriene Steaten1 is besibbe oan de flugge merk útwreiding fan hege-nivo laser applikaasjes. Ferskate ûntwikkele lannen, fertsjintwurdige troch de Feriene Steaten, Dútslân en Japan, hawwe yn prinsipe foltôge de ferfanging fan tradisjonele prosessen mei laser ferwurkjen yn grutte produksje yndustry lykas automotive en loftfeart. Laser yn yndustriële manufacturing hat sjen litten grutte mooglikheden foar lege kosten, hege-kwaliteit, hege-effisjinsje en spesjale manufacturing applikaasjes dy't net berikt wurde troch konvinsjonele manufacturing, en is wurden in wichtige oandriuwer fan konkurrinsje en ynnovaasje ûnder de wrâld syn grutte yndustriële lannen. Lannen binne aktyf stypjen laser technology as ien fan harren meast wichtige cutting-edge technologyen en hawwe ûntwikkele nasjonale laser yndustry ûntwikkeling plannen.
(2)LaserBoarne Principle
De laser is in apparaat dat opteare strieling brûkt om sichtber as ûnsichtber ljocht te produsearjen, mei komplekse struktuer en hege technyske barriêres. It optysk systeem is benammen gearstald út pomp boarne (excitation boarne), gain medium (wurkstof) en resonânsjefel holte en oare optyske apparaat materialen. De winst medium is de boarne fan foton generaasje, en troch it absorbearjen fan de enerzjy opwekt troch de pomp boarne, de winst medium springt fan de grûn steat nei de optein steat. Sûnt de opteinste steat is ynstabyl, sil op dit stuit it winstmedium enerzjy frijlitte om werom te gean nei de fêste steat fan 'e grûnstân. Yn dit proses fan enerzjy frijlitting, de winst medium produsearret fotonen, en dizze fotonen hawwe in hege mjitte fan gearhing yn enerzjy, golflingte en rjochting, se wurde hieltyd wjerspegele yn de optyske resonânsjefel holte, wjersidich beweging, sa as te kontinu amplify, en úteinlik sjit de laser út troch de reflektor om in laserstraal te foarmjen. As de kearn optyske systeem fan de terminal apparatuer, de prestaasjes fan de laser faak direkt bepaalt de kwaliteit en macht fan de útfier beam fan de laser apparatuer, is de kearn komponint fan de terminal laser apparatuer.
De pomp boarne (excitation boarne) jout enerzjy excitation oan de winst medium. It winstmedium is optein om fotonen te produsearjen om de laser te generearjen en te fersterkjen. De resonânsjende holte is it plak dêr't de fotonskarakteristiken (frekwinsje, faze en operaasjerjochting) wurde regele om in ljochtboarne fan hege kwaliteit te krijen troch de fotonoscillaasjes yn 'e holte te kontrolearjen. De pompboarne (eksitaasjeboarne) leveret de enerzjyopwekking foar it winstmedium. It winstmedium is optein om fotonen te produsearjen om de laser te generearjen en te fersterkjen. De resonânsjende holte is it plak dêr't de fotonskarakteristiken (frekwinsje, faze en operaasjerjochting) wurde oanpast om in ljochtboarne fan hege kwaliteit te krijen troch de fotonoscillaasjes yn 'e holte te kontrolearjen.
(3)Klassifikaasje fan Laser Boarne
Laser boarne kin wurde klassifisearre neffens winst medium, útfier golflingte, operaasje modus, en pompen modus, as folget
① Klassifikaasje troch winst medium
Neffens de ferskillende winst media, lasers kinne wurde ferdield yn solid state (ynklusyf bêst, semiconductor, fiber, hybride), floeibere lasers, gas lasers, ensfh
| LaserBoarneType | Media winne | Main Features |
| Solid State Laser Boarne | Fêste stoffen, Semiconductors, Fiber Optics, Hybrid | Moaie stabiliteit, hege krêft, lege ûnderhâldskosten, geskikt foar yndustrialisaasje |
| Liquid Laser Boarne | Gemyske floeistoffen | Opsjoneel golflingte berik hit, mar grutte grutte en hege ûnderhâld kosten |
| Gas Laser Boarne | Gassen | Laser ljochtboarne fan hege kwaliteit, mar gruttere grutte en hegere ûnderhâldskosten |
| Free Electron Laser Boarne | Electron beam yn in spesifyk magnetysk fjild | Ultra-hege krêft en hege kwaliteit laser útfier kin berikt wurde, mar manufacturing technology en produksje kosten binne hiel heech |
Troch de goede stabiliteit, hege krêft en lege ûnderhâldskosten nimt de tapassing fan solid-state lasers absolute foardiel.
Under solid-state lasers, semiconductor lasers hawwe de foardielen fan hege effisjinsje, lytse grutte, lange libben, lege enerzjyferbrûk, ensfh Oan 'e iene kant, se kinne direkt tapast wurde as de kearn ljocht boarne en stipe foar laser ferwurkjen, medyske, kommunikaasje, sensing, display, tafersjoch en definsje applikaasjes, en wurden in wichtige basis foar de ûntwikkeling fan moderne laser technology mei strategyske ûntwikkeling betsjutting.
Oan 'e oare kant kinne semiconductor-lasers ek brûkt wurde as de kearnpompende ljochtboarne foar oare lasers lykas solid-state lasers en glêstriedlasers, dy't de technologyske foarútgong fan it heule laserfjild sterk befoarderje. Alle grutte ûntwikkele lannen yn 'e wrâld hawwe it opnommen yn har nasjonale ûntwikkelingsplannen, jouwe sterke stipe en krije rappe ûntwikkeling.
② Neffens de pompmetoade
Lasers kinne wurde ferdield yn elektrysk pompte, optysk pompte, gemysk pompte lasers, ensfh neffens de pompmetoade.
Elektrysk pompte lasers ferwize nei lasers dy't opwekke binne troch stroom, gaslasers wurde meast opwekke troch gasûntlading, wylst semiconductor-lasers meast opwekke wurde troch hjoeddeistige ynjeksje.
Hast alle bêst steat lasers en floeibere lasers binne optyske pomp lasers, en semiconductor lasers wurde brûkt as de kearn pompen boarne foar optyske pomp lasers.
Chemysk pompte lasers ferwize nei lasers dy't de enerzjy brûke dy't frijkomt út gemyske reaksjes om it wurkmateriaal te stimulearjen.
③ Klassifikaasje troch operaasje modus
Lasers kinne wurde ferdield yn trochgeande lasers en pulsed lasers neffens harren modus fan wurking.
Trochrinnende lasers hawwe in stabile ferdieling fan it oantal dieltsjes op elk enerzjynivo en it strielingsfjild yn 'e holte, en har wurking wurdt karakterisearre troch de opwekking fan it wurkmateriaal en de oerienkommende laserútfier op in kontinuze manier oer in lange perioade fan tiid . Trochrinnende lasers kinne laserljocht kontinu foar in langere perioade útfiere, mar it thermyske effekt is dúdliker.
Pulsed lasers ferwize nei de tiid doer doe't de laser macht wurdt hanthavene op in bepaalde wearde, en útfier laser ljocht yn in diskontinue wize, mei de wichtichste skaaimerken fan lytse termyske effekt en goede controlability.
④ Klassifikaasje troch útfier golflingte
Lasers kinne wurde klassifisearre neffens golflingte as ynfraread lasers, sichtbere lasers, ultraviolet lasers, djippe ultraviolet lasers, ensafuorthinne. It golflingteberik fan ljocht dat kin wurde opnomd troch ferskate strukturearre materialen is oars, dus lasers fan ferskate golflingten binne nedich foar fyn ferwurking fan ferskate materialen of foar ferskate tapassingsscenario's.Infraread lasers en UV lasers binne de twa meast brûkte lasers. Ynfraread lasers wurde benammen brûkt yn "thermyske ferwurking", wêrby't it materiaal op it oerflak fan it materiaal wurdt ferwaarme en ferdampt (ferdampt) om it materiaal te ferwiderjen; yn tinne film net-metallysk materiaal ferwurking, semiconductor wafer cutting, organysk glês cutting, boarjen, markearring en oare fjilden, hege enerzjy Op it mêd fan tinne film net-metallysk materiaal ferwurking, semiconductor wafer cutting, organysk glês cutting, boarjen, marking, ensfh., De hege enerzjy UV-fotonen brekke direkt de molekulêre obligaasjes op it oerflak fan net-metallyske materialen, sadat de molekulen kinne wurde skieden fan it objekt, en dizze metoade makket gjin hege waarmte-reaksje, dus it wurdt normaal neamd "kâld" ferwurking".
Fanwegen de hege enerzjy fan UV-fotonen is it lestich om in beskate hege krêft trochgeande UV-laser te generearjen troch eksterne excitaasjeboarne, sadat de UV-laser oer it algemien wurdt generearre troch de tapassing fan kristalmateriaal net-lineêre effektfrekwinsjekonverzjemetoade, sadat de hjoeddeistige in soad brûkt wurdt. yndustriële fjild fan UV lasers binne benammen solid-state UV lasers.
(4) Yndustryketen
De streamop fan 'e yndustryketen is it brûken fan semiconductor grûnstoffen, hege-ein apparatuer en besibbe produksje accessoires te meitsjen laser kearnen en opto-elektroanyske apparaten, dat is de hoekstien fan de laser yndustry en hat in hege tagong drompel. De middenstream fan 'e yndustryketen is it gebrûk fan streamopôfstreamende laserchips en opto-elektronyske apparaten, modules, optyske komponinten, ensfh. fiber lasers, ensfh; de downstream yndustry ferwiist benammen nei de tapassing gebieten fan ferskate lasers, ynklusyf yndustriële ferwurking apparatuer, LIDAR, optyske kommunikaasje, medyske skientme en oare tapassing yndustry
①Upstream leveransiers
De grûnstoffen foar streamop produkten lykas semiconductor laser chips, apparaten en modules binne benammen ferskate chip materialen, fiber materialen en machined ûnderdielen, ynklusyf substrates, heat sinks, gemikaliën en húsfesting sets. De chip ferwurking fereasket hege kwaliteit en prestaasjes fan streamop grûnstoffen, benammen fan bûtenlânske leveransiers, mar de graad fan lokalisaasje wurdt stadichoan tanimmend, en stadichoan berikke ûnôfhinklike kontrôle. De prestaasjes fan 'e wichtichste streamôfwerts grûnstoffen hat in direkte ynfloed op' e kwaliteit fan semiconductor laser chips, mei de trochgeande ferbettering fan de prestaasjes fan ferskate chip materialen, te ferbetterjen de prestaasjes fan 'e yndustry syn produkten spylje in positive rol yn it befoarderjen.
② Midstream yndustryketen
Semiconductor laser chip is de kearn pomp ljocht boarne fan ferskate soarten lasers yn 'e midstream fan' e yndustry keten, en spilet in positive rol yn it befoarderjen fan de ûntwikkeling fan midstream lasers. Op it mêd fan midstream lasers dominearje de Feriene Steaten, Dútslân en oare bûtenlânske bedriuwen, mar nei de rappe ûntwikkeling fan 'e ynlânske lasersektor yn' e ôfrûne jierren hat de midstreammerk fan 'e yndustryketen rappe ynlânske substitúsje berikt.
③ Yndustriële ketting streamôfwerts
De downstream-yndustry hat in gruttere rol by it befoarderjen fan 'e ûntwikkeling fan' e yndustry, sadat de ûntwikkeling fan 'e downstream-yndustry direkt ynfloed hat op 'e merkromte fan' e yndustry. De trochgeande groei fan 'e ekonomy fan Sina en it ûntstean fan strategyske kânsen foar ekonomyske transformaasje hawwe bettere ûntwikkelingsbetingsten makke foar de ûntwikkeling fan dizze yndustry. Sina ferhuzet fan in produksjelân nei in produksjekrêft, en streamôfwerts lasers en laserapparatuer binne ien fan 'e kaaien foar it opwurdearjen fan' e produksjesektor, dy't in goede fraachomjouwing leveret foar de lange termyn ferbettering fan dizze yndustry. De easken fan 'e streamôfwerts yndustry foar de prestaasjesyndeks fan halfgeleiderlaserchips en har apparaten binne tanimmend, en ynlânske bedriuwen komme stadichoan yn 'e lasermerk mei hege krêft fan 'e lasermerk mei lege macht, sadat de yndustry de ynvestearring op it mêd fan technologyûndersyk kontinu moat ferheegje en ûntwikkeling en ûnôfhinklike ynnovaasje.
2. semiconductor laser yndustry ûntwikkeling status
Semiconductor lasers hawwe de bêste enerzjykonverzje-effisjinsje ûnder alle soarten lasers, oan 'e iene kant kinne se brûkt wurde as de kearnpompboarne fan glêstriedlasers, solid-state lasers en oare optyske pomplasers. Oan de oare kant, mei de trochgeande trochbraak fan semiconductor laser technology yn termen fan macht effisjinsje, helderheid, lifetime, multi-golflingte, modulation rate, ensfh, semiconductor lasers wurde in soad brûkt yn materiaal ferwurking, medyske, optyske kommunikaasje, optyske sensing, ferdigening, ensfh Neffens Laser Focus World, de totale globale ynkomsten fan diode lasers, ie, semiconductor lasers en non-diode lasers, wurdt rûsd pa $ 18.480 miljoen yn 2021, mei semiconductor lasers goed foar 43% fan de totale ynkomsten.
Neffens Laser Focus World sil de wrâldwide halfgeleiderlasermerk yn 2020 $ 6,724 miljoen wêze, 14,20% omheech fan it foarige jier. Mei de ûntwikkeling fan wrâldwide yntelliginsje, de tanimmende fraach nei lasers yn tûke apparaten, konsuminteelektronika, nije enerzjy en oare fjilden, lykas de oanhâldende útwreiding fan medyske, skientmeapparatuer en oare opkommende applikaasjes, kinne semiconductor-lasers brûkt wurde as pompboarne foar optyske pomplasers, en har merkgrutte sil trochgean mei stabile groei. 2021 wrâldwide semiconductor laser merk grutte fan $ 7.946 miljard, de merk groei taryf fan 18.18%.
Troch de mienskiplike ynspannings fan technyske saakkundigen en bedriuwen en praktiken, Sina syn semiconductor laser yndustry hat berikt bûtengewoane ûntwikkeling, sadat Sina syn semiconductor laser yndustry hat belibbe it proses fan it begjin ôf, en it begjin fan it prototype fan Sina syn semiconductor laser yndustry. Yn 'e ôfrûne jierren hat Sina de ûntwikkeling fan' e laser-yndustry ferhege, en ferskate regio's binne wijd oan wittenskiplik ûndersyk, technologyferbettering, merkûntwikkeling en de bou fan laser-yndustryparken ûnder lieding fan 'e regearing en de gearwurking fan laserbedriuwen.
3. Future ûntwikkeling trend fan Sina syn laser yndustry
Yn ferliking mei ûntwikkele lannen yn Jeropa en de Feriene Steaten, Sina syn laser technology is net let, mar yn 'e tapassing fan laser technology en high-end kearn technology is d'r noch in flink gat, benammen de upstream semiconductor laser chip en oare kearn komponinten binne noch ôfhinklik fan ymport.
De ûntwikkele lannen fertsjintwurdige troch de Feriene Steaten, Dútslân en Japan hawwe yn prinsipe foltôge de ferfanging fan tradisjonele manufacturing technology yn guon grutte yndustriële fjilden en ynfierd it tiidrek fan "light manufacturing"; hoewol't de ûntwikkeling fan laser applikaasjes yn Sina is fluch, mar de applikaasje penetraasje rate is noch relatyf leech. As de kearntechnology fan yndustriële opwurdearring sil de laser-yndustry in wichtich gebiet fan nasjonale stipe bliuwe, en trochgean mei it útwreidzjen fan it tapassingsgebiet, en úteinlik de produksjesektor fan Sina befoarderje ta it tiidrek fan "light manufacturing". Ut de hjoeddeiske ûntwikkeling situaasje, de ûntwikkeling fan Sina syn laser yndustry toant de folgjende ûntwikkeling trends.
(1) Semiconductor laserchip en oare kearnkomponinten realisearje stadichoan lokalisaasje
Nim fiber laser as foarbyld, hege macht fiber laser pomp boarne is it wichtichste tapassing gebiet fan semiconductor laser, hege macht semiconductor laser chip en module is in wichtich ûnderdiel fan glêstried laser. Yn de ôfrûne jierren, Sina syn glêstried laser yndustry is yn in flugge groei poadium, en de graad fan lokalisaasje nimt ta fan jier nei jier.
Wat merkpenetraasje oanbelanget, yn 'e fiberlasermerk mei lege macht, berikte it merkoandiel fan ynlânske lasers 99,01% yn 2019; yn 'e medium-power fiber laser merk, de penetraasje taryf fan ynlânske lasers is hanthavene op mear as 50% yn de ôfrûne jierren; it lokalisaasjeproses fan hege krêftige fiberlasers giet ek stadichoan foarút, fan 2013 oant 2019 om "fanôf it begjin" te berikken. It lokalisaasjeproses fan fiberlasers mei hege krêft giet ek stadichoan foarút, fan 2013 oant 2019, en hat in penetraasjetaryf fan 55,56% berikt, en it ynlânske penetraasjetaryf fan fiberlasers mei hege krêft wurdt ferwachte om 57,58% te wêzen yn 2020.
Kearnkomponinten lykas heal-power-laserchips binne lykwols noch ôfhinklik fan ymporten, en de streamopkomponinten fan lasers mei halfgeleiderlaserchips as de kearn wurde stadichoan lokalisearre, wat oan 'e iene kant de merkskaal fan' e streamopkomponinten fan binnenlandse lasers, en oan 'e oare kant, mei de lokalisaasje fan' e streamop kearnkomponinten, kin it ferbetterjen fan it fermogen fan ynlânske laserfabrikanten om diel te nimmen oan ynternasjonale konkurrinsje.
(2) Laserapplikaasjes penetrearje flugger en breder
Mei de stadichoan lokalisearjen fan stroomopwaartse kearn opto-elektronyske komponinten en de stadichoan fermindering fan laserapplikaasjekosten, sille lasers djipper penetrearje yn in protte yndustry.
Oan 'e iene kant past laserferwurking foar Sina ek yn' e top tsien tapassingsgebieten fan 'e produksjesektor fan Sina, en it wurdt ferwachte dat de tapassingsgebieten fan laserferwurking fierder útwreide wurde en de merkskaal sil fierder útwreide wurde yn 'e takomst. Oan 'e oare kant, mei de trochgeande popularisearring en ûntwikkeling fan technologyen lykas sjauffeurleas, avansearre assistearre rydsysteem, service-rjochte robot, 3D-sensing, ensfh., sil it mear tapast wurde op in protte fjilden lykas auto, keunstmjittige yntelliginsje, konsuminteelektronika , gesichtsherkenning, optyske kommunikaasje en nasjonaal definsjeûndersyk. As it kearnapparaat as komponint fan 'e boppesteande laserapplikaasjes sil de semiconductor-laser ek rappe ûntwikkelingsromte krije.
(3) Hegere krêft, bettere beamkwaliteit, koartere golflingte en rapper ûntwikkeling fan frekwinsjerjochting
Op it mêd fan yndustriële lasers hawwe fiberlasers sûnt har yntroduksje grutte foarútgong makke yn termen fan útfierkrêft, beamkwaliteit en helderheid. Lykwols, hegere macht kin ferbetterje ferwurkjen snelheid, optimalisearjen fan ferwurkjen kwaliteit, en útwreidzje it ferwurkjen fjild nei swiere yndustry manufacturing, yn auto manufacturing, aerospace manufacturing, enerzjy, masines manufacturing, metallurgy, spoar ferfier konstruksje, wittenskiplik ûndersyk en oare fjilden fan tapassing yn cutting , welding, oerflak behanneling, ensfh, fiber laser macht easken bliuwe tanimme. De korrespondearjende apparaatfabrikanten moatte de prestaasjes fan kearnapparaten kontinu ferbetterje (lykas heal-power-halfgeleider-laserchip en winstfaser), fiberlasermachtferheging fereasket ek avansearre lasermodulaasjetechnology lykas beam-kombinaasje en machtsynteze, dy't nije easken bringe sil en útdagings foar hege-power semiconductor laser chip fabrikanten. Derneist is koartere golflingten, mear golflingten, flugger (ultrasnelle) laserûntwikkeling ek in wichtige rjochting, benammen brûkt yn yntegreare circuitchips, displays, konsuminteelektronika, loftfeart en oare presys mikroferwurking, lykas libbenswittenskippen, medyske, sensing en oare fjilden, de semiconductor laser chip ek nei foaren nije easken.
(4) foar hege macht laser opto-elektroanyske komponinten fraach nei fierdere groei
De ûntwikkeling en yndustrialisaasje fan hege-power fiber laser is it gefolch fan de synergistic foarútgong fan de yndustry keten, dy't fereasket de stipe fan kearn opto-elektroanyske komponinten lykas pomp boarne, isolator, beam concentrator, ensfh De opto-elektroanyske komponinten brûkt yn hege-power fiber laser binne de basis en wichtige ûnderdielen fan syn ûntwikkeling en produksje, en de útwreidzjen merk fan hege-power fiber laser ek driuwt de merk fraach nei kearn ûnderdielen lykas hege-power semiconductor laser chips. Tagelyk, mei de trochgeande ferbettering fan ynlânske glêstried laser technology, ymport ferfanging is wurden in ûnûntkombere trend, de laser merkoandiel yn 'e wrâld sil trochgean te ferbetterjen, dat bringt ek grutte kânsen foar lokale krêft fan opto-elektroanyske komponinten fabrikanten.
Post tiid: Mar-07-2023
