I. Βασικές Τεχνικές Αρχές και Πλεονεκτήματα
Ο πυρήνας ενός λέιζερ δίσκου βρίσκεται στο μέσο απολαβής του-έναν κρύσταλλο σε σχήμα δίσκου-(όπως Yb:YAG) που έχει συνήθως πάχος μόνο περίπου 0,1 χιλιοστά. Αυτή η εξαιρετικά λεπτή γεωμετρική δομή επιτρέπει τη γρήγορη διοχέτευση της θερμότητας αξονικά προς την ψύκτρα στο πίσω μέρος, αποφεύγοντας αποτελεσματικά το «φαινόμενο θερμικού φακού» που προκαλείται από την ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας στα παραδοσιακά λέιζερ ράβδου, εξασφαλίζοντας έτσι εξαιρετική ποιότητα δέσμης. Σε εξαιρετικά{5}}εφαρμογές λέιζερ, τα λέιζερ δίσκου μπορούν να εκτελούν συγκόλληση, διάτρηση και κοπή με ακρίβεια μικρόμετρου-. Η ελάχιστη επίδραση θερμότητας κατά την επεξεργασία επιτυγχάνει αυτό που είναι γνωστό ως "ψυχρή επεξεργασία".
II. Κορυφαίες καινοτομίες-Αιχμής στην έρευνα και την απόδοση
Στην επιστημονική έρευνα, τα λέιζερ υπερ{0}}γρήγορου δίσκου είναι ιδανικοί οδηγοί για τη δημιουργία παλμών attosecond και πηγών φωτός ακραίου-υπεριώδους φωτός (XUV) υψηλής ροής. Τα τελευταία χρόνια, εγχώριες και διεθνείς ερευνητικές ομάδες έχουν επανειλημμένα σημειώσει νέα ρεκόρ στην αύξηση της μέσης ισχύος και της ενέργειας παλμών τους. Για παράδειγμα, ορισμένες ομάδες έχουν επιτύχει πάνω από 200 mJ εξόδου λέιζερ picosecond με ρυθμό επανάληψης 1 kHz μέσω της καινοτόμου τεχνολογίας άμεσης ψύξης υγρού και των δομών αντλιών πολλαπλών-περασμάτων. Άλλες έρευνες έχουν σημειώσει νέο ρεκόρ ταλαντωτή μέσης ισχύος 550 watt χρησιμοποιώντας ειδικές συστοιχίες κατόπτρων και καθρέφτες κορεσμού ημιαγωγών (SESAM). Αυτά τα συστήματα λέιζερ υψηλής{10}}επανάληψης{11}}υψηλού{12}}υπερ-υψηλού ενέργειας παρέχουν ισχυρές πηγές φωτός για έρευνα αιχμής{14} στη φυσική attosecond, τα αλεξικέραυνα λέιζερ και τη δυναμική των φωτοηλεκτρονίων επιφανείας.
III. Βασικά Σενάρια Βιομηχανικής Εφαρμογής
Στη βιομηχανική κατασκευή, τα εξαιρετικά-λέιζερ δίσκου ενισχύουν βαθιά πολλαπλές στρατηγικές αναδυόμενες βιομηχανίες:
Νέα Ενέργεια και Αυτοκινητοβιομηχανία: Στον τομέα των ηλεκτρικών οχημάτων (EV), τα λέιζερ δίσκου χρησιμοποιούνται ευρέως για τη συγκόλληση με σύνδεση μπαταρίας υλικών υψηλής ανακλαστικότητας όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο. Η αντοχή της άρθρωσης μπορεί να φτάσει το 95% του υλικού βάσης χωρίς πιτσίλισμα, προσαρμόζοντας τέλεια την επεξεργασία ακριβείας των πλακών ψύξης υγρού και των χάλκινων ράβδων.
Αεροδιαστημική: Χρησιμοποιούνται για τη διάνοιξη οπών ψύξης σε πτερύγια τουρμπίνας υπερκράματος με βάση το νικέλιο-, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση των αεροκινητήρων και υποστηρίζοντας την κατασκευή δομών αεροσκαφών επόμενης- γενιάς.
Ημιαγωγοί και νέες οθόνες: Τα λέιζερ δίσκων νανοδευτερόλεπτου υψηλής ισχύος UV μπορούν να υποστηρίξουν κρίσιμες διαδικασίες όπως η ανύψωση-απενεργοποίησης με λέιζερ (LLO) και η ανόπτηση με λέιζερ excimer (ELA), βοηθώντας στην επεξεργασία ακριβείας των πάνελ OLED και των πλακών ημιαγωγών. Επιπλέον, χρησιμεύουν ως βασική εναλλακτική τεχνολογική διαδρομή για πηγές φωτός λιθογραφίας EUV επόμενης-γενιάς.
Ειδικά Υλικά και Ιατρικά Συσκευές: Επιτρέπουν την εξαιρετικά αποτελεσματική επεξεργασία πολυμερών-ενισχυμένων με ανθρακονήματα (CFRP) με αμελητέα θερμική βλάβη. Στον ιατρικό τομέα, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή στεφανιαίων στεντ με χαρακτηριστικά κάτω των 50 μικρών, ενισχύοντας τη βιοσυμβατότητα.
IV. Διαδικασία εκβιομηχάνισης και τοπίο αγοράς
Η παγκόσμια αγορά λέιζερ εξαιρετικά{0}}γρήγορων δίσκων γνωρίζει ταχεία ανάπτυξη και προβλέπεται να φτάσει σχεδόν τα 700 εκατομμύρια δολάρια έως το 2029. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι βασικές τεχνολογίες σε αυτόν τον τομέα μονοπωλούνται από υπερπόντιες εταιρείες, όπως αυτές στη Γερμανία. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, οι κινεζικές επιχειρήσεις έχουν επιταχύνει τις καινοτομίες τους στον τομέα αυτό. Εγχώριες εταιρείες όπως η Suzhou Zhonghui Laser έχουν κατακτήσει με επιτυχία την τεχνολογία λέιζερ βασικού δίσκου και έχουν επιτύχει βιομηχανοποιημένη μαζική παραγωγή. Έχουν εκτοξεύσει κιλοβάτ-λέιζερ femtosecond επιπέδου και πλατφόρμες λέιζερ υψηλής-UV και πράσινου. Αυτές οι εξελίξεις όχι μόνο έχουν επιτύχει εκατοντάδες εκατομμύρια RMB σε αξία παραγωγής στη βιομηχανική επεξεργασία ακριβείας, αλλά έχουν επίσης προσφέρει ανεξάρτητες και ελεγχόμενες λύσεις φωτεινών πηγών για μεγάλα εθνικά στρατηγικά έργα, όπως οι εγχώριες πηγές φωτός EUV και η ελεγχόμενη πυρηνική σύντηξη. Κοιτάζοντας το μέλλον, με τις εξελίξεις στον υβριδισμό και τον αρθρωτό σχεδιασμό των λέιζερ ινών, το όριο εφαρμογής για λέιζερ δίσκου θα μειωθεί περαιτέρω, εγκαινιάζοντας ευρύτερες προοπτικές ανάπτυξης.
