I. Основные технические принципы и преимущества
Сердцевиной дискового лазера является усиливающая среда-диск-кристалл (например, Yb:YAG), толщина которого обычно составляет всего около 0,1 миллиметра. Эта чрезвычайно тонкая геометрическая структура позволяет быстро передавать тепло по оси к радиатору на задней стороне, эффективно избегая «эффекта термического линзирования», вызванного неравномерным распределением температуры в традиционных стержневых лазерах, тем самым обеспечивая превосходное качество луча. В приложениях сверх-быстрых лазеров дисковые лазеры могут выполнять сварку, сверление и резку с точностью до микрометра-. Минимальное тепловое воздействие во время обработки обеспечивает так называемую «холодную обработку».
II. Передовые-передовые исследования и прорывы в области производительности
В научных исследованиях сверх-быстрые дисковые лазеры являются идеальными драйверами для генерации аттосекундных импульсов и источников света с высоким-излучением в крайнем ультрафиолетовом диапазоне (XUV). За последние годы отечественные и международные исследовательские коллективы неоднократно устанавливали новые рекорды по увеличению средней мощности и энергии импульса. Например, некоторые команды достигли пикосекундной мощности лазера более 200 мДж при частоте повторения 1 кГц с помощью инновационной технологии прямого жидкостного охлаждения и многоходовых структур накачки. Другое исследование установило новый рекорд генератора средней мощности в 550 Вт с использованием специальных зеркальных матриц и полупроводниковых насыщающихся поглощающих зеркал (SESAM). Эти сверхбыстрые-частоты-частоты повторения, высокие-энергии, сверх-быстрые лазерные системы обеспечивают мощные источники света для-передовых исследований в области аттосекундной физики, лазерных громоотводов и динамики поверхностных фотоэлектронов.
III. Основные сценарии промышленного применения
В промышленном производстве сверх-быстрые дисковые лазеры расширяют возможности многих новых стратегических отраслей:
Новая энергетика и автомобилестроение: В секторе электромобилей (EV) дисковые лазеры широко используются для сварки соединений аккумуляторов материалов с высокой отражающей способностью, таких как медь и алюминий. Прочность соединения может достигать 95% от основного материала без брызг, что идеально подходит для точной обработки пластин жидкостного охлаждения и медных шин.
Аэрокосмическая промышленность: они используются для сверления охлаждающих отверстий в лопатках турбин из суперсплавов на основе никеля-, что значительно повышает эффективность авиационных двигателей и способствует производству конструкций планеров следующего-поколения.
Полупроводники и новые дисплеи: Мощные-наносекундные дисковые УФ-лазеры могут поддерживать такие критически важные процессы, как лазерный подъем-off (LLO) и эксимерный лазерный отжиг (ELA), способствуя точной обработке OLED-панелей и полупроводниковых пластин. Кроме того, они служат основным альтернативным технологическим маршрутом для источников света EUV-литографии следующего-поколения.
Специальные материалы и медицинское оборудование: Они позволяют высокоэффективно обрабатывать полимеры,-армированные углеродным волокном (CFRP), с незначительными термическими повреждениями. В медицинской сфере они используются для производства коронарных стентов с толщиной менее 50 микрон, что повышает биосовместимость.
IV. Процесс индустриализации и рыночный ландшафт
Мировой рынок сверх-быстрых дисковых лазеров переживает быстрый рост и, по прогнозам, к 2029 году достигнет почти 700 миллионов долларов. В течение долгого времени основные технологии в этой области были монополизированы зарубежными компаниями, например, немецкими. Однако в последние годы китайские предприятия ускорили свой прорыв в этом секторе. Отечественные компании, такие как Suzhou Zhonghui Laser, успешно освоили технологию лазерного сердечника и добились промышленного массового производства. Они запустили фемтосекундные лазеры киловаттного-мощности, а также платформы для-мощных УФ- и зеленых лазеров. Эти достижения не только позволили достичь сотен миллионов юаней выходной стоимости в области промышленной точной обработки, но также предоставили независимые и контролируемые решения в области источников света для крупных национальных стратегических проектов, таких как отечественные источники света EUV и контролируемый ядерный синтез. Заглядывая в будущее, с достижениями в области гибридизации и модульной конструкции волоконных лазеров порог применения дисковых лазеров будет еще больше снижен, открывая более широкие перспективы развития.
