1. Επισκόπηση της βιομηχανίας λέιζερ
(1) Εισαγωγή στο λέιζερ
Το λέιζερ (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, συντομογραφία LASER) είναι μια ευθυγραμμισμένη, μονοχρωματική, συνεκτική, κατευθυντική δέσμη φωτός που παράγεται από την ενίσχυση της φωτεινής ακτινοβολίας σε στενή συχνότητα μέσω διεγερμένου συντονισμού ανάδρασης και ακτινοβολίας.
Η τεχνολογία λέιζερ ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του 1960 και, λόγω της εντελώς διαφορετικής φύσης της από το συνηθισμένο φως, σύντομα χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε διάφορους τομείς και επηρέασε βαθιά την ανάπτυξη και τον μετασχηματισμό της επιστήμης, της τεχνολογίας, της οικονομίας και της κοινωνίας.
Η γέννηση του λέιζερ άλλαξε δραματικά το πρόσωπο της αρχαίας οπτικής, επεκτείνοντας την κλασική οπτική φυσική σε έναν νέο κλάδο υψηλής τεχνολογίας που περιλαμβάνει τόσο την κλασική οπτική όσο και τη σύγχρονη φωτονική, συμβάλλοντας αναντικατάστατα στην ανάπτυξη της ανθρώπινης οικονομίας και κοινωνίας. Η έρευνα στη φυσική των λέιζερ έχει συμβάλει στην άνθηση δύο κύριων κλάδων της σύγχρονης φωτονικής φυσικής: της ενεργειακής φωτονικής και της πληροφοριακής φωτονικής. Καλύπτει τη μη γραμμική οπτική, την κβαντική οπτική, την κβαντική υπολογιστική, την ανίχνευση και επικοινωνία με λέιζερ, τη φυσική πλάσματος λέιζερ, τη χημεία λέιζερ, τη βιολογία λέιζερ, την ιατρική λέιζερ, την εξαιρετικά ακριβή φασματοσκοπία και μετρολογία λέιζερ, την ατομική φυσική λέιζερ, συμπεριλαμβανομένης της ψύξης με λέιζερ και της έρευνας συμπυκνωμένης ύλης Bose-Einstein, τα λειτουργικά υλικά λέιζερ, την κατασκευή λέιζερ, την κατασκευή μικροοπτοηλεκτρονικών τσιπ λέιζερ, την τρισδιάστατη εκτύπωση λέιζερ και περισσότερους από 20 διεθνείς κλάδους αιχμής και τεχνολογικές εφαρμογές. Το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Λέιζερ (DSL) έχει ιδρυθεί στους ακόλουθους τομείς.
Στη βιομηχανία κατασκευής λέιζερ, ο κόσμος έχει εισέλθει στην εποχή της «ελαφριάς κατασκευής». Σύμφωνα με τα διεθνή στατιστικά στοιχεία της βιομηχανίας λέιζερ, το 50% του ετήσιου ΑΕΠ των Ηνωμένων Πολιτειών1 σχετίζεται με την ταχεία επέκταση της αγοράς εφαρμογών λέιζερ υψηλού επιπέδου. Αρκετές ανεπτυγμένες χώρες, με εκπροσώπους τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία και την Ιαπωνία, έχουν ουσιαστικά ολοκληρώσει την αντικατάσταση των παραδοσιακών διαδικασιών με επεξεργασία λέιζερ σε μεγάλες μεταποιητικές βιομηχανίες όπως η αυτοκινητοβιομηχανία και η αεροπορία. Τα λέιζερ στη βιομηχανική κατασκευή έχουν δείξει μεγάλο δυναμικό για εφαρμογές χαμηλού κόστους, υψηλής ποιότητας, υψηλής απόδοσης και ειδικές κατασκευές που δεν μπορούν να επιτευχθούν με συμβατική κατασκευή και έχουν γίνει σημαντικός μοχλός ανταγωνισμού και καινοτομίας μεταξύ των μεγάλων βιομηχανικών χωρών του κόσμου. Οι χώρες υποστηρίζουν ενεργά την τεχνολογία λέιζερ ως μία από τις σημαντικότερες τεχνολογίες αιχμής και έχουν αναπτύξει εθνικά σχέδια ανάπτυξης της βιομηχανίας λέιζερ.
(2)ΛέιζερΠηγή Παρχή
Το λέιζερ είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί διεγερμένη ακτινοβολία για την παραγωγή ορατού ή αόρατου φωτός, με σύνθετη δομή και υψηλά τεχνικά εμπόδια. Το οπτικό σύστημα αποτελείται κυρίως από πηγή αντλίας (πηγή διέγερσης), μέσο κέρδους (ουσία εργασίας) και κοιλότητα συντονισμού και άλλα υλικά οπτικής συσκευής. Το μέσο κέρδους είναι η πηγή παραγωγής φωτονίων και, απορροφώντας την ενέργεια που παράγεται από την πηγή αντλίας, το μέσο κέρδους μεταβαίνει από την θεμελιώδη κατάσταση στην διεγερμένη κατάσταση. Δεδομένου ότι η διεγερμένη κατάσταση είναι ασταθής, αυτή τη στιγμή, το μέσο κέρδους θα απελευθερώσει ενέργεια για να επιστρέψει στην σταθερή κατάσταση της θεμελιώδους κατάστασης. Σε αυτή τη διαδικασία απελευθέρωσης ενέργειας, το μέσο κέρδους παράγει φωτόνια και αυτά τα φωτόνια έχουν υψηλό βαθμό συνέπειας στην ενέργεια, το μήκος κύματος και την κατεύθυνση, ανακλώνται συνεχώς στην οπτική κοιλότητα συντονισμού, με αμοιβαία κίνηση, έτσι ώστε να ενισχύονται συνεχώς και τελικά να εκτοξεύουν το λέιζερ μέσω του ανακλαστήρα για να σχηματίσουν μια δέσμη λέιζερ. Ως το βασικό οπτικό σύστημα του τερματικού εξοπλισμού, η απόδοση του λέιζερ συχνά καθορίζει άμεσα την ποιότητα και την ισχύ της δέσμης εξόδου του εξοπλισμού λέιζερ, είναι το βασικό συστατικό του τερματικού εξοπλισμού λέιζερ.
Η πηγή άντλησης (πηγή διέγερσης) παρέχει διέγερση ενέργειας στο μέσο κέρδους. Το μέσο κέρδους διεγείρεται για να παράγει φωτόνια για τη δημιουργία και την ενίσχυση του λέιζερ. Η κοιλότητα συντονισμού είναι το μέρος όπου τα χαρακτηριστικά των φωτονίων (συχνότητα, φάση και κατεύθυνση λειτουργίας) ρυθμίζονται για να επιτευχθεί μια πηγή φωτός εξόδου υψηλής ποιότητας ελέγχοντας τις ταλαντώσεις των φωτονίων στην κοιλότητα. Η πηγή άντλησης (πηγή διέγερσης) παρέχει τη διέγερση ενέργειας για το μέσο κέρδους. Το μέσο κέρδους διεγείρεται για να παράγει φωτόνια για τη δημιουργία και την ενίσχυση του λέιζερ. Η κοιλότητα συντονισμού είναι το μέρος όπου τα χαρακτηριστικά των φωτονίων (συχνότητα, φάση και κατεύθυνση λειτουργίας) ρυθμίζονται για να επιτευχθεί μια πηγή φωτός εξόδου υψηλής ποιότητας ελέγχοντας τις ταλαντώσεις των φωτονίων στην κοιλότητα.
(3)Ταξινόμηση πηγής λέιζερ
Η πηγή λέιζερ μπορεί να ταξινομηθεί ανάλογα με το μέσο κέρδους, το μήκος κύματος εξόδου, τον τρόπο λειτουργίας και τον τρόπο άντλησης, ως εξής:
① Ταξινόμηση ανά μέσο ενίσχυσης
Ανάλογα με τα διαφορετικά μέσα κέρδους, τα λέιζερ μπορούν να χωριστούν σε στερεάς κατάστασης (συμπεριλαμβανομένων στερεών, ημιαγωγών, οπτικών ινών, υβριδικών), υγρών λέιζερ, αερίων λέιζερ κ.λπ.
| ΛέιζερΠηγήΤύπος | Gain Media | Κύρια χαρακτηριστικά |
| Πηγή λέιζερ στερεάς κατάστασης | Στερεά, Ημιαγωγοί, Οπτικές Ίνες, Υβριδικά | Ωραία σταθερότητα, υψηλή ισχύς, χαμηλό κόστος συντήρησης, κατάλληλο για βιομηχανοποίηση |
| Πηγή υγρού λέιζερ | Χημικά υγρά | Προαιρετικό εύρος κύματος που επιτυγχάνεται, αλλά μεγάλο μέγεθος και υψηλό κόστος συντήρησης |
| Πηγή λέιζερ αερίου | Αέρια | Πηγή φωτός λέιζερ υψηλής ποιότητας, αλλά μεγαλύτερο μέγεθος και υψηλότερο κόστος συντήρησης |
| Δωρεάν πηγή ηλεκτρονίων λέιζερ | Δέσμη ηλεκτρονίων σε ένα συγκεκριμένο μαγνητικό πεδίο | Μπορεί να επιτευχθεί εξαιρετικά υψηλή ισχύς και υψηλή ποιότητα εξόδου λέιζερ, αλλά η τεχνολογία κατασκευής και το κόστος παραγωγής είναι πολύ υψηλά. |
Λόγω της καλής σταθερότητας, της υψηλής ισχύος και του χαμηλού κόστους συντήρησης, η εφαρμογή των λέιζερ στερεάς κατάστασης αξιοποιείται στο έπακρο.
Μεταξύ των λέιζερ στερεάς κατάστασης, τα λέιζερ ημιαγωγών έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, του μικρού μεγέθους, της μεγάλης διάρκειας ζωής, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας κ.λπ. Αφενός, μπορούν να εφαρμοστούν άμεσα ως η βασική πηγή φωτός και η υποστήριξη για εφαρμογές επεξεργασίας λέιζερ, ιατρικής, επικοινωνίας, ανίχνευσης, απεικόνισης, παρακολούθησης και άμυνας, και έχουν γίνει μια σημαντική βάση για την ανάπτυξη της σύγχρονης τεχνολογίας λέιζερ με στρατηγική αναπτυξιακή σημασία.
Από την άλλη πλευρά, τα λέιζερ ημιαγωγών μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως πηγή φωτός άντλησης πυρήνα για άλλα λέιζερ, όπως λέιζερ στερεάς κατάστασης και λέιζερ οπτικών ινών, προωθώντας σημαντικά την τεχνολογική πρόοδο ολόκληρου του τομέα των λέιζερ. Όλες οι μεγάλες ανεπτυγμένες χώρες στον κόσμο το έχουν συμπεριλάβει στα εθνικά τους σχέδια ανάπτυξης, παρέχοντας ισχυρή υποστήριξη και επιτυγχάνοντας ταχεία ανάπτυξη.
② Σύμφωνα με τη μέθοδο άντλησης
Τα λέιζερ μπορούν να χωριστούν σε ηλεκτρικά αντλούμενα, οπτικά αντλούμενα, χημικά αντλούμενα λέιζερ κ.λπ. ανάλογα με τη μέθοδο άντλησης.
Τα ηλεκτρικά αντλούμενα λέιζερ αναφέρονται σε λέιζερ που διεγείρονται από ρεύμα, τα λέιζερ αερίου διεγείρονται κυρίως από εκκένωση αερίου, ενώ τα λέιζερ ημιαγωγών διεγείρονται κυρίως από έγχυση ρεύματος.
Σχεδόν όλα τα λέιζερ στερεάς κατάστασης και τα λέιζερ υγρού είναι λέιζερ οπτικής άντλησης, και τα λέιζερ ημιαγωγών χρησιμοποιούνται ως η βασική πηγή άντλησης για τα λέιζερ οπτικής άντλησης.
Τα χημικά αντλούμενα λέιζερ αναφέρονται σε λέιζερ που χρησιμοποιούν την ενέργεια που απελευθερώνεται από χημικές αντιδράσεις για να διεγείρουν το υλικό εργασίας.
③Ταξινόμηση κατά τρόπο λειτουργίας
Τα λέιζερ μπορούν να χωριστούν σε συνεχή λέιζερ και παλμικά λέιζερ ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους.
Τα συνεχή λέιζερ έχουν σταθερή κατανομή του αριθμού των σωματιδίων σε κάθε ενεργειακό επίπεδο και του πεδίου ακτινοβολίας στην κοιλότητα, και η λειτουργία τους χαρακτηρίζεται από τη διέγερση του υλικού εργασίας και την αντίστοιχη έξοδο λέιζερ με συνεχή τρόπο για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα συνεχή λέιζερ μπορούν να εκπέμπουν φως λέιζερ συνεχώς για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, αλλά η θερμική επίδραση είναι πιο εμφανής.
Τα παλμικά λέιζερ αναφέρονται στη χρονική διάρκεια κατά την οποία η ισχύς του λέιζερ διατηρείται σε μια ορισμένη τιμή και εκπέμπει φως λέιζερ με ασυνεχή τρόπο, με κύρια χαρακτηριστικά τη μικρή θερμική επίδραση και την καλή δυνατότητα ελέγχου.
④ Ταξινόμηση κατά μήκος κύματος εξόδου
Τα λέιζερ μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με το μήκος κύματος σε υπέρυθρα λέιζερ, ορατά λέιζερ, υπεριώδη λέιζερ, βαθιά υπεριώδη λέιζερ κ.ο.κ. Το εύρος μήκους κύματος του φωτός που μπορεί να απορροφηθεί από διαφορετικά δομημένα υλικά είναι διαφορετικό, επομένως απαιτούνται λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος για την λεπτή επεξεργασία διαφορετικών υλικών ή για διαφορετικά σενάρια εφαρμογών.Τα υπέρυθρα λέιζερ και τα λέιζερ UV είναι τα δύο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα λέιζερ. Τα υπέρυθρα λέιζερ χρησιμοποιούνται κυρίως στην «θερμική επεξεργασία», όπου το υλικό στην επιφάνεια του υλικού θερμαίνεται και εξατμίζεται (εξατμίζεται) για να αφαιρεθεί το υλικό. Στην επεξεργασία λεπτών μη μεταλλικών υλικών, στην κοπή πλακιδίων ημιαγωγών, στην κοπή οργανικού γυαλιού, στη διάτρηση, στη σήμανση και σε άλλους τομείς, τα φωτόνια UV υψηλής ενέργειας διασπούν άμεσα τους μοριακούς δεσμούς στην επιφάνεια των μη μεταλλικών υλικών, έτσι ώστε τα μόρια να μπορούν να διαχωριστούν από το αντικείμενο, και αυτή η μέθοδος δεν παράγει αντίδραση υψηλής θερμότητας, επομένως συνήθως ονομάζεται «κρύα επεξεργασία».
Λόγω της υψηλής ενέργειας των φωτονίων UV, είναι δύσκολο να παραχθεί ένα συγκεκριμένο συνεχές λέιζερ UV υψηλής ισχύος από εξωτερική πηγή διέγερσης, επομένως το λέιζερ UV παράγεται γενικά με την εφαρμογή της μεθόδου μετατροπής συχνότητας μη γραμμικού φαινομένου κρυσταλλικού υλικού, επομένως ο τρέχον ευρέως χρησιμοποιούμενος βιομηχανικός τομέας των λέιζερ UV είναι κυρίως λέιζερ UV στερεάς κατάστασης.
(4) Βιομηχανική αλυσίδα
Το ανοδικό στάδιο της βιομηχανικής αλυσίδας είναι η χρήση πρώτων υλών ημιαγωγών, εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας και σχετικών αξεσουάρ παραγωγής για την κατασκευή πυρήνων λέιζερ και οπτοηλεκτρονικών συσκευών, η οποία αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο της βιομηχανίας λέιζερ και έχει υψηλό όριο πρόσβασης. Το μεσαίο στάδιο της βιομηχανικής αλυσίδας είναι η χρήση τσιπ λέιζερ ανοδικής ροής και οπτοηλεκτρονικών συσκευών, μονάδων, οπτικών εξαρτημάτων κ.λπ. ως πηγές αντλιών για την κατασκευή και πώληση διαφόρων λέιζερ, συμπεριλαμβανομένων των άμεσων λέιζερ ημιαγωγών, των λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα, των λέιζερ στερεάς κατάστασης, των λέιζερ οπτικών ινών κ.λπ. Η κατάντη βιομηχανία αναφέρεται κυρίως στους τομείς εφαρμογής διαφόρων λέιζερ, συμπεριλαμβανομένου του βιομηχανικού εξοπλισμού επεξεργασίας, του LIDAR, των οπτικών επικοινωνιών, της ιατρικής ομορφιάς και άλλων βιομηχανιών εφαρμογών.
① Προμηθευτές άνωθεν της αγοράς
Οι πρώτες ύλες για τα προϊόντα ανάντη, όπως τα τσιπ λέιζερ ημιαγωγών, οι συσκευές και οι μονάδες, είναι κυρίως διάφορα υλικά τσιπ, υλικά ινών και κατεργασμένα μέρη, συμπεριλαμβανομένων υποστρωμάτων, ψυκτικών συσκευών, χημικών ουσιών και σετ περιβλημάτων. Η επεξεργασία τσιπ απαιτεί υψηλή ποιότητα και απόδοση των πρώτων υλών ανάντη, κυρίως από ξένους προμηθευτές, αλλά ο βαθμός εντοπισμού αυξάνεται σταδιακά και επιτυγχάνεται σταδιακά ανεξάρτητος έλεγχος. Η απόδοση των κύριων πρώτων υλών ανάντη έχει άμεσο αντίκτυπο στην ποιότητα των τσιπ λέιζερ ημιαγωγών, με τη συνεχή βελτίωση της απόδοσης των διαφόρων υλικών τσιπ, η βελτίωση της απόδοσης των προϊόντων της βιομηχανίας παίζει θετικό ρόλο στην προώθηση.
②Μεσαία βιομηχανική αλυσίδα
Το τσιπ ημιαγωγού λέιζερ είναι η πηγή φωτός αντλίας πυρήνα διαφόρων τύπων λέιζερ στο μέσο της βιομηχανικής αλυσίδας και παίζει θετικό ρόλο στην προώθηση της ανάπτυξης των λέιζερ μέσου ρεύματος. Στον τομέα των λέιζερ μέσου ρεύματος, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Γερμανία και άλλες ξένες επιχειρήσεις κυριαρχούν, αλλά μετά την ταχεία ανάπτυξη της εγχώριας βιομηχανίας λέιζερ τα τελευταία χρόνια, η αγορά μέσου ρεύματος της βιομηχανικής αλυσίδας έχει επιτύχει ταχεία εγχώρια υποκατάσταση.
③Βιομηχανική αλυσίδα κατάντη
Η βιομηχανία κατάντη παραγωγής διαδραματίζει μεγαλύτερο ρόλο στην προώθηση της ανάπτυξης της βιομηχανίας, επομένως η ανάπτυξη της βιομηχανίας κατάντη παραγωγής θα επηρεάσει άμεσα τον χώρο της αγοράς της. Η συνεχής ανάπτυξη της οικονομίας της Κίνας και η εμφάνιση στρατηγικών ευκαιριών για οικονομικό μετασχηματισμό έχουν δημιουργήσει καλύτερες συνθήκες ανάπτυξης για την ανάπτυξη αυτής της βιομηχανίας. Η Κίνα μετατρέπεται από χώρα παραγωγής σε παραγωγική δύναμη και τα λέιζερ και ο εξοπλισμός λέιζερ κατάντη παραγωγής αποτελούν ένα από τα κλειδιά για την αναβάθμιση της μεταποιητικής βιομηχανίας, η οποία παρέχει ένα καλό περιβάλλον ζήτησης για τη μακροπρόθεσμη βελτίωση αυτής της βιομηχανίας. Οι απαιτήσεις της βιομηχανίας κατάντη παραγωγής για τον δείκτη απόδοσης των τσιπ λέιζερ ημιαγωγών και των συσκευών τους αυξάνονται και οι εγχώριες επιχειρήσεις εισέρχονται σταδιακά στην αγορά λέιζερ υψηλής ισχύος από την αγορά λέιζερ χαμηλής ισχύος, επομένως η βιομηχανία πρέπει να αυξάνει συνεχώς τις επενδύσεις στον τομέα της τεχνολογικής έρευνας και ανάπτυξης και της ανεξάρτητης καινοτομίας.
2. κατάσταση ανάπτυξης της βιομηχανίας λέιζερ ημιαγωγών
Τα ημιαγωγικά λέιζερ έχουν την καλύτερη απόδοση μετατροπής ενέργειας μεταξύ όλων των ειδών λέιζερ, αφενός, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή κεντρικής αντλίας λέιζερ οπτικών ινών, λέιζερ στερεάς κατάστασης και άλλων οπτικών λέιζερ αντλίας. Από την άλλη πλευρά, με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας ημιαγωγικών λέιζερ όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση, τη φωτεινότητα, τη διάρκεια ζωής, το πολλαπλό μήκος κύματος, τον ρυθμό διαμόρφωσης κ.λπ., τα ημιαγωγικά λέιζερ χρησιμοποιούνται ευρέως στην επεξεργασία υλικών, την ιατρική, τις οπτικές επικοινωνίες, την οπτική ανίχνευση, την άμυνα κ.λπ. Σύμφωνα με το Laser Focus World, τα συνολικά παγκόσμια έσοδα των διοδικών λέιζερ, δηλαδή των ημιαγωγικών λέιζερ και των μη διοδικών λέιζερ, εκτιμώνται σε 18.480 εκατομμύρια δολάρια το 2021, με τα ημιαγωγικά λέιζερ να αντιπροσωπεύουν το 43% των συνολικών εσόδων.
Σύμφωνα με την Laser Focus World, η παγκόσμια αγορά λέιζερ ημιαγωγών θα φτάσει τα 6.724 εκατομμύρια δολάρια το 2020, σημειώνοντας αύξηση 14,20% σε σχέση με το προηγούμενο έτος. Με την ανάπτυξη της παγκόσμιας νοημοσύνης, την αυξανόμενη ζήτηση για λέιζερ σε έξυπνες συσκευές, ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, νέες πηγές ενέργειας και άλλους τομείς, καθώς και τη συνεχιζόμενη επέκταση του ιατρικού εξοπλισμού, του εξοπλισμού ομορφιάς και άλλων αναδυόμενων εφαρμογών, τα λέιζερ ημιαγωγών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή άντλησης για οπτικά λέιζερ άντλησης, και το μέγεθος της αγοράς τους θα συνεχίσει να διατηρεί σταθερή ανάπτυξη. Το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς λέιζερ ημιαγωγών για το 2021 θα ανέλθει σε 7,946 δισεκατομμύρια δολάρια, με ρυθμό ανάπτυξης 18,18%.
Μέσω των κοινών προσπαθειών τεχνικών εμπειρογνωμόνων, επιχειρήσεων και επαγγελματιών, η βιομηχανία λέιζερ ημιαγωγών της Κίνας έχει επιτύχει εξαιρετική ανάπτυξη, έτσι ώστε η βιομηχανία λέιζερ ημιαγωγών της Κίνας να έχει βιώσει τη διαδικασία από την αρχή και να ξεκινήσει το πρωτότυπο της βιομηχανίας λέιζερ ημιαγωγών της Κίνας. Τα τελευταία χρόνια, η Κίνα έχει αυξήσει την ανάπτυξη της βιομηχανίας λέιζερ και διάφορες περιοχές έχουν αφιερωθεί στην επιστημονική έρευνα, την τεχνολογική βελτίωση, την ανάπτυξη της αγοράς και την κατασκευή βιομηχανικών πάρκων λέιζερ υπό την ηγεσία της κυβέρνησης και τη συνεργασία των επιχειρήσεων λέιζερ.
3. Μελλοντική τάση ανάπτυξης της βιομηχανίας λέιζερ της Κίνας
Σε σύγκριση με τις ανεπτυγμένες χώρες της Ευρώπης και των Ηνωμένων Πολιτειών, η τεχνολογία λέιζερ της Κίνας δεν έχει καθυστερήσει, αλλά στην εφαρμογή της τεχνολογίας λέιζερ και της τεχνολογίας πυρήνων υψηλής τεχνολογίας εξακολουθεί να υπάρχει ένα σημαντικό κενό, ειδικά το τσιπ λέιζερ ημιαγωγών ανάντη και άλλα βασικά εξαρτήματα εξακολουθούν να εξαρτώνται από τις εισαγωγές.
Οι ανεπτυγμένες χώρες, που εκπροσωπούνται από τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία και την Ιαπωνία, έχουν ουσιαστικά ολοκληρώσει την αντικατάσταση της παραδοσιακής τεχνολογίας κατασκευής σε ορισμένους μεγάλους βιομηχανικούς τομείς και έχουν εισέλθει στην εποχή της «ελαφριάς κατασκευής». Αν και η ανάπτυξη εφαρμογών λέιζερ στην Κίνα είναι ταχεία, ο ρυθμός διείσδυσης των εφαρμογών παραμένει σχετικά χαμηλός. Ως βασική τεχνολογία βιομηχανικής αναβάθμισης, η βιομηχανία λέιζερ θα συνεχίσει να αποτελεί βασικό τομέα εθνικής υποστήριξης και θα συνεχίσει να επεκτείνει το πεδίο εφαρμογής της, προωθώντας τελικά τη μεταποιητική βιομηχανία της Κίνας στην εποχή της «ελαφριάς κατασκευής». Από την τρέχουσα κατάσταση ανάπτυξης, η ανάπτυξη της βιομηχανίας λέιζερ της Κίνας δείχνει τις ακόλουθες τάσεις ανάπτυξης.
(1) Το τσιπ λέιζερ ημιαγωγών και άλλα βασικά εξαρτήματα πραγματοποιούν σταδιακά τον εντοπισμό
Πάρτε για παράδειγμα το λέιζερ οπτικών ινών, η πηγή αντλίας λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος είναι ο κύριος τομέας εφαρμογής του λέιζερ ημιαγωγών, το τσιπ και η μονάδα λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος είναι ένα σημαντικό συστατικό του λέιζερ οπτικών ινών. Τα τελευταία χρόνια, η βιομηχανία λέιζερ οπτικών ινών της Κίνας βρίσκεται σε στάδιο ταχείας ανάπτυξης και ο βαθμός εντοπισμού αυξάνεται χρόνο με το χρόνο.
Όσον αφορά τη διείσδυση στην αγορά, στην αγορά λέιζερ οπτικών ινών χαμηλής ισχύος, το μερίδιο αγοράς των εγχώριων λέιζερ έφτασε το 99,01% το 2019. Στην αγορά λέιζερ οπτικών ινών μέσης ισχύος, το ποσοστό διείσδυσης των εγχώριων λέιζερ έχει διατηρηθεί σε ποσοστό άνω του 50% τα τελευταία χρόνια. Η διαδικασία εντοπισμού λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος προχωρά επίσης σταδιακά, από το 2013 έως το 2019 για να επιτευχθεί "από το μηδέν". Η διαδικασία εντοπισμού λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος προχωρά επίσης σταδιακά, από το 2013 έως το 2019, και έχει φτάσει σε ποσοστό διείσδυσης 55,56%, ενώ το εγχώριο ποσοστό διείσδυσης των λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος αναμένεται να είναι 57,58% το 2020.
Ωστόσο, τα βασικά εξαρτήματα, όπως τα τσιπ λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος, εξακολουθούν να εξαρτώνται από τις εισαγωγές και τα ανάντη εξαρτήματα των λέιζερ με τσιπ λέιζερ ημιαγωγών ως πυρήνα σταδιακά εντοπίζονται, γεγονός που αφενός βελτιώνει την κλίμακα της αγοράς των ανάντη εξαρτημάτων των εγχώριων λέιζερ και, αφετέρου, με τον εντοπισμό των ανάντη εξαρτημάτων του πυρήνα, μπορεί να βελτιώσει την ικανότητα των εγχώριων κατασκευαστών λέιζερ να συμμετέχουν στον διεθνή ανταγωνισμό.
(2) Οι εφαρμογές λέιζερ διεισδύουν ταχύτερα και ευρύτερα
Με τη σταδιακή τοποθέτηση των οπτοηλεκτρονικών εξαρτημάτων ανάντη ροής και τη σταδιακή μείωση του κόστους εφαρμογής λέιζερ, τα λέιζερ θα διεισδύσουν βαθύτερα σε πολλές βιομηχανίες.
Αφενός, για την Κίνα, η επεξεργασία με λέιζερ εντάσσεται επίσης στους δέκα κορυφαίους τομείς εφαρμογής της μεταποιητικής βιομηχανίας της Κίνας και αναμένεται ότι οι τομείς εφαρμογής της επεξεργασίας με λέιζερ θα επεκταθούν περαιτέρω και η κλίμακα της αγοράς θα επεκταθεί περαιτέρω στο μέλλον. Από την άλλη πλευρά, με τη συνεχή διάδοση και ανάπτυξη τεχνολογιών όπως η αυτόνομη οδήγηση, το προηγμένο σύστημα υποβοήθησης οδήγησης, το ρομπότ που προσανατολίζεται στις υπηρεσίες, η τρισδιάστατη ανίχνευση κ.λπ., θα εφαρμοστεί περισσότερο σε πολλούς τομείς όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η τεχνητή νοημοσύνη, τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, η αναγνώριση προσώπου, οι οπτικές επικοινωνίες και η έρευνα για την εθνική άμυνα. Ως η βασική συσκευή ή συστατικό των παραπάνω εφαρμογών λέιζερ, το λέιζερ ημιαγωγών θα αποκτήσει επίσης γρήγορο χώρο ανάπτυξης.
(3) Υψηλότερη ισχύς, καλύτερη ποιότητα δέσμης, μικρότερο μήκος κύματος και ταχύτερη ανάπτυξη κατεύθυνσης συχνότητας
Στον τομέα των βιομηχανικών λέιζερ, τα λέιζερ οπτικών ινών έχουν σημειώσει μεγάλη πρόοδο όσον αφορά την ισχύ εξόδου, την ποιότητα της δέσμης και τη φωτεινότητα από την εισαγωγή τους. Ωστόσο, η υψηλότερη ισχύς μπορεί να βελτιώσει την ταχύτητα επεξεργασίας, να βελτιστοποιήσει την ποιότητα επεξεργασίας και να επεκτείνει τον τομέα της επεξεργασίας στη βαριά βιομηχανία, στην αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροδιαστημική, την ενέργεια, την κατασκευή μηχανημάτων, τη μεταλλουργία, τις κατασκευές σιδηροδρομικών μεταφορών, την επιστημονική έρευνα και άλλους τομείς εφαρμογής στην κοπή, τη συγκόλληση, την επεξεργασία επιφανειών κ.λπ., οι απαιτήσεις ισχύος λέιζερ οπτικών ινών συνεχίζουν να αυξάνονται. Οι κατασκευαστές αντίστοιχων συσκευών πρέπει να βελτιώνουν συνεχώς την απόδοση των βασικών συσκευών (όπως το τσιπ λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος και η οπτική ίνα κέρδους). Η αύξηση της ισχύος του λέιζερ οπτικών ινών απαιτεί επίσης προηγμένη τεχνολογία διαμόρφωσης λέιζερ, όπως ο συνδυασμός δέσμης και η σύνθεση ισχύος, η οποία θα φέρει νέες απαιτήσεις και προκλήσεις στους κατασκευαστές τσιπ λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος. Επιπλέον, τα μικρότερα μήκη κύματος, τα περισσότερα μήκη κύματος, η ταχύτερη (υπερταχεία) ανάπτυξη λέιζερ είναι επίσης μια σημαντική κατεύθυνση, που χρησιμοποιείται κυρίως σε τσιπ ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, οθόνες, ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, αεροδιαστημική και άλλες μικροεπεξεργασίες ακριβείας, καθώς και στις βιοεπιστήμες, την ιατρική, την ανίχνευση και άλλους τομείς. Το τσιπ λέιζερ ημιαγωγών προβάλλει επίσης νέες απαιτήσεις.
(4) για την απαίτηση για περαιτέρω ανάπτυξη οπτοηλεκτρονικών εξαρτημάτων λέιζερ υψηλής ισχύος
Η ανάπτυξη και η βιομηχανοποίηση του λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος είναι το αποτέλεσμα της συνεργιστικής προόδου της βιομηχανικής αλυσίδας, η οποία απαιτεί την υποστήριξη βασικών οπτοηλεκτρονικών εξαρτημάτων όπως η πηγή αντλίας, ο μονωτής, ο συγκεντρωτής δέσμης κ.λπ. Τα οπτοηλεκτρονικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στο λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος αποτελούν τη βάση και τα βασικά συστατικά της ανάπτυξης και παραγωγής του, και η αναπτυσσόμενη αγορά λέιζερ οπτικών ινών υψηλής ισχύος οδηγεί επίσης στη ζήτηση της αγοράς για βασικά εξαρτήματα όπως τα τσιπ λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος. Ταυτόχρονα, με τη συνεχή βελτίωση της εγχώριας τεχνολογίας λέιζερ οπτικών ινών, η υποκατάσταση των εισαγωγών έχει γίνει μια αναπόφευκτη τάση, το μερίδιο αγοράς λέιζερ στον κόσμο θα συνεχίσει να βελτιώνεται, γεγονός που φέρνει επίσης μεγάλες ευκαιρίες για την τοπική ισχύ των κατασκευαστών οπτοηλεκτρονικών εξαρτημάτων.
Ώρα δημοσίευσης: 07 Μαρτίου 2023
