Дължината на вълната на синята светлина се намира в лентата 400~500nm и една от най-важните характеристики на светлината в тази лента е, че тя лесно се абсорбира от силно антиметални материали като мед. Скоростта на поглъщане на синята светлина от силно отразяващи метали като медта е 5-10 пъти по-висока от тази на обикновените инфрачервени лазери. Тази характеристика, която позволява по-високо качество и ефективност на обработката на силно отразяващи метали, доведе до рязко увеличение на пазарното търсене на лазери със синя светлина.
Основни двигатели зад нарастването на търсенето на синя светлина
Несъмнено най-голямата движеща сила зад нарастването на търсенето на синя светлина идва от областта на производството на литиеви батерии.
Съгласно общата тенденция за пестене на енергия, опазване на околната среда и устойчиво развитие, новите енергийни превозни средства, предимно електрически превозни средства, постепенно изместват превозните средства, работещи с гориво. Новите енергийни превозни средства вече са неудържима нова сила на пазара. Данните за 2023 г. от Министерството на промишлеността и информационните технологии в началото на годината показват, че новите енергийни превозни средства в Китай продължават да растат експлозивно през 2022 г., оставайки номер едно в света за осем последователни години, а степента на навлизане на пазара достигна нов рекорд. По-рано тази година през юли 20-милионното ново енергийно превозно средство, произведено в Китай, излезе от производствената линия в Гуанджоу! Очаква се Китай да бъде първата страна в света, преминала границата на ерата на 10 милиона годишни продажби на нови енергийни превозни средства.
Продължаващ растеж в производството и продажбите на електрически превозни средства, воден от бързия растеж на пазара на литиеви батерии. Китайската индустрия за батерии продължава да е водеща в света, 70 процента от батериите се произвеждат в Китай.
При производството на литиеви батерии много звена участват в заваряването на мед, алуминий и други материали с висока антиметална устойчивост, като заваряване на стълбови накрайници, заваряване на квадратна обвивка на батерията; което най-често се използва в квадратни батерии, е използването на лазерни заварени части на повечето видове батерии. В сравнение с обикновената инфрачервена светлина, заваряването със синя светлина може да постигне без пръски, без порьозност, консистенция на заваръчния шев с добри резултати при заваряване, което прави пазарното търсене на синя светлина безпрецедентно.
В допълнение към огромната движеща сила на индустриалните приложения, лазерите със синя светлина могат да се използват и в медицинско лечение, подводно откриване, осветление, дисплей и други области, а търсенето, разкрито в тези области, също насърчи развитието на лазерната технология със синя светлина за известна степен.
Основната технология на синия лазер
Основната технология на лазера със синя светлина е еднотръбният чип със синя светлина.
Полупроводниковите чипове със синя светлина обикновено се базират на материали като InGaN/AlGaN/GaN и т.н. и се формират в използваеми еднотръбни продукти след епитаксиален растеж, процес на поток на пластини, повърхностна обработка на кухина, опаковане и други процеси.
Понастоящем нивото на мощност на наличните в търговската мрежа единични тръби със синя светлина е 5 W, с възможност за постигане на приблизително 10 W в лаборатория. Няма много производители, които могат да осигурят еднотръбни чипове със синя светлина, въпреки че има някои местни производители, специализирани в тази област, но в момента в доминираща позиция все още са няколко немски и японски компании, Германия ams OSRAM е една от тях.
През 2023 г. в Шанхайското оптично изложение в Мюнхен списание Laser World Magazine имаше честта да интервюира г-жа Jie Xia, старши мениджър на отдела за инженерни решения на ams OSRAM. Тя каза, че в момента ams OSRAM разполага с пълна производствена линия от производството на лазерни чипове до опаковането и най-високата изходна мощност на търговската единична тръба със синя светлина, предоставена в момента, е 5 W. ams OSRAM има изящна технологична способност за производство на еднотръбни продукти със синя светлина със стабилна производителност, което е едно от основните предимства на ams OSRAM, което може да доминира в областта на лазерните чипове със синя светлина.
Приложенията със синя светлина продължават да се разширяват
Говорейки за приложението на синята светлина, Xia Jie каза, че еднотръбното ниво на мощност от 5 W със синя светлина не е достатъчно, за да отговори на търсенето на по-висока мощност за промишлена обработка, така че повече еднотръбни продукти ще бъдат комбинирани заедно, след комбиниране на оптичен лъч и друга обработка, за да се постигне по-висока мощност, може да се използва за промишлена обработка на син източник на светлина.
Разглеждайки индустрията на полупроводниците, сложността е много висока, което е много подобно на предизвикателствата, пред които е изправена индустрията на фотониката. Подобно на фотонната индустрия, полупроводниковата индустрия продължава да инвестира сериозно в научноизследователска и развойна дейност. Всъщност през 2021 г. полупроводниковата индустрия харчи колосалните 71 милиарда долара за научноизследователска и развойна дейност, което се нарежда на второ място в света по отношение на разходите за научноизследователска и развойна дейност във всички индустрии.
В тази изложба ams OSRAM демонстрира модулни проби от 30W, 100W син лазер, базиран на син лазерен чип, а именно комбинацията от множество единични тръбни чипове, чрез изхода на оптичното свързване, за постигане на по-голяма или равна на 30W, Изходна мощност от 100 W и постигане на висока яркост и висока плътност на мощността, които могат да се използват за задачи за прецизна обработка.
Синята светлина, като източник на светлина за някои минимално инвазивни операции, ще бъде пионер в нови иновации по отношение на хирургическа травма, намаляване на белези и болка на пациента. Съобщава се, че редица организации вече провеждат задълбочени изследвания и проучвания на медицински приложения със синя светлина, като ams OSRAM им предоставя източници на синя светлина.
Съобщава се, че през ноември 2011 г. Първата свързана болница на университета Xi'an Jiaotong обяви първото в света хирургично оборудване със син лазер с изходна мощност от 200 W, което се използва при лазерна енуклеация на тумори на пикочния мехур за туморна енуклеация.
ams OSRAM също демонстрира модул за лазерно гравиране, базиран на син лазерен чип, модулът може да осигури 20W, 30W, 40W, 50W изходна мощност, размер на изходното място от 50μm × 70μm ~ 80μm × 110μm, фокусно разстояние от 20 ~ 50mm между незадължителни. Този модул със синя светлина може да се използва за домашна машина за гравиране „Направи си сам“, подходящ за гравиране на метал, дърво, хартия, кожа, пластмаса и много други материали; може също да реже дърво, хартия и кожа с дебелина под 5 mm. Когато размерът на петното е 50 μm × 70 μm и мощността е 40 W, той може да реализира високо прецизно гравиране върху повърхността на месинг с дебелина 1 cm; когато фокусното разстояние е 50 мм, може да гравира метал и да реже дърво.
За приложения за промишлена обработка, изискващи син лазер с по-висока мощност, изходната дължина на вълната от 445 nm е подходяща за приложения за заваряване, облицовка и адитивно производство на мед, злато и други метални материали. Възможно е също така да се подреждат и комбинират множество сини лазери заедно, за да се постигне мощност от киловати или дори по-високи модулни продукти със синя светлина, които за най-големите области на приложение - производство на литиеви батерии в различни медни, алуминиеви и други материали с висока устойчивост на корозия заваръчна връзка, за да се гарантира едновременно качеството на обработката, за да се постигне по-висока ефективност на обработката.
В допълнение към приложението за заваряване на мед и други силно анти-материали, медното лазерно облицоване и производството на добавки също е важна област на приложение на синята светлина.
Бъдещи тенденции
От гледна точка на търсенето на бъдещи пазарни приложения, за производството на литиева батерия за нови енергийни превозни средства в мед и други цветни материали заваряването все още е една от основните области на приложение на синия лазер. Литиевите батерии в ушите, шината, горния капак, модула и много други връзки за заваряване, голямото търсене на уплътнение, естетика, ефективност на заваряване и други показатели, ще насочат синия лазер към по-висока мощност и по-добро качество на лъча. Това допълнително ще насърчи индустрията на техническо ниво, ангажирана с по-висока мощност сини еднотръбни продукти, според Xia Jie разкри, че ams OSRAM е в разработването на по-висока мощност търговски сини еднотръбни продукти.
В допълнение към увеличаването на мощността на синята еднотръбна система, еднотръбната решетка ще бъде комбинирана заедно, чрез метода на комбинирания лъч, способен да постигне киловатова мощност, индустрията е съобщила за мощност до 4kW на продукти със синя светлина и ще направи добро качество на лъча. Следователно, водена от търсенето на пазара, технологията за комбиниран лъч със синя светлина ще направи още нови пробиви.
Източникът на синя светлина с по-висока мощност и по-голяма яркост ще бъде основното производство на литий в качеството и ефективността на обработката до ново ниво. Появата на източник на синя светлина с по-висока производителност също ще бъде извън промишлената обработка на по-широк спектър от области, за да се разработят по-нови приложения, като син лазер и червена светлина, трицветен синтез на зелена светлина, образуването на лазерна бяла светлина осветление, за постигане на по-жив, по-ярък, по-енергийно ефективен цвят на дисплея, може да се използва на телевизионния екран.
Преведено с www.DeepL.com/Translator (безплатна версия)
