1. Apèsi sou endistri lazè a
(1) Entwodiksyon Lazè
Lazè (Anplifikasyon Limyè pa Emisyon Radyasyon Stimile, abreje kòm LAZÈ) se yon reyon limyè kolimate, monokromatik, koeran, direksyonèl ki pwodui pa anplifikasyon radyasyon limyè nan yon frekans etwat atravè rezonans fidbak eksite ak radyasyon.
Teknoloji lazè te soti nan kòmansman ane 1960 yo, e poutèt nati konplètman diferan li de limyè òdinè, lazè te byen vit vin lajman itilize nan divès domèn e li te enfliyanse pwofondman devlopman ak transfòmasyon syans, teknoloji, ekonomi ak sosyete.
Nesans lazè a chanje figi optik ansyen an dramatikman, li elaji fizik optik klasik la pou l vin tounen yon nouvo disiplin gwo teknoloji ki anglobe tou de optik klasik ak fotonik modèn, sa ki fè yon kontribisyon iranplasabl nan devlopman ekonomi ak sosyete imen an. Rechèch fizik lazè kontribye nan devlopman de gwo branch fizik fotonik modèn: fotonik enèji ak fotonik enfòmasyon. Li kouvri optik non lineyè, optik kwantik, informatique kwantik, deteksyon ak kominikasyon lazè, fizik plasma lazè, chimi lazè, byoloji lazè, medikaman lazè, spektroskopi lazè ultra presi ak metroloji, fizik atomik lazè ki gen ladan refwadisman lazè ak rechèch sou matyè kondanse Bose-Einstein, materyèl fonksyonèl lazè, fabrikasyon lazè, fabrikasyon chip mikwo-optoelektwonik lazè, enprime 3D lazè ak plis pase 20 disiplin ak aplikasyon teknolojik entènasyonal ki pi avanse. Depatman Syans ak Teknoloji Lazè (DSL) la te etabli nan domèn sa yo.
Nan endistri fabrikasyon lazè a, mond lan antre nan epòk "fabrikasyon lejè". Dapre estatistik entènasyonal endistri lazè a, 50% nan PIB anyèl Etazini an gen rapò ak ekspansyon rapid mache aplikasyon lazè wo nivo yo. Plizyè peyi devlope, reprezante pa Etazini, Almay ak Japon, fondamantalman konplete ranplasman pwosesis tradisyonèl yo ak pwosesis lazè nan gwo endistri fabrikasyon tankou otomobil ak aviyasyon. Lazè nan fabrikasyon endistriyèl te montre yon gwo potansyèl pou aplikasyon fabrikasyon ki pa koute chè, ki gen bon kalite, ki gen gwo efikasite ak espesyal ke fabrikasyon konvansyonèl pa ka reyalize, e li te vin tounen yon motè enpòtan nan konpetisyon ak inovasyon pami gwo peyi endistriyèl nan mond lan. Peyi yo ap sipòte aktivman teknoloji lazè kòm youn nan teknoloji dènye kri ki pi enpòtan yo epi yo te devlope plan devlopman endistri lazè nasyonal.
(2)LazèSous Pprensip
Lazè a se yon aparèy ki itilize radyasyon eksite pou pwodui limyè vizib oswa envizib, ak yon estrikti konplèks ak gwo baryè teknik. Sistèm optik la konpoze sitou de yon sous ponp (sous eksitasyon), yon mwayen pou genyen (sibstans k ap travay) ak yon kavite rezonans ak lòt materyèl aparèy optik. Mwayen pou genyen an se sous jenerasyon foton yo, epi lè li absòbe enèji ki pwodui pa sous ponp lan, mwayen pou genyen an sote soti nan eta fondamantal la nan eta eksite a. Piske eta eksite a pa estab, nan moman sa a, mwayen pou genyen an pral libere enèji pou retounen nan eta fondamantal fiks la. Nan pwosesis liberasyon enèji sa a, mwayen pou genyen an pwodui foton, epi foton sa yo gen yon wo degre konsistans nan enèji, longèdonn ak direksyon, yo toujou reflete nan kavite rezonans optik la, mouvman resipròk, pou yo anplifye kontinyèlman, epi finalman tire lazè a atravè reflektè a pou fòme yon reyon lazè. Kòm sistèm optik prensipal ekipman tèminal la, pèfòmans lazè a souvan detèmine dirèkteman kalite ak puisans reyon pwodiksyon ekipman lazè a, li se eleman prensipal ekipman lazè tèminal la.
Sous ponp lan (sous eksitasyon an) bay enèji eksitasyon nan mwayen gen an. Mwayen gen an eksite pou pwodui foton pou jenere epi anplifye lazè a. Kavite rezonans lan se kote karakteristik foton yo (frekans, faz ak direksyon operasyon) yo reglemante pou jwenn yon sous limyè pwodiksyon kalite siperyè lè yo kontwole osilasyon foton yo nan kavite a. Sous ponp lan (sous eksitasyon an) bay enèji eksitasyon an pou mwayen gen an. Mwayen gen an eksite pou pwodui foton pou jenere epi anplifye lazè a. Kavite rezonans lan se kote karakteristik foton yo (frekans, faz ak direksyon operasyon) yo ajiste pou jwenn yon sous limyè pwodiksyon kalite siperyè lè yo kontwole osilasyon foton yo nan kavite a.
(3)Klasifikasyon Sous Lazè
Yo ka klase sous lazè a selon mwayen pou pran lasè, longèdonn pwodiksyon, mòd operasyon ak mòd ponpe, jan sa a:
① Klasifikasyon pa mwayen pwofi
Selon diferan medya gen, lazè yo ka divize an lazè solid (ki gen ladan lazè solid, semi-kondiktè, fib, ibrid), lazè likid, lazè gaz, elatriye.
| LazèSousKalite | Genyen Medya | Karakteristik prensipal yo |
| Sous Lazè Eta Solid | Solid, Semi-kondiktè, Fib Optik, Ibrid | Bon estabilite, gwo pouvwa, pri antretyen ki ba, apwopriye pou endistriyalizasyon |
| Sous Lazè Likid | Likid chimik yo | Ranje longèdonn opsyonèl frape, men gwo gwosè ak gwo pri antretyen |
| Sous Lazè Gaz | Gaz | Sous limyè lazè kalite siperyè, men pi gwo gwosè ak pi gwo depans antretyen |
| Sous Lazè Elektwon Lib | Gwo bout bwa elektwon nan yon chan mayetik espesifik | Yo ka reyalize yon pwodiksyon lazè ultra-wo ak yon pwodiksyon lazè kalite siperyè, men teknoloji fabrikasyon ak pri pwodiksyon yo trè wo. |
Akòz bon estabilite, gwo puisans ak pri antretyen ki ba, aplikasyon lazè solid-state pran avantaj absoli.
Pami lazè solid-state yo, lazè semi-kondiktè yo gen avantaj tankou gwo efikasite, ti gwosè, long lavi, konsomasyon enèji ki ba, elatriye. Yon bò, yo ka aplike dirèkteman kòm sous limyè prensipal la ak sipò pou pwosesis lazè, medikal, kominikasyon, deteksyon, ekspozisyon, siveyans ak aplikasyon defans, epi yo vin tounen yon baz enpòtan pou devlopman teknoloji lazè modèn ak siyifikasyon devlopman estratejik.
Yon lòt bò, lazè semi-kondiktè yo kapab itilize tou kòm sous limyè ponpe nwayo pou lòt lazè tankou lazè solid ak lazè fib, sa ki ankouraje anpil pwogrè teknolojik nan tout domèn lazè a. Tout gwo peyi devlope nan mond lan te enkli li nan plan devlopman nasyonal yo, sa ki bay yon sipò solid epi ki pèmèt devlopman rapid.
② Selon metòd ponpe a
Lazè yo ka divize an lazè ponpe elektrik, lazè ponpe optikman, lazè ponpe chimikman, elatriye selon metòd ponpe a.
Lazè ponpe elektrik yo refere a lazè ki eksite pa kouran, lazè gaz yo sitou eksite pa egzeyat gaz, pandan ke lazè semi-kondiktè yo sitou eksite pa enjeksyon kouran.
Prèske tout lazè solid ak lazè likid yo se lazè ponp optik, epi lazè semi-kondiktè yo itilize kòm sous ponpaj prensipal pou lazè ponp optik.
Lazè ponpe chimikman refere a lazè ki itilize enèji ki libere nan reyaksyon chimik yo pou eksite materyèl k ap travay la.
③Klasifikasyon pa mòd operasyon
Lazè yo ka divize an lazè kontinyèl ak lazè pulsasyon selon mòd operasyon yo.
Lazè kontinyèl yo gen yon distribisyon ki estab nan kantite patikil nan chak nivo enèji ak chan radyasyon nan kavite a, epi fonksyònman yo karakterize pa eksitasyon materyèl k ap travay la ak pwodiksyon lazè korespondan an nan yon fason kontinyèl sou yon peryòd tan ki long. Lazè kontinyèl yo ka bay limyè lazè kontinyèlman pou yon peryòd tan ki pi long, men efè tèmik la pi evidan.
Lazè pulsasyon yo refere a dire tan lè puisans lazè a kenbe nan yon sèten valè, epi li bay limyè lazè nan yon fason diskontinyèl, ak karakteristik prensipal yo se ti efè tèmik ak bon kontwolabilite.
④ Klasifikasyon pa longèdonn pwodiksyon
Selon longèdonn yo, lazè yo ka klase kòm lazè enfrawouj, lazè vizib, lazè iltravyolèt, lazè iltravyolèt pwofon, ak sou sa. Gam longèdonn limyè ki ka absòbe pa diferan materyèl estriktire yo diferan, kidonk lazè ki gen diferan longèdonn yo nesesè pou pwosesis presi diferan materyèl oswa pou diferan senaryo aplikasyon.Lazè enfrawouj ak lazè UV se de lazè ki pi lajman itilize yo. Lazè enfrawouj yo sitou itilize nan "pwosesis tèmik", kote materyèl ki sou sifas materyèl la chofe epi vaporize (evapore) pou retire materyèl la; nan pwosesis materyèl fim mens ki pa metalik, koupe wafer semi-kondiktè, koupe vè òganik, perçage, make ak lòt domèn, foton UV ki gen gwo enèji yo kraze dirèkteman lyezon molekilè yo sou sifas materyèl ki pa metalik yo, pou molekil yo ka separe de objè a, epi metòd sa a pa pwodui reyaksyon chalè ki wo, kidonk li anjeneral rele "pwosesis frèt".
Akòz gwo enèji foton UV yo, li difisil pou jenere yon sèten lazè UV kontinyèl ki gen gwo puisans pa yon sous eksitasyon ekstèn. Se poutèt sa, lazè UV a jeneralman pwodui pa aplikasyon yon metòd konvèsyon frekans efè nonlineyè materyèl kristal. Se poutèt sa, domèn endistriyèl lazè UV ki pi lajman itilize kounye a se sitou lazè UV solid-state.
(4) Chèn endistri a
Pati ki pi wo nan chèn endistri a se itilizasyon matyè premyè semi-kondiktè, ekipman wo nivo ak akseswa pwodiksyon ki gen rapò pou fabrike nwayo lazè ak aparèy optoelektwonik, ki se fondasyon endistri lazè a epi ki gen yon papòt aksè ki wo. Pati mitan chèn endistri a se itilizasyon chip lazè en ak aparèy optoelektwonik, modil, konpozan optik, elatriye kòm sous ponp pou fabrike ak vann divès lazè, tankou lazè semi-kondiktè dirèk, lazè diyoksid kabòn, lazè solid-state, lazè fib, elatriye; endistri en an refere sitou a domèn aplikasyon divès lazè, tankou ekipman pwosesis endistriyèl, LIDAR, kominikasyon optik, bote medikal ak lòt endistri aplikasyon.
①Founisè an amon
Matyè premyè pou pwodwi en tankou chip lazè semi-kondiktè, aparèy ak modil yo se sitou divès kalite materyèl chip, materyèl fib ak pyès machin, tankou substrats, disipatè chalè, pwodui chimik ak ansanm lojman. Pwosesis chip la mande pou bon jan kalite ak pèfòmans materyèl en ki soti nan founisè etranje yo, men degre lokalizasyon an ap ogmante piti piti, epi piti piti reyalize kontwòl endepandan. Pèfòmans prensipal materyèl en yo gen yon enpak dirèk sou kalite chip lazè semi-kondiktè yo. Avèk amelyorasyon kontinyèl pèfòmans divès materyèl chip yo, amelyore pèfòmans pwodwi endistri yo jwe yon wòl pozitif nan pwomosyon.
②Chèn endistri mitan kouran an
Chip lazè semi-kondiktè a se sous limyè ponp prensipal divès kalite lazè nan mitan chèn endistri a, epi li jwe yon wòl pozitif nan pwomosyon devlopman lazè mitan yo. Nan domèn lazè mitan yo, Etazini, Almay ak lòt antrepriz lòt bò dlo domine, men apre devlopman rapid endistri lazè domestik la nan dènye ane yo, mache mitan chèn endistri a te reyalize yon sibstitisyon domestik rapid.
③Chèn endistriyèl an aval
Endistri en aval la gen yon wòl pi enpòtan nan pwomosyon devlopman endistri a, kidonk devlopman endistri en aval la pral afekte dirèkteman espas mache endistri a. Kwasans kontinyèl ekonomi Lachin nan ak aparisyon opòtinite estratejik pou transfòmasyon ekonomik yo te kreye pi bon kondisyon devlopman pou devlopman endistri sa a. Lachin ap deplase soti nan yon peyi fabrikasyon pou vin yon gwo konpayi fabrikasyon, epi lazè en aval ak ekipman lazè yo se youn nan kle pou amelyore endistri fabrikasyon an, ki bay yon bon anviwònman demann pou amelyorasyon alontèm endistri sa a. Egzijans endistri en aval la pou endèks pèfòmans chip lazè semi-kondiktè yo ak aparèy yo ap ogmante, epi antrepriz domestik yo ap piti piti antre nan mache lazè gwo pouvwa a soti nan mache lazè ti pouvwa a, kidonk endistri a dwe kontinye ogmante envestisman nan domèn rechèch ak devlopman teknoloji ak inovasyon endepandan.
2. sitiyasyon devlopman endistri lazè semi-kondiktè
Lazè semi-kondiktè yo gen pi bon efikasite konvèsyon enèji pami tout kalite lazè. Yon bò, yo ka itilize kòm sous ponp prensipal pou lazè fib optik, lazè solid-state ak lòt lazè ponp optik. Yon lòt bò, avèk pwogrè kontinyèl teknoloji lazè semi-kondiktè an tèm de efikasite pouvwa, klète, dire lavi, milti-longèdonn, to modilasyon, elatriye, lazè semi-kondiktè yo lajman itilize nan pwosesis materyèl, medikal, kominikasyon optik, deteksyon optik, defans, elatriye. Dapre Laser Focus World, revni total mondyal lazè dyòd, sa vle di lazè semi-kondiktè ak lazè ki pa dyòd, estime a $18,480 milyon dola an 2021, ak lazè semi-kondiktè ki reprezante 43% nan revni total la.
Dapre Laser Focus World, mache mondyal lazè semi-kondiktè a pral rive nan $6,724 milyon dola an 2020, yon ogmantasyon de 14.20% parapò ak ane anvan an. Avèk devlopman entèlijans mondyal la, demann k ap grandi pou lazè nan aparèy entelijan, elektwonik konsomatè, nouvo enèji ak lòt domèn, ansanm ak ekspansyon kontinyèl ekipman medikal, bote ak lòt aplikasyon émergentes, lazè semi-kondiktè yo ka itilize kòm yon sous ponp pou lazè ponp optik, epi gwosè mache li a ap kontinye kenbe yon kwasans ki estab. Gwosè mache mondyal lazè semi-kondiktè an 2021 te rive nan $7.946 milya dola, yon to kwasans mache de 18.18%.
Gras a efò konjwen ekspè teknik yo ak antrepriz yo ak pratikan yo, endistri lazè semi-kondiktè Lachin nan te reyalize yon devlopman ekstraòdinè, sa ki fè endistri lazè semi-kondiktè Lachin nan te fè eksperyans pwosesis la depi nan kòmansman, epi li te kòmanse pwototip endistri lazè semi-kondiktè Lachin nan. Nan dènye ane yo, Lachin te ogmante devlopman endistri lazè a, epi plizyè rejyon te konsakre nan rechèch syantifik, amelyorasyon teknoloji, devlopman mache ak konstriksyon pak endistriyèl lazè anba lidèchip gouvènman an ak koperasyon antrepriz lazè yo.
3. Tandans devlopman nan lavni nan endistri lazè Lachin nan
Konpare ak peyi devlope an Ewòp ak Etazini, teknoloji lazè Lachin nan pa an reta, men nan aplikasyon teknoloji lazè ak teknoloji debaz wo nivo toujou gen yon gwo diferans, espesyalman chip lazè semi-kondiktè en ak lòt konpozan debaz yo toujou depann sou enpòtasyon.
Peyi devlope yo, ki reprezante pa Etazini, Almay ak Japon, fondamantalman fin ranplase teknoloji fabrikasyon tradisyonèl yo nan kèk gwo domèn endistriyèl epi antre nan epòk "fabrikasyon lejè" a; byenke devlopman aplikasyon lazè nan peyi Lachin rapid, to pénétration aplikasyon an toujou relativman ba. Kòm teknoloji debaz amelyorasyon endistriyèl la, endistri lazè a ap kontinye yon domèn kle nan sipò nasyonal, epi kontinye elaji dimansyon aplikasyon an, epi finalman ankouraje endistri fabrikasyon Lachin nan nan epòk "fabrikasyon lejè" a. Apati sitiyasyon devlopman aktyèl la, devlopman endistri lazè Lachin nan montre tandans devlopman sa yo.
(1) Chip lazè semi-kondiktè a ak lòt konpozan debaz yo piti piti reyalize lokalizasyon an
Pran lazè fib kòm egzanp, sous ponp lazè fib gwo puisans lan se prensipal domèn aplikasyon lazè semi-kondiktè, chip ak modil lazè semi-kondiktè gwo puisans lan se yon eleman enpòtan nan lazè fib. Nan dènye ane yo, endistri lazè fib optik Lachin nan te nan yon etap kwasans rapid, epi degre lokalizasyon an ap ogmante chak ane.
An tèm de pénétration mache a, nan mache lazè fib ki gen ti puisans lan, pati nan mache lazè domestik yo te rive nan 99.01% an 2019; nan mache lazè fib ki gen mwayen puisans lan, to pénétration lazè domestik yo te kenbe nan plis pase 50% nan dènye ane yo; pwosesis lokalizasyon lazè fib ki gen gwo puisans lan ap avanse piti piti tou, soti 2013 rive 2019 pou rive "depi nan zewo". Pwosesis lokalizasyon lazè fib ki gen gwo puisans lan ap avanse piti piti tou, soti 2013 rive 2019, e li te rive nan yon to pénétration de 55.56%, epi yo prevwa to pénétration domestik lazè fib ki gen gwo puisans lan ap rive nan 57.58% an 2020.
Sepandan, konpozan debaz tankou chip lazè semi-kondiktè gwo puisans yo toujou depann sou enpòtasyon yo, epi konpozan en nan lazè ak chip lazè semi-kondiktè kòm nwayo a ap piti piti lokalize, ki nan yon men amelyore echèl mache konpozan en nan lazè domestik yo, epi nan lòt men an, ak lokalizasyon konpozan debaz en yo, li ka amelyore kapasite manifaktirè lazè domestik yo pou patisipe nan konpetisyon entènasyonal.
(2) Aplikasyon lazè yo penetre pi vit epi pi laj
Avèk lokalizasyon gradyèl konpozan optoelektwonik debaz en yo ak diminisyon gradyèl depans aplikasyon lazè yo, lazè pral penetre pi pwofondman nan anpil endistri yo.
Yon bò, pou Lachin, pwosesis lazè a tou anfòm pami dis premye domèn aplikasyon nan endistri fabrikasyon Lachin nan, epi yo prevwa ke domèn aplikasyon pwosesis lazè yo pral elaji plis toujou epi echèl mache a pral elaji plis toujou nan lavni. Yon lòt bò, avèk popilarizasyon ak devlopman kontinyèl teknoloji tankou san chofè, sistèm kondwi asistans avanse, robo oryante sèvis, deteksyon 3D, elatriye, li pral plis aplike nan anpil domèn tankou otomobil, entèlijans atifisyèl, elektwonik konsomatè, rekonesans figi, kominikasyon optik ak rechèch defans nasyonal. Kòm aparèy oswa konpozan prensipal aplikasyon lazè ki anwo yo, lazè semi-kondiktè a pral genyen tou espas devlopman rapid.
(3) Pi gwo pouvwa, pi bon kalite gwo bout bwa, longèdonn ki pi kout ak devlopman direksyon frekans ki pi rapid
Nan domèn lazè endistriyèl yo, lazè fib yo fè gwo pwogrè an tèm de puisans pwodiksyon, kalite reyon ak klète depi yo te entwodui. Sepandan, yon pi gwo puisans ka amelyore vitès pwosesis la, optimize kalite pwosesis la, epi elaji domèn pwosesis la nan fabrikasyon endistri lou. Nan fabrikasyon otomobil, fabrikasyon ayewospasyal, enèji, fabrikasyon machin, metaliji, konstriksyon transpò ray tren, rechèch syantifik ak lòt domèn aplikasyon tankou koupe, soude, tretman sifas, elatriye, bezwen pou puisans lazè fib yo kontinye ogmante. Manifaktirè aparèy korespondan yo bezwen amelyore pèfòmans aparèy debaz yo kontinyèlman (tankou chip lazè semi-kondiktè gwo puisans ak fib genyen), ogmantasyon puisans lazè fib mande tou teknoloji modilasyon lazè avanse tankou konbinezon reyon ak sentèz puisans, ki pral pote nouvo egzijans ak defi pou manifaktirè chip lazè semi-kondiktè gwo puisans. Anplis de sa, longèdonn ki pi kout, plis longèdonn, devlopman lazè ki pi rapid (ultra rapid) se yon direksyon enpòtan tou, sitou itilize nan chip sikwi entegre, ekspozisyon, elektwonik konsomatè, ayewospasyal ak lòt mikwopwosesis presizyon, osi byen ke syans lavi, medikal, deteksyon ak lòt domèn, chip lazè semi-kondiktè a tou mete nouvo egzijans devan.
(4) demann pou konpozan optoelektwonik lazè gwo puisans pou plis kwasans
Devlopman ak endistriyalizasyon lazè fib gwo puisans lan se rezilta pwogrè sinèjik chèn endistri a, ki mande sipò konpozan optoelektwonik debaz tankou sous ponp, izolatè, konsantrasyon gwo bout bwa, elatriye. Konpozan optoelektwonik yo itilize nan lazè fib gwo puisans yo se baz ak konpozan kle devlopman ak pwodiksyon li yo, epi mache lazè fib gwo puisans k ap agrandi a ap pouse tou demann mache a pou konpozan debaz tankou chip lazè semi-kondiktè gwo puisans. An menm tan, ak amelyorasyon kontinyèl teknoloji lazè fib domestik la, sibstitisyon enpòtasyon vin tounen yon tandans inevitab, pati nan mache lazè nan mond lan ap kontinye amelyore, sa ki pote tou gwo opòtinite pou fòs lokal manifaktirè konpozan optoelektwonik yo.
Lè pòs la: 7 Mas 2023
