I. Principis tècnics bàsics i avantatges
El nucli d'un disc làser es troba en el seu mitjà de guany-un cristall en forma de disc-(com Yb:YAG) que normalment només té un gruix d'uns 0,1 mil·límetres. Aquesta estructura geomètrica extremadament fina permet que la calor es condueixi ràpidament axialment al dissipador de calor de la part posterior, evitant eficaçment l'"efecte de lents tèrmiques" causat per la distribució desigual de la temperatura en els làsers de varetes tradicionals, assegurant així una excel·lent qualitat del feix. En aplicacions làser ultra-ràpides, els làsers de disc poden realitzar soldadures, perforacions i talls amb una precisió a nivell de micròmetre-. El mínim impacte tèrmic durant el processament aconsegueix el que es coneix com "processament en fred".
II. Recerca d'avantguarda-avenços i rendiment
En la investigació científica, els làsers de disc ultra-ràpids són motors ideals per generar polsos d'atosegons i fonts de llum ultraviolada extrema d'alt-flux (XUV). En els darrers anys, els equips d'investigació nacionals i internacionals han establert repetidament nous rècords en augmentar la seva potència mitjana i energia de pols. Per exemple, alguns equips han aconseguit més de 200 mJ de sortida làser de picosegons a una velocitat de repetició d'1 kHz mitjançant una innovadora tecnologia de refrigeració líquida directa i estructures de bombes multi-passades. Altres investigacions han establert un nou rècord d'oscil·lador de 550 watts de potència mitjana utilitzant matrius de miralls especials i miralls absorbents saturables de semiconductors (SESAM). Aquests sistemes làser ultra-de gran{10}}repetició-tasa{12}}energia-alta{13}}rapidesa proporcionen fonts de llum potents per a la-investigació d'avantguarda en física d'atosegons, parallamps làser i dinàmica de fotoelectrons de superfície.
III. Escenaris bàsics d'aplicació industrial
En la fabricació industrial, els làsers de disc ultra-ràpids estan potenciant profundament múltiples indústries estratègiques emergents:
Noves energies i fabricació d'automoció: En el sector dels vehicles elèctrics (EV), els làsers de disc s'utilitzen àmpliament per a la soldadura de connexió de bateries de materials altament reflectants com el coure i l'alumini. La força de la junta pot arribar al 95% del material base sense esquitxades, adaptant-se perfectament al processament de precisió de plaques de refrigeració líquida i barres de coure.
Aeroespacial: s'utilitzen per perforar forats de refrigeració a les pales de turbines de superaliatge-de níquel, millorant significativament l'eficiència dels motors aerodinàmics i donant suport a la fabricació d'estructures de cèl·lules de la propera-generació.
Semiconductors i noves pantalles: els làsers de disc de nanosegons UV d'alta potència -admeten processos crítics com ara l'aixecament del làser-off (LLO) i el recuit làser excimer (ELA), ajudant al processament de precisió dels panells OLED i les hòsties de semiconductors. A més, serveixen com a ruta tecnològica alternativa bàsica per a fonts de llum de litografia EUV de propera-generació.
Materials especials i dispositius mèdics: permeten un processament altament eficient de polímers-reforçats amb fibra de carboni (CFRP) amb danys tèrmics insignificants. En l'àmbit mèdic, s'utilitzen per fabricar stents coronaris amb característiques inferiors a 50 micres, millorant la biocompatibilitat.
IV. Procés d'industrialització i paisatge del mercat
El mercat global de làser de disc ultra-ràpid està experimentant un ràpid creixement i es preveu que arribi a prop dels 700 milions de dòlars el 2029. Durant molt de temps, les tecnologies bàsiques d'aquest camp han estat monopolitzades per empreses estrangeres, com ara les d'Alemanya. Tanmateix, en els últims anys, les empreses xineses han accelerat els seus avenços en aquest sector. Empreses nacionals com Suzhou Zhonghui Laser han dominat amb èxit la tecnologia làser de disc bàsic i han aconseguit una producció massiva industrialitzada. Han llançat làsers de femtosegons de -quilowatts i plataformes de làser verd i UV d'alta-potència. Aquests avenços no només han aconseguit centenars de milions de RMB en valor de sortida en el processament de precisió industrial, sinó que també han proporcionat solucions de fonts de llum independents i controlables per a grans projectes estratègics nacionals com fonts de llum EUV domèstiques i fusió nuclear controlada. De cara al futur, amb els avenços en la hibridació i el disseny modular de làsers de fibra, el llindar d'aplicació dels làsers de disc es reduirà encara més, donant lloc a perspectives de desenvolupament més àmplies.
