Våglängden för blått ljus ligger i 400~500nm-bandet, och en av de viktigaste egenskaperna hos ljus i detta band är att det lätt absorberas av mycket antimetalliska material som koppar. Absorptionshastigheten för blått ljus av starkt reflekterande metaller som koppar är 5-10 gånger högre än för vanliga infraröda lasrar. Denna egenskap, som möjliggör högre kvalitet och bearbetningseffektivitet för högreflekterande metaller, har lett till en kraftig ökning av marknadens efterfrågan på blåljuslasrar.
Viktiga drivkrafter bakom den ökade efterfrågan på blått ljus
Utan tvekan kommer den största drivkraften bakom tillväxten av efterfrågan på blått ljus från tillverkningen av litiumbatterier.
Under den allmänna trenden med energibesparing, miljöskydd och hållbar utveckling ersätter nya energifordon, främst elfordon, gradvis bränslefordon. Nya energifordon är redan en ostoppbar ny kraft på marknaden.2023-data från ministeriet för industri och informationsteknologi i början av året visade att Kinas nya energifordon fortsatte att växa explosivt under 2022, och förblev världens nummer ett för åtta i rad år, och marknadspenetrationen slog ett nytt rekord. Tidigare i år i juli har det 20 miljonte nya energifordonet som tillverkats i Kina tagits från produktionslinjen i Guangzhou! Kina förväntas bli det första landet i världen som korsar gränsen till en era med 10 miljoner årlig försäljning av nya energifordon.
Fortsatt tillväxt i produktion och försäljning av elfordon, driven av den snabba tillväxten av litiumbatterimarknaden. Kinas kraftbatteriindustri fortsätter att leda världen, 70 procent av kraftbatteriet är tillverkat i Kina.
Vid tillverkning av litiumbatterier är många länkar involverade i svetsning av koppar, aluminium och andra höga antimetallmaterial, såsom polsvetsning, svetsning av kvadratiska batteriskal; som är vanligast i fyrkantsbatterier, är användningen av lasersvetsningsdelar av de flesta typer av batterier. Jämfört med det vanliga infraröda ljuset kan svetsning med blått ljus inte uppnå något stänk, ingen porositet, svetskonsistens med bra svetsresultat, vilket gör att marknadens efterfrågan på blått ljus är oöverträffad.
Förutom den enorma drivkraften hos industriella tillämpningar kan blåljuslasrar också användas inom medicinsk behandling, undervattensdetektering, belysning, display och andra områden, och efterfrågan som avslöjats inom dessa områden har också främjat utvecklingen av blåljuslaserteknologi för att en viss utsträckning.
Kärntekniken för blå laser
Kärnteknologin för blåljuslaser är det blåljus-enrörschipset.
Blåljushalvledarchips är vanligtvis baserade på material som InGaN/AlGaN/GaN, etc., och formas till användbara enrörsprodukter efter epitaxiell tillväxt, waferflödesprocess, hålrums-ytbehandling, förpackning och andra processer.
För närvarande är effektnivån för kommersiellt tillgängliga enkla rör med blått ljus 5W, med förmågan att uppnå cirka 10W i laboratoriet. Det finns inte många tillverkare som kan tillhandahålla blåljus enrörschips, även om det finns några inhemska tillverkare som specialiserar sig på detta område, men för närvarande i en dominerande ställning är fortfarande några tyska och japanska företag, Tyskland ams OSRAM är en av dem.
År 2023 hade Munich Shanghai Optical Expo, Laser World Magazine äran att intervjua Jie Xia, senior manager för ams OSRAMs systemlösningsteknikavdelning. Hon sa att ams OSRAM för närvarande har en komplett produktionslinje från tillverkning av laserchip till förpackning, och den högsta uteffekten för det kommersiella blåljusröret som tillhandahålls för närvarande är 5W. ams OSRAM har utsökt processkapacitet för att producera blåljus enrörsprodukter med stabil prestanda, vilket är en av kärnfördelarna med ams OSRAM som kan dominera området för blåljuslaserchips.
Blåljusapplikationer fortsätter att expandera
På tal om tillämpningen av blått ljus, sa Xia Jie, blått ljus enrörs 5W effektnivå är inte tillräckligt för att möta efterfrågan på högre effekt för industriell bearbetning, så fler enrörsprodukter kommer att kombineras efter optisk strålekombination och annan bearbetning, för att uppnå högre effekt kan användas för industriell bearbetning av blå ljuskälla.
Ser man på halvledarindustrin är komplexiteten mycket hög, vilket är mycket likt de utmaningar som fotonikindustrin står inför. Ungefär som fotonikindustrin fortsätter halvledarindustrin att investera kraftigt i forskning och utveckling. Faktum är att 2021 spenderar halvledarindustrin hela 71 miljarder dollar på FoU, vilket rankas tvåa i världen när det gäller FoU-utgifter inom alla branscher.
I denna utställning demonstrerade ams OSRAM modulproverna av 30W, 100W blå laser baserat på den blå laserchipsenheten, det är nämligen kombinationen av flera enstaka rörchips, genom fiberkopplingsutgången, för att uppnå större än eller lika med 30W, 100W uteffekt, och uppnå hög ljusstyrka och hög effekttäthet, som kan användas för precisionsbearbetningsuppgifter.
Blått ljus, som en ljuskälla för vissa minimalt invasiva operationer, kommer att vara banbrytande för nya innovationer när det gäller kirurgiska trauman, ärrminskning och patientsmärta. Det rapporteras att ett antal organisationer redan bedriver djupgående forskning och studier om medicinska tillämpningar för blått ljus, där ams OSRAM förser dem med blåljuskällor.
Det rapporteras att i november 2011 tillkännagav det första anslutna sjukhuset vid Xi'an Jiaotong-universitetet världens första blå laserkirurgiska utrustning med en uteffekt på 200W, som används vid laserenukleering av urinblåstumörer för tumörenukleering.
ams OSRAM demonstrerade också en lasergraveringsmodul baserad på den blå laserchipsenheten, modulen kan ge 20W, 30W, 40W, 50W uteffekt, utgångspunktstorleken på 50μm × 70μm ~ 80μm × 110μm, brännvidden på 20 ~ 50mm mellan valfritt. Denna blåljusmodul kan användas för hemmagravyrmaskin, lämplig för gravering av metall, trä, papper, läder, plast och många andra material; den kan också skära trä, papper och läder med en tjocklek på mindre än 5 mm. När punktstorleken är 50 μm × 70 μm och effekten är 40 W, kan den realisera högprecisionsgravering på ytan av mässing med en tjocklek av 1 cm; när brännvidden är 50 mm kan den gravera metall och skära trä.
För industriella bearbetningsapplikationer som kräver blålaser med högre effekt, är den utgående våglängden på 445nm lämplig för svetsning, beklädnad och additiv tillverkning av koppar, guld och andra metallmaterial. Det är också möjligt att stapla och kombinera flera blå lasrar tillsammans för att uppnå en effekt på kilowatt eller ännu högre blåljusmodulprodukter, vilket för de största applikationsområdena - tillverkning av litiumbatterier i en mängd olika koppar, aluminium och andra högkorrosionsskyddande material svetslänk, för att säkerställa kvaliteten på behandlingen på samma gång, för att uppnå högre bearbetningseffektivitet.
Förutom svetsapplikationen av koppar och andra mycket antimaterial, är kopparlaserbeklädnad och additiv tillverkning också ett viktigt användningsområde för blått ljus.
Framtida trender
Ur synvinkel av framtida efterfrågan på marknadsapplikationer, för det nya energifordonet, är tillverkning av litiumbatterier i svetsning av koppar och andra icke-järnhaltiga material fortfarande ett av de huvudsakliga tillämpningsområdena för blå laser. Litiumbatterier i klackarna, samlingsskenan, topplocket, modulen och många andra svetslänkar, det höga kravet på tätning, estetik, svetseffektivitet och andra indikatorer, kommer att leda den blå lasern mot en riktning med högre effekt och bättre strålkvalitet. Detta kommer att ytterligare främja industrin på den tekniska nivån är engagerad i högre effekt blå enkelrör produkter, enligt Xia Jie avslöjade att ams OSRAM har varit i utvecklingen av högre effekt kommersiella blå enkelrör.
Förutom att förbättra kraften hos blått enkelrör, kommer enkelrörsmatrisen att kombineras, genom den kombinerade strålmetoden, för att uppnå kilowatteffekt, industrin har rapporterat en effekt på upp till 4kW blåljusprodukter, och gör en bra strålkvalitet. Därför, drivet av marknadens efterfrågan, kommer blåljus kombinerad strålteknik att göra fler nya genombrott.
Högre effekt, högre ljusstyrka blå ljuskälla, kommer att vara den vanliga litiumtillverkning i bearbetningskvalitet och effektivitet, till en ny nivå. Framväxten av högre prestanda blå ljuskälla, kommer också att vara utanför den industriella bearbetningen av ett bredare spektrum av områden, för att utveckla fler framväxande applikationer, såsom blå laser och rött ljus, grönt ljus trefärgssyntes, bildandet av laservitt ljus belysning, för att uppnå en mer levande, ljusare, mer energieffektiv skärmfärg, kan användas på TV-skärmen.
Översatt med www.DeepL.com/Translator (gratisversion)
