I. Principios técnicos básicos y ventajas
El núcleo de un láser de disco reside en su medio de ganancia: -un cristal en forma de disco- (como Yb:YAG) que normalmente tiene solo 0,1 milímetros de espesor. Esta estructura geométrica extremadamente delgada permite que el calor se conduzca rápidamente axialmente al disipador de calor en la parte posterior, evitando efectivamente el "efecto de lente térmica" causado por la distribución desigual de la temperatura en los láseres de varilla tradicionales, garantizando así una excelente calidad del haz. En aplicaciones láser ultra-rápidas, los láseres de disco pueden realizar soldadura, perforación y corte con precisión de nivel micrométrico-. El mínimo impacto térmico durante el procesamiento consigue lo que se conoce como "procesamiento en frío".
II. Avances-de vanguardia en investigación y rendimiento
En la investigación científica, los láseres de disco ultra-rápidos son controladores ideales para generar pulsos de attosegundos y fuentes de luz ultravioleta extrema (XUV) de alto-flujo. En los últimos años, los equipos de investigación nacionales e internacionales han establecido repetidamente nuevos récords en el aumento de su potencia promedio y energía de pulso. Por ejemplo, algunos equipos han logrado más de 200 mJ de salida de láser de picosegundos a una velocidad de repetición de 1 kHz mediante una innovadora tecnología de refrigeración líquida directa y estructuras de bomba de múltiples-pasos. Otra investigación ha establecido un nuevo récord de oscilador de 550 vatios de potencia promedio utilizando conjuntos de espejos especiales y espejos absorbentes saturables semiconductores (SESAM). Estos sistemas láser ultrarrápidos-de alta-repetición-alta-energía proporcionan potentes fuentes de luz para-investigaciones de vanguardia en física de attosegundos, pararrayos láser y dinámica de fotoelectrones de superficie.
III. Escenarios de aplicaciones industriales principales
En la fabricación industrial, los láseres de disco ultra-rápidos están potenciando profundamente múltiples industrias estratégicas emergentes:
Nuevas energías y fabricación de automóviles: En el sector de los vehículos eléctricos (EV), los láseres de disco se utilizan ampliamente para soldar conexiones de baterías de materiales altamente reflectantes como el cobre y el aluminio. La resistencia de la unión puede alcanzar el 95% del material base sin salpicaduras, adaptándose perfectamente al procesamiento de precisión de placas de refrigeración líquida y barras colectoras de cobre.
Aeroespacial: se utilizan para perforar orificios de refrigeración en palas de turbinas de superaleación a base de níquel-, lo que mejora significativamente la eficiencia de los motores aeronáuticos y respalda la fabricación de estructuras de fuselajes de próxima-generación.
Semiconductores y nuevas pantallas: Los láseres de disco de nanosegundos UV de alta-potencia pueden respaldar procesos críticos como el despegue-láser (LLO) y el recocido con láser excimer (ELA), lo que ayuda al procesamiento de precisión de paneles OLED y obleas semiconductoras. Además, sirven como una ruta tecnológica alternativa central para las fuentes de luz de litografía EUV de próxima-generación.
Materiales especializados y dispositivos médicos: Permiten un procesamiento altamente eficiente de polímeros reforzados con fibra de carbono-(CFRP) con un daño térmico insignificante. En el campo médico, se utilizan para fabricar stents coronarios con características inferiores a 50 micrones, lo que mejora la biocompatibilidad.
IV. Proceso de industrialización y panorama del mercado
El mercado mundial del láser de disco ultra-está experimentando un rápido crecimiento y se prevé que alcance casi 700 millones de dólares en 2029. Durante mucho tiempo, las tecnologías centrales en este campo han estado monopolizadas por empresas extranjeras, como las de Alemania. Sin embargo, en los últimos años, las empresas chinas han acelerado sus avances en este sector. Empresas nacionales como Suzhou Zhonghui Laser han dominado con éxito la tecnología láser de disco central y han logrado una producción en masa industrializada. Han lanzado láseres de femtosegundo de nivel de kilovatios-y plataformas de láser verde y ultravioleta de alta-potencia. Estos avances no solo han logrado cientos de millones de RMB en valor de producción en el procesamiento de precisión industrial, sino que también han proporcionado soluciones de fuentes de luz independientes y controlables para importantes proyectos estratégicos nacionales, como fuentes de luz EUV nacionales y fusión nuclear controlada. De cara al futuro, con los avances en la hibridación y el diseño modular de los láseres de fibra, el umbral de aplicación de los láseres de disco se reducirá aún más, lo que dará paso a perspectivas de desarrollo más amplias.
