Khoa học phổ biến trong ngành công nghiệp laser

I. Giới thiệu về ngành công nghiệp laser

Là đại diện cho năng suất cao, công nghệ laser đã chứng kiến sự phát triển vượt bậc trong thập kỷ qua – ngành công nghiệp laser của Trung Quốc đã phát triển từ một lĩnh vực non trẻ trở thành một nhân tố chính, với các doanh nghiệp Trung Quốc đạt được sự mở rộng nhanh chóng. Nhìn về thập kỷ tới, ngành công nghiệp laser của Trung Quốc đang sẵn sàng chuyển mình từ phát triển “quy mô lớn” sang phát triển “chất lượng cao”.

Từ thế kỷ 20, laser đã được ca ngợi là một trong những phát minh vĩ đại nhất của nhân loại, sau năng lượng nguyên tử, máy tính và chất bán dẫn. Được biết đến như "con dao sắc nhất", "thước kẻ chính xác nhất", "ánh sáng sáng nhất" và "tia laser phi thường", nó đã cách mạng hóa công nghệ hiện đại.

II. Lịch sử phát triển của laser

Ngay từ năm 1916, Albert Einstein đã mô tả mối quan hệ giữa sự phát xạ kích thích và sự phát xạ tự phát của các nguyên tử, làm dấy lên những suy đoán về việc sử dụng tia laser để khuếch đại ánh sáng. Năm 1958, các nhà khoa học Mỹ đã đề xuất nguyên lý laser dựa trên quan sát rằng một tinh thể đất hiếm được chiếu xạ bởi bóng đèn neon phát ra ánh sáng mạnh, tập trung cao độ. Nguyên lý này khẳng định rằng khi vật chất bị kích thích bởi năng lượng phù hợp với tần số dao động phân tử vốn có của nó, nó sẽ tạo ra ánh sáng mạnh không phân kỳ này - đó chính là tia laser.

Năm 1960, nhà khoa học người Mỹ Theodore đã tạo ra tia laser đầu tiên trên thế giới (bước sóng: 0,6943 micromet) bằng cách kích thích một tinh thể hồng ngọc bằng đèn flash cường độ cao. Cột mốc này đánh dấu sự chuyển đổi của laser từ khoa học lý thuyết sang vật lý thực nghiệm. Sau đó, công nghệ laser đã phát triển nhanh chóng trên nhiều lĩnh vực, chuyển từ giai đoạn thực nghiệm sang ứng dụng thực tiễn và được công nhận rộng rãi là một trong những phát minh quan trọng nhất của thế kỷ 20.

Ngày nay, thiết bị gia công bằng laser, được phát triển từ công nghệ laser, đã trở thành công cụ không thể thiếu trong sản xuất công nghiệp hàng ngày, trải rộng trên các lĩnh vực như công nghiệp quân sự, hàng không vũ trụ, sản xuất ô tô, chăm sóc sức khỏe, sản xuất điện tử và sản xuất quang điện.

Qua thời gian, sự khám phá của con người trong lĩnh vực laser đã liên tục vượt qua các giới hạn, đạt được những kết quả đáng kể. Sự phát triển của laser trên nhiều dải bước sóng khác nhau—bao gồm laser sợi quang, laser CO₂, laser xanh lá cây, laser xanh dương, laser tia cực tím (UV), laser tia cực tím sâu (DUV) và laser tia X—đã hỗ trợ mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng thương mại, y tế và công nghiệp khác nhau. Song song với sự tiến bộ của bước sóng laser, những đổi mới trong ứng dụng laser cũng đã phát triển mạnh mẽ, chẳng hạn như cắt laser, hàn laser, khắc laser, phủ laser, khoan laser và khắc axit laser.

Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, thiết bị gia công bằng laser ngày càng trở nên thiết thực và được sử dụng rộng rãi. Các sản phẩm được sản xuất hoặc gia công bằng laser đã hòa nhập vào cuộc sống hàng ngày của con người, trở nên gắn bó mật thiết với các hoạt động thường nhật.

III. Tổng quan về chuỗi ngành công nghiệp laser

Chuỗi ngành công nghiệp laser bao gồm ba phân khúc cốt lõi:

Chuỗi cung ứng thượng nguồn: Vật liệu và linh kiện, bao gồm sản xuất các bộ phận quang học, cơ khí, điều khiển điện tử và khí nén cho thiết bị gia công laser, cũng như nghiên cứu và phát triển các nền tảng điều khiển và hệ thống phần mềm liên quan.
Chuỗi cung ứng trung nguồn: Sản xuất thiết bị xử lý laser (phân khúc cốt lõi của chuỗi ngành).
Lĩnh vực ứng dụng hạ nguồn: Các ngành công nghiệp ứng dụng bao gồm ô tô, thép, đóng tàu, hàng không vũ trụ, điện tử tiêu dùng, vật liệu tiên tiến, chế biến bán dẫn, sản xuất máy móc, thẩm mỹ y tế và công nghiệp điện tử - nơi công nghệ xử lý bằng laser được ứng dụng rộng rãi.

IV. Thị trường Laser của Trung Quốc

Ngành công nghiệp laser: Thị phần của các doanh nghiệp Trung Quốc dự kiến sẽ tiếp tục tăng.

Được thúc đẩy bởi sự tăng trưởng kinh tế bền vững của Trung Quốc và sự phát triển của ngành sản xuất, nền tảng kinh tế vững mạnh chắc chắn sẽ thúc đẩy nhu cầu thị trường đối với sản xuất laser và tạo điều kiện thuận lợi cho đổi mới công nghệ trong ngành. Nhìn về phía trước, ngành công nghiệp thiết bị laser của Trung Quốc có tiềm năng phát triển thị trường rộng lớn.

Với nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực cắt/hàn công suất cao, gia công vi điện tử và cảm biến, nhu cầu về thiết bị laser công nghiệp dự kiến sẽ duy trì tăng trưởng ổn định. Hiện nay, nhu cầu thị trường trong lĩnh vực gia công vật liệu đang tăng trưởng nhanh chóng, trong khi tỷ lệ thâm nhập của hệ thống laser vẫn còn tương đối thấp. Khi công nghệ gia công laser hoàn thiện và hiệu quả chi phí được cải thiện, triển vọng về nhu cầu thiết bị laser công nghiệp rất hứa hẹn.