१. लेझर उद्योगाचा आढावा
(1) लेझर परिचय
लेझर (प्रकाश प्रवर्धन, उत्तेजित उत्सर्जनाद्वारे, संक्षिप्त रूपात LASER) हा एक समांतर, एकवर्णी, सुसंगत, दिशात्मक प्रकाशकिरण आहे, जो उत्तेजित प्रतिपुष्टी अनुनाद आणि प्रारणाद्वारे एका अरुंद वारंवारतेवर प्रकाश प्रारणाच्या प्रवर्धनाने तयार होतो.
लेझर तंत्रज्ञानाचा उगम १९६० च्या दशकाच्या सुरुवातीला झाला आणि सामान्य प्रकाशापेक्षा त्याचे स्वरूप पूर्णपणे वेगळे असल्यामुळे, लेझरचा लवकरच विविध क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापर होऊ लागला आणि त्याने विज्ञान, तंत्रज्ञान, अर्थव्यवस्था व समाज यांच्या विकासावर आणि परिवर्तनावर सखोल प्रभाव टाकला.
लेझरच्या जन्माने प्राचीन प्रकाशशास्त्राचे स्वरूप नाट्यमयरीत्या बदलले आहे, ज्यामुळे अभिजात प्रकाशिकी भौतिकशास्त्राचा विस्तार होऊन एक नवीन उच्च-तंत्रज्ञान शाखा निर्माण झाली आहे, ज्यात अभिजात प्रकाशिकी आणि आधुनिक फोटोनिक्स या दोन्हींचा समावेश आहे, आणि मानवी अर्थव्यवस्था व समाजाच्या विकासात एक अनमोल योगदान दिले आहे. लेझर भौतिकशास्त्रातील संशोधनाने आधुनिक फोटोनिक भौतिकशास्त्राच्या दोन प्रमुख शाखांच्या भरभराटीस हातभार लावला आहे: ऊर्जा फोटोनिक्स आणि माहिती फोटोनिक्स. यामध्ये नॉनलाइनर ऑप्टिक्स, क्वांटम ऑप्टिक्स, क्वांटम कम्प्युटिंग, लेझर सेन्सिंग आणि कम्युनिकेशन, लेझर प्लाझ्मा फिजिक्स, लेझर केमिस्ट्री, लेझर बायोलॉजी, लेझर मेडिसिन, अति-अचूक लेझर स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि मेट्रोलॉजी, लेझर अणुभौतिकशास्त्र (ज्यात लेझर कूलिंग आणि बोस-आइन्स्टाईन संघनित पदार्थ संशोधनाचा समावेश आहे), लेझर फंक्शनल मटेरियल्स, लेझर मॅन्युफॅक्चरिंग, लेझर मायक्रो-ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक चिप फॅब्रिकेशन, लेझर ३डी प्रिंटिंग आणि २० हून अधिक आंतरराष्ट्रीय अग्रगण्य शाखा व तांत्रिक अनुप्रयोगांचा समावेश आहे. लेझर विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विभाग (DSL) खालील क्षेत्रांमध्ये स्थापित करण्यात आला आहे.
लेझर उत्पादन उद्योगात, जगाने 'हलक्या उत्पादना'च्या युगात प्रवेश केला आहे. आंतरराष्ट्रीय लेझर उद्योगाच्या आकडेवारीनुसार, अमेरिकेच्या वार्षिक जीडीपीपैकी ५०% वाटा हा उच्च-स्तरीय लेझर अनुप्रयोगांच्या वेगाने विस्तारणाऱ्या बाजारपेठेशी संबंधित आहे. अमेरिका, जर्मनी आणि जपान यांसारख्या अनेक विकसित देशांनी ऑटोमोटिव्ह आणि विमानचालन यांसारख्या प्रमुख उत्पादन उद्योगांमध्ये पारंपरिक प्रक्रियांच्या जागी लेझर प्रक्रियेचा वापर करण्याचे काम मूलतः पूर्ण केले आहे. औद्योगिक उत्पादनातील लेझरने कमी खर्च, उच्च गुणवत्ता, उच्च कार्यक्षमता आणि विशेष उत्पादन अनुप्रयोगांसाठी मोठी क्षमता दर्शविली आहे, जे पारंपरिक उत्पादनाद्वारे साध्य करता येत नाही. तसेच, ते जगातील प्रमुख औद्योगिक देशांमध्ये स्पर्धा आणि नावीन्यपूर्णतेचे एक महत्त्वाचे चालक बनले आहे. देश लेझर तंत्रज्ञानाला त्यांच्या सर्वात महत्त्वाच्या अत्याधुनिक तंत्रज्ञानांपैकी एक म्हणून सक्रियपणे पाठिंबा देत आहेत आणि त्यांनी राष्ट्रीय लेझर उद्योग विकास योजना तयार केल्या आहेत.
(2)लेझरस्रोत पीतत्त्व
लेझर हे एक असे उपकरण आहे जे दृश्य किंवा अदृश्य प्रकाश निर्माण करण्यासाठी उत्तेजित किरणांचा वापर करते, ज्याची रचना गुंतागुंतीची असून त्यात उच्च तांत्रिक अडथळे आहेत. ऑप्टिकल प्रणाली मुख्यत्वे पंप स्रोत (उत्तेजन स्रोत), गेन माध्यम (कार्यकारी पदार्थ), अनुनाद पोकळी आणि इतर ऑप्टिकल उपकरण सामग्रीने बनलेली असते. गेन माध्यम हे फोटॉन निर्मितीचा स्रोत आहे, आणि पंप स्रोताद्वारे निर्माण झालेली ऊर्जा शोषून, गेन माध्यम मूळ अवस्थेतून उत्तेजित अवस्थेत झेप घेते. उत्तेजित अवस्था अस्थिर असल्यामुळे, यावेळी, गेन माध्यम ऊर्जा सोडून मूळ अवस्थेच्या स्थिर स्थितीत परत येते. ऊर्जा सोडण्याच्या या प्रक्रियेत, गेन माध्यम फोटॉन निर्माण करते, आणि या फोटॉनमध्ये ऊर्जा, तरंगलांबी आणि दिशेमध्ये उच्च दर्जाची सुसंगतता असते. ते ऑप्टिकल अनुनाद पोकळीमध्ये सतत परावर्तित होतात, पुढे-मागे हालचाल करतात, ज्यामुळे त्यांचे सतत प्रवर्धन होते, आणि शेवटी परावर्तकामधून लेझर बाहेर पडून लेझर किरण तयार होतो. टर्मिनल उपकरणाची मुख्य ऑप्टिकल प्रणाली म्हणून, लेझरची कार्यक्षमता अनेकदा लेझर उपकरणाच्या आउटपुट बीमची गुणवत्ता आणि शक्ती थेट ठरवते, आणि ते टर्मिनल लेझर उपकरणाचा मुख्य घटक आहे.
पंप स्रोत (उत्तेजन स्रोत) गेन माध्यमाला ऊर्जा उत्तेजन पुरवतो. लेझर निर्माण करण्यासाठी आणि प्रवर्धित करण्यासाठी फोटॉन तयार करण्याकरिता गेन माध्यम उत्तेजित केले जाते. रेझोनंट कॅव्हिटी हे असे ठिकाण आहे जिथे कॅव्हिटीमधील फोटॉन दोलनांवर नियंत्रण ठेवून उच्च दर्जाचा आउटपुट प्रकाश स्रोत मिळवण्यासाठी फोटॉनची वैशिष्ट्ये (वारंवारता, फेज आणि कार्याची दिशा) नियंत्रित केली जातात. पंप स्रोत (उत्तेजन स्रोत) गेन माध्यमासाठी ऊर्जा उत्तेजन पुरवतो. लेझर निर्माण करण्यासाठी आणि प्रवर्धित करण्यासाठी फोटॉन तयार करण्याकरिता गेन माध्यम उत्तेजित केले जाते. रेझोनंट कॅव्हिटी हे असे ठिकाण आहे जिथे कॅव्हिटीमधील फोटॉन दोलनांवर नियंत्रण ठेवून उच्च दर्जाचा आउटपुट प्रकाश स्रोत मिळवण्यासाठी फोटॉनची वैशिष्ट्ये (वारंवारता, फेज आणि कार्याची दिशा) समायोजित केली जातात.
(3)लेझर स्त्रोताचे वर्गीकरण
लेझर स्रोताचे वर्गीकरण गेन माध्यम, आउटपुट तरंगलांबी, ऑपरेशन मोड आणि पंपिंग मोड यांनुसार खालीलप्रमाणे केले जाऊ शकते.
① लाभ माध्यमाद्वारे वर्गीकरण
वेगवेगळ्या गेन मीडियानुसार, लेझर्सचे सॉलिड स्टेट (ज्यात सॉलिड, सेमीकंडक्टर, फायबर, हायब्रीड यांचा समावेश आहे), लिक्विड लेझर्स, गॅस लेझर्स इत्यादींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते.
| लेझरस्रोतप्रकार | मीडिया मिळवा | मुख्य वैशिष्ट्ये |
| सॉलिड स्टेट लेझर स्रोत | घन पदार्थ, सेमीकंडक्टर, फायबर ऑप्टिक्स, हायब्रीड | उत्तम स्थिरता, उच्च शक्ती, कमी देखभाल खर्च, औद्योगिकीकरणासाठी उपयुक्त |
| द्रव लेझर स्रोत | रासायनिक द्रव | ऐच्छिक तरंगलांबीची श्रेणी गाठता येते, पण आकार मोठा असतो आणि देखभालीचा खर्च जास्त असतो. |
| गॅस लेझर स्रोत | वायू | उच्च दर्जाचा लेझर प्रकाश स्रोत, परंतु मोठा आकार आणि जास्त देखभाल खर्च |
| मुक्त इलेक्ट्रॉन लेझर स्रोत | विशिष्ट चुंबकीय क्षेत्रातील इलेक्ट्रॉन बीम | अत्यंत उच्च शक्तीचे आणि उच्च दर्जाचे लेझर आउटपुट मिळवता येते, परंतु त्यासाठी उत्पादन तंत्रज्ञान आणि उत्पादन खर्च खूप जास्त असतो. |
उत्तम स्थिरता, उच्च शक्ती आणि कमी देखभाल खर्च यांमुळे सॉलिड-स्टेट लेझर्सचा वापर अत्यंत फायदेशीर ठरतो.
सॉलिड-स्टेट लेझर्सपैकी, सेमीकंडक्टर लेझर्समध्ये उच्च कार्यक्षमता, लहान आकार, दीर्घायुष्य, कमी ऊर्जा वापर इत्यादी फायदे आहेत. एकीकडे, ते लेझर प्रक्रिया, वैद्यकीय, दळणवळण, सेन्सिंग, डिस्प्ले, मॉनिटरिंग आणि संरक्षण अनुप्रयोगांमध्ये मुख्य प्रकाश स्रोत आणि आधार म्हणून थेट वापरले जाऊ शकतात आणि धोरणात्मक विकासाच्या दृष्टीने आधुनिक लेझर तंत्रज्ञानाच्या विकासासाठी एक महत्त्वाचा आधार बनले आहेत.
दुसरीकडे, सेमीकंडक्टर लेझर्सचा उपयोग सॉलिड-स्टेट लेझर्स आणि फायबर लेझर्ससारख्या इतर लेझर्ससाठी मुख्य पंपिंग प्रकाश स्रोत म्हणूनही केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे संपूर्ण लेझर क्षेत्राच्या तांत्रिक प्रगतीला मोठी चालना मिळते. जगातील सर्व प्रमुख विकसित देशांनी याचा त्यांच्या राष्ट्रीय विकास योजनांमध्ये समावेश केला आहे, ज्यामुळे याला भक्कम पाठिंबा मिळून जलद विकास साधला गेला आहे.
२) पंपिंग पद्धतीनुसार
पंपिंग पद्धतीनुसार लेझर्सचे विद्युत पंप केलेले, प्रकाशीय पंप केलेले, रासायनिक पंप केलेले लेझर्स इत्यादींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते.
विद्युत प्रवाहाने उत्तेजित होणाऱ्या लेझर्सना इलेक्ट्रिकली पंप्ड लेझर्स म्हणतात, गॅस लेझर्स बहुतेकदा गॅस डिस्चार्जने उत्तेजित होतात, तर सेमीकंडक्टर लेझर्स बहुतेकदा करंट इंजेक्शनने उत्तेजित होतात.
जवळपास सर्व सॉलिड स्टेट लेझर्स आणि लिक्विड लेझर्स हे ऑप्टिकल पंप लेझर्स आहेत, आणि सेमीकंडक्टर लेझर्सचा वापर ऑप्टिकल पंप लेझर्ससाठी कोअर पंपिंग स्रोत म्हणून केला जातो.
रासायनिक अभिक्रियांमधून मुक्त होणाऱ्या ऊर्जेचा वापर करून कार्यकारी पदार्थाला उत्तेजित करणाऱ्या लेझर्सना 'केमिकली पंप्ड लेझर्स' म्हणतात.
③ ऑपरेशन मोडनुसार वर्गीकरण
लेझर्सना त्यांच्या कार्यपद्धतीनुसार सतत लेझर्स आणि स्पंदित लेझर्समध्ये विभागले जाऊ शकते.
सतत लेझरमध्ये प्रत्येक ऊर्जा पातळीवरील कणांच्या संख्येचे आणि कॅव्हिटीमधील रेडिएशन क्षेत्राचे वितरण स्थिर असते, आणि त्यांच्या कार्याचे वैशिष्ट्य म्हणजे कार्यकारी पदार्थाचे उत्तेजन आणि त्यानुसार दीर्घ कालावधीसाठी सतत लेझर आउटपुट देणे. सतत लेझर जास्त कालावधीसाठी सतत लेझर प्रकाश देऊ शकतात, परंतु उष्णतेचा परिणाम अधिक स्पष्टपणे दिसून येतो.
पल्स्ड लेझर म्हणजे असा कालावधी, ज्यामध्ये लेझरची शक्ती एका विशिष्ट मूल्यावर कायम ठेवली जाते आणि लेझर प्रकाश खंडित स्वरूपात बाहेर टाकला जातो. कमी औष्णिक परिणाम आणि उत्तम नियंत्रणक्षमता ही त्याची मुख्य वैशिष्ट्ये आहेत.
④ आउटपुट तरंगलांबीनुसार वर्गीकरण
तरंगलांबीनुसार लेझर्सचे इन्फ्रारेड लेझर्स, दृश्यमान लेझर्स, अल्ट्राव्हायोलेट लेझर्स, डीप अल्ट्राव्हायोलेट लेझर्स इत्यादींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते. वेगवेगळ्या संरचित पदार्थांद्वारे शोषल्या जाणाऱ्या प्रकाशाच्या तरंगलांबीची श्रेणी वेगवेगळी असते, त्यामुळे वेगवेगळ्या पदार्थांच्या सूक्ष्म प्रक्रियेसाठी किंवा विविध अनुप्रयोग परिस्थितींसाठी वेगवेगळ्या तरंगलांबीच्या लेझर्सची आवश्यकता असते.इन्फ्रारेड लेझर आणि यूव्ही लेझर हे दोन सर्वाधिक वापरले जाणारे लेझर आहेत. इन्फ्रारेड लेझरचा वापर प्रामुख्याने 'थर्मल प्रोसेसिंग'मध्ये केला जातो, जिथे पदार्थाच्या पृष्ठभागावरील पदार्थ गरम करून त्याचे बाष्पीभवन (इव्हॅपोरेशन) केले जाते, जेणेकरून तो पदार्थ काढून टाकता येतो; तर पातळ थरातील अधातू पदार्थांवर प्रक्रिया करणे, सेमीकंडक्टर वेफर कापणे, ऑरगॅनिक ग्लास कापणे, ड्रिलिंग, मार्किंग आणि इतर क्षेत्रांमध्ये, उच्च ऊर्जेचे यूव्ही फोटॉन थेट अधातू पदार्थांच्या पृष्ठभागावरील आण्विक बंध तोडतात, ज्यामुळे रेणू वस्तूपासून वेगळे केले जाऊ शकतात, आणि या पद्धतीमुळे उच्च उष्णतेची प्रतिक्रिया निर्माण होत नाही, म्हणून याला सामान्यतः 'कोल्ड प्रोसेसिंग' म्हटले जाते.
UV फोटॉनच्या उच्च ऊर्जेमुळे, बाह्य उत्तेजन स्रोताद्वारे विशिष्ट उच्च शक्तीचा अखंड UV लेसर निर्माण करणे कठीण आहे, म्हणून UV लेसर सामान्यतः क्रिस्टल मटेरियल नॉनलाइनर इफेक्ट फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्जन पद्धतीचा वापर करून निर्माण केला जातो, त्यामुळे सध्या औद्योगिक क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे UV लेसर प्रामुख्याने सॉलिड-स्टेट UV लेसर आहेत.
(4) उद्योग साखळी
उद्योग साखळीचा अपस्ट्रीम म्हणजे सेमीकंडक्टर कच्चा माल, उच्च-स्तरीय उपकरणे आणि संबंधित उत्पादन साहित्याचा वापर करून लेझर कोअर आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे तयार करणे, जो लेझर उद्योगाचा आधारस्तंभ आहे आणि ज्यामध्ये प्रवेशाची अट उच्च आहे. उद्योग साखळीचा मिडस्ट्रीम म्हणजे अपस्ट्रीम लेझर चिप्स आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, मॉड्यूल्स, ऑप्टिकल घटक इत्यादींचा वापर पंप स्रोत म्हणून करणे, ज्याद्वारे डायरेक्ट सेमीकंडक्टर लेझर्स, कार्बन डायऑक्साइड लेझर्स, सॉलिड-स्टेट लेझर्स, फायबर लेझर्स इत्यादींसह विविध लेझर्सचे उत्पादन आणि विक्री केली जाते; डाउनस्ट्रीम उद्योग प्रामुख्याने विविध लेझर्सच्या उपयोजन क्षेत्रांना सूचित करतो, ज्यात औद्योगिक प्रक्रिया उपकरणे, लिडार (LIDAR), ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, वैद्यकीय सौंदर्य आणि इतर उपयोजन उद्योगांचा समावेश आहे.
① अपस्ट्रीम पुरवठादार
सेमीकंडक्टर लेझर चिप्स, उपकरणे आणि मॉड्यूल्स यांसारख्या अपस्ट्रीम उत्पादनांसाठी लागणारा कच्चा माल प्रामुख्याने विविध चिप मटेरियल्स, फायबर मटेरियल्स आणि मशिनिंग केलेले भाग असतात, ज्यात सबस्ट्रेट्स, हीट सिंक, रसायने आणि हाउसिंग सेट्स यांचा समावेश होतो. चिप प्रक्रियेसाठी अपस्ट्रीम कच्च्या मालाची उच्च गुणवत्ता आणि कार्यक्षमता आवश्यक असते, जो प्रामुख्याने परदेशी पुरवठादारांकडून घेतला जातो, परंतु स्थानिकीकरणाचे प्रमाण हळूहळू वाढत आहे आणि हळूहळू स्वतंत्र नियंत्रण साध्य होत आहे. मुख्य अपस्ट्रीम कच्च्या मालाच्या कार्यक्षमतेचा सेमीकंडक्टर लेझर चिप्सच्या गुणवत्तेवर थेट परिणाम होतो, विविध चिप मटेरियल्सच्या कार्यक्षमतेत सतत सुधारणा होत असल्याने, उद्योगाच्या उत्पादनांची कार्यक्षमता सुधारण्यास प्रोत्साहन देण्यासाठी सकारात्मक भूमिका बजावली जाते.
②मध्यवर्ती उद्योग साखळी
सेमीकंडक्टर लेझर चिप ही उद्योग साखळीच्या मधल्या टप्प्यातील विविध प्रकारच्या लेझर्सचा मुख्य पंप प्रकाश स्रोत आहे आणि मधल्या टप्प्यातील लेझर्सच्या विकासाला चालना देण्यात सकारात्मक भूमिका बजावते. मधल्या टप्प्यातील लेझर्सच्या क्षेत्रात अमेरिका, जर्मनी आणि इतर परदेशी कंपन्यांचे वर्चस्व आहे, परंतु अलिकडच्या वर्षांत देशांतर्गत लेझर उद्योगाच्या जलद विकासानंतर, उद्योग साखळीच्या मधल्या टप्प्यातील बाजारपेठेत देशांतर्गत कंपन्यांनी वेगाने जागा घेतली आहे.
③औद्योगिक साखळीचा खालचा टप्पा
उद्योगाच्या विकासाला चालना देण्यात अनुवर्ती उद्योगाची (डाउनस्ट्रीम इंडस्ट्री) मोठी भूमिका असते, त्यामुळे अनुवर्ती उद्योगाच्या विकासाचा थेट परिणाम उद्योगाच्या बाजारपेठेतील जागेवर होतो. चीनच्या अर्थव्यवस्थेची सातत्यपूर्ण वाढ आणि आर्थिक परिवर्तनासाठी धोरणात्मक संधींच्या उदयानंतर या उद्योगाच्या विकासासाठी अधिक चांगल्या परिस्थिती निर्माण झाल्या आहेत. चीन एका उत्पादनशील देशाकडून उत्पादन क्षेत्रातील महासत्ता बनण्याच्या दिशेने वाटचाल करत आहे, आणि अनुवर्ती लेझर्स व लेझर उपकरणे ही उत्पादन उद्योगाला अद्ययावत करण्याच्या प्रमुख बाबींपैकी एक आहेत, ज्यामुळे या उद्योगाच्या दीर्घकालीन सुधारणेसाठी एक चांगले मागणीचे वातावरण निर्माण होते. सेमीकंडक्टर लेझर चिप्स आणि त्यांच्या उपकरणांच्या कार्यप्रदर्शन निर्देशांकाबाबत अनुवर्ती उद्योगाच्या गरजा वाढत आहेत, आणि देशांतर्गत उद्योग हळूहळू कमी शक्तीच्या लेझर बाजारपेठेतून उच्च शक्तीच्या लेझर बाजारपेठेत प्रवेश करत आहेत, त्यामुळे उद्योगाला तंत्रज्ञान संशोधन आणि विकास तसेच स्वतंत्र नवोपक्रमाच्या क्षेत्रात गुंतवणूक सातत्याने वाढवणे आवश्यक आहे.
२. सेमीकंडक्टर लेझर उद्योगाच्या विकासाची स्थिती
सर्व प्रकारच्या लेझर्समध्ये सेमीकंडक्टर लेझर्सची ऊर्जा रूपांतरण कार्यक्षमता सर्वोत्तम असते, एकीकडे, त्यांचा उपयोग ऑप्टिकल फायबर लेझर्स, सॉलिड-स्टेट लेझर्स आणि इतर ऑप्टिकल पंप लेझर्ससाठी मुख्य पंप स्रोत म्हणून केला जाऊ शकतो. दुसरीकडे, सेमीकंडक्टर लेझर तंत्रज्ञानामध्ये ऊर्जा कार्यक्षमता, तेजस्विता, आयुष्य, बहु-तरंगलांबी, मॉड्युलेशन दर इत्यादी बाबतीत सतत होत असलेल्या प्रगतीमुळे, सेमीकंडक्टर लेझर्सचा वापर मटेरियल प्रोसेसिंग, वैद्यकीय, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, ऑप्टिकल सेन्सिंग, संरक्षण इत्यादी क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. लेझर फोकस वर्ल्डच्या मते, डायोड लेझर्सचा, म्हणजेच सेमीकंडक्टर लेझर्स आणि नॉन-डायोड लेझर्सचा, २०२१ मधील एकूण जागतिक महसूल १८,४८० दशलक्ष डॉलर्स असण्याचा अंदाज आहे, ज्यामध्ये एकूण महसुलाच्या ४३% वाटा सेमीकंडक्टर लेझर्सचा आहे.
लेझर फोकस वर्ल्डच्या मते, २०२० मध्ये जागतिक सेमीकंडक्टर लेझर बाजारपेठ ६,७२४ अब्ज डॉलर्सची असेल, जी मागील वर्षाच्या तुलनेत १४.२०% नी वाढेल. जागतिक बुद्धिमत्तेच्या विकासामुळे, स्मार्ट उपकरणे, ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स, नवीन ऊर्जा आणि इतर क्षेत्रांमध्ये लेझर्सची वाढती मागणी, तसेच वैद्यकीय, सौंदर्य उपकरणे आणि इतर उदयोन्मुख अनुप्रयोगांच्या सततच्या विस्तारामुळे, सेमीकंडक्टर लेझर्सचा वापर ऑप्टिकल पंप लेझर्ससाठी पंप स्रोत म्हणून केला जाऊ शकतो आणि त्याच्या बाजारपेठेचा आकार स्थिर वाढ कायम ठेवेल. २०२१ मध्ये जागतिक सेमीकंडक्टर लेझर बाजारपेठेचा आकार ७.९४६ अब्ज डॉलर्स असेल आणि बाजारपेठेचा वाढीचा दर १८.१८% असेल.
तांत्रिक तज्ञ, उद्योग आणि व्यावसायिकांच्या संयुक्त प्रयत्नांतून, चीनच्या सेमीकंडक्टर लेझर उद्योगाने असाधारण विकास साधला आहे, ज्यामुळे या उद्योगाने शून्यातून सुरुवात करून या उद्योगाच्या मूळ नमुन्याची सुरुवात अनुभवली आहे. अलिकडच्या वर्षांत, सरकारच्या नेतृत्वाखाली आणि लेझर उद्योगांच्या सहकार्याने, चीनने लेझर उद्योगाचा विकास वाढवला असून विविध प्रदेश वैज्ञानिक संशोधन, तंत्रज्ञान वृद्धी, बाजारपेठेचा विकास आणि लेझर औद्योगिक उद्यानांच्या उभारणीसाठी समर्पित केले आहेत.
३. चीनच्या लेझर उद्योगाचा भविष्यातील विकासाचा कल
युरोप आणि अमेरिकेतील विकसित देशांच्या तुलनेत चीनचे लेझर तंत्रज्ञान मागे नाही, परंतु लेझर तंत्रज्ञानाचा वापर आणि उच्च-स्तरीय मुख्य तंत्रज्ञानामध्ये अजूनही मोठी तफावत आहे, विशेषतः अपस्ट्रीम सेमीकंडक्टर लेझर चिप आणि इतर मुख्य घटक अजूनही आयातीवर अवलंबून आहेत.
अमेरिका, जर्मनी आणि जपान यांसारख्या विकसित देशांनी काही मोठ्या औद्योगिक क्षेत्रांमध्ये पारंपरिक उत्पादन तंत्रज्ञानाची जागा घेण्याचे काम मूलतः पूर्ण केले आहे आणि 'हलक्या उत्पादना'च्या युगात प्रवेश केला आहे; चीनमध्ये लेझर अनुप्रयोगांचा विकास वेगाने होत असला तरी, त्याच्या वापराचा प्रसार दर अजूनही तुलनेने कमी आहे. औद्योगिक उन्नतीचे मुख्य तंत्रज्ञान म्हणून, लेझर उद्योग हे राष्ट्रीय समर्थनाचे एक प्रमुख क्षेत्र राहील, त्याच्या वापराची व्याप्ती सतत वाढवली जाईल आणि अखेरीस चीनच्या उत्पादन उद्योगाला 'हलक्या उत्पादना'च्या युगात नेले जाईल. सध्याच्या विकासाच्या परिस्थितीवरून, चीनच्या लेझर उद्योगाचा विकास खालील विकास प्रवृत्ती दर्शवतो.
(1) सेमीकंडक्टर लेझर चिप आणि इतर मुख्य घटकांचे हळूहळू स्थानिकीकरण साध्य होत आहे
फायबर लेझरचे उदाहरण घेतल्यास, उच्च शक्तीचा फायबर लेझर पंप स्रोत हे सेमीकंडक्टर लेझरचे मुख्य उपयोजन क्षेत्र आहे, तर उच्च शक्तीचे सेमीकंडक्टर लेझर चिप आणि मॉड्यूल हे फायबर लेझरचे महत्त्वाचे घटक आहेत. अलिकडच्या वर्षांत, चीनचा ऑप्टिकल फायबर लेझर उद्योग जलद वाढीच्या टप्प्यात आहे आणि स्थानिकीकरणाचे प्रमाण दरवर्षी वाढत आहे.
बाजारपेठेतील प्रवेशाच्या बाबतीत, कमी-शक्तीच्या फायबर लेझर बाजारपेठेत, २०१९ मध्ये देशांतर्गत लेझर्सचा बाजारहिस्सा ९९.०१% पर्यंत पोहोचला; मध्यम-शक्तीच्या फायबर लेझर बाजारपेठेत, अलिकडच्या वर्षांत देशांतर्गत लेझर्सचा प्रवेश दर ५०% पेक्षा जास्त राखला गेला आहे; उच्च-शक्तीच्या फायबर लेझर्सची स्वदेशीकरण प्रक्रिया देखील हळूहळू पुढे सरकत आहे, २०१३ ते २०१९ पर्यंत ५५.५६% चा प्रवेश दर गाठला आहे, आणि २०२० मध्ये उच्च-शक्तीच्या फायबर लेझर्सचा देशांतर्गत प्रवेश दर ५७.५८% असण्याची अपेक्षा आहे.
तथापि, उच्च-शक्तीच्या सेमीकंडक्टर लेझर चिप्ससारखे मुख्य घटक अजूनही आयातीवर अवलंबून आहेत, आणि सेमीकंडक्टर लेझर चिप्सला केंद्रस्थानी ठेवून बनवलेल्या लेझर्सचे अपस्ट्रीम घटक हळूहळू स्थानिक पातळीवर तयार केले जात आहेत, ज्यामुळे एकीकडे देशांतर्गत लेझर्सच्या अपस्ट्रीम घटकांची बाजारपेठेतील व्याप्ती वाढते, आणि दुसरीकडे, अपस्ट्रीम मुख्य घटकांच्या स्थानिकीकरणामुळे, देशांतर्गत लेझर उत्पादकांची आंतरराष्ट्रीय स्पर्धेत सहभागी होण्याची क्षमता सुधारू शकते.
(2) लेझर अनुप्रयोग अधिक वेगाने आणि अधिक विस्तृतपणे प्रवेश करतात
अपस्ट्रीम कोअर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक घटकांचे हळूहळू स्थानिकीकरण होत असल्यामुळे आणि लेझर वापराच्या खर्चात हळूहळू घट होत असल्यामुळे, लेझर अनेक उद्योगांमध्ये अधिक खोलवर प्रवेश करतील.
एकीकडे, चीनसाठी लेझर प्रक्रिया ही चीनच्या उत्पादन उद्योगातील शीर्ष दहा उपयोजन क्षेत्रांमध्ये गणली जाते आणि भविष्यात लेझर प्रक्रियेची उपयोजन क्षेत्रे आणखी विस्तारतील व बाजारपेठेचा आकारही वाढेल अशी अपेक्षा आहे. दुसरीकडे, चालकविरहित, प्रगत सहाय्यक ड्रायव्हिंग प्रणाली, सेवा-आधारित रोबोट, ३डी सेन्सिंग इत्यादी तंत्रज्ञानाच्या सततच्या लोकप्रियतेमुळे आणि विकासामुळे, ऑटोमोबाईल, कृत्रिम बुद्धिमत्ता, ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स, चेहरा ओळख, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन आणि राष्ट्रीय संरक्षण संशोधन यांसारख्या अनेक क्षेत्रांमध्ये याचा अधिक वापर केला जाईल. वरील लेझर उपयोजनांचे मुख्य उपकरण किंवा घटक म्हणून, सेमीकंडक्टर लेझरलाही वेगाने विकासाची संधी मिळेल.
(3) उच्च शक्ती, उत्तम शलाका गुणवत्ता, कमी तरंगलांबी आणि जलद वारंवारता दिशा विकास
औद्योगिक लेझर्सच्या क्षेत्रात, फायबर लेझर्सनी त्यांच्या परिचयानंतर आउटपुट पॉवर, बीमची गुणवत्ता आणि चमक या बाबतीत मोठी प्रगती केली आहे. तथापि, उच्च पॉवरमुळे प्रक्रियेचा वेग वाढतो, प्रक्रियेची गुणवत्ता सुधारते आणि प्रक्रिया क्षेत्राचा विस्तार अवजड उद्योग उत्पादनापर्यंत होतो. ऑटोमोटिव्ह उत्पादन, एरोस्पेस उत्पादन, ऊर्जा, यंत्रसामग्री उत्पादन, धातूकाम, रेल्वे वाहतूक बांधकाम, वैज्ञानिक संशोधन आणि कटिंग, वेल्डिंग, पृष्ठभाग उपचार इत्यादी अनुप्रयोगांच्या इतर क्षेत्रांमध्ये फायबर लेझर पॉवरची आवश्यकता सतत वाढत आहे. संबंधित उपकरण उत्पादकांना मुख्य उपकरणांची (जसे की उच्च-शक्तीचे सेमीकंडक्टर लेझर चिप आणि गेन फायबर) कार्यक्षमता सतत सुधारण्याची आवश्यकता आहे. फायबर लेझर पॉवरमधील वाढीसाठी बीम कंबाइनिंग आणि पॉवर सिंथेसिस यांसारख्या प्रगत लेझर मॉड्युलेशन तंत्रज्ञानाची देखील आवश्यकता आहे, ज्यामुळे उच्च-शक्तीच्या सेमीकंडक्टर लेझर चिप उत्पादकांसमोर नवीन आवश्यकता आणि आव्हाने निर्माण होतील. याव्यतिरिक्त, लहान तरंगलांबी, अधिक तरंगलांबी, वेगवान (अतिवेगवान) लेझरचा विकास ही देखील एक महत्त्वाची दिशा आहे. याचा उपयोग प्रामुख्याने इंटिग्रेटेड सर्किट चिप्स, डिस्प्ले, ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स, एरोस्पेस आणि इतर अचूक सूक्ष्म-प्रक्रिया, तसेच जीवन विज्ञान, वैद्यकीय, सेन्सिंग आणि इतर क्षेत्रांमध्ये होतो, ज्यामुळे सेमीकंडक्टर लेझर चिपसमोर नवीन आवश्यकता निर्माण होतात.
(4) उच्च शक्तीच्या लेझर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक घटकांची मागणी आणखी वाढण्यासाठी
उच्च-शक्तीच्या फायबर लेझरचा विकास आणि औद्योगिकीकरण हे उद्योग साखळीच्या सहयोगी प्रगतीचा परिणाम आहे, ज्यासाठी पंप सोर्स, आयसोलेटर, बीम कॉन्सेंट्रेटर इत्यादींसारख्या मुख्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या समर्थनाची आवश्यकता असते. उच्च-शक्तीच्या फायबर लेझरमध्ये वापरले जाणारे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक घटक हे त्याच्या विकास आणि उत्पादनाचा आधार आणि मुख्य घटक आहेत, आणि उच्च-शक्तीच्या फायबर लेझरची विस्तारणारी बाजारपेठ उच्च-शक्तीच्या सेमीकंडक्टर लेझर चिप्ससारख्या मुख्य घटकांच्या बाजारपेठेतील मागणीलाही चालना देते. त्याच वेळी, देशांतर्गत फायबर लेझर तंत्रज्ञानातील सततच्या सुधारणांमुळे, आयात प्रतिस्थापन हा एक अपरिहार्य कल बनला आहे, ज्यामुळे जगातील लेझर बाजारपेठेतील वाटा सतत वाढत राहील, आणि यामुळे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक घटक उत्पादकांच्या स्थानिक सामर्थ्यासाठी मोठ्या संधी निर्माण होतात.
पोस्ट करण्याची वेळ: ०७ मार्च २०२३
