藍(lán)光的基本物理特性和激光器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，正帶來(lái)前所未有的生產(chǎn)力。

過(guò)去2年疫情原因讓很多人的空間移動(dòng)受到限制，但無(wú)法受限的是人類與生俱來(lái)的奇思妙想和將其快速落地的能力。

眾所周知，世人苦蚊子久矣，夏夜里的“挑燈夜戰(zhàn)”是很多人痛的領(lǐng)悟。一個(gè)國(guó)外博士DIY了一個(gè)高端殺蚊方式——利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)精準(zhǔn)定位，然后再用激光的熱量將其一舉殲滅。要知道，這位博士所用的激光器正是功率在1W左右，450nm波長(zhǎng)的藍(lán)光激光器！

1 “飛入尋常百姓家”的藍(lán)光激光

作為一種生活態(tài)度，制作手工飾品在歐美風(fēng)靡已久。而利用藍(lán)光激光進(jìn)行激光雕刻、打標(biāo)、切割，是其非常重要的新興市場(chǎng)。

特別是疫情以來(lái)，大家居家時(shí)間變得更多，家用消費(fèi)品的需求也愈來(lái)愈大。而在國(guó)外，大家本就喜歡動(dòng)手創(chuàng)作，如此，一個(gè)基于藍(lán)光激光的DIY市場(chǎng)也隨之發(fā)展起來(lái)，如今這股浪潮也正在影響國(guó)內(nèi)。

在國(guó)內(nèi)，DIY的習(xí)慣正從最早的發(fā)燒友滲透到年青一代生活的方方面面，DIY飾品、服飾、家居裝飾代表著主人的審美與情趣。

據(jù)悉，藍(lán)光激光雕刻、打標(biāo)、切割的原理是利用激光的高方向性、高強(qiáng)度，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)把激光光束聚焦在加工物品上面，使加工物品的表面受到強(qiáng)大的熱能而溫度急劇增加，從而使該點(diǎn)因?yàn)楦邷囟�迅速地融化或者氣化。然后配合激光頭的運(yùn)行軌跡，從而實(shí)現(xiàn)基于激光的DIY雕刻等。

“在激光的雕刻等應(yīng)用上，藍(lán)光激光可以應(yīng)用在非常多的材料，比如它適用各種金屬、木材或者是我們平常穿的衣服布料以及各種類型的禮品，在其上刻上特殊的符號(hào)，會(huì)使這些物品顯得更有意義，”艾邁斯歐司朗市場(chǎng)經(jīng)理鄭運(yùn)強(qiáng)介紹道。

特別是相比于其他光源，藍(lán)光激光可以實(shí)現(xiàn)更小的光學(xué)或者說(shuō)系統(tǒng)尺寸，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)更低的系統(tǒng)成本。因此利用藍(lán)光激光雕刻、打標(biāo)、切割非常適合對(duì)系統(tǒng)成本要求較高，對(duì)系統(tǒng)的尺寸要求較高的 DIY 消費(fèi)市場(chǎng)。

2 金屬3D打印的未來(lái)是藍(lán)色的

“當(dāng)然，隨著技術(shù)的更加成熟，藍(lán)光激光在工業(yè)市場(chǎng)的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多。”

特別是金屬3D打印。

據(jù)悉，目前正在開(kāi)發(fā)的藍(lán)光激光技術(shù)，有望在金屬3D打印中，實(shí)現(xiàn)更快的打印速度、更高的打印分辨率和更好的打印質(zhì)量。

這正是由于金屬的基本物理屬性決定了其吸收電磁輻射的能力，而在數(shù)十種工業(yè)應(yīng)用中重要的金屬對(duì)藍(lán)光的吸收能力要比紅外光強(qiáng)得多。尤其是銅，它對(duì)藍(lán)光的吸收能力是紅外光的13倍。

金屬3D打印在本質(zhì)上是小范圍的連續(xù)焊接，金屬粉末相當(dāng)于焊料。金屬粉末吸收激光能量后熔化，使其與相鄰材料相連。而激光3D打印之所以具有吸引力，是因?yàn)榧す庠诒姸鄳?yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)——其可以靈活地、無(wú)接觸地將能量傳輸?shù)骄�確的位置。

而銅、金、鋁合金等高反射金屬，為紅外激光3D打印帶來(lái)了2個(gè)挑戰(zhàn)：

其一，當(dāng)用高強(qiáng)度紅外激光熔化金屬粉末時(shí)，較小的粉末顆粒會(huì)大量被汽化，這就需要控制汽化顆粒的再沉積；

其二，如果使用環(huán)形激光，在激光作用之前粉末預(yù)熱會(huì)浪費(fèi)大量能量。

而正由于藍(lán)光激光可以被大多數(shù)金屬所吸收，因此只需較低能量即可實(shí)現(xiàn)可控的熔池，并將汽化降到最低。因此，與紅外激光相比，藍(lán)光激光3D打印能以較低的能量密度，打印更高密度的金屬件。

就在去年，3D打印機(jī)制造商Essentium與工業(yè)激光器專家NUBURU宣布合作開(kāi)發(fā)一種基于藍(lán)光激光的新型金屬3D打印機(jī)，且于今年6月完成了首批交付。新設(shè)備旨在實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)金屬部件的高分辨率以及高吞吐量制造，項(xiàng)目將以“多年、數(shù)百萬(wàn)美元”的協(xié)議進(jìn)行開(kāi)發(fā)。據(jù)合作伙伴稱，該系統(tǒng)將適用于汽車、航空航天和國(guó)防等各種關(guān)鍵行業(yè)。

3 創(chuàng)新與突破

2017年，第一臺(tái)與工業(yè)相關(guān)的藍(lán)光激光器發(fā)布。

很快，它便證明了自身在材料加工方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

藍(lán)光激光器可實(shí)現(xiàn)的功率密度的持續(xù)增長(zhǎng)導(dǎo)致其處理的應(yīng)用范圍相應(yīng)增長(zhǎng)，這些范圍從消費(fèi)電子、電池制造、電子交通等領(lǐng)域一路擴(kuò)張，每個(gè)應(yīng)用空間都利用了藍(lán)光的基本物理特性和激光器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，帶來(lái)前所未有的生產(chǎn)力。

總的來(lái)說(shuō)，藍(lán)光激光器的采用是由2個(gè)主要特性驅(qū)動(dòng)的：吸收的基本物理特性和提供高功率密度的激光設(shè)計(jì)。

對(duì)清潔能源的日益重視推動(dòng)著用于高密度便攜式儲(chǔ)能鋰離子電池的生產(chǎn)。

而要讓鋰離子電池充分普及，對(duì)金屬材料銅的工業(yè)化加工尤為重要。但所有優(yōu)良的導(dǎo)電材料同時(shí)也會(huì)傳遞熱量，加上銅的高反射率，導(dǎo)致難以通過(guò)受控的方式來(lái)提供足夠的能量使銅溶解。

正是這樣的挑戰(zhàn)，讓藍(lán)光激光在工業(yè)材料加工應(yīng)用中脫穎而出。

自2017年問(wèn)世以來(lái)，藍(lán)光工業(yè)激光器的規(guī)格也在迅速提高，激光功率和亮度等關(guān)鍵指標(biāo)快速提升，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。早期的藍(lán)光激光器多用于電池制造，眾多的技術(shù)進(jìn)步使藍(lán)光激光可以與工業(yè)化的掃描系統(tǒng)集成，提高激光加工的質(zhì)量和效率，因而促進(jìn)消費(fèi)電子的應(yīng)用。而這些應(yīng)用反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了電動(dòng)汽車零部件連接工藝的發(fā)展，并將其應(yīng)用于航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域。

艾邁斯歐司朗作為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的光學(xué)解決方案廠商，對(duì)于藍(lán)光激光的發(fā)展一直起著“奠基”和“推動(dòng)”作用。“以大功率藍(lán)光激光為例，我們推出了2個(gè)封裝（TO56和TO90）的藍(lán)光激光產(chǎn)品（如上圖所示），光功率范圍在2W-5W，均采用密封封裝，具有業(yè)界最高等級(jí)的可靠性，”鄭運(yùn)強(qiáng)介紹道。

TO56封裝產(chǎn)品，PLPT5 447KA，是中功率產(chǎn)品的最優(yōu)選擇，它的發(fā)光孔徑非常小，只有15μm，因此可以提供一流的光束性能，非常適合需要耦合到光波導(dǎo)、光纖或者是需要高光功率密度的應(yīng)用場(chǎng)合。

TO90封裝產(chǎn)品，PLPT9 450LB_E，是高光功率密度產(chǎn)品，最高光功率可達(dá)5W，可以提供最佳的熱阻跟性能，包括ESD保護(hù)，適合應(yīng)用在高光功率密度的工業(yè)應(yīng)用（非汽車應(yīng)用）。

同時(shí)，艾邁斯歐司朗跟產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作也從未停止。

去年12月，激光器模塊制造商Convergent Photonics基于艾邁斯歐司朗CoS封裝形式的新型445nm藍(lán)光激光二極管開(kāi)發(fā)其最新激光器模塊，這些激光器模塊非常適用于高功率工業(yè)應(yīng)用和中等功率醫(yī)療應(yīng)用。

今年1月初，全球領(lǐng)先的光學(xué)解決方案和光學(xué)設(shè)備制造商Crytur發(fā)布，其最新推出的MonaLIGHT激光模塊是基于艾邁斯歐司朗的PLPT9 450LB_E這款藍(lán)光激光二極管。

據(jù)悉，該模塊能夠提供LED技術(shù)無(wú)法達(dá)到的峰值光強(qiáng)，高達(dá)7000cd，在光通量1100lm時(shí)，電光轉(zhuǎn)化效率至少為80lm/W。

而這樣的合作和創(chuàng)新，也在隨著藍(lán)光激光的應(yīng)用版圖一起擴(kuò)大。