Macchine e sensori laser innovativi trasformano i veicoli e l’elettronica di consumo

Negli ultimi tre decenni, la potenza media dei diodi laser è aumentata esponenzialmente, mentre il loro prezzo medio è diminuito vertiginosamente. Questi progressi nella tecnologia laser a semiconduttore consentono lo sviluppo di laser a diodi diretti (DDL), inclusi i laser a diodi diretti ad alta potenza (HPDDL) che producono potenza di uscita multi-kilowatt. I significativi miglioramenti nella qualità del raggio laser ora consentono agli utenti di focalizzare la luce su un piccolo punto, e ciò rende la tecnologia DDL uno strumento in rapida evoluzione per la lavorazione di metallo, plastica e composito. Di conseguenza, DDL e HPDDL stanno emergendo come le principali tendenze globali nella produzione industriale, con Panasonic (Giappone) che acquisisce il produttore HPDDL TeraDiode (USA) per migliorare la propria posizione nel mercato del laser per la lavorazione dei materiali. Una tendenza particolarmente importante è lo sviluppo di laser a diodi blu per applicazioni come la saldatura e la stampa 3D di rame, con il player Laserline (Germania) che lancia un prodotto da 1 kW nel 2019. La luce laser blu è più veloce ed efficiente nella lavorazione di metalli come il rame poveri assorbitori della radiazione infrarossa convenzionale. I player chiave della tecnologia DDL stanno oggi mostrando nuove applicazioni di diodi laser liquidate come impossibili un decennio fa, mentre collaborano con produttori automobilistici come Volkswagen (Germania) per ottimizzare i parametri di elaborazione laser.

L'ampia adozione di diodi laser nei mercati del rilevamento ottico sta anche trasformando le industrie automobilistiche ed elettroniche. I laser a semiconduttore per il rilevamento sono prodotti da giganti multinazionali come Sony (Giappone), attori chiave del settore laser come II-VI Incorporated (USA) e aziende più piccole come CNI (Cina) che hanno esperienza nella visione artificiale. La figura seguente mostra alcuni esempi di settori che traggono vantaggio dalle tecnologie a diodi laser per il rilevamento e l'imaging 3D.

Esempi di settori che traggono vantaggio dalle tecnologie a diodi laser per il rilevamento e l'imaging 3D. Fonte: II-VI Incorporated

Una tendenza chiave nel 2019 è l'aumento della tecnologia del laser ad emissione superficiale a cavità verticale (VCSEL) per applicazioni come il riconoscimento facciale negli smartphone. I VCSEL sono un tipo di diodo laser che offre proprietà superiori del fascio, stabilità termica e scalabilità del dispositivo rispetto a prodotti come i diodi laser Fabry Perot. Aziende come II-VI stanno investendo per far crescere rapidamente la loro capacità produttiva VCSEL e migliorare la loro posizione nel mercato VCSEL. Nel novembre 2018, l'II-VI ha annunciato l'intenzione di acquisire Finisar (USA), esperta in questa particolare tipologia.

Un'altra tecnologia laser in rapida evoluzione è lidar, originariamente un acronimo di Light Detection And Ranging (LiDAR). Nel 2018, BMW i Ventures - il fondo di venture capital BMW - ha investito nella start-up di lidar Blackmore (USA). I sensori lidar di Blackmore per auto a guida autonoma utilizzano una sorgente di luce a onde continue a modulazione di frequenza (FMCW) e raggi laser di scansione che utilizzano metodi a stato solido, diversi dai tradizionali sistemi lidar che utilizzano la luce pulsata e la scansione meccanica. Il lidar FMCW combina l'hardware di comunicazione ottica e i metodi di elaborazione del segnale radar per fornire informazioni accurate sulla distanza dell'oggetto e sulla velocità. L'adozione di tecnologie lidar e di monitoraggio in cabina da parte dell'industria automobilistica autonoma sono importanti tendenze che supportano la crescita del mercato dei diodi laser.

BMW Vision Next 100 concept car è un design futuristico di un veicolo autonomo. Fonte: BMW

Il mercato globale dei diodi laser e dei laser a diodi diretti raggiungerà una dimensione di 13,985 miliardi di dollari entro il 2029, dove i diodi laser rappresentano 11,952 miliardi e i laser a diodi diretti rappresentano 2,033 miliardi. L'anteprima qui sotto è da una previsione degli analisti di IDTechEx.

Anteprima dei diodi laser globali e previsioni del mercato dei laser a diodi diretti. Fonte: IDTechEx

 

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