في السنوات القليلة الماضية، كانت هناك طريقتان رئيسيتان لتعزيز تطبيق تقنية الليزر: الأولى هي تجاوز العقبة التقنية وزيادة قدرة الإخراج باستمرار، مما أدى إلى انخفاض كبير في سعر الليزر للواط الفردي، وتقليل كبير في تكلفة الاستخدام؛ الثانية هي ظهور تقنيات الليزر الجديدة وتوجه تقنية التطبيق نحو النضج، مع توفير تطبيقات جديدة لتوسيع الطلب في السوق.
يمكن اعتبار زيادة الطاقة تطويرًا رأسيًا، بينما يمكن اعتبار الليزر الجديد تطويرًا أفقيًا لتقنية الليزر. لقد تحدثنا كثيرًا عن زيادة الطاقة، لكن لم نتحدث هنا عن ذلك. دعونا نركز على تطوير الليزر الجديد في المستقبل، خلال السنوات العشر الماضية، من النبضة الليفية إلى الليف المستمر، من الوضع الفردي إلى الوضع المتعدد، من الضوء الأخضر إلى الأشعة فوق البنفسجية، القرص، الشبه الموصلات، البيكوثانية، الفيمتوثانية وغيرها من أنواع الليزر تمت مناقشتها ودراستها. بعد الليزر الفيمتوثاني، ما هي المسارات التكنولوجية الجديدة لليزر؟ هذه مشكلة أثرت علي منذ عامين.
يقول بعض الناس إنه يتعلق بالليزر الأتوثاني، ولكن الليزر الأتوثاني هو بحث ساخن، ولم يكتمل بعد تطبيقه تجاريا. خلال السنتين الماضيتين، بدأ الليزر الأزرق في الظهور تدريجيا، مما لفت انتباه الشخصيات المعنية في التجارة. إنه نوع جديد من الليزر، فما تأثير ظهور الليزر الأزرق على تطبيقات الليزر؟ هل للليزر الأزرق مستقبل؟
تطور الليزر الأزرق في الخارج
الليزر الأزرق هو مصدر ضوء بطول موجي يبلغ حوالي 450 نانومتر وطيف إخراج في النطاق الأزرق. الليزر الأزرق الصناعي يعتمد بشكل أساسي على الليزر الشبه موصل، والذي يُعرف بأ نه تم إنتاجه سابقًا من قبل شركة DILAS للأشباه الموصلات، التي قدمت في أبريل 2015 نظام ليزري بالضوء المرئي الأزرق عند 450 نانومتر، بقوة إخراج قصوى تبلغ 25 واط، باستخدام قطر أساسي للألياف يبلغ 200 ميكرومتر أو 400 ميكرومتر، ويمكن توسيعه إلى 100 واط، ويمكن استخدامه لمعالجة المواد.
كما في عام 2015، أعلنت شيمادزو من اليابان عن تطويرها الناجح لليزر المباشر BLUE IMPACT عالي السطوع مقترن بالألياف البصرية، وهو ليزر ديودي من نوع نتريد الغاليوم باللون الأزرق، والذي هو أول منتج ليزري كامل الإنتاج في العالم. في نهاية عام 2015، فاز المنتج بجائزة “جزء التصنيع الفائق”، وهو رمز لتكنولوجيا اليابان الرائدة. بحلول فبراير 2019، أعلنت شيمادزو عن شراكة مع جامعة أوساكا لتطوير ليزر شبه موصل بقوة 1 كيلووات.
كانت قوة الليزر الأزرق في البداية صغيرة جدًا، ولم تحظى بالكثير من الاهتمام حتى عام 2017، حيث أدرك الناس أهمية تطوير الليزر الأزرق عالي القدرة. بشكل عام، يمكن أن يتم إخراج ديود الليزر الأزرق كوحدة واحدة فقط، وعند تحقيق إخراج طاقة عالية، سيزداد حجم الشعاع، ومن الصعب الحفاظ على حجم الشعاع الصغير أثناء تحقيق إخراج طاقة عالية. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق اختيار طريقة الارتباط، أي تحضير مصادر ضوء أزرق متعددة، بحيث يتلاقى الضوء الذي يُنبعث من خلال العدسة في ليف بصري. الليزر يُخرج من خلال الليف البصري، لذا ليس فقط سهل التشغيل، بل يمكن زيادة إخراج الطاقة بسهولة عن طريق ربط وحدات الليزر المتعددة معًا.
بفضل مشروع بحث حكومي لمدة ثلاث سنوات، قامت شركة Laserline الألمانية بإنتاج أول ليزر شبه موصل للضوء الأزرق بقدرة كيلووات، حيث كانت لديها نموذج أولي بقوة 500 واط في عام 2018، وتم الكشف عن أول ليزر شبه موصل تجاري بقوة 1 كيلووات في معرض شنغهاي للإضاءة في عام 2019. بحلول بداية عام 2020، أعلنت الشركة عن تحقيق منتجات ليزر أزرق بقوة 2 كيلووات للاستخدام التجاري.
تعتبر Nuburu أيضًا من الشركات الرائدة في تصنيع الليزر ذات الضوء الأزرق، حيث بدأت بالليزر شبه الموصل في عام 2017، ثم 150 وات في عام 2018 و 500 وات في عام 2019، وبحلول عام 2020، ستتوفر 1500 ليزر أزرق فائق السطوع. في ديسمبر 2020، أعلنت NUBURU عن اكتمال جولة تمويل جديدة بقيمة 20 مليون دولار.
في فبراير 2020، أفادت وسائل الإعلام أن ش ركة باناسونيك نجحت في إطلاق الليزر الأزرق الأقوى في العالم، بطاقة تقديرية تبلغ 135 واط. يتم إنتاج شعاع الإخراج عالي الجودة باستخدام تقنية الجمع المتعدد لأطوال الموجات (WBC-RRB) على ليزر الديود المباشر. باستخدام هذه التقنية، يمكن تعديل الطاقة مع الحفاظ على جودة الشعاع عن طريق زيادة بسيطة في عدد مصادر الليزر. قد تكون كثافة الليزر الناتج مرتين أعلى من تلك المتوقعة من نظام الليزر الأزرق التقليدي. تم تطوير هذه التقنية جزئياً بواسطة TeraDiode (TDI)، التي استحوذت عليها باناسونيك في عام 2017. TDI هي شركة تنتج ليزرات شبه موصلة عالية الطاقة والسطوع وهي الشركة الوحيدة في العالم قادرة على صنع ليزر شبه موصل لقطع المعادن.
تطور الليزر الأزرق في الصين
بحلول عام 2020، بدأت المؤسسات البحثية والشركات الصينية في الانضمام، وطرحت ليزر شبه موصل. في شهر مايو، أعلنت شركة Shenzhen Lianying Laser عن إطلاق أول ليزر شبه موصل في الصين، وكانت الطاقة على مستوى 1 كيلووات، والطول الموجي هو 455 نانومتر، وفي اللحام للنحاس ينتمي إلى اللحام بالتوصيل الحراري، عملية اللحام بدون رذاذ، استقرار البركة، بعد خط اللحام مستوي، والمظهر جيد.
في نفس الوقت تقريبًا، نجح ليزر الشبه موصل، الذي ركز طويلاً على مواد الإشعاع الضوئي للجيل الثالث، في تطوير الليزر ذو اللون الأزرق الصناعي.
في سبتمبر، أعلن معهد الابتكار في منطقة الخليج الصيني المبتكرة التكنولوجيا الصلبة عن إطلاق ليزر مباشر شبه موصل أزرق صناعي، الذي يتمتع بقدرة إخراج تبلغ 500 واط، واستقرار الطاقة أقل من ± 2%، وهيكل مدمج، ومناسب للحام، والطلاء، وطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد عالية الانعكاس. ولضمان أداء المنتج، قامت الأكاديمية أيضًا بإطلاق 5 شركات توظيف ليزر أزرق، لتوفير فترة تجربة مجانية لمدة عام واحد.
أيضًا في سبتمبر، في معرض شنغهاي الصناعي، أعلنت Wuhan Ruike laser، وهي أكبر مصنع لليزرات الليفية في البلاد، عن إطلاق الليزر الشبه موصل. في ذلك الوقت: معدل امتصاص الليزر الأزرق في اللحام أعلى، ويبلغ حوالي 10 مرات للفرقة تحت الحمراء. يمكن العثور على ليزر أزرق بقوة 500 واط على موقع Reeker. يُستخدم الليزر للحام الذهب والفضة والنحاس، وبطاريات المعادن غير الحديدية، و 3C، والسبائك.
