من اخترع الليزر: كشف النقاب عن تاريخ 50 عاماً

القطع و الانضمام إلى التكنولوجيا هي مجموعة تقنية مهمة في النظام الصناعي.

تعد المعالجة بالليزر واحدة من ألمع الجواهر في هذه المجموعة التكنولوجية.

حتى أن البعض يعتبر أن المعالجة بالليزر هي الرابط الأكثر طبيعية مع التصنيع الذكي بين جميع تقنيات القطع والربط، خاصة في الصناعة 4.0 والتصنيع الذكي اليوم.

لذا، دعونا نتعمق في كل ما يتعلق بصناعة الليزر اليوم ونلخص بشكل منهجي قصة تطور صناعة ألياف الليزر.

يعد تاريخ الصناعة والتكنولوجيا مرجعاً مهماً وخلفية يجب ألا يفوتها من يسير لاحقاً بمفرده في الصناعة وريادة الأعمال.

أولاً، دعونا نستعرض ونلخص ما يلي أساسيات الليزر.

لُقّب الليزر بـ "ألمع ضوء، وأسرع سكين، وأدق مسطرة".

يُعتبر أحد الاختراعات العلمية والتكنولوجية الكبرى في القرن العشرين، وهو الاسم الإنجليزي "ليزر"، أي تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع (LASER).

تم اقتراح المبدأ العلمي لليزر "الانبعاث المحفز للإشعاع" من قبل ألبرت أينشتاين في عام 1917، وتعتبر نظرية "الانبعاث التلقائي والمحفز" هي فيزياء تكنولوجيا الليزر الحديثة القائمة على

أشار أينشتاين إلى أن الجسيم عند مستوى طاقة عالٍ E2، عندما يسقط فوتون V = (E2-E1) / h (h هو ثابت بلانك)، فإن الجسيم سيقفز بسرعة من مستوى الطاقة E2 إلى مستوى الطاقة E1، مع بعض الاحتمالات، بينما يشع فوتونًا غريبًا بنفس التردد والطور وحالة الاستقطاب واتجاه انتشار الفوتونات، وهذا ما يسمى إشعاع الإثارة.

هل ترى ماذا يعني ذلك؟

اتضح أن أحد الفوتونين هو نفسه الفوتون الآخر. ماذا سيفعل هذان الفوتونان بعد ذلك؟

هذا صحيح، فقد انتقل هذان الاثنان إلى إيجاد جسيمات أخرى لإطلاقها، فأصبحوا أربعة.

تشبه هذه العملية التفاعل المتسلسل للانفجار النووي، حيث يتزايد عدد الفوتونات بسرعة، وهو ما يعادل تضخيم الإشارة الضوئية الأصلية.

لم يُصنع الليزر حتى عام 1960، أي بعد خمس سنوات من وفاة أينشتاين، عندما اقترح نظرية "الانبعاث التلقائي والمحفز".

لماذا استغرق الأمر وقتاً طويلاً؟

بسبب "الامتصاص المحفز" المقترح في ورقة أينشتاين البحثية.

يمكن أن يصطدم فوتون بجسيم عند مستوى طاقة E1، فيتحول إلى مستوى طاقة E2، ويختفي من تلقاء نفسه، ويختفي ما يسمى بالتفاعل المتسلسل.

بالنسبة للمواد العامة، تكون الجسيمات الممتصة المحفزة أكثر من الجسيمات المثارة (E1 أكثر من E2 عند مستويات الطاقة المنخفضة)، وبالتالي لن يتم تضخيم شدة الضوء المار عبرها بل سيتم تقليلها.

من أجل إنتاج الليزر، فإن الشرط الأساسي هو أن يكون "انعكاس عدد الجسيمات"، أي أن تكون الجسيمات ذات الطاقة العالية أكثر من الجسيمات ذات الطاقة المنخفضة.

لكن الأمر ليس بهذه الصعوبة، فبالنظر إلى ثلاثينيات القرن الماضي، تمكن الفيزيائيون من القيام بذلك.

كل ما في الأمر أن العلماء لم يفكروا في القيام بذلك لأنه لم يكن لديهم ما يكفي من التكامل بين النظرية البصرية والتكنولوجيا في الثلاثينيات، ففي الثلاثينيات كان هناك العديد من الاكتشافات المهمة الأخرى.

وهذا ما يجعل اختراع الليزر نوعًا من اللف والدوران. فقد تم تطوير "مازر" (مضخم الميكروويف) أولاً، ثم تم اختراع "الليزر".

الصورة أعلاه كلاسيكية، يظهر فيها تاونز على اليسار، وتلميذه جوردون على اليمين، أمام جهاز مازر (مثير الميكروويف).

لاحظ أن الشخص الذي في الخلفية في أقصى اليمين هو الصيني وانغ تيانليانغ الذي عاد فيما بعد إلى الصين وأسس مختبر التحليل الطيفي في معهد ووهان للفيزياء الرياضية.

وهذا يعني أن تاونز هو مبتكر جهاز المازر، كما أنه معروف لدى البعض بأنه مخترع الليزر.

ومع ذلك، يتصارع العلماء أيضًا مع موقف مخترع الليزر.

عمل تونز، الذي عمل في مختبرات بيل خلال الحرب العالمية الثانية، على مبادئ الرادار وتصميمه.

ونتيجة لذلك، أصبح تاونز مهتمًا بابتكار الموجات الدقيقة والتحليل الطيفي الجزيئي (يستخدم الرادار الموجات الدقيقة، والآن تستخدم الهواتف المحمولة والواي فاي وغيرها من الاتصالات اللاسلكية الموجات الدقيقة).

بعد الحرب العالمية الثانية، انتقل تاونز إلى جامعة كولومبيا، وقد فاز تاونز بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 1964 عن بنائه أول مثير للموجات الدقيقة في العالم (مازر).

وبطبيعة الحال، أراد تونز بناء مثير موجات ميكروويف قصير الطول الموجي (مازر).

إذا كانت خطوة بخطوة هي: الموجات المليمترية، والموجات تحت المليمترية، والأشعة تحت الحمراء البعيدة، والأشعة تحت الحمراء المتوسطة، والأشعة تحت الحمراء القريبة، والضوء المرئي، إلى الأشعة فوق البنفسجية.

يعمل تونز في هذا الاتجاه أيضاً.

ومع ذلك، فقد واجهت صعوبات مع الموجات المليمترية وتحت المليمترية، وكان من الصعب النجاح على أي حال، لذلك كانت الخطة هي التخلي عن ذلك في الوقت الحالي والتحول إلى الضوء المرئي أولاً، والذي قد يكون سهلاً ومهماً.

طور تونز مع صهره شولوه نظرية حول كيفية تنفيذ هذا المثير الميكروي (مازر) في النطاق المرئي، والتي كانت مؤثرة للغاية.

قاموا بتسليط الضوء المنبعث من مصباح نيون على بلورة من الأرض النادرة، فتبعث البلورة ضوءًا ساطعًا ساطعًا دائمًا.

في الواقع، المثير الضوئي المرئي بالموجات الدقيقة (مازر)، هو الليزر.

وقد مهد ذلك الطريق لاختراع الليزر.

في هذا الوقت، خرج شاب من الطريق، وهو مايمان، كان مهتمًا جدًا، وتواصل أيضًا مع تونز لإنشاء الليزر.

ولسوء الحظ، لم يتم قبوله في الفريق الثوري. ومع ذلك، أنشأ مايمان مطبخه الخاص وصنع الليزر في عام 1960.

تُظهر الصورة أعلاه ليزر الياقوت الذي صنعته شركة مايمان.

يستخدم مايمان أنبوب فلاش عالي الكثافة لإثارة الياقوت. والمفتاح هنا هو وجود "تجويف رنين ضوئي"، حيث يمر الضوء عبر البلورة بتكبير متواضع، ولكن إذا تم توصيل عاكس بكلا الطرفين وتكبير الضوء باستمرار ذهاباً وإياباً، فإن الأمر مذهل.

تتسرب قطعة من العاكس، مع طلاء فضي أقل بقليل، يتسرب منها بعض الضوء ويخرج منها الليزر الممتاز أحادي الاتجاه المألوف.

ميرمان أحد جامعي الخوخ السريعين.

ومن المؤكد أن تونز وآخرين لم يكونوا مقتنعين للغاية وفاز تونز بجائزة نوبل عام 1964 وتم الاعتراف بمستواه.

وهكذا، تم زرع بذور الجدل حول من هو مخترع الليزر.

فكما تصارع أديسون مع تيسلا وويستنجهاوس حول التيار الكهربائي، فإن المجتمع العلمي لا ينقصه الكثير من الخلافات والخصومات.

وهذه المنافسات هي التي دفعت التقدم البشري.

في ستينيات القرن الماضي، عندما انقسم العالم إلى معسكرين، الاشتراكية مقابل الرأسمالية، كان من الطبيعي ألا يتطور مجتمع الليزر بدون السوفييت.

في عام 1964، عن الليزر، حصل الفيزيائيان السوفيتيان اللذان فازا بجائزة نوبل في نفس الوقت مع تونز - نيكولاي باسوف وألكسندر بروخوروف - على الجائزة.

جميعنا يعرف قصة الزعيم السوفيتي خروتشوف وهو يخلع حذاءه ويضرب على الطاولة في اجتماع الجمعية العامة للأمم المتحدة عام 1960.

يجب أن نعلم: وراء قوة السياسيين وهيمنتهم قوة وطنية شاملة.

في ذلك الوقت، كان الاتحاد السوفيتي هو الأفضل في العالم ليس فقط في مجال الأسلحة النووية والفضاء الجوي ولكن أيضًا في العلوم الأساسية، مثل الليزر.

كانت هذه هي ثقة خروتشوف.

اقترح الفيزيائي السوفيتي باسوف أشباه الموصلات الليزرية التي طورت القطعة الأثرية اللاحقة: ليزر الألياف.

باسوف (على اليمين) وبروخوروف (على اليسار) يقودان تونز (في الوسط) لزيارة مختبرهما

كما توصل باسوف وبروخوروف إلى "مازر" في عام 1955 - وهو مثير أشعة الأمونيا الجزيئية بالموجات الدقيقة مثل فريق تاونز، وبطبيعة الحال فكروا في الليزر.

وتتمثل مساهمة باسوف في أنه نشر ورقة بحثية في عام 1958 وطرح فكرة استخدام أشباه الموصلات لصنع الليزر (الوصف النظري لـ "انعكاس عدد الجسيمات" في أشباه الموصلات)، وفي عام 1961 نشر "حقن الناقل" PN تقاطعات PN. مقال، وفي عام 1963 ابتكر ليزر أشباه الموصلات PN الوصلة PN (أول من ابتكره الأمريكيون وفقًا للمبدأ الذي اقترحه).

أشعة ليزر أشباه الموصلات ليست مشهورة مثل أشعة الليزر الياقوتية التي تظهر في الكتب المدرسية، ولكن الخبراء يدركون بوضوح الأهمية النظرية لأشباه الموصلات الليزرية والإمكانات أكبر بكثير، لذلك ذهب التعادل الثلاثي لجائزة نوبل إلى اثنين سوفييتيين وأمريكي واحد.

تتعدد مزايا أشباه الموصلات الليزرية لأشباه الموصلات:

• الإلكترونات مباشرةً إلى فوتونات، مع كفاءة تحويل كهروضوئية-بصرية تزيد عن 501 تيرابايت في 3 تيرابايت، وهي أعلى بكثير من أنواع الليزر.
• عمر افتراضي أطول يزيد عن 100,000 ساعة، أي أطول بكثير من الأنواع الأخرى;
• يمكن لأشباه الموصلات أيضًا تعديل الإخراج، وهو ما لا تستطيع الأنواع الأخرى القيام به.
• تتميز أشباه الموصلات بصغر حجمها وخفتها وفعاليتها من حيث التكلفة، فهي أرخص من مواد مثل الياقوت.

يعد الليزر تقنية نادرة كانت عملية على الفور عندما تم اختراعها واستخدمت في الجراحة في عام 1961.

ولأن خصائص الليزر رائعة للغاية، فإن جميع فوتونات التماسك جيدة بشكل خاص، حيث تشير في اتجاه واحد، يمكن أن تكون الطاقة المطبقة على نقطة ما أكثر إشراقًا بمليون مرة من الشمس.

يمكن استخدام ليزر بطاقة أعلى للقطع والمعالجة.

هناك العديد من الاستخدامات للقطع واللحام والقياس ووضع العلامات. وهي تُستخدم في عدد لا يحصى من الصناعات مثل الاتصالات والمعالجة الصناعية والعلاج الطبي والتجميل، وتحل باستمرار محل العمليات التقليدية.

في هذه المرحلة، علينا أن نذكر الصين.

يصادف هذا العام الذكرى السنوية الأربعين للإصلاح والانفتاح في الصين، و40 عامًا من الإنجازات ليست قلعة في الهواء من الصفر.

وضعت الصين الجديدة أساسًا صناعيًا كاملًا واستثمارًا في العلوم الأساسية في الثلاثين عامًا الأولى، وهو أساس الإصلاح الاقتصادي والانطلاق في الأربعين عامًا الماضية.

بعد عام واحد من بناء الليزر في الولايات المتحدة الأمريكية، في خريف عام 1961، قام وانغ تشيجيانغ، وهو باحث شاب من معهد تشانغتشون للبصريات والميكانيكا، ببناء أول ليزر صيني في عام 1961 تحت إشراف أستاذه الأكاديمي وانغ داهنغ.

أبو البصريات الصينية-الأكاديمي وانغ داهنغ

أبو الليزر الصيني - وانغ تشيجيانغ وليزر روبي

أول ليزر صيني متاح، ولكن الاسم غير متاح بعد.

تمامًا مثل زوجين شابين أنجبا طفلهما الأول، فإنهما يأملان دائمًا أن يجدا شيخًا محترمًا ليطلقان عليه اسمًا.

في أكتوبر 1964، كتبت إدارة تحرير مجلة "ذكاء الانبعاث المحفز البصري" (المعروفة سابقًا باسم "خاص التضخيم الكمي الضوئي") التي يرعاها معهد تشانغتشون للبصريات والميكانيكا التابع للأكاديمية الصينية للعلوم إلى تشيان شويسن في أكتوبر 1964، تطلب منه تسمية LASER باسم صيني، واقترح تشيان شويسن اسمًا صينيًا لـ "激光".

وفي ديسمبر من العام نفسه، عقدت شنغهاي المؤتمر الأكاديمي الثالث لمضخمات الكم الضوئية برئاسة يان جيتشي. وبعد المناقشة، تم اعتماد اقتراح تشيان شويسين رسميًا وتم اعتماد اقتراح تشيان شويسين رسميًا وتُرجم رسميًا الاختصار الإنجليزي LASER لـ "تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع".

وفي وقت لاحق، غيّرت مجلة "ذكاء الانبعاثات المحفزة الضوئية" اسمها أيضًا إلى "ذكاء الليزر".

يتبع تطور العلوم والتكنولوجيا مفهوم الخطوة خطوة بخطوة بدءًا من صياغة المفاهيم الأساسية، مرورًا بتأسيس النظريات الأساسية، ووصولاً إلى ظهور المنتجات المختبرية.

في الواقع، فقط بعد أن يتم تصنيعها يمكن أن تخدم البشرية وتكون قادرة على تجديد شبابها.

هذا هو الحال مع تقنية الليزر.

في السوق الصناعية، كانت أشعة الليزر الصناعية الأولى المستخدمة في معالجة المواد هي أشعة الليزر الغازية والليزر البلوري بشكل أساسي.

الليزر الغازي، فإن الممثل النموذجي هو CO₂ الليزر.

ممثل الليزر الكريستالي هو ليزر YAG، ويشير YAG إلى عقيق الألومنيوم الإيتريوم مع إضافة النيوديميوم أو الإيتربيوم.

واليوم، فإن ثاني أكسيد الكربون من روفين ليزر₂ لا يزال لليزر الألواح الليزرية حصة سوقية كبيرة.

ثاني أكسيد الكربون₂ آلة ليزر تستخدم ثاني أكسيد الكربون₂ كمادة عمل لتوليد إشعاع الليزرويتم أيضًا شحن الغازين المساعدين النيتروجين والهيليوم في أنبوب التفريغ.

عندما يتم تطبيق جهد عالٍ على القطب الكهربائي، يتولد تفريغ متوهج في أنبوب التفريغ، مما يتسبب في إطلاق جزيئات الغاز لضوء الليزر، ويتم تضخيم الطاقة لتكوين شعاع ليزر.

يحتاج ليزر YAG إلى استخدام أنبوب كريبتون أو أنبوب زينون "كمصباح ضخ" لانبعاث الضوء ليسلط على بلورة Nd:YAG لتوليد ضوء الليزر.

طيف انبعاث مصباح المضخة هو طيف مستمر عريض النطاق. ولا يمتص أيونات النيتروجين سوى عدد قليل من القمم الطيفية بواسطة أيونات الند، ويتم تحويل معظم الطاقة الطيفية غير الممتصة إلى طاقة حرارية، وبالتالي فإن معدل استخدام الطاقة منخفض.

ثاني أكسيد الكربون₂ و YAG ليزر YAG لها أوجه قصور مختلفة، ولكن لكل منهما مزاياه الخاصة.

على سبيل المثال، لا يزال الليزر عالي الطاقة الذي يتم إنتاجه بالليزر مفيدًا جدًا في الصناعة.

يتميز ليزر أشباه الموصلات بالعديد من المزايا، ولكن لديه نقطة ضعف قاتلة: جودة ضوء الليزر المنبعث منه ليست جيدة!

يتميز شعاع الليزر الكريستالي الناتج من الليزر البلوري بجودة عالية وترابط زماني ومكاني عالٍ. ويزعم أنه يبعث شعاع ليزر إلى القمر ببقعة لا تتجاوز 2 كيلومتر فقط.

إن عرض الخط الطيفي وزاوية تباعد الحزمة لليزر أشباه الموصلات أعلى بعدة مرات من الليزر البلوري.

ولذلك، تُستخدم أشباه الموصلات الليزرية المبكرة عمومًا كمصادر لضخ الضوء. على سبيل المثال، ليكن ليزر أشباه الموصلات هو مضخة الليزر البلوري والجمع بين مزايا الاثنين.

يشكّل مصدر الضوء المنبعث من ليزر أشباه الموصلات، بعد "تحسينه" بواسطة الليزر البلوري، شعاعًا عالي الجودة ثم يبعثه.

على سبيل المثال، فإن قرص ليزر التي طورتها TRUMPF هذا المسار.

تتميز ليزر الأقراص من سلسلة TruDisk بمزايا كل من ليزر الحالة الصلبة وليزر الصمام الثنائي.

يضمن قرصها جودة الشعاع ليزر الحالة الصلبةوأيضًا الطاقة العالية والكفاءة العالية لليزر الصمام الثنائي كمصدر للمضخة.

وبالحديث عن ذلك، سأقارن الأداء الأساسي لأربعة أجهزة ليزر صناعية شائعة (بما في ذلك ليزر الألياف الليفية بطل اليوم).

إن القوة الشاملة لليزر الألياف الليزرية ساحرة ورائعة حقًا.

الجدول 1 مقارنة بين الأداء الأساسي ل 4 أجهزة ليزر صناعية شائعة

هناك أمثلة كثيرة في هذا المجال.

الجيل القديم من المنتجات يزرع السوق، ويتم تبديل العملية، ثم يحقق الجيل الجديد من المنتجات تحسينات في الكفاءة.

ظهرت ليزر الألياف في هذا السيناريو لتحسين الكفاءة.

مع اختراع ليزر الألياف وطرحه في السوق، تضاعفت قيمة بعض الأشخاص وأصبحوا مشهورين.

هذا هو ما يسمى بالدرنة التقنية، وأول من صنع هذه الدرنة وجلس فيها هو الروسي فالنتين غابونتسيف.

فالنتين غابونتسيف

لماذا يصنع جابنتشيف تويري ويجلس على التويري؟

ولد غابنشيف في عام 1939. وهو عالم كبير في مجال فيزياء مواد الليزر ورئيس مختبر أبحاث هندسة الراديو والعلوم الإلكترونية التابع لأكاديمية العلوم السوفيتية. وهو ذو خلفية تقنية سوفيتية أصيلة.

يبدو أن الاتحاد السوفيتي والروس بعد التفكك كان من الصعب إدارة الأعمال التجارية في الاتحاد السوفيتي والروس بعد التفكك، لكن غابينتشيف سيفي بالغرض!

في تسعينيات القرن الماضي، عندما تفكك الاتحاد السوفيتي، بدأ الاقتصاد بأكمله يعاني من ضربة مدمرة بل وتفكك. والسبب في كون رعاة البقر رعاة بقر هو أنهم يستطيعون دائمًا القفز من مزالق التاريخ.

بما أن هدف الكفاح من أجل الاشتراكية لمدة 50 عامًا قد اختفى مع تفكك الاتحاد السوفيتي، سيتعين على ناغابينتشيف مواجهة بيئة تاريخية جديدة وعملية تاريخية جديدة.

في عام 1990، أسس شركة IPG Photonics.

في عام 2006، تم إدراجها في بورصة ناسداك (IPGP). وفي عام 2017، بلغت الإيرادات 1.4 مليار دولار أمريكي والقيمة السوقية الحالية 6 مليارات دولار أمريكي. وهي أكثر شركات ألياف الليزر شهرة في هذا المجال.

يقع المقر الرئيسي لشركة IPG في ماساتشوستس، ولها مصانع في الولايات المتحدة وألمانيا وروسيا وإيطاليا.

يمتلك جابنتشيف ما يقرب من نصف أسهم شركة IPG وهو ملياردير، على الرغم من أنه لا يزال رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي للشركة وهو يبلغ من العمر 79 عامًا.

في عام 2009، رافق غابينتشيف الرئيس ميدفيديف ووزير النقل سوكولوف لزيارة قاعدة إنتاج شركة IPG في روسيا

في عام 2009، حصل غابنشيف على جائزة آرثر شولو من جمعية الليزر الأمريكية، وهي جائزة تقديرية من الصناعة لإنجازاته الأكاديمية.

في عام 2010، فاز غابنشيف بالجائزة الوطنية الروسية للعلوم والتكنولوجيا، وهي أعلى تكريم للعلوم والتكنولوجيا الروسية.

في الواقع، يحمل غابنشيف الجنسية المزدوجة للولايات المتحدة وروسيا.

يمكن القول إنه عالم عبقري جمع بذكاء بين جينات العلماء السوفييت وسوق المال الأمريكي في ظل التغيرات التي شهدها التاريخ العالمي.

إذن، كيف استطاع جابنتشيف أن يجني ثروة طائلة من ليزر الألياف على مدار التاريخ ويحظى بهذا الشرف؟

علينا أن نعود إلى الليزر البلوري مع ليزر أشباه الموصلات كمصدر ضوء المضخة المذكور سابقًا.

بشكل عام، تمتص البلورات السائبة فوتونات عالية الطاقة ذات أطوال موجية قصيرة وتحولها إلى فوتونات منخفضة الطاقة ذات أطوال موجية أطول. ويتحول جزء من الطاقة دائمًا إلى طاقة حرارية في انتقال غير إشعاعي.

إذا لم يكن بالإمكان تبديد هذا الجزء من الطاقة الحرارية في البلورة الضخمة، فسيكون ذلك مميتًا وسيحترق بعد فترة، لذا فإن مشكلة تبديد الحرارة مهمة جدًا.

إذا كان من الممكن تحويل البلورة السائبة إلى شريط رفيع، فستكون مساحة تبديد الحرارة كبيرة جدًا، مما يمكن أن يحل المشكلة. هذا هو في الواقع مظهر الألياف الضوئية.

صنع شخص ما ليزر زجاجي في عام 1964. استخدمت البلورة الألياف الضوئية، على الرغم من أن مصدر الضوء لم يكن ليزر شبه موصل.

ومع ذلك، لم تكن الألياف الضوئية نفسها قد تم تطويرها في ذلك الوقت، وكانت العيوب كبيرة جدًا، وكان من الصعب تركيز مصدر الضوء على الألياف الضوئية، لذلك لم يحدث أي تقدم في هذا الطريق لأكثر من 20 عامًا.

وبحلول الثمانينيات، أحرزت أشباه الموصلات الليزرية كمضخات تقدمًا كبيرًا، كما أحرزت الألياف الضوئية تقدمًا كبيرًا مع تطور الاتصالات الشبكية، ونضجت الشروط التقنية لليزر الألياف تدريجيًا.

في عام 1987، أثبتت جامعة ساوثهامبتون في المملكة المتحدة ومختبرات بيل في الولايات المتحدة جدوى مضخم الألياف المطعمة بالإربيوم وحققت إنجازًا علميًا رئيسيًا.

ولكن الطفرة الصناعية تحققت بعد سنوات عديدة من الإصرار على شركة IPG التي أسسها جابنتشيف في عام 1990.

إن ليزر الألياف الليزرية عبارة عن تقنية متطورة للغاية وذات تقنية عالية، وتشمل تخصصات متعددة.

يجب زيادة طاقة ليزر أشباه الموصلات الذي يتم ضخه، ويجب تحسين أداء تضخيم الألياف باستمرار.

تكمن حيلة تحسين الألياف الضوئية في إضافة عناصر أرضية نادرة مختلفة إليها.

شركة IPG هي شركة نموذجية للتكنولوجيا الفائقة في الدول الغربية، وأبحاثها وتطويرها ليست بسيطة، ومعدل ربح منتجاتها يصل إلى 50-60%.

تتميز ليزرات الألياف بمجموعة من مزايا ليزرات أشباه الموصلات ومزايا جودة الشعاع العالية لليزرات البلورية.

من وجهة النظر الصناعية، تتضح مزايا ليزر الألياف في لمحة سريعة مقارنةً بألياف ثاني أكسيد الكربون₂ الليزر وليزر YAG، والمزايا كبيرة جدًا لدرجة أنه لا يوجد شيء يمكن مقارنته.

تتمتع ليزرات الألياف بجودة شعاع مثالية تمامًا، بالإضافة إلى كفاءة تحويل فائقة للغاية لليزر أشباه الموصلات، ولا تحتاج إلى صيانة تمامًا مثل الألياف الضوئية ومصابيح LED، مع ثبات عالٍ وحجم صغير. إنه حقًا منتج مثالي.

وبالطبع، فإن المنتجات الجديدة ذات التقنية العالية لها عيب واحد: غالية الثمن.

في هذا العالم، طالما أن أي منتج يمكن أن يجد سوقًا في الصين، فمن المؤكد أنه سيحقق مبيعات جيدة.

وبغض النظر عن مدى غلاء المنتج، طالما أنه يمكن تصنيعه في الصين، يمكن دائمًا إبقاء التكلفة منخفضة.

عند هذه النقطة، يجب أن نذكر صينيًا آخر يحمل نبض صناعة ألياف الليزر، وهو غاو يون فنغ.

في عام 1996، أسس غاو يون فنغ شركة هان ليزر.

لدخول السوق، يجب دمج ليزر الألياف الذي تنتجه شركة IPG في مختلف معدات المعالجة بالليزر، مثل "آلات الوسم بالليزر" المختلفة و "ماكينات القطع بالليزر.”

وجدت شركة Han's Laser نموذج تعاون مع شركة IPG واشترت ليزر الألياف لصناعة آلات المعالجة.

على الرغم من أن ليزر IPG باهظة الثمن، بعد دمج النظام، ستخفف الماكينة بأكملها من التكلفة وتؤدي أداءً جيدًا.

ولذلك، فقد ازدهر تطبيق ليزر الألياف في الصين، وتتطور السلسلة الصناعية بأكملها بطريقة متجددة.

في عام 2018، تم انتخاب شركة IPG وشركة هانز ليزر كوحدتين إداريتين لجمعية الليزر الأمريكية.

بثت جمعية الليزر الأمريكية (LIA) على الشاشة الرقمية لمبنى تومسون رويترز الشهير عالميًا في تايمز سكوير بالولايات المتحدة الأمريكية: "بمناسبة الذكرى السنوية الخمسين لتأسيسها، تود جمعية الليزر الأمريكية أن تشكر شركة Coherent، وشركة هانز ليزر، وشركة IPG Photonics، وشركة TRUMPF على دعمها. ."

وحتى الآن، لا يزال السوق الرئيسي لشركة IPG في الصين.

في عام 2018، اعتمدت 49% من مبيعات IPG على السوق الصينية.

في عام 2017، وصلت القيمة السوقية لشركة IPG إلى أكثر من 6 مليارات دولار أمريكي، بينما وصلت القيمة السوقية لشركة هان ليزر إلى 55 مليار يوان.

إنهما ببساطة زوجان شقيقان.

بالطبع، أثرت الحرب التجارية بين الصين والولايات المتحدة اليوم على أسهم شركات التكنولوجيا الفائقة.

تنتمي هذه المسألة إلى البيئة العامة وهي خارج نطاق هذه المقالة.

إذا كان منذ أكثر من 20 عامًا، في ظل خلفية تفكك الاتحاد السوفيتي والعولمة الاقتصادية وانطلاق التصنيع الصيني، فإن صناعة ألياف الليزر الليزرية صنعت شركة IPG وليزر هان.

والآن، بعد مرور 20 عامًا، أين هي صناعة ألياف الليزر الليفي؟

في الصين، إذا قيل إن أكثر مجموعة IPG إثارة للاشمئزاز في الصين هي ووهان رايكوس.

تأسست شركة Raycus على يد الدكتور مين دابنغ، وهو طبيب أقام في الولايات المتحدة الأمريكية، وأطلقت أول مجموعة من ليزر الألياف الليفية النبضية بقدرة 10 واط منذ عام 2008 إلى ليزر الألياف الليفية بقدرة 20 كيلوواط في عام 2018.

من وجهة نظر شركة IPG، دمرت شركة Raycus السوق بجنون.

لقد خفضوا الأسعار ثم خفضوا الأسعار، وعملوا بهامش ربح صغير، مما أدى إلى تقويض أسعار السوق.

كل عام، ينخفض سعر رويكي بمقدار 501 تيرابايت أو أكثر تقريبًا، وهو أمر لا يصدق.

في عام 2010، يمكن لشركة IPG بيع ليزر الألياف الليفية بقدرة 20 واط بأكثر من 150,000. والآن يبلغ عرض شركة Raycus 8800، ولا تستطيع IPG المنافسة.

وأخيراً، حتى الأخ الجيد لـ IPG، ليزر هان، بدأ في الاستخدام.

يقال إن الحيلة بسيطة للغاية. اطلب من أحد المصنعين المحليين أن يطلب بعض أجهزة الليزر الليفي لاستخدامها، دعهم يفتحون تعريف الواجهة، ويجدون بعض الأشخاص الذين يقلدون النجاح، ثم توقفوا عن الشراء.

لذلك، من وجهة نظر IPG، فإن الصينيين قد دمروا السوق بالفعل.

وبالطبع، إذا كانت الأرداف في أوضاع مختلفة، فسيقولون أشياء مختلفة.

في ذلك الوقت، كان تطوير تكنولوجيا الليزر المتطورة في الصين يمثل ثلث العالم.

من وجهة نظر الصين، يمكن للشركات الصينية بالفعل أن تخفض التكاليف بشكل كبير في ظل فرضية ضمان ربح معين، دون قتل السوق. التأثير الفعلي هو تعزيز التطبيق بسرعة.

في الواقع، تعتمد شعبية أشعة الليزر الصناعية على خفض التكلفة الشرسة في الصين وتعزيز التطبيقات.

كما تستخدم بلدان مثل الهند وفيتنام التي لديها نطاق معين من الطلب على تطبيقات التصنيع معدات الليزر الصناعية منخفضة التكلفة المصنوعة في الصين، وهي معروفة تمامًا بمنتجات رايكوس.

يستخدم مصنع سامسونج في فيتنام الكثير من آلات الشركة الصينية.

وعلاوة على ذلك، فإن السبب الذي يجعل الشركات الصينية قادرة على خفض التكاليف بجنون هو أن السلسلة الصناعية واسعة النطاق كاملة.

على سبيل المثال، تكلف العدسات البصرية 10,000 في ألمانيا و1,000 في الصين.

يتم إنتاج أجزاء مثل موجهات الأسطوانات محلياً، وهناك عدد قليل من الأجزاء الأساسية التي لا يتم توطينها محلياً.

مع تقدم التوطين، انخفضت التكلفة بسرعة. ففي عام 2015، كان سعر جهاز الليزر فوق البنفسجي بقدرة 3 واط يباع بـ 90,000، والآن بـ 20,000.

علاوة على ذلك، حوّل العدد الكبير من العاملين في مجال البحث والتطوير في الصين المنافسة في الصناعة إلى منافسة لتلبية احتياجات العملاء بسرعة.

عندما تنافست شركة هان ليزر مع شركة EO الكورية الجنوبية في فيتنام، كانت المنتجات بنفس التكوين أرخص بأكثر من 100,000، لأن قطع غيار شركة IPG كانت رخيصة، وتم إرسال عدد كبير من المهندسين الشباب إلى مصنع سامسونج في فيتنام لتصحيح الأخطاء ليلاً ونهارًا.

هناك عدد قليل من المهندسين الكوريين الذين أرسلتهم EO وشعرهم رمادي.

تستغرق معدات الليزر الأوتوماتيكية للشركة الأمريكية نصف عام، وتقتبس الشركة الصينية مباشرة 30%، ومدة البناء شهر واحد.

وفي الولايات المتحدة، يقوم بذلك المهندسون القدامى الذين أوشكوا على التقاعد. لن يفعلها أحد بعد التقاعد.

على مدار تاريخ تطوير الليزر، تطورت تكنولوجيا أشباه الموصلات الليزرية المتوارثة من الاتحاد السوفيتي السابق إلى ليزر الألياف بسبب الطلب الكبير في الصين وتعزيز خفض التكلفة.

في الوقت الحاضر، ليست شركة Raycus هي الوحيدة في الصين التي تنتج الألياف الشركة المصنعة لليزر، ولكن يبدو أن السوق قد شكل بحرًا أحمر.

لا أحد يعلم ما سيصبح عليه هذا السوق في المستقبل.

عند تحليل شيء ما، نحتاج في بعض الأحيان إلى القفز من الصوامع الموجودة. على سبيل المثال، نظرًا لتطور تكنولوجيا اقتران أشباه الموصلات بالليزر في السنوات الأخيرة، بدأت تدريجياً تطبيقات المعالجة الصناعية على نطاق واسع في مجال أشباه الموصلات عالية الطاقة.

انظر أيضًا:

تاريخ الليزر: 1960 - 2019