تقدم في تقنية إنتاج مصدر ضخ الليزر

تشمل المكونات الأساسية في مصدر الضخ مضخة ليزر، شريحة ليزر (laser chip) ومحول محور بطيء (SAC)، محول محور سريع (FAC)، منشِّط الشعاع القابل للانقسام/المجمع (PBS/PBC)، مرآة (Mirror)، عدسة تجميعية (Focusing lens)، رأس الألياف البصرية (FTA) وغيرها من مكونات الليزر البصرية. يحتاج كل مصدر ضخ إلى استخدام منشِّط شعاع قطبي واحد/مجمع، عدسة تجميعية واحدة ورأس ألياف واحدة. يعتمد عدد الشرائح الليزرية المستخدمة على قوة مصدر الضخ وقوة الشريحة الواحدة، ويجب دمج كل شريحة ليزر مع محول محور بطيء واحد، محول محور سريع واحد واستخدام مرآة انعكاس واحدة معها.

في الوقت الحالي، تمكن Raycus و MAX تدريجياً من تحقيق التغليف المستقل الشامل لمصادر الضخ ورقائق COS، ولكن لا يزال هناك فجوة معينة بين رقائق الليزر عالية الطاقة والرقاقات المستوردة. في الوقت الحالي، يتركز إنتاج مصادر الضخ في السوق بشكل أساسي بين 100 واط إلى 400 واط، ويظهر اتجاهاً متزايداً نحو التطوير عالي الطاقة. حققت ضواغط Raycus بقوة 350 واط، 370 واط، و500 واط الإنتاج الجماعي. حالياً، يمكن للموديل الضوئي أن يصل إلى أعلى إخراج قدره 700-1000 واط، ونسبة NA لـ 95% من الطاقة هي ضمن 0.17. وقد حققت MAX بالفعل رقائق COS المصنوعة ذاتياً في عام 2017.

الشريحة الليزرية هي المكون الأساسي لمصدر ضخ شبه الموصل، ومستوى قوتها واستقرار أدائها يؤثر بشكل مباشر على أداء الليزر الصادر. الشرائح الليزرية تمثل حلقة ضعيفة للغاية في سلسلة صناعة الليزر المحلية. لفترة طويلة، تم استيراد几乎所有 الشرائح الليزرية عالية الطاقة في بلادنا. سعر الاستيراد مرتفع وهناك حواجز تقنية. الشركات الأمريكية مثل Lumentum و II-VI لديها القدرة على تصنيع الشرائح الليزرية عالية الطاقة ويمكن تصديرها، بينما يمكن للشركات الأمريكية IPG والألمانية Trumpf وNlight تصنيع هذه الشرائح لكنها لا تبيعها. الشركات المحلية مثل Everbright و BWT و Huaguang وغيرها لديها قدرات تصميم مستقلة للتكنولوجيا الخاصة بتغليف الشرائح. حاليًا، تعتمد Raycus بشكل أساسي على شراء الشرائح ومصادر الضخ من Everbright وBDL. وفقًا لتقديراتها المتعلقة بالمعاملات اليومية لعام 2022، سيصل مبلغ الشراء في عام 2022 إلى 400 مليون يوان. بدأت MAX أيضًا بتطوير مصدر ضخ أنبوبي خاص بها في عام 2017.

وفقًا لكتاب الإصدار الخاص بشركة إيفربرايت، فإن حجم سوق شرائح الليزر في السوق المحلية لبلدي عام 2020 هو 529 مليون يوان. وفقًا لتقرير "تطور صناعة الليزر الصينية لعام 2021" [1]، في عام 2020، تم شحن حوالي 38,000 ليزر ألياف بقوة تتراوح بين 1-3 كيلوواط، وحوالي 14,000 بقوة تتراوح بين 3-6 كيلوواط، وحوالي 2,400 وحدة بقوة تتراوح بين 6-10 كيلوواط، وحوالي 1,600 وحدة بقوة تزيد عن 10 كيلوواط، كما هو موضح في الجدول 1. وفقًا لحسابات شركة Optoelectronics، في عام 2020، سيصل إجمالي شحنات ليزر الألياف في بلدي إلى حوالي 56,000 وحدة (حوالي 194,000 كيلوواط)، ومن المتوقع أن تتجاوز إجمالي شحنات ليزر الألياف 100,000 وحدة (حوالي 309,000 كيلوواط) في عام 2021. وفقًا لمعدل تحويل الضوء إلى ضوء للمصادر المضخمة الشائعة في السوق، والذي يبلغ حوالي 70٪، فإن حوالي 70٪ من قوة الشرائح الصناعية الواحدة هي 20 واط، و30٪ من قوة الشرائح الصناعية الواحدة هي 10 واط، استهلاك شرائح الليزر الصناعية في عام 2020 يبلغ حوالي 20 مليون وحدة، والاستهلاك المتوقع لعام 2021 هو 31.9 مليون وحدة.

بين فرق البحث والتطوير المحلية التي تعمل على رقائق الليزر، تأتي شركة إيفربرايت في المقدمة. في عام 2021، بلغ إجمالي الإيرادات 429 مليون يوان، ووصل صافي الربح إلى 115 مليون يوان. تحتل رقائق شبه الموصلات عالية الطاقة حصة سوقية محلية رائدة. حاليًا، قامت إيفربرايت تدريجيًا بتحقيق التوطين لرقائق الأنبوب الواحد ذات الطاقة العالية، والموثوقية العالية، والكفاءة العالية، ونطاق الطول الموجي الواسع. يمكن أن يصل الإنتاج الضخم للطاقة إلى 30 واط، ويغطي نطاق الطول الموجي من 808-1064 نانومتر، وتصل كفاءة التحويل الكهروضوئي إلى 60%-65%. مستوى تقنية المنتج متماشٍ مع المستوى المتقدم العالمي، وتشمل العملاء النهائيين الشركات المصنعة الرائدة محليًا مثل ريكس، ماكس، هانس، وفيبو. نتيجة الانخفاض العام في أسعار السلسلة الصناعية واستراتيجيات المنافسة من قبل الشركات المصنعة المحلية والأجنبية، أظهرت أسعار الرقائق أيضًا اتجاهًا انحداريًا. تم إدراج إيفربرايت بنجاح في سوق اللوح العلمي للتكنولوجيا الابتكارية، وتوطين رقائق الليزر هو الاتجاه العام.

المكونات البصرية تعد أيضًا جزءًا مهمًا من مصدر الضخ، حيث أن حد التلف، ودقة المحاور المشتركة، وجودة الطلاء تؤثر بشكل مباشر على أداء الليزر الصادر. ومن بينها، الم校حولم المرتكز على محور السرعة هو عدسة دقيقة غير اسطوانية، وهو ما يمثل تحديًا تقنيًا. فقط عدد قليل من الشركات في العالم قد تمكن من إتقان تقنية معالجتها. الموردون الرئيسيون في السوق هم Limo، Fisba، Svetwheel وغيرها. قبل بضع سنوات، كان المنتج المحلي يعتمد تمامًا على الواردات، لكن بعد أن استحوذت Focuslight على Limo وطورت Haichuang منتجات FAC بشكل مستقل، تم استبدال FAC المحلية بالمنتجات المحلية، ووصلت التقنية إلى المستوى الرائد عالميًا. العدسات المركزة لمحور السرعة البطيء، والمرآة، وموزع الحزم القطبية/دمج الحزم، والعدسات البؤرية، والألياف البصرية المطلية والمكونات البصرية الأخرى لمصدر الضخ قد تم استبدالها محليًا بالكامل. حاليًا، الموردون الرئيسيون هم Haichuang، Focuslight، Fisba، Ingeneric، II-VI وغيرها. المكونات البصرية لمصدر ضخ ليزر الألياف IPG يتم إنتاجها واستخدامها داخليًا ولا تباع للخارج.