يستفيد موردو معدات التبريد بالليزر من التطور السريع لأشعة الليزر فوق البنفسجية

تهيمن ليزرات الألياف حاليًا على سوق الليزر، متفوقةً بذلك على ليزرات الأشعة فوق البنفسجية. وتُبرر التطبيقات الصناعية الواسعة النطاق حقيقة أن ليزرات الألياف تستحوذ على الحصة الأكبر من السوق. أما ليزرات الأشعة فوق البنفسجية، فقد لا تكون بنفس كفاءة ليزرات الألياف في العديد من المجالات نظرًا لمحدوديتها، إلا أن خاصية طول الموجة 355 نانومتر هي ما يميزها عن غيرها من أنواع الليزر، مما يجعلها الخيار الأمثل في بعض التطبيقات الخاصة.

يُنتج الليزر فوق البنفسجي بتقنية توليد التوافقي الثالث على ضوء الأشعة تحت الحمراء. وهو مصدر ضوء بارد، وتُعرف طريقة معالجته بالمعالجة الباردة. بفضل طول موجته وعرض نبضته القصيرين نسبيًا، وشعاعه الضوئي عالي الجودة، يُمكن لليزر فوق البنفسجي تحقيق دقة عالية في التصنيع الدقيق من خلال إنتاج بقعة ليزر مركزة أكثر، والحفاظ على أصغر منطقة متأثرة بالحرارة. يسمح امتصاص الطاقة العالي لليزر فوق البنفسجي، خاصةً ضمن نطاق طول موجة الأشعة فوق البنفسجية والنبضات القصيرة، بتبخير المواد بسرعة كبيرة لتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة والتفحم. بالإضافة إلى ذلك، تُمكّن نقطة التركيز الأصغر من استخدام الليزر فوق البنفسجي في مناطق معالجة أصغر وأكثر دقة. نظرًا لصغر المنطقة المتأثرة بالحرارة، تُصنف معالجة الليزر فوق البنفسجي ضمن المعالجة الباردة، وهي إحدى أبرز ميزاته التي تميزه عن أنواع الليزر الأخرى. يستطيع الليزر فوق البنفسجي الوصول إلى داخل المواد، لأنه يستخدم التفاعل الكيميائي الضوئي في المعالجة. طول موجة الليزر فوق البنفسجي أقصر من طول موجة الضوء المرئي. ومع ذلك، فإن هذا الطول الموجي القصير هو الذي يمكّن أشعة الليزر فوق البنفسجية من التركيز بدقة أكبر بحيث يمكن لأشعة الليزر فوق البنفسجية إجراء معالجة عالية الدقة والحفاظ على دقة تحديد المواقع الملحوظة في نفس الوقت.

تُستخدم أشعة الليزر فوق البنفسجية على نطاق واسع في وسم الإلكترونيات، ووسم الأغلفة الخارجية للأجهزة المنزلية البيضاء، ووسم تاريخ الإنتاج للأغذية والأدوية، والجلود، والحرف اليدوية، وقطع الأقمشة، والمنتجات المطاطية، ومواد الزجاج، واللوحات التعريفية، ومعدات الاتصالات، وغيرها. إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام أشعة الليزر فوق البنفسجية في مجالات المعالجة الدقيقة والمتطورة، مثل قطع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وحفر ونقش السيراميك. جدير بالذكر أن تقنية الليزر فوق البنفسجي المتطرف (EUV) هي تقنية المعالجة بالليزر الوحيدة القادرة على العمل على رقائق 7 نانومتر، وقد ساهم وجودها في استمرار قانون مور حتى يومنا هذا.

شهد سوق ليزر الأشعة فوق البنفسجية نموًا سريعًا خلال العامين الماضيين. فقبل عام 2016، لم يتجاوز إجمالي الشحنات المحلية من ليزر الأشعة فوق البنفسجية 3000 وحدة. إلا أن هذا العدد ارتفع بشكل ملحوظ في عام 2016 إلى أكثر من 6000 وحدة، ثم قفز إلى 9000 وحدة في عام 2017. ويعود هذا النمو السريع إلى تزايد الطلب في السوق على تطبيقات المعالجة المتطورة باستخدام ليزر الأشعة فوق البنفسجية. إضافةً إلى ذلك، حلت ليزرات الأشعة فوق البنفسجية محل بعض التطبيقات التي كانت تعتمد سابقًا على ليزرات YAG وليزر ثاني أكسيد الكربون.

يوجد عدد كبير من الشركات المحلية التي تُنتج وتبيع ليزرات الأشعة فوق البنفسجية، منها هوراي، وإينغو، وبيلين، ولوغان، ومايمان، وآر إف إتش، وإينو، ودي زد دي فوتونيكس، وفوتونيكس. في عام ٢٠٠٩، كانت تقنية ليزر الأشعة فوق البنفسجية المحلية في مراحلها الأولى، لكنها الآن وصلت إلى مرحلة نضج نسبي. وقد حققت عشرات الشركات المصنعة لليزر الأشعة فوق البنفسجية الإنتاج الضخم، مما كسر هيمنة العلامات التجارية الأجنبية على ليزرات الحالة الصلبة فوق البنفسجية، وخفض سعرها بشكل كبير. هذا الانخفاض الكبير في السعر ساهم في زيادة شعبية معالجة ليزر الأشعة فوق البنفسجية، مما ساعد على تحسين مستوى المعالجة محليًا. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الشركات المصنعة المحلية تُركز بشكل أساسي على ليزرات الأشعة فوق البنفسجية متوسطة إلى منخفضة الطاقة، والتي تتراوح قدرتها بين ١ و١٢ واط. (طورت هوراي ليزرات فوق بنفسجية بقدرة تزيد عن ٢٠ واط). أما بالنسبة لليزر الأشعة فوق البنفسجية عالي الطاقة، فلا تزال الشركات المصنعة المحلية عاجزة عن إنتاجه، مما يجعلها متخلفة عن العلامات التجارية الأجنبية.

أما بالنسبة للعلامات التجارية الأجنبية، فتُعدّ كلٌّ من Spectral-Physics وCoherent وTrumpf وAOC وPowerlase وIPG من أبرز الشركات العاملة في أسواق ليزر الأشعة فوق البنفسجية العالمية. طوّرت Spectral-Physics ليزرات فوق بنفسجية عالية الطاقة بقدرة 60 واط (M² < 1.3)، بينما تُقدّم Powerlase ليزرات فوق بنفسجية من نوع DPSS بقدرة 180 واط (M² < 30). أما IPG، فيبلغ حجم مبيعاتها السنوية ما يقارب عشرة ملايين يوان صيني، وتستحوذ ليزرات الألياف التي تُنتجها على أكثر من 50% من حصة سوق ليزرات الألياف في الصين. ورغم أن حجم مبيعات ليزرات الأشعة فوق البنفسجية في الصين يُمثّل نسبة ضئيلة من إجمالي مبيعاتها مقارنةً بليزرات الألياف، إلا أن IPG لا تزال تتوقع مستقبلًا واعدًا لليزر الأشعة فوق البنفسجية الصيني، مدعومًا بالطلب المتزايد على تطبيقات معالجة الإلكترونيات الاستهلاكية في الصين. في الربع الماضي، باعت IPG ليزرات فوق بنفسجية بقيمة تزيد عن مليون دولار أمريكي. وتأمل IPG في منافسة Spectral-Physics، التابعة لشركة MKS، في هذا المجال، بل وحتى ليزرات DPSSL التقليدية.

على الرغم من أن ليزرات الأشعة فوق البنفسجية ليست شائعة كشهرة ليزرات الألياف، إلا أنها تتمتع بمستقبل واعد في التطبيقات وتلبية متطلبات السوق، وهو ما يتضح من الزيادة الكبيرة في حجم الشحنات خلال العامين الماضيين. وتُعدّ معالجة ليزرات الأشعة فوق البنفسجية قوةً دافعةً في سوق معالجة الليزر. ومع انتشار ليزرات الأشعة فوق البنفسجية المحلية، ستشتد المنافسة بين العلامات التجارية المحلية والأجنبية، مما سيزيد من رواجها في مجال معالجة ليزرات الأشعة فوق البنفسجية محلياً.

تشمل التقنيات الرئيسية لأشعة الليزر فوق البنفسجية تصميم تجويف الرنين، والتحكم في مضاعفة التردد، وتعويض الحرارة داخل التجويف، والتحكم في التبريد. فيما يتعلق بالتحكم في التبريد، يمكن تبريد أشعة الليزر فوق البنفسجية منخفضة الطاقة باستخدام معدات التبريد المائي أو الهوائي، ومعظم الشركات المصنعة تفضل استخدام معدات التبريد المائي. أما أشعة الليزر فوق البنفسجية متوسطة وعالية الطاقة، فهي جميعها مزودة بأجهزة تبريد مائي. لذلك، من المؤكد أن الطلب المتزايد في السوق على أشعة الليزر فوق البنفسجية سيزيد الطلب على مبردات المياه المصممة خصيصًا لها. يتطلب الحصول على خرج مستقر لأشعة الليزر فوق البنفسجية الحفاظ على الحرارة الداخلية ضمن نطاق محدد. لذلك، من حيث تأثير التبريد، يُعد التبريد المائي أكثر استقرارًا وموثوقية من التبريد الهوائي.

كما هو معلوم، كلما زاد تذبذب درجة حرارة الماء في مبرد المياه (أي عدم دقة التحكم في درجة الحرارة)، زاد هدر الضوء، مما يؤثر على تكلفة معالجة الليزر ويقصر عمره. في المقابل، كلما زادت دقة درجة حرارة مبرد المياه، قلّ تذبذب درجة حرارة الماء، وازداد استقرار خرج الليزر. إضافةً إلى ذلك، يُسهم استقرار ضغط الماء في مبرد المياه في تقليل الحمل على أنابيب الليزر بشكل كبير، ويمنع تكوّن الفقاعات. تتميز مبردات المياه من S&A Teyu بتصميمها المدمج وتصميم أنابيبها المُحكم، مما يمنع تكوّن الفقاعات ويحافظ على استقرار خرج الليزر، الأمر الذي يُساعد على إطالة عمر الليزر وتوفير التكاليف للمستخدمين.