I. المبادئ والمزايا التقنية الأساسية
يكمن جوهر قرص الليزر في وسط الكسب-بلورة على شكل قرص-(مثل Yb:YAG) والتي يبلغ سمكها عادةً حوالي 0.1 ملم فقط. يسمح هذا الهيكل الهندسي الرفيع للغاية بتوصيل الحرارة بسرعة محوريًا إلى المشتت الحراري الموجود في الخلف، مما يؤدي بشكل فعال إلى تجنب "تأثير العدسات الحرارية" الناتج عن التوزيع غير المتساوي لدرجة الحرارة في أجهزة الليزر التقليدية، وبالتالي ضمان جودة شعاع ممتازة. في تطبيقات الليزر فائقة السرعة-، يمكن لأشعة الليزر القرصية إجراء عمليات اللحام والحفر والقطع بدقة على مستوى الميكرومتر-. يحقق الحد الأدنى من تأثير الحرارة أثناء المعالجة ما يعرف باسم "المعالجة الباردة".
ثانيا. قطع-أبحاث متقدمة وإنجازات في الأداء
في الأبحاث العلمية، تعد أجهزة الليزر القرصية فائقة السرعة- محركات مثالية لتوليد نبضات الأتوثانية ومصادر الضوء فوق البنفسجية القصوى (XUV) ذات التدفق العالي. في السنوات الأخيرة، سجلت فرق البحث المحلية والدولية بشكل متكرر أرقامًا قياسية جديدة في زيادة متوسط الطاقة وطاقة النبض. على سبيل المثال، حققت بعض الفرق ما يزيد عن 200 مللي جول من خرج ليزر بيكو ثانية بمعدل تكرار 1 كيلو هرتز من خلال تقنية التبريد السائل المباشر المبتكرة وهياكل المضخات المتعددة التمرير. سجلت أبحاث أخرى رقمًا قياسيًا جديدًا للمذبذب يبلغ 550 واطًا من متوسط الطاقة باستخدام مصفوفات مرايا خاصة ومرايا ماصة لأشباه الموصلات قابلة للتشبع (SESAM). توفر أنظمة الليزر عالية-معدل التكرار-والطاقة-السريعة للغاية-مصادر ضوئية قوية لإجراء-أبحاث متقدمة في فيزياء الأتوثانية، وموانع الصواعق الليزرية، وديناميكيات الإلكترون الضوئي السطحي.
ثالثا. سيناريوهات التطبيق الصناعي الأساسية
في مجال التصنيع الصناعي، تعمل أجهزة الليزر القرصية فائقة السرعة-على تمكين العديد من الصناعات الإستراتيجية الناشئة بشكل كبير:
الطاقة الجديدة وتصنيع السيارات: في قطاع السيارات الكهربائية، يتم استخدام أشعة الليزر القرصية على نطاق واسع في لحام توصيل البطاريات للمواد شديدة الانعكاس مثل النحاس والألومنيوم. يمكن أن تصل قوة المفاصل إلى 95% من المادة الأساسية دون تناثر، مما يتكيف بشكل مثالي مع المعالجة الدقيقة لألواح التبريد السائلة وقضبان التوصيل النحاسية.
الفضاء الجوي: يتم استخدامها لحفر ثقوب التبريد في شفرات التوربينات المصنوعة من السبائك الفائقة المصنوعة من النيكل، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة المحركات الهوائية بشكل كبير ودعم تصنيع هياكل هياكل الطائرات من الجيل التالي-.
أشباه الموصلات وشاشات العرض الجديدة: يمكن لأشعة الليزر ذات القرص النانوسيكند بالأشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة العالية- أن تدعم العمليات الحرجة مثل الرفع بالليزر -الإيقاف (LLO) والتليين بالليزر الإكسيمري (ELA)، مما يساعد في المعالجة الدقيقة لألواح OLED ورقائق أشباه الموصلات. بالإضافة إلى ذلك، فهي بمثابة مسار تكنولوجي بديل أساسي للجيل التالي من مصادر الضوء للطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية (EUV).
المواد المتخصصة والأجهزة الطبية: إنها تتيح معالجة عالية الكفاءة للبوليمرات المقواة بألياف الكربون (CFRP)- مع ضرر حراري لا يذكر. وفي المجال الطبي، يتم استخدامها لتصنيع الدعامات التاجية بميزات أقل من 50 ميكرون، مما يعزز التوافق الحيوي.
رابعا. عملية التصنيع ومشهد السوق
يشهد السوق العالمي لأقراص الليزر فائقة السرعة-نموًا سريعًا ومن المتوقع أن يصل إلى ما يقرب من 700 مليون دولار بحلول عام 2029. ولفترة طويلة، احتكرت الشركات الأجنبية التقنيات الأساسية في هذا المجال، مثل تلك الموجودة في ألمانيا. ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، قامت الشركات الصينية بتسريع اختراقاتها في هذا القطاع. لقد نجحت الشركات المحلية مثل Suzhou Zhonghui Laser في إتقان تقنية ليزر القرص الأساسية وحققت إنتاجًا صناعيًا ضخمًا. لقد أطلقوا أجهزة ليزر بالفيمتو ثانية بمستوى كيلووات-ومنصات ليزر عالية الطاقة-للأشعة فوق البنفسجية والليزر الأخضر. لم تحقق هذه التطورات فقط مئات الملايين من الرنمينبي من قيمة الإنتاج في المعالجة الصناعية الدقيقة ولكنها قدمت أيضًا حلول مصدر ضوء مستقلة ويمكن التحكم فيها للمشاريع الإستراتيجية الوطنية الكبرى مثل مصادر الضوء EUV المحلية والاندماج النووي المتحكم فيه. وبالنظر إلى المستقبل، ومع التقدم في التهجين والتصميم المعياري لأشعة الليزر الليفية، سيتم تخفيض عتبة تطبيق أشعة الليزر القرصية بشكل أكبر، مما يؤدي إلى آفاق تطوير أوسع.
