في دراسة حول صناعة الضوئيات، توصلت الجمعية الدولية للهندسة البصرية (SPIE) إلى نتيجة: أربع دول - الصين والولايات المتحدة وألمانيا واليابان، تنتج ما يقرب من 75٪ من المكونات الضوئية في العالم. وتواصل كندا، بقاعدتها العميقة من الأبحاث والقدرات الصناعية، التنافس على حصة السوق العالمية في هذا المجال.
بمساحتها الجغرافية البالغة 9,984,670 كيلومتر مربع، تأتي كندا في المرتبة الثانية بعد روسيا والقارة القطبية الجنوبية. وعلى النقيض من ليتوانيا، المعروفة بصناعة تكنولوجيا الليزر فائقة السرعة "الصغيرة ولكن الجميلة"، تبدو كندا قوية في مجموعة متنوعة من مجالات الضوئيات - سواء من حيث القدرات البحثية والبنية التحتية، فضلاً عن النشاط الصناعي الأكاديمي.
وفقًا لجمعية الضوئيات الكندية (CPC)، تفتخر البلاد بوجود أكثر من 400 شركة في هذا المجال، وتوظف أكثر من 20,000 شخصًا إجمالاً وتدر إيرادات سنوية تبلغ حوالي 4.6 مليار دولار أمريكي للبلاد. ويبلغ متوسط معدل النمو في هذا المجال 10%، وتصدر 65% من المنتجات التي تطورها إلى السوق العالمية. ليس الأمر سهلاً عندما يتعلق الأمر بالقدرات البحثية، حيث تركز أكثر من اثنتي عشرة مؤسسة بحثية على المشاركة في أبحاث الضوئيات.
تتمتع صناعة الضوئيات بتقاليد عريقة في هذا البلد وتقدم مشهدًا نشطًا للغاية لريادة الأعمال.
وفقًا للإحصاءات المجمعة من البيانات السابقة، لعبت كندا دورًا رائدًا في مجال الضوئيات العالمي على مدار الستين عامًا الماضية. على سبيل المثال، قامت شركة Bell Northern Research بتركيب أول شبكة ألياف ضوئية في عام 1976، مما أدى إلى تحقيق تقدم كبير بناءً على عقد من الأبحاث في مجال الألياف الضوئية. أدى هذا البحث لاحقًا إلى ظهور شركة عرضية أسطورية تطورت بسرعة لتصبح لاعبًا عالميًا في صناعة الاتصالات: شركة Nortel Networks Corporation.
تعد شركة Nortel Networks "كنزًا وطنيًا" كنديًا - على الرغم من حلها في عملية إفلاس طويلة بدأت في عام 2009، إلا أن إرثها التكنولوجي وعقليتها لا يزال لها تأثير عميق على بيئة صناعة الإلكترونيات الضوئية في كندا: اليوم، في صناعة الإلكترونيات الضوئية الكندية من الممكن العثور على شركة لها تأثير كبير على الصناعة. يمكن العثور على صناعة الإلكترونيات الضوئية الكندية في عدد من الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم التي ترجع جذورها إلى عصر نورتل.
بالإضافة إلى هذه الشركات الصغيرة والمتوسطة، يتم دعم مجال الضوئيات في كندا من خلال نظام بيئي كامل من الجامعات والمؤسسات البحثية والموردين المحليين والدوليين والشركات الشريكة. ينشط هذا النظام البيئي بشكل خاص بين كيبيك وأوتاوا ويوفر دعمًا قويًا لأبحاث وتطوير الضوئيات في كندا.
تشتهر أونتاريو بالبيوفوتونيات، بينما تشتهر كيبيك بالاستشعار. تعتبر منطقة أوتاوا، تقليديًا مركز صناعة الضوئيات في أونتاريو، موطنًا لشركات الاتصالات المعروفة مثل Nortel وJDS Uniphase وCisco وAlcatel-Lucent Canada. تهيمن الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم على صناعة الضوئيات في كيبيك والتي تتميز بتنوعها الشديد وتغطي العديد من مجالات التطبيق.
مشهد علمي نابض بالحياة وريادة الأعمال
بغض النظر عن الزاوية أو المستوى الذي تنظر إليه منه، هناك شيء واحد واضح - وهو أن صناعة الضوئيات الكندية لا تتمتع بتقاليد عريقة فحسب، بل لديها أيضًا تركيز قوي على المستقبل.
في الواقع، لقد ربط الكنديون منذ فترة طويلة الليزر بالألياف الضوئية. منذ أواخر الستينيات، قدمت الأبحاث والصناعة الكندية مساهمات كبيرة في ثورة الاتصالات القائمة على الألياف والليزر. ومن الجدير بالذكر أن أول ليزر ثاني أكسيد الكربون في العالم، نشأ أيضًا في كيبيك، كندا. وفي أواخر الستينيات، اخترع جاك بوليو ليزر الغاز عالي الطاقة، أو ليزر CO2 TEA باختصار، والذي يثير أفقيًا عند الضغط الجوي. لم يُظهر هذا الاختراع ريادة كندا في تكنولوجيا الليزر فحسب، بل قدم أيضًا أداة ومنصة مهمة لأبحاث الضوئيات اللاحقة.
في كيبيك، يتم متابعة ودعم أبحاث الضوئيات على نطاق واسع: يتم إجراؤها في المعهد الوطني للبصريات في كندا (INO)، ومركز البصريات والضوئيات والضوء (COPL) في جامعة لافال، ومركز البحوث والدراسات. de Développement de la Défense (DRDC)، وفي ثماني جامعات أخرى تقع في منطقة كيبيك.
لا تقوم هذه المعاهد بتدريب الجيل القادم من العلماء فحسب، بل تعمل أيضًا على توسيع حدود البحث وتؤدي إلى ظهور العديد من الشركات الناشئة - ثلث الشركات الـ 220 المشاركة في صناعة الضوئيات في كيبيك عمرها أقل من 10 سنوات. تمثل هذه الشركات 220+ بدورها 50% من صناعة الضوئيات في كندا، وتوفر كل منها تطبيقات ضوئية في 3-4 صناعات مختلفة.
بعض شركات الضوئيات الرائدة في كندا
وفي مارس 2022، استثمرت الحكومة الكندية 240 مليون دولار كندي (187 مليون دولار) لتعزيز قطاع أشباه الموصلات والضوئيات في البلاد، على أمل تحسين مكانتها في السوق العالمية. أصبحت هذه نقطة تطوير رئيسية في تطوير الضوئيات.
اليوم، في مجال الضوئيات في كندا، بالإضافة إلى أنظمة الضوئيات والمكونات الضوئية المتكاملة والألياف المتخصصة، تعد تقنية الليزر تحت الحمراء المتوسطة إحدى التقنيات التي تحظى بالكثير من الاهتمام. إن الشركات الناشئة مثل LumIR Lasers، التي تأسست عام 2019 بأهداف واضحة وطموحة، مكرسة لإضفاء الطابع الديمقراطي على تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، وكذلك لإحداث ثورة ليزر جديدة في جميع القطاعات الصناعية.
من ناحية أخرى، تخطط شركة Femtum، وهي شركة انبثقت عن مركز البصريات والضوئيات والليزر بجامعة لافال في عام 2017، أيضًا لتطوير ألياف ليزر متوسطة الأشعة تحت الحمراء في نطاق الطول الموجي 2.8-3.5 ميكرون، باستخدام أشعة الليزر النبضية القادرة على تصنيع الآلات الدقيقة الجديدة للمواد غير المعدنية، مثل نقش الأغشية الرقيقة أو تصنيع البوليمرات وأشباه الموصلات، لتحسين تصنيع الصناعات التحويلية عالية التقنية مثل إنتاجية أشباه الموصلات والعائد على الاستثمار.
مجموعة أوبتونيك
في بلد بهذه المساحة الجغرافية الشاسعة، يعد تشكيل التجمعات الصناعية تطورًا طبيعيًا.
يعد جناح البصريات والضوئيات (POP)، الذي تم افتتاحه في عام 2006 في جامعة لافال في مدينة كيبيك، موطنًا لمركز البصريات والضوئيات والليزر ويعمل كمكتب إداري للمعهد الكندي للابتكار الضوئي.
تعمل شبكة كيبيك للضوئيات (QPN)، وهي منظمة غير ربحية لتطوير الضوئيات، بمثابة شبكة ومركز معلومات مخصص للجمع بين الشركات والدوائر الحكومية والمنظمات المشاركة في صناعة الضوئيات في المنطقة.
يعد مركز البصريات والضوئيات والليزر (COPL) أكبر مركز أبحاث جامعي في كندا في مجال البصريات/الضوئيات.
أصبحت مجموعة OPTONIQUE كيبيك، التي تأسست في عام 2017، أيضًا عقدة رئيسية في تطوير صناعة الضوئيات في كندا. تجمع المجموعة مشاركين من مختلف المجالات بما في ذلك الشركات الناشئة والشركات الصغيرة والمتوسطة والشركات متعددة الجنسيات والمؤسسات البحثية والجامعات، وتقوم ببناء شبكة دعم للشركات الناشئة للانتقال من الأوساط الأكاديمية إلى السوق. لقد نجحت العديد من الشركات الناشئة في الانتقال من مرحلة البداية إلى مرحلة التوسع ونجحت في ترسيخ وجودها في السوق الدولية.
في المتوسط، يأتي ثلثا مبيعات الشركات الأعضاء في مجموعة OPTONIQUE من الصادرات. تمتلك كيبيك وكندا شبكة رائعة من المكاتب التجارية حول العالم، كما هو الحال في ميونيخ وبرلين بألمانيا.
تعرض مجموعة OPTONIQUE منتجاتها بانتظام في المعارض التجارية مثل LASER World of PHOTONICS في ميونيخ، ألمانيا، مع قسم خاص مخصص لكندا. بالنسبة للشركات الناشئة الدولية، هناك أيضًا برامج تسمح لها بالاندماج مع الحاضنات ذات الصلة بالأكاديمية، مثل الحاضنات ودواسات الغاز التي تركز حصريًا على التقنيات الضوئية والكمية - مثل كوانتينو.
المركز الكندي لتصنيع الضوئيات (CPFC)
CPFC هو مسبك خالص لأشباه الموصلات من النوع III-V، يديره المجلس الوطني للبحوث في كندا، ويتمتع بأحدث تقنيات التصنيع والقياس.
استجابة لدعوة حكومة كندا لتحدي أشباه الموصلات وبرنامج تنشيط CPFC، توفر CPFC الخبرة والبنية التحتية للشركات والمؤسسات البحثية، وتنفذ بانتظام مشاريع تعاونية دولية.
يتخصص فريق CPFC، وهو مسبك أشباه الموصلات المركب الوحيد الذي يتم تشغيله بشكل عام في أمريكا الشمالية، في تصميم وتصنيع الأجهزة المصنوعة من فوسفيد الإنديوم (InP)، وزرنيخيد الغاليوم (GaAs)، ونيتريد الغاليوم (GaN) ومواد أخرى. وتشمل خدماتها أيضًا تصميم وتصنيع الدوائر المتكاملة الضوئية (PICs) والأجهزة الضوئية المنفصلة، بما في ذلك أجهزة الليزر (DFBs/BHETs)، والكاشفات، ومكبرات الصوت، وأجهزة التعديل. تحتفظ cPFC بمكتبة من التصاميم المرجعية التي تم التحقق من صحتها، بما في ذلك التطبيقات المصنعة، والتي يمكن من خلالها الاستفادة من سلاسل العمليات الجديدة.
اتحاد صناعة الضوئيات الكندي (CPIC)
اتحاد صناعة الضوئيات الكندي (CPIC) هو منظمة لتبادل الضوئيات قائمة على الأعمال وتغطي سلسلة القيمة بأكملها بدءًا من الباحثين وحتى شركات الضوئيات والمستخدمين النهائيين. وتتمثل مهمتها في توفير شبكة من المستخدمين النهائيين وصناعات الضوئيات والجامعات والمؤسسات بهدف تسريع نمو الصناعة الكندية من خلال الضوئيات.
تدعم حكومة كندا حاليًا تطوير ثلاثة مراكز للابتكار تركز على (1) التقنيات الكمومية للاتصالات أو تقنيات الاستشعار أو الحوسبة، (2) أشباه الموصلات والتقنيات الرقمية، و(3) البطاريات والتكنولوجيات النظيفة. في جميع هذه المجالات، تعمل الشركات الناشئة والشركات الصغيرة والمتوسطة والشركات الكبيرة بنشاط على الترويج للحلول الضوئية وتحديد مواقعها. تعمل هذه المراكز على تسهيل التمويل ورأس المال الاستثماري للشركات الناشئة العاملة في المجالات المذكورة أعلاه.
مع وجود أكثر من 400 شركة ضوئيات، كيف يمكن لكندا "تنمية النظام البيئي"؟
(المصدر: اتحاد الضوئيات الكندي؛ الرسم: ويكيبيديا-ليزر)
تعليم البصريات والتدريب على المهارات في كندا
لدى العديد من الجامعات الكندية مجموعات أو مراكز للضوئيات. تقدم كلية ألجونكوين في أوتاوا برامج الدبلوم والبكالوريوس، بينما يمكن للطلاب في جامعة لافال الحصول على درجة الماجستير في الضوئيات الحيوية. حصلت جامعة ماكماستر في هاميلتون، أونتاريو، على درجة البكالوريوس في الهندسة التطبيقية في مجال الضوئيات، وتقدم جامعة واترلو في واترلو، أونتاريو، شهادات تعليمية لمحترفي الضوئيات. تقدم كلية بروك في سانت كاثرينز، أونتاريو شهادة الدراسات العليا في الليزر.
على الصعيد العالمي، يعد علم الضوئيات مجالًا يعاني عمومًا من نقص المهندسين والفنيين المدربين. وتقول لجنة حماية المستهلك إن الأمر نفسه ينطبق على كندا: "لا يوجد الكثير من التعرض للضوئيات لطلاب المدارس الابتدائية والثانوية، بخلاف التعليم الجامعي. "
تمت ترجمته باستخدام www.DeepL.com/Translator (نسخة مجانية)
