الليزر: التعريف، سلسلة الصناعة، التطبيقات، والوضع العالمي

سلسلة صناعة الليزر

في المراحل الأولى من سلسلة الإنتاج الصناعي

منتصف سلسلة التوريد الصناعية

المراحل النهائية للسلسلة الصناعية

مزايا ومجالات التطبيق الرئيسية لتكنولوجيا الليزر

• في مجال تكنولوجيا المعلومات من الجيل الجديد، تدعم هذه المبادرة تطوير قطاعات العرض والاتصالات الجديدة، مما يدفع الابتكارات في تكنولوجيا المعلومات.
• في مجال تصنيع المعدات المتطورة، يعزز ذلك مستوى التصنيع الأخضر والتصنيع الذكي، مما يدعم تطوير السكك الحديدية عالية السرعة والأجهزة.
• وفي قطاع الطاقة الجديدة، تعمل على تعزيز تطوير الطاقة الشمسية عالية الكفاءة والشبكات الذكية، مما يسرع من تطبيق الطاقة الجديدة.
• في مجال المواد الجديدة، يتيح ذلك معالجة المواد بدقة، مما يوفر دعماً قوياً لأبحاث وتطوير المواد الجديدة.
• في صناعة سيارات الطاقة الجديدة، تعمل هذه التقنية على تحسين معالجة ولحام أجزاء السيارات، مما يساهم في تطوير صناعة سيارات الطاقة الجديدة.
• في مجال الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة، يتم تطبيقها في إضاءة أشباه الموصلات، مما يساهم في تقدم صناعة الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة.
• في الصناعة البيولوجية، تعمل هذه التقنية على تحسين أداء المعدات الطبية المتقدمة، مما يدفع الابتكار في الصناعة البيولوجية.

نمط صناعة الليزر العالمية

• الدول الأوروبية: لقد تبوأت هذه الدول مكانة رائدة في تكنولوجيا الليزر، وراكمت خبرة فنية عميقة، ما منحها مزايا في الدقة العالية والموثوقية العالية وتطبيقات السوق المتطورة (مثل تكنولوجيا أشباه الموصلات والطباعة الحجرية). وتشير بيانات أبحاث السوق إلى أن صناعة الليزر في أوروبا تستحوذ على أكثر من 30% من حصة السوق العالمية.
• الولايات المتحدة: تحتل مكانة هامة في السوق العالمية في مجالات مثل تصميم الرقائق البصرية المتطورة وتقنية تكامل الفوتونيات السيليكونية. وعلى وجه الخصوص، تقود شركة IPG Photonics السوق العالميةسوق ليزر الأليافإجمالاً، تستحوذ صناعة الليزر الأمريكية على ما يقرب من 20% من حصة السوق العالمية.
• اليابان وكوريا الجنوبية: تتمتعان بمزايا فريدة في التصنيع الدقيق، والتكنولوجيا البصرية، وتطبيقات في بعض القطاعات المتخصصة. فعلى سبيل المثال، تتصدر اليابان العالم في مجال تصنيع الألياف البصرية الأولية والألياف البصرية الخاصة، بحصة سوقية عالمية تتجاوز 50%؛ بينما تستحوذ شركة ميري الكورية الجنوبية على 70% من حصة السوق العالمية في مجال آلات طحن حواف الشاشات. مع ذلك، يصعب الحصول على بيانات دقيقة حول الحصة السوقية العالمية الإجمالية لصناعات الليزر في اليابان وكوريا الجنوبية.
• الصين: تتمتع الصين بمزايا تنافسية واضحة في تصنيع معدات الليزر، وتسيطر على السوق العالمية في هذا المجال. في عام 2024، بلغ إجمالي إيرادات سوق معدات الليزر العالمية حوالي 21.8 مليار دولار أمريكي، منها 89.7 مليار يوان صيني (ما يمثل 56.6% من السوق العالمية). ومع ذلك، عند النظر إلى سلسلة التوريد الصناعية بأكملها (بما في ذلك المواد والمكونات الأساسية، وتصنيع معدات الليزر المتطورة، والتطبيقات المتقدمة)، تنخفض حصة الصين في السوق إلى حوالي 21% من الإجمالي العالمي.
• 

تطور صناعة الليزر في الصين

دعم السياسات

التجمعات الصناعية الإقليمية

• وادي ووهان للبصريات: بفضل التكامل العميق بين الابتكار التكنولوجي والابتكار الصناعي، بنى هذا الوادي منارةً لتطوير صناعة الليزر في الصين. يضم الوادي أكثر من 200 شركة متخصصة في الليزر، تشمل مختلف أنواع الليزر الغازي والصلب والألياف، بقدرات عالية ومتوسطة ومنخفضة. وقد تشكلت سلسلة صناعية متكاملة، تشمل مواد الليزر الأولية ومكوناتها الداعمة، والليزر ومعداته الداعمة، وتطبيقات الليزر النهائية.
• دلتا نهر اللؤلؤ: مدفوعةً بطلب السوق، تُحفّز هذه المنطقة الطلب الصناعي على تصنيع الليزر، وتُعزّز تحسين جميع حلقات سلسلة التوريد. وباعتبارها أكبر سوق لتطبيقات صناعة الليزر في الصين، تُشكّل صادراتها أكثر من 30% من إجمالي الصادرات الوطنية. ويبلغ حجم الصناعة في هذه المنطقة حوالي 13 مليار يوان، ما يجعلها ثاني أكبر تجمع لصناعة الليزر في الصين بعد ووهان.
• منطقة بوهاي ريم: تتميز بقدرات بحث وتطوير تكنولوجية قوية وطلب سوقي متزايد. وتضم هذه السوق، التي تمثلها بكين، عدداً كبيراً من الشركات في قطاعي تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، مما يولد طلباً قوياً على منتجات الليزر.
• دلتا نهر اليانغتسي: تتميز بسلسلة صناعية متكاملة نسبيًا، حيث تتوزع الصناعات بشكل رئيسي في شنغهاي ونانجينغ وونتشو وسوتشو ونينغبو وغيرها من المدن. وتتميز صناعة الليزر في هذه المنطقة بالابتكار التعاوني العابر للأقاليم، مما يدفع عجلة تحسين الجودة والكفاءة في مراحل الإنتاج والتوزيع من خلال الشركات الرائدة. وقد بلغ عدد طلبات براءات الاختراع في مجالات التكنولوجيا الأساسية، مثل الليزر فائق السرعة،أنظمة الجلفانومتر عالية الدقةوتزداد في دلتا نهر اليانغتسي بمعدل 34٪ سنوياً، ومعدل تحويل التكنولوجيا أعلى بكثير من المتوسط ​​الوطني.

1. ميزة المواهب: تتمركز حوالي 18 مؤسسة للتعليم العالي و56 معهدًا للبحوث العلمية على مستوى المقاطعات والوزارات حول القاعدة، مما يؤدي إلى تخريج أكثر من 50000 طالب جامعي سنويًا، مما يوفر موارد وفيرة من المواهب لصناعة الليزر.
2. الميزة التكنولوجية: تتمتع مؤسسات مثل معهد ووهان للأبحاث في مجال البريد والاتصالات وجامعة هوا تشونغ للعلوم والتكنولوجيا بمستوى رائد محليًا في تكنولوجيا الاتصالات البصرية ومعالجة الليزر، مما يوفر دعمًا تقنيًا قويًا للتنمية الصناعية.
3. ميزة الأساس الصناعي: تطور وادي ووهان للبصريات ليصبح أكبر قاعدة لتصنيع الألياف الضوئية والكابلات وقاعدة لإنتاج معدات الليزر في الصين، مع أساس صناعي متين.
4. ميزة السوق: تمتلك القاعدة حصة كبيرة في سوق منتجات الألياف الضوئية والكابلات المحلية وسوق الأجهزة الإلكترونية الضوئية، كما تحتل مكانة معينة في صناعة الإلكترونيات الضوئية العالمية، وتتمتع بآفاق سوقية واسعة.

ديناميكيات السوق والمكونات الأساسية لمعدات الليزر

ديناميكيات سوق معدات الليزر

• إنتاج بطاريات الليثيوم: تُستخدم أشعة الليزر على نطاق واسع في إنتاج بطاريات الليثيوم. تتميز بطاريات الليثيوم أيون بمتطلبات عالية من حيث السلامة والاتساق والكثافة، ويُوفر استخدام الليزر مزايا واضحة في معالجة البطاريات من حيث الفعالية والكفاءة. في الوقت الراهن، ومع التطور السريع لمركبات الطاقة الجديدة، يزداد الطلب على معدات بطاريات الليثيوم، وتعمل شركات تصنيع بطاريات الليثيوم على توسيع طاقتها الإنتاجية. ونظرًا لانتشار استخدام الليزر في عمليات القطع والتنظيف والتعليم في تصنيع بطاريات الليثيوم، فمن المتوقع أن تصل نسبة معدات معالجة الليزر في هذا القطاع إلى 15-20% في المستقبل.
• التنظيف بالليزر والتكسية بالليزرتتمتع أسواق التطبيقات الناشئة هذه بآفاق واسعة. فمقارنةً بالتنظيف الكيميائي والطحن الميكانيكي، يُعد التنظيف بالليزر صديقًا للبيئة، وغير ضار، وخاليًا من التلوث الثانوي، وفعالًا. ويمكنه أن يحل محل الأسواق الحالية مثل التنظيف الصناعي والتلميع اليدوي، لما يتمتع به من إمكانات سوقية هائلة. وتشمل مجالات التطبيق المطورة حديثًا تنظيف الآثار الثقافية، وتنظيف المباني، وتنظيف الشوارع.
• صناعة الخلايا الكهروضوئية: تُسهم تقنية المعالجة بالليزر في تحسين كفاءة الخلايا الكهروضوئية بشكل ملحوظ. وبفضل عوامل مواتية كالانخفاض المستمر في تكاليف توليد الطاقة الكهروضوئية والطلب المتزايد من الأسواق الناشئة، سيستمر سوق الخلايا الكهروضوئية العالمي في النمو. وتُستخدم المعالجة بالليزر في عمليات إنتاج الخلايا الشمسية، مثل الاستئصال والقطع وتشذيب الحواف والتطعيم.

المكونات الأساسية لأجهزة الليزر

• هيكل التكلفة: من بين مكونات تكلفة الليزر، تُعدّ الألياف البصرية الخاصة ومصادر الضخ والأجهزة البصرية المكونات الرئيسية، حيث تمثل أكثر من 80% من التكلفة الإجمالية. ومن بينها، تُعتبر مصادر الضخ والألياف البصرية الخاصة المصادر الأساسية لتكاليف المواد الخام لليزر الألياف - حيث تمثل الألياف البصرية الخاصة حوالي 20%، بينما تمثل مصادر الضخ حوالي 30%.
• مؤشر التتبع الرئيسي: عند تحليل المكونات الأساسية لأجهزة الليزر، يُعدّ مؤشر درجة الإنتاج الذاتي (أو التوطين) لهذه المكونات الأساسية أهم مؤشر. فكلما زادت نسبة الإنتاج الذاتي (أو التوطين)، انخفض معدل تكاليف الشراء بشكل أسرع.
• مصادر الضخ: تُستخدم مصادر الضخ، كمصدر للضوء في ليزرات الألياف، لإثارة وسط عمل الليزر وضخ الجسيمات النشطة من الحالة الأرضية إلى مستوى طاقة أعلى لتحقيق انعكاس التوزيع السكاني. وبحسب اختلاف أوساط العمل وظروف تشغيل الليزر، تُقسم هذه المصادر إلى أربعة أنواع: الإثارة الضوئية (الضخ الضوئي)، والإثارة بتفريغ الغاز، والإثارة الكيميائية، والإثارة بالطاقة النووية. وتشمل أنواع الليزر المقابلة ليزرات الألياف، وليزر ثاني أكسيد الكربون، وليزر الحالة الصلبة، وغيرها.
• الألياف البصرية الخاصة: السمة الأساسية التي تميز الألياف البصرية الخاصة عن الألياف البصرية العادية هي استخدامها عند أطوال موجية محددة. تُستخدم الألياف المُطعّمة بالإيتربيوم كوسط تضخيم لأشعة الليزر الليفية ومضخمات الألياف، بينما تُستخدم الألياف غير المُطعّمة في الموصلات والوصلات وغيرها من الأجهزة البصرية.

اتجاهات التطور المستقبلية لصناعة الليزر