Лазер: визначення, промисловий ланцюг, застосування та глобальний ландшафт

Лазер — це світло, що утворюється внаслідок вимушеного випромінювання атомів, звідси й назва «лазер». З 20-го століття лазер став ще одним важливим винаходом людства після ядерної енергії, комп'ютерів та напівпровідників і відомий як «найшвидший ніж», «найточніша лінійка» та «найяскравіше світло». Його застосування надзвичайно широке, зокремалазерне маркування, лазерне зварювання,лазерне різання, волоконно-оптичний зв'язок, лазерна дальномірка, лазерний радар, лазерна зброя, лазерні диски, лазерна корекція зору, лазерна косметологія, лазерне сканування, лазерні засоби для знищення комарів та технологія неруйнівного контролю лазерно-індукованою флуоресценцією (LIF).

Ланцюг лазерної промисловості

Лазерна промисловість — це комплексна високотехнологічна галузь, зосереджена на лазерних технологіях, що охоплює дослідження та розробку лазерних матеріалів, виробництво пристроїв, системну інтеграцію та застосування для кінцевих користувачів. Вона зосереджена на генерації, управлінні, передачі та застосуванні лазерів, охоплюючи повний промисловий ланцюг від основних матеріалів до кінцевих продуктів.

Вихідні дані з промислового ланцюга

В основному це включає виробництво та продаж лазерних матеріалів та допоміжних компонентів. Ці матеріали, що складають основу лазерного обладнання, складаються з лазерних кристалів, лазерних газів, лазерних ламп та джерел живлення лазерів. Крім того, це охоплює відповідні допоміжні виробничі матеріали, такі як оптичні лінзи, джерела накачування, гальванометри та решітки. Якість та продуктивність цих матеріалів та компонентів безпосередньо впливають на якість та продуктивність лазерного обладнання.

Середина промислового ланцюга

Цей сегмент в основному займається виробництвом та продажем різних лазерів, а такожлазерне допоміжне обладнаннятакі як пристрої числового програмного керування та комп'ютери. Лазери є основними компонентами лазерного обладнання, включаючи різні типи, включаючи твердотільні лазери, напівпровідникові лазери та волоконні лазери. Середній етап виробництва також включає інтеграцію та упаковку лазерних чіпів, оптоелектронних пристроїв, модулів та оптичних компонентів для виробництва різноманітного лазерного обладнання, такого як лазерні різальні верстати,лазерні зварювальні апарати, та лазерні маркувальні машини.

Нижче за течією промислового ланцюга

Він представляє сфери застосування лазерного обладнання, що охоплюють численні сектори, такі як передове виробництво, охорона здоров'я, наукові дослідження, автомобільна промисловість та інформаційні технології. Наприклад, лазерні різальні машини можуть використовуватися для різання металевих матеріалів, лазерні зварювальні машини для зварювання автомобільних деталей, а лазерні маркувальні машини для маркування етикеток продуктів. У цих галузях лазерне обладнання відіграє вирішальну роль у розвитку та прогресі суміжних галузей промисловості.

Переваги та основні сфери застосування лазерної технології

Лазерна технологія, з її перевагами високої точності, високої ефективності та безконтактної роботи, відіграє дедалі важливішу роль у стратегічних галузях, що розвиваються:

У сфері інформаційних технологій нового покоління він підтримує розвиток нових секторів дисплеїв та комунікацій, стимулюючи інновації в інформаційних технологіях.
У галузі виробництва високоякісного обладнання це підвищує рівень зеленого та інтелектуального виробництва, сприяючи розвитку високошвидкісних залізниць та приладобудування.
У секторі нової енергетики це сприяє розвитку високоефективної сонячної енергії та інтелектуальних мереж, прискорюючи застосування нової енергії.
У галузі нових матеріалів це дозволяє проводити точну обробку матеріалів, забезпечуючи значну підтримку для досліджень та розробок нових матеріалів.
У галузі транспортних засобів на нових джерелах енергії він оптимізує обробку та зварювання автомобільних деталей, сприяючи модернізації галузі транспортних засобів на нових джерелах енергії.
У галузі енергозбереження та захисту навколишнього середовища він застосовується в напівпровідниковому освітленні, сприяючи розвитку галузі енергозбереження та захисту навколишнього середовища.
У біологічній промисловості це покращує продуктивність передового медичного обладнання, стимулюючи інновації в біологічній промисловості.

Однак загалом, найпоширенішими сферами застосування лазерів залишаються обробка матеріалів та зв'язок.

Глобальна структура лазерної галузі

Європейські країни: Вони одразу зайняли лідируючі позиції в лазерних технологіях та накопичили глибокий технічний досвід, маючи переваги у високій точності, високій надійності та високоякісних ринкових застосуваннях (наприклад, напівпровідникові та літографічні технології). Згідно з даними маркетингових досліджень, європейська лазерна промисловість займає понад 30% світового ринку.
Сполучені Штати: вони займають важливе місце на світовому ринку в таких галузях, як розробка високоякісних оптичних мікросхем та технологія інтеграції кремнієвої фотоніки. Зокрема, IPG Photonics є лідером у світовому...ринок волоконних лазерівЗагалом, лазерна промисловість США займає майже 20% світового ринку.
Японія та Південна Корея: Вони мають унікальні сильні сторони у точному виробництві, оптичних технологіях та застосуванні в деяких нішевих сегментах. Наприклад, Японія є світовим лідером з виробництва преформ оптичних волокон та спеціальних оптичних волокон, з часткою світового ринку понад 50%; південнокорейська компанія Meere займає 70% світового ринку шліфувальних верстатів для різання крайок дисплеїв. Однак отримати точні дані про загальну частку світового ринку лазерної промисловості Японії та Південної Кореї важко.
Китай: Він має явні переваги у виробництві лазерного обладнання та домінує на світовому ринку в цій галузі. У 2024 році дохід світового ринку лазерного обладнання склав приблизно 21,8 мільярда доларів США, серед яких дохід китайського ринку лазерного обладнання досяг 89,7 мільярда юанів (що становить 56,6% світового ринку). Тим не менш, якщо врахувати весь промисловий ланцюжок (включаючи основні матеріали та компоненти, виробництво високоякісного лазерного обладнання та передові застосування), частка Китаю на ринку зменшується приблизно до 21% від загальносвітового показника.

Розвиток лазерної промисловості Китаю

Підтримка політики

Китайський уряд надає великого значення розвитку лазерної промисловості та запровадив низку підтримуючих заходів для сприяння дослідженням та розробкам, індустріалізації та розширенню ринку лазерних технологій.

Регіональні промислові кластери

Наразі в Китаї є велика кількість підприємств у ланцюжку лазерної промисловості, і регіональна промислова конкуренція є жорсткою. Основні промислові кластери такі:

Уханьська оптична долина: Завдяки глибокій інтеграції технологічних та промислових інновацій, вона створила високогір'я для розвитку лазерної промисловості Китаю. Вона об'єднує понад 200 лазерних підприємств, що охоплюють різні газові, твердотільні та волоконні лазери високої, середньої та низької потужності. Було сформовано повний промисловий ланцюг, що охоплює лазерні матеріали та допоміжні компоненти, лазери середньої потужності та допоміжне обладнання, а також лазерні застосування на нижній лінії.
Дельта Перлової річки: Завдяки ринковому попиту, вона стимулює промисловий попит на лазерне виробництво та сприяє вдосконаленню всіх ланок промислового ланцюга. Як найбільший ринок застосування лазерної промисловості Китаю, обсяг її експорту становить понад 30% від загальнонаціонального. Промисловий масштаб цього регіону становить приблизно 13 мільярдів юанів, що робить його другим за величиною кластером лазерної промисловості в Китаї після Уханя.
Бохайський край: Він може похвалитися потужним технологічним дослідницьким та розробницьким потенціалом і високим ринковим попитом. Представлений Пекіном, цей ринок об'єднує велику кількість підприємств у сфері ІТ та зв'язку, що створює високий попит на лазерну продукцію.
Дельта річки Янцзи: має відносно повний промисловий ланцюг, промисловість якого в основному зосереджена в Шанхаї, Нанкіні, Веньчжоу, Сучжоу, Нінбо та інших містах. Лазерна промисловість у цьому регіоні характеризується міжрегіональними спільними інноваціями, що сприяють підвищенню якості та ефективності як початкової, так і нижньої ланки промислового ланцюга завдяки провідним підприємствам. Кількість патентних заявок в основних технологічних галузях, таких як надшвидкі лазери та...високоточні гальванометричні системиу дельті річки Янцзи щорічно зростає в середньому на 34%, а коефіцієнт конверсії технологій значно вищий за середній показник по країні.

Як найбільша база лазерної промисловості Китаю, долина оптики Ухань є домівкою для понад 300 підприємств, пов'язаних з лазерами, із загальним доходом понад 20 мільярдів юанів. Річна вартість продукції лазерної обробки становить третину від загальнонаціонального обсягу. Вона демонструє значні переваги в талантах, технологіях, промисловій базі та ринку:

Перевага талантів: Навколо бази зосереджено близько 18 вищих навчальних закладів та 56 науково-дослідних інститутів провінційного та міністерського рівня, які щорічно навчають понад 50 000 студентів коледжів, забезпечуючи значні таланти для лазерної галузі.
Технологічна перевага: Такі установи, як Уханьський науково-дослідний інститут пошти та телекомунікацій та Хуачжунський університет науки і технологій, є провідними в країні в галузі оптичних комунікаційних технологій та лазерної обробки, пропонуючи потужну технічну підтримку для промислового розвитку.
Перевага промислової основи: Wuhan Optics Valley перетворилася на найбільшу в Китаї базу з виробництва оптичних волокон і кабелів, а також базу з виробництва лазерного обладнання, маючи міцну промислову основу.
Ринкова перевага: База займає значну частку на внутрішньому ринку оптичних волокон та кабельних виробів і ринку оптоелектронних пристроїв, а також займає певне місце у світовій оптоелектронній промисловості, маючи широкі ринкові перспективи.

Динаміка ринку та основні компоненти лазерного обладнання

Динаміка ринку лазерного обладнання

Лазерне обладнання є типовим обладнанням загального призначення, його нижча цільова аудиторія широко поширена в таких галузях, як автомобілебудування, 3C (комп'ютери, зв'язок, побутова електроніка), листовий метал та суднобудування. Процвітання галузі тісно пов'язане з макроекономікою, а її циклічні коливання в основному відповідають макроциклу обробної промисловості. В останні роки зниження цін на лазери призвело до зниження цін на обладнання, підвищення економічної ефективності лазерного обладнання та прискорення темпів проникнення галузі.

Ключові тенденції застосування в дальньому напрямку:

Виробництво літієвих акумуляторів: Лазери широко використовуються у виробництві літієвих акумуляторів. Літій-іонні акумулятори мають високі вимоги до безпеки, консистенції та щільності, а лазерна обробка має очевидні переваги в обробці та ефективності. Наразі, зі швидким розвитком нових енергетичних транспортних засобів, попит на обладнання для літієвих акумуляторів є високим, і підприємства з виробництва літієвих акумуляторів розширюють свої виробничі потужності. З огляду на широке застосування лазерного різання, очищення та маркування у виробництві літієвих акумуляторів, очікується, що частка лазерного обробного обладнання у виробництві літієвих акумуляторів у майбутньому досягне 15-20%.
Лазерне очищення та лазерне плакуванняЦі нові ринки застосування мають широкі перспективи. Порівняно з хімічним очищенням та механічним шліфуванням, лазерне очищення є екологічно чистим, нешкідливим, вільним від вторинного забруднення та ефективним. Воно може замінити існуючі ринки, такі як промислове очищення та ручне полірування, з величезним ринковим потенціалом. Нові розроблені сфери застосування включають очищення культурних реліквій, очищення будівель та очищення вулиць.
Фотоелектрична промисловість: Технологія лазерної обробки може значно підвищити ефективність фотоелектричних елементів. Завдяки сприятливим факторам, таким як постійне зниження вартості виробництва фотоелектричної енергії та попит з боку ринків, що розвиваються, світовий ринок фотоелектричної енергії продовжуватиме зростати. Лазерна обробка застосовується в таких процесах, як абляція, різання, обрізка кромок та легування у виробництві сонячних елементів.

Основні компоненти лазерів

Структура витрат: У структурі витрат лазерів основними складовими витрат є спеціальні оптичні волокна, джерела накачування та оптичні пристрої, на які припадає понад 80%. Серед них джерела накачування та спеціальні оптичні волокна є основними джерелами витрат на сировину для волоконних лазерів — загалом, спеціальні оптичні волокна становлять приблизно 20%, а джерела накачування — приблизно 30%.
Ключовий показник відстеження: Під час аналізу основних компонентів лазерів найважливішим показником є ступінь самостійного виробництва (або локалізації) цих основних компонентів. Більша частка самостійного виробництва (або локалізації) призводить до швидшого зниження витрат на закупівлю.
Джерела накачування: Як джерело світла волоконних лазерів, джерела накачування використовуються для збудження робочого середовища лазера та накачування активних частинок з основного стану на вищий енергетичний рівень для досягнення інверсії населеності. Залежно від відмінностей у робочому середовищі та умовах роботи лазера, вони поділяються на чотири типи: оптичне збудження (оптичне накачування), збудження газовим розрядом, хімічне збудження та збудження ядерною енергією. Відповідними типами лазерів є волоконні лазери, вуглекислотні лазери, твердотільні лазери тощо.
Спеціальні оптичні волокна: Основною особливістю, яка відрізняє спеціальні оптичні волокна від звичайних оптичних волокон, є їх використання на певних довжинах хвиль. Волокна, леговані ітербієм, використовуються як підсилювальні середовища для волоконних лазерів та волоконних підсилювачів, тоді як пасивні волокна використовуються для відгалужувачів, пігтейлів та інших оптичних пристроїв.

Майбутні тенденції розвитку лазерної промисловості

Оскільки лазерні технології тісно інтегруються з новими технологіями, такими як штучний інтелект та Інтернет речей, а також з постійною появою нових лазерів, таких як надшвидкісні лазери тапотужні волоконні лазери, лазерний промисловий ланцюг розвиватиметься на вищий рівень, приносячи революційні зміни в такі галузі, як обробка матеріалів та біомедицина.

Тим часом, оскільки світова виробнича галузь рухається до інтелекту та екологізації, лазерне виробництво, з його перевагами високої точності та високої адаптивності, прискорить своє проникнення в такі галузі точного виробництва, як дисплеї, побутова електроніка та інтегральні схеми, ще більше розширюючи ринок його застосування.

Крім того, постійна підтримка національної політики щодо лазерної промисловості та відповідної політики, запровадженої місцевими органами влади, закладе міцну основу для вдосконалення та розширеннялазерний промисловий ланцюг, сприяючи розвитку лазерної галузі в напрямку вищої якості та вищої ефективності.

Час публікації: 03 вересня 2025 р.