Laser: definicja, łańcuch przemysłowy, zastosowania i globalny krajobraz

Łańcuch przemysłu laserowego

W górę łańcucha przemysłowego

Środek łańcucha przemysłowego

W dół łańcucha przemysłowego

Zalety i główne obszary zastosowań technologii laserowej

• W obszarze technologii informatycznych nowej generacji wspiera rozwój nowych sektorów wyświetlaczy i komunikacji, napędzając innowacje w technologii informacyjnej.
• W sektorze produkcji sprzętu wysokiej klasy przyczynia się do zwiększenia poziomu produkcji ekologicznej i inteligentnej, co umożliwia rozwój kolei dużych prędkości i ich oprzyrządowania.
• W sektorze nowej energii promuje rozwój wysokowydajnej energii słonecznej i inteligentnych sieci, co przyspiesza zastosowanie nowej energii.
• W dziedzinie nowych materiałów umożliwia precyzyjną obróbkę materiałów, stanowiąc solidne wsparcie dla badań i rozwoju nowych materiałów.
• W branży pojazdów napędzanych nowymi źródłami energii optymalizuje przetwarzanie i spawanie części samochodowych, przyczyniając się do modernizacji branży pojazdów napędzanych nowymi źródłami energii.
• W dziedzinie oszczędzania energii i ochrony środowiska stosuje się ją w oświetleniu półprzewodnikowym, przyczyniając się do rozwoju branży oszczędzania energii i ochrony środowiska.
• W przemyśle biologicznym służy poprawie wydajności zaawansowanego sprzętu medycznego, co napędza innowacyjność w przemyśle biologicznym.

Globalny wzór przemysłu laserowego

• Kraje europejskie: Wcześnie objęły prowadzenie w technologii laserowej i zgromadziły bogate doświadczenie techniczne, zapewniając przewagę w zakresie wysokiej precyzji, niezawodności i zaawansowanych zastosowań rynkowych (np. w technologii półprzewodników i litografii). Według danych z badań rynkowych, europejski przemysł laserowy ma ponad 30% udziału w rynku światowym.
• Stany Zjednoczone: Zajmują ważną pozycję na rynku globalnym w takich dziedzinach jak projektowanie zaawansowanych układów optycznych i technologia integracji fotoniki krzemowej. W szczególności IPG Photonics jest światowym lideremrynek laserów światłowodowychOgólnie rzecz biorąc, amerykański przemysł laserowy ma prawie 20% udziału w rynku światowym.
• Japonia i Korea Południowa: Dysponują one wyjątkowymi atutami w zakresie precyzyjnej produkcji, technologii optycznej i zastosowań w niektórych niszowych segmentach. Na przykład Japonia jest światowym liderem w produkcji preform światłowodowych i specjalistycznych włókien światłowodowych, z globalnym udziałem w rynku przekraczającym 50%; południowokoreańska firma Meere Company posiada 70% globalnego udziału w rynku szlifierek krawędziowych do wyświetlaczy. Jednak uzyskanie dokładnych danych na temat ogólnego globalnego udziału w rynku laserowym Japonii i Korei Południowej jest trudne.
• Chiny: Posiadają wyraźną przewagę w produkcji sprzętu laserowego i dominują na globalnym rynku w tej dziedzinie. W 2024 roku globalne przychody z rynku sprzętu laserowego wyniosły około 21,8 miliarda dolarów amerykańskich, z czego chińskie przychody z tego rynku osiągnęły 89,7 miliarda juanów (co stanowi 56,6% rynku globalnego). Niemniej jednak, biorąc pod uwagę cały łańcuch przemysłowy (w tym materiały i komponenty podstawowe, produkcję zaawansowanego sprzętu laserowego oraz zaawansowane aplikacje), udział Chin w rynku spada do około 21% globalnego rynku.
• 

Rozwój chińskiego przemysłu laserowego

Wsparcie polityki

Regionalne Klastry Przemysłowe

• Dolina Optyki Wuhan: Dzięki głębokiej integracji innowacji technologicznych i przemysłowych, zbudowała ona wyżynę dla rozwoju chińskiego przemysłu laserowego. Skupia ponad 200 przedsiębiorstw laserowych, obejmujących różnorodne przedsiębiorstwa zajmujące się laserami gazowymi, półprzewodnikowymi i światłowodowymi o wysokiej, średniej i niskiej mocy. Powstał kompletny łańcuch przemysłowy, obejmujący materiały laserowe i komponenty pomocnicze na etapie upstream, lasery i urządzenia pomocnicze na etapie midstream oraz zastosowania laserów na etapie downstream.
• Delta Rzeki Perłowej: Kierowana popytem rynkowym, stymuluje popyt przemysłowy na produkcję laserową i sprzyja rozwojowi wszystkich ogniw łańcucha przemysłowego. Jako największy rynek zastosowań dla chińskiego przemysłu laserowego, jego wolumen eksportu stanowi ponad 30% całkowitego eksportu krajowego. Skala przemysłowa tego regionu wynosi około 13 miliardów juanów, co czyni go drugim co do wielkości skupiskiem przemysłu laserowego w Chinach po Wuhan.
• Bohai Rim: Rynek ten szczyci się silnym potencjałem badawczo-rozwojowym i dużym popytem rynkowym. Reprezentowany przez Pekin, rynek ten skupia dużą liczbę przedsiębiorstw z branży IT i komunikacji, generując duży popyt na produkty laserowe.
• Delta Jangcy: Posiada stosunkowo kompletny łańcuch przemysłowy, z gałęziami przemysłu zlokalizowanymi głównie w Szanghaju, Nankinie, Wenzhou, Suzhou, Ningbo i innych miastach. Przemysł laserowy w tym regionie charakteryzuje się międzyregionalną współpracą innowacyjną, napędzającą poprawę jakości i wydajności na wszystkich etapach łańcucha przemysłowego, zarówno w górnym, jak i dolnym biegu, poprzez wiodące przedsiębiorstwa. Liczba zgłoszeń patentowych w kluczowych dziedzinach technologii, takich jak ultraszybkie lasery i…systemy galwanometrów o wysokiej precyzjiw delcie rzeki Jangcy wzrasta średnio o 34% rocznie, a wskaźnik konwersji technologii jest znacznie wyższy niż średnia krajowa.

1. Zaleta talentów: Wokół bazy skoncentrowanych jest około 18 instytucji szkolnictwa wyższego i 56 instytutów naukowo-badawczych na szczeblu prowincjonalnym i ministerialnym, które kształcą ponad 50 000 studentów rocznie, zapewniając bogate zasoby talentów dla branży laserowej.
2. Przewaga technologiczna: Instytucje takie jak Instytut Badawczy Poczty i Telekomunikacji w Wuhan oraz Uniwersytet Nauki i Technologii w Huazhong zajmują czołowe miejsca w kraju w dziedzinie technologii komunikacji optycznej i obróbki laserowej, oferując solidne wsparcie techniczne dla rozwoju przemysłu.
3. Zaleta fundamentów przemysłowych: Wuhan Optics Valley stał się największą w Chinach bazą produkcyjną światłowodów i kabli oraz bazą produkcyjną sprzętu laserowego, z solidnymi fundamentami przemysłowymi.
4. Przewaga rynkowa: Baza posiada duży udział w krajowym rynku produktów światłowodowych i kablowych oraz rynku urządzeń optoelektronicznych, a także zajmuje pewną pozycję w światowym przemyśle optoelektronicznym, co przekłada się na szerokie perspektywy rynkowe.

Dynamika rynku i główne komponenty sprzętu laserowego

Dynamika rynku sprzętu laserowego

• Produkcja baterii litowych: Lasery są szeroko stosowane w produkcji baterii litowych. Baterie litowo-jonowe mają wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa, spójności i gęstości, a obróbka laserowa ma oczywiste zalety pod względem skuteczności i wydajności przetwarzania. Obecnie, wraz z dynamicznym rozwojem pojazdów elektrycznych, popyt na urządzenia do produkcji baterii litowych jest duży, a przedsiębiorstwa produkujące baterie litowe zwiększają swoje moce produkcyjne. Biorąc pod uwagę powszechne zastosowanie cięcia, czyszczenia i znakowania laserowego w produkcji baterii litowych, oczekuje się, że udział urządzeń do obróbki laserowej w produkcji baterii litowych osiągnie w przyszłości 15-20%.
• Czyszczenie laserowe i nakładanie powłok laserowychTe rozwijające się rynki zastosowań mają szerokie perspektywy. W porównaniu z czyszczeniem chemicznym i szlifowaniem mechanicznym, czyszczenie laserowe jest przyjazne dla środowiska, nie powoduje uszkodzeń, nie powoduje zanieczyszczeń wtórnych i jest wydajne. Może zastąpić istniejące rynki, takie jak czyszczenie przemysłowe i polerowanie ręczne, oferując ogromny potencjał rynkowy. Nowo rozwijane obszary zastosowań obejmują czyszczenie zabytków kultury, czyszczenie budynków i czyszczenie ulic.
• Przemysł fotowoltaiczny: Technologia obróbki laserowej może znacząco poprawić wydajność ogniw fotowoltaicznych. Dzięki sprzyjającym czynnikom, takim jak ciągły spadek kosztów wytwarzania energii fotowoltaicznej oraz popyt ze strony rynków wschodzących, globalny rynek fotowoltaiczny będzie nadal rósł. Obróbka laserowa jest stosowana w procesach takich jak ablacja, cięcie, przycinanie krawędzi i domieszkowanie w produkcji ogniw słonecznych.

Podstawowe elementy laserów

• Struktura kosztów: W strukturze kosztów laserów, specjalne światłowody, źródła pompujące i urządzenia optyczne stanowią główne składniki kosztów, stanowiąc ponad 80%. Spośród nich źródła pompujące i specjalne światłowody stanowią główne źródła kosztów surowców do laserów światłowodowych – zazwyczaj specjalne światłowody stanowią około 20%, a źródła pompujące około 30%.
• Kluczowy wskaźnik śledzenia: Analizując główne komponenty laserów, najważniejszym wskaźnikiem jest stopień samodzielnej produkcji (lub lokalizacji) tych głównych komponentów. Wyższy udział samodzielnej produkcji (lub lokalizacji) prowadzi do szybszego spadku kosztów zakupu.
• Źródła pompujące: Jako źródło światła laserów światłowodowych, źródła pompujące służą do wzbudzenia ośrodka roboczego lasera i przepompowania cząstek aktywnych ze stanu podstawowego na wyższy poziom energetyczny w celu uzyskania inwersji obsadzeń. Ze względu na różnice w ośrodkach roboczych i warunkach pracy lasera, dzieli się je na cztery typy: wzbudzenie optyczne (pompowanie optyczne), wzbudzenie wyładowaniem gazowym, wzbudzenie chemiczne i wzbudzenie energią jądrową. Odpowiednimi typami laserów są lasery światłowodowe, lasery dwutlenku węgla, lasery ciała stałego itp.
• Specjalne włókna optyczne: Podstawową cechą odróżniającą specjalne włókna optyczne od zwykłych włókien optycznych jest ich zastosowanie w określonych długościach fal. Włókna domieszkowane iterbem są wykorzystywane jako ośrodki wzmocnienia w laserach światłowodowych i wzmacniaczach światłowodowych, natomiast włókna pasywne są wykorzystywane w sprzęgaczach, pigtailach i innych urządzeniach optycznych.

Przyszłe trendy rozwoju branży laserowej