Laser: Definice, průmyslový řetězec, aplikace a globální krajina

Laser označuje světlo produkované stimulovanou emisí atomů, odtud název „laser“. Od 20. století je laser dalším významným vynálezem lidstva po jaderné energii, počítačích a polovodičích a je známý jako „nejrychlejší nůž“, „nejpřesnější pravítko“ a „nejjasnější světlo“. Jeho aplikace jsou extrémně rozsáhlé, včetně...laserové značení, laserové svařování,laserové řezání, optická vláknová komunikace, laserové měření vzdálenosti, laserový radar, laserové zbraně, laserové disky, laserová korekce zraku, laserová kosmetologie, laserové skenování, laserové hubení komárů a technologie nedestruktivního testování laserem indukovanou fluorescencí (LIF).

Řetězec laserového průmyslu

Laserový průmysl je komplexní high-tech odvětví zaměřené na laserovou technologii, které zahrnuje výzkum a vývoj laserových materiálů, výrobu zařízení, systémovou integraci a aplikace pro koncové uživatele. Zabývá se generováním, řízením, přenosem a aplikací laserů a zahrnuje kompletní průmyslový řetězec od základních materiálů až po konečné produkty.

Před průmyslovým řetězcem

Zahrnuje především výrobu a prodej laserových materiálů a podpůrných komponentů. Tyto materiály, které tvoří základ laserových zařízení, se skládají z laserových krystalů, laserových plynů, laserových lamp a laserových napájecích zdrojů. Dále zahrnuje relevantní pomocné výrobní materiály, jako jsou optické čočky, čerpací zdroje, galvanometry a mřížky. Kvalita a výkon těchto materiálů a komponent přímo ovlivňují kvalitu a výkon laserových zařízení.

Střední proud průmyslového řetězce

Tento segment se zabývá především výrobou a prodejem různých laserů, jakož ilaserové podpůrné zařízeníjako jsou numerická řídicí zařízení a počítače. Lasery jsou základními součástmi laserových zařízení a existují různé typy, včetně pevnolátkových laserů, polovodičových laserů a vláknových laserů. Součástí středního proudu je také integrace a balení laserových čipů, optoelektronických zařízení, modulů a optických komponent pro výrobu různých laserových zařízení, jako jsou laserové řezací stroje,laserové svařovací strojea laserové značkovací stroje.

Následující část průmyslového řetězce

Zastupuje oblasti použití laserových zařízení, které pokrývají řadu odvětví, jako je pokročilá výroba, zdravotnictví, vědecký výzkum, automobilové aplikace a informační technologie. Například laserové řezací stroje lze použít k řezání kovových materiálů, laserové svařovací stroje ke svařování automobilových dílů a laserové značkovací stroje k označování štítků na produktech. V těchto oblastech hrají laserová zařízení klíčovou roli v rozvoji a pokroku souvisejících odvětví.

Výhody a hlavní oblasti použití laserové technologie

Laserová technologie s výhodami vysoké přesnosti, vysoké účinnosti a bezkontaktního provozu hraje stále důležitější roli ve strategicky rozvíjejících se odvětvích:

V oblasti informačních technologií nové generace podporuje rozvoj nových zobrazovacích a komunikačních sektorů a pohání inovace v informačních technologiích.
V oblasti výroby špičkových zařízení zvyšuje úroveň zelené a inteligentní výroby a podporuje rozvoj vysokorychlostních železnic a přístrojového vybavení.
V sektoru nové energetiky podporuje rozvoj vysoce účinné solární energie a inteligentních sítí, čímž urychluje využití nové energie.
V oblasti nových materiálů umožňuje přesné zpracování materiálů a poskytuje silnou podporu pro výzkum a vývoj nových materiálů.
V odvětví vozidel s novými zdroji energie optimalizuje zpracování a svařování automobilových dílů a urychluje modernizaci odvětví vozidel s novými zdroji energie.
V oblasti úspory energie a ochrany životního prostředí se používá v polovodičovém osvětlení, což přispívá k pokroku v odvětví úspory energie a ochrany životního prostředí.
V biologickém průmyslu zlepšuje výkon pokročilých lékařských zařízení a podporuje inovace v tomto odvětví.

Celkově však nejrozšířenější aplikace laserů zůstávají ve zpracování materiálů a komunikaci.

Globální trend v laserovém průmyslu

Evropské země: V oblasti laserových technologií se brzy ujaly vedení a nashromáždily hluboké technické znalosti, přičemž disponují výhodami ve vysoké přesnosti, vysoké spolehlivosti a špičkových tržních aplikacích (např. polovodičová a litografická technologie). Podle údajů z průzkumu trhu tvoří evropský laserový průmysl více než 30 % světového tržního podílu.
Spojené státy: Zaujímají důležité postavení na globálním trhu v oblastech, jako je návrh špičkových optických čipů a technologie integrace křemíkové fotoniky. Zejména IPG Photonics je lídrem na globálním trhu.trh s vláknovými laseryCelkově si americký laserový průmysl drží téměř 20% podíl na světovém trhu.
Japonsko a Jižní Korea: Mají jedinečné silné stránky v oblasti přesné výroby, optických technologií a aplikací v některých specializovaných segmentech. Například Japonsko je světovým lídrem v oblasti předlisků optických vláken a speciálních optických vláken s celosvětovým podílem na trhu přesahujícím 50 %; jihokorejská společnost Meere drží 70 % celosvětového podílu na trhu s bruskami na hrany displejů. Přesné údaje o celkovém celosvětovém podílu japonského a jihokorejského laserového průmyslu na trhu je však obtížné získat.
Čína: Má zřetelné výhody ve výrobě laserových zařízení a dominuje na světovém trhu v této oblasti. V roce 2024 činily tržby z globálního trhu s laserovými zařízeními přibližně 21,8 miliardy amerických dolarů, z čehož tržby z čínského trhu s laserovými zařízeními dosáhly 89,7 miliardy juanů (což představuje 56,6 % globálního trhu). Nicméně při zohlednění celého průmyslového řetězce (včetně základních materiálů a komponentů, výroby špičkových laserových zařízení a pokročilých aplikací) se podíl Číny na trhu snižuje na přibližně 21 % celosvětového součtu.

Rozvoj čínského laserového průmyslu

Podpora politik

Čínská vláda přikládá velký význam rozvoji laserového průmyslu a zavedla řadu podpůrných politik na podporu výzkumu a vývoje, industrializace a expanze laserových technologií na trh.

Regionální průmyslové klastry

V současné době má Čína v laserovém průmyslovém řetězci velký počet podniků a regionální průmyslová konkurence je tvrdá. Hlavní průmyslové klastry jsou následující:

Wuhan Optics Valley: Díky hluboké integraci technologických a průmyslových inovací vybudovalo údolí pro rozvoj čínského laserového průmyslu. Sdružuje více než 200 laserových podniků, které pokrývají různé podniky zabývající se plynovými, pevnolátkovými a vláknovými lasery s vysokým, středním a nízkým výkonem. Vznikl kompletní průmyslový řetězec zahrnující laserové materiály a podpůrné komponenty pro vstupní lasery, lasery pro střední proudy a podpůrné zařízení a následné laserové aplikace.
Delta Perlové řeky: Poháněna poptávkou na trhu stimuluje průmyslovou poptávku po laserové výrobě a podporuje zlepšování všech článků průmyslového řetězce. Jako největší trh s aplikacemi pro čínský laserový průmysl představuje objem exportu více než 30 % celostátního exportu. Průmyslový rozsah tohoto regionu je přibližně 13 miliard juanů, což z něj činí druhý největší klastr laserového průmyslu v Číně po Wu-chanu.
Bohajský ráj: Může se pochlubit silnými technologickými výzkumnými a vývojovými kapacitami a robustní poptávkou na trhu. Tento trh, reprezentovaný Pekingem, sdružuje velké množství podniků v odvětví IT a komunikace, což generuje silnou poptávku po laserových produktech.
Delta řeky Jang-c'-ťiang: Má relativně ucelený průmyslový řetězec, s průmyslovými odvětvími rozmístěnými hlavně v Šanghaji, Nankingu, Wen-čou, Su-čou, Ning-pu a dalších městech. Laserový průmysl v tomto regionu se vyznačuje meziregionální spoluprací v inovacích, které prostřednictvím předních podniků pohánějí zlepšování kvality a efektivity v předních i následných fázích průmyslového řetězce. Počet patentových přihlášek v klíčových technologických oblastech, jako jsou ultrarychlé lasery a...vysoce přesné galvanometrické systémyv deltě řeky Jang-c'-ťiang se ročně v průměru zvyšuje o 34 % a míra technologické konverze je výrazně vyšší než celostátní průměr.

Wuhan Optics Valley, největší základna laserového průmyslu v Číně, je domovem více než 300 podniků souvisejících s lasery s celkovými tržbami přesahujícími 20 miliard juanů. Roční produkce produktů pro laserové zpracování představuje jednu třetinu celostátního objemu. Vykazuje významné výhody v oblasti talentů, technologií, průmyslových základů a trhu:

Výhoda talentů: Kolem základny je soustředěno přibližně 18 vysokých škol a 56 vědeckovýzkumných ústavů na provinční a ministerské úrovni, které každoročně vychovává přes 50 000 vysokoškolských studentů a poskytují tak laserovému průmyslu bohaté zdroje talentů.
Technologická výhoda: Instituce jako Výzkumný ústav pošt a telekomunikací ve Wu-chanu a Vědecká a technologická univerzita Huazhong patří k předním v oblasti optických komunikačních technologií a laserového zpracování v tuzemsku a nabízejí silnou technickou podporu pro průmyslový rozvoj.
Výhoda průmyslové základny: Wuhan Optics Valley se vyvinula v největší čínskou výrobní základnu optických vláken a kabelů a laserových zařízení s pevným průmyslovým základem.
Tržní výhoda: Základna má velký podíl na domácím trhu s optickými vlákny a kabely a na trhu s optoelektronickými zařízeními a také zaujímá určité postavení v globálním optoelektronickém průmyslu s širokými tržními vyhlídkami.

Dynamika trhu a klíčové komponenty laserových zařízení

Dynamika trhu s laserovými zařízeními

Laserová zařízení jsou typická univerzální zařízení, jejichž následná odvětví jsou široce rozšířena v odvětvích, jako je automobilový průmysl, 3C (počítače, komunikace, spotřební elektronika), plech a stavba lodí. Prosperita tohoto odvětví je silně korelována s makroekonomikou a jeho cyklické výkyvy jsou v podstatě v souladu s makrocyklem zpracovatelského průmyslu. V posledních letech vedl pokles cen laserů ke snížení cen zařízení, zlepšení ekonomické efektivity laserových zařízení a urychlení míry penetrace tohoto odvětví.

Klíčové trendy v navazujících aplikacích:

Výroba lithiových baterií: Lasery se široce používají při výrobě lithiových baterií. Lithium-iontové baterie mají vysoké požadavky na bezpečnost, konzistenci a hustotu a laserové zpracování má zjevné výhody v oblasti efektivity a účinnosti zpracování. V současné době, s rychlým rozvojem nových energetických vozidel, je poptávka po zařízeních pro lithiové baterie silná a podniky vyrábějící lithiové baterie rozšiřují své výrobní kapacity. Vzhledem k širokému využití laserového řezání, čištění a značení při výrobě lithiových baterií se očekává, že podíl laserových zařízení na výrobě výkonových lithiových baterií v budoucnu dosáhne 15–20 %.
Laserové čištění a laserové opláštěníTyto nově vznikající trhy s aplikacemi mají široké vyhlídky. Ve srovnání s chemickým čištěním a mechanickým broušením je laserové čištění šetrné k životnímu prostředí, nepoškozuje životní prostředí, nedochází k sekundárnímu znečištění a je efektivní. Může nahradit stávající trhy, jako je průmyslové čištění a ruční leštění, s obrovským tržním potenciálem. Mezi nově vyvinuté oblasti použití patří čištění kulturních památek, čištění budov a čištění ulic.
Fotovoltaický průmysl: Technologie laserového zpracování může výrazně zlepšit účinnost fotovoltaických článků. Globální trh s fotovoltaikou bude i nadále růst díky příznivým faktorům, jako je neustálý pokles nákladů na výrobu fotovoltaické energie a poptávka z rozvíjejících se trhů. Laserové zpracování se při výrobě solárních článků používá v procesech, jako je ablace, řezání, ořezávání hran a dopování.

Základní komponenty laserů

Struktura nákladů: Z hlediska struktury nákladů na lasery jsou hlavními složkami nákladů speciální optická vlákna, čerpací zdroje a optická zařízení, které tvoří více než 80 %. Z nich jsou čerpací zdroje a speciální optická vlákna hlavními zdroji nákladů na suroviny pro vláknové lasery – obecně se speciální optická vlákna podílejí přibližně 20 % a čerpací zdroje přibližně 30 %.
Klíčový sledovací ukazatel: Při analýze klíčových komponent laserů je nejdůležitějším ukazatelem stupeň vlastní výroby (nebo lokalizace) těchto klíčových komponent. Vyšší podíl vlastní výroby (nebo lokalizace) vede k rychlejšímu poklesu nákladů na pořízení.
Čerpací zdroje: Jako zdroj světla vláknových laserů se čerpací zdroje používají k buzení pracovního média laseru a k čerpání aktivních částic ze základního stavu do vyšší energetické hladiny za účelem dosažení inverze populace. Podle rozdílů v pracovním médiu a provozních podmínkách laseru se dělí na čtyři typy: optická excitace (optické čerpání), excitace plynovým výbojem, chemická excitace a excitace jadernou energií. Odpovídající typy laserů jsou vláknové lasery, lasery na bázi oxidu uhličitého, lasery v pevné fázi atd.
Speciální optická vlákna: Hlavním rysem, který odlišuje speciální optická vlákna od běžných optických vláken, je jejich použití na specifických vlnových délkách. Vlákna dopovaná ytterbiem se používají jako zesilovací média pro vláknové lasery a vláknové zesilovače, zatímco pasivní vlákna se používají pro vazební členy, pigtaily a další optická zařízení.

Trendy budoucího vývoje laserového průmyslu

Vzhledem k tomu, že se laserová technologie hluboce integruje s nově vznikajícími technologiemi, jako je umělá inteligence a internet věcí, a s neustálým objevováním nových laserů, jako jsou ultrarychlé lasery avysoce výkonné vláknové lasery, laserový průmyslový řetězec se rozvine na vyšší úroveň a přinese revoluční změny v oblastech, jako je zpracování materiálů a biomedicína.

Mezitím, jak se globální výrobní průmysl posouvá směrem k inteligenci a ekologizaci, laserová výroba s výhodami vysoké přesnosti a silné přizpůsobivosti urychlí své pronikání do oblastí přesné výroby, jako jsou zobrazovací panely, spotřební elektronika a integrované obvody, a dále rozšíří svůj trh s aplikacemi.

Kromě toho neustálá podpora národních politik pro laserový průmysl a příslušných politik zavedených místními samosprávami položí pevný základ pro zlepšení a rozšířenílaserový průmyslový řetězec, čímž se podporuje rozvoj laserového průmyslu směrem k vyšší kvalitě a vyšší efektivitě.

Čas zveřejnění: 3. září 2025

Pochopte průmyslový řetězec za 10 minut: Laserový průmyslový řetězec